Dysfunction of thyroid hormone synthesis and thyroid hormone transport

GesamtdissertationSchilddrüsenhormone sind entscheidend an Wachstums- und Entwicklungsprozessen beteiligt, unter anderem auch an der Entwicklung des zentralen Nervensystems. Störungen in der Synthese- oder Verfügbarkeit von Schilddrüsenhormonen führen zu Erkrankungen, wie der angeborenen Hypothyreose. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl genetische (Mutationen im Schilddrüsenperoxidase-Gen, Mutationen im Monocarboxylat-Transporter 8-Gen) als auch exogene Faktoren (endokrine Disruptoren) untersucht, die zu Störungen der Schilddrüsenhormonsynthese bzw. zu Störungen in der Verfügbarkeit der Schilddrüsen¬hormone führen. Bei 39 Patienten mit angeborener Hypothyreose und vorhandener Schilddrüse konnte eine Mutation im Gen für die Schilddrüsenperoxidase (TPO) mittels Einzelstrang- Konformations-Polymorphismus (SSCP), denaturierender Hochdruck Flüssigkeits- Chromatographie (dHPLC) und Sequenzierung identifiziert werden. Zwei dieser Patienten hatten eine Mutation in Exon 14 des TPO-Gens und entwickelten Neoplasien. Ein weiterer Defekt, der die Verfügbarkeit von Schilddrüsenhormon beeinträchtigt, konnte auf eine Mutation im schilddrüsenhormon-spezifischen Transporter MCT8 zurückgeführt werden. Der betroffene Patient mit der Mutation A150V zeigte ein gänzlich neues Krankheitsbild bei X-chromosomaler mentaler Retardierung: Seine biochemischen Schilddrüsenhormonwerte deuten weder auf eine angeborene Hypothyreose noch auf eine Schilddrüsenhormon¬resistenz hin. Vielmehr konnte mit In-vitro-T3-Aufnahmestudien und Immunfluoreszenz-Studien gezeigt werden, dass der veränderte MCT8(A150V) Transporter nicht in der Lage ist, T3 zu transportieren. Zusätzlich zu genetischen Defekten der TPO und des MCT8 wurde der Einfluß von exogenen Faktoren untersucht. Dabei konnte der Einfluß von endokrinen Disruptoren auf die Funktionsfähigkeit der TPO mit Hilfe von In-vitro-Assays mittels stabil rekombinanter humaner TPO exprimierenden Zelllinien, nachgewiesen werden.Thyroid hormones are essential in processes of growth and development especially in the development of the central nervous system. Malfunction in thyroid hormone synthesis or decrease in the availability of thyroid hormones can lead to diseases as for example congenital hypothyroidism. In this thesis genetic variations (mutations in the thyroid peroxidase gene, mutations in the monocarboxylate transporter 8 gene) as well as exogenic factors (endocrine disrupters) were examined, leading to dysfunction in thyroid hormone synthesis as well as malfunction in the availability of thyroid hormones. In a total of 39 patients with congenital hypothyroidism and an orthotopic thyroid gland mutations in the thyroid peroxidase (TPO) gene could be identified by single strand conformational polymorphism, denaturing high pressure liquid chromatography and sequencing. Two of these patients have a mutation in exon 14 of the TPO gene and showed an additional phenotype in developing neoplasia. Another defect affecting the availability of thyroid hormones especially in early brain development could be referred to a mutation in the thyroid hormone specific monocarboxylate transporter 8 (MCT8). MCT8 was recently identified to transport triiodthyronine (T3) into cells. The index patient is a hemizygous carrier of the mutation A150V leading to a new syndrome of X-linked mental retardation with striking biochemical thyroid hormone levels corresponding neither to congenital hypothyroidism nor to thyroid hormone resistance. Functional characterization by in-vitro T3 uptake-assays and subcellular localisation studies showed that the mutated MCT8 (A150V) transporter was no longer able to transport T3 into the cells. In addition to genetic defects in the TPO and MCT8 gene influences of exogenous factors on thyroid hormone availability were observed. The influence of endocrine disrupting agents on the function of the TPO were identified using in vitro assays with cells stably expressing recombinant human TPO