Phenotypic characterization of mice lacking NG2 and therapeutic approaches to collagen VI myopathies

Il collagene VI è una proteina della matrice extracellulare ampiamente distribuita in diversi tessuti. Le mutazioni a carico dei geni che lo codificano sono causa di diverse forme di distrofia muscolare umana, ed in particolare della miopatia di Bethlem (BM) e della distrofia muscolare congenita di Ullrich (UCMD). Studi precedenti hanno dimostrato che i topi privi di collagene VI (Col6a1–/–) mostrano un fenotipo miopatico ad esordio precoce, che interessa i muscoli scheletrici e che è caratterizzato da disfunzione mitocondriale ed alterazione dell’autofagia. Le vie molecolari che trasducono i segnali del collagene VI sono per lo più sconosciute. NG2 è un proteoglicano transmembrana che funge da recettore di superficie per il collagene VI. Esso è espresso non solo nei tessuti in via di sviluppo e nei tumori ma anche nei muscoli scheletrici adulti ed è selettivamente down-regolato nelle miofibre di pazienti affetti da UCMD e nei topi privi di collagene VI. Il primo obiettivo del mio dottorato è stato investigare il ruolo di NG2 e la sua relazione con il collagene VI nei muscoli scheletrici. Sebbene il topo privo di NG2 (Cspg4–/–) appaia fenotipicamente normale, un’attenta indagine sui muscoli ha rivelato che questi animali sono affetti da una sindrome miopatica. In particolare, le miofibre dei topi privi di NG2 hanno mostrato un’aumentata incidenza di eventi apoptotici e di mitocondri disfunzionanti. Quando i topi Cspg4–/– sono stati sottoposti ad esercizio volontario su ruote, hanno manifestato debolezza muscolare e ridotta resistenza alla fatica. La microscopia elettronica ha evidenziato un ispessimento della lamina basale dei vasi ed una proliferazione di periciti attorno a capillari dei muscoli scheletrici. Queste alterazioni ultrastrutturali sono assai simili a quelle riscontrate nei pazienti affetti da miosclerosi congenita, una rara malattia recentemente associata ad una particolare mutazione nel gene COL6A2. Questa scoperta suggerisce che NG2 potrebbe influenzare l’omeostasi dei periciti contribuendo alla degenerazione delle fibre muscolari in disordini associati ad alterazioni del collagene VI. Il fenotipo osservato nei topi privi di NG2 è quindi parzialmente simile a quello osservato nei topi privi di collagene VI, rafforzando l’ipotesi di un’interazione tra le due molecole nei muscoli scheletrici. Il secondo obiettivo del mio elaborato di tesi è stato valutare l’efficacia terapeutica di NIM811, un derivato non immunosoppressivo della ciclosporina A, in topi privi di collagene VI e in colture derivate da biopsie muscolari di pazienti affetti da UCMD e BM. Il trattamento in vivo con NIM811 nei topi Col6a1–/– è risultato essere molto efficace nel normalizzare il fenotipo mitocondriale nelle miofibre e nel riportare l’apoptosi a livelli confrontabili con i topi selvatici. È anche interessante osservare che 10 giorni di trattamento con NIM811 hanno permesso un significativo recupero della forza muscolare nei topi Col6a1–/–. Inoltre, il trattamento con NIM811 ha ridotto la depolarizzazione mitocondriale indotta da oligomicina e rotenone nelle culture muscolari da pazienti affetti da UCMD e BM. Considerando i risultati ottenuti con NIM811 in topi privi di collagene VI e culture da pazienti, l’effetto non immunosoppressivo e la disponibilità del farmaco, NIM811 appare davvero promettente per un trial clinico sia su pazienti pediatrici che adulti affetti da disordini muscolari associati ad alterazioni del collagene VI.