Screening for mutations of the human thyroid peroxidase gene in patients with congenital hypothyroidism

Summary

While congenital hypothyroidism in 80–90% of the affected individuals is caused by thyroid dysgenesis (athyrosis, ectopy or hypoplasia), hypothyroidism in patients with a thyroid gland of normal position and size can be due to regulatory or enzymatic defects of thyroid hormone biosynthesis. Beside defects of thyroglobulinsynthesis, defects of the sodium-iodide-transporter or the TSH-receptor, a defect of the thyroidperoxi-dase, the key-enzyme of thyroid hormone biosynthesis, can cause a total iodide organification defect and thereby congenital hypothyroidism. We screened 14 of 103 patients (13.6%) with non familial congenital hypothyroidism and a normally developed thyroid gland detected by the newborn screening program with the PCR-SSCP (single-stranded-conformational-polymorphism) technique for mutations in the exons 2, 8, 9, 10 and 14 of the human thyroperoxidase gene, and in which mutations had been described previously in Dutch and Brazilian families with total organification defects. Most of the previously reported mutations were found in exons 8, 9 and 10 which code for the caralytic part of the enzyme. In two patients a GGCC-duplication in exon 8 was detected leading to a premature stop codon in exon 9. While one patient without neonatal goiter was homozygous for this mutation, the second patient was only heterozygous thus demanding another mutation on the second TPO-allel to explain the phenotype. Since the GGCC duplication is easily demonstrable by a Nael digestion, because it creates a restriction site for this enzyme, screening for this mutation is indicated since it is easy to perform. In contrast to the Perchlorate discharge test molecular genetic studies are less invasive, but as useful in making a definitive diagnosis in the individual patient. Futhermore it is the first feasible step to study the etiology and epidemiology of the so far only putative defects of thyroid hormone biosynthesis leading to congenital hypothyroidism.

Zusammenfassung

Während 80–90% der Patienten mit einer angeborenen Hypothyreose eine Entwicklungsstörung der Schilddrüse aufweisen, kann die Hypothyreose bei Patienten, die eine normal angelegte und normal große Schilddrüse haben, auf einem regulatorischen oder einem enzymatischen Defekt der Schilddrüsenhormonbiosynthese beruhen. Neben Störungen der Thyreoglobulinsynthese, des Natrium-Jodid Symporters und des TSH-Rezeptors, kann ein Defekt der Schilddrüsenperoxi-dase, des Schlüsselenzyms der Hormonsynthese, zu einem kompletten Organifikationsdefekt und angeborener Hypothyreose führen. Wir untersuchten bei den 14 von 103 Patienten (13,6%) mit nicht familiärer angeborener Hypothyreose, die von 1978 bis 1995 im Berliner Neugeborenenscreening gefunden wurden und bei denen eine normal angelegte Schilddrüse vorhanden war, mit der Methode der PCR-SSCP (single-stranded – conformational – polymorphism) nach Mutationen in den Exonen 2, 8, 9, 10 und 14 des 17 Exone umfassenden Peroxidasegens und in denen zuvor Mutationen bei Patienten mit familiärem Organifikationsdefekt in den Niederlanden und Brasilien beschrieben worden waren. Die meisten der beschriebenen Mutationen sind in den Exonen 8,9, 10, welche für das katalytische Zentrum des Enzyms codieren, lokalisiert. Bei zwei der untersuchten Patienten wurde eine GGCC Duplikation im Exon 8 nachgewiesen, die zu einer Änderung des Leserasters und einem vorzeitigen Stopcodon in Exon 9 führt. Während bei dem einen Patienten – ohne angeborene Struma – diese Mutation homozygot nachweisbar war, war sie bei dem zweiten Patienten nur auf einem Allel vorhanden, so daß eine compound Heterozygotie für eine weitere Mutation gefordert werden muß, um den Phänotyp zu erklären. Da die GGCC-Duplikation durch die Schaffung einer Schnittstelle für das Restriktionsenzym Nael leicht nachweisbar ist, und diese Mutation bei allen bislang untersuchten ethnischen Gruppen gefunden wurde, empfiehlt sich dieses Mutationsscreening als einfacher und gegenüber dem Perchlorattest nicht invasiver Test zur Klärung der definitiven Diagnose bei Kindern mit angeborener Hypothyreose bei vorhandener Schilddrüse. Darüber hinaus ist dies ein erster Schritt zur Klärung der Ätiologie und Prävalenz der Defekte der Schilddrüsenbiosynthese.

Key words

Congenital hypothyroidism - human thyroidperoxidase gene - screening for mutations