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Quelle est la concentration/molécules par cellule d'iodothyronine déiodinase dans une cellule ?


J'essaie de paramétrer un modèle in silico et j'ai besoin de la concentration approximative (M), ou de molécules par cellule, de l'enzyme iodothyronine déiodinase de type II (D2) dans une cellule humaine, idéalement une cellule gliale. Je ne peux trouver que des valeurs d'activité spécifiques dans la littérature. Quelqu'un pourrait-il m'indiquer la bonne direction, s'il vous plaît?


Iodotyrosine déiodinase

Iodotyrosine déiodinase, aussi connu sous le nom iodotyrosine déshalogénase 1, est un type d'enzyme déiodinase qui piège l'iodure en l'éliminant des résidus de tyrosine iodée dans la glande thyroïde. [4] Ces tyrosines iodées sont produites lors de la biosynthèse des hormones thyroïdiennes. [5] L'iodure piégée par l'iodotyrosine déiodinase est nécessaire pour synthétiser à nouveau les hormones thyroïdiennes. [6] Après la synthèse, les hormones thyroïdiennes circulent dans le corps pour réguler le taux métabolique, l'expression des protéines et la température corporelle. [7] L'iodotyrosine déiodinase est donc nécessaire pour maintenir l'équilibre des niveaux d'iodure et d'hormones thyroïdiennes.

La déshalogénation dans les organismes aérobies se fait généralement par oxydation et hydrolyse [8] cependant, l'iodotyrosine déiodinase utilise une déshalogénation réductrice. L'iodotyrosine déiodinase et l'iodothyronine déiodinase ont été déterminés comme les deux seules enzymes connues pour catalyser la déshalogénation réductrice chez les mammifères. [7] Bien que ces deux enzymes remplissent des fonctions similaires, elles sont structurellement et mécaniquement différentes. L'iodothyronine déiodinase (pas l'enzyme qui fait l'objet de cet article) utilise un site actif de sélénocystéine pour la catalyse, est un membre de la superfamille des thiorédoxines et n'élimine l'iodure que lorsque le substrat est sous forme de double tyrosine. [9] En revanche, l'iodotyrosine déiodinase (l'enzyme topique) ne nécessite pas de sélénocystéine ou de cystéine pour la catalyse, [10] fait partie de la superfamille NADH oxydase/flavine réductase, [11] [12] et élimine l'iodure lorsque le substrat est un un seul acide aminé. [13] La recherche sur l'iodotyrosine déiodinase a historiquement été variable et lente en raison de son manque de stabilité et de sa purification ardue. [14] Ce n'est que récemment que cette enzyme a été étudiée plus en profondeur. [7]


Introduction

Le rôle des hormones thyroïdiennes dans la cancérogenèse est postulé depuis de nombreuses années. Cependant, les données existantes ne sont pas suffisantes pour une compréhension complète du processus. La thyroxine (T4), qui est le principal produit de la glande thyroïde, est considérée comme une pro-hormone et doit être convertie en sa forme active, la tri-iodothyronine (T3). La T3 agit par l'intermédiaire de ses récepteurs nucléaires, c'est-à-dire les récepteurs des hormones thyroïdiennes (TR), et a une influence significative sur la transcription, la traduction, la division et la différenciation cellulaires. La T3 est produite par monodéiodation catalysée par l'iodothyronine déiodinase de type 1 (D1). Cette enzyme est présente dans presque toutes les cellules humaines, mais les concentrations les plus élevées ont été trouvées dans la thyroïde, le foie et les reins (Bianco et al. 2002). Son activité enzymatique et son expression génique ont été examinées dans certains tissus cancéreux. Des diminutions significatives de l'expression des gènes et de l'activité enzymatique ont été observées dans les tissus du cancer papillaire de la thyroïde (Ambroziak et al. 2005 De Souza Meyer et al. 2005) ainsi que dans les lignées cellulaires papillaires et folliculaires du cancer de la thyroïde (Arnaldi et al. 2005 Schreck et al. 1994), le cancer du rein à cellules claires (Pachucki et al. 2001), le cancer du poumon (Wawrzynska et al. 2003) et les adénomes hypophysaires (Baur et al. 2002 Tannahill et al. 2002). Étonnamment, une activité enzymatique D1 et une expression d'ARNm élevées ont été décrites dans des tissus de cancer du sein humain (Debski et al. 2007 García-Solís et Aceves 2003).

Il existe des preuves solides que le métabolisme des hormones thyroïdiennes est perturbé dans certains tissus néoplasiques (Gonzalez-Sancho et al. 2003 Jakobs et al. 2002). Cependant, il existe peu de données disponibles sur l'activité enzymatique de D1 dans les tumeurs bénignes telles que les hémangiomes, qui sont les tumeurs hépatiques primitives les plus courantes. Fait intéressant, dans ce type de lésion bénigne, un niveau élevé de déiodinase de type 3 (D3), qui inactive les hormones thyroïdiennes, a été signalé (Ho et al. 2005 Huang et al. 2005 Konrad et al. 2003).

Le but de cette étude était de déterminer l'activité enzymatique de D1 dans l'hémangiome hépatique en comparaison avec le tissu hépatique sain.


Résultats

Caractéristiques et forskoline ou (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'iodothyronine déiodinase dans les HSkMC

Dans les expériences préliminaires, l'activité de désiodation basale s'est avérée faible dans les HSkMC cultivées utilisées dans la présente étude. Étant donné que l'activité DII dans les astrocytes et la glande pinéale du rat a été stimulée par une voie médiée par l'AMPc (16, 17) et que la présence de systèmes d'adénylate cyclase a été décrite dans le tissu musculaire squelettique humain (18), les effets de la forskoline et (Bu )2L'AMPc sur l'activité déiodante dans les HSkMC a été étudiée. Les HSkMC ont été incubées avec de la forskoline ou (Bu)2cAMP pendant 6 h, et l'activité déiodante a été mesurée par la libération de I − à partir de 2 nmol/L [ 125 I]T4 en présence de 20 mmol/L de DTT et 1 mmol/L de PTU en utilisant la méthode de la colonne. L'activité de déiodation dans les HSkMC en culture a été stimulée de manière significative à la fois par la forskoline (10 -5 mol/L) et (Bu)2cAMP (10 -3 mol/L) comme le montre la figure 1a. A partir du double tracé réciproque illustré à la Fig. 1b, les constantes cinétiques ont été calculées pour être : Km = 1,43 nmol/L et Vmax = 71,4 fmol I − libéré/mg de protéine·h dans les HSkMC stimulées par la forskoline, où Vmax est la vitesse maximale. Quand [ 125 I]rT3 a été utilisé comme substrat, la libération de I − était d'environ un tiers de celle de [ 125 I]T4, indiquant que T4 est le substrat préféré pour l'iodothyronine déiodinase dans les HSkMC en culture. Le T4 la désiodation dépendait de la concentration en protéines des HSkMC et d'une période d'incubation allant jusqu'à 2 h. L'incubation à 4 C ou le préchauffage de la sonication cellulaire à 56 C pendant 30 min a complètement aboli la désiodation. L'activité déiodante n'était pas influencée par 1 mmol/L de PTU, mais était complètement inhibée par 1 mmol/L de PIO. Lorsque les sonicats de HSkMC ont été incubés avec 2 nmol/L [ 125 I]T4 en présence de 20 mmol/L de DTT et 1 mmol/L de PTU, et les produits de réaction ont ensuite été analysés par chromatographie descendante sur papier, il n'y avait que trois pics définissables correspondant à I − , T4, et T3, et la radioactivité dans le pic I − était comparable à celle du pic T3 Pic. Ces résultats indiquent que les caractéristiques de l'activité déiodante dans les HSkMC sont compatibles avec la DII et que son activité est stimulée par la voie médiée par l'AMPc.

Forskoline et (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'activité désiodante dans les HSkMC en culture. a, les HSkMC ont été incubées avec du milieu SkGM uniquement (contrôle) ou avec du milieu contenant de la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. L'activité de désiodation a été mesurée dans les sonicats cellulaires comme décrit dans Matériaux et méthodes. L'activité déiodante indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. *, P< 0.05 **, P < 0.01 (par rapport au contrôle). b, Double tracé réciproque de T4 désiodation par les HSkMC stimulées par la forskoline. Les incubations ont été réalisées pendant 1 h à 37 C avec différentes concentrations de [ 125 I]T4. Les constantes cinétiques ont été calculées pour être : Km = 1,43 nmol/L, Vmax = 71,4 fmol I − libéré/mg protéine·h.

Forskoline et (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'activité désiodante dans les HSkMC en culture. a, les HSkMC ont été incubées avec du milieu SkGM uniquement (contrôle) ou avec du milieu contenant de la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. L'activité de désiodation a été mesurée dans les sonicats cellulaires comme décrit dans Matériaux et méthodes. L'activité déiodante indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. *, P< 0.05 **, P < 0.01 (par rapport au contrôle). b, Double tracé réciproque de T4 désiodation par les HSkMC stimulées par la forskoline. Les incubations ont été réalisées pendant 1 h à 37 C avec différentes concentrations de [ 125 I]T4. Les constantes cinétiques ont été calculées pour être : Km = 1,43 nmol/L, Vmax = 71,4 fmol I − libéré/mg protéine·h.

Identification et forskoline ou (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'ARNm DII dans les HSkMC

L'analyse Northern de l'ARN total extrait de HSkMC cultivées à l'aide d'une sonde d'ARNc DII humaine a démontré le signal d'hybridation avec une taille d'environ 7,5 kb, ce qui est compatible avec la taille de l'ARNm DII décrite dans les études précédentes (4, 5). L'ARNm DII a été clairement augmenté par le traitement avec la forskoline ou (Bu)2cAMP pendant 6 h, comme le montre la figure 2, a et b. Dans l'étude de l'évolution dans le temps illustrée à la figure 3, a et b, l'activité DII et l'ARNm DII ont été augmentés par la forskoline (10 -5 mol/L) en 3 h et ont atteint des niveaux de pointe en 6 h. L'augmentation rapide de l'ARNm DII par l'agent élevant l'AMPc est en accord avec les résultats obtenus en utilisant des astrocytes de rat en culture et une culture de glande pinéale de rat (14, 19). Ces résultats indiquent que l'ARNm de DII ainsi que l'activité de DII sont stimulés par la voie médiée par l'AMPc dans les HSkMC en culture.

Forskoline et (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'ARNm DII dans les HSkMC en culture. a, analyse Northern de l'ARNm DII à l'aide d'une sonde d'ARNc DII et G3PDH humaine dans des HSkMC incubées avec du milieu SkGM uniquement (contrôle), de la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, ARNm DII (rapport ARNm DII/ARNm G3PDH) dans les HSkMC incubées avec le milieu SkGM uniquement (contrôle), la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2 AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. La densité optique de la bande d'ARNm DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle.

Forskoline et (Bu)2Stimulation par l'AMPc de l'ARNm de DII dans des HSkMC en culture. a, analyse Northern de l'ARNm DII à l'aide d'une sonde d'ARNc humaine DII et G3PDH dans des HSkMC incubées avec du milieu SkGM uniquement (contrôle), de la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, ARNm DII (rapport ARNm DII/ARNm G3PDH) dans les HSkMC incubées avec le milieu SkGM uniquement (contrôle), la forskoline (10 -5 mol/L) ou (Bu)2 AMPc (10 -3 mol/L) pendant 6 h. La densité optique de la bande d'ARNm DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle.

Décours temporel de la stimulation de l'activité DII et de l'ARNm DII dans les HSkMC par la forskoline. a, Analyse Northern de l'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) pendant plusieurs heures. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, activité DII (cercle fermé) et ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH cercle ouvert) dans les HSkMC. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. Pour l'ARNm DII, la densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (0h).

Décours temporel de la stimulation de l'activité DII et de l'ARNm DII dans les HSkMC par la forskoline. a, Analyse Northern d'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) pendant plusieurs heures. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, activité DII (cercle fermé) et ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH cercle ouvert) dans les HSkMC. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. Pour l'ARNm DII, la densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (0h).

Régulation de l'expression de DII dans les HSkMC en culture par les hormones thyroïdiennes

L'ajout d'hormones thyroïdiennes au milieu d'incubation pendant 6 h a diminué l'activité de désiodation dans les HSkMC stimulées par la forskoline, et la puissance de l'effet inhibiteur était T4>rT3>T3, comme le montre la figure 4a. L'inhibition de l'activité de désiodation dans les HSkMC par les hormones thyroïdiennes soutient en outre la présence d'une activité DII authentique dans les HSkMC en culture. Bien que l'ARNm de DII dans les HSkMC ait également été inhibé par les hormones thyroïdiennes, la puissance de l'effet inhibiteur était T3>T4>rT3, comme le montre la figure 4, b et c. Ces résultats suggèrent que les mécanismes prétraductionnels et posttraductionnels sont impliqués dans la suppression de l'expression de DII dans les HSkMC par les hormones thyroïdiennes.

Effets des hormones thyroïdiennes sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (témoin) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et des hormones thyroïdiennes pendant 6 h. Cercle fermé, T3 cercle ouvert, T4 carré fermé, rT3. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. b, Analyse Northern d'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (contrôle) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et de l'hormone thyroïdienne pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (contrôle) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et de l'hormone thyroïdienne pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle. Cercle fermé, T3 cercle ouvert, T4 carré fermé, rT3.

Effets des hormones thyroïdiennes sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (témoin) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et des hormones thyroïdiennes pendant 6 h. Cercle fermé, T3 cercle ouvert, T4 carré fermé, rT3. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. b, Analyse Northern d'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (contrôle) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et de l'hormone thyroïdienne pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (contrôle) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et de l'hormone thyroïdienne pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle. Cercle fermé, T3 cercle ouvert, T4 carré fermé, rT3.

Régulation de l'expression de DII dans les HSkMC en culture par des agonistes β-adrénergiques

Sur la base des preuves que les agonistes -adrénergiques stimulent l'activité DII dans les astrocytes ( 16), la glande pinéale ( 20) et la glande de Harder ( 15) chez le rat, et les récepteurs β-adrénergiques sont présents dans le tissu musculaire squelettique humain ( 21), nous avons étudié les effets des agonistes β-adrénergiques sur l'expression de DII dans les HSkMC en culture. L'incubation avec de l'isoprotérénol (ISO) ou de la norépinéphrine (NE) pendant 6 h a entraîné une stimulation de l'activité DII dans les HSkMC de manière dose-dépendante, et la puissance de la stimulation était ISO>NE, comme le montre la figure 5a. L'ARNm DII dans les HSkMC a également été stimulé par ISO ou NE d'une manière dose-dépendante, comme le montrent les figures 5, b et c. Dans l'étude de l'évolution dans le temps illustrée à la Fig. 6, a et b, ISO (10 -5 mol/L) a rapidement stimulé à la fois l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC en culture. NE (10 -5 mol/L) a également stimulé à la fois l'activité DII et l'ARNm de DII dans les HSkMC en culture avec une évolution dans le temps similaire (données non présentées). Ces résultats suggèrent que les mécanismes β-adrénergiques sont impliqués dans la régulation de l'expression de DII dans les HSkMC en culture.

Effet de l'ISO ou de la NE sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec diverses concentrations d'ISO ou de NE pendant 6 h. L'activité DII indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. Cercle fermé, ISO cercle ouvert, NE. *, P < 0.05 **, P < 0,01 (par rapport aux HSkMC de contrôle incubées avec le milieu SkGM uniquement). b, analyse Northern de l'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec ISO ou NE pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (rapport ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec ISO ou NE pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour la G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (incubées avec le milieu SkGM uniquement). Cercle fermé, ISO cercle ouvert, NE.

Effet de l'ISO ou de la NE sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec diverses concentrations d'ISO ou de NE pendant 6 h. L'activité DII indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. Cercle fermé, ISO cercle ouvert, NE. *, P < 0.05 **, P < 0,01 (par rapport aux HSkMC de contrôle incubées avec le milieu SkGM uniquement). b, analyse Northern de l'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec ISO ou NE pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (rapport ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec ISO ou NE pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour la G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (incubées avec le milieu SkGM uniquement). Cercle fermé, ISO cercle ouvert, NE.

Déroulement dans le temps de la stimulation de l'activité DII et de l'ARNm DII dans les HSkMC par ISO (10 -5 mol/L). a, Analyse Northern de l'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de l'ISO (10 -5 mol/L) pendant plusieurs heures. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, activité DII (cercle fermé) et ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH cercle ouvert) dans des HSkMC incubées avec de l'ISO (10 -5 mol/L) pendant différentes périodes. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (0h).

Déroulement temporel de la stimulation de l'activité DII et de l'ARNm DII dans les HSkMC par ISO (10 -5 mol/L). a, Analyse Northern de l'ARNm DII dans des HSkMC incubées avec de l'ISO (10 -5 mol/L) pendant plusieurs heures. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. b, activité DII (cercle fermé) et ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH cercle ouvert) dans des HSkMC incubées avec de l'ISO (10 -5 mol/L) pendant différentes périodes. L'activité DII indiquée représente la moyenne de deux plats. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle (0h).

Effets des cytokines sur l'expression de DII dans les HSkMC en culture

Étant donné que la modulation du métabolisme des hormones thyroïdiennes, y compris l'inhibition de l'expression de DI par diverses cytokines, a été rapportée (22-24), les effets possibles des cytokines sur l'expression de DII dans les HSkMC ont également été examinés dans la présente étude. L'activité DII stimulée par la forskoline dans les HSkMC en culture a été diminuée par l'ajout de TNFα pendant 6 h d'une manière dose-dépendante, comme le montre la figure 7a. Cependant, IL-1β et IL-6 n'ont pas montré d'effets significatifs sur l'activité DII dans les HSkMC en culture. Le TNFa a également diminué l'ARNm de DII dans les HSkMC en culture d'une manière dépendante de la dose, comme le montrent les figures 7, b et c. Ces résultats suggèrent que le TNFα régule négativement l'expression de DII dans les HSKMC en culture.

Effets des cytokines sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (témoin) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et des cytokines pendant 6 h. L'activité DII indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. Cercle fermé, TNFα cercle ouvert, IL-1β carré fermé, IL-6. *, P< 0.05 **, P < 0.01 (par rapport au contrôle). b, Analyse Northern d'ARNm de DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et diverses concentrations de TNFα pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et diverses concentrations de TNFα pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle.

Effets des cytokines sur l'activité DII et l'ARNm DII dans les HSkMC. a, activité DII dans les HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) uniquement (témoin) et avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et des cytokines pendant 6 h. L'activité DII indiquée représente la moyenne ± se de trois boîtes. Cercle fermé, TNFα cercle ouvert, IL-1β carré fermé, IL-6. *, P< 0.05 **, P < 0.01 (par rapport au contrôle). b, Analyse Northern d'ARNm de DII dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et diverses concentrations de TNFα pendant 6 h. Chaque piste représente 10 ug d'ARN total obtenu à partir de cellules dans une boîte individuelle. c, ARNm DII (ratio ARNm DII/ARNm G3PDH) dans des HSkMC incubées avec de la forskoline (10 -5 mol/L) et diverses concentrations de TNFα pendant 6 h. La densité optique de la bande DII a été corrigée pour G3PDH, et les résultats ont été exprimés en pourcentage de la valeur obtenue pour les HSkMC de contrôle.


Défis actuels et opportunités futures

On a beaucoup appris sur la structure et la fonction des déiodinases au cours des quatre dernières décennies, mais il reste encore beaucoup à faire pour atteindre l'objectif d'utiliser nos connaissances actuelles et futures pour maintenir la santé et traiter les maladies. Un aspect important de la recherche future sera d'aller au-delà des études corrélatives, dans lesquelles la spéculation sur la fonction de la déiodinase est basée sur des changements associés dans les niveaux de TH sériques ou tissulaires ou sur une certaine lecture de l'action de la TH. Bien que de telles associations soient importantes pour la génération d'hypothèses, elles permettent rarement l'attribution définitive de rôles fonctionnels. Parmi les principaux défis liés à la réalisation de cet objectif figurent les suivants.

Manque relatif de connaissances concernant les effets de la TH dans les tissus et les cellules

Étant donné que la fonction des déiodinases est de réguler les concentrations circulantes et préréceptrices de TH, notre compréhension de leurs rôles dans la santé et la maladie dépend d'une connaissance détaillée des effets de l'action de la TH dans les cellules et les tissus individuels. Ainsi, une compréhension globale de l'action des TH est nécessaire pour permettre une approche moins biaisée et plus large pour évaluer les résultats fonctionnels de l'expression altérée de la déiodinase. Malheureusement, notre connaissance des effets physiologiques et moléculaires de l'action de la TH reste largement incomplète en ce qui concerne la plupart des cellules et des tissus. Par exemple, il est possible que le phénotype neurologique léger de la souris D2KO résulte, au moins en partie, de notre ignorance en ce qui concerne les lectures moléculaires et neurocomportementales appropriées à évaluer. Ainsi, un effort concerté est nécessaire pour définir de manière globale les effets de la TH au niveau moléculaire (c'est à dire. le thyroïdome ou le thyrome) et le niveau physiologique dans les principaux tissus et types de cellules pour fournir des marqueurs supplémentaires de l'action des TH. Ceci est particulièrement important en ce qui concerne les cellules et les tissus où se produisent de faibles niveaux d'expression de déiodinases. Dans le cas de tissus avec des types cellulaires hétérogènes, des techniques pour isoler des types cellulaires individuels devront être employées.

Manque relatif de connaissance concernant le trafic de T3 et T4 dans et entre les cellules

La description récente de transporteurs spécifiques qui interviennent dans l'entrée et la sortie des TH de certaines cellules a été une avancée majeure dans notre compréhension des processus qui contrôlent l'action des TH. Pourtant, pour comprendre la fonction des déiodinases, nous devons en apprendre beaucoup plus sur la façon dont les TH sont trafiquées à l'intérieur et entre les cellules. Par exemple, une explication proposée pour expliquer pourquoi l'action catalytique du D2 contribue à la T locale3 contenu d'un tissu est que l'enzyme est située dans le réticulum endoplasmique, et donc T3 dérivé de cette enzyme est présumé avoir un accès facile au noyau et au T3 récepteurs ( 125). Pourtant, cette hypothèse ne tient pas compte des observations que dans au moins certains tissus, en particulier le système nerveux central, T3 dérivé du D2 semble agir dans des cellules autres que celles dans lesquelles il est formé. Un exemple en est la cochlée en développement où D2 est localisé dans le tissu conjonctif qui donne naissance au labyrinthe osseux, tandis que TRβ et TRα1 sont principalement exprimés dans l'épithélium sensoriel et le ganglion spiral (44). De même, dans l'hypothalamus et d'autres régions du cerveau, le D2 est exprimé principalement dans les cellules gliales et non dans les neurones, que l'on pense être le principal T3-cellules réactives (126). Ainsi, une compréhension plus complète du transport cellulaire de la TH dans, à l'intérieur et entre les cellules est essentielle pour comprendre comment les déiodinases fonctionnent dans des tissus complexes tels que le cerveau.

Les modèles actuels d'étude des effets de la désiodation présentent des limites importantes

Les modèles actuels pour définir les rôles des déiodinases comprennent des modèles d'amphibiens et de rongeurs et divers systèmes de culture cellulaire. Bien qu'extrêmement utiles, ceux-ci présentent certains inconvénients, notamment le fait que les modèles d'expression de D2 et D3 semblent différer quelque peu entre les rongeurs et les humains dans les deux conditions basales, où l'expression de D2 est plus répandue chez l'humain (127) et pendant la maladie, où L'activation de D3 dans le foie et les muscles squelettiques humains semble être plus rigoureuse que chez le rongeur ( 128). De plus, la disponibilité des inhibiteurs pharmacologiques des déiodinases est limitée. Bien que le propylthiouracile soit un inhibiteur relativement spécifique de la D1 et que les agents de contraste iodés tels que l'acide iopanoïque inhibent les trois déiodinases, les deux ont également des effets inhibiteurs directs sur la fonction de la glande thyroïde, ce qui complique leur utilisation dans in vivo études ( 129, 130). A ce jour, aucun inhibiteur spécifique des D2 et D3 n'a été décrit. Leur disponibilité fournirait des outils utiles pour les études fonctionnelles.

A la place des inhibiteurs pharmacologiques sélectifs, des modèles génétiques de déficit en déiodinase ont été développés et se sont avérés utiles entre les mains de plusieurs chercheurs (34). Cependant, des complexités surviennent dans l'utilisation de ces animaux dans la mesure où les anomalies de développement observées chez les souris D2KO et D3KO, qui présentent des déficits constitutifs en déiodinases, persistent à l'âge adulte et compliquent l'évaluation des rôles fonctionnels de ces enzymes plus tard dans la vie. Ainsi, le développement d'animaux knock-out conditionnels qui permettent de cibler les déficiences en déiodinase vers des organes spécifiques ou à des moments spécifiques du cycle de vie de l'organisme serait un avantage significatif. Une approche alternative à cet égard serait l'utilisation de petites techniques d'ARN interférent.

Seul un usage limité a été fait des modèles de surexpression transgénique dans l'étude des déiodinases, mais lorsqu'ils sont utilisés, ceux-ci ont été très instructifs. Les quelques exemples rapportés incluent des têtards transgéniques exprimant le D3 (131) et des modèles murins où l'expression de D2 a été ciblée sur le myocarde ( 132, 133).

Enfin, nous devons être plus créatifs dans les paradigmes expérimentaux utilisés pour définir les rôles de ces enzymes, car il est probable que les stress environnementaux exacerbent les anomalies phénotypiques chez les animaux déficients en déiodinase par rapport au moment où ils sont hébergés dans des conditions contrôlées dans un vivarium.

Utilisation des déiodinases pour manipuler l'action de la TH dans des tissus sélectionnés

En fin de compte, une meilleure compréhension de l'importance des déiodinases dans le contrôle de l'action des TH au cours du développement et à l'âge adulte peut conduire à des applications translationnelles. Avec cette connaissance peuvent venir des traitements pour les troubles neurologiques, psychiatriques, métaboliques ou cardiaques influencés par TH. Les paradigmes de ces recherches sont la découverte que des acides biliaires sélectionnés peuvent induire une activité D2, et donc une thermogenèse, dans des tissus sélectionnés (52) et un rapport récent indiquant que D2 est ciblé pour une surexpression dans le cœur (133). Cette dernière manœuvre a modifié les schémas d'expression des gènes dans cet organe et a annulé les effets néfastes de la surcharge de pression sur le ventricule gauche.

Ainsi, nous pourrions éventuellement apprendre à manipuler l'activité de la déiodinase locale et l'action de la TH dans des situations cliniques grâce à l'utilisation d'agents pharmacologiques qui peuvent cibler des tissus sélectifs et dont la conception est basée sur une compréhension plus complète des mécanismes responsables de la régulation de l'expression de la déiodinase et de la fonction catalytique ( 134).


Les Kit ELISA Genie DIO1 / Déiodinase, Iodothyronine, Type I ELISA peut doser la DIO1/Déiodinase, l'iodothyronine, de type I dans les échantillons suivants : sérum, sang, plasma, surnageant de culture cellulaire et autres surnageants et tissus apparentés.

Comment fonctionnent nos kits ELISA DIO1 / Deiodinase, Iodothyronine, Type I ?

Les kits de dosage ELISA Genie (tests immuno-enzymatiques) sont conçus pour la mesure quantitative des analytes dans une grande variété d'échantillons. Alors que les scientifiques d'aujourd'hui exigent des données cohérentes de haute qualité pour les revues à fort impact, ELISA Genie a développé notre gamme de tests de kits ELISA sensibles, rapides et fiables pour répondre et dépasser ces exigences. Nos kits de dosage utilisent une technique ELISA sandwich quantitative et chaque kit est livré avec des anticorps hautement spécifiques pré-enduits sur une plaque de microtitration à 96 puits.

Chez ELISA Genie, nous comprenons le besoin de vitesse ! C'est pourquoi nous avons développé un protocole ultra-rapide qui vous permet d'atteindre vos résultats rapidement. Ainsi, une fois que vous avez préparé et plaqué vos échantillons, blancs et standards, vous n'avez qu'à incuber avec un anticorps primaire conjugué à la biotine hautement spécifique et de l'avidine conjuguée à la peroxydase de raifort (HRP) et à incuber pendant la durée appropriée. Après lavage de la plaque selon le protocole et ajout de la solution de TMB (3,3′,5,5′-Tétraméthylbenzidine), l'apparition d'une coloration bleue doit être détectée due à une réaction enzymatique catalysée par la HRP. L'étape suivante est l'ajout de la solution d'arrêt qui met fin à la réaction HRP et la couleur bleue devient jaune avec l'intensité du signal mesurée sur un lecteur de plaques à 450 nm. La quantité de DIO1 / Deiodinase, Iodothyronine, Type I liée est proportionnelle au signal généré par la réaction, ce qui signifie que le test du kit vous donne une mesure quantitative de l'analyte dans vos échantillons.

Responsable de la déiodation de la T4 (3,5,3′,5′-tétraiodothyronine) en T3 (3,5,3′-triiodothyronine) et de la T3 en T2 (3,3′-diiodothyronine). Joue un rôle en fournissant une source de plasma T3 par désiodation de T4 dans les tissus périphériques tels que le foie et les reins.

DIO1/iodothyronine déiodinase de type I/ 5-déiodinase de type I/DI de type 1/5DI/DIOI

Sandwich ELISA Double Anticorps

Ce kit de dosage immunologique permet la détermination quantitative in vitro des concentrations de DIO1 dans le plasma sérique et d'autres fluides biologiques.

Les matrices énumérées ci-dessous ont été enrichies avec un certain niveau de DIO1 et les taux de récupération ont été calculés en comparant la valeur mesurée à la quantité attendue de DIO1 dans les échantillons.

La linéarité du kit a été testée en testant des échantillons dopés avec une concentration appropriée de DIO1 et leurs dilutions en série. Les résultats ont été démontrés par le pourcentage de concentration calculée par rapport à la concentration attendue.


Les Kit ELISA Genie DIO3 / Déiodinase, Iodothyronine, Type III ELISA peut doser la DIO3/Déiodinase, Iodothyronine, Type III dans les échantillons suivants : sérum, sang, plasma, surnageant de culture cellulaire et autres surnageants et tissus apparentés.

Comment fonctionnent nos kits ELISA DIO3/Déiodinase, Iodothyronine, Type III ?

Les kits de dosage ELISA Genie (essais immuno-enzymatiques) sont conçus pour la mesure quantitative des analytes dans une grande variété d'échantillons. As today’s scientists demand high quality consistent data for high impact journals, ELISA Genie have developed our range of sensitive, fast and reliable ELISA kit assays to meet and exceed those demands. Our assay kits use a quantitative sandwich ELISA technique and each kit comes with highly specific antibodies pre-coated onto a 96-well microtiter plate.

At ELISA Genie we understand the need for speed! Therefore, we have developed an ultra-fast protocol meaning you achieve your results rapidly. So, once you have prepared and plated your samples, blanks and standards, you simply incubate with a highly specific biotin-conjugated primary antibody and Avidin conjugated to Horseradish Peroxidase (HRP) and incubate for the appropriate length of time. After washing the plate according to the protocol and addition of the TMB (3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine) solution, the appearance of a blue colour should be detected due to an enzymatic reaction catalysed by HRP. Next step is the addition of the Stop Solution which terminates the HRP reaction and the blue colour turns yellow with the signal intensity measured on a plate reader at 450nm. The amount of bound DIO3 / Deiodinase, Iodothyronine, Type III is proportional to the signal generated by the reaction meaning the kit assay gives you a quantitative measurement of the analyte in your samples.

Responsible for the deiodination of T4 (3,5,3′,5′-tetraiodothyronine) into RT3 (3,3′,5′-triiodothyronine) and of T3 (3,5,3′-triiodothyronine) into T2 (3,3′-diiodothyronine). RT3 and T2 are inactive metabolites. May play a role in preventing premature exposure of developing fetal tissues to adult levels of thyroid hormones. Can regulate circulating fetal thyroid hormone concentrations throughout gestation. Essential role for regulation of thyroid hormone inactivation during embryological development.

DIO3/Type III iodothyronine deiodinase/Type-III 5-deiodinase/Type 3 DI/5DIII/DIOIII

Sandwich ELISA Double Antibody

This immunoassay kit allows for the in vitro quantitative determination of DIO3 concentrations in serum plasma and other biological fluids.

Matrices listed below were spiked with certain level of DIO3 and the recovery rates were calculated by comparing the measured value to the expected amount of DIO3 in samples.

The linearity of the kit was assayed by testing samples spiked with appropriate concentration of DIO3 and their serial dilutions. The results were demonstrated by the percentage of calculated concentration to the expected.


Triodothyronine (T3) and Tetraiodothyronine (T4) Hormones

The below mentioned article provides an overview on Triodothyronine (T3) and Tetraiodothyronine (T4) Hormones. Après avoir lu cet article, vous découvrirez : 1. Meaning of T3 et T4 Hormones 2. Biosynthesis of T3 et T4 Hormones 3. Transport 4. Catabolism 5. Control of Secretion.

Meaning of T3 et T4 Hormones:

T3 et T4 are popularly known as triiodot­hyronine and tetraiodothyronine or thyrox­ine respectively. These hormones are se­creted from principal follicular cells of thy­roid gland. Kendall (1918) isolated the ac­tive component of the thyroid that he named thyroxine. In 1952, triiodothyronine was found to be more active than thyroxine. These hormones are iodo amino acid hormones.

Biosynthesis of T3 et T4 Hormones:

T3 et T4 are iodinated derivatives of amino acid tyrosine. These hormones are unique in that they are complexed through covalent bonds to iodine.

Biosynthesis of thyroid hormones are describe below:

1. Trapping of Iodide:

Thyroid follicular cells collect inorganic iodide (I – ) from blood against steep electrochemical gra­dients with the help of carrier protein. (Sodium iodide symporter) located in the basal plasma membrane in association with Na + -K + -ATPase. This is known as “iodite pump”.

The carrier protein carri­ers iodide (l – ) while ATPase causes (i) breakdown of ATP into ADP and Pi to derive energy for iodine transport and (ii) a simultaneous exchange of Na + and K + ions between the cells and extracellular fluid. The concentration for iodide achieved by the normal thyroid is 20:1, or more, over the blood plasma. Within 1 5 minutes, af­ter administration radioactivity in the thy­roid is present in organic compounds.

2. Oxidation of Iodide:

Next inorganic iodites (I – ) are oxidized into “active io­dine or l + /IO – or iodinium ions” through removal of electrons within the follicu­lar cells in presence of enzyme, tetrameric-heme-enzyme called thyroid peroxidase. This enzyme uses H2O2 as a co-substrate. This reaction is chiefly occurred in the microvilli of the follicu­lar cells.

3. lodination of Tyrosine:

The follicular cells synthesis a glycoprotein, thyroglobulin (mol. wt. 669 kdt) which contains 115 tyrosine residues. Thyroglobulin passes into the colloid by the process of exocytosis. In inorganic iodide that accumulates in the follicular epithelium is oxidized to l2 (elemental iodine) or IO – . At the follicular cell membrane colloid interface, thyroperoxidase utilizes the active iodides for iodination of some of the tyrosine residues of thyroglobulin mol­ecules of colloid.

MIT or 3-monoiodotyrosine is produced when one iodine replaces a hydrogen at C3 of the phenyl ring of a tyrosine and DIT or 3𔃿-diiodotyrosine is produced if two iodine’s replaces two hydrogen’s at C3 et C5 of phenyl ring of tyrosine. Most of the iodide in thyroglobulin is not in iodothyronine about 70% is in inactive compounds MIT and DIT.

4. Coupling of Iodotyrosines:

Now, within thyroglobulin molecules, either DIT is oxidatively coupled with another DIT resi­due to form T4 or a DIT is oxidatively coupled with a MIT to form T3. The cou­pling is mediated by thyroperoxidase again. During this coupling, an alanine is cleaved off, which is later catabolized to pyruvate and ammonia.

5. Uptake and Proteolysis of Thyroglobu­lin:

Thyroid follicular cells then pinocytoze the colloid from follicular lu­men. The droplets coalesce with lysosomes. Lysosomal secretion contains proteases, glycoside hydrolyase and endo-peptidases. Lysosomal secretions hydrolyze thyroglobulin to release T4, DIT and MIT.

T4 et T3 pass to blood by fa­cilitated diffusion through follicular cell membrane but DIT and MIT de-iodinated by microsomal deiodinase. The liberated iodine is reused for iodination of tyrosine (Fig. 6.5 and Fig. 6.6).

Transport of T3 et T4 Hormones:

Only small amounts of T3 et T4 (less than 1% of the T3 and less than 0.1% of the T4) are transported in free state in blood plasma. The major amounts are transported in bind­ing with plasma protein. T4 remains bind with thyroxine binding globulin (TBG), thyroxine binding pre-albumin (TBPA) and serum albu­min. T3 is transported through TBG only. Both T3 et T4 are carried through blood to tis­sues. Most T3 (about 80%) in blood however, comes from de-iodination of T4 in peripheral tissues and not directly from the thyroid gland itself.

Catabolism of T3 et T4 Hormones:

The liver and kidneys are the chief organs concerned in the catabolism of thyroid hor­mones. In the liver, maximum amounts are de-iodinated by enzyme deiodinase and then excreted in the bile and urine as glucuronates, sulfates and methyl conjugates. Both free and conjugated forms of thy­roxine are excreted in small amounts through the kidneys. In case of T3, 80% is de-iodinated and 20% is excreted through faeces.

Control of Secretion of T3 et T4 Les hormones:

Ts et T4 synthesis and secretion are chiefly controlled by coordination of hypothalamus and adenohypophysis. On stimulation TSH- RH is secreted from hypothalamus and then stimulates adenohypophysis to secrete TSH which in turn stimulates thyroid follicular cells for secretion of T3 et T4.

The secretion of TSH-RH is inhibited by hyper secretion of TSH by negative feedback mechanism. The excess secretion of T3 et T4 control the secretion of TSH by negative feedback mechanism (Fig. 6.7).

Certain anti-thyroid drugs like thiourea, thiouracil etc. inhibit the thyroxine synthe­sis.


1. INTRODUCTION

Thyroid hormone regulates essential metabolic pathways in various tissues both during development and in postnatal life. 1 Thyroid hormone plays regulatory roles in intestinal homeostasis as well by controlling expression of its target genes involved in intestinal metabolism or in turnover of the intestinal stem cells. 2, 3 Thyroid hormone is also implicated in the development of various malignancies 4 and epidemiologic studies indicate protective roles of TH signaling in CRC. Thyroid hormone replacement therapy in hypothyroidism patients was shown to reduce their relative risk of CRC. 5-7 However, hyperthyroidism patients suffer from an increased risk of CRC. 7 Studies using cell lines and animal models suggest opposing roles of TH receptors α and β (TRα and TRβ, encoded by THRA et THRB, respectively) in CRC. Specifically, while TRα1 enhances intestinal carcinogenesis by positively regulating Wnt signaling, 2, 8, 9 TRβ1 expression is selectively lost upon malignant progression of CRC cells. 10, 11 The precise roles of TH signaling in CRC development thus remain elusive.

Thyroid hormone contains iodine atoms and its hormonal activity is tightly regulated by the 3 iodothyronine deiodinases in the body 12 (Figure 1A). In brief, DIO1 and DIO2 are TH-activating enzymes that convert the prohormone thyroxine (T4) in circulation to the active hormone triiodothyronine (T3) in peripheral tissues. T3 binds effectively to TH receptors and initiates TH signaling at target tissues. Iodothyronine deiodinase 3 inactivates T3 and terminates its effects. Iodothyronine deiodinase 2 is expressed in multiple tissues, whereas DIO1 expression is virtually restricted to the liver and kidney. 13 Iodothyronine deiodinase 2 has a

500-fold higher affinity for T4 than DIO1. 14 Given the tissue distribution and enzymatic property, DIO2 is currently regarded as the central DIO that activates TH in the body. 12

A growing body of evidence indicates altered expression of DIOs in several types of cancers 13 and many cancer cell lines, including those from CRC highly express DIO3. 15-17 An in vitro study showed that inhibition of Wnt signaling, the key initial step for CRC development, 18 reduced DIO3 levels and induced DIO2 levels in Caco-2 cells. 15 Although these results suggest the involvement of DIOs in carcinogenesis, their roles in CRC development remain poorly understood.

Here we report elevated expression of DIO2 in the stroma of intestinal tumors in Apc Δ716 mice, a genetically engineered mouse model for familial adenomatous polyposis and the early stage of sporadic CRC. 19 Our study also shows that inhibition of DIOs suppresses the growth of intestinal tumors in Apc Δ716 mice and prolongs their survival, accompanied by reduced angiogenesis in the tumor microenvironment.


Deiodinase type 1 (D1)

  • The DIO1 gene is responsible for creating the Deiodinase type 1 enzyme.
  • Deiodinase type 1 converts T4 to T3 primarily in the bloodstream through organs that quickly exchange plasma — DOI1 genes are highly expressed in thyroid, liver, and kidney tissues. The availability of T3 in blood plasma and serum is vital for organs that depend on T3 from this source. T3 in blood is especially important for the cardiovascular system — both the blood vessels and the heart muscle itself are activated by T3 and T3 alone, and they are very sensitive to both excess and deficiency.
  • The bloodstream is the “entry point” for thyroid hormones to flow into the rest of the body. If you are a bit low in T3 in blood, you may have a further deficit depending on your Deiodinase type 2.

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