L’objectif central de cette thèse de Doctorat était d’investiguer les dysfonctions mitochondriales qui surviennent précocement au cours de la phase compensée du remodelage ventriculaire pathologique et qui pourraient jouer un rôle causal dans la progression vers l’insuffisance cardiaque. Nos travaux antérieurs, réalisés à l’aide d’un modèle de surcharge volumique chronique induite par une fistule aorto-cavale (ACF) chez le Rat WKHA, ont montré qu’au cours du remodelage ventriculaire, les mitochondries développaient une vulnérabilité à l’ouverture du pore de perméabilité transitionnelle (PTP : un élément clé de la signalisation de la mort cellulaire) [1]. Ceci était observable au stade compensé du remodelage en absence des dysfonctions mitochondriales majeures typiquement observées dans le cœur insuffisant. Ces résultats nous ont amenés à suggérer que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP pourrait constituer un mécanisme précoce favorisant la progression de la cardiopathie. Dans l’étude 1 de cette thèse, nous avons tenté de tester cette hypothèse en induisant une ACF chez deux souches de rats affichant de très nettes différences au niveau de la propension à développer l’insuffisance cardiaque : les souches WKHA et Sprague Dawley (SD). Nos études in vitro sur organelles isolées et in situ sur l’organe entier ont permis de confirmer que, dans le cœur ACF, les mitochondries développent une vulnérabilité à l’ouverture du PTP et à l’activation de la voie mitochondriale de la mort cellulaire lorsqu’exposées à des stress pertinents à la pathologie (surcharge calcique, ischémie-reperfusion [I-R]). Cependant, bien que comparativement aux animaux WKHA, les animaux SD démontraient un remodelage ventriculaire plus rapide et prononcé et une progression précoce vers l’insuffisance cardiaque, aucune différence n’était observable entre les deux groupes au niveau des dysfonctions mitochondriales, suggérant quelles ne sont pas à l’origine de la progression plus rapide de la pathologie chez la souche SD, à tout le moins en réponse à la surcharge volumique. Nous avons par la suite déterminé, à l’aide des mêmes approches expérimentales, si cette vulnérabilité mitochondriale était observable dans une cardiopathie d’étiologie différente, plus spécifiquement celle qui est associée à la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), une maladie génétique causée par une mutation de la protéine dystrophine. Nos études menées (études 2-4) sur de jeunes souris mdx (le modèle murin de la DMD) exemptes de tout signe clinique de cardiopathie n’ont révélé aucune différence au niveau des fonctions mitochondriales de base. Cependant, tout comme dans le modèle d’ACF, les mitochondries dans le cœur de souris mdx étaient significativement plus vulnérables à l’ouverture du PTP lorsque soumises à une I-R (étude 2). Par ailleurs, nous avons démontré que l’administration aiguë de sildénafil aux souris mdx induisait une abolition de l’ouverture du PTP et de ses conséquences signalétiques, une diminution marquée du dommage tissulaire et une meilleure récupération fonctionnelle à la suite de l’I-R (étude 3). Nous avons ensuite testé chez la souris mdx l’administration aiguë de SS31, un peptide anti-oxydant ciblé aux mitochondries, cependant aucun effet protecteur n’a été observé, suggérant que le tamponnement des radicaux libres est d’une utilité limitée si les perturbations de l’homéostasie calcique typiques à cette pathologie ne sont pas traitées simultanément (étude 4). Globalement, les travaux effectués au cours de cette thèse démontrent que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP constitue une dysfonction précoce et commune qui survient au cours de remodelages ventriculaires pathologiques d’étiologies différentes. Par ailleurs, ces travaux suggèrent des stratégies d’intervention pharmacologiques ciblant ce processus, dont l’efficacité pour la prévention de l’insuffisance cardiaque demande à être établie. / The central objective of this doctoral thesis was to investigate the mitochondrial dysfunction that occurs early during the compensated phase of pathological ventricular remodeling and which may play a causal role in the progression to heart failure. Our previous work using a model of chronic volume overload induced by aorto-caval fistula (ACF) in rats WKHA showed that during the ventricular remodeling, mitochondria developed a vulnerability to permeability transition pore opening (PTP: a key component of cell death signaling) [1]. This was observed at the stage of compensated remodeling in the absence of major mitochondrial dysfunction typically observed in the failing heart. These results led us to suggest that the vulnerability to PTP opening could be a mechanism facilitating the progression of the cardiomyopathy. In our first study of this thesis we have attempted to test this hypothesis by inducing ACF in two strains of rats displaying sharp differences in the propensity to develop heart failure: WKHA strains and Sprague Dawley (SD). Our studies in vitro on isolated organelles and in situ on the whole organ have confirmed that, in the ACF heart, mitochondria develop a vulnerability to PTP opening and activation of mitochondrial cell death when exposed to stresses relevant to the pathology (calcium overload, ischemia-reperfusion [I-R]). However, SD animals compared to WKHA showed a more rapid and pronounced ventricular remodeling and early progression to heart failure, no difference was found between the two groups in terms of mitochondrial dysfunction, suggesting that this is not behind the more rapid progression of the disease in the SD strain, at least in response to volume overload. We subsequently determined, using the same experimental approaches, if this vulnerability was observed in mitochondria of heart disease from other etiology more specifically that associated with Duchenne muscular dystrophy (DMD), a genetic disease caused by a mutation of the protein dystrophin. Our studies (studies 2-4) on young mdx mice (the mouse model of DMD) free of clinical signs of heart disease showed no difference in basal mitochondrial functions. However, as in the model of ACF, the mitochondria of mdx mice heart were significantly more vulnerable to PTP opening when subjected to I-R (study 2). Furthermore, we demonstrated that acute administration of sildenafil to mdx mice abolished the PTP opening and its signaling consequences, markedly reduced of tissue damage and improved functional recovery following I-R (Study 3). We then tested in mdx mice acute administration of SS31, an antioxidant peptide that targets and accumulates in mitochondria. However, no protective effect was observed, suggesting that the buffering of free radicals have a limited utility if the typical perturbations of the calcium homeostasis in this disease are not treated simultaneously (Study 4). Overall, the work done during this thesis show that the vulnerability to PTP opening is a common and early dysfunction that occurs during pathological ventricular remodeling of different etiologies. Moreover, these studies suggest pharmacological intervention strategies targeting this process, whose effectiveness in preventing heart failure needs to be established.

Introdução: A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é caracterizada como uma fraqueza muscular progressiva que leva à incapacidade. Devido às dificuldades funcionais enfrentadas pelos indivíduos com DMD, o uso da tecnologia assistiva é essencial para proporcionar ou promover habilidades funcionais. Na DMD, além do comprometimento musculoesquelético, uma disfunção autonômica cardíaca também tem sido relatada. Assim, visamos investigar as respostas autonômicas agudas de indivíduos com DMD durante a realização de uma tarefa no computador. Método: A variabilidade da frequência cardíaca foi avaliada através de métodos lineares e não lineares, utilizando uma cinta torácica com equipamento de monitoramento de eletrocardiograma (ECG). Assim, 45 indivíduos foram incluídos no grupo com DMD e 45 no grupo de desenvolvimento típico (controle), avaliados for 20 minutos em repouso sentado e 5 minutos com a realização de uma tarefa no computador. Resultados: Os indivíduos com DMD apresentaram menor modulação cardíaca parassimpática durante o repouso, que diminuiu ainda mais durante a tarefa no computador. Conclusão: Indivíduos com DMD exibiram respostas autonômicas cardíacas mais intensas durante a tarefa no computador / Introduction: Duchenne muscular dystrophy (DMD) is characterized by progressive muscle weakness that leads to disability. Due to functional difficulties faced by individuals with DMD, the use of assistive technology is essential to provide or expand functional abilities. In DMD, as well as musculoskeletal impairment, cardiac autonomic dysfunction has also been reported. Thus, we aimed to investigate acute cardiac autonomic responses in a computer task of DMD subjects. Method: Heart rate variability was evaluated through linear and nonlinear methods, using a breast strap electrocardiogram (ECG) measuring device. Thus, 45 subjects were included in the group with DMD and 45 in the typical development (control) group, assessed for 20 minutes sitting at rest and five minutes with a task on the computer. Results: Individuals with DMD had lower parasympathetic cardiac modulation at rest, which decreased further during the task on the computer. Conclusion: Individuals with DMD exhibited more intense cardiac autonomic responses during computer tasks

A evolução da Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) culmina na morte dos pacientes por problemas respiratórios, que aparentemente estão relacionados com a fraqueza de sua musculatura. O propósito deste estudo foi avaliar o efeito de três exercícios respiratórios de ioga na função respiratória em pacientes com DMD. A escolha dos exercícios foi motivada pelo fato de não se encontrar similares nos procedimentos fisioterápicos atuais no ocidente e por poderem ser praticados sem a necessidade de aparatos ou ajuda externa, facilitando sua execução diária. Os exercícios foram ensinados individualmente no ambulatório do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo em dias regulares de consultas dos pacientes. As séries, bem como a sua progressão, levaram em consideração as limitações individuais. Foi realizada uma avaliação inicial das condições respiratórias (função pulmonar e pressões respiratórias) em 85 pacientes com idade entre 6 e 14 anos. Estas avaliações foram repetidas a cada 5 meses (em média) ao longo do treinamento. Os dados foram analisados de diferentes maneiras: pacientes que fizeram todas as avaliações ao longo de 10 meses (N=39); ao longo de 20 meses (N=18) e com os resultados dos pacientes que fizeram pelo menos uma avaliação além da inicial ao longo de 10 meses (N=70). Os grupos foram divididos por faixa etária em dois subgrupos (6 a 9 anos e 10 a 14 anos de idade). Constatou-se na análise com N=39 e N=70 que os pacientes mais novos que executaram os exercícios aplicados, apresentaram depois de 10 meses de treinamento, elevação nos valores absolutos e relativos da capacidade vital forçada (CVF), volume expiratório forçado em 1 segundo (VEF1) e pressão expiratória máxima (PEmax) e que os pacientes mais velhos, depois de 10 meses de treinamento, apresentaram melhora nos índices de pressão expiratória máxima (PEmax) em valores absolutos e relativos. Na análise com N=18 observou-se que os pacientes obtiveram melhora nos valores absolutos da função pulmonar (CVF e VEF1) até os 20 meses de treinamento quando comparamos com os valores do início e para a PEmax em valores absolutos, os resultados aumentam até 10 meses de treinamento e depois se mantém estáveis. Observou-se diminuição no declínio dos índices de função pulmonar dos pacientes quando comparados com crianças normais (porcentagem do predito). Constatou-se na análise determinada pela curva dos resultados da PEmax por faixa etária em valores relativos, que após 10 meses de prática dos exercícios de ioga, o declínio de seus valores foi retardado. O grande fator de melhora destes pacientes foi o aumento da força muscular expiratória forçada conseguido especialmente com a prática da técnica denominada kapalabhati. Recomendamos que estes exercícios sejam incorporados à prática clínica dos pacientes com DMD com a intenção de minimizar os danos causados pela perda da capacidade respiratória. / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) has a progression that culminates in the death of the patients for respiratory problems, which are apparently related to the weakness of the respiratory muscles. The objective of this study was to investigate the effects of three respiratory techniques of yoga in the respiratory function of patients with DMD. The selection of the exercises was conducted taking into account that there are no similar ones in the actual western physiotherapeutic procedures, and due to the fact that all of them may be practiced without the need of any apparatus or external help, making their daily practice easy. The exercises were taught individually in the Ambulatory of the General Hospital of the University of São Paulo during the regular appointments of the patients. The series of exercises, as well as their progressions, took into consideration the individual limitations. In order to establish the respiratory conditions (FVC, FEV1, PImax, and PEmax) of the group, an initial evaluation was conducted with 85 patients between 6 and 14 years old. The follow-up evaluations were carried out on an average 5-month interval, during the training period. Data were analyzed in different ways: subjects which had all the evaluations during 10 months of training (N=39); during 20 months of training (N=18) and with the results of patients that had at lest one evaluation besides the initial in the first 10 months (N=70). Furthermore, the total group was divided by age into 2 subgroups: (from 6 to 9 years old, and from 10 to 14 years old). The analysis of the groups with N=39, and N=70 revealed that, after 10 months of training, the younger subjects had increased their absolute and relative values of forced vital capacity (FVC), expiratory forced volume in 1 sec (FEV1), and maximal expiratory pressure (PEmax) , and that the older subjects, after the same period, had their absolute and relative PEmax also increased. In the analysis of the subgroup with N=18, there was an increase in the absolute values for pulmonary function (FVC and FEV1) until 20 months of training, while for PEmax this increase was seen only until 10 months, and afterwards there was a maintenance of its values. There was a reduction in the decline of the pulmonary function indexes of the patients when compared with healthy subjects (percentage of the predicted). The curve results of relative PEmax according to age revealed that after 10 months of practicing the prescribed exercises, the decline of its values was postponed. The greatest improvement in these children was found in the expiratory muscle power, attained through the practice of the technique called kapalabhati. We recommend the inclusion of these exercises to the clinical treatment of the DMD patients with the intention of minimizing the damage caused by the loss of respiratory capacity.

Os movimentos do membro superior na distrofia muscular de Duchenne devem ser avaliados para acompanhar a evolução clínica e estabelecer abordagens terapêuticas. Testes que cronometram o desempenho em tarefas funcionais representam uma forma precisa de avaliar a independência funcional e monitorar a progressão da doença. O tempo necessário para a realização de uma tarefa pode refletir a evolução e predizer a habilidade funcional. Contudo, o desempenho pode ser influenciado por movimentos compensatórios, que são comumente adotados para a manutenção da independência funcional. Esta Tese é composta por quatro artigos científicos, que objetivaram: (1) investigar a relação entre as características cinesiológicas, avaliadas pelo teste Performance of Upper Limb e tempo no Teste de Jebsen-Taylor; (2) investigar possíveis diferenças e relações entre o desempenho do membro superior dominante e do membro superior não-dominante de pacientes com distrofia muscular de Duchenne e comparar o desempenho dos pacientes com o de controles saudáveis; (3) descrever a confiabilidade teste-reteste e a consistência interna dos tempos de pacientes com distrofia muscular de Duchenne no Teste de Jebsen-Taylor e (4) comparar os movimentos compensatórios de pacientes e controles saudáveis na tarefa de levar uma colher à boca. Os quatro estudos foram realizados de forma prospectiva observacional. Os resultados mostraram que (1) o Teste de Jebsen-Taylor está correlacionado com o Teste padrão-ouro (Performance of Upper Limb) e o tempo reflete a função motora de membros superiores de pacientes com distrofia muscular de Duchenne; (2) não há diferença na assimetria entre os membros superiores de pacientes quando comparados a indivíduos saudáveis; o desempenho do membro superior dominante é fortemente correlacionado com o do membro superior não-dominante; (3) o Teste de Jebsen-Taylor possui boas propriedades psicométricas e (4) ao levar uma colher à boca, pacientes realizam movimentos compensatórios, como aumento da flexão de cabeça e de cotovelo. Como conclusão, o Teste de Jebsen-Taylor contribui para a avaliação da função motora do membro superior em pacientes com distrofia muscular de Duchenne, por meio da medida do tempo e dos movimentos compensatórios. Os dados normativos apresentados nesta Tese podem ser usados como parâmetros para acompanhamento clínico e terapêutico de pacientes com distrofia muscular de Duchenne / The upper limb movements in Duchenne muscular dystrophy must be evaluated to monitor clinical evolution and establish therapeutic approaches. Tests that measure timed performance on functional tasks represent an accurate way of assessing functional independence and monitoring disease progression. Timed performance can accurately reflect evolution and predict functional skills. However, performance can be influenced by compensatory movements that are commonly adopted to maintain functional independence. This Thesis comprises four articles that aimed to: (1) investigate the relationship between the kinesiological characteristics evaluated by Performance of Upper Limb test and timed performance of the Jebsen-Taylor Test; (2) to investigate possible differences and relationships between the performance of the dominant and the non-dominant upper limbs of patients with Duchenne muscular dystrophy and to compare the performance of patients with healthy controls; (3) describe the timed performance of patients with muscular dystrophy and to investigate the test-retest reliability and internal consistency of the Jebsen-Taylor Test and (4) compare the compensatory movements of patients and healthy controls in bringing a spoon to the mouth. The four studies were observational and prospective. The results showed that (1) Jebsen-Taylor Test is strongly correlated to the gold standard test (Performance of Upper Limb) and timed performance reflects upper limb motor function in patients with Duchenne muscular dystrophy; (2) upper limbs asymmetry in patients with Duchenne muscular dystrophy is not higher than in healthy individuals, and the dominant upper limb performance is strongly correlated to the non-dominant upper limb performance; (3) Jebsen-Taylor test has good psychometric properties and (4) patients perform compensatory movements while bringing a spoon to the mouth, as increased head flexion and increased elbow flexion. In conclusion, Jebsen-Taylor test contributes to upper limb motor function assessment in patients with Duchenne muscular dystrophy, as it measures time and compensatory movements. This thesis provides normative data that can be parameters for clinical and therapeutic follow up of patients with muscular dystrophy

OBJETIVO: Investigar a relação entre força muscular e função motora, em pacientes com DMD, em um período de 4 anos consecutivos, a partir de avaliações semestrais. MÉTODO: A força muscular foi medida por meio de testes manuais e o cálculo por grupo muscular seguiu o proposto pelo Medical Research Council (MRC) e a função motora pelo método de Medida da Função Motora (MFM), em 43 pacientes (8-30 anos). Foi realizada uma análise descritiva e o teste de correlação de Spearman. Foram investigadas as relações entre pontuações totais e parciais da MRC e da MFM. RESULTADOS: O estudo evidenciou correlações classificadas de moderada a forte relação entre a força muscular e função motora, principalmente com o escore total da MFM e a dimensão D2 (musculatura axial e função motora proximal). Foi encontrada relação negativa moderada entre idade e essas variáveis. CONCLUSÃO: A perda progressiva da função motora tem relação direta e proporcional com a diminuição da força muscular. Quanto maior a idade do paciente, pior sua função motora e força muscular, fornecendo com essa informação, indicadores adicionais da progressão da doença / OBJECTIVE: This study investigated this relationship and examined whether muscle strength and/or motor function would be related to age in DMD. METHODS: Muscle strength was measured by the Medical Research Council scale (MRC) and motor function by the Motor Function Measure (MFM) in 43 patients (8-30 yrs). Spearman tests, descriptive analysis, investigated the relationships between total/ partial scores of MRC and MFM. RESULTS: Total MRC and MFM scores were strongly related to each other and moderately related to age. Many strong relationships between partial MRC and MFM scores were found, mostly between partial MRC scores and MFM dimension 2 (axial and proximal motor function). CONCLUSION: It is possible to predict that the progressive loss of motor function has direct relationship to decreased muscle strength. That the older the patient, the worse their motor function and muscle strength, providing with this information, additional indicators of disease progression

Contextualização: O tempo e, mais recentemente, a análise dos movimentos compensatórios, têm sido utilizados na avaliação funcional de crianças com distrofia muscular de Duchenne (DMD). Embora estejam relacionadas, essas duas variáveis podem progredir distintamente em crianças com DMD, no intervalo de um ano. Objetivo: Descrever e comparar a evolução do tempo e dos movimentos compensatórios durante atividades de locomoção em crianças com DMD no período de um ano. Método: Foram avaliados filmes de 32 meninos (média de idade 10 anos) durante a marcha em local plano, por 10 m, o subir e o descer quatro degraus. O tempo foi cronometrado e utilizou-se a escala de avaliação funcional para DMD (Functional Evaluation Scale for Duchenne Muscular Dystrophy, FES-DMD) para pontuar os movimentos compensatórios. Aplicou-se a análise multivariável de variância (MANOVA), com (alfa < 0.05) para comparar as variáveis em três momentos: avaliação inicial (AV0), após 6 meses (AV6) e após 12 meses (AV12). Resultados: Os movimentos compensatórios mais comuns observados durante a marcha foram flexão plantar de tornozelos, aumento da base de apoio, anteriorização de cabeça e tronco e aumento da dissociação de cinturas. Na atividade de subir degraus foram flexão plantar de tornozelos, aumento da base de apoio, hiperlordose lombar e aumento da inclinação lateral do tronco. Ao descer degraus, esses movimentos também foram observados, acrescidos de rotação de tronco, flexão do joelho de apoio, flexão plantar do tornozelo de balanço e descida parando em cada degrau. A MANOVA mostrou que as variáveis aumentaram significativamente no período de um ano (p < 0,05 para todas as comparações) durante a marcha, o subir e o descer degraus. Interações entre o tempo e a pontuação dos movimentos compensatórios evidenciaram progressões distintas durante o subir e descer degraus (p < 0,05 para ambos). Durante a marcha, o tempo aumentou 47% e a pontuação dos movimentos compensatórios aumentou 55%. Ao subir degraus, o tempo aumentou 144% e a pontuação dos movimentos compensatórios aumentou 44%. Durante o descer degraus, o tempo aumentou 186% e a pontuação dos movimentos compensatórios aumentou 58%. Conclusão: Na marcha, as crianças com DMD mostraram aumento discretamente maior dos movimentos compensatórios, quando comparado ao aumento do tempo. Durante o subir e descer degraus, o aumento do tempo foi mais expressivo do que o aumento dos movimentos compensatórios. Acompanhar a evolução do tempo e dos movimentos compensatórios em crianças com DMD permitiu uma avaliação mais precisa e o acompanhamento da progressão das tarefas de locomoção / Introduction: Timed performance and, more recently, compensatory movements, have been used to assess children with Duchenne muscular dystrophy (DMD). Although being strongly related, these variables may progress distinctly within one year. Objective: To describe and compare the progression of timed performance and compensatory movements on locomotion tasks in children with DMD, followed for one year. Method: Films of 32 boys (mean age 10 yrs) performing 10-m walking, climbing up and down four steps were analyzed. Time was digitally measured and compensatory movements were quantified with the Functional Evaluation Scale for DMD (FES-DMD). Multivariate analyses of variance (MANOVAs) (alfa < 0.05) compared the variables on three assessments: initial (A0), after 6 months (A6) and after 12 months (A12). Results: The most common compensatory movements on walking were ankles plantar flexion, increased base of support, head and trunk anteriorization and increased upper and lower body dissociation. On climbing up steps, ankles plantar flexion, increased base of support, lumbar hyperlordosis and excessive trunk lateral inclination. On climbing down steps, these movements were also observed, associated to trunk rotation, stance knee flexion, equinus swing foot and pauses after steps. MANOVAs showed that both variables increased significantly within one year (p < 0.05 for all comparisons) on walking, climbing up and climbing down steps. Interactions between timed performance and compensatory movements evidenced distinct progressions of timed performance and compensatory movements on climbing up and down steps (p < 0.05 for both). On walking, timed performance increased 47% and compensatory movements increased 55%. On climbing up steps, timed performance increased 144% and compensatory movements increased 44%. On climbing down steps, timed performance increased 186% and compensatory movements increased 58%. Conclusion: On walking, children with DMD showed a discrete higher increase of compensatory movements, compared to the increase of timed performance. However, when climbing up and down steps, the timed performance increased much more than the compensatory movements. Evaluating the progression of timed performance and compensatory movements in children with DMD allowed more precise assessment and follow up of locomotion tasks evolution

A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma patologia neuromuscular causada pela mutação ou deleção do gene da distrofina, localizado no cromossomo X, levando a degeneração muscular ao longo da vida do paciente. A doença também tem sido associada a déficit cognitivo e falta de habilidade comportamental. Pesquisas com células neurais de pacientes com DMD poderiam ajudar a elucidar os sintomas neurológicos associados. Neste trabalho, através de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) derivadas da polpa de dente decíduo esfoliado (SHED) de pacientes com DMD modelamos a DMD produzindo células neurais vivas in vitro. A expressão da distrofina foi verificada durante e após a diferenciação neuronal e nos ensaios de imunofluorescência, mostrando que essa proteína está presente em células do SNC. Na análise gênica através do qPCR, a Dp71 e a Dp140, isoformas da distrofina, apresentavam uma expressão menor do que os controles. Além disso, as análises das sinapses baseada na colocalização de marcadores pré e pós-sinápticos (Sinapsina1 e Homer 1) revelaram que os neurônios dos pacientes com DMD tinham menor quantidade de sinapses que os controles, reforçando o papel da distrofina no SNC. Logo, a expressão de genes relacionados a plasticidade sináptica revelou 10 genes alterados nos neurônios dos pacientes DMD, sugerindo que a mutação no gene da distrofina possivelmente altera a plasticidade sináptica e pode estar envolvida na habilidade cognitiva destes pacientes. Desta forma, com base nos nossos achados, a modelagem neuronal de DMD é factível e pode auxiliar a elucidar os mecanismos da fisiopatologia da doença / The Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a neuromuscular disorder caused by a mutation or deletion of the dystrophin gene located on the X chromosome, leading to muscle degeneration throughout the patient\'s life. The disease has also been associated with cognitive impairment and lack of behavioral skill. Research on neural cells from patients with DMD could help to elucidate the neurological symptoms associated. In this work, through induced pluripotent stem cells (iPSC) derived from dental pulp exfoliated (SHED) of patients with DMD model the DMD producing living neural cells in vitro. The dystrophin expression was observed during and after neuronal differentiation and immunofluorescence assays, showing that this protein is present in CNS cells. In gene analysis by qPCR, the Dp71 and Dp140, isoforms of dystrophin, had a lower expression than controls. Furthermore, based on analysis of synapses colocalization pre and postsynaptic markers (Synapsin1 and Homer 1) showed that neurons of DMD patients had lower number of synapses controls, supporting a role for dystrophin in the CNS. Finally, the expression of synaptic plasticity related genes wasfound in 10 genes altered in neurons of DMD patients, suggesting that the mutation of the dystrophin gene possibly alters synaptic plasticity and may be involved in cognitive ability of these patients. Finally, based on our findings, neuronal modeling DMD is feasible and may help elucidate the mechanisms of pathophysiology of the disease

Die heterogene Gruppe der Myopathien kann sowohl die Funktion des Muskels beeinflussen, als auch andere Organsysteme. Erworbenen Muskelerkrankungen sind theoretisch behandelbar, jedoch stehen zumeist nur sehr unspezifische Behandlungsoptionen zur Verfügung, während für vererbte Formen bisher keine kausalen Therapiemöglichkeiten bekannt sind. In dieser Arbeit wurden drei verschiedene Muskelerkrankungen untersucht. Gemeinsam ist ihnen ein jeweils charakteristischer Einstrom von Entzündungszellen, wobei die Zusammensetzung des Zellinfiltrates (z.B. Lymphozyten oder Makrophagen) bei den verschieden Erkrankungen unterschiedlich war. Weiterhin unterscheidet sich das zugrunde liegende Zytokinmilieu für die einzelnen untersuchten Entitäten. Daher war es Ziel der Arbeit, die genauen Interaktionen zwischen den Immunzellen zu untersuchen, sowie die charakteristischen Phänomene der Erkrankungen (Hypoxie, Entzündung und Fibrose). Nekrotisierende Myopathien können sowohl durch eine immun-vermittelte Genese, als auch durch Kontakt mit toxischen Substanzen ausgelöst werden und beide Subgruppen können klar durch morphologische Kriterien, als auch durch spezielle Immunaspekte unterschieden werden. Makrophagen waren hier die vorherrschende Zellpopulation und im gesamten Muskel verteilt. Patienten mit Dermatomyositis dagegen zeigten ein typisches perifaszikuläres Atrophiemuster und hypoxische Effekte, wobei beide Phänomene deutlich ausgeprägter bei juvenilen, als bei adulten Patienten vorkamen. Erbliche Myopathien (z.B. Muskeldystrophie Duchenne) können ebenfalls entzündliche Infiltrate aufweisen und die Entwicklung von Fibrose in der Skelettmuskulatur ist dabei ein Hauptkriterium der Muskelfaserdegeneration. Ein neu entwickelter computer-basierter Algorithmus wurde genutzt, um diese Entwicklung zu quantifizieren. Die Menge an Bindegewebe steigt mit dem Alter der Patienten, während bei älteren Patienten außerdem ein fettgewebiger Umbau ein wichtiger Aspekt der Pathologie war. / The heterogeneous group of myopathies can affect the skeletal muscle or other organ systems and comprise a huge number of different entities. Acquired myopathies are potentially treatable, but there are often only unspecific treatment options, while there is no causative cure for inherited forms of myopathies. In this work, three different entities were analyzed, which all share common aspects of the immune response, but also feature distinct immunological aspects as well. They have an inflammatory part in common, which is mainly regulated by influx of immune cells. However, the composition of these cellular infiltrates (e.g. lymphocytes or macrophages) was varying between the diseases. In addition, the respective cytokine milieu was highly specific in the examined entities. Thus, the aim of the study was to precisely examine interactions between immune cells, and analyze characteristic pathological phenomena (hypoxia, inflammation and fibrosis). Necrotizing myopathies have an immune-mediated background or showed a toxic aetiology and both sub-groups can be distinguished by their morphological characteristics and certain immune aspects. Here macrophages are the predominant cell population and are spread throughout the muscle. Analyses of patients suffering from dermatomyositis showed a typical perifascicular pattern of atrophy, as well as effects of hypoxia and the described features are in general more pronounced in juvenile dermatomyositis than in the adult form. Inherited myopathies (e.g. Duchenne muscular dystrophy) harbor significant inflammatory infiltrates as well and development of fibrosis was a major feature of skeletal muscle degeneration. A computer-based algorithm was used to quantify fibrosis. The amount of connective tissue increased with the age of patients, while at late stage of disease fatty transformation was an additional important issue.

Contextualização: Devido ao aumento progressivo da fraqueza muscular na DMD, novos movimentos compensatórios e variação no tempo de execução de atividades funcionais são utilizados para prolongar a atividade funcional. Objetivos: Descrever a evolução dos movimentos compensatórios, observados nas atividades de sentar e de levantar da cadeira em crianças com DMD durante um ano. Comparar e correlacionar a evolução do tempo de execução dessas atividades com o número de movimentos compensatórios, e analisar a responsividade do tempo de execução dessa atividade em análise semestral, durante um ano. Método: Foram acompanhadas 23 crianças com DMD, deambulantes, com idade entre 5 e 12 anos, por um ano. Foram estudadas as atividades de sentar e de levantar da cadeira em 3 momentos (inicial, após seis e após doze meses) por meio da Escala de Avaliação Funcional para DMD (FES-DMD-D1). Utilizou-se ANOVAs para comparar a evolução do tempo de execução e do número movimentos compensatórios (escores das fases e subfases da FES-DMD-D1). O teste post hoc de Tukey foi utilizado quando identificado efeito principal significativo e o teste de Spearman, para correlacionar essas variáveis. A responsividade do tempo de execução foi analisada por meio do teste de tamanho do efeito (ES) e a média de resposta padronizada (MRP). Resultados: A evolução das atividades de sentar e de levantar da cadeira ao longo de 12 meses apresentou aumento significante do número dos movimentos compensatórios e do tempo de execução. Somente a atividade de levantar apresentou correlação de moderada a forte com o tempo de execução, e o tempo de execução desta atividade foi responsivo a partir de seis meses. Conclusão: Houve aumento progressivo do número dos movimentos compensatórios e do tempo de execução das atividades de sentar e levantar da cadeira, no período de um ano. Somente o levantar da cadeira apresentou correlação entre as variáveis estudadas. Para uma avaliação mais precisa da progressão da doença, sugerimos acompanhamento do tempo de execução da atividade de levantar da cadeira e, sempre que possível acompanhada da análise de presença de movimentos compensatórios / Background: With the progressive increase of muscle weakness in patients with DMD, new compensatory movements are employed to maintain the performance of functional activities. Objective: To describe the evolution of compensatory movements observed in sitting and rising from a chair in children with DMD. Compare and correlate the evolution of timed performance of these activities and the number of compensatory movements in one year. To analyze the responsiveness of timed performance in six-month and one year intervals. Method: Twenty-three ambulatory children with DMD, aged 5 to 12 years, were followed during one year. Sitting and rising from a chair were evaluated in three moments (initial assessment, after six and after twelve months) with the Functional Assessment Scale for DMD, domain 1 (FES-DMD-D1). Analyses of variance (ANOVA) compared the timed performances and numbers of compensatory movements (scores on the phases and subphases of FES-DMD-D1). Post hoc Tukey tests were used when a significant main effect was identified and the Spearman test was used to correlate these variables. Responsiveness of the timed performance was described by the effect size (ES) and the standardized response mean (SRM). Results: The progression of sitting and rising from a chair in one year resulted in a significant increase in FES-DMD-D1 scores and timed performance. Only rising from a chair showed moderate to strong correlation with timed performance. Timed performance was responsive in six months and one year reassessments. Conclusion: There was a progressive increase in the number of compensatory movements and timed performance of sitting and rising from a chair. Only rising from a chair showed correlation between compensatory movements and timed performance. For a more accurate assessment of DMD progression, we suggest monitoring the timed performance of rising from a chair and, whenever possible, scoring the compensatory movements

Distrofia muscular de Duchenne é uma desordem neuromuscular causada pela mutação ou deleção do gene da distrofina, a qual é ligada ao cromossomo X. Estudos recentes têm demonstrado o importante papel da distrofina no SNC, sendo sua deficiência relacionada com uma variedade de anormalidades na função do SNC, como comportamento e disfunção cognitiva. Os modelos animais mais adequados para esses estudos são os que apresentam o quadro clinico mais semelhante ao da DMD encontrada em humanos, como cães Golden Retriever com distrofia muscular (GRMD). Por não haver ainda estudos a respeito do SNC de animais GRMD, o objetivo deste trabalho foi analisar a morfologia do encéfalo dos GRMD e o de animais não distróficos, através de análise macroscópica, utilizando métodos de medição e registro fotográfico, e análise microscópica, utilizando a técnica de coloração de violeta cresil modificada. Entretanto, usando a metodologia proposta, não foi possível verificar diferenças significativas no encéfalo quando comparados os animais distróficos e os não distróficos, o que está em concordância com a literatura para a DMD usando os mesmos parâmetros. Em tempo, existe uma variação individual na morfologia do encéfalo do cão, independente de serem animais do grupo de distróficos ou controles. Outras técnicas devem ser aplicadas a fim de elucidar as consequências da ausência total ou parcial da distrofina no SNC / Duchenne muscular dystrophy is a neuromuscular disorder caused by the mutation or deletion of the dystrophin gene, which is linked to chromosome X. Recent studies have shown the important role of dystrophin in the CNS, and its related defect with a variety of abnormalities in the function of CNS, such as behavior and cognitive dysfunction. The most suitable animals models for these studies are those with the most similar clinical picture to DMD found in humans, as Golden Retriever dogs with muscular dystrophy (GRMD). There are no further studies on the GRMD animal CNS, and the aim of this study was to analyze the morphology of the brain of GRMD and not dystrophic animals through macroscopic analysis using measurement and photographic registration methods, and microscopic analysis using the modified cresyl violet staining technique. However, using the proposed methodology, we could not find significant differences in the brain when comparing the dystrophic animals and non-dystrophic, which is in agreement with the literature for DMD using the same parameters. In time, there is individual variation in dog brain morphology, whether they are animals of the dystrophic group or controls. Other techniques should be applied in order to elucidate the consequences of the total or partial absence of dystrophin in the CNS