Untersuchungen zur Bedeutung der sterol regulatory element-binding proteins in der Regulation des Natrium-Iodid-Symporters in Milchdrüsenzellen

Der Natrium-Iodid-Symporter (NIS) ist ein wichtiges Protein im Iod-Haushalt der Säu-getiere. Er ist notwendig für die Aufnahme von Iodid über den Darm in die Blutbahn und somit für die Versorgung des Organismus mit diesem essentiellen Spurenele-ment. Da es sich bei Iodmangel um ein weltweites Problem handelt, ist es von gro-ßem Interesse, mehr über die Regulation des NIS zu erfahren. Besonders verhee-rend wirkt sich ein Iodmangel bei Ungeboren, Säuglingen und Kleinkindern aus, bei denen hochgradige Entwicklungsstörungen beobachtet werden können. Um dies zu verhindern, ist eine ausreichende Iodversorgung der Mutter während der Schwangerschaft und Stillzeit wichtig und zeigt die wesentliche Bedeutung des NIS in der Milchdrüse. In kürzlich durchgeführten Studien konnte gezeigt werden, dass der NIS in Schilddrüsenzellen neben der primären Regulation durch Thyreotropin (TSH, Thyreoidea stimulierendes Hormon) auch durch die sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs) reguliert wird. Die SREBPs sind als Transkriptionsfaktoren aus dem Lipid- und Cholesterinstoffwechsel bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die Hypothese zu untersuchen, dass SREBPs auch in der Milchdrüse als Regulatoren des NIS fungieren. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der in vitro-Regulation des NIS in MCF-7-Zellen, einer humanen Brustadenokarzinomzelllinie. Die basale NIS-Expression in dieser Zelllinie ist aber so gering, dass sie in einigen Versuchen durch all-trans Retinsäure (atRA) gesteigert werden musste. Es konnte gezeigt werden, dass eine Ausreifungshemmung der SREBPs mit dem potenten Inhibitor 25-Hydroxycholesterin (25-HC) zu einer signifikant erniedrigten NIS-Expression führt. Auch nach Knockdown von SREBP-1c und SREBP-2 mittels RNA-Interferenz (RNAi) wurden signifikant niedrigere mRNA-Konzentrationen des NIS gemessen. Eine Überexpression von SREBP-1c, bzw. SREBP-2 mit sequenzspezifischen Expressionsvektoren führte zu einer signifikant erhöhten NIS-Expression. Mit der Messung des Radioiodid-Uptakes konnten die gesammelten Daten untermauert werden. Es konnte eine signifikant niedrigere Iodid-Aufnahme nach Behandlung mit 25-HC gemessen werden. Um zu zeigen, dass das humane NIS-Gen in der Milchdrüse durch SREBPs transkriptionell reguliert wird, sollte anschließend eine Bindungssequenz für SREBPs im humanen NIS-Gen lokalisiert werden. Der Sequenzvergleich des humanen Promotorbereichs mit dem von Ratte und Maus zeigte keine hohe Homologie. Für die Reportergenstudien wurde ein 1600 bp umfassender Bereich der 5´-flankierenden Region des humanen NIS-Gens in 4 Fragmente unterteilt und einzeln untersucht. In zwei dieser Fragmente konnte eine gesteigerte Luziferase-Aktivität nachgewiesen und somit mindestens ein SRE detektiert werden. In den beiden DNA-Fragmenten -280/+259 und -1250/-930 konnten in silico insgesamt neun putative SREs identifiziert werden, von denen bereits eins als funktionales SRE ausgeschlossen werden konnte. Der Vergleich dieser putativen Bindungssequenzen zwischen den drei Spezies Rattus norvegicus, Mus musculus und Homo sapiens zeigte keinen hohen Konservierungsgrad. Evolutionär bedeutsame Mechanismen sind auf DNA-Ebene hoch konserviert und zeigen dementsprechend eine hohe Homologie auch zwischen verschiedenen Spezies.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die SREBP-abhängige Regulation des NIS in der laktierenden Milchdrüse von Ratten untersucht. Die Versuchstiere wurden in zwei Gruppen eingeteilt, eine Kontroll- und eine Versuchsgruppe. Die Tiere der Versuchsgruppe erhielten eine Diät mit conjugated linoleic acids (CLAs), von denen ein inhibitorischer Effekt auf die Milchfettsynthese bekannt ist. Es konnte gezeigt werden, dass die Tiere der Versuchsgruppe signifikant erniedrigte mRNA-Konzentrationen von SREBP-1c, dessen Zielgenen und des NIS aufwiesen. Auch dieses Experiment unterstützt die Beobachtung, dass der NIS in der Milchdrüse durch SREBPs reguliert wird.
Bislang war bekannt, dass der Hauptstimulus des NIS der Saugakt ist. Die vorliegende Arbeit zeigt nun einen neuen Regulationsmechanismus auf und ergab klare Hinweise darauf, dass der NIS in der Milchdrüse, ebenso wie in der Schilddrüse, SREBP-abhängig reguliert wird. Diese Erkenntnis ist ein wichtiger Schritt für das vollständige Verständnis der Regulationsmechanismen des NIS und eröffnet neue Wege um den Transport von Iod in die Milchdrüse besser zu verstehen.