Insights into the posttranslational structural heterogeneity of thyroglobulin and its role in the development, diagnosis, and management of benign and malignant thyroid diseases

ABSTRACT Thyroglobulin (Tg) is the major glycoprotein produced by the thyroid gland, where it serves as a template for thyroid hormone synthesis and as an intraglandular store of iodine. Measurement of Tg levels in serum is of great practical importance in the follow-up of differentiated thyroid carcinoma (DTC), a setting in which elevated levels after total thyroidectomy are indicative of residual or recurrent disease. The most recent methods for serum Tg measurement are monoclonal antibody-based and are highly sensitive. However, major challenges remain regarding the interpretation of the results obtained with these immunometric methods, particularly in patients with endogenous antithyroglobulin antibodies or in the presence of heterophile antibodies, which may produce falsely low or high Tg values, respectively. The increased prevalence of antithyroglobulin antibodies in patients with DTC, as compared with the general population, raises the very pertinent possibility that tumor Tg may be more immunogenic. This inference makes sense, as the tumor microenvironment (tumor cells plus normal host cells) is characterized by several changes that could induce posttranslational modification of many proteins, including Tg. Attempts to understand the structure of Tg have been made for several decades, but findings have generally been incomplete due to technical hindrances to analysis of such a large protein (660 kDa). This review article will explore the complex structure of Tg and the potential role of its marked heterogeneity in our understanding of normal thyroid biology and neoplastic processes.

Diabetes mellitus tipo 1 e disfunções tireoidianas / Diabetes Mellitus type 1 and thyroid dysfunction

Os pacientes com diabetes mellitus (DM) apresentam maior prevalência de doenças tireoidianas que a população geral. A autoimunidade certamente é um fator-chave na relação entre essas disfunções endócrinas. Entretanto, outros mecanismos, como redução da captação de iodeto, da atividade tireoperoxidase e aumento do estresse oxidativo na glândula tireoide, também parecem contribuir para este fato. O presente trabalho visa rever aspectos importantes na relação entre DM e doenças tireoidianas, com especial ênfase nos mecanismos envolvidos no aumento do estresse oxidativo na glândula tireoide decorrente do DM...

Diabetes mellitus (DM) patients show a greater prevalence of thyroid disorders than general population. Autoimmunity is a key factor in the relation between these endocrine diseases. However, additional mechanisms, such as reduction of iodide uptake and thyroperoxidase activity, besides increased oxidative stress in the thyroid gland seem to contribute for this fact. The present work aims to review important aspects in the relation between DM and thyroid disease, with special emphasis in the mechanisms involved in the increased oxidative stress in the thyroid gland due to DM...

La tiroides como modelo de mecanismos moleculares en enfermedades geneticas / The thyroid as a model for molecular mechanisms in genetic diseases

Las enfermedades tiroideas constituyen una heterogénea colección de anormalidades asociadas a mutaciones en los genes responsables en el desarrollo de la tiroides: factor de transcripción tiroideo 1 (TTF-1), factor de transcripción tiroideo 2 (TTF-2) y PAX8, o en uno de los genes que codifican para las proteínas involucradas en la biosíntesis de hormonas tiroideas como tiroglobulina (TG), tiroperoxidasa (TPO),sistema de generación de peróxido de hidrógeno (DUOX2), cotransportdor de Na/I– (NIS), pendrina (PDS), TSH y receptor de TSH. El hipotiroidismo congénito ocurre con una prevalencia de 1 en 4.000 nacidos. Los pacientes coneste síndrome pueden ser divididos en dos grupos: con hipotiroidismo congénito sin bocio (disembriogénesis) o con bocio (dishormonogénesis). El grupo de disembriogénesis, que corresponde al 85% de los casos, resulta de ectopía,agenesia o hipoplasia. En una minoría de estos pacientes, el hipotiroidismo congénito está asociado con mutaciones en los genes TTF-1, TTF-2, PAX-8, TSH o TSHr. La resencia de bocio congénito (15% de los casos) se ha asociado a mutaciones en los genes NIS, TG, TPO, DUOX2 o PDS. El hipotiroidismo congénito por dishormonogénesis es trasmitido en forma autonómica recesiva. Mutaciones somáticas en el TSHr han sido identificadas en adenomas tiroideos hiperfuncionantes. Otra enfermedad tiroidea bien establecida es la resistencia a hormonas tiroideas(RTH). Es un síndrome de reducida respuesta tisular a la acción hormonal causado por mutaciones localizadas en el gen del receptor de hormonas tiroideas (TR). Mutantes de TRinterfieren con la función del receptor normal por un mecanismo de dominancia negativa. En conclusión, la identificación de mutaciones en los genes de expresión tiroidea ha permitido un mayor entendimiento sobre la relación estructura-función de los mismos. La tiroides constituye un excelente modelo para el estudio molecular de las enfermedades genéticas.

Enzimas envolvidas na organificação tireoideana do iodo / Enzymes involved in thyroid iodide organification

A biossíntese dos hormônios da tireóide depende do funcionamento normal de uma série de proteínas que são necessárias tanto para a captação de iodeto através da membrana basolateral dos tireócitos como para sua incorporação à proteína aceptora, a tireoglobulina (Tg), o que ocorre na superfície apical da célula folicular. O co-transportador sódio-iodeto (NIS) é responsável pela captação tireoideana de iodeto, a primeira etapa da biossíntese hormonal tireoideana. No pólo apical dos tireócitos, o iodeto é transportado através da membrana celular pela pendrina (PDS) e subseqüentemente incorporado à Tg, uma proteína de alto peso molecular secretada no lúmen folicular. A oxidação do iodeto e sua organificação parecem ocorrer principalmente na superfície apical da célula folicular, e estas reações são catalisadas pela tireoperoxidase (TPO) na presença de peróxido de hidrogênio. Assim, a organificação tireoideana do iodo depende da atividade TPO, a qual é modulada pelas concentrações de substrato (tireoglobulina e iodeto) e cofator (peróxido de hidrogênio). A enzima responsável pela geração de peróxido de hidrogênio associada à hormonogênese tireoideana é a NADPH oxidase (ThOx), que encontra-se no pólo apical dos tireócitos, é estimulada pela tireotrofina e inibida pelo iodo. Aparentemente, a geração de peróxido de hidrogênio é o passo limitante da biossíntese dos hormônios da tireóide em condições de suficiência de iodo.

Defeito bioquimico de bocio disormonogenetico identificado através de estudo imuno-histoquimico / Immunohistochemical identification of dishormonogenetic goiter biochemical defect

Apresentamos dois casos de bocio congenito nos quais foi possivel indicar, através do metodo imuno-histoquimico, o defeito na sintese hormonal. Um dos casos, era de mulher de 16 anos, com bocio desde a infancia e que, ha 10 anos, fazia uso de reposiçäo hormonal tireoideana. O exame anatomopatologico demonstrou bocio coloide de aspecto disormonogenetico com adenoma folicular. O estudo imuno-histoquimico revelou positividade intensa para tireoglobulina nas celulas foliculares, principalmente em porçäo apical e negatividade no coloide, caracterizando o quadro de defeito na exocitose de tireoglobulina. A reaçäo para tireoide peroxidase foi adequada para a idade. O outro caso, era de um menino de 13 anos, com bocio e reposiçäo hormonal tireoidiana desde um ano idade. Apresentava discretos retardos mental e do desenvolvimento pondo-estatural. O exame anatomopatologico, também, revelou bocio coloide com aspecto disormonogenetico e adenoma folicular. Já o estudo imuno-histoquimico, demonstrou reaçäo muito fraca e difusa para tireoide peroxidase e padräo normal para tireoglobulina, caracterizando o quadro como defeito quantitativo de tireoide peroxidase. Estes dois casos constituem-se em exemplos da possibilidade de identificar, imuno-histoquimicamente, a possivel causa de bocio disormonogenetico

Thyroid function in post-weaning rats whose dams were fed a low-protein diet during suckling

This study was designed to evaluate the thyroid and pituitary hormone levels in post-weaning rats whose dams were fed a low-protein diet during suckling (21 days). The dams and pups were divided into 2 groups:a control group fed a diet containing 22 per cent protein that supplies the necessary amount of protein for the rat and is the usual content of protein in most commercial rat chow, and a diet group fed a lowprotein (8 per cent) diet in which the protein was substituted by an isocaloric amount of starch. After weaning all dams and pups received the 22 per cent protein diet. Two hours before sacrifice of pups aged 21, 30 and 60 days, a tracer dose (0.6 mui) ofl25I was injected (ip) into each animal. Blood and thyroid glands of pups were collected for the determination of serum T4, T3 and TSH and radioiodine uptake. Low protein diet caused a slight decrease in radioiodine uptake at 21 days, and a significant decrease in T3 levels (l28 ñ 14 vs 74 ñ 9 ng/dl, P<0.05), while T4 levels did not change and TSH was increased slightly. At 30 days, T3 and TSH did not change while there was a significant increase in both T4 levels (4.8 ñ 0.3 vs 6.1 ñ 0.2 mug/dl, P<0.05) and in radioiodine uptake levels (0.34 ñ 0.02 vs 0.50 ñ 0.030 per cent/mg thyroid, P<0.05). At 60 days serum T3, T4 and TSH levels were normal, but radioiodine uptake was still significantly increased (0.33 ñ 0.02 vs 0.41 ñ 0.03 per cent/mg thyroid, P<0.05). Thus, it seems that protein malnutrition of the dams during suckling causes hypothyroidism in the pups at 21 days that has a compensatory mechanism increasing thyroid function after refeeding with a 22 per cent protein diet. The radioiodine uptake still remained altered at 60 days, when all the hormonal serum levels returned to the normal values, suggesting a permanent change in the thyroid function.

Prostaglandin E, cortisol and thyroid hormones in cases of rhinoscleroma

Prostaglandin E, cortisol and T[3] and T[4] were assayed in sera of rhinoscleromatous patients [40 subjects], contacts [20 subjects] and controls [20 subjects]. Prostaglandin E was found significantly elevated [P < 0.001] in patients with rhinoscleroma as compared to controls. This finding can be explained on the ground of increased production at the site of inflammatory process and its transport to blood. No changes were reported in contacts [P > 0.05]. Statistically significant changes were not found when cortisol levels were considered [P > 0.05]. Cortisol is known to be correlated with prostaglandin only when given in therapeutic doses, but in this work all patients and contacts were not under steroid therapy. Thyroid hormones were also not changed in group II and III subjects [P > 0.05]. It appears that there is no role of prostaglandin-which are increased in rhinoscleroma-in thyroid hormones production in euthyroid subjects as it can only induce thyroid hormones production in hyperthyroid subjects

Cuantificación de hormonas tiroideas y tirotropina en niños críticamente enfermos con septisemia / Quantification of the thyroid hormones and thyrotropine in critically-ill septicemic children

Estudiamos la función hipotálamo, hipofisiaria, tiroidea en 23 niños críticamente enfermos con septicemia y 15 controles sin patología que afectara dicho eje. La comparación de los resultados de las cuantificaciones de 3,3'5-triiodotironina (T3), 3,3'-5'-triiodotironina evidenció franca disminución de T3 y T4 y elevación de T3r y TSH en los septicémicos, con diferencia estadísticamente significativa (P<0.001). Estas alteraciones bioquímicas que traducen un mecanismo del organismo para mantener la homeostasis y evitar el cataolismo, mediante la conservación de energía, mostraron su normalización espontánea en 18 sobrevivientes de los niños septicémicos al recuperarse