Transcriptomic profiling of skeletal muscle in the DMDmdx rat model of Duchenne muscular dystrophy

Dit artikel uit 2025 in Scientific Reports van Ebrahimpour Gorji en collega's, onder leiding van een groep van de Warsaw University of Life Sciences en in samenwerking met onderzoekers in Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk en Iran, beschrijft een gecombineerde histopathologische, biochemische en transcriptomische karakterisering van het Sprague-Dawley-DMD^mdx-rattenmodel voor de spierdystrofie van Duchenne. De auteurs stellen dat dit rattenmodel de menselijke vorm van DMD beter benadert dan de veelgebruikte mdx-muis, die een ongewoon sterk spierherstel en een milder fenotype vertoont. Ze brachten daarom het moleculaire landschap van dystrofisch spierweefsel in een tussenstadium van de ziekte in kaart. Zeven ratten met dystrofinedeficiëntie en zeven wildtype nestgenoten werden onderzocht toen ze ongeveer vier maanden oud waren. De musculus biceps femoris werd histologisch onderzocht met H&E-, Picrosirius-rood- en Koss-kleuring. Het bloedplasma werd geanalyseerd aan de hand van negentien biochemische parameters en spierhomogenaten werden getest op markers voor de oxidatieve status, waaronder TAS, glutathionreductase, glutathionperoxidase, SOD en TBARS. Voor het transcriptomische deel werd RNA van vier dieren per genotype gesequencet en geanalyseerd met HISAT2-uitlijning, featureCounts-kwantificering, differentiële expressieanalyse met DESeq2 en GO/KEGG/Reactome-verrijkingsanalyse.

De dystrofische ratten vertoonden de verwachte pathologie: uitgebreide multifocale necrose van spiervezels, mononucleaire ontstekingsinfiltratie, kleinere spiervezeldiameters en uitgesproken interstitiële fibrose, waarbij bindweefsel 44,3% van de spierdwarsdoorsnede besloeg, tegenover slechts 4,0% bij wildtype controles. Plasmamarkers voor spierschade waren sterk verhoogd (CPK, LDH en ALT), naast verstoringen in calcium, natrium, fosfor, magnesium, kalium, glucose en ureum. De antioxidantcapaciteit was duidelijk verminderd, met een lagere TAS en een lagere activiteit van glutathionreductase en glutathionperoxidase, hoewel de SOD-activiteit tussen de groepen niet verschilde. RNA-seq identificeerde 3.615 differentieel tot expressie gebrachte genen (1.824 opgereguleerd en 1.791 neergereguleerd), met verrijking voor de organisatie van het actinecytoskelet, de organisatie van de extracellulaire matrix, calciumionbinding en spiercontractie. Belangrijke structurele en regeneratieve genen waren neergereguleerd, waaronder Dmd, Actc1, Col6a1, Mmp2, Igf1, en de met regeneratie samenhangende myosinen Myh3 en Myh8, terwijl ontstekingsgenen en Wnt-remmende genen zoals Tnfrsf19, Nos2 en Dkk1 waren opgereguleerd. De KEGG-analyse wees op MAPK- en calciumsignalering, terwijl Reactome vooral immuunroutes en routes van de extracellulaire matrix naar voren bracht. De auteurs concluderen dat het rattenmodel meer differentieel tot expressie gebrachte genen en ernstigere pathologie oplevert dan mdx-muizen, waardoor het een platform is dat relevanter is voor de vertaling naar de klinische praktijk. Daarnaast koppelen ze hun bevindingen aan mogelijke therapeutische aangrijpingspunten, waaronder antifibrotische en ontstekingsremmende strategieën en strategieën die PI3K/AKT moduleren.