Effect of hyperthermia on the viability and plasma membrane fluidity of follicles from the healthy thyroid tissues and non-toxic nodules

M. Amsolik ², M. Koter ¹, A.Sendkowska ¹, K. Józwik ³, S. Niedzwiecki ², K. Kuzdak ²

¹ Institute of Biophysics, of Lodz, Poland

² Clinic of Endocrinology and General Surgery Medical University of Lodz, Poland

³ Institute of Turbomachinery, Technical University of Lodz, Poland

Summary

The aim of the study was to determine the influence of hyperthermia on the viability and plasma membrane fluidity of thyrocytes isolated from healthy tissues and toxic and non-toxic nodular goitre.

The material studied was taken from patients operated for toxic and non-toxic nodular goitre. The thyroid tissue was obtained during surgery from nodular changes and from sites of the gland pathologically unchanged. Thyroid follicles were isolated by a modification of the Iwai et al. method. (14) After isolation, one half of the follicles were incubated in elevated temperatures of 37ºC, 42ºC, 43ºC, 45ºC, 47ºC and 50ºC for 40 min. Follicular viability as a percentage was measured by the 0.1% Trypane blue method. No significant difference was observed in the survival of follicles between the toxic and non-toxic nodular goitre at the range of temperatures studied. The critical temperature of follicular viability obtained from the Arrhenius plot was 44.7ºC.

Fluidity of the plasma membrane of thyrocytes was measured by electron paramagnetic resonance spectroscopy using two spin labels: 5 DSA and 16 DSA. We observed that the plasma membrane of thyrocytes from toxic nodular goitre is more flexible than in the case of healthy tissues; the plasma membrane of thyrocytes from non-toxic nodular goitre has more stiffness.

Hyperthermia (47ºC, 40 min) induced a significant increase in fluidity of thyrocytes plasma membrane from the healthy tissues, toxic and non-toxic nodular goitre for the probes labelled 5 DSA. An increase of plasma membrane fluidity in the hydrophobic core was also observed in cases of toxic and non-toxic nodules.

Keywords: hyperthermia, thyroid gland, nodular goitre, plasma membrane fluidity, viability

Einfluss von Hyperthermie auf die Lebensdauer und Fluidität von Plasmamembranen in Schilddrüsenfollikel aus gesundem Gewebe oder nicht toxischen Knoten

Der Zweck dieser Arbeit ist die Beurteilung des Einflusses der Hyperthermie auf die Lebensfähigkeit und die Fluidität der Plasmamembran von Schilddrüsezellen, die aus gesunden Gewebe bzw. aus toxischer und nicht-toxischer Struma isoliert worden waren.

Das Forschungsmaterial stammte von Patienten, die wegen toxischer ooder nicht-toxischer Struma operiert worden waren Das Gewebe wurde intraoperativ aus nodulären Veränderungen und aus nicht pathologisch veränderter Schilddrüse entnommen. Die Schilddrüsefollikel wurde nach einer modifizierten Methode von Iwai et al. (14) isoliert. Nach der Isolation wurde die Hälfte von den isolierten Follikel in ansteigenden Temperaturen von 37° C, 42° C, 42° C, 45° C, 47° C und 50° C 40 Minuten lang inkubiert. Die perzentuelle Lebensfähigkeit der Schilddrüsefollikel wurde mit 0,1% Trypanblau beurteiltet. Es wurde keine bedeutende Unterschiede im Überleben der Follikel aus toxischen und nicht toxischer Struma bei den untersuchten Temperaturen beobachtet. In der Arrheniuskurve fand sich eine kritische Temperatur von 44,7°C für die Lebensfähigkeit der Follikel.

Die Fluidität der Plasmamembran wurde mittels Paramagnetic Resonance Spectroscopy bei Markierung mit 5 DSA bzw. 16 DSA beurteiltet. Es wurde beobachtet, dass die Plasmamembran der Schilddrüsezellen aus toxischen Struma elastischer ist.als aus dem gesunden Gewebe Die Plasmamembran der Zellen aus der toxischen Struma ist unbiegsamer. Die Hyperthermie (47° C, 40 Minuten) verursacht eine Zunahme der Fluidität der Plasmamembran aus gesunden Gewebe, aus toxischer und nicht toxischer Struma in dem mit 5 DSA markierten Proben. Die Zunahme der Fluidität der Plasmamembran der hydrophoben Schicht wurde bei Zellen aus toxischer und nicht toxischer Struma gefunden.

Schlüsselwörter: Hyperthermie, Schilddrüse, Knotenkropf, Fluidität der Plasmamembran, Lebensfähigkeit

Thermology international 2005. 15; 104-109