Charakterisierung cAMP-unabhängiger Effektoren des Thyreotropin-Rezeptors in humanen Schilddrüsenkarzinom-Zelllinien

Der humane Thyreotropin-Rezeptor (TSH-R) steuert die zentralen
Funktionen der Schilddrüse und ist der wichtigste Regulator für
deren Wachstum und Differenzierung. Er gehört zur Superfamilie der
G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) und kann nach einer
Stimulation mit TSH die G-Proteine aller vier Familien (Gs, Gi/o,
Gq/11 und G12/13) aktivieren. Dabei werden die meisten zellulären
Reaktionen wie die Proliferation der Schilddrüsenepithelzellen und
die Bereitstellung der Schilddrüsenhormone einer Aktivierung von Gs
zugeordnet. Zu Gs-unabhängigen Signalwegen des TSH-R war dagegen
erst wenig bekannt. Da der Gq/11-vermittelte Signalweg durch die
Aktivierung der Phospholipase C und Proteinkinase C in maligne
Prozesse von Schilddrüsenzellen involviert sein könnte, sollten in
der vorliegenden Arbeit Gq/11-abhängige Effektoren des TSH-R in
humanen Schilddrüsenkarzinomzellen identifiziert und näher
charakterisiert werden. Als Modellsystem wurden FTC 133 wt TSH-R
Zellen verwendet, eine follikuläre Schilddrüsenkarzinom-Zelllinie,
die den humanen TSH-R überexprimiert. In diesen wurde die
Aktivierung des Calcium/Calcineurin-abhängigen
Transkriptionsfaktors NFAT nach TSH-Stimulation erstmalig
beschrieben. Bei einer anschließenden Reihenuntersuchung der
NFAT-abhängigen Zielgene Autotaxin, VEGF, c-Myc, Regulator von
Calcineurin 1 (RCAN1) und Cyclooxygenase-2 (Cox-2) wurden c-Myc,
RCAN1 und Cox-2 als TSH-regulierte Gene identifiziert. Die
Induktion von c-Myc war unabhängig von NFAT, dagegen bestätigten
Expressionsstudien mit Calcineurin-Inhibitoren und dem spezifischen
NFAT-Inhibitor INCA-6, dass RCAN1 und Cox-2 durch eine
NFAT-Aktivierung induziert wurden. Diese Aktivierung wurde durch
Gq/11-Proteine vermittelt, denn nach spezifischer
Herunterregulation der Gq- und G11-α-Untereinheiten mittels siRNA
konnten die Zielgene nicht mehr TSH-abhängig induziert werden.
Weitere Analysen zum Mechanismus der NFAT-Aktivierung zeigten, dass
eine Erhöhung der intrazellulären Calciumionenkonzentration
([Ca2+]i) allein über intrazelluläre Speicher nicht ausreichend
war. Um NFAT zu aktivieren, mussten zusätzlich Calciumionen aus dem
Extrazellulärraum einströmen. Untersuchungen mit dem
STIM1-Inhibitor SKF-96365 wiesen dabei auf einen
Calciumioneneinstrom über Speicher-operierte Ionenkanäle hin.
Zusätzlich zur NFAT-regulierten Genexpression wurde in dieser
Arbeit die TSH-induzierte Expression des Metallothioneins MT1X in
FTC 133 wt TSH-R Zellen und in primären Thyreozyten analysiert. Die
mRNA Induktion dieses Cystein-reichen und zytoprotektiven Proteins
war ebenfalls abhängig von einer Expression der Gq/11-Proteine.
Eine Erhöhung der [Ca2+]i reichte jedoch nicht aus, um MT1X
signifikant zu induzieren. Zur gesteigerten Expression war darüber
hinaus auch die Aktivierung der Proteinkinase C notwendig. In der
vorliegenden Dissertation konnten somit RCAN1, Cox-2 und MT1X als
Gq/11-regulierte Zielgene des humanen TSH-R charakterisiert werden.
Dabei wurde eine NFAT-regulierte Genexpression nach einer
TSH-Stimulation erstmalig gezeigt. Die präsentierten Ergebnisse
weisen damit auf eine bisher unbeachtete biologische Rolle von
Gq/11-abhängigen Signalwegen des humanen TSH-R in der Schilddrüse
hin.