PN 23.16.01.02

Scurtă prezentare a proiectului

Sarcopenia/cașexia musculară este definită ca o pierdere a masei musculare, scăderea forței musculare și a funcționalității mușchiului striat, ducând la dizabilitate și diminuarea calității vieții și chiar la progresia declinului cognitiv. În boala Parkinson (BP), de exemplu, 40% din pacienți suferă de acest sindrom iar 11% ajung la o formă severă. Relația dintre pierderea musculară și deficitul neurologic nu a fost încă demonstrată. Studii recente au arătat că există o ameliorare a simptomelor în unele boli neurodegenerative după antrenamentul fizic de intensitate scăzută/medie care induce modificări favorabile la nivelul țesutului muscular striat. În plus, în atrofia cerebrală legată de vârsta înaintată, exercițiul fizic își dovedește  eficiența, îmbunătățind perfuzia cerebrală, funcțiile metabolice, biogeneza mitocondrială și reducând stresul oxidativ și neuroinflamația. Modelele experimentale in vitro și in vivo de BP pe care le avem în vedere, ca „proof of concept”, vor permite extrapolarea rezultatelor obținute la patologia umană de BP, posibil cu referire și la alte boli neurodegenerative cu afectare musculară. Mușchiul scheletic este un organ endocrin care produce și eliberează miokine (citokine specific musculare), dovedite a exercita efecte endocrine specifice asupra altor organe, inclusiv creier. Colaborarea cu Spitalul Clinic Colentina ne oferă acces la probe biologice – sânge și LCR de la pacienții cu BP. Studiul nostru este original și are un caracter de noutate, atât pe plan național cât și internațional. Panelul de biomarkeri musculari pe care ne propunem să-l stabilim pentru a evalua comunicarea între sistemul muscular și sistemul nervos central pe axa mușchi-creier cuprinde atât miokine, cât și markeri epigenetici în special  miRNA-uri musculare, dar și proteine implicate în mecanisme epigenetice și stres oxidativ (DNMTs, SIRTs). 

Scopul proiectului:

Stabilirea unui panel de biomarkeri musculari circulanți modificați în BP cu cașexie musculară, pentru evaluarea prognosticului bolii și ca posibile ținte terapeutice. Această abordare ne va permite identificarea unor molecule care ar putea fi interceptate sau suplinite în vederea întârzierii sau prevenirii dereglării mecanismelor celulare care stau la baza afectării celor două țesuturi, pe axa creier-mușchi. În acest scop utilizăm  modele experimentale “proof of concept” in vitro și in vivo. În modelul experimental in vitro utilizăm neuroblaste umane din linia SH-SY5Y diferențiate în neuroni dopaminergici  în care se induce acumularea patologică de alfa-sinucleină/fosfo-alfa-sinucleină prin tratament cu rotenonă sau MPP+. Aceste celule se pun în co-cultură cu celule normale de mușchi scheletic uman, diferențiate din linia de mioblaste umane HSkMC. Se pun în evidență biomarkerii modificați cantitativ/calitativ la nivel celular (pentru ambele tipuri celulare) și din mediul de cultură, ca urmare a interacțiunii, prin molecule solubile, dintre cele două populații celulare. Un alt model experimental in vitro este cel de îmbătrânire musculară prematură indus cu oligonucleotide antisens (ASOs) în celule murine C2C12 pentru inducerea unui splicing alternativ în gena LMNA care conduce la pierderea a 150 de baze de la sfârșitul exonului 11. Se face analiza biomarkerilor modificați cantitativ/calitativ la nivel celular și influența acestui fenotip asupra celulelor neuronale. Pentru modelul experimental in vivo utilizăm șoareci transgenici pentru boala Parkinson umana: B6;C3-Tg(Pmp-SNCA* A52T)83Vle/J. Urmărim reducerea semnificativă a greutății, pierderea masei musculare, modificări comportamentale definitorii pentru BP, modificări morfopatologice la nivelul creierului, țesutului muscular, biomarkerii circulanți modificați, înainte și după efort fizic moderat.

Obiectivele proiectului:

1. Stabilirea unui panel de biomarkeri pentru cooperarea inter-tisulară prin molecule solubile la modelul “proof of concept” in vitro , prin co-cultivarea de neuroni dopaminergici umani înainte și după ce li s-a indus patologia de BP prin tratare cu rotenonă, și celule musculare umane diferentiate/model sarcopenie indus cu ajutorul ASOs. 
2. Evaluarea efectului antrenamentului fizic moderat asupra instalării și progresiei afectării musculare la modelul animal de BP prin monitorizarea parametrilor musculari și neurologici. 
3. Stabilirea unui panel de biomarkeri circulanți la modelul “proof-of-concept” in vivo, pentru cooperarea inter-tisulară prin molecule solubile, ca factori de prognostic pentru progresia BP către stadiile avansate  și instalarea afectării musculare.
4. Stabilirea unui panel de biomarkeri de prognostic circulanți la pacienți cu BP cu diferite grade de afectare musculară. 

Rezultate estimate:

– modificările induse de de boala Parkinson asupra degradării masei musculare prin determinarea panelului de biomarkeri musculari care caracterizează stadiile avansate ale BP.

– efectul protector al exercițiului fizic în BP, atat asupra modificarilor din creier, cât și din țesutul muscular, pe axa creier-mușchi striați. 

– caracterizarea panelului de biomarkeri circulanți modificați în boala Parkinson cu sarcopenie asociată: miokine, miRNA-uri, markeri epigenetici și de stres oxidativ.

Livrabile:

Comunicări la manifestări științifice

Bastian A., Manole E. Pathological aspects and classification criteria of inflammatory myopathies, International Pathology Conference of the “Victor Babes” Institute, Bucharest, 2-4 November 2023, Bucharest, Romania, Book of abstracts https://www.ivb.ro/wp-content/uploads/2024/01/REZUMATE-IPC_2023.pdf , Pag 53. Oral presentation

Manole E., Gaina G., Lambresu I., Ceafalan L. The involvement of Parkin in the skeletal muscle phenotype in Parkinson’s disease, International Pathology Conference of the “Victor Babes” Institute, Bucharest, 2-4 November 2023, Bucharest, Romania, Book of abstracts https://www.ivb.ro/wp-content/uploads/2024/01/REZUMATE-IPC_2023.pdf, Pag 55. Oral presentation 

Publicații 

Ioghen OC, Ceafalan LC, Popescu BO. SH-SY5Y Cell Line In Vitro Models for Parkinson Disease Research-Old Practice for New Trends. J Integr Neurosci. 2023 Jan 16;22(1):20. doi: 10.31083/j.jin2201020. PMID: 36722247.

Emilia Manole, Laura C. Ceafalan, Gisela F. Gaina, Oana A. Mosoia, Mihai E. Hinescu. Myokine expression in cancer cachexia. In: Cancer research: an interdisciplinary approach. In: Rezaei, N. (eds) Cancer Research: An Interdisciplinary Approach. Interdisciplinary Cancer Research, 2023, vol 1. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/16833_2023_138

Ioana Lambrescu, Emilia Manole, Laura Cristina Ceafalan, Gisela Gaina. The potential benefits of drug-repositioning in muscular dystrophies. In: Potential Therapeutic strategies for muscular dystrophy. Cap. 4. Edited by Gisela Gaina, 2023, IntechOpen. ISBN: 978-1-83768-156-3, Print ISBN: 978-1-83768-155-6