阻断离子通道可以改善严重杜氏肌营养不良小鼠的肌肉功能和生存
![TRPC6 blocker BI 749327 extends survival, improves striated muscle function, and reduces dystrophic histopathology in DKO mice. (A) Survival curves for DKO mice with BI 749327 treatment versus placebo (vehicle). (n=24 vehicle, n=15 BI 749327, log-rank test). Data in remaining panels are from ~6 wk old animals from each group. (B) Echocardiography: fractional shortening, cardiac output, and LV thickness. Unpaired t-test, n=7 vehicle (VEH) and BI 749327. (C) Left and Middle: Example 6-weeks Masson’s trichrome stains of whole heart cross sections with high-magnification of region focal fibrosis. Scale bar = 500 μm for whole heart section and 100 μm for 20x image. Right: Summary analysis, unpaired t-test; n=8 vehicle, n=6 BI 749327. (D) Integrated skeletal motor function assessed by open field test distance and speed (n=6 vehicle, n=7 BI 749327; unpaired T test), rearing behavior (n=5 vehicle, n=7 BI 749327, Mann Whitney), and grip strength (n=5 vehicle, n=10 BI 749327, Mann Whitney). (E) Example histology and summary distribution of cross-sectional area of muscle fibers in gastrocnemius (n=659 vehicle, n=563 BI 749327 fibers, n=3 animals/group, Mann Whitney). Credit: <i>Journal of Clinical Investigation—Insight</i> (2022). DOI: 10.1172/jci.insight.158906 阻断离子通道可以改善严重杜氏肌营养不良小鼠的肌肉功能和生存](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/blocking-an-ion-channe.jpg)
约翰·霍普金斯医学院的研究人员报告称,一种最初用于治疗肾脏疾病的实验性药物,可以延长小鼠的生存时间,改善其肌肉功能,使其患上严重的杜氏肌营养不良症(DMD)。
据美国肌肉萎缩症协会(MDA)称,每5000名男婴中就有1人患有DMD,由于缺乏一种叫做营养不良蛋白的蛋白质,会导致严重的肌肉萎缩和无力肌肉细胞保护他们不受机械伤害。营养不良蛋白基因在X染色体上,所以DMD主要影响男孩。
只有当两个X染色体都受到影响时,女孩才会得这种病。肌肉症状开始于2到4岁之间,到他们十几岁的时候,大多数患有DMD的人已经不能走路了。营养不良蛋白也很重要心肌因此,心脏衰竭通常发生在青少年后期到20岁出头。根据MDA的说法,患有DMD的人通常能活到30岁左右。
目前还无法治愈,但物理疗法和皮质类固醇可以减轻炎症,帮助延缓肌肉衰退,缓解症状,提高生活质量。更新的基因靶向疗法正在测试中,但它们仍然局限于一小部分目标患者。
这项新研究于9月13日发表在《美国科学》杂志上江森自控的洞察力,报告说一种药物阻断离子通道一种叫做TRPC6的药物在患有严重DMD的老鼠身上起作用,使它们的存活率提高了一倍,并改善了它们的骨骼和心肌功能。它还减少了与肌肉无力相关的骨畸形。
离子通道是一组蛋白质,主要存在于细胞膜外,它们像气孔一样,允许钙或钠等元素以可控的方式进出细胞。TRPC6是其中一种主要允许钙进入细胞的蛋白质。
它被应激激素和机械力激活,并被发现有助于钙异常进入缺乏营养不良蛋白的肌肉细胞。这会导致细胞损伤,最终细胞死亡约翰霍普金斯大学医学院心脏病学教授、亚伯拉罕和弗吉尼亚·韦斯教授大卫·卡斯说,他也是这项研究的资深作者。
“2014年,我的实验室首次表明,与正常细胞相比,当杜氏小鼠被拉伸时,进入心肌细胞的钙含量上升得更多。这就导致了心律异常。我们发现阻断TRPC6可以阻止多余的钙进入心脏,减少心律失常。”Kass说。“我们认为可能长期的TRPC6阻滞剂会帮助治疗这种综合征。不幸的是,我们当时拥有的药物在细胞中工作良好,但在动物体内代谢过快,所以不能使用。”
在这项新研究中,研究人员使用了一种模拟人类严重疾病的DMD小鼠模型。这些老鼠的平均寿命为两个月(相当于人类的十多岁)。从出生后三天开始,研究人员用TRPC6抑制剂药物(BI 749327,由Boehringer-Ingelheim制药公司开发)或安慰剂治疗雄性和雌性DMD小鼠。接受安慰剂的小鼠的中位生存率为4周,9周时死亡率为100%。注射了抑制剂的小鼠的寿命几乎翻了一番。
与没有服用药物的DMD小鼠相比,小鼠的心脏功能改善了近50%,移动速度增加了50%。这些发现得到了另一个实验的支持,在这个实验中TRPC6被从基因上移除,因此DMD小鼠不再表达这种蛋白质。他们的寿命也延长了(几乎是对照组的三倍),肌肉功能也得到了改善。
“我们相信,这可能是第一个通过口服化合物延长这种非常严重的杜氏模型的生存的研究之一。虽然这种分子不能恢复营养不良蛋白,但它能阻止另一种蛋白质的异常行为,这种异常行为是由缺乏营养不良蛋白引起的,”卡斯说。“这并不能治愈杜氏病,但如果人体试验重复这些发现,这可能意味着患者可能活到40多岁和50多岁,生活质量可能会提高。”
根据肌肉萎缩症协会(Muscular Dystrophy Association)的数据,全球每年估计有2万名儿童被诊断出患有杜氏病。