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

W opublikowanej w 2025 roku pracy w czasopiśmie Scientific Reports Ebrahimpour Gorji i współpracownicy, pod kierownictwem zespołu ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie i we współpracy z badaczami z Francji, Wielkiej Brytanii i Iranu, przedstawiają łączną charakterystykę histopatologiczną, biochemiczną i transkryptomiczną szczurzego modelu dystrofii mięśniowej Duchenne’a Sprague-Dawley DMD^mdx. Autorzy twierdzą, że ten model szczurzy lepiej odzwierciedla DMD u ludzi niż powszechnie stosowany model mysi mdx, który cechuje się wyjątkowo intensywną regeneracją mięśni i łagodniejszym fenotypem. Ich celem było również zmapowanie molekularnego obrazu mięśni dystroficznych na pośrednim etapie choroby. Zbadano siedem szczurów z niedoborem dystrofiny oraz siedmioro ich rodzeństwa z miotu typu dzikiego w wieku około czterech miesięcy. Mięsień dwugłowy uda oceniono histologicznie z użyciem barwienia H&E, czerwienią pikrosyriusową i metodą Kossa, osocze krwi przeanalizowano pod kątem dziewiętnastu parametrów biochemicznych, a homogenaty mięśniowe zbadano pod kątem markerów stanu oksydacyjnego, w tym TAS, reduktazy glutationowej, peroksydazy glutationowej, SOD i TBARS. W części transkryptomicznej przeprowadzono sekwencjonowanie RNA pochodzącego od czterech zwierząt z każdego genotypu, a następnie analizę z wykorzystaniem dopasowania HISAT2, kwantyfikacji featureCounts, analizy różnicowej ekspresji DESeq2 oraz analizy wzbogacenia GO/KEGG/Reactome.

U szczurów z dystrofią stwierdzono oczekiwane zmiany patologiczne: rozległą, wieloogniskową martwicę włókien mięśniowych, nacieki zapalne z komórek jednojądrzastych, zmniejszenie średnicy włókien mięśniowych oraz znaczne włóknienie śródmiąższowe, przy czym tkanka łączna zajmowała 44,3% powierzchni przekroju mięśnia w porównaniu z zaledwie 4,0% u osobników kontrolnych typu dzikiego. Osoczowe markery uszkodzenia mięśni były znacznie podwyższone (CPK, LDH i ALT), czemu towarzyszyły zaburzenia stężenia wapnia, sodu, fosforu, magnezu, potasu, glukozy i mocznika. Zdolność antyoksydacyjna była wyraźnie upośledzona — odnotowano obniżone TAS oraz mniejszą aktywność reduktazy glutationowej i peroksydazy glutationowej, choć aktywność SOD nie różniła się między grupami. Sekwencjonowanie RNA pozwoliło zidentyfikować 3615 genów o zróżnicowanej ekspresji (1824 o zwiększonej i 1791 o zmniejszonej ekspresji), wzbogaconych w procesy związane z organizacją cytoszkieletu aktynowego, organizacją macierzy zewnątrzkomórkowej, wiązaniem jonów wapnia i skurczem mięśni. Zmniejszoną ekspresję wykazywały kluczowe geny strukturalne i regeneracyjne, w tym Dmd, Actc1, Col6a1, Mmp2, Igf1 oraz związane z regeneracją geny miozyn Myh3 i Myh8, natomiast zwiększoną ekspresję odnotowano w przypadku genów związanych ze stanem zapalnym i hamowaniem szlaku Wnt, takich jak Tnfrsf19, Nos2 i Dkk1. Analiza KEGG wskazała na szlaki sygnałowe MAPK i wapniowy, a analiza Reactome uwydatniła szlaki związane z odpornością i macierzą zewnątrzkomórkową. Autorzy stwierdzają, że model szczurzy wykazuje większą liczbę genów o zróżnicowanej ekspresji i poważniejsze zmiany patologiczne niż myszy mdx, co czyni go modelem o większym znaczeniu translacyjnym. Odnoszą również swoje wyniki do potencjalnych celów terapeutycznych, obejmujących strategie przeciwzwłóknieniowe, przeciwzapalne oraz modulujące szlak PI3K/AKT.