Biosíntesis de la melatonina intratiroidea y su implicación en la función de la glándula tiroides
- Autores: Rocío García Marín
- Directores de la Tesis: José María Fernández-Santos (dir. tes.), José Carmelo Utrilla Alcolea (dir. tes.), Inés María Martín Lacave (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jesús Manuel de Miguel Rodríguez (presid.), Carmen Garnacho (secret.), Antonio Carrillo-Vico (voc.), Reyes Bernabé-Caro (voc.), Patricia Judith Lardone (voc.)
- Materias:
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- Resumen
1. Introducción A nivel del tiroides, la síntesis de hormonas tiroideas se lleva a cabo en las células foliculares, población endocrina mayoritaria del tiroides y que se organiza formando los folículos tiroideos. Estos son estructuras esféricas constituidas por una capa de células foliculares, el epitelio folicular, y una luz central ocupada por el coloide, material viscoso formado por la tiroglobulina, donde se almacenan extracelularmente las hormonas tiroideas.
En el tiroides, además de las células foliculares, hay otra población de células menos numerosas, las células C o parafoliculares que pueden elaborar, junto con la calcitonina, diversos péptidos reguladores que actuarían de forma paracrina sobre las células foliculares. Además, se ha descrito recientemente en la glándula tiroides la presencia de melatonina.
La melatonina, o N¿acetil¿5¿metoxitriptamina, es una indolamina secretada por la glándula pineal durante la noche, que está principalmente implicada en el control del ritmo circadiano de mamíferos y otros vertebrados. Además de jugar un importante papel como transmisor de la información fotoperiódica, esta hormona presenta actividades antioxidantes, inmunomoduladoras, antienvejecimiento, anticancerígenas y antiproliferativas, incluyendo efectos supresores en los procesos de secreción y crecimiento de la glándula tiroides. Inicialmente, se creía que la melatonina era una hormona exclusiva de la glándula pineal. Sin embargo, se ha comprobado que muchas células presentan también la maquinaria enzimática para producir melatonina, ya que se ha demostrado en ellas la expresión de los genes que codifican los enzimas clave de la síntesis de melatonina (AA-NAT y HIOMT); por lo que cada tejido puede producir la melatonina que necesita en cada momento, sin depender de la melatonina circulante. Así, existen numerosas fuentes extrapineales como retina, intestino, ovario sistema inmunitario, piel y testículos, entre otros.
En 1999, Kvetnoy y cols., utilizando técnicas inmunocitoquímicas, demostraron la presencia de melatonina en numerosos tejidos pertenecientes al SNED (Sistema Neuroendocrino Difuso) como son las células neuroendocrinas del estómago, timo, glándula suprarrenal, tracto urogenital, CÉLULAS C del tiroides y otras localizaciones. Estos hallazgos sugieren la importancia de la melatonina extrapineal como señal paracrina en la coordinación local de las relaciones intercelulares.
Se han descrito diversos efectos de la melatonina sobre la glándula tiroides. Así, se ha comprobado que, en roedores, altas dosis de melatonina ¿in vivo¿ inhiben la actividad mitótica de las células foliculares. Además, la melatonina tiene efecto inhibidor directo en la secreción de T4 y deprime la respuesta del tiroides a la TSH. Sin embargo, una de las acciones más interesantes que la melatonina podría ejercer sobre el tiroides estaría relacionada con su fuerte poder antioxidante. De hecho, se ha descrito que esta indolamina presenta un papel protector contra el estrés oxidativo en la glándula tiroides de rata. La célula folicular tiroidea está sometida a elevada carga oxidativa ya que requiere de H2O2 para la síntesis de hormonas T3 y T4 lo que podría estar relacionado con la alta incidencia de enfermedades tiroideas asociadas a un aumento del estrés oxidativo. Tanto es así, que la CÉLULAS FOLICULARES ha desarrollado mecanismos de protección frente a dicho estrés oxidativo. De hecho, los factores de transcripción PAX8 y TTF-1, responsables de la expresión de los genes específicos tiroideos NIS, TPO y Tiroglobulina, están regulados por procesos redox. Asimismo, recientemente se ha atribuido a la melatonina una acción protectora frente al daño oxidativo en la glándula tiroides.
2. Hipótesis y Objetivo A nivel de la glándula tiroides, las CÉLULAS C sintetizarían melatonina que liberarían en la inmediata vecindad de las CÉLULAS FOLICULARES, la cual podría modular la biosíntesis de las hormonas tiroideas a través de un mecanismo de regulación paracrino. Por otro lado, la melatonina sintetizada por las CÉLULAS C, gracias a su poder antioxidante, también podría contribuir al mantenimiento del equilibrio oxidativo intratiroideo. El objetivo global de este proyecto es determinar la síntesis intratiroidea de melatonina, así como comprobar el papel que ejerce esta indolamina sobre la actividad tiroidea.
3. Material y Métodos En este proyecto de tesis doctoral se ha utilizado la línea de células foliculares de rata PC-Cl3 y la línea de células C de rata CA77 y muestras histológicas de tiroides de rata. La metodología utilizada para el análisis de expresión génica ha sido la RT-PCR y RT-qPCR; y para estudios de detección proteica la IHC, IF y Western Blot.
4. Resultados Los análisis de RT-PCR muestran una amplificación de los fragmentos correspondientes a AANAT e HIOMT, respectivamente, tanto en la línea de células C, CA77, como en el extracto de tiroides, no detectándose producto de amplificación para ninguna enzima en las muestras de células foliculares PC-Cl3. Además, ensayos de expresión relativa del ARNm de AANAT e HIOMT por RT-PCR a tiempo real, a partir del ARN extraído de células CA77 control y tratadas con TSH (1mUI/ml) muestran una disminución significativa de ambos tras el tratamiento con TSH y forskolin.
Por otra parte, los resultados de RT-PCR a partir del ARN total obtenido de extractos de tiroides y de las líneas celulares CA77 y PC-Cl3, revelan un producto de amplificación de 65 pb, correspondiente al receptor MT1. Estudios de IF e IHC localizan a AANAT a nivel de las células C y a MT1 tanto en las células foliculares como las células C.
El contenido de melatonina en los medios de cultivo de las líneas celulares CA77 y PC-Cl3, se analizó mediante ELISA. Los resultados obtenidos demuestran una cantidad significativa de melatonina únicamente en el cultivo de CA77.
A nivel de la célula folicular, se analizaron por RT-qPCR los ARNm específicos de tiroides a partir del ARN total de células tratadas con melatonina. Los resultados demuestran que la melatonina disminuye significativamente los niveles del ARNm de TPO sólo en ausencia de TSH. En el caso de NIS, no se detectaron cambios significativos. Sin embargo, los resultados más significativos se obtuvieron para el ARNm de Tiroglobulina que aumentó significativa e independientemente de la presencia de TSH. Además, se obtuvo un aumento a nivel proteico por western blot. Sin embargo, nuestros resultados muestran que el incremento de expresión de Tiroglobulina mediado por melatonina no es concomitante con los niveles de PAX8 y TTF1. Estos resultados sugieren que incrementos en los niveles de PAX8 y/o TTF-1, no parecen constituir el mecanismo por el que la melatonina activa la expresión de Tiroglobulina.
5. Conclusión Los resultados de este trabajo apoyan que las células C sintetizan melatonina, la cual pasa a formar parte de la gran variedad de sustancias sintetizadas por esta población celular endocrina de la glándula tiroides. Además, dicha síntesis endógena está regulada por TSH que, a través del R-TSH en la membrana celular, inicia una cascada señalizadora que conlleva la disminución de la expresión del ARNm de AANAT e HIOMT.
Por otra parte, hemos visto que la melatonina produce un incremento en la síntesis de Tiroglobulina por la célula folicular de manera TSH-independiente y, que además, no está mediado por un aumento en la cantidad de PAX8 y/o TTF1. La potente actividad antioxidante de la melatonina, junto con la capacidad de estos dos factores de transcripción (especialmente PAX8) de regular su actividad mediante mecanismos de óxido-reducción, nos sugieren que dicho efecto ocurriría mediante un mecanismo redox desencadenado por esta neurohormona, que conllevaría el aumento a nivel transcripcional de la expresión de Tiroglobulina.
