Mecanismos moleculares involucrados en la fisiología y patología de la glándula tiroides

Equipo de trabajo. De izq. a der.: Dr. Nicola,  Dra. Masini-Repiso y Bioq. Peyret.
Equipo de trabajo. De izq. a der.: Bioq. Peyret, Lic. Martín y Dr. Nicola.
Presentación de poster en el 15th International Thyroid Congress (Orlando, EEUU). De izq. a der.: Dra. Montesinos, Bioq. Peyret, Dra. Masini-Repiso y Dr. Nicola.
Presentación de la Bioq. Peyret durante las VII Jornadas de Posgrado de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba (Abril de 2016).
Editorial de la prestigiosa revista Science sobre un artículo científico publicado por el Dr. Nicola durante su postdoctorado en Yale University.
Identificación de la mutación compuesta heterocigota R124H/V270E en el gen que codifica el transportador de sodio/ioduro en un paciente con hipotiroidismo congénito. Fuente: Nicola et al. J Clin Endocrinol Metab. 2015; 100:E1353-61
Expresión del transportador de sodio/ioduro en el intestino delgado de ratón y esquema propuesto para la absorción intestinal de ioduro. Fuente: Nicola et al. Vitam Horm. 2015; 98:1-31

Proyectos de Investigación

PARTICIPACIÓN DEL RECEPTOR TOLL-LIKE 4 (TLR4) EN EL PROCESO DE CARCINOGÉNESIS TIROIDEA. El cáncer de tiroides es la malignidad endócrina más común, siendo los tumores diferenciados de tiroides, como el carcinoma papilar y el carcinoma folicular tienen buen pronóstico, aunque algunos progresan hacia fenotipos tumorales indiferenciados como el carcinoma anaplásico, de mayor agresividad. La inflamación crónica promueve el desarrollo y progresión tumoral. Numerosas evidencias apoyan el rol de los receptores Toll-like (TLRs) en este proceso, favoreciendo entre otros aspectos, la evasión inmune y la metástasis tumoral. Si bien existen discrepancias en relación a la participación de TLR4 en la sobrevida de la célula tumoral, el señalamiento mediado por TLR4 ha sido asociado a la progresión e invasión tumoral. La expresión desregulada de TLR4 ha sido demostrada en cáncer de mama, próstata, ovario, pulmón, colon y melanoma. La significancia funcional de la expresión de TLR4 en el carcinoma tiroideo permanece desconocida.

Fundamentados en observaciones propias que nos permitieron demostrar la expresión aberrante de TLR4 en el tejido tumoral tiroideo, así como el efecto del oncogén BRAFV600E como inductor de la expresión de TLR4, se propone profundizar el estudio de los mecanismos que regulan la expresión de TLR4 en la célula tumoral tiroidea, así como su participación en los mecanismos involucrados en el crecimiento anormal del tejido tiroideo y evasión inmune, procesos en parte regulados por factores expresados y liberados por la célula tumoral.

El esclarecimiento de los mecanismos moleculares involucrados en estos procesos brindará fundamentos para la comprensión de la etiopatogenia de las enfermedades neoplásicas tiroideas, aportando bases experimentales sólidas para el diseño de nuevas herramientas diagnósticas y modalidades terapéuticas.

Palabras clave: Cáncer de tiroides. Receptor Toll-like 4. Regulación de la expresión génica. Vías de señalización intracelular.

MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS INDUCIDOS POR ÓXIDO NÍTRICO EN LA FISIOLOGÍA CELULAR Y LA PATOLOGÍA NEOPLÁSICA TIROIDEA. La hormona estimulante de tiroides (TSH) es el principal regulador fisiológico del crecimiento y biosíntesis hormonal de la célula folicular tiroidea. Conjuntamente, la concentración intracelular de yoduro y la concentración coloidal de tiroglobulina participan como factores limitantes del efecto de TSH sobre la célula folicular tiroidea. Adicionalmente, la función del tejido tiroideo se encuentra regulada por numerosas hormonas y factores de crecimiento que funcionan de forma interconectada en el mantenimiento de la homeostasis de la función tiroidea. Estudios previos de nuestro grupo han demostrado que el óxido nítrico producido endógenamente por la célula folicular tiroidea reprime su proliferación y expresión de proteínas involucradas en la biosíntesis de hormonas tiroideas en respuesta a la acción estimulante de TSH. Complementariamente, nuestros estudios han demostrado que moléculas que en solución liberan óxido nítrico o inducen S-nitrosilación de proteínas son capaces de inhibir la estimulación ejercida por TSH sobre la acumulación de yoduro y la expresión de genes de diferenciación tiroidea en diferentes modelos de células foliculares tiroideas. La evidencia experimental indicando que la estimulación del tejido tiroideo con TSH induce la producción de óxido nítrico en la célula tiroidea (posiblemente mediante un aumento en la expresión de la enzima NOS III) y que el aumento en los niveles de óxido nítrico inhibe la expresión de genes involucrados en la biosíntesis hormonal nos permite generar la hipótesis de trabajo que, bajo condiciones fisiológicas, el óxido nítrico producido endógenamente en la célula folicular tiroidea participaría como un regulador autócrino negativo de la acción estimulante de TSH en el tejido tiroideo. A fin de profundizar en el conocimiento de los procesos regulador por óxido nítrico en la célula folicular tiroidea, el objetivo del proyecto consiste en determinar el rol del óxido nítrico en la fisiología tiroidea como mecanismo regulador de la acción estimulante de la hormona TSH y determinar las señales intracelulares y los mecanismos que median su acción en condiciones fisiológicas y su potencial implicancia en la patología neoplásica tiroidea.

Los resultados derivados de la ejecución del proyecto contribuirán al conocimiento de los mecanismos moleculares que regulan la producción de óxido nítrico en la célula folicular tiroidea y ampliarán los conceptos actuales sobre su participación en la regulación autócrina de la célula folicular tiroidea y la modulación parácrina de los distintos constituyentes de la glándula tiroides que impactan en la vascularización del tejido tiroideo y la biosíntesis de hormonas tiroideas. Considerando que múltiples fenómenos patológicos que afectan la glándula tiroides cursan con abundante expresión de la enzima NOS III y, posiblemente, abundante producción de óxido nítrico, los hallazgos derivados de este proyecto de investigación permitirán profundizar en la fisiopatología tiroidea y el establecimiento de nuevos blancos terapéuticos.

Palabras clave: Hormona estimulante de tiroides. Óxido nítrico. Óxido nítrico sintasa. S-nitrosilación. Biosíntesis de Hormonas tiroideas.

MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN EL TRÁFICO DEL TRANSPORTADOR DE SODIO/IODURO A LA MEMBRANA PLASMÁTICA EN LA CÉLULA FOLICULAR TIROIDEA. La acumulación de ioduro es crucial en la fisiología tiroidea al constituir un componente insustituible en la estructura de las hormonas tiroideas. La capacidad de la célula folicular tiroidea de acumular ioduro radica en la expresión del transportador de sodio/ioduro (NIS) en su membrana plasmática y constituye las bases moleculares para el diagnóstico, tratamiento y seguimiento del carcinoma diferenciado de tiroides y sus metástasis. La capacidad del tumor de acumular ioduro tiene importantes implicancias en la eficacia terapéutica y, por ende, en la sobrevida y calidad de vida de los pacientes con cáncer de tiroides. Sin embargo, tumores tiroideos diferenciados pierden la capacidad de acumular ioduro o se encuentra reducida en comparación con el tejido tiroideo normal. Paradójicamente, el análisis de la expresión proteica de NIS en dichos tumores demostró que un gran porcentaje de tumores expresan niveles normales e incluso aumentados en comparación con el tejido normal adyacente, aunque el patrón de expresión es citoplasmático. Estos resultados sustentan las bases que indican una correlación entre la disminución en la capacidad de acumular ioduro y la alteración en el tráfico y localización de NIS en la membrana plasmática.

El objetivo general del proyecto consiste en la caracterización de los mecanismos moleculares que regulan la expresión de NIS en la membrana plasmática de la célula folicular tiroidea en condiciones fisiológicas e identificar las causas que inducen su internalización desde la membrana plasmática hacia componentes citoplasmáticos en respuesta a la actividad oncogénica dictada por la activación del oncogén BRAFV600E, presente en hasta el 50% de los tumores diferenciados de tiroides, durante la carcinogénesis tiroidea.

Los resultados obtenidos de la ejecución del presente proyecto de investigación permitan comprender los mecanismos que median el tráfico de NIS hacia la membrana plasmática y aquellos que desencadenan su retención intracelular en el cáncer diferenciado de tiroides desencadenado por la mutación del oncogén BRAFV600E conduciendo a la identificación de nuevos blancos terapéuticos que permitan la recuperación de la acumulación de ioduro en tumores NIS positivos que no acumulan ioduro, permitiendo el restablecimiento de esquemas terapéuticos con ioduro radiactivo.

Palabras clave: Acumulación de ioduro. Transportador de sodio/ioduro. Tráfico de proteínas a la membrana plasmática. Cáncer de tiroides. Terapia con ioduro radiactivo

IDENTIFICACIÓN DE DEFECTOS GENÉTICOS QUE CONDUCEN AL HIPOTIROIDISMO CONGÉNITO COMO CONSECUENCIA DE UNA ACUMULACIÓN DEFICIENTE DE IODURO EN LA CÉLULA FOLICULAR TIROIDEA. La acumulación de ioduro en la célula folicular tiroidea constituye el primer paso en la biosíntesis de las hormonas tiroideas, para las cuales el ioduro es un constituyente indispensable. El transporte de ioduro es mediado por el transportador de sodio/ioduro (NIS), una glicoproteína transmembrana ubicada en la membrana basolateral de la célula folicular tiroidea. Mutaciones de herencia autosómica recesiva en el gen que codifica NIS que resultan en su retención intracelular y alteran su expresión o función causan hipotiroidismo congénito como consecuencia de una deficiencia en la acumulación de ioduro (ITD). Pacientes con ITD se manifiestan con glándula tiroidea eutópica, niveles elevados de la hormona estimulante de tiroides, niveles de hormonas tiroideas reducidos, acumulación severamente disminuida o ausente de ioduro en tiroides y glándulas salivales, niveles normales o aumentados de tiroglobulina sérica y un grado variable de bocio. El estudio molecular de mutantes naturales en el gen que codifica NIS a brindando información invaluable sobre la correlación entre la estructura y la función de la proteína y el plegamiento que determina su tráfico hacia la membrana plasmática

A fin de identificar nuevos mecanismos involucrados en la función de NIS y su tráfico a la membrana plasmática, se plantea: 1. Estudiar la presencia de mutaciones en el gen que codifica NIS en pacientes con hipotiroidismo congénito que presentan un fenotipo compatible con una deficiencia en la acumulación de ioduro. 2. Identificar nuevos mecanismos involucrados en la represión de la acumulación de ioduro independiente de mutaciones en el gen que codifica NIS utilizando el secuenciamiento completo de exomas.

El presente proyecto de investigación clínica es ejecutado en colaboración con la Dra. Mirta Miras (Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba) y la Dra. Ana Chiesa (Hospital de Niños Ricardo Gutiérrez de Buenos Aires).

Palabras clave: Hipotiroidismo congénito. Deficiencia en la acumulación de ioduro. Transportador de sodio/ioduro. Secuenciamiento de genes. Secuenciamiento completo de exomas.

DESARROLLO DE METODOLOGÍAS DE DIAGNÓSTICO MOLECULAR PARA LA DETECCIÓN DE ONCOGENES EN MATERIAL PROCEDENTE DE PUNCIÓN ASPIRATIVA CON AGUJA FINA DE NÓDULOS TIROIDEOS. Los nódulos tiroideos son un problema clínico frecuente y su importancia clínica recae en la necesidad de excluir cáncer de tiroides. El diagnóstico del cáncer de tiroides se construye sobre la evaluación clínica y bioquímica del paciente, el análisis ultrasonográfico del nódulo tiroideo y la citología de una punción aspirativa con aguja fina (PAAF). Desafortunadamente, 20-30% de los procedimientos no proporcionan seguridad para establecer un diagnóstico definitivo. En la actualidad, interesa la identificación de marcadores que permitan complementar la citología para mejorar la sensibilidad diagnóstica. Por otra parte, existe un creciente interés en identificar marcadores que brinden criterios pronósticos para predecir el comportamiento y agresividad de los carcinomas tiroideos.

El diagnóstico molecular del cáncer de tiroides ha tenido un gran desarrollo en los últimos años. Diferentes estudios han reportado la utilidad de identificar la presencia de oncogenes en nódulos con citología incierta. Por otra parte, la disponibilidad de terapias específicas cuyo blanco es el oncogén que promueve el proceso tumoral permitirá el establecimiento de terapias personalizadas. El objetivo del proyecto consiste en desarrollar metodologías diagnósticas que permitan detectar la presencia de oncogenes en el material de PAAF de nódulos tiroideos con citología incierta o maligna mediante el desarrollo de metodologías diagnósticas para la detección de oncogenes basadas en PCR en tiempo real acoplado al análisis de alta resolución de la temperatura de fusión.

El alcance clínico de los resultados derivados del presente proyecto permitirá mejorar el diagnóstico de nódulos tiroideos con citología incierta, mejorar el abordaje quirúrgico de nódulos tiroideos disminuyendo el número de cirugías diagnósticas innecesarias y la incertidumbre en la extensión de la cirugía terapéuticas, y mejorar significativamente la elección del tratamiento en base al conocimiento del oncogén promotor del proceso tumoral, permitiendo el establecimiento de terapias personalizadas.. 

Palabras clave: Cáncer de tiroides. Punción aspirativa con aguja fina. Oncogenes. Reacción en cadena de la polimerasa.

Fuentes de financiamiento: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Córdoba, Sociedad Latinoamericana de Tiroides, Thyroid Cancer Survivors' Association.

Publicaciones destacadas (desde 2010)

Ferrandino G, Nicola JP, Sánchez YE, Echeverria I, Liu Y, Amzel LM, Carrasco N. (2016) “Na+ coordination at the Na2 site of the Na+/I- symporter (NIS)” Proc Natl Acad Sci USA (En prensa).

Montesinos MM, Nicola JP, Nazar M, Peyret V, Lucero AM, Pellizas CG, Masini-Repiso AM. (2016) “Nitric oxide-repressed Forkhead Factor FOXE1 expression is involved in the inhibition of TSH-induced thyroid peroxidase levels” Mol Cell Endocrinol 420:105-15.

Nicola JP, Peyret V, Nazar M, Romero JM, Lucero AM, Montesinos MM, Bocco JL, Pellizas CG, Masini-Repiso AM. (2015) “NF-κB p65 S-nitrosylation inhibits TSH-induced Na+/I- Symporter expression” Endocrinology 156(12):4741-54.

Alamino VA, Mascanfroni ID, Montesinos MM, Gigena N, Donadio AC, Blidner AG, Milotich SI, Cheng SY, Masini-Repiso AM, Rabinovich GA, Pellizas CG. (2015) “Antitumor Responses Stimulated by Dendritic Cells Are Improved by Triiodothyronine Binding to the Thyroid Hormone Receptor β”. Cancer Res. 75(7):1265-74

Nicola JP, Reyna-Neyra A, Saenger P, Rodriguez-Buritica D, Gamez JD, Muzumdar R, Amzel LM, Carrasco N. (2015) “The sodium/iodide symporter mutant V270E causes stunted growth but no cognitive deficiency” J Clin Endocrinol Metab. 100(10):E1353-61.

Nicola JP, Carrasco N, Amzel LM. (2014) “Physiological sodium concentrations enhance the iodide affinity of the Na+/I- symporter (NIS)”. Nature Commun. 5:3948.

Paroder V, Nicola JP, Ginter CS, Carrasco N. (2013) “The Iodide Transport Defect-Causing Mutation R124H: a δ-amino group at position 124 is critical for maturation and trafficking of the Na+/I- symporter (NIS)”. J Cell Science 126(15): 3305-3313.

Li W, Nicola JP, Amzel LM, Carrasco N. (2013) “Asn441 plays a key role in folding and function of the Na+/I- symporter (NIS)”. FASEB J 27(8):3229-3238.

Nicola JP, Reyna-Neyra A, Carrasco N, Masini-Repiso AM. (2012). “Dietary iodide regulates intestinal Na+/I- symporter (NIS) expression”. J Physiol 590(23): 6013-6026.

Nazar M, Nicola JP, Vélez ML, Pellizas CG, Masini-Repiso AM. (2012). “Thyroid peroxidase gene expression is induced by lipopolysaccharide involving Nuclear factor (NF)-κB p65 subunit phosphorylation”. Endocrinology 153(12):6114-6125.

Paroder M, Maestas MJ, Dohán O, Nicola JP, Reyna-Neyra A, Follenzi A, Dadachova E, Eskandari S, Amzel M, Carrasco N. (2011). “Mechanism of anion selectivity and stoichiometry of the Na+/I- symporter (NIS)”. Proc Natl Acad Sci USA 108(44):17933-17938.

Nicola JP, Nazar M, Serrano-Nascimento C, Goulart-Silva F, Sobrero G, Testa G, Nunes MT, Muñoz L, Miras M, Masini-Repiso AM. (2011). “Iodide transport defect: functional characterization of a novel mutation in the Na+/I- symporter 5'-untranslated region in a patient with congenital hypothyroidism”. J Clin Endocrinol Metab. 96(7):E1100–E1107.

Nicola JP, Nazar M, Mascanfroni ID, Pellizas CG, Masini-Repiso AM. (2010). “NF-kappaB p65 subunit mediates lipopolysaccharide-induced Na+/I- symporter gene expression by involving functional interaction with the paired domain transcription factor Pax8”. Mol Endocrinol 24(9):1846-1862.

Mascanfroni ID, Montesinos MM, Alamino VA, Susperreguy S, Nicola JP, Ilarregui JM, Masini-Repiso AM, Rabinovich GA, Pellizas CG. (2010). “Nuclear factor (NF)-κB-dependent thyroid hormone receptor β1-expression controls dendritic cell function via AKT signaling”. J Biol Chem 285(13):9569-9582.