Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Катедра по биохимия, микробиология и имунология, Медицински факултет, и Катедра по медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Кореспонденция

Rashmi Kothary, болничен изследователски институт в Отава, 501 Smyth Road, Отава, Онтарио, Канада K1H 8L6. Тел: (613) 737‐8707, факс: (613) 737‐8803, E-mail: [email protected]

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Програма за регенеративна медицина, болничен изследователски институт в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8L6

Катедра по клетъчна и молекулярна медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Център за нервно-мускулни заболявания, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Катедра по биохимия, микробиология и имунология, Медицински факултет, и Катедра по медицина, Университет в Отава, Отава, Онтарио, Канада, K1H 8M5

Кореспонденция

Rashmi Kothary, болничен изследователски институт в Отава, 501 Smyth Road, Отава, Онтарио, Канада K1H 8L6. Тел: (613) 737‐8707, факс: (613) 737‐8803, E-mail: [email protected]

Информация за финансиране:

RK беше подкрепен от Cure SMA/Families of SMA Canada; Асоциация за мускулна дистрофия (САЩ) (номер на безвъзмездна помощ 575466); и Канадски институти за здравни изследвания (CIHR) (номер на безвъзмездна помощ PJT ‐ 156379). Центърът за метаболитно фенотипиране на мишки Vanderbilt е подкрепен от безвъзмездната финансова помощ от Националните здравни институти DK59637. Министерството на отбраната беше подкрепено от Фредерик Бантинг и наградата за докторски изследвания на Charles Best CIHR.

Резюме

Спиналната мускулна атрофия (SMA) е нервно-мускулно разстройство, водещо до парализа и смърт. Последните данни показват повишена чувствителност към дислипидемия и чернодробна стеатоза при пациентите. Тук предоставяме доказателства, че диетите с ниско съдържание на мазнини почти удвояват оцеляването през Smn 2B/- мишки, модел за SMA, независимо от промени в нивата на SMN, чернодробна стеатоза или засилени чернодробни функции. Увреждането на черния дроб и нивата на кетони бяха намалени, което предполага по-ниска зависимост от окисляването на мастните киселини. Това предклинично доказателство за концептуално проучване дава основания за контролирано клинично изследване на хранителните нужди и предлага доказателства за информиране на хранителни насоки, специфични за SMA.

Въведение

Спиналната мускулна атрофия (SMA) е опустошително неврологично заболяване, засягащо пациенти от всички възрасти. 1 Често засягащи малки бебета, SMA води до загуба на моторни неврони, водеща до генерализирана слабост и парализа. 1 Генетичната основа на SMA е делеция или мутация в повсеместно изразената Оцеляване на моторния неврон 1 (SMN1) ген, 2, който кодира протеин (SMN), участващ в домакински функции, включително метаболизъм на РНК и сплайсинг. 3

Тук показваме, че диетите с ниско съдържание на мазнини са били достатъчни, за да удвоят продължителността на живота Smn 2B/- мишки, без никакво намаляване на повишеното съдържание на TG в черния дроб, което предполага, че няма значителна промяна в патологията на мастния черен дроб. Функцията на черния дроб, като изход на протеин, също не показва подобрение. Идентифицирани са някои подобрения в маркерите за увреждане на черния дроб, както и в нивата на глюкагон-подобен пептид 1 (GLP-1) и кетони, които са се стремили към нормални при диета с ниско съдържание на мазнини и захароза (HSD). Като цяло тази работа подчертава необходимостта от допълнителни контролирани хранителни предклинични и клинични изследвания. След това хранителните насоки, специфични за SMA, следва да бъдат допълнително разработени от тези проучвания, основани на доказателства.

Материали и методи

Модели на мишки

The Smn 2B/- (Фон C57BL/6J) 13 мишки са настанени в университета в Отава и са обгрижвани според Канадския съвет за грижа за животните. Тъканите се събират ad libitum между 9 и 11 часа сутринта, за да се ограничи ефектът от циркадния ритъм.

Диетична модулация

На язовирите бяха осигурени излишък от нормален чау (NC) (Teklad Global 18% протеинова диета за гризачи), диета с високо съдържание на мазнини (HFD) (Research Diets D12492), диета с ниско съдържание на мазнини (LFD) (Research Diets D12450J) или захароза/диета с ниско съдържание на мазнини (HSD) (Research Diets D12450B) в дъното на клетката 2 седмици след сглобяването на двойката за разплод, която се променя на всеки 2 дни. След отбиването мишките получават диети до крайната точка. Във всяка група бяха включени поне трима мъже и три жени, за да се отчетат половите различия.

Изследвания на генната експресия

Извличането на РНК, обратната транскрипция на cDNA и qPCR бяха извършени, както е публикувано по-рано. 9 праймера са както следва: Ywhaz напред 5 'AAG ACA GCA CGC TAA TAA TGC 3', обратен 5 'TTG GAA GGC CGG TTA ATT TTC 3', hprt1 напред 5 'CCC AGC GTC GTG ATT AGT GAT G 3', заден 5 „TTC AGT CCT GTC CAT AAT CAG TC 3“, както и преден и обратен грунд pl2 са поръчани от primePCR (Biorad - qMmuCIP0033479). Резултатите бяха нормализирани с два гена, идентифицирани като подходящи стабилни вътрешни референтни стойности с М стойност под 0,5 и вариационен коефициент под 0,25.

Имуноблотинг

Уестърн петна се извършват, както е описано по-горе. 9 Резултатите бяха нормализирани до общ протеин.

Количествено определяне на липидите и кръвна химия

Анализът на липидните тъкани е извършен в Центъра за метаболитно фенотипиране на мишки Vanderbilt. 9 Цялата кръв, събрана в това проучване, е взета на произволни проби (т.е. без период на гладуване) между 9 и 11 сутринта. Аланин аминотрансферазата (ALT), общият протеин и неестерифицираните мастни киселини (NEFA) бяха оценени в Comparative Clinical Pathology Services, LLC., Columbia, Missouri. Количественото определяне на глюкагон и GLP-1 е възложено на Eve Technologies Corp. (Калгари, Алберта). 9 Кетонът и глюкозата бяха анализирани с Freestyle Precision Neo Blood Glucose and Ketone monitoring system.

Статистика

Данните са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност. Еднопосочен ANOVA анализ беше използван с Tukey като посттест. Кривите на оцеляване бяха сравнени с помощта на тест на Mantel-Cox. Статистически анализ беше извършен в GraphPad Prism. Извършен е тест на Grubbs (алфа = 0,05) за идентифициране на извънредни стойности, които са отстранени от анализа. Значението беше определено на P ≤ 0,05 за *, P ≤ 0,01 за **, P ≤ 0,001 за ***, и P ≤ 0,0001 за ****. н номерът за всеки експеримент е посочен в легендите на фигурите.

Наличност на данни и материали

Сурови данни могат да бъдат предоставени при поискване.

Резултати

диетата с ниско съдържание на мазнини води до повишена преживяемост без корекция на чернодробния триглицерид или чернодробната функция

ниско

Дискусия

Консенсусът относно стандартите за грижи в SMA 19, 20 многократно подчерта необходимостта от повече изследвания в метаболизма на SMA. Въпреки това, все още липсват оптимални хранителни насоки за пациенти с SMA. Понастоящем много пациенти с SMA са или недохранени, недохранени или прехранени. 21, 22 През годините много семейства на SMA са приели „аминокиселинната диета“. Тази диета е разработена изцяло въз основа на наблюдения и опит на болногледачите и се състои от намалена консумация на мазнини (10–20%) и формула на елементарни свободни аминокиселини сред другите компоненти. Въпреки това липсват научни и предклинични доказателства за ползата от тази диета.

Принос на автора

Проектирано от MOD проучване, проведени експерименти, основен принос за Фигура 2. Анализирани данни и създадени всички фигури. Написа ръкописа. AT извърши и осигури подкрепа за експерименти на Фигура 2. LC осигури подкрепа за експерименти на Фигура 2. AB осигури подкрепа за експерименти. RK проектира проучване и подготви ръкопис.

Благодарности

Изразяваме своята благодарност към Sabrina Gibeault, My Tran Trung и Rebecca Yaworski, както и към персонала за грижа за животните и ветеринарните услуги на Университета в Отава за тяхната помощ при експерименти. RK беше подкрепен от Cure SMA/Families of SMA Canada; Асоциация за мускулна дистрофия (САЩ) (номер на безвъзмездна помощ 575466); и Канадски институти за здравни изследвания (CIHR) (номер на безвъзмездна помощ PJT ‐ 156379). Центърът за метаболитно фенотипиране на мишки Vanderbilt беше подкрепен от безвъзмездната помощ на NIH DK59637. Министерството на отбраната беше подкрепено от Фредерик Бантинг и наградата за докторски изследвания на Charles Best CIHR.

Конфликт на интереси

Marc ‐ Olivier Deguise получи хонорари и места за пътуване от Biogen за срещата на върха SMA 2018, проведена в Монреал, и академията SMA 2019, проведена в Торонто, Канада. RK и Изследователският институт на болницата в Отава имат лицензионно споразумение с Biogen за Smn 2B/- модел на мишка. Тези COI са извън обхвата на това проучване. Всички останали автори нямат конкуриращи се интереси, които да декларират.