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Zusammenfassung:
Metallothionine (MT) sind cysteinreiche intrazelluläre Proteine, für die eine zytoprotektive Wirkung beschrieben wurde, da sie Zellen gegen Schwermetallionen und oxidativen Stress schützen. In früheren Untersuchungen wurde die Expression von Metallothioninen in normalen sowie neoplastischen Schilddrüsenzellen nachgewiesen. Die Regulation von MT in Schilddrüsenzellen ist jedoch weitestgehend unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von MT nach Thyreotropin-Stimulation in humanen Schilddrüsenkarzinomzellen (FTC-133) und primären Schilddrüsenzellen (SD-191) untersucht. Mittels RT-PCR konnte nach TSH-Stimulation eine Dosis-abhängige Induktion der MT1-mRNA nachgewiesen werden. Um den Signalweg, der zu dieser vermehrten MT1-Transkription führt, genauer zu charakterisieren, wurden Schilddrüsenkarzinomzellen (FTC-133 Y601H) untersucht, welche mit einem mutierten TSH-Rezeptor (TSHR) transfiziert waren, der nicht in der Lage ist, das Gq/11-Protein zu binden. In diesen Zellen führt eine TSH-Stimulation zu einer Erhöhung der cAMP-Konzentration, wie sie auch in Zellen mit nicht-mutiertem TSHR zu finden ist. Ein Anstieg von Inositoltriphosphat (IP3) bleibt in den Zellen mit dem mutierten TSHR jedoch aus. Interessanterweise zeigte sich in FTC-133 Y601H Zellen keinerlei TSH-abhängige MT1-Induktion, was auf eine cAMP-unabhängige, jedoch Gq/11-abhängige Regulation von Metallothioninen schließen lässt. Dieses Ergebis wurde in weiteren Untersuchungen durch die Tatsache untermauert, dass in Schilddrüsenzellen mit intaktem TSHR die Induktion von MT durch Inhibition der Proteinkinase C (PKC) verhindert werden konnte, während sie durch direkte Stimulation der PKC mit einem Phorbolester gesteigert wurde. Weiter wurde die TSH-abhängige MT1-Expression auf Protein-Niveau mit Hilfe eines MT1-spezifischen Antikörpers überprüft. Auch hier wurde eine Hochregulation von MT1-Protein nach TSH-Stimulation in FTC-133-TSHR Zellen gefunden, welche im Vergleich dazu in FTC-133 Y601H Zellen wiederum fehlte. Unbekannt ist nun, welche Mechanismen zwischen der PKC-Aktivierung auf der einen Seite und der endgültigen Translation des MT1-Proteins auf der anderen Seite stehen. Hierfür wurde das Augenmerk auf die PKC abhängige Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors STAT gerichtet, welcher u.a. als MT-Transkriptionsfaktor beschrieben wurde. Es konnte gezeigt werden, dass die Phosphorylierung des STAT-Proteins in FTC-133 Zellen Gq/11-abhängig durch den TSHR reguliert wird. Diese Ergebnisse konnten in einem zweiten Zellsystem, primären Thyreozyten (SD-191), reproduziert werden. Diese SD-191 Zellen exprimieren endogen einen funktionstüchtigen TSHR. So kann man die Aktivierung von MT durch den TSHR in Schilddrüsenzellen nach heutigem Kenntnissstand wie beschrieben zusammenfassen.Somit konnte hier in einem Zellsystem, welches physiologischer Weise unter hohem oxidativen Stress steht, eine rezeptorvermittelte Induktion von einem antioxidativ wirkenden Protein genauer beschrieben werden. Interessant ist hierbei, dass der TSHR mit Hilfe von unterschiedlichen G-Proteinen oxidativ und antioxidativ wirkende Mechanismen gleichzeitig zu aktivieren scheint. Die hier vorgestellte Charakterisierung eines Gq/11-abhängigen Signalweges des TSHR zur Regulation von MT fügt den cAMP-unabhängigen Signalwegen des TSHR weitere Komplexität hinzu.

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