Titolo

Studio dell’effetto del trattamento con FANS sul metabolismo mitocondriale del muscolo scheletrico in un modello murino di Sclerosi Laterale Amiotrofica familiare

 

Autori

Verri Manuela*, Pastoris Ornella*, Bendotti Caterina°, Dossena Maurizia* *Dip. di Scienze Fisiologiche-Farmacologiche Cellulari-Molecolari, Sezione di Farmacologia e Biotecnologie Farmacologiche, Università degli Studi di Pavia; °Dip. di Neuroscienze, Istituto di Ricerche Farmacologiche "Mario Negri", Milano.

 

Abstract

Introduzione. La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una malattia degenerativa progressiva, ad insorgenza tardiva, caratterizzata da un danno specifico a carico dei motoneuroni, le cellule che controllano i muscoli volontari. I meccanismi alla base della degenerazione selettiva di tali neuroni sono ancora in gran parte sconosciuti, né d'altra parte esistono efficaci interventi terapeutici per migliorare la prognosi infausta dei pazienti affetti. In circa il 10% dei casi la SLA è familiare, con una trasmissione per la maggior parte di tipo autosomico dominante. I topi transgenici che esprimono il gene mutato umano dell’enzima antiossidante superossido dismutasi Cu2+/Zn2+-dipendente (SOD1) sono attualmente riconosciuti come il modello sperimentale più attendibile di SLA familiare. In particolare, i topi transgenici portatori della mutazione G93A della SOD1 (SOD1G93A) mostrano i primi sintomi di disfunzione neuromotoria delle zampe posteriori intorno ai 3 mesi e muoiono a circa 5 mesi di età. Diversi studi, sia su uomo che su modello murino, hanno ridefinito il ruolo non solo passivo del muscolo scheletrico nella SLA e di come alterazioni metaboliche a livello muscolare possano accelerare la genesi e il decorso della malattia. I dati confermano difetti funzionali e cambiamenti morfologici nei mitocondri di muscoli scheletrici sia di pazienti affetti da SLA sporadica (1) sia di topi SOD1G93A (2). Tuttavia, il ruolo del danno primario e specifico a livello del muscolo scheletrico nella genesi e nello sviluppo della SLA è ancora molto controverso, così come quello dei numerosi fattori di rischio associati alla patologia. Scopo. Lo scopo del presente studio è stato quello di valutare lo stato metabolico mitocondriale del gastrocnemio dei topi SOD1G93A in fase pre-sintomatica, unitamente all'effetto del trattamento con un farmaco antinfiammatorio non steroideo (FANS) quale potenziale fattore di rischio per lo sviluppo della malattia. Materiali e metodi. Sono stati utilizzati topi maschi di 5-6 settimane di età suddivisi in quattro gruppi sperimentali (n=8/gruppo): a) topi non transgenici trattati con veicolo (Ctrl); b) topi non transgenici trattati per 7 giorni con un FANS alla dose di 5mg/kg bolus in 0.2 ml di acqua (FANS-Ctrl); c) topi transgenici SOD1G93A trattati con veicolo (SOD1 TG); d) topi transgenici SOD1G93A trattati per 7 giorni con un FANS alla dose di 5mg/kg bolus in 0.2 ml di acqua (FANS-SOD1 TG). Il sacrificio è stato effettuato dopo 24 ore dall'ultimo trattamento. Il muscolo gastrocnemio è stato successivamente prelevato e sulla frazione mitocondriale sono state valutate le attività enzimatiche specifiche della citrato sintasi (enzima chiave del ciclo di Krebs) e dei quattro complessi della catena respiratoria mitocondriale: NADH-ubichinone ossidoreduttasi (complesso I), succinato deidrogenasi (complesso II), citocromo c reduttasi rotenone-insensibile (complesso III), citocromo ossidasi (complesso IV). I valori sono stati espressi come nmoli/min/mg di proteina. Risultati. E’ stata evidenziata una diminuzione statisticamente significativa dell’attività enzimatica specifica del complesso I nei gruppi SOD1 TG (33.18±12.87, P<0.05) e FANS-SOD1 TG (28.25±4.19, P<0.05) rispetto al Ctrl (100.90±17.87) ed un incremento significativo dell’attività enzimatica del complesso IV nel gruppo FANS-SOD1 TG (766.70±22.40, P<0.05) rispetto al Ctrl (634.16±36.33). Conclusioni. La manipolazione genetica indotta nei topi, nella fase pre-sintomatica della patologia, sembra inibire principalmente l’attività del complesso I, mentre il trattamento farmacologico con FANS associato alla mutazione genetica provoca, unitamente al decremento di attività del complesso I, un incremento di attività del complesso IV. Ciò suggerisce la comparsa, nel mitocondrio, di un precoce disaccoppiamento funzionale tra i complessi della catena di trasporto elettronico, in particolare in presenza del FANS. Le alterazioni osservate potrebbero essere causa/conseguenza della produzione di ROS, ma ulteriori studi sono necessari a conferma di tale ipotesi. Bibliografia 1. Sorarù G, Vergani L, Fedrizzi L, D'Ascenzo C, Polo A, Bernazzi B, Angelini C. Activities of mitochondrial complexes correlate with nNOS amount in muscle from ALS patients. Neuropathol Appl Neurobiol. 33: 204-11; 2007. 2. Leclerc N, Ribera F, Zoll J, Warter JM, Poindron P, Lampert E, Borg J. Selective changes in mitochondria respiratory properties in oxidative or glycolytic muscle fibers isolated from G93AhumanSOD1 transgenic mice. Neuromuscul Disord. 11: 722-727; 2001.