La distròfia muscular de Duchenne (DMD) és una de les malalaties recessives lligades al cromosoma X més comuns essent la seva causa primària el dèficit de distrofina, proteïna localitzada en la cara interna del sarcolema. La soca de ratolí mdx també presenta un dèficit total de distrofina i és el model animal més àmpliament utilitzat per aquesta malaltia. Malgrat el seu dèficit de distrofina, el ratolí mdx no presenta un fenotip distròfic tan sever com l'observat en la DMD humana. S'han apuntat dues hipòtesis per tractar d'explicar aquestes diferències entre la malaltia humana i el model murí. La primera atribuirïa al ratolí capacitat regenerativa més gran, mentre que la segona li atribuirïa un descens del seu ritme de necrosi a partir de cert moment de la seva vida. En aquest treball intentem clarificar aquest aspecte mitjançant diferents aproximacions: i) caracterizació morfològica de la patologia muscular durant tota la vida del ratolí mdx i estudi de marcadors de necrosi-regeneració, ii) estudi de la expressió de utrofina (proteïna que presenta elevada homologia amb la distrofina) i b-distroglicà (el lligand natural de la distrofina), iii) caracterització del paper de la proteasa uPA en la regeneració muscular, iv) el doble mutant mdx/uPA-/- com model de necrosi espontània i capacitat regenerativa disminuïda i finalment v) identificació i caracterització de noves proteïnes implicades en el procés de regeneració muscular i/o protecció enfront de la necrosi. Els resultats derivats de la caracterització morfològica apunten que el ratolí mdx no presenta necrosi durant les seves dues primers setmanes de vida, moment a partir del qual comença un increment d'aquest fenòmen arribant a un màxim al voltant dels dos mesos per a, posteriorment experimentar un descens gradual però important de l'activitat necròtica. L'anàlisi evolutiu de marcadors de necrosi-regeneració també comfirma aquesta aparició i posterior decrement de la necrosi muscular. L'estudi evolutiu de l'expressió de utrofina, ens ha permès observar com aquesta preoteïna despareix a les dues setmanes de vida, coincidint amb l'inici del descens de la necrosi muscular en els ratolins mdx, mentre que el seu posterior increment en aquests ratolins coincideix amb l'inici de la fase en que la necrosis es mostra molt més lleu. A més, els nivells de utrofina presenten una bona correlació amb els nivells b-distroglicà, comfirmant la capacitat de la utrofina per unir-se amb el que és el lligand natural de la distrofina. Aquests resultats atribueixen a la utrofina un paper com a substituta de al distrofina en el ratolí carent de distrofina.Per altre banda, el ratolí carent de uPA (uPA-/-) presenta una important reducció de la capacitat regenerativa muscular, presentant un retard temporal important en el procés regeneratiu, una acumulació de fibrina en el teixit necròtic i una disminució del reclutament de macròfags en la zona lesionada respecte els ratolins control. El tractament amb Ancrod (una toxina fibrinolítica) restaura sensiblement la seva su capacitat de regeneració. Per la seva banda, el múscul del ratolí doble mutant mdx/uPA-/- presenta un aspecte més distròfic, destacant importants acumulacions de fibres necròtiques calcificades, un augment de grups necròtics deguts a una disminució de la seva capacitat regenerativa, un pes corporal menor que les soques mdx i uPA-/- així com una mortalitat propera al 80% tot i que aquesta es concentra exclusivament en el periode de necrosi màxima. Aquests resultats confirmen la importància que té la proteasa uPA en el procés de la regeneració muscular i ens mostren com la capacitat regenerativa només només és limitant en el ratolí mdx durant el periode de màxima necrosi.Finalment, mitjançant un estudi d'expressió diferencial de gens entre ratolins controls i mdx hem pogut identificar 9 seqüències clarament sobreexpressades en ratolins mdx, essent les més interessants la tetraspanina CD63 i la seqüència anomenada B2. Experiments destinats a analitzar l'expressió d'aquestes dues seqüències ens indiquen que CD63 és també expressada en els ratolins control tot i que a nivells lleugerament inferiors que els mdx i que la seva expressió és elevada però constant durant la diferenciació de la línia mioblàstica murina C2C12 in vitro. La B2 es clarament diferencial, essent expressada per ratolins mdx i no expressada o a nivells molt baixos en controls, presentant un pic d'expressió als 3 i 6 dies de diferenciació en la línia mioblàstica murina C2C12 in vitro. / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is one of the most common X-linked diseases. DMD is due to mutations in the DMD gene, which results in lack or dysfunction of dystrophin, a 427 KDa protein localised at the inner face of the sarcolemma. The mdx mice, the most useful animal model for DMD, carry a nonsense mutation in exon 23 of the dystrophin gene that causes lack of dystrophin. Despite some genetic, biochemical and histological similarities between DMD and mdx mice, clinical manifestations are less severe in mdx mice than humans. To explain these differences, some authors proposed that mdx mice have greater regenerative capacity than humans, thus allowing them to repair the continuous necrotic events of their skeletal muscle fibres. On the other hand, it has been suggested that a decreased necrosis in mid-age and old mdx mice may underlie the clinical differences between mdx mice and DMD patients. In this work we clarify these questions using different approximations: i) morphologic characterisation of the muscular pathology during mdx mice lifespan and study of the evolution of necrosis-regeneration markers, ii) evolutive utrophin (dystrophin high-homology protein) expression study and b-dystroglycan (the natural ligand of dystrophin), iii) characterisation of the role of urokinase type plasminogen activator (uPA) during muscular regeneration, iv) the double mutant mdx/uPA-/- as both spontaneous necrosis and impaired regeneration model and finally v) identification and characterisation of new sequences implicated in the muscular regeneration process and or in the protection against necrosis. The results obtained in the morphologic characterisation indicate that necrosis in mdx mice is scarce during first two weeks, become very active with a peak at two months and then progressively fade, remaining at very low levels. The evolutive analysis of the necrosis-regeneration markers also confirms its apparition and posterior decrement. The evolutive study of utrophin expression shows that this protein practically disappear at two weeks of age, coinciding with the onset of necrosis and its posterior increase in mdx mice is concomitant with the decrease of the muscular necrosis. Furthermore, utrophin levels show a consistent correlation with b-dystroglycan levels, confirming that utrophin is able to bind and stabilise b-dystroglycan in the sarcolemma. These results confirm a role of utrophin as a substitute of dystrophin in the mdx mice sarcolemma.The uPA deficient mice (uPA-/-) suffer an important muscular regenerative capacity reduction, showing a severe delay in the regeneration process, an abnormal fibrin accumulation in the necrotic tissue and a reduction of macrophage recruitment in the zone of injury. Ancrod treatment (fibrinolitic toxin) restores significantly its regenerative capacity. Interestingly, the double mutant mdx/uPA-/- muscle shows a more severe phenotype than mdx, with important accumulation of necrotic fibbers with calcium depositions, an increment of degenerative-regenerative groups due to the reduction of its regenerative capacity, a reductions on its corporal weight compared to mdx and uPA -/- strains and the mortality of the strain is near the 80% but concentrated exclusively in the maximal necrosis period. These results demonstrate the critical importance of uPA in the muscular regeneration process and show that, in a mdx background, the regenerative capacity is only limiting during the maximal necrosis period.Finally, using a differential expression study comparing mdx and control mice we have identified 9 sequences overexpressed in mdx mice, being the more interesting ones the tetraspanin CD63 and an unknown sequence named B2. The characterisation of its expression shows that CD63 is expressed in control mice but in the mdx mice its expression is slightly higher and that its expression is high and constant during the differentiation of the murine mioblastic line C2C12 in vitro. B2 expression is clearly differential, induced in mdx mice and not expressed or expressed at a very low levels in controls, and shows a peak of expression at days 3 and 6 days of differentiation in the murine mioblastic line C2C12 in vitro.

A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma importante e severa doença músculo degenerativa causada pela mutação do gene da distrofina. Na ausência da distrofina, o sarcolema das células torna-se vulnerável devido a danos induzidos por ciclos contínuos de degeneração e regeneração. Consequentemente, a força muscular diminui e as miofibras são substituídas por tecido fibrótico. Dentre os músculos esqueléticos afetados, o diafragma, destaca-se por ser o principal músculo respiratório acometido na DMD. Similarmente a DMD humana, o modelo mdx, apesar de exibir um fenótipo suave, este apresenta um severo acometimento no músculo diafragma, assim como observado em nosso estudo prévio, aqui descritos. Entretanto, este é considerado um modelo pobre, porque ele não consegue reproduzir, o fenótipo severo observado nos pacientes. O camundongo mdx/utrn+/- (dystrophin-null heterozygous urtrophin mice) com haploinsuficiência da utrofina, tem sido hipotetizado como um modelo com um fenótipo intermediário, ganhando popularidade nos laboratórios. Porém, infelizmente, até os dias de hoje, não existe evidências fisiológicas e funcionais suficientes que justifiquem a escolha deste modelo para as terapias experimentais. Portanto, neste estudo objetivou-se esclarecer a real contribuição do camundongo mdx/utrn+/- para as terapias experimentais. Para testar esta hipótese, elegeu-se analisar a morfologia e a função muscular do músculo diafragma do mdx e mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses de idade. Para elucidar a morfopatologia do diafragma foi utilizado microscopia de luz e análises de imunohistoquímica. A função muscular do diafragma foi analisada através da avaliação das propriedades contráteis e passivas. A forma de como executar a função muscular do diafragma foi atualizada através da criação de dois clips, os quais permitiram avaliar o músculo de forma segura. A adaptação de um novo protocolo de avaliação da função muscular mostrou-se eficaz e capaz de ser utilizada para avaliar as propriedades contráteis e passivas. Aos 2 meses de idade, as colorações de Hematoxilina e eosina, Tricômio de Masson e Alizarina vermelha revelaram que o mdx/utrn+ apresentou maior quantidade de infiltrado inflamatório, tecido conectivo e áreas de calcificação do que o mdx. Já aos 6 meses de idade, não houve diferença morfológica entre o mdx e o mdx/utrn+/-. Na análise de imunohistoquímica para eMyHC (miosina embrionária de cadeia pesada eMyHC), não foi observada diferença entre o mdx e o mdx/utrn+/-aos 2 e 6 meses de idade. Entretanto, os resultados obtidos em ambas as idades, demonstraram a presença de regeneração muscular. Na marcação da proteína distrofina e utrofina, as células inflamatórias e os tipos de fibras musculares também foram detectados por imunohistoquímicas. A marcação da proteína distrofina, mostrou-se ausente no mdx e mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses de idade. A marcação da proteína utrofina mostrou-se mais evidente no mdx do que no mdx/utrn+/-, videnciando a haploinsuficiência nos mdx/utrn+/-. Macrófagos foram encontrados em maior quantidade no camundongo mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses do que no mdx, mostrando que o processo de inflamação encontrou-se aumentado nos mdx/utrn+/- Neutrófilos encontraram-se aumentados no mdx/utrn+/- com 2 meses, evidenciando a fase aguda da inflamação. Entretanto nos animais de 6 meses, quantidades semelhantes de neutrófilos foram detectadas no mdx/utrn+/- e mdx. Fibras marcadas pelas isoformas MyHC- I, IIa e IIx foram detectadas em maior porcentagem no BL10 do que no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 meses de idade, demonstrando que a diminuição destas, no mdx e mdx/utrn+/- pode colaborar para a diminuição da força nestes animais. Aos 6 meses, porcentagem similares de MyHC- I foram detectadas no BL10, mdx e mdx/utrn+/-. MyHC-IIa não foram encontradas nos animais de 6 meses. MyHC-IIx encontraram-se em maior porcentagem no BL10 do que no mdx e mdx/utrn+/- com 6 meses de idade. Baixa porcentagem de isoformas de MyHC- I/IIa foram detectadas no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 e 6 meses de idade e encontraram-se ausentes no BL10 de mesma idade. Fibras marcadas pela isoformas MyHC-IIa/IIx apresentaram-se aumentadas no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 e 6 meses, podendo este aumento auxiliar na manutenção da força muscular. MyHC-IIx-IIb foram detectadas em maior porcentagem no mdx, reduzidas no BL10 e ausentes no mdx/utrn+/- com 2 meses de idade. Estas não foram identificadas nos animais de 6 meses. As propriedades contráteis do camundongo mdx/utrn+/- aos 2 meses de idade apresentaram-se mais comprometidas do que no mdx. Pt (contração isométrica máxima), sPt (força específica de Pt), Po (Força tetânica máxima) e sPo (força específica de Po) exibiram-se mais afetadas no mdx/utrn+/- do que no mdx. Porém aos 6 meses de idade não houve diferença significativa de força entre o mdx/utrn+/- e o mdx. As propriedades passivas do mdx/utrn+/- com 2 meses apresentou mais acometida do que no mdx. Entretanto, aos 6 meses, esta propriedade não se diferenciou entre o mdx/utrn+/- e o mdx. Em suma, conclui-se que o mdx/utrn+/- representa um modelo superior ao mdx com 2 meses de idade, uma vez que este apresentou morfologia, propriedades contráteis e passiva mais comprometidas do que no mdx. Aos 6 meses as propriedades contráteis e passivas e morfológicas do camundongo mdx/utrn+/- não se diferenciou do mdx. Sugerimos que o uso do mdx/utrn+/- com 2 meses de idade pode potencializar os testes pré-clinicos / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is an important and severe muscle wasting disease caused by a dystrophin mutation. In the absence of dystrophin, sarcolemma becomes vulnerable to damage due a damage caused by continuous cycles of degeneration regeneration. Consequently, the muscle force reduces and the myofibers are replaced by fibrotic tissue. Between the skeletal muscles, the diaphragm is main affected muscle in DMD. Similarly, to a human DMD, despite the mdx model exhibit a milder phenotype, he presents the diaphragm muscle severely affected, as it was observed in our previous study, here described. However, it is also considered a poor model because it cannot reproduce the severe dystrophic phenotype seen in patients. An utrophin heterozygous utrophin mice (mdx/utrn+/- ), has been hypothesized as an intermediate model and they are gaining popularity in many laboratories. However unfortunately there is currently, no physiological enough evidence to justify the choice of this model for experimental therapies. Therefore, in this study, we aimed to elucidate the real contribution of the mdx/utrn+/- for the experimental therapies. To test this hypothesis, we evaluated the diaphragm muscle morphology and muscle function of the mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. To elucidate the diaphragm morphology, we used light microscopy techniques and immunostaining analysis. Muscle function was evaluated through the active and passive properties. The clamps allowed to safe evaluate the diaphragm function. The update of the new protocol was efficient and able to evaluate the active and passive properties. At 2 months, the Hematoxylin and eosin, Masson Thrichome, Alisarine red, revealed that the mdx/utrn+ showed more inflammatory infiltrate, connective tissue and more areas with calcification than mdx model. At 6 months, there was no significant differences between mdx and mdx/utrn+. In the immunohistochemical analysis for eMyHC (embryonic myosin heavy chain), there was no difference between mdx and mdx/utrn+/- at 2 and 6 months. However, the results obtained in both ages, showed muscle regeneration Marking for dystrophin and utrophin protein, inflammatory cells and fiber type were also detected by immunohistochemistry. Marking for dystrophin was absent in mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. Marking for utrophin protein was more evident in mdx than in mdx/utrn+/- mice, evidencing the utrophin haploinsufficiency in mdx/utr+/-. Macrophages were increased in mdx/utrn+/- than in mdx mice with 2 and 6 months, showing an inflammation. Neutrophils were increased in mdx/utrn+/- at 2 month-old, evidencing the acute phase of inflammation. However, at 6 months similar amounts of neutrophil were detected in mdx and mdx/utrn+/-. Fibers marked by MyHC-I, IIa and IIx were detected in a higher percentage in BL10 than in mdx and mdx/utrn+/- at 2 months, showing that this change could collaborate with force decrease in these animals. At 6 months, similar percentage of MyHC-I was detected in BL10, mdx and mdx/utrn+/-. MyHC-IIa animals were not found at 6 months. Higher percentage of MyHC-IIx was found in BL10 than in mdx and mdx/utrn+/- with 6 months. Low percentage of MyHC- I/IIa was detected in mdx and mdx/utrn+/- at 2 and 6 months and it was absent in BL10 in the same age. Fibers marked by MyHC-IIa/IIx isoforms were increased in mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. These changes could help to maintain the muscle force. MyHC-IIx-IIb was detected in higher percentage in mdx, reduced the BL10 and it was absent in mdx/utrn+/- with 2 months. MyHC-IIx-IIb was not identified in the animals with 6 months. Contractile properties in mdx/utrn+/- at 2 months were more affected than in mdx mice. Pt (maximal twitch force), sPt (specific twitch force), Po (maximal tetanic force) and sPo (specific tetanic force) showed more severely affected in mdx/utrn+/- than in mdx mice. At 6 months there were no significant difference in Pt, sPt, Po and sPo between mdx/utrn+/- and mdx mice. Passive properties of mdx/utrn+/- with 2 months presented more affected than the in mdx mice. However, at 6 months, this property did not differ between mdx/utrn+/- and mdx mice. In summary, we concluded that the mdx/utrn+/- at 2 month represent a superior model than the mdx with matched-age, since they presented morphology and contractile and passive properties more compromised than mdx mice. At 6 months, the mdx/utrn+/-contractile and the passive properties and morphology did not differ from the mdx mice age-matched. We suggest that the use of mdx/utrn+/- with 2 months-old would represent would represent a better model to test the potential of the therapies than mdx mice

A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma importante e severa doença músculo degenerativa causada pela mutação do gene da distrofina. Na ausência da distrofina, o sarcolema das células torna-se vulnerável devido a danos induzidos por ciclos contínuos de degeneração e regeneração. Consequentemente, a força muscular diminui e as miofibras são substituídas por tecido fibrótico. Dentre os músculos esqueléticos afetados, o diafragma, destaca-se por ser o principal músculo respiratório acometido na DMD. Similarmente a DMD humana, o modelo mdx, apesar de exibir um fenótipo suave, este apresenta um severo acometimento no músculo diafragma, assim como observado em nosso estudo prévio, aqui descritos. Entretanto, este é considerado um modelo pobre, porque ele não consegue reproduzir, o fenótipo severo observado nos pacientes. O camundongo mdx/utrn+/- (dystrophin-null heterozygous urtrophin mice) com haploinsuficiência da utrofina, tem sido hipotetizado como um modelo com um fenótipo intermediário, ganhando popularidade nos laboratórios. Porém, infelizmente, até os dias de hoje, não existe evidências fisiológicas e funcionais suficientes que justifiquem a escolha deste modelo para as terapias experimentais. Portanto, neste estudo objetivou-se esclarecer a real contribuição do camundongo mdx/utrn+/- para as terapias experimentais. Para testar esta hipótese, elegeu-se analisar a morfologia e a função muscular do músculo diafragma do mdx e mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses de idade. Para elucidar a morfopatologia do diafragma foi utilizado microscopia de luz e análises de imunohistoquímica. A função muscular do diafragma foi analisada através da avaliação das propriedades contráteis e passivas. A forma de como executar a função muscular do diafragma foi atualizada através da criação de dois clips, os quais permitiram avaliar o músculo de forma segura. A adaptação de um novo protocolo de avaliação da função muscular mostrou-se eficaz e capaz de ser utilizada para avaliar as propriedades contráteis e passivas. Aos 2 meses de idade, as colorações de Hematoxilina e eosina, Tricômio de Masson e Alizarina vermelha revelaram que o mdx/utrn+ apresentou maior quantidade de infiltrado inflamatório, tecido conectivo e áreas de calcificação do que o mdx. Já aos 6 meses de idade, não houve diferença morfológica entre o mdx e o mdx/utrn+/-. Na análise de imunohistoquímica para eMyHC (miosina embrionária de cadeia pesada eMyHC), não foi observada diferença entre o mdx e o mdx/utrn+/-aos 2 e 6 meses de idade. Entretanto, os resultados obtidos em ambas as idades, demonstraram a presença de regeneração muscular. Na marcação da proteína distrofina e utrofina, as células inflamatórias e os tipos de fibras musculares também foram detectados por imunohistoquímicas. A marcação da proteína distrofina, mostrou-se ausente no mdx e mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses de idade. A marcação da proteína utrofina mostrou-se mais evidente no mdx do que no mdx/utrn+/-, videnciando a haploinsuficiência nos mdx/utrn+/-. Macrófagos foram encontrados em maior quantidade no camundongo mdx/utrn+/- com 2 e 6 meses do que no mdx, mostrando que o processo de inflamação encontrou-se aumentado nos mdx/utrn+/- Neutrófilos encontraram-se aumentados no mdx/utrn+/- com 2 meses, evidenciando a fase aguda da inflamação. Entretanto nos animais de 6 meses, quantidades semelhantes de neutrófilos foram detectadas no mdx/utrn+/- e mdx. Fibras marcadas pelas isoformas MyHC- I, IIa e IIx foram detectadas em maior porcentagem no BL10 do que no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 meses de idade, demonstrando que a diminuição destas, no mdx e mdx/utrn+/- pode colaborar para a diminuição da força nestes animais. Aos 6 meses, porcentagem similares de MyHC- I foram detectadas no BL10, mdx e mdx/utrn+/-. MyHC-IIa não foram encontradas nos animais de 6 meses. MyHC-IIx encontraram-se em maior porcentagem no BL10 do que no mdx e mdx/utrn+/- com 6 meses de idade. Baixa porcentagem de isoformas de MyHC- I/IIa foram detectadas no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 e 6 meses de idade e encontraram-se ausentes no BL10 de mesma idade. Fibras marcadas pela isoformas MyHC-IIa/IIx apresentaram-se aumentadas no mdx e mdx/utrn+/- aos 2 e 6 meses, podendo este aumento auxiliar na manutenção da força muscular. MyHC-IIx-IIb foram detectadas em maior porcentagem no mdx, reduzidas no BL10 e ausentes no mdx/utrn+/- com 2 meses de idade. Estas não foram identificadas nos animais de 6 meses. As propriedades contráteis do camundongo mdx/utrn+/- aos 2 meses de idade apresentaram-se mais comprometidas do que no mdx. Pt (contração isométrica máxima), sPt (força específica de Pt), Po (Força tetânica máxima) e sPo (força específica de Po) exibiram-se mais afetadas no mdx/utrn+/- do que no mdx. Porém aos 6 meses de idade não houve diferença significativa de força entre o mdx/utrn+/- e o mdx. As propriedades passivas do mdx/utrn+/- com 2 meses apresentou mais acometida do que no mdx. Entretanto, aos 6 meses, esta propriedade não se diferenciou entre o mdx/utrn+/- e o mdx. Em suma, conclui-se que o mdx/utrn+/- representa um modelo superior ao mdx com 2 meses de idade, uma vez que este apresentou morfologia, propriedades contráteis e passiva mais comprometidas do que no mdx. Aos 6 meses as propriedades contráteis e passivas e morfológicas do camundongo mdx/utrn+/- não se diferenciou do mdx. Sugerimos que o uso do mdx/utrn+/- com 2 meses de idade pode potencializar os testes pré-clinicos / Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is an important and severe muscle wasting disease caused by a dystrophin mutation. In the absence of dystrophin, sarcolemma becomes vulnerable to damage due a damage caused by continuous cycles of degeneration regeneration. Consequently, the muscle force reduces and the myofibers are replaced by fibrotic tissue. Between the skeletal muscles, the diaphragm is main affected muscle in DMD. Similarly, to a human DMD, despite the mdx model exhibit a milder phenotype, he presents the diaphragm muscle severely affected, as it was observed in our previous study, here described. However, it is also considered a poor model because it cannot reproduce the severe dystrophic phenotype seen in patients. An utrophin heterozygous utrophin mice (mdx/utrn+/- ), has been hypothesized as an intermediate model and they are gaining popularity in many laboratories. However unfortunately there is currently, no physiological enough evidence to justify the choice of this model for experimental therapies. Therefore, in this study, we aimed to elucidate the real contribution of the mdx/utrn+/- for the experimental therapies. To test this hypothesis, we evaluated the diaphragm muscle morphology and muscle function of the mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. To elucidate the diaphragm morphology, we used light microscopy techniques and immunostaining analysis. Muscle function was evaluated through the active and passive properties. The clamps allowed to safe evaluate the diaphragm function. The update of the new protocol was efficient and able to evaluate the active and passive properties. At 2 months, the Hematoxylin and eosin, Masson Thrichome, Alisarine red, revealed that the mdx/utrn+ showed more inflammatory infiltrate, connective tissue and more areas with calcification than mdx model. At 6 months, there was no significant differences between mdx and mdx/utrn+. In the immunohistochemical analysis for eMyHC (embryonic myosin heavy chain), there was no difference between mdx and mdx/utrn+/- at 2 and 6 months. However, the results obtained in both ages, showed muscle regeneration Marking for dystrophin and utrophin protein, inflammatory cells and fiber type were also detected by immunohistochemistry. Marking for dystrophin was absent in mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. Marking for utrophin protein was more evident in mdx than in mdx/utrn+/- mice, evidencing the utrophin haploinsufficiency in mdx/utr+/-. Macrophages were increased in mdx/utrn+/- than in mdx mice with 2 and 6 months, showing an inflammation. Neutrophils were increased in mdx/utrn+/- at 2 month-old, evidencing the acute phase of inflammation. However, at 6 months similar amounts of neutrophil were detected in mdx and mdx/utrn+/-. Fibers marked by MyHC-I, IIa and IIx were detected in a higher percentage in BL10 than in mdx and mdx/utrn+/- at 2 months, showing that this change could collaborate with force decrease in these animals. At 6 months, similar percentage of MyHC-I was detected in BL10, mdx and mdx/utrn+/-. MyHC-IIa animals were not found at 6 months. Higher percentage of MyHC-IIx was found in BL10 than in mdx and mdx/utrn+/- with 6 months. Low percentage of MyHC- I/IIa was detected in mdx and mdx/utrn+/- at 2 and 6 months and it was absent in BL10 in the same age. Fibers marked by MyHC-IIa/IIx isoforms were increased in mdx and mdx/utrn+/- with 2 and 6 months. These changes could help to maintain the muscle force. MyHC-IIx-IIb was detected in higher percentage in mdx, reduced the BL10 and it was absent in mdx/utrn+/- with 2 months. MyHC-IIx-IIb was not identified in the animals with 6 months. Contractile properties in mdx/utrn+/- at 2 months were more affected than in mdx mice. Pt (maximal twitch force), sPt (specific twitch force), Po (maximal tetanic force) and sPo (specific tetanic force) showed more severely affected in mdx/utrn+/- than in mdx mice. At 6 months there were no significant difference in Pt, sPt, Po and sPo between mdx/utrn+/- and mdx mice. Passive properties of mdx/utrn+/- with 2 months presented more affected than the in mdx mice. However, at 6 months, this property did not differ between mdx/utrn+/- and mdx mice. In summary, we concluded that the mdx/utrn+/- at 2 month represent a superior model than the mdx with matched-age, since they presented morphology and contractile and passive properties more compromised than mdx mice. At 6 months, the mdx/utrn+/-contractile and the passive properties and morphology did not differ from the mdx mice age-matched. We suggest that the use of mdx/utrn+/- with 2 months-old would represent would represent a better model to test the potential of the therapies than mdx mice

Orientador: Humberto Santo Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferretti_Renato_D.pdf: 15919724 bytes, checksum: 2e3e4ba8b562aaaaf3dde85b2e810561 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os músculos intrínsecos da laringe (MIL) são protegidos da mionecrose em camundongos mdx, modelo da distrofia muscular de Duchenne (DMD). A DMD caracteriza-se pela mionecrose, causada pela ausência da proteína distrofina (DIS). A DIS se une a um complexo glicoproteínas (CDG), que auxilia na estabilidade da fibra e interage com proteínas reguladoras do Ca2+. O sarcolema instável dado pela ausência da DIS, diminuição de proteínas do CDG, desregulação de canais de Ca2+ e leva ao influxo de Ca2+ exacerbado, associado à diminuição da homeostase do Ca2+ intracelular e capacidade do estresse oxidativa, resulta na mionecrose. A utrofina (Utrn), semelhante à proteína DIS, se conecta às proteínas do CDG, parece ter papel na agregação dos receptores de acetilcolina (AChRs) nas junções neuromusculares (JNM) e auxiliaria na proteção da mionecrose. Neste trabalho examinamos os níveis das proteínas do CDG (beta-distroglicana [b-DG], beta-sarcoglicana [b-SG] e alfa-sintrofina [a-SIN]), da Utrn, de canais de estoque do Ca2+ (SOCE; proteínas Orai e STIM1) e proteína relacionada ao estresse oxidativo na mitocôndria (PGC-1a) em MIL distróficos. Além disso, analisamos o padrão de distribuição da Utrn e AChRs nas JNM de MIL distróficos. A análise da b-DG, b-SG, a- SIN e da Utrn pela técnica de imunohistoquímica e western blotting, mostrou que nos MIL distróficos os níveis da b-DG e da Utrn são normais em MIL adultos comparados com controle. Com envelhecimento, os níveis de proteínas do CDG e Utrn são alterados em MIL distróficos e parece não estar relacionado a proteção da mionecrose. Com emprego de técnicas moleculares e bioquímicas para análise de canais de estoque do Ca2+ (Orai e STIM1) e proteína do estress oxidativo na mitocôndria (PGC-1a), foram observados níveis aumentados de STIM1, com similar aumento da proteína calmodulina (CaM), bem como aumento da expressão do PGC-1a em MIL distróficos. Músculos acometidos distróficos apresentaram diminuição na expressão destas proteínas. Utilizando imunohistoquimica e microscopia confocal, foi observado que o padrão de distribuição da Utrn e dos AChRs não se altera nas JNM de MIL mdx. Em fibras regeneradas tanto o padrão de distribuição da Utrn quanto dos AChRs mostraram-se alterados. Pode-se concluir que os MIL de camundongos mdx apresentam manutenção dos níveis normais de proteínas do CDG e da Utrn, bem como o aumento de STIM1, CaM e PGC-1a, poderiam auxiliar, pelo menos em parte, à proteção da mionecrose / Abstract: The intrinsic laryngeal muscles (ILM) are protected from myonecrosis in the mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy (DMD). The DMD is characterized by myonecrosis, resulting from the absence of dystrophin protein. Dystrophin links the cytoskeleton to a complex of glycoprotein, the dystrophin-glycoprotein complex (DGC), which interacts with Ca2+-dependent channels for signaling and stability of the muscle membrane. In the absence of dystrophin, the sarcolemma becomes instable due to a decrease in the DGC level, deregulation of Ca2+-dependent channels, which increase Ca2+ influx, decreased Ca2+-handling and oxidative stress capacity, that result in muscle fiber necrosis. Utrophin (Utrn), similarly to the dystrophin, conects to DGC proteins, assembles the acethylcoline receptors (AChRs) at the neuromuscular junctions (NMJ) and may play a role in dystrophic muscle sparing. In this study, we examined the levels of DGC proteins (beta-dystroglycan [b-DG], beta-sarcoglycana [b-SG], alpha-syntrophin [a-SIN]), Utrn, store-operated Ca2+ channels (SOCE; STIM1 and Orai1 proteins), and mitochondrial oxidative protein (PGC-1a) in dystrophic ILM. We also examined the distribution of Utrn and AChRs in the dystrophic ILM NMJ. Immunohistochemistry and western blotting analyses of b-DG, b-SG and a-SIN, and the Utrn showed normal levels in adult dystrophic ILM compared with adult control. In aged mice, a dramatic decrease in DGC levels was observed in all dystrophic muscles compared with control. There are age-related alterations in DGC in the ILM of mdx mice, regardless of their protection against the lack of dystrophin. Using biochemical and molecular techniques to analyze SOCE proteins and mitochondrial oxidative protein (PGC-1a), we observed increased levels of STIM1, associated with increased level of calmodulin (CaM), and increased level of PGC-1a in dystrophic ILM. Dystrophic affected muscles have decreased levels of those proteins. Using molecular and biochemical methods we observed that Utrn and AChRs are fragmented only in affected muscle fibers and remaining unchanged in dystrophic MIL. We conclude that in adult dystrophic MIL the rescue of the DGC, increased levels of STIM1, CaM and PGC-1a, may be associated, at least in part, with their protection against myonecrosis / Doutorado / Anatomia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural