Charakterisierung von TRIAC-Transportern und Merkmale von Mausmodellen des Allan-Herndon-Dudley-Syndroms

Abstract

<strong>1. Charakterisierung von TRIAC-Transportern</strong><br/> 3,3',5-Trijodthyroessigsäure (TRIAC) ist ein T3-Analogon, welches am nukleären T3-Rezeptor binden kann. TRIAC wird bereits bei Patienten mit Monocarboxylat-Transporter-8 (MCT8)-Defizienz (MCT8^-/-) eingesetzt. MCT8 wird vorwiegend in der Blut-Hirn-Schranke, sowie Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten exprimiert. Pathogene Mutationen im MCT8-Transportprotein führen zu einem T3-Mangel im Gehirn von Patienten, wodurch es zu neurologischen und kognitiven Beeinträchtigungen kommt. Eine Behandlungsmöglichkeit besteht in der Verwendung von TRIAC, jedoch sind die hierbei zugrundeliegenden Transportmechanismen bisher unklar. Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist es, potenzielle TRIAC-Transportproteine zu identifizieren, validieren und dessen Transporteigenschaften zu charakterisieren, sowie weitere Substrate zu identifizieren. Hierbei können <em>SLC29A2</em>/ENT2 und <em>SLC22A9</em>/OAT7 mittels radioaktiven Aufnahme-Assay und Co-Inkubation von Nitrobenzyl-6-thioinosin (NBTI) und Östron-3-Sulfat (E3S) als ¹²⁵I-TRIAC-Transporter validiert werden. Die Erhöhung der Substratverfügbarkeit führt zu einer erhöhten Bindungswahrscheinlichkeit der Substrate an die jeweiligen <em>SLC29A2</em>/ENT2- und <em>SLC22A9</em>/OAT7-Transportproteine, wodurch die Transportrate und Transportaktivität gesteigert werden kann. Die Transportkinetik ist die zeitliche Abhängigkeit der Transportaktivität. <br/> <em>SLC22A9</em>/OAT7 ist zudem ein schwacher ¹²⁵I-TETRAC-Transporter, dessen ¹²⁵I-TRIAC-Aufnahme durch Co-Inkubation mit Sobetirome und DITPA reduziert werden kann. Die Identifizierung der TRIAC-Transportproteine, als auch Charakterisierung von 3,5,3',5'-Tetrajodthyroessigsäure (TETRAC)-, Sobetirome- und DITPA-Transporter kann dazu beitragen, das Verständnis zu den hier genannten Transportmechanismen im Kontext einer MCT8-Defizienz zu erweitern. Zudem können die Erkenntnisse dabei helfen, mögliche Medikamenteninteraktionen und unerwünschte Arzneimittelwirkungen besser zu verstehen. Erkenntnisse zum Expressionsort der TRIAC-Transportproteine im Gehirn, als auch der Peripherie, ermöglichen ein tieferes Verständnis hinsichtlich potenzieller Behandlungsmöglichkeiten bei Patienten mit MCT8-Defizienz.<br/><br/> <strong>2. Merkmale von Mausmodellen des Allan-Herndon-Dudley-Syndroms</strong><br/> Erkrankungen, die auf Mutationen im MCT8-Transportprotein beruhen, sind als Allan-Herndon-Dudley Syndrom (AHDS) oder MCT8-Defizienz (MCT8^-/-) bekannt. Die Erkrankung betrifft nur männliche Patienten und besitzt eine geschätzte Prävalenz von 1:70.000. Zudem ist AHDS nicht heilbar und geht mit einer verkürzten Lebenserwartung einher. Eine MCT8-Defizienz führt zu veränderten Schilddrüsenhormonwerten im Gehirn und der Peripherie von Patienten, welche eine periphere Thyreotoxikose, sowie kognitive Defizite und eine psychomotorische Retardierung infolge der Hypothyreose des Gehirns aufweisen. Mausmodelle dienen der Charakterisierung der Erkrankung, um die zugrundeliegenden pathologischen Mechanismen sowie mögliche therapeutische Ansätze zu erschließen. In diesem Kontext werden Mct8^L223R/y (hMCT8^L291/R/y), Mct8^P253L/y (hMCT8^P321L/y), Mct8^L366W/y (hMCT8^L434W/y) und Mct8^P253L/y;Oatp1c1^-/- Mäuse histologisch untersucht und der perineuronale Netz (PNN) mittels <em>Wisteria floribunda</em> Agglutinin (WFA) als neuer Untersuchungsparameter bei einem MCT8-Defekt weiter charakterisiert. Hierbei sind in Mct8^L223R/y, Mct8^P253L/y, sowie vorwiegend Mct8^P253L/y;Oatp1c1^-/- Mäusen signifikante Veränderungen hinsichtlich der Zellzahl und Fluoreszenzintensität der Interneuronen Parvalbumin (PV), Calretinin (CR) und Calbindin (CB) ersichtlich. Zudem sind Expressionsunterschiede hinsichtlich der <em>Mct8</em>-, <em>Dio1</em>- und <em>Aldh1a1</em>-Expression im Gehirn, Leber und Niere von Mct8^L223R/y Mäusen im Vergleich zum WT ersichtlich. Insbesondere Mct8^P253L/y;Oatp1c1^-/- Mäuse zeigen eine signifikante Reduktion von PV- und WFA-positiven Zellen im Barrel-Feld des primären-somatosensorischen-Kortex 1 (S1BF). Zudem besteht eine signifikante Reduktion hinsichtlich der Myelinintensität im Cingulum bundle des Corpus Callosum. Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass Mct8^P253L/y;Oatp1c1^-/- Mäuse das vorteilhafteste Mausmodell zur Untersuchung eines potenziell neurologischen Phänotyps und insbesondere des PNN darstellen. Zukünftig können die hier dargestellten Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen eines MCT8-Defekts in Patienten beitragen und bei der Charakterisierung therapeutischer Ansätze helfen. Das PNN war bisher bei Patienten mit MCT8-Defizienz unberücksichtigt. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse zum PNN in Mausmodellen könnten ebenfalls zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen bei einer MCT8-Defizienz in Patienten beitragen und ein tiefliegendes Verständnis der Erkrankung ermöglichen.