Divizia de Neurologie a Copilului, Departamentul de Neurologie, Universitatea din California la San Francisco, San Francisco, California 94143;

șoarece

Centrul de Cercetare pentru Medicina Genetica, Centrul Medical National al Copiilor, Washington, Districtul Columbia 20010; Departamentele din

Științe biomedicale veterinare,

Științe biomedicale veterinare,

Departamentul de Științe Biologice, Universitatea de Stat din New York la Buffalo, Buffalo, New York 14260-1300

Patobiologie veterinară, Universitatea Missouri din Columbia, Columbia, Missouri 65211; și

Centrul de Cercetare pentru Medicina Genetica, Centrul Medical National al Copiilor, Washington, Districtul Columbia 20010; Departamentele din

Științe biomedicale veterinare,

Abstract

În ciuda a peste 3.000 de articole publicate despre distrofină în ultimii 15 ani, motivele care stau la baza evoluției bolii umane, implicarea musculară diferențială și fenotipurile disparate la diferite specii nu sunt înțelese. Prezentul experiment a folosit un ecran de 12.488 mARN la un șoarece vechi de 16 săptămâni mdx mușchi într-un moment în care mușchiul scheletic evită fiziopatologia distrofică severă, în ciuda absenței unei proteine ​​distrofine funcționale. Un număr de transcrieri ale căror niveluri diferă între mdx și distrofia musculară Duchenne umană. O scădere de patru ori a ARNm miostatinei în mdx s-a remarcat mușchiul. Reglarea diferențială a proteinei asociate cu actina 2/3 (subunitatea 4), a β-timozinei, a calponinei, a chimazei mastocitare și a ARNm-ului guanidinoacetat metiltransferazei mdx a fost, de asemenea, observat. Transcripții pentru enzimele oxidative și glicolitice din mdx mușchiul nu a fost reglat în jos. Aceste discrepanțe ar putea oferi candidați pentru căi de salvare care mențin integritatea mușchilor scheletici în absența unei proteine ​​distrofine funcționale în mdx mușchi scheletic.

Animale.

Normal [C57Bl10 (negru 10)] și mdx [C57Bl10 (negru 10)mdx/mdx] șoareci au fost crescuți de Dr. Joseph A. Granchelli (Universitatea din New York la Buffalo, New York) din perechile originale de reproducere furnizate de laboratoarele Jackson (Bar Harbor, MA).

Prelucrarea ARN-ului.

Analiza matricei GeneChip.

Au fost efectuate două scanări din fiecare matrice: o scanare a anticorpilor preconjugați (S1) și o scanare după biotină, streptavidină și amplificarea ficoeritrinei (S2). Dacă seturile de sonde au fost considerate a fi „saturate” pe S2, atunci diferențele medii normalizate (postscalare) ale S1 au fost utilizate pentru acel set de sonde. Am considerat o probă setată pentru a arăta dovezi de saturație pentru șapte gene atunci când o analiză comparativă a S1 vs. S2 pentru același GeneChip a arătat o diferență semnificativă între valorile medii ale diferenței (de exemplu, valoarea diferenței medii normalizate nu a fost reprodusă între S1 și S2 pentru același set de sonde). În cele din urmă, toate apelurile rămase cu o rată de descoperire falsă (FDR) de

Tabelul 1. ARNm exprimate diferențial în mușchiul gastrocnemius mdx în vârstă de 16 săptămâni, comparativ cu controalele potrivite pentru vârstă

Modificările de pliere sunt relative la control, unde controlul = 1,00, I, creșterea pliurilor; D, ori micșorați. Elevi t-sunt prezentate rezultatele testelor. Rata de descoperire falsă (FDR) ajustată Pse dau valori. MAC-1, complex de atac de membrană-1; EST, etichete de secvență exprimate; HSP, proteină de șoc termic; TGF, feedback tubuloglomerular; VCAM-1, molecula 1 de adeziune a celulelor vasculare; VLDL, o lipoproteină cu densitate foarte mică.

* Se potrivește cu o schimbare direcțională similară raportată în literatură pentru 11 mARN sau proteine ​​din mdx mușchi scheletic. Nu există discordanțe în direcționalitate cu cele publicate anteriormdx au fost găsite. ∼, 1 dintre probe a avut o diferență medie

Tabelul 2. Compararea modificărilor în ARNm de la controlul la mușchii scheletici întremdx șoareci și pacienți cu distrofie musculară Duchenne

Modificările de pli uman sunt din Ref. 10.

Tabelul 3. Compararea modificărilor de ori în ARNm de la controlul proteinelor metabolice între vârsta de 16 săptămâni mdx și distrofia musculară Duchenne

Schimbările de distrofie musculară Duchenne sunt din Ref.10.

ARNm de miostatină în mdx mușchiul a fost doar 25% din nivelul găsit la martori (Tabelul 1). Tkatchenko și colab. (44) a detectat anterior reglarea descendentă a ARNm de miostatină în mdxmouse-ul folosind hibridizarea subtractivă de suprimare, dar nu a menționat nicio semnificație posibilă. De asemenea, am observat scăderea mRNA miostatinei în mușchiul scheletic DMD (observații nepublicate). Miostatina este un membru al familiei β factor de creștere care acționează ca un regulator negativ al masei musculare scheletice, deoarece șoarecii fără această genă prezintă hipertrofie (27). Această adaptare ar putea juca un rol în jocul sporadic vs. hipertrofie pe scară largă a fibrelor și/sau menținerea masei musculare și salvarea funcțională a mdxmușchi, despre care se știe că este un factor al forței compensatorii amdx șoareci. Capacitatea regenerativă sporită amdx mușchiul este în concordanță cu reglarea ascendentă a ARNm miogeninei, o genă cheie de diferențiere miogenă pentru dezvoltarea fibrelor musculare scheletice (23). Experimentele viitoare ar trebui să testeze genele candidate identificate aici la nivel de proteine ​​și ar trebui să testeze funcțional impactul relativ al acestora asupra mușchiului distrofic.

În biopsiile musculare de la bărbați cu vârste cuprinse între 6 și 9 ani, pacienți cu Duchenne, Chen și colab. (10) au observat o reglare descendentă mai mare de două ori a 26 mARN pentru proteinele care sunt implicate în funcția mitocondrială și metabolismul energetic, ceea ce au sugerat că indică o disfuncție mitocondrială generalizată și o „criză metabolică”. Disfuncția mitocondrială a fost raportată anterior prin utilizarea unei varietăți de teste atât la pacienții cu distrofie umană, cât și la modelele animale (1, 17,25). O altă diferență între mdx și mușchii DMD reprezintă amplitudinea de scădere a acestor transcrieri pentru enzimele mitocondriale și metabolice modificate la vârsta de 16 săptămâni mdx mușchi (Tabelul 3). Anterior, în mușchiul DMD, transcrierile mitocondriale și metabolice s-au raportat că scad de două până la șase ori (10), în timp ce mulți dintre aceiași mARN au prezentat mai puțin de o dublă scădere amdx mușchi (Tabelul 3 și Ref. 17). Cu toate acestea, deoarece ARN pe gram de 16 săptămâni mdx musculare a fost de două ori mai mare decât cea a martorilor egali cu vârsta, concentrația estimată a ARNm pentru transcripțiile mitocondriale pe gram de 16 săptămâni mdx mușchiul este esențial neschimbat (½ mARN/ARN de 2 ori ARN/g = ARNm neschimbat/g), spre deosebire de scăderea constatată în mușchiul DMD (10).

Prezenta abordare a identificat mARN-urile exprimate diferențial numai înmdx sau mușchii DMD. Deoarece ambele nu au o expresie adecvată a proteinei distrofinei cu fenotipuri diferite, diferențele de ARNm sunt mdx și mușchii DMD oferă baza pentru ipoteze testabile cu privire la modul în care mdx mușchiul este salvat de soarta dăunătoare timpurie a mușchiului DMD. Numărul și funcția genetică variată a mARN-urilor identificate exprimate diferențial în mdxmușchii sugerează că poate exista o interacțiune complexă a grupurilor de gene care pot oferi informații cheie care să elucideze mecanismele patologice mai benigne și mai puțin devastatoare implicate de șoarece mdx, spre deosebire de distrofia musculară cu deficit de distrofină umană.

Mulțumim doctorilor. Yi-Wen Chen și Marina Bakay în Dr. Laboratorul lui Eric P. Hoffman, care ne-a permis să cităm datele despre miostatină DMD ca o observație nepublicată.

NOTĂ DE PICIOASĂ

* B. S. Tseng, P. Zhao și J. S. Pattison au contribuit în mod egal la această lucrare.

NOTĂ DE PICIOASĂ

Acest studiu a fost susținut de Institutul Național de Artrită și Boli Musculo-Scheletice și de Piele Grant AR-19393 (către F. W. Booth), un program în acordarea aplicațiilor genomice (HOPGENES; către E. P. Hoffman) și Asociația de distrofie musculară (către E. P. Hoffman).

Adresa pentru solicitări de reimprimare și alte corespondențe: F. W. Booth, Dept. de științe biomedicale veterinare, Univ. din Missouri, E102 Vet Med Bldg., 1600 E. Rollins, Columbia, MO 65211 (E-mail: [email protected] edu).

Costurile de publicare a acestui articol au fost suportate parțial prin plata taxelor de pagină. Prin urmare, articolul trebuie marcat prin prezenta „publicitate”În conformitate cu 18 U.S.C. Secțiunea 1734 doar pentru a indica acest fapt.

19 aprilie 2002; 10.1152/japplphysiol.00202.2002