Gene Expression of Differentiation- and Dedifferentiation Markers in Normal and Malignant Human Thyroid Tissues

Zusammenfassung

Die Spiegel der „steady state” mRNA Transkription von Differenzierungsmarkern der Schilddrüsen wie dem TSH-Rezeptor (TSHR), Thyroglobulin (Tg) oder Schilddrüsenperoxidase (TPO) wurden ebenso wie ein potentieller Dedifferenzierungsmarker, c-myc, in einer Serie von Patienten mit verschiedenen Formen benigner und maligner Schilddrüsen-Tumore untersucht und mit normalem Gewebe verglichen. Die Normalisierung der Northern Blots erfolgte über die Anfärbung mittels Acridinorange. Der Versuch, ß-Actin wie in der Literatur angegeben, als nicht reguliertes Gen zur Normalisierung zu verwenden wurde aufgegeben, da bei Normalgewebe bereits erhebliche Unterschiede in der ß-Actin mRNS gefunden wurden, obwohl die Acridinorange-Färbung vergleichbare Spiegel anzeigte.

Die Bestimmung von c-myc mRNA als Dedifferenzierungsmarker zeigte deutlich stärkere Signale bei anaplastischen Schilddrüsenkarzinomen (ATC) als bei Normalgewebe. Allerdings fanden sich bei einzelnen Geweben höhere c-myc mRNS-Transkriptionsspiegel im Normalgewebe als im zugehörigen Tumor, was die Bedeutung von c-myc als Dedifferenzierungsmarker einschränkt.

Die TSHR mRNS war in allen Normalgeweben und benignen Tumoren stark exprimiert, während in den ATC keine normale TSHR mRNS nachweisbar war. Bei Patienten mit papillären (PTC) und follikulären (FTC) variierten die TSHR mRNS-Spiegel sehr stark zwischen erhöhter Expression und vollständigem Verlust nachweisbarer TSHR mRNS. Eine Patientin mit FTC zeigte in 2 unabhängigen Präparationen negative und niedrige mRNS-Spiegel für TSHR. Xenotransplantation dieses Gewebes auf Nacktratten zeigte ein individuell sehr variables Expressionsniveau für TSHR-mRNA, was als Hinweis für Hete-rogenität des Ausgangstumors gedeutet werden kann. TPO und Tg mRNS waren in normalem Gewebe und in benignen Tumoren stark exprimiert und zeigten einen homogenen Verlust bei ATC. In PTC und FTC fand sich ein sehr variables Expressionsniveau. Diese Variabilität der Expression von Schilddrüsendifferenzierungsmarkern bei Tumoren mit einheitlicher Histologie kann als Hinweis auf eine unterschiedlich gestörte Signaltransduktion dieser Neoplasmen gedeutet werden und eine Beschreibung dieser Muster der Expression könnte letztlich zu einer mehr funktionellen Klassifizierung dieser Tumore führen.

Summary

Steady state mRNA transcript levels of thyroid differentiation markers such as TSH receptor (TSHR), thyroglobulin (Tg) and thyroid peroxidase (TPO) as well as a potential marker of dedifferentiation, c-myc, marker were investigated in patients with thyroid tumors and in normal controls using Northern blot analysis. Blots were normalized by acridine orange staining whereas analysis of ß-actin mRNA levels revealed highly variable levels already in normal tissue suggesting regulation of this “constitutively” expressed gene. Determination of c-myc mRNA revealed increased steady state mRNA levels in anaplastic carcinomas (ATC) as compared to normal tissues. However, in some patients c-myc transcript levels were lower in the tumor than in the adjacent normal tissue reducing the significance of c-myc as a marker of dedifferentiation.

High levels of TSH mRNA were found in control thyroids, whereas in ATC no normal TSHR mRNA was detected. In PTC and follicular thyroid carcinomas (FTC) the transcripts varied from increased to markedly reduced levels. In one patient with FTC 2 independant preparations of the tumor revealed different results, undetectable and clearly detectabe TSHR mRNA levels. Xenotransplantation of this tissue on nude rats showed a variable expression pattern in the individual xenotransplantations suggesting heterogeneity of the tumor tissue. Tg and TPO mRNA were strongly expressed in normal tissues and completely lost in all ATC. In differentiated thyroid tumors the transcript levels of Tg and TPO varied from normal to complete loss of expression of either Tg or TPO, or both. This variability of the expression of thyroid differentiation markers may reflect variable alterations of the intracellular signal transduction pathways in the tumors identical histological morphology and their pattern may eventually lead to a different classification of the tumors.

Key words

Thyrotrophin receptor - Thyroglobulin - Thyroid peroxidase - c-myc - ß-actin - Thyroid carcinoma