Fish experiencing stressful conditions increase production of the glucocorticoid hormone cortisol, which alters energy intake and allocation to help recover physiological homeostasis. Fish experiencing prolonged elevations of cortisol, however, often exhibit reduced somatic growth. While it has been shown previously in fish that cortisol inhibits anabolic growth processes in part via changes in endocrine growth hormone (Gh)/insulin- like growth factor-1 (Igf1) signaling, it is not fully understood which components of Gh/Igf1 pathways are modulated by cortisol. Here, we explored how cortisol influences the Gh/Igf1 system in blue rockfish (Sebastes mystinus) by administering exogenous cortisol and examining effects on Igf1 pathways. Cortisol-treated rockfish had higher plasma cortisol both 5 h and 24 h after injection compared to fish treated with vehicle solution only. Cortisol-treated rockfish also had lower plasma Igf1, even though relative expression of igf1 mRNAs in the liver was unaffected by cortisol. Rockfish treated with cortisol did, however, exhibit higher liver mRNA levels of Igf binding proteins (Igfbps) igfbp1a and igfbp1b, which encode Igfbps with proposed inhibitory influences on Igf1 stimulation of somatic growth. Cortisol-treated fish also expressed reduced liver mRNA levels of igfbp2a, an Igfbp thought to facilitate Igf1 transport in fish, as well as reduced mRNAs in skeletal muscle for myoblast determination protein 2 (myod2), a transcriptional activator for other genes promoting myocyte differentiation during myogenesis. Taken together, these findings point to cortisol-related changes in liver Igfbp expression as a mechanism for shifting Igf1 regulation of growth in fish experiencing elevated glucocorticoid secretion. Temperature is a key regulator of metabolism and growth in teleost fishes. Fish experiencing atypically high temperatures undergo a variety of physiological changes to cope with the elevated temperature, which often includes a reduction in the rate of somatic growth. Studies examining the effects of elevated temperatures on fish growth have typically focused on longer duration increases in average temperature. However, with anomalous ‘heat wave’ events becoming more common in aquatic habitats with climate change, fishes may increasingly be exposed to shorter-term periods of extreme elevated temperature. In this study, black rockfish (Sebastes melanops) were exposed to a short-duration period of elevated temperatures resembling the effects of a heat wave event on a rocky intertidal tidepool, a habitat used by young-of-the-year juveniles of this rockfish species. Black rockfish maintained on two different food rations (1% or 9% g feed per g body mass per day) for 21 d were exposed to elevated temperatures simulating a ~6°C maximum temperature increase for a ~54 h period, after which temperatures were returned to ambient ocean conditions. Rockfish in both ration treatments showed reduced body condition and lower mass-specific growth rates (SGR) during the 3 week period following the heat event period, but then subsequently increased growth above pre- stressor growth rates during the 6 and 9 week period after the high temperature event. Plasma insulin-like growth factor 1 (Igf1) hormone concentrations were correlated with an individual rockfish’s mass-specific growth rate prior to the heating event, but then decreased in both feed treatments following the event and no longer showed that positive relationship to growth. Plasma glucose was also altered by the heating event and increased to remain higher in both feed treatments following the heat event. Plasma osmolality was initially lower in both food ration groups 20 d after the heating event, but then diverged to increase back toward pre-event osmolality values in 9% ration fish, but not 1% ration fish, 6 weeks following the heat event. These findings suggest that exposure of juvenile black rockfish to an acute temperature elevation resembling the heat wave conditions that occur in the species’ tidepool nursey habitats may have consequences for both somatic growth and osmotic balance for weeks following the heating event.

Die menschliche Entwicklung ist charakterisiert durch ein rasches fetales Wachstum, ein langsames postnatales Wachstum, ein kontinuierliches Wachstum im Laufe der Kindheit sowie einen Wachstumsschub während der Pubertät. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass Mutationen in den Genen des Pericentrins (PCNT) und des Insulin-like growth factor-1 Rezeptors (Insulin ähnlicher Wachstumsfaktor Typ 1 Rezeptor, IGF1R) seltene Auslöser von prä- und postnataler Wachstumsrestriktion darstellen können. In dieser Arbeit wird eine stark wachstumsretardierte Patientin mit zusammengesetzter heterozygoter PCNT-Mutation und heterozygoter IGF1R-Mutation beschrieben. Ziel dieser Arbeit war zum einen die ausführliche klinische Charakterisierung der Patientin. Zum anderen sollte auf zellulärer Ebene überprüft werden, inwieweit die genannten Mutationen den Phänotyp der Patientin erklären. Um die funktionellen Zusammenhänge zu untersuchen, wurden in vitro Assays durchgeführt. Hierfür standen neben mit dem mutierten Rezeptor transfizierte IGF1R-defiziente Mausfibroblasten (R--Zellen) auch humane Fibroblasten zur Verfügung. Es wurden die totale und die extrazelluläre Rezeptorexpression, die IGF1 induzierte Stimulierung und die Signaltransduktion des mutierten IGF1R untersucht. Weiterhin wurde die proliferative Kapazität der Patientenfibroblasten analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen ergaben keine relevanten Funktionseinschränkungen des mutierten IGF1R. Demgegenüber steht eine reduzierte Zellproliferation der Patientenfibroblasten. Die zugrunde liegenden Mechanismen der verminderten Proliferationskapazität sind womöglich den PCNT-Mutationen zuzurechnen. In Versuchen zur IGF1 induzierten Proliferationssteigerung konnte die Proliferation der Patientenfibroblasten zwar kurzfristig stimuliert werden, bei längerer IGF1-Stimulation konnte jedoch das bestehende Proliferationsdefizit nicht ausgeglichen werden. Die genauen molekularbiologischen Auswirkungen der PCNT-Mutation in Bezug auf den ausgeprägten Phänotyp der Patientin müssen in zukünftigen Arbeiten noch weiter aufgeklärt werden.

Untersuchungen haben gezeigt, dass unterdurchschnittlich leichte Neugeborene für zahlreiche Erkrankungen ein erhöhtes Risiko tragen. Beschrieben ist unter anderem das vermehrte Auftreten psychosozialer Probleme sowie metabolischer und kardiovaskulärer Spätfolgen. Inzwischen sind zahlreiche mögliche Ursachen einer intrauterinen und postnatalen Wachstumsretardierung beschrieben worden. Unter diesen Ursachen finden sich auch genetische Veränderungen von Proteinen der endokrinologischen Wachstumsregulierung. So wurden Mutationen im GH1 Gen, in Entwicklungsgenen von GH produzierenden Zellen, im IGF-I Gen und schließlich auch im IGF-I Rezeptor Gen identifiziert. Mutationen im letztgenannten Gen stellen den neuesten Forschungszweig dar und wurden bisher weltweit bei lediglich 19 Patienten festgestellt. Mit dieser Arbeit wird ein weiterer Patient mit einer heterozygoten IGF-I Rezeptormutation beschrieben. Neben einer ausführlichen klinischen Beschreibung war die Analyse der Kausalzusammenhänge von Mutation und klinischem Bild Hauptziel dieser Studie. Über eine ausgeprägte intrauterine und postnatale Wachstumsretardierung hinaus präsentierte die betroffene Patientin eine mentale Entwicklungsverzögerung. Durch verschiedene molekularbiologische Methoden konnte eine gestörte intrazelluläre Prozessierung des veränderten Rezeptorproteins nachgewiesen werden. Beobachtet wurde eine fehlende Zelloberflächenexpression aufgrund einer Retention von Rezeptorvorstufen im Endoplasmatischen Retikulum. Damit wurde ein neuer Mechanismus der IGF-I Resistenz beschrieben.

Autism spectrum disorder (ASD) is a social, sensory and developmental condition that affects one in 59 children and specifically one in 42 boys. Despite the 15% increase in prevalence in the last two years, there is no specific etiology, objective diagnostic criteria, or drug treatment. However, up-regulation of inflammation in ASD patients has been demonstrated in blood samples. Increased peripheral inflammation could have devastating effects on the developing brain. Peripheral inflammation in the blood could cross the blood-brain-barrier to stimulate microglia in the brain to produce aberrant levels of cytokines that regulate neuroinflammation such as insulin-like growth factor one (IGF1) that could alter neuronal cell-surface expression and neurotransmission. Additionally, arginase serves as a marker of inflammation, produced and expressed during cellular remodeling during brain injury. A balance of neurotransmitters, glutamate and gamma-aminobutyric acid (GABA), is critical to facilitate inter-regional signaling in the brain. Alterations of inflammatory molecules and the effects on glutamatergic neurons ability to uptake GABA in certain brain areas is currently unknown in ASD. Pathological changes in brain areas associated with social behaviors have been identified in postmortem tissue from ASD donors when compared to typically developing (TD) age and gender matched control tissue, as well as, in imaging scans of living individuals with ASD. We hypothesize that expression of inflammatory related molecules are increased in the identified brain areas related to symptoms of ASD and can be associated with altered gene expression changes in neurons as shown by gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha 1 subunit (GABRA1). Dysfunction of GABRA1 on glutamatergic neurons could disrupt the typical neuronal balance of glutamate and GABA signaling. Inflammatory markers, IGF1 and insulin-like growth factor one receptor (IGF1R), were evaluated using quantitative polymerase chain reaction (QPCR). Additionally, IGF1 and arginase were evaluated using immunohistochemistry in both white and gray matter from the anterior cingulate cortex (ACC). Laser capture microdissection (LCM) was used to obtain single cell captures of glutamatergic neurons. IGF1R and GABRA1 gene expression was measured using end point PCR. A significant increase in IGF1 expression was obtained in the white matter punch in comparison to typically developed age-matched subjects using QPCR during initial statistical significance, however, was ultimately not significant. Additionally, IGF1R expression was significantly increased in ASD neurons in comparison to TD subjects utilizing the LCM method. However, a decrease expression in GABRA1 trended significance indicating a possible alteration in the neuron’s ability to facilitate proper signaling. These findings are the foundation of future investigations of signaling pathways in ASD that may uncover cell-specific etiologies and drug therapies for a condition that is only projected to increase in prevalence.

Untersuchungen haben gezeigt, dass unterdurchschnittlich leichte Neugeborene für zahlreiche Erkrankungen ein erhöhtes Risiko tragen. Beschrieben ist unter anderem das vermehrte Auftreten psychosozialer Probleme sowie metabolischer und kardiovaskulärer Spätfolgen. Inzwischen sind zahlreiche mögliche Ursachen einer intrauterinen und postnatalen Wachstumsretardierung beschrieben worden. Unter diesen Ursachen finden sich auch genetische Veränderungen von Proteinen der endokrinologischen Wachstumsregulierung. So wurden Mutationen im GH1 Gen, in Entwicklungsgenen von GH produzierenden Zellen, im IGF-I Gen und schließlich auch im IGF-I Rezeptor Gen identifiziert. Mutationen im letztgenannten Gen stellen den neuesten Forschungszweig dar und wurden bisher weltweit bei lediglich 19 Patienten festgestellt. Mit dieser Arbeit wird ein weiterer Patient mit einer heterozygoten IGF-I Rezeptormutation beschrieben. Neben einer ausführlichen klinischen Beschreibung war die Analyse der Kausalzusammenhänge von Mutation und klinischem Bild Hauptziel dieser Studie. Über eine ausgeprägte intrauterine und postnatale Wachstumsretardierung hinaus präsentierte die betroffene Patientin eine mentale Entwicklungsverzögerung. Durch verschiedene molekularbiologische Methoden konnte eine gestörte intrazelluläre Prozessierung des veränderten Rezeptorproteins nachgewiesen werden. Beobachtet wurde eine fehlende Zelloberflächenexpression aufgrund einer Retention von Rezeptorvorstufen im Endoplasmatischen Retikulum. Damit wurde ein neuer Mechanismus der IGF-I Resistenz beschrieben.

INTRODUÇÃO: Acredita-se que os fatores de crescimento insulina símile 1 (IGF1) e IGF2 tenham um papel chave na progressão de tumores, resistência à apoptose e terapias. A resistência à insulina tem sido associada ao aumento do volume tireoidiano e aumento do risco de desenvolver nódulos e câncer de tireoide; no entanto, há poucos estudos que avaliaram o papel dos IGFs e seus receptores no carcinoma papilífero de tireoide (CPT) e, até o momento, nenhum estudo foi conclusivo sobre a relação entre a via insulina/IGF e o comportamento do CPT. OBJETIVOS: 1) Estudar a expressão do IGF1, IGF2 e o IGF1R no CPT, incluindo o microcarcinoma papilífero; 2) Correlacionar essa expressão com as características clínicas, variante histopatológica, estadiamento e estratificação de risco. MÉTODOS: Foram selecionados, retrospectivamente, 110 pacientes operados por CPT e atendidos no Ambulatório do Serviço de Endocrinologia do Hospital das Clínicas da FMUSP e separados em dois grupos: 62 microcarcinomas papilíferos (MCP) e 48 CPT > 1,0 cm. A presença e expressão do IGF1, IGF2 e IGF1R foi avaliada, através de exame imunohistoquímico, em 110 tecidos tumorais e 98 tecidos não tumorais (controle). Os casos positivos foram classificados, de acordo com a quantidade de células coradas, em: + (menos de 10% das células); ++ (em 10-50% das células) e +++ (mais de 50% das células). O grau da expressão foi classificada em leve, moderada e forte. A presença e intensidade desses marcadores foram correlacionados com as características clínicas, variante histopatológico, TNM e estratificação de risco. RESULTADOS: O IGF1 e o IGF1R estiveram presentes em 100% e 99% dos CPTs e mostraram-se significativamente hiperexpressos, tanto nos MCPs quanto nos CPTs > 1,0 cm, quando comparados ao tecido adjacente não tumoral (p < 0,001). O IGF2 esteve expresso em 46,7% dos CPTs e mostrou fraca expressão em apenas um tecido não tumoral (p < 0,001). O IGF1 apresentou expressão significativamente maior nos microcarcinomas nos estágios III e IVA quando comparados aos estágios I e II (p=0,022). Não houve diferença significativa na quantidade e intensidade de expressão do IGF1 e IGF1R nos MCT quando comparados aos CPTs > 1,0 cm. O IGF2 apresentou expressão significativamente maior nos MCTs e, nesse grupo, apresentou maior expressão nos tumores multicêntricos (p=0,017) e nos estágios III e IVA, quando comparados aos estagios I e II (p=0,041). CONCLUSÕES: No presente estudo, observamos que o IGF1 e IGF2 foram significativamente mais expressos nos microcarcinomas em estágios mais avançados. O IGF2 apresentou maior expressão nos microcarcinomas papilíferos e esta expressão foi significativamente maior nos tumores multicêntricos / INTRODUCTION: Insulin-like growth factor-1 and 2 (IGF-1 and IGF-2) are believed to play a key role in the progression of tumors, resistance to apoptosis and therapies. The insulin resistence has been associated with increased thyroid volume and increased risk in developing thyroid nodules and thyroid cancer. However, few studies have evaluated the role of IGFs and their receptors on papillary thyroid carcinomas (PTC), and there is no conclusive studies about the relationship between IGF axis and PTC behavior. OBJECTIVES: The aim of this study was to investigate the expression of IGF-1, IGF-2, and IGF-1R in PTC, including papillary microcarcinoma (PTMC), and correlate the expression data with clinical, histologic variants, TNM staging, and risk of recurrence. METHODS: We retrospectively selected 110 paraffin-embedded tumoral tissues from patients with PTC who underwent thyroidectomy at Hospital das Clínicas of FMUSP. These patients were divided into two groups: 62 microcarcinomas (PTMC) and 48 PTC > 1.0 cm. The presence and intensity of expression of IGF-1, IGF-2, and IGF-1R were evaluated through immunohistochemical staining in 110 tumoral tissues, and in 98 non-tumoral tissues (control group). Positive cases were classified according to the numbers of staining cells in: + less than 10% of staining cells; ++ in 10-50% of the staining cells, and +++ in more than 50% of staining cells. The degree of expression was classified as mild, moderate and strong. The presence and degree of IGF1, IGF2, and IGF1R staining were correlated with clinical features, histologic type, TNM staging, and risk stratification. RESULTS: IGF-1 and IGF-1R were expressed in 100% and 99% of PTC, and were significantly overexpressed in both PTMC and PTC > 1.0 cm, in comparison with non-tumoral tissues (control group) (p < 0.001). IGF-2 was expressed in 46.7% of PTC and had mild positivity expression in only one non-tumoral tissue (p < 0.001). IGF1 was significantly overexpressed in PTMC on stage III and IVa and was less expressed in stage I and II. There was no significant difference on IGF1 and IGF1R expression between PTMC and PTC >1.0 cm. IGF-2 presented greater expression in multicentric PTMC (p=0.017), specially in stage III and IVa. CONCLUSIONS: In our study, both IGF-1 and IGF2 were significantly overexpressed in PTMC group in advanced stages. IGF-2 was also significantly overexpressed in PTMC multicentric tumors

INTRODUÇÃO: Acredita-se que os fatores de crescimento insulina símile 1 (IGF1) e IGF2 tenham um papel chave na progressão de tumores, resistência à apoptose e terapias. A resistência à insulina tem sido associada ao aumento do volume tireoidiano e aumento do risco de desenvolver nódulos e câncer de tireoide; no entanto, há poucos estudos que avaliaram o papel dos IGFs e seus receptores no carcinoma papilífero de tireoide (CPT) e, até o momento, nenhum estudo foi conclusivo sobre a relação entre a via insulina/IGF e o comportamento do CPT. OBJETIVOS: 1) Estudar a expressão do IGF1, IGF2 e o IGF1R no CPT, incluindo o microcarcinoma papilífero; 2) Correlacionar essa expressão com as características clínicas, variante histopatológica, estadiamento e estratificação de risco. MÉTODOS: Foram selecionados, retrospectivamente, 110 pacientes operados por CPT e atendidos no Ambulatório do Serviço de Endocrinologia do Hospital das Clínicas da FMUSP e separados em dois grupos: 62 microcarcinomas papilíferos (MCP) e 48 CPT > 1,0 cm. A presença e expressão do IGF1, IGF2 e IGF1R foi avaliada, através de exame imunohistoquímico, em 110 tecidos tumorais e 98 tecidos não tumorais (controle). Os casos positivos foram classificados, de acordo com a quantidade de células coradas, em: + (menos de 10% das células); ++ (em 10-50% das células) e +++ (mais de 50% das células). O grau da expressão foi classificada em leve, moderada e forte. A presença e intensidade desses marcadores foram correlacionados com as características clínicas, variante histopatológico, TNM e estratificação de risco. RESULTADOS: O IGF1 e o IGF1R estiveram presentes em 100% e 99% dos CPTs e mostraram-se significativamente hiperexpressos, tanto nos MCPs quanto nos CPTs > 1,0 cm, quando comparados ao tecido adjacente não tumoral (p < 0,001). O IGF2 esteve expresso em 46,7% dos CPTs e mostrou fraca expressão em apenas um tecido não tumoral (p < 0,001). O IGF1 apresentou expressão significativamente maior nos microcarcinomas nos estágios III e IVA quando comparados aos estágios I e II (p=0,022). Não houve diferença significativa na quantidade e intensidade de expressão do IGF1 e IGF1R nos MCT quando comparados aos CPTs > 1,0 cm. O IGF2 apresentou expressão significativamente maior nos MCTs e, nesse grupo, apresentou maior expressão nos tumores multicêntricos (p=0,017) e nos estágios III e IVA, quando comparados aos estagios I e II (p=0,041). CONCLUSÕES: No presente estudo, observamos que o IGF1 e IGF2 foram significativamente mais expressos nos microcarcinomas em estágios mais avançados. O IGF2 apresentou maior expressão nos microcarcinomas papilíferos e esta expressão foi significativamente maior nos tumores multicêntricos / INTRODUCTION: Insulin-like growth factor-1 and 2 (IGF-1 and IGF-2) are believed to play a key role in the progression of tumors, resistance to apoptosis and therapies. The insulin resistence has been associated with increased thyroid volume and increased risk in developing thyroid nodules and thyroid cancer. However, few studies have evaluated the role of IGFs and their receptors on papillary thyroid carcinomas (PTC), and there is no conclusive studies about the relationship between IGF axis and PTC behavior. OBJECTIVES: The aim of this study was to investigate the expression of IGF-1, IGF-2, and IGF-1R in PTC, including papillary microcarcinoma (PTMC), and correlate the expression data with clinical, histologic variants, TNM staging, and risk of recurrence. METHODS: We retrospectively selected 110 paraffin-embedded tumoral tissues from patients with PTC who underwent thyroidectomy at Hospital das Clínicas of FMUSP. These patients were divided into two groups: 62 microcarcinomas (PTMC) and 48 PTC > 1.0 cm. The presence and intensity of expression of IGF-1, IGF-2, and IGF-1R were evaluated through immunohistochemical staining in 110 tumoral tissues, and in 98 non-tumoral tissues (control group). Positive cases were classified according to the numbers of staining cells in: + less than 10% of staining cells; ++ in 10-50% of the staining cells, and +++ in more than 50% of staining cells. The degree of expression was classified as mild, moderate and strong. The presence and degree of IGF1, IGF2, and IGF1R staining were correlated with clinical features, histologic type, TNM staging, and risk stratification. RESULTS: IGF-1 and IGF-1R were expressed in 100% and 99% of PTC, and were significantly overexpressed in both PTMC and PTC > 1.0 cm, in comparison with non-tumoral tissues (control group) (p < 0.001). IGF-2 was expressed in 46.7% of PTC and had mild positivity expression in only one non-tumoral tissue (p < 0.001). IGF1 was significantly overexpressed in PTMC on stage III and IVa and was less expressed in stage I and II. There was no significant difference on IGF1 and IGF1R expression between PTMC and PTC >1.0 cm. IGF-2 presented greater expression in multicentric PTMC (p=0.017), specially in stage III and IVa. CONCLUSIONS: In our study, both IGF-1 and IGF2 were significantly overexpressed in PTMC group in advanced stages. IGF-2 was also significantly overexpressed in PTMC multicentric tumors

Die menschliche Entwicklung ist charakterisiert durch ein rasches fetales Wachstum, ein langsames postnatales Wachstum, ein kontinuierliches Wachstum im Laufe der Kindheit sowie einen Wachstumsschub während der Pubertät. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass Mutationen in den Genen des Pericentrins (PCNT) und des Insulin-like growth factor-1 Rezeptors (Insulin ähnlicher Wachstumsfaktor Typ 1 Rezeptor, IGF1R) seltene Auslöser von prä- und postnataler Wachstumsrestriktion darstellen können. In dieser Arbeit wird eine stark wachstumsretardierte Patientin mit zusammengesetzter heterozygoter PCNT-Mutation und heterozygoter IGF1R-Mutation beschrieben. Ziel dieser Arbeit war zum einen die ausführliche klinische Charakterisierung der Patientin. Zum anderen sollte auf zellulärer Ebene überprüft werden, inwieweit die genannten Mutationen den Phänotyp der Patientin erklären. Um die funktionellen Zusammenhänge zu untersuchen, wurden in vitro Assays durchgeführt. Hierfür standen neben mit dem mutierten Rezeptor transfizierte IGF1R-defiziente Mausfibroblasten (R--Zellen) auch humane Fibroblasten zur Verfügung. Es wurden die totale und die extrazelluläre Rezeptorexpression, die IGF1 induzierte Stimulierung und die Signaltransduktion des mutierten IGF1R untersucht. Weiterhin wurde die proliferative Kapazität der Patientenfibroblasten analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen ergaben keine relevanten Funktionseinschränkungen des mutierten IGF1R. Demgegenüber steht eine reduzierte Zellproliferation der Patientenfibroblasten. Die zugrunde liegenden Mechanismen der verminderten Proliferationskapazität sind womöglich den PCNT-Mutationen zuzurechnen. In Versuchen zur IGF1 induzierten Proliferationssteigerung konnte die Proliferation der Patientenfibroblasten zwar kurzfristig stimuliert werden, bei längerer IGF1-Stimulation konnte jedoch das bestehende Proliferationsdefizit nicht ausgeglichen werden. Die genauen molekularbiologischen Auswirkungen der PCNT-Mutation in Bezug auf den ausgeprägten Phänotyp der Patientin müssen in zukünftigen Arbeiten noch weiter aufgeklärt werden.

Verschiedene Umstände können zu einem zu geringem Geburtsgewicht oder einer zu kleinen Geburtsgröße (SGA – small for gestational age) führen. Jedoch leiden nur wenige der betroffenen Kinder über das zweite Lebensjahr hinaus an einem Kleinwuchs. Bei einem Teil dieser speziellen Patientengruppe konnten Mutationen im Insulin-like-growth-factor-1 -Rezeptor (IGF1-Rezeptor) als ein möglicher Auslöser des SGA-Kleinwuchses identifiziert werden. Dieser Rezeptor spielt durch seine zentrale Lage in der Wachstumshormonkaskade eine wichtige Rolle in der Kontrolle des prä- und postnatalen Wachstums. Zwar sind IGF1-Rezeptormutationen selten, jedoch weisen betroffene Patienten eine ausgeprägte Wachstumsverzögerung auf. Obwohl Fallberichte von Arbeitsgruppen aus aller Welt über betroffene Patienten vorliegen gibt es heute, circa 17 Jahre nach der Erstbeschreibung der Mutationen beim Menschen, keine umfassende statistische Analyse, die das Wachstumsprofil betroffener Patienten untersucht. Auch wurde der Nutzen der angewandten Behandlung mit rekombinantem Wachstumshormon bei Patienten mit IGF1-Rezeptormutationen noch nicht systematisch untersucht. Die dieser Dissertation zugrundeliegenden Studienergebnisse wurde 2020 im Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism veröffentlicht. Ziel der Studie war es, das Wachstumsprofil, die Reaktion auf die Wachstumshormontherapie, mögliche metabolische Auswirkungen und den Gesundheitszustand von Patienten mit einer IGF1-Rezeptormutation im Vergleich zu anderen SGA-Patienten zu untersuchen. In der Studie wurden 23 Kinder als Träger von IGF1-Rezeptormutationen identifiziert. Von diesen Mutationsträgern wurden 17 Patienten bereits mindestens ein Jahr lang mit Wachstumshormon behandelt. Eine Kontrollkohorte (im Folgenden als SGA-Kontrolle bezeichnet) umfasste SGA-Kinder ohne Aufholwachstum, die in der Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin, Universitätsklinikum Leipzig für mindestens ein Jahr mit Wachstumshormon behandelt worden waren. Bei diesen 35 Patienten wurde eine Mutation im IGF1-Rezeptorgen ausgeschlossen und es lagen keine anderen syndromalen, genetischen oder endokrinologischen Erkrankungen vor. Daten von Geburtsparametern, die Körpergröße und andere auxologische Parameter im Verlauf der Wachstumshormontherapie, die Endgröße und Labordaten wurden retrospektiv gesammelt und statistisch ausgewertet. Um die mutationsbedingten Gesundheitsfolgen im Erwachsenenalter zu bewerten, wurden auch Daten von 11 erwachsenen IGF1-Rezeptormutationsträgern und 11 Kontrollprobanden gesammelt. Die Gesundheitsprofile der erwachsenen Probanden wurden mittels eines Fragebogens erhoben. Obwohl beide Kinderkohorten sehr ähnliche Geburtsgrößen hatten, waren Patienten mit IGF1 Rezeptormutationen im Vergleich zu SGA-Kontrollen bei Therapiestart signifikant kleiner und zeigten eine proportionale Mikrozephalie. Es kam also zu einer Verstärkung der Wachstumsverzögerung um 0,85 SDS (standard deviation score) bei IGF1-Rezeptormutationsträgern von Geburt bis Therapiestart. Dieses relative Größendefizit im Vergleich zu den SGA-Kontrollen blieb während des Beobachtungszeitraums von vier Jahren signifikant. Patienten mit IGF1 Rezeptormutationen zeigten innerhalb des ersten Jahres der Wachstumshormonbehandlung ein deutlich schlechteres Aufholwachstum als die SGA-Kontrollen (0,29 vs. 0,65 SDS, p < 0,01). In den folgenden drei Jahren war der jährliche Größenzuwachs bei IGF1-Rezeptormutationsträgern jedoch nahezu konstant, während er sich bei der SGA-Kontrolle leicht verlangsamte. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich auch in der Wachstumsgeschwindigkeit. Während die SGA-Kontrollgruppe zunächst sehr schnell (ein Zuwachs in der Wachstumsgeschwindigkeit von 3,29 SDS) wuchs, war dieser Gipfel bei den IGF1-Rezeptormutationsträgern nicht nachweisbar (Veränderung um nur 0,87 SDS). Anhand einer Literaturrecherche wurde 'schlechtes Therapieansprechen' als Körpergrößenanstieg < 0,3 SDS innerhalb des ersten Behandlungsjahres definiert. Interessanterweise war die Zahl der schlecht ansprechenden Patienten unter Therapie bei IGF1-Rezeptormutationsträgern dreimal so hoch wie bei SGA-Patienten (53 % vs. 17 %). Die Unterschiede zwischen IGF1-Rezeptormutationsträgern mit gutem und schlechtem Ansprechen im ersten Behandlungsjahr wurden genauer differenziert. Obwohl im weiteren Verlauf keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Untergruppen festgestellt wurden, wichen die Wachstumskurven sichtlich voneinander ab. Die Patienten, welche im ersten Therapiejahr schlecht auf die Behandlung ansprachen, zeigten innerhalb der folgenden Jahre der Behandlung ein kaum erfassbares Aufholwachstum. Dagegen zeigten die guten Therapieansprecher eine Wachstumskurve ähnlich der der SGA-Kontrollen. Es waren keine Faktoren identifizierbar, die dafür ausschlaggebend sind, ob ein IGF1-Rezeptormutationsträger ein gutes oder schlechtes Therapieansprechen haben wird. Der genaue Grund hierfür ist trotz intensiver Analysen unklar. Es konnten keine statistischen Unterschiede oder Korrelationen in auxologischen oder endokrinologischen Parametern identifiziert werden. Des Weiteren gab es zwischen den beiden Untergruppen bei Therapiestart keinen statistisch signifikanten Unterschied bei Parametern wie Alter, BMI-SDS, mittlerer Größe der Eltern, IGF1- oder IGFBP3-Spiegel und keine Korrelation dieser Faktoren mit der Wachstumshormon-induzierten Wachstumsreaktion. Selbst die verabreichte Wachstumshormondosis hatte bei IGF1-Rezeptormutationsträgern keinen statistisch signifikanten Einfluss auf den Größenzuwachs. Darüber hinaus war weder eine statistische Assoziation des Therapieansprechens mit der Art noch der Lokalisation und/oder der Pathophysiologie der IGF1-Rezeptormutation sichtbar. Zur Beurteilung des langfristigen Outcomes der Therapie wurde die Differenz der Körpergrößen-SDS bei Geburt und nach Erreichen der Endgröße errechnet. Obwohl kein signifikanter Unterschied zwischen der Mutationsträger- und der Kontrollkohorte feststellbar war, schienen SGA-Kontrollen mehr von der Behandlung mit Wachstumshormon zu profitieren als IGF1-Rezeptormutationsträger. Interessant ist, dass die behandelten IGF1-Rezeptormutationsträger eine interindividuelle Variabilität im Langzeiterfolg aufwiesen. Auswertungen von endokrinologischen Laborparametern bei Therapiestart zeigten bei IGF1-Rezeptormutationsträgern signifikant erhöhte Serumkonzentrationen von IGF1 und seines Bindungsproteins IGF1BP3, ein Zeichen einer IGF1-Resistenz. Darüber hinaus waren keine Unterschiede in der Insulinsensitivität vor der Behandlung sichtbar. Während der Behandlung war die Insulinresistenz bei IGF1-Rezeptormutationsträgern im Vergleich zu SGA-Kindern signifikant erhöht. Analysen bei erwachsenen Mutationsträgern zeigten im Vergleich zu SGA-Kontrollen kein erhöhtes Auftreten von Komorbiditäten im späteren Leben. Die in Einzelfällen vorbeschriebenen Veränderungen im Glukosestoffwechsel bei Patienten mit IGF1-Rezeptormutationen konnten also statistisch nicht untermauert werden. Zusammenfassend untersucht diese Studie IGF1-Rezeptormutationsträgern als eine spezielle Untergruppe von kleinwüchsigen Kindern mit SGA-Geburtlichkeit. Fokus wurde auf den Wachstumsverlauf und die Reaktion auf eine Wachstumshormonbehandlung gesetzt. IGF1-Rezeptormutationsträger zeigten im Vergleich zu SGA-Patienten ohne Mutationen ausgeprägtere Wachstumsverzögerungen und ein schlechteres Ansprechen auf die Wachstumshormontherapie mit hoher interindividueller Variabilität. Ist das Ansprechen im ersten Therapiejahr gut (> 0,3 SDS Größenzuwachs) können IGF1-Rezeptormutationsträger jedoch von einem Aufholwachstum bis auf das Niveau der behandelten SGA-Kinder profitieren. Daher kommen wir zu dem Schluss, dass Patienten mit IGF1-Rezeptormutatioen nicht von der Wachstumshormonbehandlung ausgeschlossen werden sollten, sondern dass eine kritische Neubewertung des Erfolgs in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden sollte. Ärzte und Patienten beziehungsweise deren Eltern sollten realistische Erwartungen und mögliche Nebenwirkungen der Hormonbehandlung abwägen, um eine optimale Therapieentscheidung im Sinne der betroffenen Kinder zu treffen.:I Abkürzungsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Die multifaktorielle Genese der Körpergröße 1.2 Die Beurteilung des Körperlängenwachstums 1.3 Die Diagnose „small for gestational age“ 1.4 Die somatotrope Achse und die Rolle des IGF1-Rezeptors 1.5 Das klinische Erscheinungsbild von Patienten mit IGF1-Rezeptormutationen 1.6 Fragestellungen 2 Publikationsmanuskript 3 Zusatzmaterialien zur Veröffentlichung 4 Zusammenfassung der Arbeit II Literaturverzeichnis III Abbildungsverzeichnis IV Darstellung des eigenen Beitrags V Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit VI Lebenslauf VII Danksagung

The Pim family of serine/threonine protein kinases (Pim 1, 2, and 3) contribute to cellular transformation by regulating glucose metabolism, protein synthesis, and mitochondrial oxidative phosphorylation. Drugs targeting the Pim protein kinases are being tested in phase I/II clinical trials for the treatment of hematopoietic malignancies. The goal of these studies was to identify Pim substrate(s) that could help define the pathway regulated by these enzymes and potentially serve as a biomarker of Pim activity. To identify novel substrates, bioinformatics analysis was carried out to identify proteins containing a consensus Pim phosphorylation site. This analysis identified the insulin receptor substrate 1 and 2 (IRS1/2) as potential Pim substrates. Experiments were carried out in tissue culture, animals, and human samples from phase I trials to validate this observation and define the biologic readout of this phosphorylation. Our study demonstrates in both malignant and normal cells using either genetic or pharmacological inhibition of the Pim kinases or overexpression of this family of enzymes that human IRS1S1101 and IRS2S1149 are Pim substrates. In xenograft tumor experiments and in a human phase I clinical trial, a pan-Pim inhibitor administered in vivo to animals or humans decreased IRS1S1101 phosphorylation in tumor tissues. This phosphorylation was shown to have effects on the half-life of the IRS family of proteins, suggesting a role in insulin or IGF signaling. These results demonstrate that IRS1S1101 is a novel substrate for the Pim kinases and provide a novel marker for evaluation of Pim inhibitor therapy.