Kongenitale Hypothyreosen sind mit einer Inzidenz von etwa 1:3.500 die häufigste angeborene endokrine Erkrankung. Die meisten Patienten weisen eine primäre Hypothyreose auf, die in der Regel durch eine abnorme Entwicklung der Schilddrüse bedingt ist. Sekundäre beziehungsweise zentrale Hypothyreosen sind mit einer Inzidenz von ca. 1:50.000 wesentlich seltener. Eine der Ursachen dafür sind Mutationen im TSHB Gen, welche zu einem isolierten TSH-Mangel führen. Man ging lange davon aus, dass sekundäre Hypothyreosen zu einem wesentlich milderen Phänotyp als primäre Hypothyreosen führen. Dies trifft jedoch nicht für Patienten mit einer Mutation in der β-Untereinheit des TSH und insbesondere nicht für Patienten mit der Mutation C105Vfs114X zu. Hinzu kommt, dass diese Patienten nicht im Neugeborenscreening detektiert werden, da dieses auf der alleinigen Messung von TSH beruht, welches in diesen Fällen in der Regel unterhalb der Nachweisgrenze oder im unteren Normbereich liegt. Patienten mit dieser Mutation fallen mit ausgeprägten Symptomen einer schweren konnatalen Hypothyreose auf und haben langfristige psychomotorische sowie neurokognitive Defizite, da die Mutation meist nicht so früh erkannt wird, dass die Substitutionstherapie mit L-Thyroxin Langzeitschäden verhindert. Weshalb diese Mutation zu einem so schweren Phänotyp führt, sollte in dieser Arbeit untersucht werden. Ein besonderer Pathomechanismus, z.B. im Sinne eines invers-agonistischen Effekts des mutierten TSH am TSH-Rezeptor, wurde seit Ende der 90er Jahren vermutet. Besonderes Augenmerk wurde in dieser Arbeit auf den Verlust einer Disulfidbrückenbindung und den verkürzten C-Terminus gelegt. Dadurch potentiell bedingte Veränderungen der Formation des Proteins könnten diesen spefizischen Pathomechanismus bedingen. Um dies zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit verschiedene TSHB-Mutanten generiert und rekombinantes hTSH durch transiente Transfektion in HEK293 Zellen hergestellt. Die Menge des hergestellten hTSH wurde gemessen und das hTSH funktionell charakterisiert. In dieser Arbeit konnte ein invers-agonistischer Effekt der Mutation ausgeschlossen werden. Darüberhinaus zeigten die Experimente, dass der verkürzte C-Terminus nicht ursächlich für die Effekte der Mutation verantwortlich ist. Es ist nicht gelungen eine andere molekulare Ursache für diesen schwerwiegenden Phänotyp zu ermitteln. Dafür bedarf es weiterführender Experimente mit zusätzlichen Mutanten, um weitere Erkenntnisse zu den Auswirkungen dieser Mutation zu erlangen. Ein tieferes Verständnis dieser Mutation könnte nicht nur dazu beitragen, auch Patienten und ihren Eltern das Krankheitsbild schlüssig zu erklären, sondern ggf. auch dazu beitragen, neue zielgerichtete Therapien z.B. für Patienten mit Hyperthyreose zu entwickeln. Nicht zuletzt kann eine auf molekularer Ebene gesicherte Erkenntnis einer schweren Beeinträchtigung der Schilddrüsenhormonbiosynthese dazu beitragen, dass die Strategie des Neugeborenenscreenings auf angeborene Hypothyreose revidiert wird.
Congenital hypothyroidism is – with an incidence of approximately 1:3,500 – the most common congenital endocrine disorder. Most patients are diagnosed with primary congenital hypothyroidism, which is in most cases caused by a developmental defect of the thyroid gland. Comparably, secondary (central hypothyroidism) is very rare with an incidence of 1:50,000. One of the reasons for central hypothyroidism are mutations in the TSHB gene, which lead to an isolated TSH-deficiency. It has long been assumed that central hypothyroidism leads to a milder phenotype than primary hypothyroidism does. However, this does not apply to mutations in the β-subunit, especially not to the mutation C105Vfs114X. Furthermore, these patients are not detected through newborn screening as this screening is based on TSH, in which β-subunit mutations result in TSH concentrations below or at the lower end of the reference range. Affected patients therefore present with severe signs of congenital hypothyroidism and with long-term psychomotor and neurocognitive deficiencies if the diagnosis is not made in the neonatal period and the start of l-thyroxine replacement is delayed. The aim of this study was to investigate the mechanism by which this specific mutation leads to a more severe phenotype than other forms of central hypothyroidism. Since the 1990s it was presumed that an inverse-agonistic effect of the mutated TSH at the receptor could cause this phenotype. This again, could be caused by the shortened c-terminus, an altered amino acid sequence or the loss of one of the disulfide bridges, which could lead to a modified formation of the protein. Different mutants were generated for the experiments; recombinant hTSH was produced using transient transfection in HEK293 cells. The produced hTSH was measured and a functional characterization of the wildtype as well as of the mutants was conducted. With these experiments an inverse-agonistic effect of the mutation was ruled out and it was proved that the shortened c-terminus is not responsible for the effects of the mutation. However, it was not possible to identify the exact molecular mechanism. In order to do so, further experiments with additional variants will be required. Besides an explanation for patients and their families, a deeper understanding of this mutation could help to develop novel targeted therapies especially for patients with hyperthyroidism. Not least, molecular evidence for a severely altered production of thyroid hormones would underline the necessity to revise the strategy of newborn screening programs for congenital hypothyroidism.
