La biochimica clinica degli ormoni dell’asse Ipofisi-tiroide e principali test: una overview

La biochimica clinica degli ormoni dell’asse Ipofisi-tiroide

e principali test:

una overview

PROF. FABRIZIO BARBETTI

Left Lobe Right Lobe

Thyroid Cartilage Pyramidal Lobe Isthmus

Internal Jugular Vein Primitive Carotid Artery Trachea

Anatomia della tiroide

Il follicolo tiroideo

Sintesi degli ormoni tiroidei

DIT MIT

Thyroid deiodinase

I^- DIT/MIT

Trasporto dello iodio all’interno della cellula tiroidea (“iodide trap”)

• E’ un trasporto attivo contro un gradiente elettrico e di concentrazione:

– Cotrasportatore Sodio/Iodio

• La concentrazione dello Iodio nella cellula

follicolare è 30 volte la sua concentrazione nel siero

• La regolazione avviene attraverso il TSH.

Imaging Studies of the Thyroid Grand in

Hyperthyroidism and Thyrotoxicosis

Tireoglubulina (Tg)

• E’ una glicoproteina con 140 tirosine

• Si trasferisce all’interno del lume follicolare per esocitosi.

• Le tirosine vengono iodate ed accoppiate per formare T

and T

(3 residui per molecola di Tg).

• Gli ormoni tiroidei vengono “immagazzinati”

insieme alla Tg.

HO CH

CHCOOH NH

Tirosina

3

5

HO CH

CHCOOH NH

I

Monoiodotirosina

I

HO CH

CHCOOH

NH

I

Diiodotirosina

Tiroxina (T ₄ )

I

HO O

I

CH

CHCOOH NH

I

I

Accoppiamento di 2 DIT = T

3’ 3

5’ 5

Triiodotironina (T ₃ )

I

HO O CH

CHCOOH

NH

I

I

3’ 3

5’ 5

“Reverse” T ₃ (rT ₃ )

I

HO O

I

CH

CHCOOH NH

I

3’ 3

5’ 5

Perossidasi tiroidea (TPO)

• Enzima legato alla membrana apicale.

• Catalizza l’ossidazione dello iodio

I

+ H

O

 2 HO- + E – I

• Catalizza l’organificazione/iodazione dei residui di tirosina della Tg.

• Catalizza l’accoppiamento delle iodotirosine.

Proteine di transporto degli ormoni tiroidei

• Globulina legante la T

(Thyroxine-binding

globulin, TBG). La TBG lega circa l’80% della T

. I livelli/la capacità legante della TBG

possono modificarsi (ad es. gravidanza, uso di estrogeni=TBG , malattie gravi=TBG ).

• Transtiretina (TTR)

• Albumina

TBG

TBG

TBG

T ₄ TBG

T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ totale (T ₄ ) = T ₄ legata alle proteine +

T ₄ libera (FT ₄ ;  0.03%)

Asse Ipotalamo-Ipofisi-Tiroide

• L’ ormone rilasciante la tireotropina (TRH) stimola la secrezione

dell’ormone stimulante la tiroide (TSH) dalla ipofisi.

• Il TSH stimola la sintesi di T

e T

e la loro secrezione dalla tiroide.

• La FT

e la FT

inibiscono la secrezione di TSH e TRH.

Metabolismo extratiroideo degli ormoni tiroidei La T₄ viene convertita a T₃ nel fegato (ed altri organi) dalla T₄ monodeiosidasi.

• TSH

• T _3, T ₄ totali

• FT _3, FT ₄

Tests di funzionalità tiroidea

Piccoli cambiamenti dell’ FT

inducono importanti cambiamenti reciproci

Il dosaggio del TSH

E’ test più sensibile (e quindi di

“prima linea”) per escludere:

- Ipotiroidismo primitivo (TSH)

- Ipertiroidismo primitivo (TSH) e

Il dosaggio del TSH: obiettivi ideali e miglioramenti ottenuti.

• Sensibilità sufficiente da consentire di distinguere i livelli di TSH propri dell’

ipertiroidsmo primitivo da altre condizioni con basso TSH e risultare utile nel monitoraggio della terapia soppressiva con l-tiroxina sodica dei pazienti operati di carcinoma della tiroide.

• RIA (1-2 U/ml) 

• Dosaggi

immunometrici di

• 1

(0.1-0.2 mU/ml)

• 2

• 3

generazione

(<0.02 mU/ml),

[ICMA] (0.5-3.8

mU/ml).

TSH



E’ una glicoproteina composta da due subunità e .

La subunità  è comune alle glicoproteina LH, FSH e hCG, la subunità  conferisce le specifiche proprietà biologiche.



Esercita i suoi effetti legandosi a specifici recettori posti sulla superficie della cellula tiroidea ed attivando l’enzima adenilciclasi.



Accellera il riassorbimento della tireoglobulina, stimola la crescita delle cellule follicolari, stimola tutte le fasi del metabolismo dello iodio.



I principali fattori che controllano la sintesi ed il rilascio

del TSH sono il TRH ed i livelli intraipofisari di T3.

+

Ab monoclonale (MAb) anti catena  TSH, ancorato in fase solida

Dosaggio immunometrico

1

incubazione

2

incubazione

TSH, catena 

+

Mab anti catena  marcato per agire da rilevatore

TSH, catena 

Applicazioni dei dosaggi ad alta sensibilità

• Screening della popolazione normale

• Valutazione della terapia soppressiva

• Eliminazione del test al TRH

• Identificazione dei casi di ipo- ed ipertiroidismo subclinico

• Identificazione dei casi di inappropriata

secrezione di TSH.

Potenziali problemi nell’uso dei dosaggi ad alta sensibilità

• Screening di pazienti in trattamento con corticosteroidi (TSH).

• Pazienti con malattie psichiatriche acute (variazioni brusche del TSH).

• Monitoraggio delle fasi di transizione dall’ IPO- ed IPERtiroidismo verso

l’EUtiroidismo (latenza lunga).

Quale diagnosi ? Caso 1

• FT3= 50 pg/ml (v.r.=80-350)

• FT4= 0,44 ng/ml (v.r.=0,8-2,4)

• TSH= 0,05 U/ml (v.r.=0,5-3,8)

Quale diagnosi ? Caso 2

• FT3= 433 pg/ml (v.r.=80-350)

• FT4= 3,14 ng/ml (v.r.=0,8-2,4)

• TSH= 5,17 U/ml (v.r.=0,5-3,8)

Il dosaggio di T

e T

Dosaggi immuno enzimatici (EIA) cosiddetti “omogenei”.

Non richiedono lavaggi e sono automatizzabili.

Questi dosaggi sfruttano le proprietà catalitiche di un enzima (ad es. Fosfatasi alcalina) al fine di rilevare

e quantificare la reazione immunologica.

La sensibilità della tecnica dipende dal marcatore e dal

metodo di rilevamento. Un esempio di dosaggio omogeneo in uso per la determinazione della T4 e T3 è

l “Enzyme-multiplied immunoassay technique (EMIT).

Il dosaggio EMIT Ag-Enzima + Ab + Ag (siero)

Ab: Ag + Ag-Enzima

Enzima attivo

Assenza di Ag

Ab: Ag-Enzima

Nessuna attività enzimatica

Catalizza l’ossidazione di un

composto organico come -ad es.- il luminolo da parte di un agente

ossidante (ad es. H

O

). Il prodotto ossidato emette luce che è

proporzionale alla reazione.

TBG

TBG

TBG

T TBG

T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ T ₄

T ₄ totale (T ₄₎ = T ₄ legata alle proteine +

T ₄ libera (FT ₄ ;  0.03%)

Il dosaggio di FT

e FT

Metodi di riferimento: assicurano la separazione fisica

della quota libera da quella legata alle proteine di trasporto:

1) Ultrafiltrazione.

2) Dialisi.

Metodi di “immuno estrazione”. Ve ne sono di 2 tipi.

1) Quelli basati sull’uso di anticorpi specifici adesi alla fase solida e che richiedono una fase di incubazione seguita da lavaggio e seconda incubazione (2-step).

2) Quelli che utilizzano analoghi del T4 e T3 che

mantengono la capacità di competere con questi

ormoni per il legame ad anticorpi specifici, ma la cui

modificazione chimica impedisce l’interazione con le

proteine di trasporto sieriche (1-step).

Schema di dosaggio “One-step”

+

Ab in fase solida = Ormone libero

= Proteina vettrice + T

Incubazione

Il ruolo della biochimica clinica nella

diagnostica differenziale delle comuni cause di IPERtiroidismo

• TSH ,T

,T

. Nel Graves sono presenti Ab stimolanti il rTSH.

Gli esami strumentali e la clinica permettono di dirimere tra le due

condizioni.

• Se TSH normale o , T

, T

TSHoma.

Adenoma tossico

Malattia di

Graves

 T ₃

 T ₄

 T ₃

 T

 T

 T ₄

T₃

T

Toxic Adenoma = Toxic Nodule

Common Cause of Thyroid Hormone Overproduction

Intrinsic Thyroid Autonomy

 T ₃

 T ₄

 T ₃

 T

 T

 T ₄

T₃

T

Toxic Multinodular Goiter

Common Cause of Thyroid Hormone Overproduction

Intrinsic Thyroid Autonomy

 T ₃

 T ₄

 T ₃

 T

 T

 T ₄

T₃

Common Cause of Thyroid Hormone Overproduction

Diffuse Toxic Goiter = Graves’ Disease

Abnormal Thyroid Stimulator

Imaging Studies in Hyperthyroidism

T

B

Thyroid Antigen

Viral Antigen

T

Defective

Pathogenesis of Graves’ Disease

Il recettore del TSH

Il sito di legame del TSH sul suo

recettore

Dosaggio degli Ab anti-TSHR, 3 ^a generazione (2004)

• Fase solida

• TSHR immobilizzati

• Competizione tra siero del paziente e

mAb* anti-TSHR marcato*

• Lid retraction

(Wide-eyed stare)

• Periorbital edema

• Proptosis

Graves’ Ophthalmopathy

La biochimica clinica nella diagnostica dell’ IPOtiroidismo congenito ed acquisito

Il dosaggio del TSH (seguito dall’ FT4) è utilizzato nello screening dell’ipotiroidismo congenito per instaurare

una terapia tempestiva. Il dosaggio del TSH è anche il test di scelta per diagnosticare l’ ipotiroidismo acquisito.

Il test non è utile per stabilire le CAUSE di ipotiroidismo congenito.

1) Disgenesia tiroidea da causa ignota o da mutazioni di PAX-8, TTF-1, TTF-2;

2) Ipotiroidismo centrale da mutazioni del recettore del TRH, della subunità b del TSH, di Pit-1, di Prop1;

3) Sintesi difettosa degli ormoni tiroidei da mutazioni del

recettore del TSH, del co-importatore I/Na, della TPO,

della TG.

Neurologic Effects of TH

• Necessary for normal fetal and neonatal brain development

• Critical period from gestation to 2-3 years of age

• Congenital hypothyroidism can result in irreversible brain damage

• Reversible impairment of intellectual

functions in adults

Il cartoncino di Guthrie

Lo screening dell’ipotiroidismo neonatale:

dimensioni del problema e risultati pratici

• 1:3000/1:4000 nati (qualsiasi paese)

• SCOZIA 1979-1993

• Prelievo: a 6-7 giorni di vita

• Notificazione del risultato: a 11 gg. di vita

• Inizio del trattamento:tra 11 e 15 gg di vita

• Su 149 casi scozzesi:

• 1.4% dei bambini in scuole speciali

• 11.5% insegnante di sostegno (18% generale).

Stadi iniziali:

Diffusamente ingrandita,

indurita, gommosa, nodulare.

Stadi tardivi:

Atrofica, fibrotica.

Tiroidite cronica autoimmune: distruzione dei follicoli tiroidei ed infiltrazione linfocitaria.

La biochimica clinica nella diagnostica

dell’ IPOtiroidismo acquisito

La biochimica clinica nella diagnostica

dell’ IPOtiroidismo acquisito:gli autoanticorpi

Anticorpi anti microsomiali/antiTPO. Di elevata specificità (>90%) nella tiroidite cronica autoimmune, soprattutto se in alto titolo, sono presenti anche in circa l’85% dei pazienti con Graves.

Anticorpi antiTg. Di minor specificità, se presenti possono interferire con il dosaggio della Tg.

La determinazione degli autoanticorpi può essere effettuata mediante tecnica ELISA (Enzyme-linked immunosorbent

assay).

Il ruolo della biochimica clinica nel monitoraggio dell’esito della terapia chirurgica dei tumori della tiroide Il dosaggio della Tg è utile nel rilevare la presenza di

metastasi o di recidive dopo la ablazione chirurgica di un carcinoma differenziato della tiroide.

Una quota rilevante (15-35%) di pazienti con tumori della tiroide hanno anche anticorpi anti-Tg, che possono

falsare l’analisi.

Il dosaggio deve essere effettuato dopo la sospensione della terapia soppressiva con L-tiroxina fino al

raggiungimento di un TSH elevato in grado di stimolare la produzione di Tg.

I livelli di riferimento della Tg circolante sono tra 3 e 42

ng/ml. La maggior parte degli individui ha livelli inferiori a

10 ng/ml.

La citologia nello studio delle lesioni tiroidee

• Lo FNA è utile nella diagnosi differenziale tra carcinoma tiroideo e nodulo benigno

• La citologia convenzionale tuttavia, spesso NON è in grado di distinguere tra carcinoma follicolare ed “iperplasia follicolare”

• L’immunodiagnostica con un mAb anti-galectin-3 (espressa solo nei tumori) conferisce una

accuratezza diagnostica del 99% (Bartolazzi,

Lancet, 2001).

e occhio alla tiroide !!

FABRIZIO BARBETTI

mody.2@libero.it o fabrizio.barbetti@spr-r.it www.diabeteneonatale.it

That’s all Folks !

Sintesi degli ormoni tiroidei

Apporto di iodio alla ghiandola tiroidea (desiodazione ormoni tiroidei, agenti iodati, alimenti, acqua o farmaci).

•

Assunzione di iodio raccomandata: 150 g/die.

•

Uptake: 115 g/die (75 g per sintesi ormonale).

•

Pool tiroide: 8-10 mg.

•

Assorbimento gastrointestinale, distribuzione nei liquidi

extracellulari, clearance tiroidea e renale.