甲状腺激素在胎儿脑发育中的作用.ppt

甲状腺激素在胎儿脑发育中的作用 Juan Bernal,MD,PhD 生物医学研究中心 西班牙 马德里 CSIC默克甲状腺论坛中国 沈阳甲状腺激素影响人脑发育早期的证据干细胞中的TR 与 T3(G.A.Brent)T3对神经发生的作用(B.Demenaix)胎儿甲状腺分泌激素之前的大脑皮质分层(P.Berbel,G.Morreale)临床证据(克汀病、孕妇甲减、Pit-1基因突变)罕有研究证明甲状腺激素调控胎儿大脑的基因表达IIIIHOOCH2-CH-COOHINH2IIIINH2IIHOOIIIIHOOICH2-CH-COOHCH2-CH-COOHCH2-CH-COOHNH2NH2T4(激素前体激素前体)T3 (有活性有活性)T2(失活失活)rT3(失活失活)T4T3D3D1/D2D3TRERXRCoFTR靶细胞靶细胞T3细胞质细胞质细胞核细胞核跨膜转运体跨膜转运体(MCT8)甲状腺激素的作用与代谢OHO胎儿脑中的TR与T3 0510152025810 12 14 16 18 20(g)体重体重0100200300400500810 12 14 16 18 20(fmol/mg DNA)TH-R 浓度浓度101102103104105810 12 14 16 18 20(fmoles/脑脑)脑中脑中 TR r=0.995 r=0.98950-fold与与TR结合的结合的T3 r=0.990500-fold孕周孕周Bernal&Pekonen Endocrinology 1984甲状腺激素从孕妇至胎儿的主要转运路径胎儿正在发育的脑皮质中，所有的胎儿正在发育的脑皮质中，所有的T3几乎几乎都是通过其母体体内血液循环中的都是通过其母体体内血液循环中的T4经脱经脱碘作用转化而成的碘作用转化而成的Copyright 1997 The Endocrine SocietyGlinoer,D.Endocr Rev 1997;18:404-433hCG,TSH与FT4在妊娠期间的变化孕周孕周hCGTSHhCG与与FT4之间的关系之间的关系40510 15 2025 30 3512340神经元的增殖神经元的增殖新皮质新皮质纹状体纹状体甲状腺甲状腺甲状腺激素的分泌甲状腺激素的分泌核受体核受体 D2孕妇的甲状腺激素孕妇的甲状腺激素周周年年出生出生大鼠出生的等价时间大鼠出生的等价时间神经元的迁移神经元的迁移突触突触髓鞘形成髓鞘形成D3神经克汀病先天性甲状腺功能减退症MCT8 突变(Allan-Herndon-Dudley综合征)明显的母体低甲状腺素妊娠中期新生儿甲状腺发育不全或不发育被母体甲状腺激素保护未知可能的早期胎儿甲减引起的不同类型的神经发育异常疾病于孕16周前获取的 25,216例血清样本(经过3次筛查)62 名孕妇高水平TSH(98%)124名 对照组孕妇 正常水平TSH对后代的检测(年龄在7-9岁)IQ,Language,Attention,Motor skills,etc.NEJM 1999;341;549于16周前获取的 25,216例血清样本62 名孕妇 高水平TSH124名 对照组孕妇 正常水平TSH对后代的检测(年龄7-9岁)NEJM 1999;341;549IQ:100(normal=107)IQ 85:19%(normal=5%)下降的能力:运动技能、学习能力等“直至妊娠中期末，补碘治疗对由于碘缺乏引起的胎儿脑损伤起保护作用。

妊娠晚期或出生后的治疗会轻微改善胎儿脑生长发育，但是并不能改善神经状态地方性克汀病患者大脑对碘缺乏易感的时间点Xue-Yi Cao,Xin-Min Jiang,Zhi-Hong Dou,Murdon Abdul Rakeman,Ming-Li Zhang,Karen ODonnell,Tai Ma,Kareem Amette,Nancy DeLong,and G.Robert DeLong 200 ug I评估评估C1234567B8C1234567B8C1234567B8甲减甲减0%0%40%123Berbel et al,Thyroid in press18 Mo妊娠期甲减Brunet-Lzines 发育商数GQ:gross motorFQ:fine motorLQ:language skillsSQ:socialization胎鼠脑中的T3与TRT3:Obregon MJ.,et al.Endocrinology 1991,129:2663TR:Perez-Castillo A.,et al.Endocrinology 1985,117:2457 001020胎儿 出生后1.02.03.0TRT317 髓磷脂基因(少突胶质细胞)神经营养因子与受体 基质蛋白,黏附分子与其它信号分子调节基因Obregon MJ.,et al.Endocrinology 1991,129:26631618192021220PL0.51.01.5(ng/g or ng/ml)0246在血浆与脑中的在血浆与脑中的T4妊娠天数妊娠天数17脑脑192100.51.0胎儿胎儿17ng/g血浆血浆脑脑T3胎鼠脑中的T3与TROATP14MCT8OATP2正常母亲正常母亲 甲减母亲甲减母亲 Cells born on GD17 at P40在大脑皮层中的神经元迁移甲状腺激素与胎儿脑临床与实验证据显示在胎儿甲状腺发挥功能之前，甲状腺激素在胎儿脑发育中起重要作用这个效应机制的分子基础是什么？我们能够证明胎儿和/或母体甲状腺激素影响胎儿脑基因表达吗？寻找在胎儿大脑皮质中的甲状腺激素调节基因20 妊娠大鼠10 对照组鼠10 甲减鼠 芯片统计软件分析选择P 0.01每只母鼠各取3仔鼠的脑组织混合母体和胎儿甲减01020TRT3171393TxMMI天数天数基因表达基因表达TSH母体母体TSH胎儿胎儿胎盘胎盘XXMMIMMID3母体与胎儿甲减:妊娠第12天行甲状腺切除，第13天给予MMI01020304000.20.40.60.8010203040T4T3TSHCHCHCHng/ml母体母体 T4,T3 和和 TSH表达有差异的基因改变P 0.01P 0.7升高升高13847降低降低14053Camk4依赖性通路的重要作用(P 0.01)(Bibliosphere,Genomatix )差异基因举例Camk4:钙调蛋白依赖激酶Nef3:神经丝(中等)Nefh:神经丝(重)Pnoc:前痛敏肽Slc7a3:非Na+依赖的阳离子氨基酸转运蛋白Pdia4:二硫化物蛋白异构酶家族.Ca2+结合微粒体糖蛋白Grem1:Gremlin 1.BMP 拮抗剂.Dbp:D白蛋白启动子结合蛋白PCR 证实0123DbpNovPdia4Nef3 Slc7a3Camk4 PnocNudt5Ngb*24 只对照组胎鼠分别来自只对照组胎鼠分别来自4窝窝(6只只/窝窝)18 只甲减胎鼠分别来自只甲减胎鼠分别来自3窝窝(6只只/窝窝)比较对照组的总变化比较对照组的总变化(mean SD)原代培养的细胞对T3的反应从GD17的正常胎儿脑皮质中分离神经元培养体系中加入5 nM T324小时后测量基因表达0123401Camk4Nef3PnocGprc5Slc7a3Hs3st1NovGrem1Sema3cNgbDbpPdia4Nudt5Cyp1b1Kcnj14Hist1h2bhUsp48Npy1r*总改变T3诱导原代培养脑皮质神经元的变化仔鼠对甲减的敏感性与T3治疗17051016MMI+KClO4T3基因表达基因表达出生出生12NgbPdia4Nudt5NovDbpNef3PnocSlc7a3Hs3st1Grem1Gprc5Kcnj4Usp48Sema3cCamk4C H H+T3*诱导培养诱导培养仔鼠对甲减的敏感性与T3治疗母体激素的作用母体的甲减对正常甲状腺功能的胎儿有影响吗？妊娠第8天行甲状腺切除基因表达的分析:E17:胎儿甲状腺开始分泌激素之前E21:出生前胎儿甲状腺分泌的最大值母体甲减01020TRT3171393Tx天数天数基因表达基因表达 TSH母体母体T4T3T4T3TSH胎儿胎儿胎胎 盘盘X甲状腺切除甲状腺切除D3未发现表达有差异的基因芯片：对照组胎儿脑皮质10例与甲状腺切除损伤组10例选择标准：P 0.05MMI+TXE21TXCamk4Sema3cGrem1Hist1h2bhPnocNef30.00.51.01.5倍数变化倍数变化甲状腺切除后的母体对胎儿脑皮质调节基因的表达没有影响胎儿脑中甲状腺激素依赖基因的表达主要靠胎儿甲状腺调控母体激素的作用?T4与T3 可通过胎盘T4会到达胎脑但T3不能胎脑中的T3是由T4的转化而来的先天性甲减胎儿的胎脑受母体T4保护来自于母体的T4会影响胎脑基因表达吗?G Morreale在T4或T3治疗后母体和胎儿脑中T3 浓度的变化Calvo R.,et al.J Clin Invest 1990,86:889TSH母体母体TSH胎儿胎儿胎盘胎盘XXMMIMMID3T4T3TSH母体母体T4T3TSH胎儿胎儿 胎盘胎盘XXMMIMMI注入注入T4(8 g/100 g BW)D3T3TSH母体母体TSH胎儿胎儿胎盘胎盘XXMMIMMI注入注入T31.5 g/100g BWT3D3母体血浆中的母体血浆中的T4水平水平010203040CTxT4T3*MMI-胎脑中的胎脑中的T4水平水平00.51.01.52.0CTxT4T3*NSMMI-给予MMI处理后的鼠以T4或T3胎脑中的胎脑中的T3水平水平00.20.40.60.81.0CTxT4T3NS*NS母体血浆中的母体血浆中的T3水平水平00.51.01.52.0CTxT4T3*MMI-MMI-*给予MMI处理后的鼠以T4或T3胎脑中的胎脑中的TSH水平水平 0246810CTxT4T3NSNS*MMI-母体血浆中的母体血浆中的TSH水平水平051015CTxT4T3*NS*MMI-给予MMI处理后的鼠以T4或T3Camk40.00.51.01.5NSNS*CTxT4T3MMI-Sema3c0.00.51.01.5NSNS*CTxT4T3MMI-给予MMI处理后的鼠以T4或T3结 论甲状腺激素调节胎鼠脑皮质中的基因表达胎鼠自身的甲状腺有重要作用母体甲状腺激素对其没有影响，可能是由于研究所限胎鼠甲状腺功能缺失情况下，母体T4影响胎脑基因的表达假 说来自母体的甲状腺激素对脑的作用可能是特异性、细胞限制性的，而胎儿甲状腺激素对脑的作用则是广泛的对本研究有贡献的研究人员Beatriz Morte and Diego Dez:基因表达分析Eva Aus,Daniela Navarro,Pere Berbel:实验组Gabriella Morreale de Escobar:T4,T3与TSH测定Carmen Grijota-Martnez:出生后的研究Mnica M.Belinchn:神经细胞培养。