Характеристика in vivo химических эффектов, разрушающих эндокринную систему, с помощью индикатора действия гормонов щитовидной железы мыши

Передача сигналов гормонов щитовидной железы (ТГ) является фундаментальным регулятором клеточного метаболизма, необходимым для нормального развития и оптимального функционирования тканей во взрослом возрасте¹. В тканях действие ТГ точно контролируется сложным молекулярным механизмом, позволяющим поддерживать локальные уровни ТГ в тканеспецифичных слоях. Эта автономия различных тканей от циркулирующих уровней ТГ имеет большое значение ^2,3,4.

Многочисленные химические вещества могут нарушать эндокринные функции и обнаруживаются в окружающей среде в качестве загрязняющих веществ. Растущее беспокойство вызывает тот факт, что эти молекулы могут попадать в пищевую цепь через сточные воды и сельскохозяйственное производство, тем самым влияя на здоровье домашнего скота и людей ^5,6,7.

Одной из существенных проблем в решении этой проблемы является огромное количество задействованных соединений, включая как разрешенные, так и уже запрещенные, но все еще постоянно присутствующие молекулы. В последние годы были предприняты значительные усилия по разработке тест-систем для скрининга и выявления разрушительного потенциала различных химических веществ 8,9,10,11. Несмотря на то, что эти методы превосходно справляются с высокопроизводительным скринингом тысяч соединений и выявлением потенциальных угроз, детальный анализ специфических эффектов in vivo этих молекул имеет важное значение для установления опасностей воздействия на человека. Таким образом, необходим многогранный подход при изучении и характеристике химических веществ, разрушающих эндокринную систему (EDC).

В контексте регуляции ТГ понимание тканеспецифичных последствий воздействия EDC требует количественной оценки локального действия ТГ. Несмотря на то, что для этой цели было разработано несколько моделей in vivo, большинство из них полагаются на эндогенные маркеры в качестве выходного показателя. Несмотря на то, что эти маркеры являются физиологическими, они подвержены многочисленным регуляторным механизмам, как прямым, так и косвенным, что затрудняет их интерпретацию. Таким образом, характеристика влияния EDC на регуляцию ТГ на тканевом уровне остается серьезной проблемой^12,13.

Для решения проблем измерения тканеспецифической передачи сигналов ТГ недавно была разработана мышиная модель индикатора действия гормонов щитовидной железы (THAI). Эта модель позволяет провести специфическую количественную оценку изменений локального действия ТГ в эндогенных условиях. В геном мыши был введен трансген люциферазы, который очень чувствителен к регуляции действием^{TH 14}. Эта модель продемонстрировала эффективность в ответах на различные исследовательские вопросы, требующие количественной оценки изменений в локальной тканевой передаче сигналов ТГ 14,15,16,17,18.

Одним из потенциальных применений модели THAI является характеристика тканеспецифичных эффектов EDC на передачу сигналов TH. Недавно эта модель была успешно использована для исследования тканеспецифического влияния тетрабромбисфенола А и диклазурила на передачу сигналов TH¹⁵. Здесь представлены базовые протоколы для использования методов визуализации in vivo на модели THAI в качестве тестовой системы для определения характеристик EDC, нарушающих функцию TH. Этот метод использует биолюминесцентную природу реакции люциферин-люцифераза. По сути, трансгенно экспрессируемый фермент люцифераза катализирует окисление введенного люциферина, генерируя люминесцентный свет, пропорциональный количеству люциферазы в ткани (рис. 1). Следовательно, измеряемым биологическим ответом является активность люциферазы, которая была валидирована в качестве подходящей меры локального действия ТГ¹⁴. В то время как модель THAI применима для количественной оценки действия ТГ практически во всех тканях, визуализация in vivo в первую очередь фокусируется на действии ТГ в тонкой кишке (вентральная визуализация) и межлопаточной коричневой жировой ткани (BAT, дорсальная визуализация)¹⁴.

Существенным преимуществом метода визуализации in vivo является то, что он избавляет от необходимости жертвовать животными для измерений. Это позволяет исследователям разрабатывать длительные и последующие эксперименты в виде самоконтролируемых исследований, уменьшая систематическую ошибку между испытуемыми и количество используемых животных. Этот аспект особенно важен при определении характеристик EDC, и ранее были продемонстрированы сила и универсальность метода для этой цели^14,15.