About SPINA
SPINA (Structure Parameter Inference Approach) is a method for calculating constant structure parameters of endocrine feedback control systems from serum or plasma concentrations of hormones or metabolites obtained in vivo.
A first implementation has been applied to the in-vivo evaluation of pituitary-thyroid function. It allows for calculating the thyroid's secretory capacity (SPINA-GT) and the sum activity of peripheral 5'-deiodinases (SPINA-GD) from concentrations of TSH, FT4 and FT3 that have been determined only once (SPINA Thyr). This method is increasingly used in experimental research and clinical trials.
The second application of SPINA (SPINA Carb) addresses insulin-glucose homeostasis. The method delivers equations for calculating pancreatic beta cell function (SPINA-GBeta) and insulin sensitivity (SPINA-GR). Additionally, it lays the foundation for determining a static disposition index (SPINA-DI). Clinical trials could demonstrate advantages of the new techniques compared to alternative methods.
Über SPINA
SPINA (Struktur-Parameter-Inferenz-Ansatz) ist ein Verfahren zur Berechnung konstanter Strukturparameter endokriner Regelkreise aus gemessenen Serum- oder Plasma-Konzentrationen von Hormonen und Metaboliten.
Eine erste Anwendung wurde zur in-vivo-Berechnung der Schilddrüsen-Sekretionsleistung (SPINA-GT) und der Summenaktivität peripherer 5'-Dejodinasen (SPINA-GD) aus einmalig bestimmten TSH-, FT4- und FT3-Konzentrationen entwickelt (SPINA Thyr). Dieses Verfahren findet zunehmend Einsatz in experimentellen Untersuchungen und klinischen Studien.
Die zweite SPINA-Anwendung (SPINA Carb) betrifft die Insulin-Glukose-Homöostase. Die Methode liefert Gleichungen zur Bestimmung der Betazellfunktion (SPINA-GBeta) und der Insulinsensitivität (SPINA-GR). Darüber hinaus legt sie die Grundlage für die Berechnung eines statischen Dispositionsindex (SPINA-DI). Klinische Studien haben Vorteile der neuen Verfahren gegenüber Alternativmethoden demonstriert.
About SPINA Thyr
SPINA Thyr is the first application of the SPINA technique. Based on a cybernetic model of the pituitary-thyroid feedback control system, it delivers the secretory capacity of the thyroid gland and the sum activity of peripheral step-up deiodinases from steady-state concentrations of thyrotropin (TSH), free T4 (FT4) and free T3 (FT3).
SPINA Thyr has been evaluated in clinical studies with thousands of participants. It could be demonstrated that the calculated structure parameters mirror the thyroid's biology better than concentrations of TSH, FT4 or FT3.
SPINA-GT correlates with thyroid volume and iodine supply, and it has a higher retest reliability than TSH, free T4 or free T3. SPINA-GD mirrors hypodeiodination in cases of NTIS (TACITUS syndrome), where it is significantly reduced, and it correlates with age, BNP concentration, PA-TDI interval, and serum concentration of 3,5-T2. Additionally, it is an independent predictor of L-T4 substitution dose.
Über SPINA Thyr
SPINA Thyr ist die erste Anwendung des SPINA-Verfahrens. Die Methode berechnet auf der Grundlage eines kybernetischen Modells des Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreises die Sekretionsleistung der Schilddrüse und die Summenaktivität peripherer Step-Up-Dejodinasen aus Konzentrationen für TSH, FT4 und FT3.
SPINA Thyr wurde in klinischen Studien mit Tausenden von Teilnehmer:innen evaluiert. Es konnte gezeigt werden, dass die berechneten Strukturparameter die Biologie der Schilddrüse besser abbilden als TSH-, FT4- oder FT3-Konzentrationen.
SPINA-GT korreliert mit dem Schilddrüsenvolumen, der Jodversorgung und dem Tp-e-Intervall und hat eine höhere Re-Test-Reliabilität als TSH, FT4 und FT3. SPINA-GD spiegelt die Hypojedodierung im Falle eines NTIS (TACITUS-Syndroms) wider, ist hier signifikant erniedrigt und korreliert mit Alter, BNP-Spiegel, PA-TDI-Intervall und auch mit der 3,5-T2-Konzentration. Darüber hinaus ist der Parameter ein unabhängiger Prädiktor der Substitutionsdosis mit L-T4.
Selected References | Ausgewählte Literatur
Dietrich JW, Landgrafe G, Fotiadou EH. TSH and Thyrotropic Agonists: Key Actors in Thyroid Homeostasis. J Thyroid Res. 2012;2012:351864. doi: 10.1155/2012/351864. Epub 2012 Dec 30. PMID: 23365787; PMCID: PMC3544290.
Dietrich JW, Landgrafe-Mende G, Wiora E, Chatzitomaris A, Klein HH, Midgley JE, Hoermann R. Calculated Parameters of Thyroid Homeostasis: Emerging Tools for Differential Diagnosis and Clinical Research. Front Endocrinol (Lausanne). 2016 Jun 9;7:57. doi: 10.3389/fendo.2016.00057. PMID: 27375554; PMCID: PMC4899439.
Aweimer A, El-Battrawy I, Akin I, Borggrefe M, Mügge A, Patsalis PC, Urban A, Kummer M, Vasileva S, Stachon A, Hering S, Dietrich JW. Abnormal thyroid function is common in takotsubo syndrome and depends on two distinct mechanisms: results of a multicentre observational study. J Intern Med. 2021 May;289(5):675-687. doi: 10.1111/joim.13189. Epub 2020 Nov 12. PMID: 33179374.
Aweimer A, Schiedat F, Schöne D, Landgrafe-Mende G, Bogossian H, Mügge A, Patsalis PC, Gotzmann M, Akin I, El-Battrawy I, Dietrich JW. Abnormal Cardiac Repolarization in Thyroid Diseases: Results of an Observational Study. Front Cardiovasc Med. 2021 Nov 23;8:738517. doi: 10.3389/fcvm.2021.738517. PMID: 34888359; PMCID: PMC8649843.
Abu Rached N, Dietrich JW, Ocker L, Quast DR, Scheel C, Gambichler T, Bechara FG. Primary Thyroid Dysfunction Is Prevalent in Hidradenitis Suppurativa and Marked by a Signature of Hypothyroid Graves' Disease: A Case-Control Study. J Clin Med. 2023 Dec 4;12(23):7490. doi: 10.3390/jcm12237490. PMID: 38068542; PMCID: PMC10707714.
Bazika-Gerasch B, Kumowski N, Enax-Krumova E, Kaisler M, Eitner LB, Maier C, Dietrich JW. Impaired autonomic function and somatosensory disturbance in patients with treated autoimmune thyroiditis. Sci Rep. 2024 May 29;14(1):12358. doi: 10.1038/s41598-024-63158-w. PMID: 38811750; PMCID: PMC11137073.
Aweimer A, Dietrich JW, Santoro F, Fàbregas MC, Mügge A, Núñez-Gil IJ, Vazirani R, Vedia O, Pätz T, Ragnatela I, Arcari L, Volpe M, Corbì-Pascual M, Martinez-Selles M, Almendro-Delia M, Sionis A, Uribarri A, Thiele H, Brunetti ND, Eitel I, Stiermaier T, Hamdani N, Abumayyaleh M, Akin I, El-Battrawy I. Takotsubo syndrome outcomes predicted by thyroid hormone signature: insights from cluster analysis of a multicentre registry. EBioMedicine. 2024 Apr;102:105063. doi: 10.1016/j.ebiom.2024.105063. Epub 2024 Mar 18. PMID: 38502972; PMCID: PMC10963195.
Dietrich JW, Jelesch E, Linder-Lucht M, Völkl TMK, Dubinski I. Clinical and Biochemical Monitoring of MCT8 Deficiency (Allan-Herndon-Dudley Syndrome) Across the Lifespan: Practical Considerations for Multidisciplinary Care. Horm Res Paediatr. 2026 Apr 2:1-23. doi: 10.1159/000551857. Epub ahead of print. PMID: 41926547.
Selected References | Ausgewählte Literatur
Dietrich JW, Dasgupta R, Anoop S, Jebasingh F, Kurian ME, Inbakumari M, Boehm BO, Thomas N. SPINA Carb: a simple mathematical model supporting fast in-vivo estimation of insulin sensitivity and beta cell function. Sci Rep. 2022 Oct 21;12(1):17659. doi: 10.1038/s41598-022-22531-3. PMID: 36271244; PMCID: PMC9587026.
Bansal V, Winkelmann BR, Dietrich JW, Boehm BO. Whole-exome sequencing in familial type 2 diabetes identifies an atypical missense variant in the RyR2 gene. Front Endocrinol (Lausanne). 2024 Feb 20;15:1258982. doi: 10.3389/fendo.2024.1258982. PMID: 38444585; PMCID: PMC10913019.
Dietrich JW, Abood A, Dasgupta R, Anoop S, Jebasingh FK, Spurgeon R, Thomas N, Boehm BO. A novel simple disposition index (SPINA-DI) from fasting insulin and glucose concentration as a robust measure of carbohydrate homeostasis. J Diabetes. 2024 Sep;16(9):e13525. doi: 10.1111/1753-0407.13525. Epub 2024 Jan 2. PMID: 38169110; PMCID: PMC11418405.
Abu Rached N, Dietrich JW, Ocker L, Stockfleth E, Haven Y, Myszkowski D, Bechara FG. Endotyping Insulin-Glucose Homeostasis in Hidradenitis Suppurativa: The Impact of Diabetes Mellitus and Inflammation. J Clin Med. 2025 Mar 21;14(7):2145. doi: 10.3390/jcm14072145. PMID: 40217596; PMCID: PMC11990022.
