Sygnalizacja hormonu tarczycy (TH) jest podstawowym regulatorem metabolizmu komórkowego, niezbędnym do prawidłowego rozwoju i optymalnego funkcjonowania tkanek w wieku dorosłym1. W tkankach działanie TH jest precyzyjnie kontrolowane przez złożoną maszynerię molekularną, co pozwala na specyficzne dla tkanki utrzymanie lokalnych poziomów TH. Ta autonomia różnych tkanek od krążących poziomów TH ma ogromne znaczenie2,3,4.
Liczne substancje chemiczne mogą potencjalnie zakłócać funkcje endokrynologiczne i znajdują się w środowisku jako zanieczyszczenia. Coraz większą obawą budzi fakt, że cząsteczki te mogą przedostawać się do łańcucha pokarmowego poprzez ścieki i produkcję rolną, wpływając w ten sposób na zdrowie zwierząt gospodarskich i ludzi5,6,7.
Jednym z istotnych wyzwań w rozwiązaniu tego problemu jest sama liczba zaangażowanych związków, w tym zarówno zatwierdzonych, jak i już zakazanych, ale wciąż stale obecnych molekuł. W ostatnich latach poczyniono znaczne wysiłki w celu opracowania systemów testowych do badań przesiewowych i identyfikacji potencjału destrukcyjnego różnych substancji chemicznych8,9,10,11. Chociaż metody te doskonale sprawdzają się w wysokoprzepustowych badaniach przesiewowych tysięcy związków i identyfikacji potencjalnych zagrożeń, szczegółowa analiza specyficznych skutków in vivo tych cząsteczek jest niezbędna do ustalenia zagrożeń związanych z narażeniem ludzi. W związku z tym konieczne jest wieloaspektowe podejście przy badaniu i charakteryzowaniu substancji chemicznych zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego (EDC).
W kontekście regulacji TH, zrozumienie specyficznych dla tkanek konsekwencji ekspozycji na EDC wymaga ilościowego określenia lokalnego działania TH. Chociaż w tym celu opracowano kilka modeli in vivo, większość z nich opiera się na markerach endogennych jako miarze wyjściowej. Pomimo tego, że są fizjologiczne, markery te podlegają licznym mechanizmom regulacyjnym, zarówno bezpośrednim, jak i pośrednim, co utrudnia ich interpretację. W związku z tym scharakteryzowanie wpływu EDC na regulację TH na poziomie tkankowym pozostaje poważnym wyzwaniem12,13.
Aby sprostać wyzwaniom związanym z pomiarem specyficznej tkankowo sygnalizacji TH, niedawno opracowano mysi model Wskaźnika Działania Hormonów Tarczycy (THAI). Model ten pozwala na specyficzną kwantyfikację zmian w lokalnym działaniu TH w warunkach endogenicznych. Do genomu myszy wprowadzono transgen lucyferazy, który jest bardzo wrażliwy na regulację przez działanie TH14. Model ten wykazał skuteczność w odpowiadaniu na różne pytania badawcze, które wymagają ilościowego określenia zmian w lokalnej sygnalizacji TH w tkance14,15,16,17,18.
Rozpoznanie jednego z potencjalnych zastosowań modelu THAI polega na scharakteryzowaniu specyficznych tkankowo efektów EDC na sygnalizację TH. Model ten został ostatnio z powodzeniem wykorzystany do zbadania specyficznego tkankowo wpływu tetrabromobisfenolu A i diklazurilu na sygnalizację TH15. W tym miejscu przedstawiono podstawowe protokoły wykorzystania technik obrazowania in vivo na modelu THAI jako systemu testowego do charakteryzowania EDC, które zakłócają funkcję TH. Metoda ta wykorzystuje bioluminescencyjny charakter reakcji lucyferyna-lucyferazy. Zasadniczo, transgenicznie wyrażony enzym lucyferazy katalizuje utlenianie podanej lucyferyny, generując światło luminescencyjne proporcjonalne do ilości lucyferazy w tkance (Rysunek 1). W związku z tym mierzoną odpowiedzią biologiczną jest aktywność lucyferazy, która została zwalidowana jako odpowiednia miara lokalnego działania TH14. Podczas gdy model THAI ma zastosowanie do ilościowego określania działania TH w praktycznie wszystkich tkankach, obrazowanie in vivo koncentruje się przede wszystkim na działaniu TH w jelicie cienkim (obrazowanie brzuszne) i brunatnej tkance tłuszczowej między łopatkami (BAT, obrazowanie grzbietowe)14.
Istotną zaletą techniki obrazowania in vivo jest to, że eliminuje ona potrzebę poświęcania zwierząt do pomiarów. Dzięki temu badacze mogą projektować eksperymenty podłużne i uzupełniające jako badania kontrolowane samodzielnie, zmniejszając stronniczość między uczestnikami i liczbę wykorzystanych zwierząt. Ten aspekt jest szczególnie istotny w charakterystyce EDC, a siła i wszechstronność metody w tym celu została już wcześniej zademonstrowana14,15.