Caracterització fenotípica i assaig terapèutic en models murins transgènics d'atròfia muscular espinal

Abstract

L’atròfia muscular espinal (AME) és una malaltia d’origen genètic que afecta, majoritàriament a la població infantil. La malaltia cursa amb una mort de les motoneurones  i atròfia muscular. El gen implicat és el survival motor neuron (SMN) que està delecionat en un 95% dels casos. El nostre estudi està dividit en dues parts: 1- l’aprofundiment de les alteracions musculars en dos models animals murins transgènics que pateixen les formes més greus d’AME (Tipus 1-2) i 2- estudi dels possibles efectes terapèutics del liti en un d’aquests models d’AME. S’ha trobat alteracions greus en les unions neuromusculars d’animals nounats i prenatals en marcadors relacionats amb l’ancoratge de les vesícules a la membrana presinàptica, organització dels canals de calci presinàptics i altres proteïnes presinàptiques, desorganització i apoptosi de les cèl•lules musculars, apoptosi massiva del timus i alteracions generalitzades en els òrgans limfoides. L’estudi ultraestructural del múscul ens indica que hi ha una mort, per apoptosi, de les cèl•lules satèl•lit, confirmat amb la tècnica de TUNEL. L’augment de les apoptosi, però no es reflexa en un increment, per altra banda esperat, de la densitat dels macròfags. El tractament amb concentracions terapèutiques del liti no millora l’evolució de la malaltia en els ratolins que manifesten l’AME, s’observa una acumulació progressiva dels nivells de liti, provocant toxicitat en l’animal. L’efecte del liti inhibint la GSK3 no es tradueix en el increment d’expressió de SMN, tal com s’ha deduït d’alguns experiments publicats.

La atrofia muscular espinal (AME) es una enfermedad de origen genético que afecta, mayoritariamente a la población infantil. La enfermedad cursa con muerte de las motoneuronas y atrofia muscular. El gen implicado es el “survival motor neuron” (SMN) que está delecionado en un 95% de los casos. Nuestro estudio está dividido en dos partes: 1 - la caracterización de las alteraciones musculares en dos modelos animales murinos transgénicos que sufren las formas más graves de AME (Tipo 1-2) y 2 - estudio de los posibles efectos terapéuticos del litio en uno de estos modelos. Se han encontrado alteraciones pre y postnatales graves en las sinapsis neuromusculares a nivel de marcadores relacionados con el anclaje de las vesículas en la membrana presináptica, en la organización de los canales de calcio presinápticos y en otras proteínas presinápticas, Asimismo se ha hallado desorganización y apoptosis de las células musculares, apoptosis masiva del timo y alteraciones generalizadas en los órganos linfoides. El estudio ultraestructural del músculo nos revela muerte, por apoptosis, de las células satélite, confirmado con la técnica de TUNEL. El aumento de las apoptosis muscular no conlleva un incremento, por otra parte esperado, de la densidad de los macrófagos. El tratamiento con litio no mejora la evolución de la enfermedad en los ratones con AME. Se observa un incremento progresivo de los niveles de litio, provocando toxicidad en el animal. Por otra parte, el efecto del litio inhibiendo la GSK3 no se traduce en un aumento de la expresión de SMN, tal como se ha deducido de algunos experimentos publicados.

The spinal muscular atrophy (SMA) is a pediatric genetic disease. The SMA is a motor neuron disease that affects the motor neurons causing its death and muscle atrophy. The gene involved is the survival motor neuron (SMN) that is mutated in the 95% of the cases. Our study is divided into two parts: 1 – studies of the neuromuscular junction in two transgenic SMA murine models that develop the most severe forms of SMA (type 1-2) and 2 - study of the possible therapeutic effects of lithium on one of these models of SMA. We found severe alterations in the neuromuscular junctions of newborn animals and also in prenatal markers related to the vesicle docking at the presynaptic membrane, lack of organization of presynaptic calcium channels and defects in the expression of other presynaptic proteins. We found also, disruption and apoptosis of muscular cells, massive apoptosis of the thymus and widespread alterations in lymphoid organs. The ultrastructural study of muscle identifies apoptotic satellite cells that was confirmed by the TUNEL technique. The increase in apoptosis is not followed by the expected increase, in the macrophage density. Treatment with therapeutic concentrations of lithium does not improve the course of the disease in SMA mice. There was a progressive accumulation of lithium, causing toxicity in the animal. The effect of lithium inhibiting GSK3 does not determine an increased expression of SMN, as could be deduced from some published experiments.