A retina é formada por camadas de células que a estrutura, os contatos sinápticos e as características fisiológicas são específicas para cada tipo de célula. O processamento da informação visual, após a ativação dos fotorreceptores pela luz, ocorre em mecanismos pós-receptorais que formam diferentes circuitos de processamento, entre eles as vias ON, OFF, de luminância e de oponência cromática. As doenças que afetam a retina podem estar relacionadas com alterações específicas de um determinado circuito, como acontece com a distrofia muscular de Duchenne (DMD) que na alteração do gene dmd da retina afeta a comunicação entre os fotorreceptores e as células bipolares, e na diabetes Mellitus (DM) o dano celular ocorre principalmente na camada mais interna da retina. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da DMD e da diabetes Mellitus Tipo 1 (DM1) em diferentes mecanismos visuais. A amostra deste trabalho contou com três grupos: controle com 18 participantes (13,5, ±7,6), DMD com 9 participantes (16, ±5,9) e DM1 com 12 partcipantes (13,8, ±2,5). Os testes eletrorretinográficos foram aplicados nas condições mesópica, fotópica com estímulos que enfatizam respostas ON ou OFF, e flicker heterocromático (verde-vermelho) em 12Hz (para enfatizar a atividade da via de oponência cromática) e 36Hz (para enfatizar a atividade da via de luminância), e testes psicofísicos com estímulos que enfatizam os mecanismos ON e OFF com contraste de luminância e a via de oponência cromática por um estímulo com contraste cromático (isoluminante) verde-vermelho. O grupo DMD apresentou alteração no tempo de resposta e redução na amplitude da onda-a e onda-b nas condições mesópicas ON e OFF, redução da amplitude da onda-b na condição fotópica ON e alteração da via cromática. Enquanto o grupo DM1 apresentou aumento na amplitude e tempo da ond-a e onda-b das via ON e OFF na condição mesópica, mudança na fase da resposta na via cromática e na via de luminância. Os resultados estão de acordo com diversos estudos anteriores que mostram que as duas doenças causam alterações funcionais na retina, mas cada doença com características específicas. O presente estudo demonstrou que as duas doenças afetam as vias visuais ON e OFF independente do prejuízo neural ocorrer principalmente nas camadas mais externas ou nas camadas mais internas da retina. A possibilidade de identificar prejuízos funcionais em pacientes sem alteração clínica é uma valiosa ferramenta para o acompanhamento de doenças e para avaliar a eficácia de tratamentos. O presente estudo poderá contribuir para o estabelecimento de novos protocolos mais sensíveis e capazes de identificar alterações assimétricas no caso da DMD ou alterações que precedem o diagnóstico clínico no caso da DM1 / The retina is formed by layers of cells that the structure, synaptic contact and physiology characters are specific for each type of this cells. The processing of visual information, after the photoreceptor activation by light is separate by post-receptor mechanisms that constitute the ON, OFF, luminance and chromatic pathways. The retina diseases have specific alteration in this tissue, thus it happens with the Duchenne muscular dystrophy (DMD), that have communication problems among photoreceptors and bipolar cells because of damage in dmd gene, and the Diabetes Mellitus (DM) that has cells damage mainly in the inner layer of retina. The purpose of this study was to evaluate the effects of DMD and Type 1 diabetes Mellitus (DM1) on different visual mechanisms. The sample had three grups: control with 18 subjects (13.5, ±7.6), DMD with 9 subjects (16, ±5.9) and DM1 with 12 subjects (13,8, ±2,5). The ERG recordings were applied in of the mesopic and photopic conditions with stimuli that laid emphasis on ON and OFF responses and heterochromatic (red-green) flicker modulation in 12Hz (laid emphasis on chromatic pathway) and 36Hz (laid emphasis on luminance pathway), and psychophysical tests laid emphasis on ON and OFF mechanisms with luminance contrast and the chromatic opponent pathway by stimulus with red-green chromatic contrast (isoluminance). As a result the DMD group presented alteration in the response time and reduction in the amplitude of the a- and b-wave in ON and OFF mesopic conditions, reduction of the amplitude of the a- and b-wave in ON photopic condition and alteration of the chromatic pathway. While the DM1 group showed an increase in the amplitude and time of the a- and b-wave in ON and OFF pathways of the mesopic condition, change in phase of the chromatic pathway and luminance pathway. These results were in agreement with previous studies that showed the two diseases present functional changes in the retina, but each disease with specific characteristics. The present study showed that two diseases affect the ON and OFF pathways regardless of the neural damage occur mainly in outer layer or inner layer of the retina. The possibility identify functional damage in patients without clinic injuries is the valuable tool for the following the dieses and evaluated treatment efficiency. The present study may contribute to establishment of the new sensitive and able protocols to identify asymmetric changes in DMD or changes that precede the clinical diagnosis in DM1

INTRODUÇÃO : Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma doença genética, o que acarreta alteração da produção de distrofina, importante no reforço mecânico da membrana sarcolemal das fibras musculares. Degeneração progressiva e irreversível é inicialmente de predomínio proximal da musculatura esquelética. Qualidade de Vida (QV) inclui subjetividade, multidimensionalidade, presença de aspectos negativos e positivos diante da percepção e da expectativa individual de vida, com influência cultural. JUSTIFICATIVA: Não há estudos específicos para a DMD que apontem a análise da QV em diferentes faixas etárias evolutivas, sob diversos domínios, ou mesmo que indiquem precisamente qual domínio e idade específica devem receber maior atenção preventiva e terapêutica. OBJETIVOS: A partir da aplicação de três questionários de QV em diferentes fases evolutivas e domínios, objetivamos comprovar a praticidade e eficácia do Questionário Life Satisfaction Index for Adolescents - LSI-A, comparando-o aos Autoquestionnaire Qualitè de Vie Enfant Imagè - AUQUEI e Medical Outcomes Studies 36-item Short-Form - MOS SF-36. Essa pesquisa também possibilitará uma análise que subsidie o acompanhamento clínico, a prevenção das complicações, quando possível, e a corticoterapia paliativa. METODOLOGIA: Noventa e cinco pacientes foram divididos em 04 grupos, de acordo com as idades proporcionais às etapas da evolução da doença, por ocasião do início do acompanhamento: entre 5 e 7 anos (grupo A); entre 8 e 10 anos (grupo B); entre 11 e 13 anos (grupo C); 13 a 17anos de idade (grupo D). Os questionários (AUQEI, SF-36 e LSI-A) foram aplicados aos três, seis meses, 9 meses e até completar um seguimento de 12 meses da medicação. Na aplicação dos questionários, avaliamos a concordância entre dois observadores (confiabilidade inter-observador) e a concordância entre as observações feitas por um mesmo observador, em diferentes ocasiões. RESULTADOS: Os dados recolhidos e estaticamente representados denotam o grau de significância, ou qualidade de vida, do paciente nos diversos setores de sua vida, abordados em cada domínio dos questionários adotados. A média de significância geral foi detectada, mediante o questionário AUQEI, principalmente no grupo B. No SF-36, dos 8 domínios, somente 4 acusaram significância, e preponderantemente nos grupos B e C. Já no LSI-A, a significância foi geral à todos os grupos (A, B, C e D). CONCLUSÃO: Logo, pudemos inferir que os aspectos clínicos quando considerados em maior peso, como no SF- 36 e no AUQEI, mostram valores muito negativos na QV. O contrário foi constatado no questionário LSI-A, o qual atende, em sua natureza, às exigências de uma avaliação de qualidade de vida para crianças com Distrofia Muscular de Duchenne, pois abarca uma diversidade maior de circunstâncias na vida do paciente. / INTRODUTION: The Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a genetic disease, which leads in changes in production of the dystrophin, important on reinforce mechanic of the sarcolemal membrane of the muscles fibers. The degeneration progress and irreversible is initially of the predominance proximal of the skeletal muscle. Quality of Life (QoL) includes subjectivity, multidimensionality, and presence of negatives and positives aspects in front of perception and expectation personal of life with cultural influence. JUSTIFICATION: there are no specific studies to the DMD, which had indicate a analysis of QoL into different ages and level evolutionary, under various domains, or studies which indicate which domain and specific age need to receive more preventive and therapeutic attention. OBJECTIVES: After of the application of three QoL questionnaires about different evolutionary phases and domains, we pretend to comprove the practicality and effectiveness of the Life Satisfaction Index for Adolescents LSI-A questionnaire, it comparing it to the Autoquestionnaire Qualitè de Vie Enfant Imagè - AUQUEI e Medical Outcomes Studies 36-item Short-Form - MOS SF-36. It is possible in this study also a analysis to the clinic support, prevention of the complications, and if enable, the palliative steroids therapy. METHODS: Ninety-five patients were divided into 04 groups, of according with the ages, proportional to the stages of the development of the disease at the initially of the accompaniment: between 5 and 7 years (group A), 8 and 10 years (group B), 11 and 13 years (group C); since 13 years of age (group D). The questionnaires (AUQEI, SF-36 and LSI-A) were applied to the three, six, nine months, and until they had completed a following of 12 months of medication. In the application of the questionnaires, we evaluated the concordance between two observers (inter-observer reliability), agreement between the observations made by the same observer on occasions different. RESULTS: The data collected and represented statically denotes the degree of significance or patients Qol in different areas of your life, all they mentioned in the domains of the QoL questionnaires used. The average of the overall significance was detected by the questionnaire AUQEI, especially in group B. In the SF-36, of the eight domains, only four had significance, and mainly in groups B and C. Already in the LSI-A, the significance was general for all groups (A, B, C and D). CONCLUSION: We infer that the clinical aspects, when considered in greater weight like on the SF-36 and AUQEI show negative values very in QOL. The opposite was noted in the LSI-A questionnaire, which serves in its nature to the requirements of an evaluating of QoL for children with DMD, because it covers the great diversify of circumstances in the patient life.

A Distrofia Muscular de Duchenne é causada por alteração no locus xp21 do cromossomo X, essencialmente no gene (dys) que codifica a proteína denominada distrofina. Os portadores da doença apresentam quadro clínico de perda da força muscular de forma progressiva, iniciando-se nos membros inferiores. Este estudo observacional de corte transversal tem por finalidade analisar o padrão da atividade eletromiográfica, eficiência mastigatória, espessura muscular e a força de mordida molar máxima dos indivíduos portadores de Distrofia Muscular de Duchenne. Foram selecionados 40 indivíduos do gênero masculino com idade entre 04 a 15 anos, com idade média de 10± 4 anos, divididos em dois grupos pareados pela idade, peso e altura. GI Portadores da Distrofia Muscular de Duchenne (n=20). G2 Controle: indivíduos saudáveis (n=20). Os indivíduos foram submetidos a avalição do sistema estomatognático pela eletromiografia de superfície durante as condições clínicas que exigiam controle postural da mandíbula, mastigação e fadiga dos músculos temporais, masseteres e esternocleidomastóideos, ultrassonografia dos músculos citados na condição clínica de repouso e máxima intercuspidação habitual e avaliação da força de mordida molar máxima sobre os primeiros molares. Foi realizado a análise estatística pelo SPSS 21.0 utilizando o teste t (p<0,05). Na avaliação eletromiográfica verificou-se alterações nos padrões de atividade muscular nas condições clínicas relacionadas a postura da mandíbula. Na eficiência mastigatória observou-se maior atividade eletromiográfica para o grupo controle durante a mastigação do parafilme, da uva passas e do amendoim. Na fadiga muscular notaram-se valores elevados da frequência mediana para os indivíduos portadores da distrofia muscular de Duchenne. Na avaliação da espessura muscular, nos indivíduos portadores de distrofia muscular de Duchenne, verificou-se maior espessura muscular para todos os músculos avaliados durante o repouso e máxima intercuspidação habitual, exceto para os músculos masseteres na condição de máxima intercuspidação habitual. Na força de mordida molar máxima nota-se menor força nos portadores da distrofia. Conclui-se que há alterações do sistema estomatognático na atividade muscular, eficiência mastigatória, espessura muscular e força de mordida molar máxima advindos pela distrofia muscular de Duchenne. / The Duchenne Muscular Dystrophy is caused by a change in the locus xp21 of chromosome X, essentially in the gene (dys) that encodes a protein called dystrophin. The bearers of the disease present clinical picture of loss of muscle strength in a progressive way, starting on the lower limbs. This cross-sectional observational study has to analyze the pattern of electromyographic activity, masticatory efficiency, muscle thickness and the strength of molar bite maximum of individuals with Duchenne Muscular Dystrophy. Were selected 40 individuals of the male gender with age between 04 to 15 years, with a mean age of 10 ± 4 years, divided into two groups matched for age, weight and height. GI - carriers of Duchenne Muscular Dystrophy (n= 20). G2 - Control: healthy individuals (n= 20). The individuals were submitted to the evaluation of the stomatognathic system by surface electromyography during the clinical conditions that required postural control of the jaw, and chewing muscles fatigue, masseter and temporal sternocleidomastoid, ultrasonography of the muscles mentioned in the clinical condition of rest and habitual maximum intercuspation and assessing the strength of molar bite maximum on the first molars. The statistical analysis was performed by SPSS 21.0 using the t test (p< 0.05). In electromyographic evaluation it was found that changes in patterns of muscular activity in clinical conditions related to the posture of the mandible. In masticatory efficiency it was observed higher EMG activity for the control group during the mastication of Parafilm, of the grape raisins and the peanuts. On muscle fatigue was noted frequently elevated values of median for individuals with Duchenne muscular dystrophy. In the evaluation of muscle thickness, in individuals with Duchenne dystrophy muscular, we found higher muscle thickness for all assessed muscles during rest and maximum intercuspation usual, except for the masseter muscles in condition of habitual maximum intercuspation. On the strength of molar bite maximum note-if smaller forces us bearers of dystrophy. It is concluded that there are no changes of the stomatognathic system in muscle activity, masticatory efficiency, muscle thickness and strength of maximum molar bite procreate by Duchenne muscular dystrophy.

Orientador: Humberto Santo Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T16:25:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulianoAlves_M.pdf: 2037942 bytes, checksum: c24d96b2cb0285fc7a0e33b79cfd404a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é o tipo mais comum de miopatia caracterizado pela perda da deambulação aproximadamente aos 10 anos de idade, levando a óbito por volta da segunda década de vida devido à insuficiência cardiorrespiratória. A degeneração muscular e a fibrose estão associadas com a inflamação nos músculos distróficos em pacientes DMD e no camundongo mdx, modelo experimental para a DMD. Sendo assim, a identificação de fármacos que possam amenizar a severidade e retardar a progressão da doença é necessária. Neste trabalho foi examinado o efeito da doxiciclina (DOX), um membro da família das tetraciclinas, na mionecrose e na fibrose intersticial nos músculos esquelético e cardíaco, além da função muscular de camundongos mdx jovens e idosos. No grupo mdx jovem, o tratamento com a DOX (Sandoz) foi administrado na água de beber 6mg/ml, para a mãe e seus recém-nascidos. Iniciou-se o tratamento no dia do nascimento e a mãe foi mantida na gaiola com os filhotes durante os 36 dias de tratamento (n=9). O grupo mdx controle recebeu apenas água (n=9). No grupo mdx idoso, o tratamento com a DOX (Sandoz) foi administrado na água de beber 6mg/ml, para os camundongos durante 9 meses. Este tratamento foi iniciado aos 8 meses e finalizado aos 17 meses de idade (n=8). O grupo mdx controle recebeu apenas água, durante o mesmo período (n=8). Através da avaliação histopatológica no músculo esquelético (bíceps braquial, diafragma e tibial anterior) e cardíaco foram identificadas e quantificadas, fibras em degeneração, fibras com núcleo central e com núcleo periférico, área de regeneração, área de inflamação e área de fibrose. Foi realizada análise bioquímica, através da determinação dos níveis séricos da Creatina Cinase (CK) no plasma sanguíneo e análise funcional da força de tração do membro torácico. Os resultados quantitativos foram comparados entre os camundongos mdx-DOX e os mdx controles. Nossos resultados mostram que a DOX amenizou o fenótipo distrófico na musculatura esquelética e cardíaca e melhorou a força muscular do membro torácico nos camundongos mdx. A DOX protegeu as fibras musculares contra a mionecrose acompanhada por uma diminuição dos níveis de CK e reduziu a área de inflamação. Além disso, a DOX retardou a progressão da fibrose miocárdica e a fibrose no músculo esquelético. Dado que a DOX apresenta compostos bem tolerados e aprovada pela FDA (Food and Drug Administration) esta droga surge como um potencial agente para o tratamento da DMD / Abstract: Duchenne muscular dystrophy (DMD) is the most common myopathy characterized by loss of ambulation at about 10 years of age with death by twenties due to respiratory and cardiac insufficiency. Muscle degeneration and fibrosis are associated with inflammation in dystrophic muscles of Duchenne muscular dystrophy and in the mdx mice. The identification of promptto- use drugs that can reduce the severity and slow down the progression of the disease is required. We examined whether doxycycline (DOX), a member of tetracycline family, can improve histopathology and muscle function of the mdx mice, an experimental model for DMD. For the short term study, DOX was administered to mothers and newborns in drinking water at 6mg/ml beginning at 1 days of birth, for 5 weeks (n=9). Control mdx mice received water only (n=9). For the long term study, DOX was given in drinking water at 6mg/ml (n=8) during 9 months (starting at 8 months age). Control mdx mice received water only (n=8). Skeletal (biceps brachii, diaphragm and tibialis anterior) and cardiac muscles were submitted to histopathological (degenerating fibers, fibers with central nucleus and nucleus with peripheral areas of inflammation and fibrosis area), biochemical (serum creatine kinase - CK) and functional studies. Quantitative results were compared between treated and untreated mdx mice. We found that DOX significantly minimized dystrophic phenotype in skeletal and cardiac muscles and improved forelimb muscle strength. The drug protected muscle fibers against myonecrosis and decreased inflammation accompanied by a decrease serum CK. Furthermore, DOX slowed down the progression of myocardial fibrosis and skeletal muscle. Given that DOX is well tolerated and approved by the Food and Drug Administration this drug emerges as a potential agent for DMD therapy / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Esta pesquisa teve como objetivo investigar a influência da Fisioterapia como coadjuvante no tratamento da Distrofia Muscular de Duchenne. Utilizou-se um protocolo de atividades físicas direcionadas para as alterações músculo-esqueléticas características da patologia, no modelo Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD), através de uma analogia entre as duas espécies. Foram selecionados seis animais machos e distróficos, do grupo do Canil GRMD / USP. A confirmação da patologia foi realizada pela análise do DNA, realizada no Centro de Estudos do Genoma Humano - IB / USP. As idades variaram entre seis e treze meses no início da pesquisa (média de 10,16 &plusmn; 3,43 e média de peso 18,86 &plusmn; 3,04 kg). A primeira coleta foi realizada em Setembro / 2005 e a coleta II, após seis meses (março / 2006). Buscou-se levantar dados a respeito do desempenho funcional dos animais, amplitude de movimento articular (ADM) e, análise histopatológica da musculatura esquelética, com a quantificação da área de colágeno em relação à área total de tecido muscular. A avaliação funcional mostrou que entre as idades de seis e doze meses, a fraqueza muscular começou a se refletir em perdas funcionais importantes. A partir dos doze meses, observa-se uma maior estabilidade nos graus de dificuldade para o desempenho funcional. Os valores, em graus, obtidos na avaliação da ADM das articulações do joelho (107,83&ordm; &plusmn; 4,49), tarso (114,16&ordm; &plusmn; 15,3) e carpo (151,16&ordm; &plusmn; 11,05) dos animais GRMD foram significativamente diferentes quando comparados aos valores médios para as mesmas articulações dos animais normais da mesma raça (115,89º &plusmn; 8,71; 123,57&ordm; &plusmn; 8,69; 131,42&ordm; &plusmn; 8,48, respectivamente). Não foi encontrada diferença significativa entre as médias da articulação cotovelo do grupo distrófico (120&ordm; &plusmn; 9,48) comparados com animais normais da mesma raça (119,82&ordm; &plusmn; 8,65) (p &lt; 0.05). A média dos valores da ADM do joelho e cotovelo da coleta I e II se manteve, no grupo tratado e não tratado. Houve aumento na média da articulação do tarso no grupo tratado da coleta II (141,66&ordm; &plusmn; 7,63) em relação à coleta I (115,83&ordm; &plusmn; 13,83). No carpo houve manutenção da ADM no grupo tratado comparando as duas médias. A média da área de deposição de colágeno na coleta I e II para o grupo não tratado se manteve, havendo aumento significativo da área de colágeno para os animais do grupo tratado pela Fisioterapia (p &lt; 0.05). Observa-se que os mesmos animais que tiveram ganho de função com a Fisioterapia, tiveram maior área de colágeno depositado. A aplicação fisioterapêutica no modelo GRMD favoreceu o ganho funcional em relação à macro estrutura articular e muscular, porém a degeneração da ultra estrutura manteve o curso da doença. / The aim of this research was investigates the Physiotherapy influence as a complementary treatment in the Duchenne Muscular Dystrophy. A physical activities protocol was used focusing the skeletal muscle alterations, characteristics from the pathology, in the GRMD model through an analogy between these species. Six males and dystrophic animals from the GRMD kennel/USP were selected. The pathology confirmation was done by the DNA analysis in the Center of Human Genome - IB / USP. The younger dog was six months and the older one, thirteen (mean age 10,16 &plusmn; 3,43 and mean weigh 18,86 &plusmn; 3,04 kg). The first collect was in september 2005 and the collect II after six mounths (march/2006). Data about the animals functional status, joint range of movement (ROM) and skeletal muscle histopathological analysis was get. The functional assessment showed that between the six and twelve months of age, the muscular weakness started to reflects in important functional lost. From twelve months, there is a major stability of the difficult degrees to realize the functional activities. The values from the ROM assessment of the knee (107,83&ordm; &plusmn; 4,49), tarsal (114,16&ordm; &plusmn; 15,3) and carpal joint (151,16&ordm; &plusmn; 11,05) from the GRMD animals were statistically different compared to the mean values of the same joints in normal dogs of the same breed (115,89&ordm; &plusmn; 8,71; 123,57&ordm; &plusmn; 8,69; 131,42&ordm; &plusmn; 8,48, respectively). There was no difference between the mean from the elbow joint of the dystrophic group (120&ordm; &plusmn; 9,48) when compared with normal dogs from the same breed (119,82&ordm; &plusmn; 8,65) (p &lt; 0.05). The mean value from the knee and elbow joint in the collect I and II was the same, in the treated and no treated group. There was a mean improvement from the tarsal joint of the treated group in the collect II (141,66&ordm; &plusmn; 7,63) related to collect I (115,83&ordm; &plusmn; 13,83). In the carpal joint, there was a stable median in the treated group between the two means (collect I and II). The mean from the deposition area of collagen in the collect I and II in relation of no treated group was the same. There was a significant increased of the collagen area to the animals from the treated group by the physiotherapy (p &lt; 0.05). The same animals that had a improvement in the function with the physiotherapy had a bigger collagen area deposition. The physiotherapy application in the GRMD model leads to a better functional status to the joint and muscular gross structure, but the ultra structure degeneration had a maintenance of the pathology course.

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une pathologie récessive liée au chromosome X qui résulte d’une mutation sur le gène de la dystrophine aboutissant à l’absence complète de la protéine. Elle correspond à la plus fréquente des dystrophies musculaires et reste aujourd’hui sans traitement curatif. L’UMR a fait la preuve de concept de l’administration systémique d’une population de cellules souches adultes résidentes du muscle, les cellules MuStem canines chez le chien dystrophinopathe, modèle cliniquement pertinent de la DMD. L’objectif de la thèse a consisté à caractériser la population humaine (hMuStem) en terme de phénotype, myogénicité, immunomodulation et de contexte immunologique d’administration in vivo. La population hMuStem se compose de progéniteurs myogéniques précoces d’origine mésenchymateuse-périvasculaire. Elle se définit par une forte capacité proliférative, une oligopotence et une participation à la régénération musculaire après administration dans un muscle lésé. Elles présentent des propriétés immunomodulatrices en interagissant avec l’immunité adaptative et innée par inhibition de la prolifération lymphocytaire et du complément via un ensemble de molécules de surface et/ou de facteurs sécrétés. Enfin, un traitement immunosuppressif restreint à la période d’injection in vivo de la population allogénique s’avère nécessaire mais suffisant pour éviter une réaction immune de l’hôte. L’ensemble de ces résultats aboutit à une meilleure compréhension de l’identité et des modalités d’action de la population MuStem. / Duchenne Muscular Dystrophy is a X-linked recessive disorder that results from mutation in the dystrophin gene leading to a total lack of the protein. It is the most frequent muscular dystrophy with no curative treatment. The lab made a proof of concept of the systemic delivery of a muscle-derived adult stem cell population called MuStem cells in dystrophic dog, the clinically relevant DMD model. The aim of my Ph.D. was to characterize the human population (hMuStem) in terms of phenotype, myogenicity, immunomodulation and immunological context of in vivo delivery. hMuStem cell population is composed of myogenic progenitors with mesenchymal/perivascular imprint. It exhibits a high proliferative capacity, an oligopotency and a participation to muscle regeneration after transplantation into injured muscle. It displays immunomodulatory properties by interacting with adaptive and innate immunity with inhibition of lymphocyte proliferation and complement thanks to expression of surface molecules and/or secreted factors. At last, an immunosuppressive regimen restricted to the allogeneic injection period is necessary but sufficient to avoid host immune response. Collectively, these results allow a better understanding of identity and action modalities of MuStem cell population.

Orientador: Maria Julia Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:20:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_DrielendeOliveira_D.pdf: 1797583 bytes, checksum: 467851661491c4671f42d059f14dbd53 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma doença muscular progressiva que causa falência respiratória e cardíaca resultando em morte por volta da terceira década de vida. A ausência da distrofina na DMD e no camundongo mdx, modelo experimental da doença, leva a instabilidade do sarcolema e aumento do influxo de cálcio seguido de mionecrose e fibrose. Receptores purinérgicos estão envolvidos na patogênese das distrofinopatias. A ativação destes receptores por ATP deflagra vias de sinalização secundárias que promovem a entrada de cálcio e ativam a formação de fibrose. No presente estudo, verificamos se a suramina, droga anti-fibrótica e antagonista de receptores purinérgicos, modifica o cálcio e proteínas a ele relacionadas, bem como afeta metaloproteinases e seus inibidores teciduais, no coração e no músculo diafragma de camundongos mdx, na fase mais tardia da doença (11 meses de idade). Análise de Western blotting revelou níveis elevados do receptor purinérgico P2Y2 em ambos os músculos estudados. A terapia com suramina diminui o nível deste receptor significativamente. Concomitantemente, observamos redução dos níveis do canal de cálcio ativado por estiramento (TRPC1) e do cálcio total, o que no músculo cardíaco pode explicar a redução da mionecrose (diminuição da creatina quinase cardíaca no plasma e da troponina I no miocárdio). A atividade e o nível da metaloproteinase-9 (MMP-9), principal envolvida na remodelação da matriz extracelular e formação de fibrose, estavam elevados no coração distrófico em relação ao coração normal. A suramina promoveu aumento adicional da atividade da MMP-9 e dos níveis do seu inibidor tecidual, a TIMP-1. A suramina preveniu a redução da beta-distroglicana, componente do complexo distrofina-proteínas que encontra-se reduzido no coração distrófico. De maneira geral, a suramina promoveu efeitos semelhantes no diafragma distrófico, no que se refere ao cálcio total, TRPC1, MMP-9 e TIMP-1. Estes dados sugerem que, tanto no coração quanto no diafragma distróficos, o receptor purinérgico P2Y2 desempenha papel importante em vias de sinalização relacionadas ao cálcio (através do TRPC1) e da modulação da matriz extracelular (através da MMP-9 e TIMP-1). A suramina, por ser utilizada em outras doenças humanas, com doses e efeitos colaterais já estabelecidos em humanos, tem potencial para a terapia da cardiomiopatia na DMD, merecendo atenção em estudos clínicos desta doença / Abstract: Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a progressive muscle-wasting disease that causes respiratory and cardiac failure and results in death at about 30 years of age. The lack of dystrophin in mdx mice, the experimental model of DMD, causes sarcolemmal breakdown and increased calcium influx followed by myonecrosis and fibrosis. Purinergic receptors are involved in the pathogenesis of dystrophinopathies. Activation of these receptors by ATP triggers secondary signaling pathways that promote calcium entry and activates the formation of fibrosis. In the present study, we investigated if suramin, an anti-fibrotic drug and an antagonist of purinergic receptors, modifies total calcium and calcium related-proteins and affects metalloproteinases and their tissue inhibitors in the heart and diaphragm muscle of dystrophic mice, in the later stage of the disease (11 months of age). Western blotting analysis indicated increased levels of P2Y2 purinergic receptor in the both muscles studied, which were significantly decreased by suramin. Concomitantly, suramin lead to a reduction in total calcium and in the levels of the stretch-activated calcium channel TRPC1, which may explain the reduction of cardiac necrosis (decreases heart creatine kinase in plasma and troponin I in the myocardium). The activity and level of metalloproteinase-9 (MMP-9), the main involved in remodeling of the extracellular matrix and formation of fibrosis, were elevated in the dystrophic heart compared to normal heart. Suramin promoted further increase in MMP-9 activity and in the levels of MMP-9 inhibitor TIMP-1. Suramin prevented the reduction of beta-dystroglycan, one of the main components of the dystrophin-protein complex usually reduced in dystrophic heart. In general, suramin promoted similar effects in the dystrophic diaphragm, with respect to total calcium, TRPC1, MMP-9 and TIMP-1. These data suggest that P2Y2 purinergic receptor plays an important role in signaling pathways involved in calcium regulation (via TRPC1) and modulation of extracellular matrix (via MMP-9 and TIMP-1), in cardiac and respiratory dystrophic muscles. Suramin may be a potential alternative to treat dystrophic cardiomyopathy deserving attention in clinical trials / Doutorado / Anatomia / Doutora em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Humberto Santo Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:32:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulianoAlves_D.pdf: 20174519 bytes, checksum: cb29b0264ecac77cff508a6dbc1ec270 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Na distrofia muscular de Duchenne (DMD) e no camundongo mdx, a ausência da distrofina no músculo esquelético e cardíaco, desestabiliza o sarcolema e leva a um aumento do influxo de cálcio e consequente mionecrose. A reação inflamatória induzida para remover a fibra muscular necrótica, ativa a produção de citocinas pró-inflamatórias, que por sua vez aumenta o estresse oxidativo e ultimamente levando a formação de fibrose intersticial. A terapia padrão ouro usada no tratamento da DMD é o corticosteroide, tal como a prednisona e o deflazacorte (DFZ). No entanto, eles apresentam valor terapêutico limitado, e sua combinação com drogas já aprovada para o tratamento de outras doenças humanas, como a doxiciclina (DOX) poderia ser uma alternativa no tratamento clínico em pacientes DMD. No presente estudo, investigamos os benefícios da terapia do DFZ associado a DOX em relação ao tratamento padrão ouro DFZ, na atenuação da evolução da distrofinopatia em músculo esquelético e cardíaco de camundongos mdx. As terapias com cada droga isoladamente (DOX 6 mg/mL), (DFZ 1,2 mg/Kg) e com a combinação DOX (6 mg/mL) / DFZ (1,2 mg/Kg) foram administradas na água de beber para mãe e seus recém nascidos, com início no dia do nascimento no grupo tratado de curta duração por 36 dias. No tratamento de longa duração (9 meses), as mesmas terapias e as mesmas doses foram administradas na água de beber, com início aos 8 meses até os 17 meses de idade. Os parâmetros histopatológicos, funcionais e bioquímicos foram avaliados no músculo esquelético (bíceps braquial e diafragma) e coração. A DOX/DFZ apresentou-se vantajosa em relação a monoterapia com DFZ tanto na proteção inicial contra a mionecrose, quanto em retardar a progressão da distrofinopatia nos músculos esqueléticos. Mostrou-se também vantajosa em relação ao DFZ na proteção cardíaca. A combinação da DOX com o DFZ, já utilizada no tratamento de algumas doenças emerge como um tratamento potencialmente útil para DMD / Abstract: In Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) and in mdx mice, absence of dystrophin in skeletal and cardiac muscle disrupts the sarcolemma and leads to increased calcium influx and consequent myonecrosis. The inflammatory reaction elicited to remove muscle fiber debris results in production of pro-inflammatory cytokines which, in turn, increases oxidative stress, and ultimately causes interstitial fibrosis. The gold standard therapy used in the treatment of DMD consists in the use of corticosteroids such as prednisone and deflazacort (DFZ). However, these drugs have limited therapeutic value and their combination with drugs already approved for the treatment of other human diseases such as doxycycline (DOX) could be beneficial in the clinical management of DMD patients. In this study, we investigated the benefits of the association between DFZ and DOX over therapy with DFZ (gold standard), in mitigating the evolution of dystrophinopathy in skeletal and heart muscle in mdx mice. The treatments with the single drug (DOX 6 mg/mL), (DFZ 1,2 mg/Kg) or DOX (6 mg/mL) / DFZ (1,2 mg/Kg) combination were administered in drinking water to mothers and newborns, starting on the day of birth in the short-term treatment group for a period of 36 days. In the long-term treatment group, which was composed of mice 17 months of age, the same treatments were administered in drinking water to mdx mice for 9 months, starting on their 8 month of birth. Histopathological, functional and biochemical parameters were evaluated in skeletal (biceps brachii and diaphragm) and cardiac muscle. DOX/DFZ combination was found to be advantageous over monotherapy with DFZ either by promoting an initial protection against myonecrosis or by slowing the progression of dystrophinopathy of skeletal muscles. It was also advantageous for cardiac protection. The combination of DOX with DFZ, which has already been used in the treatment of some diseases, has emerged as a potential useful therapy for DMD / Doutorado / Anatomia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

L'intérêt de l’utilisation des vecteurs viraux comme le Adeno-Associated Virus recombinant (rAAV) dans la recherche pour le traitement des maladies génétiques a conduit à une évolution rapide des méthodes de production d'AAV au cours des deux dernières décennies (Ayuso et al., 2010). Leur large biodisponibilité in vivo et leur efficacité à long terme dans les tissus postmitotiques en font de bons candidats pour de nombreuses applications de transfert de gènes. En plus, la spécificité du traitement peut être augmentée lorsque le sérotype correct est choisi pour cibler un tissu spécifique. Parmi les méthodes de production actuellement utilisées, la tri-transfection de cellules embryonnaires humaines rénales 293 (HEK293) reste la plus populaire pour l'échelle de recherche; Et la production de rAAV médiée par des baculovirus pour des échelles plus importantes. L'importance croissante des vecteurs viraux dans l'application pratique de la thérapie génique exige l'amélioration des processus de production, en particulier en ce qui concerne les rendements et la pureté du produit final. Mon travail au cours de ces quatre années a été axé sur deux points principaux: (1) améliorer les processus biotechnologiques employés dans la production de rAAV pour la recherche et les échelles d'étude préclinique et (2) tester in vitro et in vivo les applications pour le rAAV dans le l’édition de genome. L'édition de gènes médiée par des nucléases spécialement conçues offre de nouveaux espoirs pour le traitement de plusieurs maladies héréditaires monogéniques. Récemment découvert, le système CRISPR Cas9 (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats) fournit des outils importants nécessaires pour corriger les mutations par homologie. Notre modèle canonique est la souris mdx, un modèle animal naturel de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). Les mutations DMD, qui conduisent à l'absence de protéine dystrophine, entraînent une myopathie progressive et fatale. Plusieurs stratégies, allant des stratégies pharmacologiques aux stratégies de saut-d’éxon, ont tenté de renverser le phénotype et ralentisser la progression de la maladie, mais les résultats ne sont pas encore satisfaisants. Ce nouvel et puissant outil d'édition de génome peut être vectorisé par rAAV. Les résultats de la première partie ont été publiés en 2015 et 2016 et seront présentés sous la forme d'articles et pour la deuxième partie, je présenterai les résultats préliminaires et les perspectives du travail qui se poursuivra dans le laboratoire. / The interest of recombinant Adeno-Associated Virus (rAAV) vectors for research and clinical purposes in the treatment of genetic diseases have led to the rapid evolution of methods for AAV production in the last two decades (Ayuso et al., 2010). Their broad in vivo biodistribution and long-term efficacy in postmitotic tissues make them good candidates for numerous gene transfer applications. In addition, the specificity of the treatment can be increased when the right serotype is chosen to target a specific tissue. Among the production methods currently in use, tri-transfection of human embryonic kidney 293 (HEK293) cells remains the most popular for research scale; and rAAV production mediated by baculoviruses for larger scales. The increasing importance of viral vectors in the practical application of gene therapy demands the improvement of production processes, especially when it concerns the yields and purity of the final product. My work during these four years was focused in two main points: (1) improve biotechnological processes employed in rAAV production for research and pre-clinical study scales and (2) test in vitro and in vivo the applications for rAAV in the field of genome editing. Gene-editing mediated by engineered nucleases offers new hopes for the treatment of several monogenic inherited diseases. Recently discovered, the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) Cas9 system provides important tools needed to correct by homology-directed repair mutations. Our canonical model is the mdx mouse, a naturally occurring animal model of Duchenne Muscular Dystrophy (DMD). DMD mutations, which lead to the absence of the protein dystrophin, results in a progressive and fatal myopathy. Several strategies, from pharmacological to exon-skipping strategies, have attempt to revert the phenotype and slow down the disease progress, however results are not yet satisfactory. This new and powerful genome editing tool can be vectorized by rAAV. Results for the first part were published in 2015 and 2016 and will be presented in the form of articles and for the second part I will present preliminary results and perspectives for the work that will be continued in the lab.

Bei der Duchenne Muskeldystrophie (DMD) handelt es sich um eine erblich bedingte, progredient verlaufende Muskelschwäche mit frühzeitigem tödlichem Ausgang. Durch eine Mutation des Dystrophingens kommt es aufgrund fehlender mechanischer Stabilität der Muskelzellen zur Muskelschwäche und dem Ersatz von Muskelgewebe durch Binde- und Fettgewebe. Ein weiteres Kennzeichen der Erkrankung ist ein pathologisch erhöhter Kalziumgehalt der Muskelzellen, der zu gestörten Signalwegen und dem Zelltod führt. Die DMD kommt auch bei Mäusen vor, wobei das Mdx-Mausmodell das bekannteste und am besten erforschte Modell der Erkrankung ist. Die Mäuse besitzen im Gegensatz zum Menschen allerdings ein De- und Regenerationspotenzial der Muskulatur, was die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die menschliche DMD erschwert, da sich die Pathophysiologie der Mäuse abgemildert darstellt. Daher ist es notwendig, das Modell hinsichtlich der Degeneration der Muskulatur zu verbessern, was durch eine unilaterale Injektion von Botox in den rechten M.masseter, die zu dessen Lähmung führt, gewährleistet werden sollte. Das vom Bakterium Clostridium botulinum produzierte Endotoxin Botulinumtoxin A (Botox) wird in der Zahnmedizin unter anderem eingesetzt, um die Masseterhypertrophie zu behandeln. Botox hemmt die Freisetzung von Acetylcholin an der neuromuskulären Endplatte, was zur Hemmung der Muskelkontraktion führt, welche beendet wird, wenn durch das Sprossen neuer Axone eine Reinnervation der Muskulatur stattfindet. Unter dem Einfluss von Botox zu unterschiedlichen Untersuchungszeitpunkten sollte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass sich die Expression der kalziumregulierenden Gene der Mdx-Mäuse dahingehend verändern, dass ein verschlechterter Phänotyp bei den dystrophen Mäusen resultiert. Das Mdx-Mausmodell sollte der menschlichen DMD angepasst werden, indem das regenerative Potenzial der dystrophen Mäuse durch die Botox-Injektion und dem damit verbundenen unilateralen Funktionsverlust der Muskulatur unterbrochen wird. Weiterhin stellte sich die Frage, ob durch die Botox-Injektion auch bei den gesunden Mäusen ein Duchenne-ähnlicher Phänotyp auf der behandelten Seite erzeugt werden kann. Dazu wurden in dieser Arbeit die Kaumuskeln M.masseter, M.temporalis und die Zunge von 100 Tage alten Kontroll- und Mdx-Mäusen hinsichtlich ihres Kalziumstoffwechsels 3 bzw. 6 Wochen nach der Botox-Injektion untersucht. Die Genexpression der untersuchten Gene wurde durch quantitative RT-PCR erhoben. Bei der Kontrollgruppe waren 3 Wochen nach der Botox-Injektion im rechten M.masseter alle untersuchten Gene mit Ausnahme von Atp2a1 und Pvalb erhöht. Die erhöhten Expressionen im Vergleich zur linken Seite lagen zwischen dem 1,7-und 15,3fachen. Sechs Wochen nach der Botox-Injektion waren alle Gene im rechten M.masseter mit Ausnahme von Atp2a2 und Sln zwischen dem 1,9- und 4,6fachen erhöht. Bei Sln kam es zu einer Reduktion um 88% verglichen mit der linken Seite. Im M.temporalis der Kontrolltiere konnten 3 Wochen nach der Injektion die Gene Slc8a1 und Sln um das 1,8- bzw. 13,2fache erhöht im Vergleich zur linken Seite nachgewiesen werden. Atp2a1 wurde im rechten M.temporalis um 47% weniger exprimiert als auf der linken Seite. Sechs Wochen nach der Injektion konnten im M.temporalis keine Veränderungen mehr festgestellt werden. Bei den Mdx-Mäusen wurde 3 Wochen nach der Botox-Injektion im rechten M.masseter bei den Genen Atp2a2, Pln und Sln erhöhte Genexpressionen um das Doppelte, 2,2- und 2,8fache im Vergleich zur linken Seite nachgewiesen. Im M.temporalis kam es 3 Wochen nach der Injektion auf der rechten Seite zu einer Erhöhung von Sln um das 8,5fache im Vergleich zur linken Seite. Sechs Wochen nach der Injektion gab es in beiden rechten Muskeln keine Veränderungen mehr. Bei den gesunden Mäusen konnte durch die Botox-Injektion zu keinem der beiden Untersuchungszeitpunkte und in keiner der Muskelproben ein Duchenne-ähnlicher Phänotyp erzeugt werden, auch wenn einzelne Gene eine Verschlechterung des Phänotyps anzeigen, gleichzeitig andere Genveränderungen jedoch auf einen positiven Einfluss auf den Phänotyp schließen lassen. Die Funktion des M.temporalis gleicht außerdem den Funktionsverlust des M.masseter ausreichend aus. Bei den Mdx-Mäusen konnte im rechten M.masseter ebenfalls keine eindeutige Verschlechterung des Phänotyps 3 Wochen nach der Botox-Injektion nachgewiesen werden. Die veränderten Genexpressionen lassen sowohl positiven als auch negativen Einfluss auf den Phänotyp zu, sodass es in der Gesamtbetrachtung nicht zu einer Verschlechterung des Phänotyps kommen muss. Zum späteren Untersuchungszeitpunkt konnten bei den Mdx-Mäusen keinerlei Veränderungen hinsichtlich der Genexpression in den beiden Muskelproben nachgewiesen werden. Es ist davon auszugehen, dass die Botox-Wirkung nachgelassen bzw. aufgehört hat und es bereits zu einer Reinnervation im M.masseter kam, die auch durch das Regenerationspotenzial der Mdx-Mäuse erklärt werden kann. Auch in anderen Untersuchungen konnte der vielversprechende Ansatz einer durch Botox induzierten Muskellähmung nicht zu einer Verschlechterung des Phänotyps der Kaumuskeln bei gesunden und Mdx-Mäusen führen.:Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1. Einleitung 1.1. Muskeldystrophie Duchenne 1.2. Das Dystrophinprotein 1.3. Der Kalziumstoffwechsel 1.4. Tiermodelle 1.4.1. Maus 1.4.2. Hund 1.4.3. Schwein 1.4.4. Ratte 1.5. Botulinumtoxin in der Zahnmedizin 1.6. Ziele der Arbeit 2. Material und Methoden 2.1. Material 2.1.1. Geräte 2.1.2. Chemikalien 2.1.3. Kits 2.1.4. Sonden/Primer 2.1.5. Software 2.2. Methoden 2.2.1. Versuchstiere und Probengewinnung 2.2.2. Gelelektrophorese 2.2.3. RNA-Gewinnung 2.2.4. cDNA-Synthese 2.2.5. Quantitative real time PCR (qRT-PCR) 2.2.6. Quantifizierungsmethoden 2.2.6.1. ΔΔCT-Methode 2.2.7. Statistische Auswertung 3. Ergebnisse 3.1. Gelelektrophorese 3.2. mRNA-Gehalt 3 Wochen nach Botox-Injektion 3.2.1. Expression von Atp2a1 3.2.2. Expression von Atp2a2 3.2.3. Expression von Atp2b4 3.2.4. Expression von Cacna1s 3.2.5. Expression von Pvalb 3.2.6. Expression von Pln 3.2.7. Expression von Ryr1 3.2.8. Expression von Slc8a1 3.2.9. Expression von Sln 3.3. mRNA-Gehalt 6 Wochen nach Botox-Injektion 3.3.1. Expression von Atp2a1 3.3.2. Expression von Atp2a2 3.3.3. Expression von Atp2b4 3.3.4. Expression von Cacna1s 3.3.5. Expression von Pvalb 3.3.6. Expression von Pln 3.3.7. Expression von Ryr1 3.3.8. Expression von Slc8a1 3.3.9. Expression von Sln 3.4. Vergleich der mRNA-Gehalte 3 Wochen und 6 Wochen nach der Botox-Injektion 3.4.1. Atp2a1 3.4.2. Atp2a2 3.4.3. Atp2b4 3.4.4. Cacna1s 3.4.5. Pvalb 3.4.6. Pln 3.4.7. Ryr1 3.4.8. Slc8a1 3.4.9. Sln 4. Diskussion 4.1. Erzeugung eines Duchenne-ähnlichen Phänotyps bei gesunden Mäusen durch Botox-Injektion 4.2. Verschlechterung des Phänotyps bei Mdx-Mäusen 4.3. Unterschiede zwischen den Untersuchungszeitpunkten 4.4. Schlussfolgerungen und kritische Auseinandersetzung mit dem Versuchsaufbau 5. Zusammenfassung 6. Summary 7. Literatur 8. Danksagung 9. Anlage 1: Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 10. Anlage 2: Erklärung zur Einhaltung aktueller gesetzlicher Vorgaben