Wpływ protoporfiryny kobaltu (CoPP) na myszy mdx z dystrofią mieśniową Duchenne'a

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a (DMD; Duchenne muscular dystrophy) jest najczęściej diagnozowanym rodzajem dystrofii mięśniowej. Spowodowana jest przez mutacje w genie kodującym dystrofinę – ważne białko cytoszkieletowe odpowiedzialne za funkcjonowanie mięśni. Ostatecznie utrata dystrofiny skutkuje ciężkim uszkodzeniem mięśni szkieletowych oraz niewydolnością układu krążenia i układu oddechowego, co w rezultacie prowadzi do przedwczesnej śmierci. Pomimo licznych wysiłków na rzecz opracowania nowych strategii terapeutycznych, glikokortykosteroidy od lat pozostają złotym standardem w leczeniu DMD. Są to leki immunosupresyjne łagodzące proces zapalany – jeden z głównych elementów patofizjologii choroby. Jednakże stosowanie tych leków wiąże się z licznymi skutkami ubocznymi, dlatego konieczne jest poszukiwanie innych, bezpieczniejszych metod leczenia.Jednym z celów w terapii DMD może być oksygenaza hemowa-1 (HO-1, Hmox1) – enzym, który poprzez pro-oksydacyjny rozkład hemu do dwutlenku węgla, jonów żelaza oraz biliwerdyny, wykazuje działanie przeciwzapalne i cytoprotekcyjne. Wykazano, że HO-1 jest ważnym regulatorem wielu mechanizmów związanych z patogenezą dystrofii mięśniowej Duchenne’a, a zatem modulacja ekspresji i aktywności HO-1 może stanowić podstawą strategii terapeutycznych mających na celu poprawę stanu pacjentów. Ekspresja HO-1 może być modulowana przez metaloporfiryny – strukturalne analogi hemu. Należy do nich protoporfiryną IX kobaltu (CoPP), która jest silnym induktorem ekspresji HO-1. Celem poniższej pracy było zbadanie efektu leczenia protoporfiryną IX kobaltu na przebieg dystrofii mięśniowej Duchenne’a u myszy mdx, mysi model choroby DMD. Analizy przeprowadzono na materiale zwierzęcym pobranycm z trzech genotypów myszy: dzikich (WT), myszy mdx nastrzykiwanych roztworem kontrolnym (mdx) oraz myszy mdx nastrzykiwanych CoPP (mdx + CoPP). Ekspresja HO-1 w poszczególnych genotypach została potwierdzona na poziomie mRNA i białka, w wątrobie oraz mięśniu brzuchatym łydki zwierząt. Przeprowadzony pomiar wydajności ruchowej myszy za pomocą testu na bieżni nie wykazał wpływu podawania CoPP na funkcjonalność i wydajność mięśni. Ponadto przeprowadzone analizy histologiczne nie wykazały zmian w poziomie nacieku zapalnego, ilości tkanki włóknistej oraz w liczbie nekrotycznych włókien w mięśniach szkieletowych pomiędzy myszami mdx nastrzykiwanymi roztworem kontrolnym, a myszami mdx nastrzykiwanymi CoPP. Dodatkowo, biochemiczne analizy aktywności dehydrogenazy mleczanowej (LDH) i kinazy kreatynowej (CK) nie wykazały różnic pomiędzy dwoma grupami myszy mdx. Ponadto, nie zauważono również zmian w kontekście regeneracji, wyrażonej ekspresją miogenicznych czynników regulatorowych. Podsumowując, przeprowadzone badania wykazują, że leczenie za pomocą CoPP nie łagodzi progresji dystrofii mięśniowej Duchenne'a u myszy mdx. Nie wykazuje pozytywnych efektów w regulacji procesu degeneracji, stanu zapalnego, zwłóknienia oraz regeneracji mięśni szkieletowych.

Duchenne muscular dystrophy is the most common and lethal variant of muscular dystrophy (DMD), caused by mutations in the gene encoding dystrophin and the consequent lack of the functional protein. DMD results in skeletal, respiratory and cardiac muscle failure, ultimately leading to a premature death. Despite the current efforts on the development of new therapeutic strategies, glucocorticoids remain the gold standard care for DMD patients due to its effects in the alleviation of inflammatory processes, one of the main events in the pathophysiology of the disease. However, notable side effects associated with the use of corticosteroids makes it necessary to search for other safer treatments.Heme oxygenase-1 (HO-1, Hmox1), a known anti-inflammatory and cytoprotective enzyme that degrades pro-oxidative heme into ferrous ions, biliverdin and carbon monoxide, has been proposed as a target for DMD treatment. HO-1 has been proven as an important regulator of several mechanisms related to the pathogenesis of the disease and, therefore, modulation of HO-1 expression and activity is one of the current strategies focused on improving the condition of DMD patients. Metalloporphyrins, structural analogues of heme, have demonstrated the ability to influence the expression of HO-1 in distinct ways depending on the metal moiety of the molecule. In this research, the effects of a treatment with cobalt protoporphyrin IX (CoPP), a potent inducer of HO-1 expression, has been analysed in the progression of dystrophic phenotype in Duchenne muscular dystrophy mdx mouse model.Analysis was performed on material collected from three groups of mice: wild type (WT), mdx and CoPP treated mdx mice (mdx + CoPP). Expression of HO-1 was confirmed on mRNA and protein level in liver and gastrocnemius muscle. Measurement of the running capacity of mice demonstrated the lack of effect of the CoPP treatment and the resulting HO-1 upregulation in muscle functionality. Moreover, histological and biochemical analysis showed no improvement caused by the pharmacological treatment with CoPP in sarcolemmal breakage and necrosis, leukocyte infiltration, collagen deposition and fibrosis, and myofibre regeneration biomarkers.To sum up, this study indicates that a treatment with CoPP does not mitigate the progression of Duchenne muscular dystrophy in mdx mouse model, displaying no positive effects regarding muscle degeneration, inflammation, fibrosis and myofibre regeneration, neither improving muscle functionality.