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Summenaktivität peripherer Deiodasen

Triiodthyronin-Produktion pro Zeiteinheit unter Bedingungen der Substratsättigung

Die Summenaktivität peripherer Deiodasen (GD, auch SPINA-GD) definiert die maximale Menge an Triiodthyronin, die im Gesamt-Organismus unter Bedingungen der Substratsättigung aus Thyroxin gebildet werden kann. Sie ist ein Näherungswert für die Aktivität von 5′-Deiodasen außerhalb des ZNS.[1]

Bestimmung

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In Zellkultursystemen kann die Deiodierungsleistung ermittelt werden, indem die T3-Produktion oder Iodfreisetzung unter Substratsättigung mit T4 gemessen wird.

In vivo wird SPINA-GD mit

 

oder

 

aus den Serumkonzentrationen an TSH, freiem Thyroxin und freiem bzw. gebundenem Triiodthyronin berechnet.

Konstante Parameter der Gleichung sind:

 : Verdünnungsfaktor für T3 (Kehrwert des scheinbaren Verteilungsvolumens, 0,026 l−1)
 : Clearance-Exponent für T3 (8e-6 sec−1), d. h., Geschwindigkeitskonstante für Abbau
KM1: Affinität der Typ-1-Deiodase (5e-7 mol/l)
K30: Affinität T3-TBG (2e9 l/mol)[2]

Referenzbereiche

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Untergrenze Obergrenze Maßeinheit
20[2] 40[2] nmol/s

Die Gleichungen und ihre Parameter sind kalibriert für erwachsene Menschen mit einer Körpermasse von 70 kg bzw. einem Blutplasmavolumen von etwa 2,5 Litern.[2]

Klinische Bedeutung

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SPINA-GD korreliert bei Gesunden mit dem Body Mass Index[2][3][4][5][6] und dem TSH-Spiegel.[7][8] Sie ist reduziert im Falle eines Non-Thyroidal-Illness-Syndroms (NTIS) mit Hypodeiodierung.[9][3][10][11][12] Auch bei bestimmten chronischen Erkrankungen wie einem Chronischen Fatigue-Syndrom (ME/CFS) ist SPINA-GD reduziert.[13] Ein NTIS könnte auch ein Grund für Variationen der Deiodierungsleistung bei Personen, die aufgrund eines Karzinoms mit Immuncheckpoint-Inhibitoren behandelt werden, sein[14].

Bei Schwerverletzten, die ein Polytrauma erlitten haben, sagt SPINA-GD die Mortalität voraus[15]. Dies gilt auch nach Korrektur um weitere bekannte Risikofaktoren wie Alter, APACHE II-Score und Plasmaproteinbindung von Schilddrüsenhormonen[15].

Bei Männern mit Hyperthyreose korrelieren sowohl SPINA-GT als auch SPINA-GD negativ mit erektiler Funktion und sexueller Zufriedenheit.[16]

Bei bestimmten psychischen Erkrankungen, etwa bei endogener Depression, bipolarer Störung und Psychosen aus dem schizophrenen Formenkreis ist SPINA-GD geringer als bei gesunden Vergleichspersonen[17], Diese Beobachtung wird durch eine negative Korrelation zwischen SPINA-GD und Depressivitätsperzentilen in der Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) gestützt[18].

Eine Substitutionstherapie mit Selenomethionin führt bei Personen mit Autoimmunthyreopathie zu einem Anstieg der Step-Up-Deiodierungsleistung.[19][20]

In einer Studie an über 300 Patienten, die substitutiv mit Levothyroxin behandelt wurden, erwies sich die Deiodierungsleistung darüber hinaus als unabhängiger Prädiktor für die Substitutionsdosis.[21]

Bei latenter Thyreotoxikose ist die Dejodierungsleistung signifikant geringer, wenn diese auf einer Thyreotoxicosis factitia beruht als im Falle einer echten Hyperthyreose (also durch gesteigerte Aktivität der Schilddrüsenperoxidase, etwa bei M. Basedow oder Autonomie)[22]. SPINA-GD eignet sich daher offensichtlich als effektiver Biomarker für die Differentialdiagnose einer Thyreotoxikose[23][24].

Endokrine Disruptoren können stark auf die Aktivität von Step-Up-Deiodinasen wirken. Dafür sprechen z. B. positive Korrelationen von SPINA-GD mit den Cadmium- und Phthalatkonzentrationen im Urin[25][26] und negative Korrelationen zur Quecksilber- und Bisphenol-A-Konzentration[25][26].

Siehe auch

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Einzelnachweise

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  1. ↑ Johannes W. Dietrich, Gabi Landgrafe-Mende, Evelin Wiora, Apostolos Chatzitomaris, Harald H. Klein, John E. M. Midgley, Rudolf Hoermann: Calculated Parameters of Thyroid Homeostasis: Emerging Tools for Differential Diagnosis and Clinical Research. In: Frontiers in Endocrinology. Band 7, 9. Juni 2016, doi:10.3389/fendo.2016.00057, PMID 27375554, PMC 4899439 (freier Volltext).
  2. ↑ a b c d e J. W. Dietrich: Der Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreis. Logos-Verlag, Berlin 2002, ISBN 3-89722-850-5 (Online).
  3. ↑ a b S. Liu, J. Ren, Y. Zhao, G. Han, Z. Hong, D. Yan, J. Chen, G. Gu, G. Wang, X. Wang, C. Fan, J. Li: Nonthyroidal illness syndrome: is it far away from Crohn’s disease? In: J Clin Gastroenterol. Band 47, Nr. 2, 2013, S. 153–159, doi:10.1097/MCG.0b013e318254ea8a, PMID 22874844.
  4. ↑ J. W. Dietrich, G. Landgrafe, E. H. Fotiadou: TSH and thyrotropic agonists: key actors in thyroid homeostasis. In: Journal of Thyroid Research. Band 2012, 2012. doi:10.1155/2012/351864. PMID 23365787.
  5. ↑ T Ittermann, MRP Markus, M Bahls, SB Felix, A Steveling, M Nauck, H Völzke, M Dörr: Low serum TSH levels are associated with low values of fat-free mass and body cell mass in the elderly. In: Scientific Reports. 11. Jahrgang, Nr. 1, 18. Mai 2021, S. 10547, doi:10.1038/s41598-021-90178-7, PMID 34006958.
  6. ↑ A Chatzitomaris, R Hoermann, JE Midgley, S Hering, A Urban, B Dietrich, A Abood, HH Klein, JW Dietrich: Thyroid Allostasis-Adaptive Responses of Thyrotropic Feedback Control to Conditions of Strain, Stress, and Developmental Programming. In: Frontiers in Endocrinology. 8. Jahrgang, 2017, S. 163, doi:10.3389/fendo.2017.00163, PMID 28775711, PMC 5517413 (freier Volltext).
  7. ↑ R. Hoermann, J. E. Midgley, R. Larisch, J. W. Dietrich: Is pituitary TSH an adequate measure of thyroid hormone-controlled homoeostasis during thyroxine treatment? In: Eur. J. Endocrinol. Band 168, Nr. 2, 2013, S. 271–280. doi:10.1530/EJE-12-0819. PMID 23184912.
  8. ↑ R. Hoermann, J. E. Midgley, A. Giacobino, W. A. Eckl, H. G. Wahl, J. W. Dietrich, R. Larisch: Homeostatic Equilibria Between Free Thyroid Hormones and Pituitary Thyrotropin Are Modulated By Various Influences Including Age, Body Mass Index and Treatment. In: Clin Endocrinol (Oxf). 23. Jun 2014 doi:10.1111/cen.12527. [Epub ahead of print] PMID 24953754.
  9. ↑ D. Rosolowska-Huszcz, L. Kozlowska, A. Rydzewski: Influence of low protein diet on nonthyroidal illness syndrome in chronic renal failure. In: Endocrine. Band 27, Nr. 3, August 2005, S. 283–288, doi:10.1385/ENDO:27:3:283, PMID 16230785.
  10. ↑ G. Han, J. Ren, S. Liu, G. Gu, H. Ren, D. Yan, J. Chen, G. Wang, B. Zhou, X. Wu, Y. Yuan, J. Li: Nonthyroidal illness syndrome in enterocutaneous fistulas. In: The American Journal of Surgery. 206(3), Sep 2013, S. 386–392 doi:10.1016/j.amjsurg.2012.12.011. PMID 23809674.
  11. ↑ J. W. Dietrich, P. Müller u. a.: Nonthyroidal Illness Syndrome in Cardiac Illness Involves Elevated Concentrations of 3,5-Diiodothyronine and Correlates with Atrial Remodeling. In: European Thyroid Journal. Band 4, 2015, S. 129–137, doi:10.1159/000381543, PMID 26279999, PMC 4521060 (freier Volltext) – (Online).
  12. ↑ S. Fan, X. Ni, J. Wang, Y. Zhang u. a.: Low Triiodothyronine Syndrome in Patients With Radiation Enteritis: Risk Factors and Clinical Outcomes an Observational Study. In: Medicine. Band 95, Nr. 6, Februar 2016, S. e2640, doi:10.1097/MD.0000000000002640, PMID 26871787.
  13. ↑ Begoña Ruiz-Núñez, Rabab Tarasse, Emar F. Vogelaar, D. A. Janneke Dijck-Brouwer, Frits A. J. Muskiet: Higher Prevalence of “Low T3 Syndrome” in Patients With Chronic Fatigue Syndrome: A Case-Control Study. In: Frontiers in Endocrinology. Band 9, 20. März 2018, doi:10.3389/fendo.2018.00097.
  14. ↑ FR Verelst, MMJ Beyens, E Vandenbroucke, K Forceville, M Th B Twickler: A decrease in peripheral thyroid hormone conversion efficiency in patients treated with immune checkpoint inhibitors and L-T3 as a possible alternative therapeutic escape option. In: European journal of clinical investigation. 15. April 2022, S. e13790, doi:10.1111/eci.13790, PMID 35428986.
  15. ↑ a b J. W. Dietrich, A. Ackermann, A. Kasippillai, Y. Kanthasamy, T. Tharmalingam, A. Urban, S. Vasileva, T. A. Schildhauer, H. H. Klein, A. Stachon, S. Hering: Adaptive Veränderungen des Schilddrüsenstoffwechsels als Risikoindikatoren bei Traumata. In: Trauma und Berufskrankheit. 21. Jahrgang, Nr. 4, 19. September 2019, S. 260–267, doi:10.1007/s10039-019-00438-z.
  16. ↑ R Krysiak, B Marek, B Okopień: Sexual function and depressive symptoms in young men with hypothyroidism receiving levothyroxine/liothyronine combination therapy. In: Endokrynologia Polska. Band 69, Nr. 1, 2018, S. 16–22, doi:10.5603/EP.a2018.0005, PMID 29319127.
  17. ↑ T Cui, Z Qi, M Wang, X Zhang, W Wen, S Gao, J Zhai, C Guo, N Zhang, X Zhang, Y Guan, R Retnakaran, W Hao, D Zhai, R Zhang, Y Zhao, SW Wen: Thyroid allostasis in drug-free affective disorder patients. In: Psychoneuroendocrinology. 162. Jahrgang, April 2024, S. 106962, doi:10.1016/j.psyneuen.2024.106962, PMID 38277991 (englisch).
  18. ↑ B Bazika-Gerasch, N Kumowski, E Enax-Krumova, M Kaisler, LB Eitner, C Maier, JW Dietrich: Impaired autonomic function and somatosensory disturbance in patients with treated autoimmune thyroiditis. In: Scientific reports. 14. Jahrgang, Nr. 1, 29. Mai 2024, S. 12358, doi:10.1038/s41598-024-63158-w, PMID 38811750, PMC 11137073 (freier Volltext) – (englisch).
  19. ↑ Robert Krysiak, Witold Szkróbka, Bogusław Okopień: The effect of vitamin D and selenomethionine on thyroid antibody titers, hypothalamic-pituitary-thyroid axis activity and thyroid function tests in men with Hashimoto’s thyroiditis: a pilot study. In: Pharmacological Reports. Band 71, Nr. 2, Oktober 2018, S. 243–7, doi:10.1016/j.pharep.2018.10.012, PMID 30818086.
  20. ↑ Robert Krysiak, Karolina Kowalcze, Bogusław Okopień: Selenomethionine potentiates the impact of vitamin D on thyroid autoimmunity in euthyroid women with Hashimoto’s thyroiditis and low vitamin D status. In: Pharmacological Reports. Band 71, Nr. 2, Dezember 2018, S. 367–73, doi:10.1016/j.pharep.2018.12.006, PMID 30844687.
  21. ↑ J. E. Midgley, R. Larisch, J. W. Dietrich, R. Hoermann: Variation in the Biochemical Response to L-Thyroxine Therapy and Relationship with Peripheral Thyroid Hormone Conversion. In: Endocr Connect. August 2015, S. pii: EC-15–0056, doi:10.1530/EC-15-0056, PMID 26335522.
  22. ↑ R Hoermann, JEM Midgley, R Larisch, JW Dietrich: Heterogenous biochemical expression of hormone activity in subclinical/overt hyperthyroidism and exogenous thyrotoxicosis. In: Journal of Clinical & Translational Endocrinology. 19. Jahrgang, März 2020, S. 100219, doi:10.1016/j.jcte.2020.100219, PMID 32099819, PMC 7031309 (freier Volltext).
  23. ↑ Johannes W. Dietrich: SPINA in Science and Research: Year in Review: 2020. In: sourceforge.net. Abgerufen am 2. Januar 2021 (englisch).
  24. ↑ Chidchanok Pattarawongpaiboon, Nattachai Srisawat, Kriang Tungsanga, Ratapum Champunot, Jukrin Somboonjun, Panudda Srichomkwun: Clinical characteristics and outcomes of an exogenous thyrotoxicosis epidemic in prison. In: BMJ Nutrition, Prevention & Health. 20. November 2023, S. e000789, doi:10.1136/bmjnph-2023-000789.
  25. ↑ a b Sohyeon Choi, Min Joo Kim, Young Joo Park, Sunmi Kim, Kyungho Choi, Gi Jeong Cheon, Yoon Hee Cho, Hye Li Jeon, Jiyoung Yoo, Jeongim Park: Thyroxine-binding globulin, peripheral deiodinase activity, and thyroid autoantibody status in association of phthalates and phenolic compounds with thyroid hormones in adult population. In: Environment International. 140. Jahrgang, Juli 2020, S. 105783, doi:10.1016/j.envint.2020.105783, PMID 32464474.
  26. ↑ a b Min Joo Kim, Sunmi Kim, Sohyeon Choi, Inae Lee, Min Kyong Moon, Kyungho Choi, Young Joo Park, Yoon Hee Cho, Young Min Kwon, Jiyoung Yoo, Gi Jeong Cheon, Jeongim Park: Association of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals with thyroid hormones in general adult population and potential mechanisms. In: Science of the Total Environment. 762. Jahrgang, Dezember 2020, S. 144227, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144227, PMID 33373756.
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