Перейти к:
Экспрессия 5’-дейодиназы в различных опухолях щитовидной железы
https://doi.org/10.14341/probl11420
Аннотация
5'-Дейодирование является важным путем метаболизма Тф определяя его большую роль как прогормона для Т3. Т4 мета-болизируется двумя 5'-дейодирующими энзимами: Д1 и ДП, которые кодируются различными генами, регулируются различными способами и экспрессируются в разных тканях. Целью настоящей работы явилось изучение экспрессии Д1 и ДП в норме и в различных опухолях щитовидной железы человека. Были использованы 18 образцов щитовидной железы: 10 — из опухолей и 8 — из нормальных, окружающих узлы, тканей щитовидной железы. РНК, изолированные из тканей методом обратной транскрипции с последующей полимеразной цепной реакцией, были транскрибированы до кДНК. Гель-электрофорез показал полосы, соответствующие 777 п. н. для Д1 и 796 п. н. для ДИ. Наши эксперименты показали наличие генов обоих изоферментов 5-дейодиназ в тканях тиреоидной карциномы. Гель-электрофорез показал разный уровень экспрессии ПЦР-продуктов в различных опухолях щитовидной железы для Д1 и ДП на уровне мРНК.
Для цитирования:
Артыкбаева Г.М., Туракулов Я.Х. Экспрессия 5’-дейодиназы в различных опухолях щитовидной железы. Проблемы Эндокринологии. 2004;50(3):34-37. https://doi.org/10.14341/probl11420
For citation:
Artykbaeva G.M., Turakulov Ya.Kh. Expression of 5’-deiodinase in various thyroid tumors. Problems of Endocrinology. 2004;50(3):34-37. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl11420
Щитовидная железа продуцирует тироксин (Т4) и небольшую фракцию активного тиреоидного гормона 3,3’,5-трийодтиронина (Т3), который опосредует влияние тиреоидных гормонов на рост, дифференциацию, энергетический метаболизм. Т4 метаболизируется двумя 5’-дейодирующими энзимами: типов I и II. Эти энзимы кодируются двумя генами, регулируются различными способами и экспрессируются в различных тканях.
5'-дейодиназа I (Д1) преимущественно дейоди- рует обратный Т3 (оТ3), а также Т4 с константой Михаэлиса (КМ) в микромолярном ряду. 5'-дейо- диназа II (ДП) предпочитает Т4, а не оТ3 в качестве субстрата КМ в наномолекулярном ряду [2].
Хорошо изученная Д1 в основном локализована в печени, почках, щитовидной железе, эутиреоидном аденогипофизе и мозге. Печень производит 70—80% циркулирующего Т3 за счет 5'-дейодирова- ния. Почки и щитовидная железа продуцируют меньшие количества циркулирующего Т3. Природа секретируемого из щитовидной железы Т3 противоречива. До сих пор неясно, прямо ли происходит Т3, секретируемый щитовидной железой, из не полностью йодированного тироглобулина или локально за счет Д1 в тироцитах.
Активность тиреоидной Д1 изменяется при различных патофизиологических условиях, т. е. и тиреотропный гормон (ТТГ), и стимулирующие ТТГ-рецептор антитела приводят к увеличению активности 5'-дейодиназы в щитовидной железе человека и крыс. Эти данные предполагают регуляцию Д1 через ТТГ-рецептор G, адени- латциклазу, цАМФ-путь. Показано, что стимуляция Д1 через систему цАМФ имеет место в щитовидной железе, но не в печени, почках, гипофизе и мозге [2].
ДП обеспечивает внутриклеточный пул Т3 в гипофизе, мозге, бурой жировой ткани и плаценте и является ключевым регуляторным элементом в локальном тиреоидном гомеостазе. Недавно активность ДП найдена в щитовидной железе человека, но не крыс, т. е. этот фермент является видоспецифичным [1]. Одним из наиболее удивительных аспектов ДП является различие тканевой специфической экспрессии у человека и крыс. ДП экспрессируется в ЦНС, гипофизе, бурой жировой ткани и плаценте человека и крыс, но не в щитовидной железе, скелетной и сердечной мышцах крыс. Хотя предполагалось, что ДП обеспечивает первоначально внутриклеточный Т3, сейчас рассматривается возможность того, что у человека ДП может обеспечивать плазменный Т3 [5].
В связи с последними данными возникает вопрос о биологической природе мРНК ДП. Активность ДП стимулируется агентами, увеличивающими продукцию цАМФ, — кортикостероидами (дексаметазон), а также разными факторами роста. Подобно Д1, ДП — мембранно-связанный белок, локализованный в плазматической мембране. Клеточная и тканеспецифичная экспрессия Д1 и ДП различна. Нет убедительных доказательств того, изменяется ли экспрессия двух энзимов при трансформации [4]. В связи с этим целью данной работы явилось изучение экспрессии ДП и ДП в норме и при различных опухолях щитовидной железы.
Материалы и методы
Мы использовали 18 образцов щитовидной железы: 10 из опухолей и 8 из нормальных, окружающих узлы, тканей щитовидной железы. РНК выделяли с помощью коммерческого реактива Trifast (Германия). Обратную транскрипцию (ОТ) выполняли с Oligo-dT (12—18) ("Life Technologies") как праймером. Для каждой полимеразной цепной реакции (ПЦР) использовали 1 ц1 кДНК. Амплификацию выполняли с помощью Taq DNA Polymerase ("Quiagen", Германия). Использовали праймеры для р-актина коммерческой фирмы "Stratagen" (Германия). Праймеры для амплификации Д1 и ДП (см. таблицу) были синтезированы в лаборатории проф. J. Kohrle.
Условия для ПЦР следующие: нагревание при 95°С, денатурация при 95°С 45 с, отжиг при 60°С для р-актина, при 62’С для Д1, при 58°С для ДП в течение 45 с и элонгация при 72°С в течение 60 с. Для Д1 и ДП проводили 35 циклов амплификации, для р-актина 25 [7]. После амплификации 10 ц1 ПЦР-продукта анализировали в 1,5% агарозном геле.
Результаты
Выделенные из тканей РНК методом ОТ-ПЦР были транскрибированы до кДНК. Для доказательства успешности выделения РНК и ОТ был ампли- фицирован р-актин. На рисунке видно, что во всех пробах p-актин-продукт был обнаружен на агарозном геле, окрашенном бромидом этидия, после 25 циклов амплификаций. ОТ-ПЦР-амплификация РНК, выделенных из всех тканей щитовидной железы, дала полосы, соответствующие 777 п. н. для Д1 и 796 п. н. для ДП, что согласуется с данными литературы [7].
Последовательность праймеров для ПЦР |
|||
Фермент |
Праймер |
Последовательность |
Размер продукта, п. н. |
р-Актин |
Р-Актин 1 |
5’-TGACGGGGTCACCCACACTGTGCCCATCT-3' |
661 |
Р-Актин 2 |
5-CTAGAAGCATTGCGGTGGACGATGGAGG-3’ |
||
Д1 |
TJ63 |
5'-TGCATGTGGTCGTGGGTAAA-3' |
777 |
TG64 |
5-GTCAAGCCATTTTCGGTCGA-3' |
||
ДП |
RW9 |
5-TTCCTGCTGGTCTACTT-3’ |
796 |
RW2 |
y-GGGAATTTTCCAACTGGG-S’ |
Обсуждение
В данной работе мы пытались обнаружить различия в регуляции активации тиреоидных гормонов при опухолях щитовидной железы, которые могут терять свою зависимость от Т3, образованного 5’-дейодированием, контролирующего зависимые от Т3 рост, пролиферацию и дифференциацию щитовидной железы. Большинство опухолей щитовидной железы происходят из фолликулярного эпителия и демонстрируют либо фолликулярную, либо папиллярную архитектуру. Ранее при опухолях щитовидной железы обнаружено снижение экспрессии Д1 в фолликулярной тиреоидной карциноме и очень низкий или необнаруживаемый уровень активности Д1 при анапластической тиреоидной карциноме [6]. Также снижение активности обнаружено в большинстве случаев папиллярной карциномы с некоторыми исключениями, показывающими активность выше нормы [6].
В нашей работе короткие фрагменты мРНК ДП, кроме мРНК Д1, в щитовидной железе человека были получены с использованием ОТ-ПЦР, которая позволяет идентифицировать достоверные транскрипты. Гель-электрофорез показывает различный уровень экспрессии ПЦР-продуктов для Д1 и ДП при различной тиреоидной патологии, отмечая регуляцию для Д1 и ДП на уровне мРНК.
При изучении экспрессии генов Д1 и ДП показано нарушение регуляции экспрессии на уровне транскрипции, т. е. обнаружено визуальное уменьшение мРНК для генов Д1 и ДП. Возможно, существует обратная корреляция между экспрессией этих генов и клеточной пролиферацией в эпителиальных клетках щитовидной железы. Экспрессия для Д1 и ДП мРНК нарушается от степени дифференциации опухоли — от фолликулярной, папиллярной до анапластической карциномы. В настоящее время обсуждается возможное использование экспрессии Д1 как дифференциального маркера для рака щитовидной железы [3]. Нарушение экспрессии Д1 и тесно связанной с ней продукции Т3 в процессе дедифференциации может быть одним из молекулярных дефектов контроля роста и увеличивающейся тенденции к инвазии. Мы не нашли корреляции или параллелизма в экспрессии Д1 и ДП мРНК в различных образцах щитовидной железы (см. рисунок). Нарушение уровня мРНК ДП было обнаружено в 3 образцах (N 1310, 1296, 1294) при аденоме и в 1 (N 457) — при папиллярной карциноме по сравнению с их собственными нормальными, окружающими узлы тканями. Считается, что экспрессия ДП мРНК в щитовидной железе человека регулируется еще не известными факторами и предполагает различный механизм регуляции ДП по сравнению с Д1. Независимо от этого можно сделать заключение о наличии экспрессирующихся генов обеих 5'-дейодиназ (типов I и II) в тканях тиреоидной карциномы. Наши данные показали, что экспрессия малоизученной ДП в патологических
123456789 10 11
661 п.н.
а
661 п.н.
777 п.н.
777 п.н.
796 п.н.
в
796 п.н.
1 2 3 4 5 6 7 8
ПЦР для генов р-актина (о); Д1 (б) и ДП (в) (в скобках — номер соответствующего пациента).
а: 1 — аденома; 2 — норма (457); 3 — анапластическая карцинома; 4 — фолликулярная аденома (1296); 5 — норма (1310); 6 — норма; 7— аденома; 8 — норма; 9 — норма (1294); 10 — фолликулярная карцинома; 11 — капиллярная карцинома (1262); в: 7 — фолликулярная аденома (1310); 2 — норма (1296); 3 — норма; 4 — фолликулярная аденома (1294); 5 — папиллярная карцинома (457); 6 — норма; 7 — аденома; 8 — контроль (Н2О). малигнизированных тканях уменьшена по сравнению с нормальной тканью или доброкачественными опухолями, что, возможно, связано с транскрипционными механизмами.
Выводы
- Гены обоих изоферментов 5’-дейодиназ экспрессируются в тканях тиреоидной карциномы.
Выявлены нарушения регуляции экспрессии гена ДП в опухолях щитовидной железы на уровне транскрипции.
Список литературы
1. Germain D. L. S., Galton V. А // Thyroid. — 1997. — Vol. 7, N 4. - Р. 655-668.
2. Kohrle J. U Acta Med. Austriaca. — 1996. — Vol. 23. — P. 17-30.
3. Kohrle J. I I Mol. Cell. Endocrinol. - 1999. - Vol. 151. - P. 103-119.
4. Larsen P. R. Ц Thyroid Int. - 1997. - Vol. 4. - P. 8-14.
5. Salvatore D., Tu H., Harrway J. Ж et al. // J. Clin. Invest. — 1996. - Vol. 98, N 4. - P. 962-968.
6. Schreck R., Schnieders F., Schmutzler C. et al. // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 1994. - Vol. 79. - P. 791-798.
7. Winzer R., Schmutzler C., Jakobs T. C. et al. // Thyroid. — 1998. - Vol. 8, N 11. - P. 981-987.
Об авторах
Г. М. АртыкбаеваИнститут биохимии АН Республики Узбекистан
Узбекистан
Я. Х. Туракулов
Институт биохимии АН Республики Узбекистан
Узбекистан
Рецензия
Для цитирования:
Артыкбаева Г.М., Туракулов Я.Х. Экспрессия 5’-дейодиназы в различных опухолях щитовидной железы. Проблемы Эндокринологии. 2004;50(3):34-37. https://doi.org/10.14341/probl11420
For citation:
Artykbaeva G.M., Turakulov Ya.Kh. Expression of 5’-deiodinase in various thyroid tumors. Problems of Endocrinology. 2004;50(3):34-37. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl11420
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0).