Doktorarbeit / Dissertation, 2007
95 Seiten, Note: magna cum laude
1. Einleitung / Ziel der Arbeit
2. Theoretische Grundlagen
2.1. Grundlagen des Schilddrüsenstoffwechsels
2.1.1. Schilddrüsenhormone
2.1.1.1. Synthese der Schilddrüsenhormone
2.1.1.2. Bindung und Effekt an der Zielzelle
2.1.1.3. Regulation der Schilddrüsenfunktion
2.1.2. Der Natriumiodid Symporter (NIS)
2.1.3. Wirkweise der Präapplikationen
2.2. Grundlagen der Radioiodtherapie
2.2.1. Eigenschaften von Biokinetik von [131I]-Iodid
2.2.2. Prinzip und Durchführung der Radioiodtherapie
2.2.3. Dosisbestimmung bei der RIT
2.2.4. Strahlenschutzbestimmungen in Deutschland und im Ausland
2.3. Vorarbeiten und aktueller Wissensstand
2.3.1. Exhalation von Radioiod
2.3.2. Analyse radioiodhaltiger Luft
2.3.3. Strahlenexposition Dritter durch RIT Patienten
2.3.3.3. Externe Bestrahlung
2.3.3.2. Kontakt mit kontaminierten Gegenständen von RIT Patienten
2.3.3.3. Inhalation von exhalierten Radioiodformen
3. Material und Methoden
3.1. Substanzen, Materialien und Geräte
3.1.1. Verwendete Versuchstiere
3.1.2. Eingesetzte Substanzen
3.1.3. Eingesetzte Materialien
3.1.4. Eingesetzte Geräte
3.2. Methoden
3.2.1. Versuchsgruppen
3.2.2. Versuchsaufbau und -durchführung
3.2.3. Herstellung eigener Radioiodfilter
3.2.4. Statistische Prüfung
4. Ergebnisse
4.1. Ergebnisse der Filtertestung
4.1.1. Quantitative Unterschiede der Exhalationsaktivität in Abhängigkeit von der Präapplikation
4.2.1. Akkumulierte Aktivität nach Kaliumiodid Präapplikation
4.2.2. Akkumulierte Aktivität nach Perchlorat Präapplikation
4.2.3. Akkumulierte Aktivität nach Thyroxin und Carbimazol Präapplikation
4.2. Qualitative Unterschiede der Radioiodexhalation
4.2.4. Chemische Form des Radioiods nach Kaliumiodid Präapplikation
4.2.5. Chemische Form des Radioiods nach Perchlorat Präapplikation
4.2.6. Chemische Form des Radioiods nach Thyroxin Präapplikation
4.2.7. Chemische Form des Radioiods nach Carbimazol Präapplikation
5. Diskussion
5.1. Quantitative Auswirkungen der Präapplikationen auf die Radioiodexhalation
5.1.1. Wirkung der Kaliumiodid und Perchlorat Präapplikation
5.1.2. Wirkung der Thyroxin und Carbimazol Präapplikation
5.1.3. Ausmaß der Radioiodexhalation
5.2. Qualitative Auswirkungen der Präapplikationen auf die Radioiodexhalation
5.2.1. Wirkung der Kaliumiodid Präapplikation
5.2.2. Wirkung der Perchlorat Präapplikation
5.2.3. Wirkung der Thyroxin und Carbimazol Präapplikation
5.3. Ausblick: Bedeutung der Messergebnisse
6. Zusammenfassung
Ziel der Arbeit ist es, die Radioiodexhalation nach Applikation von 0,1 MBq [131I]-Iodid unter realistischen Bedingungen zu prüfen und den Einfluss verschiedener exogener Präapplikationen (Kaliumiodid, Perchlorat, Thyroxin, Carbimazol) auf das Ausmaß und die chemische Form der Exhalation im Mausmodell zu untersuchen.
2.1.2. Der Natriumiodid Symporter (NIS)
Der Natriumiodid Symporter (NIS) spielt eine Schüsselrolle in der Iodaufnahme und Schilddrüsenhormonsynthese des Thyreozyten. Der Transport ins Zellinnere wird durch einen gerichteten Na+-Gradienten als treibende Kraft angetrieben. Zwei Na+-Ionen werden im Symport mit einem I--Ion aus dem Blut heraus transportiert. Der Na+-Gradient wird durch eine Na+/K+ ATPase aufrechterhalten. Dadurch ist es möglich, die Iodidkonzentration auf das 20- bis 40fache des Serumspiegels zu konzentrieren [83, 85]. Der NIS wird durch TSH und Adenosin stimuliert und durch eine Vielzahl von Substanzen (TGFβ1, TNF-α, Ceramid, Sphingomyelinase, Il-1β, Il-6, T3, Dexamethason, Thyreoglobulin, Östradiol) supprimiert. Dies geschieht meist über eine zu- bzw. abnehmende Expression der NIS Gene und Proteine (vgl. Tabelle 1). TSH wird dabei eine besondere Rolle zuteil. Es kann nicht nur das Vorkommen des NIS durch Steigerung der Gen- und Proteinexpression erhöhen. Die Abwesenheit von TSH führt dazu, dass der NIS seine Funktion durch Umverteilung in intrazelluläre Kompartimente einbüßt (Verlust des “Zell Targeting“) [83, 84].
Bei den unterschiedlichen Schilddrüsenerkrankungen ist das Ausmaß der NIS-Expression und der NIS-Lokalisation entscheidend für den Erfolg der RIT. Patienten mit M. Basedow und autonomen Adenomen zeigen häufig eine erhöhte Expression des NIS und können daher viel Iod aufnehmen. Dies ist entscheidend für eine erfolgreiche RIT [70, 83]. Bei malignen Schilddrüsenerkrankungen ist die Iodaufnahmekapazität häufig reduziert. Dies liegt meist an einem geringeren Vorkommen des NIS oder einer anteilsmäßig geringeren Lokalisation in der Zellmembran (defektes “Membran Targeting“) [79, 83, 84]. Studien haben jedoch gezeigt, dass die Iodaufnahme durch Stimulation des NIS gesteigert werden kann.
1. Einleitung / Ziel der Arbeit: Diese Einleitung stellt die Relevanz der Radioiodexhalation im Kontext der Radioiodtherapie dar und formuliert die Forschungsfrage zur exogenen Modulation durch Präapplikationen.
2. Theoretische Grundlagen: Hier werden die physiologischen Abläufe des Schilddrüsenstoffwechsels, die Wirkmechanismen der Radioiodtherapie sowie der aktuelle Wissensstand zur Strahlenexposition dritter Personen und zur Exhalation dargelegt.
3. Material und Methoden: Dieses Kapitel beschreibt das Versuchsdesign am Mausmodell, die verwendeten Substanzen, die spezielle Filtertechnik zur Analytik und das statistische Vorgehen.
4. Ergebnisse: Die Ergebnisse präsentieren sowohl die quantitative Exhalationsaktivität als auch die qualitative chemische Zusammensetzung des exhalierten Radioiods unter verschiedenen Blockadebedingungen.
5. Diskussion: Im Diskussionsteil werden die gewonnenen Messergebnisse interpretiert, mit vorangegangenen Studien verglichen und auf die strahlenschutztechnische Relevanz für die Radioiodtherapie hin geprüft.
6. Zusammenfassung: Die Zusammenfassung bündelt die wesentlichen Erkenntnisse und bestätigt den Einfluss von Schilddrüsenmedikamenten auf das Exhalationsmuster und die damit verbundenen Risiken für Dritte.
Radioiodtherapie, Exhalation, Radioiod, Schilddrüse, Natriumiodid Symporter, Kaliumiodid, Perchlorat, Thyroxin, Carbimazol, Strahlenexposition, Mausmodell, Iodstoffwechsel, Strahlenschutz, Inkorporation, Radioaktivität
Die Arbeit untersucht, wie Radioiod nach einer Therapie über die Atemluft (Exhalation) vom Patienten abgegeben wird und inwieweit diese Exhalation durch verschiedene Schilddrüsenmedikamente beeinflusst werden kann.
Die zentralen Themen sind der Schilddrüsenstoffwechsel, die Radioiodtherapie, strahlenschutzrelevante Aspekte bei Patienten nach der Therapie sowie die experimentelle Bestimmung verschiedener chemischer Radioiodformen.
Das primäre Ziel ist zu prüfen, ob eine gezielte Blockade der Schilddrüsenfunktion durch verschiedene Medikamente (Präapplikationen) das Ausmaß und die chemische Beschaffenheit des exhalierten Radioiods in einem tierexperimentellen Modell verändert.
Es wurde eine kontrollierte tierexperimentelle Studie an Mäusen durchgeführt, bei der verschiedene Substanzen (KI, Perchlorat, Thyroxin, Carbimazol) präappliziert wurden, um anschließend die radioaktiven Exhalationsprodukte mittels spezieller Filtertechnik zu quantifizieren.
Der Hauptteil behandelt die theoretischen Grundlagen des Schilddrüsenstoffwechsels und der Therapie, detaillierte methodische Beschreibungen der Filtertests sowie eine umfassende Auswertung und Diskussion der experimentellen Daten.
Radioiodtherapie, Exhalation, Radioiod, Schilddrüsenblockade, Strahlenexposition, Natriumiodid Symporter, sowie die untersuchten Medikamentengruppen.
Die chemische Form ist entscheidend für die Bioverfügbarkeit und damit für die Strahlenbelastung Dritter: Elementares Iod ist biologisch hochgradig verfügbar, während organisch gebundenes Iod deutlich weniger gefährlich für den Körper ist.
Die Arbeit zeigt, dass eine KI-Blockade die Exhalation von elementarem Radioiod signifikant erhöht, während der Anteil an organisch gebundenem Iod sinkt.
Die Erkenntnisse legen nahe, dass eine fortlaufende Medikation mit bestimmten Thyreostatika während der RIT nicht nur für den Patienten ungünstig sein kann, sondern auch die Strahlenexposition für Angehörige oder Personal durch Inkorporation von Radioiod erhöht.
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