Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

De recente uitbraak van type 2 diabetes in welvaartslanden en de hoge overeenstemmingsgraad ervan in monozygote tweelingen duiden erop dat deze ziekte afhankelijk is van zowel genetische als omgevingsfactoren. De regeling van de pancreatische betacelfunctie door de extracellulaire glucoseconcentratie is een van de meest bestudeerde fenomenen in de endocriene fysiologie en wordt aanzien als een van de kernpunten van dysfunctie bij patiënten met diabetes. Glucose stimuleert -zowel acuut als chronisch- een groot aantal elementen in de betacelfunctie waaronder verhoging van de snelheid van expressie van het insuline-gen (transcriptie en translatie), processing van het prepro-insuline en secretie van matuur insuline door middel van exocytose. De translationele regulatie door glucose is een relatief weinig bestudeerd aspect van de betacelfunctie. Het proces wordt concentratieafhankelijk in gang gezet door glucosespiegels die lager zijn dan deze nodig voor insulinesecretie. Op cellulair vlak kan deze activatie toegeschreven worden aan een fenomeen van rekruteren van cellen die boven een bepaalde drempel worden gestimuleerd. Op moleculair vlak is het proces gebaseerd op een versnelling van initiatie- en elongatiestappen ter hoogte van reeds aanwezig mRNA. Ons onderzoek heeft gewezen op de cruciale rol van de translatie-initiatie-factor eIF2 in dit proces. Deze factor is een belangrijk eiwit in de translatie-initiatie-cyclus omdat dit eiwit het eerste tRNA op het startcodon brengt. Een tweede regeling in deze cyclus is enerzijds eIF2B die een GDP/GTP uitwisselingsfactor is van eIF2 hetgeen noodzakelijk is om de inactieve eIF2-GDP om te zetten in het actieve eIF2-GTP. Anderzijds kan eIF2  zelf gefosforyleerd geraken op de alfa subeenheid en bekomt zo een hogere bindingsaffiniteit voor eIF2B dat limiterend is in de translatie-initiatie-cyclus. Vier verschillende eIF2a kinasen werden tot nu toe geïdentificeerd; deze spelen een rol in adaptatie van de translatie aan nutritionele deprivatie, virale infectie, ijzertekort en ER-stress. De eIF2a kinase PERK wordt specifiek geassocieerd met het ER-compartiment en heeft een hoge expressie in de pancreas. Men veronderstelt dat de functie van dit kinase bestaat uit het dempen van de translatie indien de lading te verwerken (op te vouwen) eiwitten in het ER-lumen de opvouwcapaciteit overstijgt. Indien deze regeling ontbreekt ontstaat een vorm van ER-stress die kan leiden tot diabetes bij de mens en bij proefdieren. Onderzoek in een homozygoot knock-in muismodel waar serine 51 van eIF2a is gemuteerd tot een alanine (eIF2aser51ala mutante muis) wees uit dat deze muizen sterven binnen de 24 uur en dat ze een ernstige pancreatische betaceldeficiëntie vertonen in het laatste stadium van de embryogenese. Anderzijds, heterozygote eIF2aS/A muizen vertoonden geen gebreken. Als men deze heterozygote muizen voor 15 weken een hoog vetdieet voedt, vertonen ze echter een diabetisch fenotype. Ze waren significant zwaarder dan wild-type muizen op een hoog vetdieet en glucose- en insulinetolerantietesten wezen uit dat deze muizen een probleem hadden met de secretie van insuline. Bovendien was het ER van de eilanden in deze muizen gedilateerd ten opzichte van de wild-type muizen, maar ook ten opzichte van mutante muizen die op een laag vetdieet stonden. Het bleek dat dit ER gedilateerd was omdat dit gevuld was met onopgevouwen proinsuline dat aan een vouwingsproteine (BiP) bleef hangen. Deze muizen hadden dus een diabetes fenotype omdat er een insuline-vouwingsprobleem was in de betacellen door een combinatie van een genetische afwijking en een vetrijk dieet. Anderzijds werd het moleculaire mechanisme van de eIF2a-defosforylatie door glucose opgehelderd. Glucose blijkt acuut de eiwitsynthese te regelen door de fosforylatie van eIF2a te sturen. Glucose zorgt er niet voor dat een eIF2a kinase wordt gedeactiveerd, maar dat er een eIF2a fosfatase, nl. proteïne fosfatase-1 (PP1) wordt geactiveerd dat uiteindelijk leidt tot een netto defosforylatie van eIF2a dat de eiwitsynthese toelaat. PP1 is een complexe moleculaire schakelaar in de signaal-transductie in praktisch alle eukaryote organismen. Het enzym bezit naast één katalytische subeenheid één of twee regulatorische subeenheden die de catalyse subcellulair lokaliseren en de intensiteit regelen. Een totale analyse van de gekende PP1 interactoren onthulde dat Ppp1r1a (inhibitor-1, I-1), een van de eerst ontdekte interactoren van PP1, het hoogste expressieprofiel vertoonde in de betacel in vergelijking met 18 andere weefsels, zowel op mRNA- als op proteïneniveau. Verdere analyse van deze interactor toonde dat deze geen rol bleek te hebben in het acute translatieproces in de pancreatische betacel, maar insulinesecretie-experimenten in een pancreatische cellijn impliceerde een rol voor inhibitor-1 in het secretieproces. Verdere experimenten moeten uitsluitsel geven over de mogelijke rol van I-1 in de betacel. De pancreatische betacel is een celtype gespecialiseerd in de productie en secretie van insuline en minstens 50% van de totale proteïnebiosynthese wordt besteed aan de aanmaak ervan. De onmiskenbare rol van translationele regulatie in de betacel maakt dit proces de moeite waard om verder te bestuderen. Nader onderzoek hierin kan targets met een sleutelfunctie identificeren die mogelijk gebruikt kunnen worden bij de ontwikkeling van eventuele therapieën. The recent outbreak of type 2 diabetes in western countries and the high concordance rate of the disease in monozygous twins point out that this disease is dependent on genetic as well as environmental factors. The regulation of the function of the pancreatic beta cell by extracellular glucose is one of the most studied phenomena in the endocrine physiology and is seen as one of the key aspects of dysfunction in patients with diabetes. Glucose stimulates acutely and chronically a number of processes like the increase of the expression of the insulin gene, increase of the processing of preproinsulin and increase of secretion of insulin by exocytosis. The translational control by glucose is a relatively new area of study in the beta cell. The process is activated by a glucose concentration which is lower than needed for insulin secretion. At the cellular level, this activation can be addressed by a phenomenon of recruiting cells that are stimulated above a certain threshold. At the molecular level, this process is based on acceleration of initiation and elongation during the translation of mRNA into proteins. Our research pointed out a crucial role for the eukaryotic translation initiation factor eIF2 in this process. This initiation factor is an important protein in the translation initiation cycle because it binds the first amino acid and tethers it to the ribosome. A second regulation in this cycle is on the one hand eIF2B which is a GDP/GTP exchange factor needed to convert the inactive eIF2-GDP into the active eIF2-GTP. On the other hand, eIF2 can be phosphorylated on its alpha subunit, thereby increasing its affinity for the limited eIF2B which results in translation attenuation. Four eIF2a kinases have been identified so far; they have a role in adaptation of translation when the cell experiences nutritional deprivation, viral infection, shortage of haem or ER stress. PERK which is an eIF2a kinase associated with the ER, has a high expression in the pancreas. PERK is proposed to attenuate the translation when the load of the protein extends the folding capacity of the ER. When dysregulated, this could lead to an ER stress that results in diabetes in humans and animals. Research in a homozygous mouse knockin model in which serine 51 of eIF2a is mutated into an alanine on both alleles, pointed out that these mice died within 24 hours after birth and that these mice suffered from severe beta cell deficiency in the final stage of embryogenesis. On the other hand, the heterozygous mouse model in which only one allele was mutated appeared normal. But when feeding these mice a high fat diet for 15 weeks, they showed a diabetic phenotype. They were significantly more obese than their wild type littermates and glucose and insulin tolerance tests showed that these mice had a problem with the secretion of insulin. The ER of the beta cells of these mutant mice on high fat diet was dilated compared to wild type mice and also compared to mutant mice on a low fat diet. It appeared that the ER was dilated because this was filled with unfolded insulin that was bound to a folding protein (BiP). These mice suffered from diabetes as a consequence of a problem in the proper folding of insulin because of the combination of a genetic mutation and a high fat diet. In line with the latter project, we clarified the molecular mechanism of eIF2a dephosphorylation by glucose. Glucose seems to acutely regulate the protein biosynthesis through regulation of eIF2a phosphorylation. Moreover, glucose does not deactivate any eIF2a kinase, but it rather activates an eIF2a phosphatase: protein phosphatase-1 (PP1). PP1 is a molecular switch in the signal transduction of almost all eukaryotic organisms. It consists out of a catalytic subunit and at least one interacting subunit that can localize or regulate the catalytic reaction. A total analysis of the known PP1 interactors revealed that Ppp1r1a (inhibitor-1, I-1), one of the first discovered PP1 interactors, had the highest mRNA and protein expression profile in the pancreatic beta cell in comparison with 18 different tissues. Further analysis of this interactor showed that it does not seem to have a role in the acute translation regulation by glucose, but preliminary data reveal a role for I-1 in the glucose-stimulated insulin secretion. Further experiments should point out a possible role for I-1 in this regulation. The pancreatic beta cell is a cell type highly specialized in the production and secretion of insulin and at least 50% of the total protein biosynthesis is devoted to the production of this hormone. Translational regulation is an important process in the beta cell and identification of targets with a key function in this regulation could be used in the development of possible therapies. Diabetes is een wereldwijde ziekte en elk jaar krijgen meer mensen ermee te maken. De ziekte kan toegeschreven worden aan een slechte functionering van specifieke cellen in de pancreas. Mijn onderzoek spitste zich toe op het onderzoeken van een moleculaire schakelaar die een belangrijke rol speelt in deze cellen. Anderzijds konden we aantonen dat de combinatie van een vetrijk dieet en een genetische afwijking in die moleculaire schakelaar, leidt tot diabetes in een muismodel. Verder onderzoek kan dit model dan gaan gebruiken om een mogelijk geneesmiddel te ontdekken. Diabetes is a worldwide disease from which more and more people suffer each year. Diabetes can be caused by a malfunctioning of specific cells in the pancreas. My research dealt with a molecular switch that is crucial in those specific cells. Further, I investigated the role of a sustained high fat diet on that molecular switch and I could point out that a combination of life style (fatty food) and genetics leads to diabetes in a mouse model. Future research can use this model to further investigate and possible develop a cure for diabetes.

Academic collection --- 612.43 --- 612.43 Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Theses

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Kanker is een proliferatieve aandoening die wereldwijd miljoenen mensen treft. Medicinale behandeling van deze ziekte is er op gericht verdere progressie te stoppen en waar mogelijk de kanker terug te dringen. Hierbij vormen alle processen die noodzakelijk zijn voor de proliferatie en/of overleving van tumorcellen mogelijke doelwitten. Historisch gezien steunde klinische behandeling veelal op inhibitie van de replicatie en synthese van DNA. Het toenemende besef dat kankercellen ook afhankelijk zijn van andere anabole pathways voor groei en overleving heeft geleid tot een verhoogde interesse in onderzoek naar anabole processen als potentiële doelwitten voor antineoplastische interventie. In deze thesis wordt het AMP-geactiveerde proteïnekinase (AMPK), de regulator van het cellulaire metabolisme, voorgesteld als doelwit om de groei en invasiviteit van kankercellen te remmen. Bovendien wordt soraphen A, een krachtige inhibitor van acetyl-CoA carboxylase (ACC), één van de belangrijkste substraten van het AMPK, voorgesteld om kankercelproliferatie te remmen. Eén van de meest voor de hand liggende strategieën om rechtstreeks met AMPK te interfereren bestaat erin gebruik te maken van AICA-riboside. Dit is een celpermeabel nucleoside dat, na opname door de cel, omgezet wordt tot AICA-ribotide (AICAR; ZMP). ZMP bootst de effecten van AMP na en is een gekende activator van AMPK. Behandeling van kankercellen met AICA-riboside veroorzaakte een daling in de lipidenproductie en inhibeerde de DNA-synthese en proteïnesynthese. Na behandeling met AICA-riboside werd de capaciteit van kankercellen om te prolifereren, kolonies te vormen, te migreren naar een stimulus en te invaderen doorheen een matrix, stilgelegd. Na toediening in vivo was AICA-riboside in staat om de groei van MDA-MB-231 tumoren in immunodeficiënte naakte muizen te verminderen. Eén van de beperkingen van het gebruik van AICA-riboside echter is de hoge dosis die vereist is voor activatie van AMPK. Dit is te wijten deels aan de snelle metabolisatie van ZMP in de de novo purinesynthese-pathway en deels aan de inhiberende invloed van ATP op AMPK-activatie. Om de efficiëntie van AICA-riboside om AMPK te activeren te verhogen, hebben we tegelijkertijd methotrexaat, een antimetaboliet die de metabolisatie van ZMP blokkeert, toegediend. Methotrexaat versterkte de door AICA-riboside geïnduceerde toename in ZMP en veroorzaakte een significante daling in de niveau's van ATP. Ten gevolge hiervan sensitiseerde MTX AMPK voor activatie door AICA-riboside, wat resulteerde in synergistische effecten op de inhibite van de tumorgeassocieerde anabole processen. Deze bevindingen openen nieuwe mogelijkheden voor de toepassing van klassieke chemotherapeutica zoals methotrexaat en voor de toepassing van de energiesensor als doelwit voor antineoplastische therapie. Als onderdeel van hun verhoogde anabole activiteit, vertonen kankercellen karakteristiek een overexpressie en een verhoogde activatie van lipogene enzymen, waaronder FASN en ACC. Dit laatste enzym staat onder rechtstreekse controle van het AMPK en vormt ook één van de belangrijkste doelwitten van AMPK. Voor de chemische inhibitie van ACC, hebben we gebruik gemaakt van soraphen A, een natuurlijk macrocyclisch polyketide dat geproduceerd wordt door de myxobacterium Sorangium cellulosum. We hebben kunnen aantonen dat soraphen A reeds bij nanomolaire concentraties de lipogenese inhibeert en vetzuuroxidatie stimuleert in prostaatkankercellen. Kankercellen stoppen met prolifereren en sterven uiteindelijk. Wanneer soraphen A werd toegevoegd aan culturen van premaligne cellen werden geen cytotoxische effecten geobserveerd. Supplementatie van kankercellen met palmitinezuur (het eindproduct van de vetzuursynthese), of met recombinant lipoproteïne lipase (een gesecreteerd enzym dat wordt geproduceerd door de premaligne cellen en niet door de kankercellijnen en dat de cel voorziet van vrije vetzuren door deze vrij te zetten vanuit lipoproteine-partikels) redt de kankercellen van de celdood die door soraphen A geïnduceerd wordt. Deze bevindingen tonen aan dat kankercellen afhankelijk zijn geworden van ACC-activiteit om de cel te voorzien van voldoende vetzuren, voor proliferatie en overleving en bevestigen het potentieel van ACC als doelwit voor antikanker-therapie. Cancer is a proliferative disorder that affects millions of people worldwide. Metastasis is the major cause of death for cancer. For metastatic cancer, local surgery or radiation usually is inadequate and systemic treatments are advised. These treatments aim to halt and reverse the progression of the disease by targeting processes that are indispensable for the proliferation and/or survival of tumor cells. Historically, most of the compounds that have been applied in this respect target DNA synthesis and replication. The increasing awareness that cancer cells are dependent also on other anabolic pathways for growth and survival has led to a new drive in research on anabolic processes as potential targets for antineoplastic intervention. In this thesis, we introduce the new concept of targeting the AMP-activated protein kinase (AMPK), a master regulator of cellular metabolism to halt the growth and invasiveness of cancer cells and put forward soraphen A, a potent inhibitor of acetyl-CoA carboxylase (ACC), one of the key substrates of AMPK, as a novel tool to block cancer cell proliferation. In a first part, we took advantage of the ability of the cell-permeable nucleoside AICA riboside to increase the intracellular levels of ZMP, mimicking a low energy status of the cell, thereby activating the cellular energy sensor AMPK. Treatment of cancer cells with AICA riboside impeded lipogenesis, decreased protein translation, and blocked DNA synthesis. Cells treated with AICA riboside stopped proliferating and lost their invasive properties and their ability to form colonies. When administered in vivo, AICA riboside attenuated the growth of MDA-MB-231 tumors in nude mice. These findings point towards a central tie between energy, anabolism, and cancer and suggest that the cellular energy sensing machinery in cancer cells is an exploitable target for cancer prevention and/or therapy. However, one important shortcoming of AICA riboside is the large amount of drug that is needed to exert effects. This problem is related in part to the rapid metabolism of ZMP entering into the de novo purine synthesis pathway and to the inhibitory influence of ATP on the activation of AMPK. Here, reasoning that these limitations could be overcome by inhibition of the de novo purine synthesis, we co-treated cancer cells with AICA riboside and MTX, an antimetabolite blocking the metabolism of ZMP. MTX enhanced the AICA riboside-induced accumulation of ZMP and led to a decrease in the levels of ATP, which functions as an intrasteric inhibitor of AMPK. As a result, MTX markedly sensitized AMPK for activation by AICA riboside and potentiated the inhibitory effects of AICA riboside on tumor-associated processes. As co-treatment elicited antiproliferative effects already at concentrations of compounds that were only marginally effective when used alone, our findings on the cooperation between MTX and AICA riboside provide new opportunities both for the application of classical antimetabolic chemotherapeutics such as MTX and for the exploitation of the energy-sensing machinery as a target for cancer intervention. In view of the mounting evidence that enhanced lipid production is one of the key hallmarks of aggressive cancer cells, in a last part of this project, we focused on ACC, the enzyme that plays a critical role in cellular lipid homeostasis and one of the best known targets of AMPK. Using soraphen A, a highly potent inhibitor of ACC, we document the feasibility of clinically targeting ACC, resulting in a potent blockage of lipogenesis and enhancement of fatty acid oxidation causing prostate cancer cells to stop proliferating and ultimately to die. Interestingly, when soraphen A was added to cultures of premalignant cells, no cytotoxic effects were observed. Supplementation of cancer cells with palmitic acid (the end product of the fatty acid synthesis), or with recombinant lipoprotein lipase (a secreted enzyme that provides cells with free fatty acids by release from lipoprotein particles in the medium and that is produced by premalignant prostate cells but not by the cancer cell lines), rescued the cancer cells from cell death induced by soraphen A. These findings suggest that cancer cells have become dependent on ACC activity to provide the cell with sufficient fatty acids to proliferate and survive and underscore the potential of ACC as a target for cancer intervention. Kanker is een aandoening die wereldwijd miljoenen mensen treft. Behandeling met medicijnen is erop gericht verdere progressie te stoppen en waar mogelijk de kanker terug te dringen. Processen die noodzakelijk zijn voor de groei en/of overleving van tumorcellen vormen mogelijke doelwitten voor therapie. Huidige behandelingen zijn vaak gericht tegen de aanmaak van het DNA. Het besef dat kankercellen ook afhankelijk zijn van andere aanmaakprocessen voor hun groei en overleving heeft geleid tot een verhoogde interesse in onderzoek naar deze processen als potentiële doelwitten voor antikankertherapie. In een eerste fase hebben we getracht de groei van kankercellen te remmen door het AMP-geactiveerde proteïnekinase (AMPK), het enzym dat deze processen stillegt als er niet voldoende energie is, te activeren. Hiertoe hebben we gebruik gemaakt van AICA-riboside, een component die in de cellen een toestand van lage energie nabootst en zo het AMPK activeert. Behandeling van kankercellen met deze component veroorzaakte een verminderde aanmaak van vetten, DNA en eiwitten, waardoor de kankercellen stopten met groeien. Bovendien werkte dit ook op tumoren in muizen. Gecombineerde behandeling met methotrexaat, een chemotherapeuticum dat reeds in de kliniek gebruikt wordt, zorgt voor versterking van de effecten van AICA-riboside, waardoor er minder van nodig is. Naast AMPK als mogelijk doelwit voor kankerinterventie hebben we onderzocht in hoeverre de productie van vetzuren, één van de belangrijke aanmaakprocessen die geregeld wordt door het AMPK, mogelijkheden biedt voor medicinale behandeling van kanker. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van soraphen A, een product dat geproduceerd wordt door bepaalde bacteriën. We hebben kunnen aantonen dat dit de aanmaak van vetzuren remt en de verbranding ervan stimuleert in prostaatkankercellen. Hierdoor stoppen ze met groeien en sterven ze uiteindelijk, terwijl dit op gezonde cellen geen effect had. Verder onderzoek zal moeten uitwijzen in hoeverre deze bevindingen op termijn nieuwe mogelijkheden bieden voor de behandeling van kankerpatiënten.

Academic collection --- 616-006 --- 612.43 --- Tumours. Neoplasms. Blastomata. Choristomata. Hamartomata. Oncology --- Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Theses --- 612.43 Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- 616-006 Tumours. Neoplasms. Blastomata. Choristomata. Hamartomata. Oncology

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Moleculaire Mechanismen van een verstoord Schildklierhormoon Metabolisme tijdens Kritieke Ziekte Dankzij de medische vooruitgang en de ontwikkeling van moderne technieken kunnen zeer ernstig zieke patiënten in leven gehouden worden die anders niet zouden overleven. Zij vertonen echter, onafhankelijk van de oorzaak van hun verblijf op intensieve zorgen, uniforme neuro-endocriene veranderingen en een uitgesproken katabole toestand. Deze conditie wordt kritieke ziekte genoemd en de morbiditeit en mortaliteit bij deze patiënten is, ondanks de intensieve zorgen, zeer hoog. Dit is te wijten aan het gebrekkig inzicht in de pathofysiologie van de neuro-endocriene veranderingen tijdens kritieke ziekte en toont het belang aan om een doorgedreven kennis op te bouwen over de onderliggende mechanismen van kritieke ziekte. Alle endocriene hormoon assen vertonen specifieke veranderingen tijdens kritieke ziekte. In dit proefschrift zijn we de veranderingen gaan bestuderen die waargenomen worden in de schildklier-as. De schildklier-as bestaat uit het hypothalame thyrotropin-releasing hormone (TRH) dat de hypofyse voorkwab stimuleert waar de thyrotrope cellen het thyrotropine (TSH) vrijzetten. TSH stimuleert vervolgens de schildklier om het pro-hormoon thyroxine (T4) en in mindere mate het receptor-actieve tri-jodothyronine (T3) te secreteren. Het grootste deel van het circulerende T3 wordt gegenereerd door perifere conversie van T4. Deze conversie gebeurt door buitenring dejodering door het type I (D1) en type II (D2) jodothyronine dejodase (8). Zowel T4 als T3 worden geïnactiveerd via binnenring dejodering, gekatalyseerd door het type III dejodase (D3). Deze enzymen zijn intracellulair gelegen dus is het noodzakelijk dat schildklierhormoon (SKH) de celmembraan passeert. Dit gebeurt via specifieke transporters (134) zoals de monocarboxylate transporter 8 (MCT8), MCT10 en organic anion transporting polypeptide 1C1 (OATP1C1). Na transport en metabolisme in de cel, kan T3 interageren met nucleaire SKH receptoren om zo de transcriptie van schildklierhormoon gevoelige genen te activeren of te inhiberen. Er is duidelijk bewijs dat het gehalte aan circulerend en weefsel T3 te laag is tijdens kritieke ziekte terwijl het inactieve reverse-T3 gestegen is: dit noemt men het ‘laag T3 syndroom’ (135;136). Het klinisch belang van dit ‘laag T3 syndroom’ is nog zeer onduidelijk daar het zowel kan bijdragen tot katabolisme als een bescherming ertegen kan zijn. De pathofysiologie is nog steeds niet goed gekend en omvat veranderingen zowel in de centrale controle van de schildklier-as als in het perifere metabolisme en transport van schildklierhormoon (135). Het opzet van dit proefschrift was om ons inzicht te verruimen in de centrale (hypothalame-hypofysaire) en perifere (transporters, dejodasen) veranderingen in de schildklier-as tijdens kritieke ziekte. In een eerste experiment werd de rol van D2 bekeken. Onze hypothese is dat een daling in D2 een bijdrage levert aan de verlaagde T3 spiegels bij kritiek zieke patiënten. We vonden dat D2 expressie en activiteit significant verhoogd zijn in de skeletspier van langdurig zieke patiënten in vergelijking met gezonde en acuut gestresseerde controles. In tegenstelling tot onze hypothese, lijken veranderingen in D2 activiteit dus geen rol te spelen in de pathogenese van het ‘laag T3 syndroom’ tijdens verlengd kritieke ziekte. Onze data suggereren eerder dat er een compensatoire respons optreedt in de skeletspier met het oog op een normalisatie van de SKH spiegels. In een tweede opzet zijn we gaan kijken of veranderingen in de expressie van schildklierhormoon transporters (MCT8 en MCT10) bijdragen aan de verlaagde T3 spiegels tijdens kritieke ziekte. Zowel in ons diermodel van verlengd kritieke ziekte als op humane biopsies zagen we een weefselspecifieke toename in genexpressie van MCT8 en MCT10 tijdens kritieke ziekte. Veranderingen in deze transporters lijken dus niet bij te dragen tot de pathogenese van het ‘laag T3 syndroom’. Integendeel, het lijkt erop dat bepaalde perifere weefsels een adaptieve respons vertonen wanneer circulerende SKH spiegels verlaagd zijn in een poging een euthyroïdie toestand op weefselniveau te behouden. Een verstoring van de centrale component van de hypothalamus-hypofyse-schildklier as is een essentieel kenmerk van langdurig kritieke ziekte. We hebben daarom de rol van SKH bestudeerd in de gewijzigde set-point voor negatieve feedback regulatie van hypofysiotrope TRH neuronen in de hypothalamus tijdens verlengd kritieke ziekte. Theoretisch gezien zou een lokale toename in SKH concentratie de feedback regulatie van TRH kunnen onderdrukken. Samengenomen tonen onze resultaten aan dat tijdens verlengd kritieke ziekte, er geen stijging is in de lokale SKH spiegels ondanks een lokale stijging in D2 gen expressie en SKH transporter levels. Deze bevindingen ondersteunen eerder een concept van lokale hypothyroidie dan een model van thyrotoxicose. Er moeten dus andere factoren een rol spelen in de verlaging van de set-point voor TRH feedback tijdens verlengd kritieke ziekte. De resultaten van dit proefschrift vormen een wetenschappelijk basis om in verdere studies het klinische effect te bestuderen van interventies die de circulerende hoeveelheden van de schildklierhormonen normaliseren. Molecular Mechanisms behind a Deranged Metabolism in Critical Illness With the development of modern intensive care medicine, patients can now survive previously lethal insults. Interestingly, independent of the cause of the critical illness, these patients show uniform neuro-endocrine disturbances and are in a severe catabolic state. This condition is called critical illness and morbidity and mortality in these patients is still very high. Therefore, it is important to increase our knowledge on the pathophysiology of critical illness so we can contemplate on treatment strategies. All endocrine axes are disturbed during the course of critical illness. In this thesis, we studied the alterations in the thyroid axis. The thyroid axis is comprised of thyrotropin-releasing hormone (TRH) at the level of the hypothalamus which stimulates the anterior pituitary to release thyrotropin (TSH). TSH in turn stimulates the thyroid to secrete the pro-hormone thyroxin (T4) and in lesser extent the receptor active hormone tri-iodothyronine (T3). The majority of circulating T3 is generated by peripheral conversion of T4. This conversion is done by removing an outer ring iodide by the type I (D1) and type II (D2) deiodinase (8). T4 as well as T3 is inactivated by inner ring deiodination by the type III deiodinase (D3). These enzymes are located intracellularly, and thus thyroid hormone (TH) must first cross the cell membrane in order to be metabolized. This is done by specific TH transporters (134) such as monocarboxylate transporter 8 (MCT8), MCT10 and organic anion transporting polypeptide 1C1 (OATP1C1). After transport and metabolization in the cell, T3 can interact with nuclear TH receptors and activate or inactivate TH responsive genes. There is clear evidence that circulating and tissue TH levels are low during critical illness while the inactive reverse-T3 is increased. This is called the low T3 syndrome (135;136). The clinical importance of the low T3 syndrome is still not very clear because it can either protect against or aggravate the catabolic state. The pathophysiology is not completely understood and comprises changes in the central control of the thyroid axis and changes in the peripheral metabolism and transport of TH (135). The goal of this thesis was to broaden our insight in the central (hypothalamus-pituitary) and peripheral (transport, deiodination) changes in the thyroid axis during the course of critical illness. In our first experiment, we examined the role of D2. Our hypothesis was that diminished D2 activity contributes to the low T3 levels in critically ill patients. We found that D2 expression and activity were significantly elevated in skeletal muscle of prolonged critically ill patients as compared to healthy and acutely stressed controls. In contrast to our hypothesis, changes in D2 activity do not seem to play a role in the pathogenesis of the low T3 syndrome during prolonged critical illness. Our data suggest that there is a compensatory response in order to normalize thyroid hormone levels in skeletal muscle. In a second set of experiments, we hypothesized that changes in the expression of specific thyroid hormone transporters (MCT8 en MCT10) contribute to the diminished T3 levels during critical illness. In our animal model of prolonged critical illness and in human biopsies we found a tissue specific increase in gene expression of MCT8 and MCT10 during critical illness. Changes in these transporters thus not seem to contribute to the pathogenesis of the low T3 syndrome. Again, it seems that certain peripheral tissues show an adaptive response when circulating TH levels are reduced in an attempt to maintain an euthyroid state at tissue level. A disruption of the central part of the hypothalamus-pituitary-thyroid axis is an essential component of prolonged critical illness. We studied the role of TH in the altered set-point for negative feedback regulation of hypophysiotropic TRH neurons in the hypothalamus during prolonged critical illness. Theoretically, locally increased TH levels could suppress TRH feedback regulation. Taken together, our results show that during prolonged critical illness, there is an increase in hypothalamic D2 and TH transporter gene expression. Nonetheless, these changes do not result in increased local TH levels. These findings support a concept of local hypothyroidism rather than a model of thyrotoxicosis so that other factors must be involved in reducing the set-point for TRH feedback during prolonged critical illness. In conclusion, we investigated several possible mechanisms for bringing about the low T3 syndrome, however, none of them could explain the changes that occur in the hypothalamus-pituitary-thyroid-axis. The observed alterations can all be interpreted as an adaptive response. Hence, our data offer a scientific basis to further study the clinical benefits of interventions that will restore normal levels of thyroid hormones in the critically ill.

Academic collection --- 616-083.98 --- 612.43 --- 616-083.98 First aid. Emergency treatment --- First aid. Emergency treatment --- 612.43 Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Theses

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Endocrinology --- 572.786 --- 612.43 --- 572.786 Endocrine systems --- Endocrine systems --- 612.43 Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Internal medicine --- Hormones --- Glandular physiology

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Neurophysins --- Peptide hormones --- 577.112.6 --- 612.43 --- Congresses --- 612.43 Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- Endocrine physiology. Internal secretions. Ductless glands. Hormones. Endocrinology --- 577.112.6 Synthetic peptides and polypeptides --- Synthetic peptides and polypeptides --- Pituitary hormones --- Proteins --- Neurophysins - Congresses --- Peptide hormones - Congresses