Arbeitsgruppe Prof. Dr. Josef Köhrle

Sie befinden sich hier:

Generelles Wissenschaftsgebiet und aktuelle Forschungsthemen

  • molekulare Aspekte der Schilddrüsenhormonachse, Schilddrüsenhormonsynthese und Stoffwechsel
  • Wirkung endokrin aktiver Substanzen auf die Schilddrüsenhormonachse
  • Wechselwirkungen zwischen essenziellen Spurenelementen und dem endokrinen System
  • Funktion von Selenoproteinen bei der Tumorentstehung 

Themenschwerpunkte

Zentrale Themenschwerpunkte der Forschung sind molekulare Aspekte der Schilddrüsenhormonachse, Schilddrüsenhormonsynthese und Stoffwechsel, Wirkung endokrin aktiver Substanzen auf die Schilddrüsenhormonachse. Wechselwirkungen zwischen essenziellen Spurenelementen und dem endokrinen System sowie die Funktion von Selenoproteinen auch bei der Tumorentstehung sind ein weiteres Forschungsthema.

Die Arbeitsgruppe entwickelt neue diagnostische Verfahren für Schilddrüsenhormonmetabolite, z.B. Thyronamine und nicht-klassische Schilddrüsen-hormone sowie neuroendokrin aktive Peptide, und wendet neue Technologien wie Massenspektrometrie in der Schilddrüsenhormonmetabolit-Analytik an. In der Arbeitsgruppe wurden nichtradioaktive Testverfahren zum Nachweis des Transports, Stoffwechsels und der Wirkung von Schilddrüsenhormonen und ihren Metaboliten aufgebaut und neue Bioassays für hormonartige Substanzen ('endocrine disruptors') etabliert. In nationalen und internationalen Kooperationen werden diese Methoden angewendet und Ergebnisse dieser klinisch-orientierten Grundlagenforschung in präklinischen und klinischen Studien umgesetzt.

Zurzeit werden folgende Forschungsprojekte öffentlich gefördert und bearbeitet

Z-Projekt im DFG-Schwerpunktprogramm SPP 1629 "Analytische Verfahren zur Bestimmung des Schilddrüsenhormonstatus in biologischen Proben"

In diesem Projekt werden neu entwickelte Chemilumineszenzimmunoassays für die Analyse der Schilddrüsenhormonmetabolite 3,5-T2 und 3-T1-Amin in humanem Serum in SPP-Kooperationsprojekten eingesetzt. Diese Assays sollen auch für die Anwendung in Mausseren angepasst werden. Mit Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrischen (LC-MS/MS) Verfahren sollen die klassischen Schilddrüsenhormone L-Thyroxin (T4) und L-T3 sowie weitere Metabolite, die nur in niedrigen Konzentrationen vorkommen, in humanem Serum sowie Mausserum und Gewebeproben ebenso wie in Zellkulturproben gemessen werden. Für diese 'neuen' Metabolite gibt es bisher keine geeigneten immunologischen Messmethoden.

In einem weiteren Teilprojekt des DFG-geförderten SPP 1629 wird die Biosynthese eines von Schilddrüsenhormonen abgeleiteten biogenen Amins, 3-T1-Amin, charakterisiert, welches außerhalb der Schilddrüse durch Dejodierung und Aktivität der Ornithin-Decarboxylase, vermutlich bei der gastrointestinalen Resorption der Schilddrüsenhormone gebildet wird, auch in einem Modell in vitro kultivierter Schilddrüsenfollikel analysiert werden. Darüber hinaus wird die Wirkung dieses Thyronamins auf die Glukagon sezernierenden pankreatischen Alphazellen untersucht. Dieses Projekt wird in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Dr. Homuth an der Universität Greifswald realisiert, der mit Transkriptom- und Proteomanalysen diese mechanistischen und funktionellen Untersuchungen vertieft, um Einsicht in beteiligte Mechanismen und Regulation des Systems zu gewinnen.

In einem weiteren DFG-geförderten Projekt im Rahmen der Klinischen Forschergruppe 218 "MAINTAIN" wird in Serumproben von übergewichtigen Erwachsenen und Kindern,  die Gewicht abnehmen und durch verschiedene Protokolle unterstützt werden ihr niedriges Körpergewicht beizubehalten, Schilddrüsenhormone und ihre Metabolite mit neu entwickelten analytischen Verfahren bestimmt, um Aufschluss darüber zu erhalten, ob veränderte oder durch Gewichtsabnahme angepasste Veränderungen im Schilddrüsenhormonmetabolitprofil sich diagnostisch prädiktiv anwenden lassen. Im Mausmodell werden vergleichbare Protokolle durch Fütterung mit Hochfettdiät, Kalorienreduktion und veränderte körperliche Aktivität nachgestellt, wobei Schilddrüsenhormonprofile im Serum und veränderte Genexpression in Zielgeweben der Schilddrüsenhormonwirkung unter diesen Veränderungen analysiert werden.

Gemeinsam mit Prof. Dr. Annette Grüters leitet Prof. Köhrle das DFG-geförderte Graduiertenkolleg 1208 "Hormonelle Regulation des Körpergewichts, Energiestoffwechsels und Wachstums".

Projekte der Arbeitsgruppe von Prof. Köhrle befassen sich auch mit der Wirkung so genannter endokrin aktiver Substanzen oder endokriner Disruptoren, Substanzen aus Nahrung und Umwelt, welche die Hormonsysteme beeinflussen. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt hierbei auf der Interaktion mit der Schilddrüsenhormonachse. Beispiele genauer untersuchter Substanzen sind hierbei Sonnenschutzmittel, Komponenten von Kosmetika und Körperpflegemitteln, Flammschutzmittel sowie Flavonoide, Isoflavonoide und Glukosinolate, so genannte sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, welche Bestandteile unserer Nahrung darstellen und zum Teil mit dem Schilddrüsenhormonsystem interferieren.

Lehre und Ausbildung

Die Arbeitsgruppe von Prof. Köhrle ist in der Ausbildung und im praktischen Training des wissenschaftlichen Nachwuchses durch Betreuung von Master-, Diplom- und Promotionsarbeiten in verschiedenen Curricula der Charité sowie der Berliner Universitäten beteiligt. Auch internationale Gaststudenten, WissenschaftlerIinnen, PraktikantInnen und HospitantInnen beteiligen sich an den Forschungsprojekten oder erlernen neue, im Institut entwickelte Techniken und Verfahren. Die MitarbeiterInnen des Instituts sind in nationale und internationale wissenschaftliche Kooperationen eingebunden. 

Prof. Köhrle und sein Team sind an der Ausbildung der Studierenden im Regelstudiengang, Reformstudiengang und Modellstudiengang Medizin beteiligt, ebenso wie an den Charité Masterstudiengängen Molecular Medicine, Medical Neurosciences und Toxikologie. Das Institut bietet ein Praktikum für Studierende der Lebenswissenschaften der FU, TU und HU zum Thema "Methoden der molekularen und zellulären Endokrinologie" an.

Prof. Köhrle ist an der Organisation der jährlichen ESE Bregenz Summer School on Endocrinology sowie der Arbeitstagung Experimentelle Schilddrüsenforschung  (AESF) beteiligt und in den wissenschaftlichen Fachgesellschaften DGE, GBM, GMS, ETA, ECE, FESTEM, ATA und Endocrine Society aktiv.

Prof. Köhrle ist Mitglied des Editoral Boards verschiedener wissenschaftlicher Fachzeitschriften im Bereich Hormone, Endokrinologie und Spurenelemente, z.B. Endocrine Connections, Endocrinology, Thyroid, JTEMB, Endocrine Regulations.

Neue Publikationen

Hoefig CS, Wuensch T, Lehmphul I,  Daniel H, Schweizer U, Mittag J, Köhrle J (2015) Biosynthesis of 3-iodothyronamine from L-thyroxine in murine intestinal tissue. Endocrinology 156(11):4356-64. doi: 10.1210/en.2014-1499.

Renko K, Schäche S, Hoefig CS, Welsink T, Schwiebert C, Braun D, Becker NP, Köhrle J, Schomburg L. (2015) An improved non-radioactive screening method identifies genistein and xanthohumol as potent inhibitors of iodothyronine deiodinases. Thyroid 2015;25:962-8.

Jayarama-Naidu R, Johannes J, Meyer F, Wirth E, Schomburg L, Köhrle J, Renko K. (2015) A nonradioactive uptake assay for rapid analysis of thyroid hormone transporter function. Endocrinology 156:2739-2745.

Rathmann D*, Rijntjes E*, Lietzow J, Köhrle J. (2015) Quantitative analysis of thyroid hormone metabolites in cell culture samples using LC-MS/MS.  European Thyroid Journal 4(suppl 1):51-58. * contributed equally.

Jonas W, Lietzow J, Wohlgemuth F, Hoefig CS, Wiedmer P, Schweizer U, Köhrle J*,  Schürmann A* (2015) 3,5-Diiodo-L-thyronine (3,5-T2) exerts thyromimetic effects on hypothalamus-pituitary-thyroid axis, body composition, and energy metabolism in male diet-induced obese mice. Endocrinology 156(1):389-99 * contributed equally

Schweizer U, Schlicker C, Braun D, Köhrle J, Steegborn C. (2014) The Crystal Structure of Mammalian Selenocysteine-Dependent Iodothyronine Deiodinase Suggests a Peroxiredoxin-like Catalytic Mechanism, PNAS 111:10526-31

Lehmphul I, Brabant G, Wallaschofski H, Ruchala M, Strasburger CJ, Köhrle J, Wu Z. (2014) Detection of 3,5-diiodothyronine in sera of patients with altered thyroid status using a new monoclonal antibody based chemiluminescence immunoassay. Thyroid 24:1350-60.

Fünf wichtigste Original Publikationen

1. Behne D, Kyriakopoulos A, Meinhold H, Köhrle J 1990 Identification of Type I Iodothyronine 5'-Deiodinase as a Selenoenzyme. Biochem Biophys Res Commun 173(3):1143-1149

2. Friesema ECH, Grueters A, Biebermann H, Krude H,  Moers A von, Reeser M, Barrett TG, Mancilla EE, Svensson J, Kester MA, Kuiper GGJM, Balkassmi S, Uitterlinden AG, Köhrle J, Rodien P, Halestrap AP, Visser TJ (2004) Severe X-linked psychomotor retardation caused by mutations in a thyroid hormone transporter. Lancet 364: 1435-1437

3. Schomburg L, Schweizer U, Holtmann B, Flohe L, Sendtner M, Köhrle J. 2003 Gene disruption discloses role of Selenoprotein P in selenium delivery to target tissues. Biochem J 370:397-402

4. Boege F, Straub T, Kehr A, Boesenberg C, Wachsmut A, Christiansen K, Andersen A, Jakob F,  Köhrle J 1996 Selected novel flavones inhibit the DNA binding or the DNA religation step of eukaryotic topoisomerase I. J.Biol.Chem. 271(4) 2262-2270

5. Schmutzler C, Winzer R, Meissner-Weigl J, Köhrle J 1997 Retinoic acid increases sodium/iodide symporter mRNA levels in human thyroid cancer cell lines and suppresses expression of functional symporter in non-transformed FRTL5- rat thyroid cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 240:832-838; Erratum in: Biochem Biophys Res Commun 246:562

Wichtigste Reviews

Schweizer U, Köhrle J (2013) Function of thyroid hormone transporters in the central nervous system. BBA - General Subjects, 1830(7):3965-73, invited review

Piehl S, Hoefig CS, Scanlan TS, Köhrle J. (2011) Thyronamines - Past, Present, and Future. Endocrine Reviews 32:64-80

Köhrle J. (2008) Environment and endocrinology: The case of thyroidology.

Ann Endocrinol (Paris). 69(2):116-22. Epub 2008 Apr 28.

Köhrle J, Jakob F, Contempré B, Dumont JE (2005) Selenium, the Thyroid, and the Endocrine System. Endocrine Reviews 26 (7):944–984, (invited review).

Schomburg, L, Schweizer, U, Köhrle J. 2004 Selenium and Selenoproteins in mammals - extraordinary, essential, enigmatic. Cell Mol Life Sci 61:1988-95

Buch

Ganten D , Ruckpaul K, Köhrle J. (eds.) Molekularmedizinische Grundlagen von Endokrinopathien II: Para- und Autokrine Regulation (2006) Springer Verlag. 615pp.