A distrofina é uma das proteínas que formam o complexo glicoproteico necessário para a integridade da fibra muscular e sua disfunção causa uma doença genética letal para os seres humanos, a distrofia muscular de Duchenne (DMD). Além do papel fundamental no tecido muscular, a distrofina é necessária para a fisiologia da retina e, portanto, para o processamento da informação visual. Estudos anteriores mostraram prejuízo assimétrico no eletrorretinograma (ERG), maior para aumento da luminância (via ON) que para diminuição (via OFF). Além disso, prejuízos na visão de cores e contrastes eram mais frequentes e severos em pacientes com alterações genéticas que comprometem a expressão da isoforma Dp260. O objetivo do presente estudo foi verificar através de protocolos eletrofisiológicos e psicofísicos se existiam diferenças nas respostas mediadas pelas vias visuais ON e OFF em jovens com DMD e como estas se relacionavam com o genótipo. Foram avaliados 19 jovens com DMD (idade média = 15,2 ± 3,4 anos) cujos resultados foram comparados com os de sujeitos controles pareados por idade. Os métodos utilizados foram o ERG de campo total e medidas psicofísicas de sensibilidade ao contraste (SC) espacial e temporal de luminância. Protocolos tradicionalmente empregados foram associados a protocolos cujos estímulos visuais ativam, preferencialmente, a via ON ou a via OFF. Para o ERG de campo total foram utilizados seis protocolos: 1. ERG escotópico, 2. ERG fotópico, 3 e 4. ERG mesópico ON e OFF, 5 e 6. ERG fotópico ON e OFF. Para os quatro últimos foram utilizados estímulos intermitentes com modulação da luminância em dente de serra, com aumento rápido de luminância e diminuição gradual (ON) e o contrário (OFF). Para a avaliação psicofísica foi determinada: 1. SC para grades senoidais e SC temporal, e 2. SC a estímulos de tabuleiro de xadrez com aumento (ON) ou diminuição (OFF) da luminância média relativa ao fundo, apresentados com duração curta (sistema magnocelular) ou longa (sistema parvocelular). Os resultados mostraram redução da amplitude da onda-b dos ERGs escotópico e fotópico e prejuízos na SC espacial e temporal de luminância, concordando com a literatura. A contribuição inédita do presente estudo foi mostrar alteração nos ERGs ON e OFF para atividade dos bastonetes e no ERG ON para atividade exclusiva dos cones. Na avaliação psicofísica, houve redução da SC para os protocolos ON sem diferença entre magnocelular e parvocelular. Em conclusão, as alterações encontradas estão principalmente relacionadas com a atividade ON da retina. A alteração psicofísica da SC espacial de luminância de jovens com DMD deve estar relacionada, ao menos em parte, com prejuízos retinianos devidos à ausência da Dp260 ou da própria distrofina total (Dp427). Estudos futuros devem aprofundar a investigação utilizando protocolos do ERG que estimulam, preferencialmente, as vias magnocelular e parvocelular, e ampliar o número de pacientes avaliados para se obter as correlações entre as alterações genéticas e os prejuízos visuais / The dystrophin is one of the proteins that form the glycoprotein complex necessary for the integrity of the muscular fibers. Its dysfunction causes a genetic disease called the Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) which is lethal for humans. Besides its fundamental role in the muscle tissues the dystrophin is also necessary in the physiology of the retina, in the processing of visual information. Previous studies have demonstrated asymmetric deviations in the electroretinogram (ERG) of DMDs with bigger changes to stimuli with increasing (ON pathway) than to decreasing (OFF pathway) luminance. Moreover deficiencies in color vision and contrast sensitivity have been more frequent and severe in patients having genetic alterations related to the expression of the Dp260 isoform. The aim of the present study was to apply electrophysiological and psychophysical protocols to verify the suspected alterations in DMD patients regarding the ON and OFF visual pathways and relate the results to their genotypes. 19 DMD patients (mean age = 15.2 ± 3.4 years) were tested and their results were compared to that of an age-matched control group. Fullfield ERG and spatial and temporal luminance contrast sensitivity tests were used during the examinations. Classical protocols were applied together with the ones preferentially stimulating the ON and the OFF visual pathways. The full-field ERG test consisted of six protocols: 1. Scotopic ERG, 2. Photopic ERG, 3. and 4. Mesopic ON and OFF ERG, 5. and 6. Photopic ON and OFF ERG. For the latter four protocols flicker stimuli were used with sawtooth modulation of rapid increase and slower decrease in luminance (ON) and rapid decrease and slower increase in luminance (OFF). The psychophysical evaluation comprised 1. Spatial contrast sensitivity test with sinusoidal gratings and temporal contrast sensitivity test, and 2. Contrast sensitivity tests with checkerboard stimuli with increasing (ON) and decreasing (OFF) luminance relative to the background. These latter were presented for both short (magnocellular system) and long (parvocellular system) durations. In agreement with the literature the results show reduced amplitudes in the ERGs scotopic and photopic b-waves and also impairment in the spatial and temporal contrast sensitivities. This studys novel contribution was the presentation of the alterations in both rod driven ON and OFF ERGs and solely in the cone driven ON ERG. The psychophysical analysis showed reduced contrast sensitivity in the ON protocol similar for both magno- and parvocellular oriented stimuli. In summary the encountered alterations suggest damages in the ON mechanism of the retina. The changes in spatial luminance contrast sensitivity of DMD patients are related, at least partially, to the lack of Dp260 or to the loss of the entire dystrophin (Dp427). Future studies shall investigate this in more details applying ERG protocols to stimulate magno- and parvocellular activities, and increase the number of patients to be able to determine correlations between visual dysfunctions and genetic mutations

A fisioterapia motora vem sendo empregada como terapia de suporte para as distrofias musculares, porém, seu efeito no músculo distrófico e na função motora global precisa ser melhor compreendida para direcionar os tratamentos. Esta pesquisa objetiva elucidar o papel da fisioterapia motora na deposição de colágeno muscular, bem como em alguns parâmetros cinemáticos e dinâmicos da marcha do modelo Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD). Fragmentos do músculo bíceps femoralis foram coletados por biópsia de cinco animais GRMD de mesma idade para análises por microscopia de luz e imuno-histoquímica. A marcha dos animais foi registrada por câmeras de vídeo e as Forças de Reação do Solo (FRS) nos sentidos vertical (Fy), craniocaudal (Fx) e mediolateral (Fz) coletadas utilizando uma plataforma de força Kistler AG (9287A/100Hz) com os valores normalizados pelo peso corporal. Dois animais (tratados: TD) participaram do protocolo de fisioterapia que consistiu de atividade de marcha com velocidade controlada em área de 288 metros, 3 vezes/semana durante 12 semanas. Os animais controles (CD) mantiveram sua rotina de atividades diárias. A coleta I foi considerada como tempo zero (t0) com n=5 e o tempo após a fisioterapia (t1) como coleta II. As análises estatísticas consideraram p<.01. Foi realizada Imuno-histoquímica anti-colágenos tipo I, III (Calbiochem®) e IV (Bioreagents®). As características histopatológicas foram observadas no t0. Os CD apresentaram fibras hipercontraídas no t1, não observadas nos TD. Os colágenos do tipo I e III foram os mais presentes e aumentados. No t1, feixes espessos de colágeno do tipo I foram observados no endomísio dos TD, comparado ao t0. Os animais GRMD apresentaram velocidade lenta de marcha no t0 (0.64 m.s-1) com diminuição da mesma no t1 para os TD (0.45 m.s-1). No t1, os TD apresentaram diminuição da ADM do quadril (p<.0001), bem como do ombro (p<.05). O joelho e carpo dos animais foram as articulações com maiores ADM durante a marcha. Houve aumento da força vertical (Fy) dos membros torácicos e pélvicos dos TD e CD no t1 comparada ao t0. Os CD mostraram aumento do tempo de suporte dos membros torácicos no t1. A força propulsiva (Fx-) dos animais GRMD estava diminuída no t0, não mostrando sofrer influência da fisioterapia. A força medial (Fz+) do membro torácico dos TD mostrou aumento no t1 quando comparada aos CD p<.0001). Os animais tratados apresentam diminuição da flexibilidade e menor regeneração do tecido muscular em comparação aos animais não tratados. Funcionalmente, a fraqueza muscular dos animais distróficos reflete em uma marcha lenta, com característica de sobrecarga e dificuldade de avançar com o corpo. Além destas características, os TD apresentam menor amplitude de movimento articular proximal quando comparado ao t0. A fisioterapia motora aplicada acelera as alterações morfológicas no músculo distrófico sem interferir na progressão das disfunções de marcha no modelo canino da distrofia muscular. / Physiotherapy has been widely used as support treatment for muscular dystrophies. Its effect on dystrophic muscle and global function should be better understood to guide treatments. This study aims to understand the role of motor physical therapy on muscular collagen deposition and some kinematics and dynamical parameters of gait of the Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) model. Five GRMD dogs with the same age had fragments of biceps femoralis collected by biopsy for light microscopy and Immunohistochemistry analysis. Gait of the dogs were video recording for kinematics analysis and Ground Reaction Forces (GRF) in vertical (Fy), craniocaudal (Fx) and mediolateral (Fz) direction were collect using a Force Plate Kistler AG (9287A/100Hz) and normalized for body weight. Two animals (therapy dogs: TD) underwent a protocol which consisted of velocity controlled walking activity in an area of 288 meters total length, 3 times/week per 12 weeks. Control dogs (CD) maintained their daily routine. Zero time (t0) is considered at collect I (n=5) and time after therapy (t1) - collect II. Statistical analysis considered p<.01. Immunohistochemistry anticollagen types I, III (Calbiochem®) and IV (Bioreagents®) were performed. Histopathology features were observed at t0. CD presented hypercontracted fibers that were not observed on TD at t1. Collagen types I and III were the most increased ones. At t1, thicker tracts of collagen type I were observed at the endomysium of TD compared to t0. GRMD dogs presented slow velocity of gait (0.64 m.s-1) at t0 and there were a decrease of this velocity of TD at t1 (0.45 m.s-1). Hip ROM was decrease at t1 (p<.0001), as well as the shoulder ROM (p<.05) for TD. Stifle and Carpal ROM presented the highest active ROM during gait of dystrophic dogs. Fy of thoracic and pelvic limbs at t1 of TD and CD was higher than t0. CD presented increase of support time of thoracic limbs at t1 (49 to 53%). Propulsive force (Fx-) of GRMD dogs were decrease at t0, with no effect of physical therapy. Medial force (Fz+) of TD thoracic limbs were higher at t1 when compared to CD (p<.0001). TD presents less muscular flexibility and regeneration when compared to CD. Functionally, the muscular weakness of dystrophic dogs reflects a gait with slow velocity, overloaded and difficulty to goes forward. Moreover, TD presented lower range of motion of the proximal joints when compared to t0. The applied motor physical therapy accelerates the morphological alterations on dystrophic muscle without stop the gait disorders of the canine model of Duchenne muscular dystrophy.

A fisioterapia motora vem sendo empregada como terapia de suporte para as distrofias musculares, porém, seu efeito no músculo distrófico e na função motora global precisa ser melhor compreendida para direcionar os tratamentos. Esta pesquisa objetiva elucidar o papel da fisioterapia motora na deposição de colágeno muscular, bem como em alguns parâmetros cinemáticos e dinâmicos da marcha do modelo Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD). Fragmentos do músculo bíceps femoralis foram coletados por biópsia de cinco animais GRMD de mesma idade para análises por microscopia de luz e imuno-histoquímica. A marcha dos animais foi registrada por câmeras de vídeo e as Forças de Reação do Solo (FRS) nos sentidos vertical (Fy), craniocaudal (Fx) e mediolateral (Fz) coletadas utilizando uma plataforma de força Kistler AG (9287A/100Hz) com os valores normalizados pelo peso corporal. Dois animais (tratados: TD) participaram do protocolo de fisioterapia que consistiu de atividade de marcha com velocidade controlada em área de 288 metros, 3 vezes/semana durante 12 semanas. Os animais controles (CD) mantiveram sua rotina de atividades diárias. A coleta I foi considerada como tempo zero (t0) com n=5 e o tempo após a fisioterapia (t1) como coleta II. As análises estatísticas consideraram p<.01. Foi realizada Imuno-histoquímica anti-colágenos tipo I, III (Calbiochem®) e IV (Bioreagents®). As características histopatológicas foram observadas no t0. Os CD apresentaram fibras hipercontraídas no t1, não observadas nos TD. Os colágenos do tipo I e III foram os mais presentes e aumentados. No t1, feixes espessos de colágeno do tipo I foram observados no endomísio dos TD, comparado ao t0. Os animais GRMD apresentaram velocidade lenta de marcha no t0 (0.64 m.s-1) com diminuição da mesma no t1 para os TD (0.45 m.s-1). No t1, os TD apresentaram diminuição da ADM do quadril (p<.0001), bem como do ombro (p<.05). O joelho e carpo dos animais foram as articulações com maiores ADM durante a marcha. Houve aumento da força vertical (Fy) dos membros torácicos e pélvicos dos TD e CD no t1 comparada ao t0. Os CD mostraram aumento do tempo de suporte dos membros torácicos no t1. A força propulsiva (Fx-) dos animais GRMD estava diminuída no t0, não mostrando sofrer influência da fisioterapia. A força medial (Fz+) do membro torácico dos TD mostrou aumento no t1 quando comparada aos CD p<.0001). Os animais tratados apresentam diminuição da flexibilidade e menor regeneração do tecido muscular em comparação aos animais não tratados. Funcionalmente, a fraqueza muscular dos animais distróficos reflete em uma marcha lenta, com característica de sobrecarga e dificuldade de avançar com o corpo. Além destas características, os TD apresentam menor amplitude de movimento articular proximal quando comparado ao t0. A fisioterapia motora aplicada acelera as alterações morfológicas no músculo distrófico sem interferir na progressão das disfunções de marcha no modelo canino da distrofia muscular. / Physiotherapy has been widely used as support treatment for muscular dystrophies. Its effect on dystrophic muscle and global function should be better understood to guide treatments. This study aims to understand the role of motor physical therapy on muscular collagen deposition and some kinematics and dynamical parameters of gait of the Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) model. Five GRMD dogs with the same age had fragments of biceps femoralis collected by biopsy for light microscopy and Immunohistochemistry analysis. Gait of the dogs were video recording for kinematics analysis and Ground Reaction Forces (GRF) in vertical (Fy), craniocaudal (Fx) and mediolateral (Fz) direction were collect using a Force Plate Kistler AG (9287A/100Hz) and normalized for body weight. Two animals (therapy dogs: TD) underwent a protocol which consisted of velocity controlled walking activity in an area of 288 meters total length, 3 times/week per 12 weeks. Control dogs (CD) maintained their daily routine. Zero time (t0) is considered at collect I (n=5) and time after therapy (t1) - collect II. Statistical analysis considered p<.01. Immunohistochemistry anticollagen types I, III (Calbiochem®) and IV (Bioreagents®) were performed. Histopathology features were observed at t0. CD presented hypercontracted fibers that were not observed on TD at t1. Collagen types I and III were the most increased ones. At t1, thicker tracts of collagen type I were observed at the endomysium of TD compared to t0. GRMD dogs presented slow velocity of gait (0.64 m.s-1) at t0 and there were a decrease of this velocity of TD at t1 (0.45 m.s-1). Hip ROM was decrease at t1 (p<.0001), as well as the shoulder ROM (p<.05) for TD. Stifle and Carpal ROM presented the highest active ROM during gait of dystrophic dogs. Fy of thoracic and pelvic limbs at t1 of TD and CD was higher than t0. CD presented increase of support time of thoracic limbs at t1 (49 to 53%). Propulsive force (Fx-) of GRMD dogs were decrease at t0, with no effect of physical therapy. Medial force (Fz+) of TD thoracic limbs were higher at t1 when compared to CD (p<.0001). TD presents less muscular flexibility and regeneration when compared to CD. Functionally, the muscular weakness of dystrophic dogs reflects a gait with slow velocity, overloaded and difficulty to goes forward. Moreover, TD presented lower range of motion of the proximal joints when compared to t0. The applied motor physical therapy accelerates the morphological alterations on dystrophic muscle without stop the gait disorders of the canine model of Duchenne muscular dystrophy.

A distrofina é uma das proteínas que formam o complexo glicoproteico necessário para a integridade da fibra muscular e sua disfunção causa uma doença genética letal para os seres humanos, a distrofia muscular de Duchenne (DMD). Além do papel fundamental no tecido muscular, a distrofina é necessária para a fisiologia da retina e, portanto, para o processamento da informação visual. Estudos anteriores mostraram prejuízo assimétrico no eletrorretinograma (ERG), maior para aumento da luminância (via ON) que para diminuição (via OFF). Além disso, prejuízos na visão de cores e contrastes eram mais frequentes e severos em pacientes com alterações genéticas que comprometem a expressão da isoforma Dp260. O objetivo do presente estudo foi verificar através de protocolos eletrofisiológicos e psicofísicos se existiam diferenças nas respostas mediadas pelas vias visuais ON e OFF em jovens com DMD e como estas se relacionavam com o genótipo. Foram avaliados 19 jovens com DMD (idade média = 15,2 ± 3,4 anos) cujos resultados foram comparados com os de sujeitos controles pareados por idade. Os métodos utilizados foram o ERG de campo total e medidas psicofísicas de sensibilidade ao contraste (SC) espacial e temporal de luminância. Protocolos tradicionalmente empregados foram associados a protocolos cujos estímulos visuais ativam, preferencialmente, a via ON ou a via OFF. Para o ERG de campo total foram utilizados seis protocolos: 1. ERG escotópico, 2. ERG fotópico, 3 e 4. ERG mesópico ON e OFF, 5 e 6. ERG fotópico ON e OFF. Para os quatro últimos foram utilizados estímulos intermitentes com modulação da luminância em dente de serra, com aumento rápido de luminância e diminuição gradual (ON) e o contrário (OFF). Para a avaliação psicofísica foi determinada: 1. SC para grades senoidais e SC temporal, e 2. SC a estímulos de tabuleiro de xadrez com aumento (ON) ou diminuição (OFF) da luminância média relativa ao fundo, apresentados com duração curta (sistema magnocelular) ou longa (sistema parvocelular). Os resultados mostraram redução da amplitude da onda-b dos ERGs escotópico e fotópico e prejuízos na SC espacial e temporal de luminância, concordando com a literatura. A contribuição inédita do presente estudo foi mostrar alteração nos ERGs ON e OFF para atividade dos bastonetes e no ERG ON para atividade exclusiva dos cones. Na avaliação psicofísica, houve redução da SC para os protocolos ON sem diferença entre magnocelular e parvocelular. Em conclusão, as alterações encontradas estão principalmente relacionadas com a atividade ON da retina. A alteração psicofísica da SC espacial de luminância de jovens com DMD deve estar relacionada, ao menos em parte, com prejuízos retinianos devidos à ausência da Dp260 ou da própria distrofina total (Dp427). Estudos futuros devem aprofundar a investigação utilizando protocolos do ERG que estimulam, preferencialmente, as vias magnocelular e parvocelular, e ampliar o número de pacientes avaliados para se obter as correlações entre as alterações genéticas e os prejuízos visuais / The dystrophin is one of the proteins that form the glycoprotein complex necessary for the integrity of the muscular fibers. Its dysfunction causes a genetic disease called the Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) which is lethal for humans. Besides its fundamental role in the muscle tissues the dystrophin is also necessary in the physiology of the retina, in the processing of visual information. Previous studies have demonstrated asymmetric deviations in the electroretinogram (ERG) of DMDs with bigger changes to stimuli with increasing (ON pathway) than to decreasing (OFF pathway) luminance. Moreover deficiencies in color vision and contrast sensitivity have been more frequent and severe in patients having genetic alterations related to the expression of the Dp260 isoform. The aim of the present study was to apply electrophysiological and psychophysical protocols to verify the suspected alterations in DMD patients regarding the ON and OFF visual pathways and relate the results to their genotypes. 19 DMD patients (mean age = 15.2 ± 3.4 years) were tested and their results were compared to that of an age-matched control group. Fullfield ERG and spatial and temporal luminance contrast sensitivity tests were used during the examinations. Classical protocols were applied together with the ones preferentially stimulating the ON and the OFF visual pathways. The full-field ERG test consisted of six protocols: 1. Scotopic ERG, 2. Photopic ERG, 3. and 4. Mesopic ON and OFF ERG, 5. and 6. Photopic ON and OFF ERG. For the latter four protocols flicker stimuli were used with sawtooth modulation of rapid increase and slower decrease in luminance (ON) and rapid decrease and slower increase in luminance (OFF). The psychophysical evaluation comprised 1. Spatial contrast sensitivity test with sinusoidal gratings and temporal contrast sensitivity test, and 2. Contrast sensitivity tests with checkerboard stimuli with increasing (ON) and decreasing (OFF) luminance relative to the background. These latter were presented for both short (magnocellular system) and long (parvocellular system) durations. In agreement with the literature the results show reduced amplitudes in the ERGs scotopic and photopic b-waves and also impairment in the spatial and temporal contrast sensitivities. This studys novel contribution was the presentation of the alterations in both rod driven ON and OFF ERGs and solely in the cone driven ON ERG. The psychophysical analysis showed reduced contrast sensitivity in the ON protocol similar for both magno- and parvocellular oriented stimuli. In summary the encountered alterations suggest damages in the ON mechanism of the retina. The changes in spatial luminance contrast sensitivity of DMD patients are related, at least partially, to the lack of Dp260 or to the loss of the entire dystrophin (Dp427). Future studies shall investigate this in more details applying ERG protocols to stimulate magno- and parvocellular activities, and increase the number of patients to be able to determine correlations between visual dysfunctions and genetic mutations

Orientador: Humberto Santo Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perez_PaulaSpanopoulos_M.pdf: 4055081 bytes, checksum: 1297b13fc85bb6918c3785c93466dff5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Biologia Celular / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

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

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

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

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

O complexo distrofina-glicoproteínas associadas (DGC) localiza-se no sarcolema das células musculares esqueléticas e cardíacas e tem como função principal proporcionar ligação mecânica entre o citoesqueleto intracelular e a matriz extracelular. Estudos prévios realizados em nosso laboratório, focalizando o complexo DGC, demonstraram perda de proteínas importantes desse complexo. As situações avaliadas anteriormente foram: infecção experimental por Trypanosoma cruzi (T. cruzi) e sépsis experimental. Em ambas as situações verificou-se a perda da distrofina acompanhada por disfunção contrátil e aumento nos níveis da calpaína, protease dependente de cálcio implicada na proteólise da distrofina. Todavia, o mecanismo responsável pela ativação das calpaínas e proteólise da distrofina na infecção experimental por T. cruzi e na sépsis experimental não está totalmente definido. O objetivo desse trabalho foi avaliar in vitro o mecanismo responsável pela ativação das calpaínas nas culturas de cardiomiócitos desafiadas com o soro dos animais infectados experimentalmente com T. cruzi ou com o soro dos animais submetidos à sépsis grave experimental. Camundongos C57BL/6 foram submetidos à sépsis grave ou infectados com a cepa Y de T. cruzi. No pico de expressão das citocinas pró-inflamatórias, 12 dias após inoculação do parasito ou 6 horas após a indução da sépsis, o sangue foi coletado e o soro separado. Corações de camundongos recém-nascidos foram isolados para o cultivo dos cardiomiócitos. No quinto dia após o início das culturas, as células foram estimuladas com 10% do soro de animais infectados com T. cruzi ou o soro de animais submetidos à sépsis grave durante 24 horas. Após, as células foram coletadas para análises de Western blotting e imunofluorescência para verificar a expressão da distrofina e calpaína-1. Avaliou-se também, por imunofluorescência, a expressão do NF-B. Os cardiomiócitos foram estimulados e tratados com o dantrolene, inibidor da liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático, ou ALLN, inibidor da calpaína-1, e após coletados para verificar a expressão da distrofina e calpaína-1 por Western blotting e imunofluorescência. Nossos resultados mostraram uma redução significativa na expressão da distrofina com desarranjo das miofibrilas contráteis e formação de bolhas citoplasmáticas, além de um aumento nos níveis da calpaína-1 e do NF-B. O tratamento com dantrolene nas culturas estimuladas com o soro de animais infectados experimentalmente com T. cruzi ou com o soro dos animais submetidos à sépsis grave, recuperou a expressão da distrofina e reduziu os níveis da calpaína-1. O tratamento com ALLN nos cardiomiócitos estimulados com o soro de animais infectados experimentalmente com T. cruzi recuperou a expressão da distrofina e não alterou os níveis da calpaína-1. Nas culturas estimuladas com o soro dos animais submetidos à sépsis grave, o tratamento com o ALLN recuperou a expressão da distrofina e reduziu os níveis da calpaína-1. Nossos resultados demonstraram que citocinas pró-inflamatórias presentes no soro dos animais infectados experimentalmente com T. cruzi como também no soro dos animais submetidos à sépsis grave induziriam um aumento no influxo de cálcio com consequente ativação das calpaínas, as quais atuariam na ativação do NF-B e na degradação da distrofina. Esse mecanismo poderia ser responsável pela proteólise da distrofina cardíaca observada na infecção experimental por Trypanosoma cruzi como também sépsis experimental. Mais estudos são necessários para elucidar este mecanismo, principalmente em relação a inibidores dos canais de cálcio, das citocinas pró-inflamatórias e das calpaínas, com o objetivo de fornecer novas vias de intervenção na prevenção de alterações cardíacas observadas na doença de Chagas e na sépsis. / The dystrophin-glycoprotein complex (DGC), located in the sarcolemma of cardiac and skeletal muscle cells and concentrated along the plasma membrane in costameric structures provides a framework that connects the intracellular cytoskeleton to the extracellular matrix. Previous studies from our laboratory clearly demonstrated disruption of DGC proteins in experimentally-induced T. cruzi infection and experimental sepsis. Both situation presented dystrophin disruption associated with contractile dysfunction and increased calpain levels, calcium dependent protease responsible for dystrophin proteolysis. However, the mechanism responsible for calpain activation and dystrophin proteolysis in experimentally-induced T. cruzi infection and experimental sepsis is not totally understood. The aim of this study was to evaluate in vitro the mechanism responsible for calpain activation in cultured cardiomyocytes challenged with serum from animals experimentally infected with T. cruzi or subjected to severe sepsis. Mice C57BL/6 were subjected to sepsis induction or infected with Y strain from T. cruzi. At the peak of proinflammatory cytokines expression, 12 days after parasite inoculation or 6 hours after sepsis induction, the blood was collected and the serum separated. Hearts from newborn mice were isolated for culture of cardiomyocytes. After 5 days of incubation, the cardiac cells were stimulated with 10% of serum from animals experimentally infected with T. cruzi or subjected to severe sepsis during 24 hours, and collected for Western blotting and immunofluorescence analysis to verify dystrophin and calpain-1 expression. The expression of NF-B was evaluated by immunofluorescence. The treatments with dantrolene, inhibitor of calcium release from sarcoplasmic reticulum, or ALLN, calpain-1 inhibitor, were performed in cultured cardiomyocytes stimulated during 24 hours with serum from animals infected with T. cruzi or subjected to severe sepsis, and dystrophin and calpain-1 expression were analyzed by Western blotting and immunofluorescence. Our results demonstrated loss of dystrophin associated with myofibers derangement and presence of cytoplasmic blebs as well increase of calpain-1 and NF-B expression. The dantrolene treatment in cultures stimulated with serum from animals infected with T. cruzi or subjected to severe sepsis recovey dystrophin expression and reduced calpain-1 levels. The ALLN treatment in cardiomyocytes stimulated with serum from animals infected with T. cruzi recovery dystrophin expression and preserved calpain-1 levels. In cultures stimulated with serum from animals subjected to severe sepsis, the ALLN treatment recovery dystrophin expression and decreased calpain-1 levels. Our results demonstrated that proinflammatory cytokines in serum from mice infected with T. cruzi or subjected to severe sepsis could induce an increase calcium influx with calpain activation, which could act in NF-B activation and dystrophin disruption. Possibly, this mechanism could be responsible to dystrophin proteolysis observed in experimentally-induced acute T. cruzi infection and experimental sepsis. More studies are needed to elucidate this mechanism, especially in relation to calcium channel blockers and inhibitors of pro-inflammatory cytokines and calpains, which may provide new routes for intervention to prevent cardiac damage in Chagas disease and sepsis.