Biological characteristics of adenomatous nodules, adenomas, and hyperfunctioning nodules as defined by adenylate cyclase activity and TSH receptors

Abstract

This study was designed to examine the functional characteristics of thyroid adenomas, adenomatous (colloid) nodules, hyperfunctioning nodules, and normal thyroid parenchyma with respect to the presence of TSH receptors, levels of adenylate cyclase, and the responsiveness of adenylate cyclase to specific stimuli, e.g., NaF (sodium fluoride), GTP_γS [guanosine 5′-0-(3-thiotriphosphatate)], PGE₁, and TSH. Aliquots of specimens from patients undergoing thyroidectomy [11 normal thyroids, 7 adenomas, 8 adenomatous (colloid) nodules, 5 hyperfunctioning nodules] were immersed in liquid nitrogen and stored at 90°C. Studies were performed on partially purified plasma membranes. Receptor binding of¹²⁵I-TSH was quantitated and analyzed according to Scatchard. Adenylate cyclase activity was assayed in the same tissue fraction by conversion of (α-³²P) ATP to cAMP.

High- and low-affinity TSH receptors were present in adenomatous (colloid) nodules, hyperfunctioning nodules, and normal thyroid parenchyma. The thyroid adenomas had high-affinity receptors in normal quantities; low-affinity receptors were present at normal or decreased levels. The basal adenylate cyclase activity was slightly increased in thyroid adenomas. All groups had adenylate cyclase response to NaF with the thyroid adenomas being 60% more responsive than normal thyroid parenchyma (p <0.005). All tissues responded to PGE₁, with normal thyroid parenchyma being twice as responsive as thyroid adenomas. The adenylate cyclase response of adenomatous (colloid) nodules and hyperfunctioning nodules was distinct from that of adenomas and comparable to that of normal thyroid parenchyma. The adenylate cyclase response to TSH was fourfold in thyroid adenomas and twofold in adenomatous (colloid) nodules compared to normal thyroid parenchyma.

Résumé

Cette étude a eu pour but de déterminer les caractères fonctionnels des adénomes thyroïdiens, des nodules adénomateux (colloïdes), des nodules hyperfonctionnels et du parenchyme thyroïdien normal par rapport à la présence des récepteurs TSH, des taux d'adénylate cyclase et de la réaction de l'adénylate cyclase aux stimuli spécifiques: NaF, GTP_γS [guanosine 5′-0-(3 thiotriphosphatate)], PGE₁ et TSH. Un certain nombre de spécimens de thyroïdectomies [11 de parenchyme normal, 7 d'adénomes, 8 de nodules adénomateux (colloïde), 5 de nodules hyperfonctionnels] furent plongés dans du nitrogène liquide et conservés à 90°C. Les explorations furent effectuées sur les membranes plasmatiques purifiées partiellement. La liaison entre récepteur et¹²⁵I-TSH fut analysée et mesurée. L'activité de l'adénylate cyclase fut appréciée au niveau du même fragment tissulaire par conversion de (α-³²P) ATP en cAMP.

L'affinité haute ou basse des récepteurs TSH fut constatée chez les nodules adénomateux (colloïdes), les nodules hyperfonctionnels et le parenchyme thyroïdien normal. Les adénomes thyroïdiens avaient une affinité réceptrice haute normale et une affinité réceptrice basse normale ou diminuée. L'activité d'adénylate cyclase était légèrement augmentée.

Tous les groupes accusaient une activité adénylate cyclase augmentée à la stimulation par le NaF, la réponse étant de 60% plus importante pour l'adénome thyroïdien que pour le tissu thyroïdien normal. Tous les tissus réagissaient à la stimulation par PGE₁, la réaction étant le double pour le tissu thyroïdien normal par rapport à l'adénome thyroïdien. La réponse de l'adénylate cyclase des nodules adénomateux (colloïde) et des nodules hyperfonctionnels était différente de celle de l'adénome et comparable à celle du parenchyme normal. La réponse de l'adénylate cyclase à la stimulation par la TSH était quatre fois plus importante pour l'adénome thyroïdien et deux fois plus pour les nodules thyroïdiens colloïdes par rapport au parenchyme thyroïdien normal. Ces constatations permettent d'affirmer sur le plan clinique que les adénomes thyroïdiens sensibles à la TSH ne régressent pas nécessairement avec la suppression de l'action de la TSH. Cependant les nodules hyperfonctionnels au stade de début qui présentent des taux de TSH normaux peuvent voir leur croissance et leur caractère hyperfonctionnel supprimés ou retardés par la suppression de la TSH.

Resumen

El estudio fue designado para examinar las características funcionales de los adenomas tiroideos, los nódulos adenomatosos (coloides), los nódulos hiperfuncionantes y el parenquima tiroideo normal en relación con la presencia de receptores de TSH, niveles de adenilato ciclasa y la respuesta de la adenilato ciclasa a estímulos específicos, tales como NaF (fluoruro sódico), GPT_γS [guanosino 5′0-(3-tiotrifosfatato)], PGE₁ y TSH. Alícuotas de especímenes de pacientes sometidos a tiroidectomía [11 tiroides normales, 7 adenomas, 8 nódulos adenomatosos (coloides), 5 nódulos hiperfuncionantes] fueron sumergidos en nitrógeno líquido y almacenados a 90°C. Los estudios fueron realizados sobre membranas plasmáticas parcialmente purificadas. La capacidad de ligación de¹²⁵I de los receptores de TSH fue cuantificada y analizada de acuerdo al método de Scatchard. La actividad de la adenilato ciclasa fue determinada en la misma fracción tisular por medio de la conversión de ATP (α-³²P) a cAMP.

Se encontraron receptores de TSH de alta y baja afinidad en los nódulos adenomatosos (coloides), en los nódulos hiperfuncionantes y en el parénquima tiroideo normal. Los adenomas tiroideos exhibieron receptores de alta afinidad en cantidades normales; los receptores de baja afinidad estuvieron presentes en niveles normales o disminuidos. La actividad basal de adenilato ciclasa apareció ligeramente aumentada en los adenomas tiroideos. Todos los grupos demostraron respuesta de la adenilato ciclasa al NaF, con los adenomas tiroideos un 60% más susceptibles que el parénquima tiroideo normal (p<0,005). Todos los tejidos respondieron a la PGE₁, el parénquima tiroideo normal siendo doblemente sensible que los adenomas tiroideos. La respuesta de adenilato ciclasa de los nódulos adenomatosos (coloides) y de los nódulos hiperfuncionantes fue diferente de la de los adenomas y comparable a la del parénquima tiroideo normal. La respuesta de adenilato ciclasa a TSH apareció cuatro veces mayor en los adenomas tiroideos y doblemente mayor en los nódulos adenomatos (coloides) que la del parénquima tiroideo normal.

Como implicación clínica de estos hallazgos aparece el que los adenomas tiroideos, siendo sensibles a TSH, no necesariamente habrán de regresar con la deprivación de TSH, en tanto que los nódulos hiperfuncionantes en las etapas tempranas de su desarrollo con niveles normales de TSH pueden ser inhibidos o retardados en su crecimiento y función por medio de la supresión de TSH.