Refine
Document Type
- Article (1)
- Doctoral Thesis (1)
Has Fulltext
- yes (2)
Is part of the Bibliography
- no (2)
Keywords
- dystrophin (2) (remove)
Institute
Die Muskeldystrophie Duchenne wird X-chromosomal vererbt und ist die häufigste Muskelerkrankung im Kindesalter. Ursächlich ist eine Mutation im Dystrophin-Gen auf der Position Xp21. Einer der Hauptfaktoren für die Krankheitsentstehung ist die intrazelluläre Ca2+-Überladung der Dystrophin-defizienten Muskelzellen. Diese resultiert vermutlich aus einem gesteigerten Ca2+-Einstrom in die Dystrophin-defiziente Muskelzelle über spezifische Kationenkanäle. Zunehmend in Betracht gezogen werden hier die TRP- (transient receptor potential) Kanäle. Ziel dieser Arbeit war es, mittels molekularbiologischer Methoden, ausgewählte TRP-Kanäle zu untersuchen. Es sollten diejenigen Ca2+-Kanäle identifiziert werden, denen bei der Muskeldystrophie Duchenne eine pathogenetische Bedeutung zukommt. Dies soll zukünftig eine gezielte pharmakologische Interventionsmöglichkeit zur Behandlung der Muskeldystrophie Duchenne eröffnen. Zu diesem Zweck wurden Myozyten (immortalisierte Dystrophin-positive IMO-Zellen und Dystrophin-negative IMORTO-MDX- oder SC-5 Zellen) während der Muskelzellproliferation und -differenzierung betrachtet. Die mRNA-Expressionen der TRP-Kanäle TRPC3, TRPC6, TRPM4, TRPM7 und TRPV4, die intrazellulären Lokalisationen von TRPC3, TRPC6, TRPM7 und TRPV4 sowie die Protein- Expression von TRPC3 wurden bestimmt. Ferner wurde die Abhängigkeit der Expression von TRPC3, TRPM4 und TRPV4 von unterschiedlichen externen Ca2+- Konzentrationen in beiden Zelllinien untersucht. Während der Muskelzelldifferenzierung stiegen die mRNA-Expressionen von TRPC3 und TRPM4 sowohl in den SC5- als auch in den IMO-Zellen an. TRPC3 wurde darüber hinaus in den IMO-Zellen am Ende des Differenzierungszeitraumes im Myotubenstadium signifikant mehr exprimiert als in den SC-5-Zellen. TRPC3 war vornehmlich intrazellulär lokalisiert, eine Plasmamembranständigkeit in den SC-5 Zellen ist nicht auszuschließen. Für TRPC6 konnte auf mRNA-Ebene in beiden Zelllinien eine vergleichbare Expression während der Proliferation detektiert werden. Während der Differenzierung stieg die Expression von TRPC6 in den SC-5-Zellen an, fiel jedoch in den IMO-Zellen ab. TRPC6 könnte somit als Marker der Muskeldystrophie fungieren. Die Lokalisation von TRPC6 scheint in den SC-5-Zellen sowohl perinukleär als auch sarkolemmal vorzuliegen. Die Expression von TRPM7 stieg in den IMO-Zellen während der Differenzierung, blieb hingegen in den SC-5-Zellen aus. Für TRPV4 konnten keine Expressionsunterschiede det ektiert werden. Die Ergebnisse sprechen für eine Beteiligung der Kanäle TRPC3, TRPC6 und TRPM7 an der Pathogenese der Muskeldystrophie Duchenne. Sie könnten als pharmakologische Angriffspunkte in der Therapie der Duchenne-Muskeldystrophie in Betracht kommen und sollten daher weiter untersucht werden.
Key points
Muscular dystrophy patients suffer from progressive degeneration of skeletal muscle fibres, sudden spontaneous falls, balance problems, as well as gait and posture abnormalities.
Dystrophin‐ and dysferlin‐deficient mice, models for different types of muscular dystrophy with different aetiology and molecular basis, were characterized to investigate if muscle spindle structure and function are impaired.
The number and morphology of muscle spindles were unaltered in both dystrophic mouse lines but muscle spindle resting discharge and their responses to stretch were altered.
In dystrophin‐deficient muscle spindles, the expression of the paralogue utrophin was substantially upregulated, potentially compensating for the dystrophin deficiency.
The results suggest that muscle spindles might contribute to the motor problems observed in patients with muscular dystrophy.
Abstract
Muscular dystrophies comprise a heterogeneous group of hereditary diseases characterized by progressive degeneration of extrafusal muscle fibres as well as unstable gait and frequent falls. To investigate if muscle spindle function is impaired, we analysed their number, morphology and function in wildtype mice and in murine model systems for two distinct types of muscular dystrophy with very different disease aetiology, i.e. dystrophin‐ and dysferlin‐deficient mice. The total number and the overall structure of muscle spindles in soleus muscles of both dystrophic mouse mutants appeared unchanged. Immunohistochemical analyses of wildtype muscle spindles revealed a concentration of dystrophin and β‐dystroglycan in intrafusal fibres outside the region of contact with the sensory neuron. While utrophin was absent from the central part of intrafusal fibres of wildtype mice, it was substantially upregulated in dystrophin‐deficient mice. Single‐unit extracellular recordings of sensory afferents from muscle spindles of the extensor digitorum longus muscle revealed that muscle spindles from both dystrophic mouse strains have an increased resting discharge and a higher action potential firing rate during sinusoidal vibrations, particularly at low frequencies. The response to ramp‐and‐hold stretches appeared unaltered compared to the respective wildtype mice. We observed no exacerbated functional changes in dystrophin and dysferlin double mutant mice compared to the single mutant animals. These results show alterations in muscle spindle afferent responses in both dystrophic mouse lines, which might cause an increased muscle tone, and might contribute to the unstable gait and frequent falls observed in patients with muscular dystrophy.