МЫШИ В6.А-DYSFPRMD/GENEJ КАК ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИСФЕРЛИНОПАТИИ

Цель. Поведенческое и патоморфологическое фенотипирование мышей, нокаутных по гену Dysf, играющему важнейшую роль в развитии и прогрессировании дисферлинопатии.

Материалы и методы. В работе использована сублиния мышей B6.A-Dysf^prmd/GeneJ (Bla/J). В ходе исследования определяли мышечную активность при помощи следующих тестов: «Перевернутая сетка», «Сила хватки», «Удержание на проволоке», «Вынужденное плавание с грузом», «Удержание животного на скользком вертикальном стержне». Выполнено гистологическое и иммунофлюоресцентное исследование скелетной мускулатуры (m. gastrocnemius, m. tibialis). Оценено наличие и распределение белка дисферлина, описаны общие гистологические изменения скелетной мышцы, характерные для мышей в возрасте 12 и 24 недель. Также выполнен морфометрический анализ с определением следующих параметров: доля некротизированных мышечных волокон; доля волокон с центрально расположенными ядрами; средний диаметр мышечного волокна.

Результаты. Тест «Сила хватки» и «Принудительное плавание с грузом» выявили снижение силы передних конечностей и выносливости у исследуемых мышей сублинии Bla/J по сравнению с контрольной линией. Сохранность физической работоспособности проверена при помощи тестов «Проволочный тест» и «Удержание животного на скользком вертикальном стержне», которые показали статистически значимое различие между исследуемыми мышами и контролем. Координация движений и мышечная сила конечностей, исследованных в тесте «Перевёрнутая сетка», в данных возрастных метках не изменена. Уменьшение силы хватки передних конечностей, снижение физическойвыносливости с возрастом отражает прогрессирование основного мышечного заболевания. Гистологическими методами в скелетной мускулатуре выявлены признаки миопатического паттерна повреждения: некротизированные мышечные волокна, умеренная лимфо-макрофагальная инфильтрация, увеличение по сравнению с контролем доли волокон с центрально расположенными ядрами, среднего диаметра волокна. Белок дисферлин в тканях мышц не обнаружен.

Заключение. С учетом результатов проведенных тестов показано, что отсутствие экспрессии гена Dysf^-/^- у мышей сублинии Bla/J приводило к мышечной дистрофии с началом развития фенотипических проявлений болезни в 12 недель жизни и их пиком к 24 неделе. Патогистологические фенотипические проявления болезни в целом неспецифичны и соответствовали данным прижизненного патологоанатомического исследования у пациентов с диферлинопатией. Мыши исследуемой сублинии Bla/J являются репрезентативной моделью дисферлинопатии и могут быть использованы для оценки новых терапевтических средств для лечения данного заболевания.

1. Reash N.F., James M.K., Alfano L.N., Mayhew A.G., Jacobs M., Iammarino M.A., Holsten S., Sakamoto C., Tateishi T., Yajima H., Duong T., de Wolf B., Gee R., Bharucha-Goebel D.X., Bravver E., Mori-Yoshimura M., Bushby K., Rufibach L.E., Straub V., Lowes L.P.; Jain COS Consortium. Comparison of strength testing modalities in dysferlinopathy // Muscle Nerve. – 2022. – Vol. 66, No. 2. – P. 159–166. DOI: 10.1002/mus.27570

2. Contreras-Cubas C., Barajas-Olmos F., Frayre-Martínez M.I., Siordia-Reyes G., Guízar-Sánchez C.C., García-Ortiz H., Orozco L., Baca V. Dysferlinopathy misdiagnosed with juvenile polymyositis in the pre-symptomatic stage of hyperCKemia: a case report and literature review // BMC Med. Genomics. – 2022. – Vol. 15, No. 1. – Art. No. 139. DOI: 10.1186/s12920-022-01284-y

3. Bardakov S.N., Tsargush V.A., Carlier P.G., Nikitin S.S., Kurbatov S.A., Titova A.A., Umakhanova Z.R., Akhmedova P.G.,Magomedova R.M., Zheleznyak I.S., Emelyantsev A.A., Berezhnaya E.N., Yakovlev I., Isaev A.A., Deev R.V. Magnetic resonance imaging pattern variability in dysferlinopathy // Acta Myol. – 2021. – Vol. 40, No. 4. – P. 158–171. DOI: 10.36185/2532-1900-059

4. Seo K., Kim E.K., Choi J., Kim D.S., Shin J.H. Functional recovery of a novel knockin mouse model of dysferlinopathy by readthrough of nonsense mutation // Mol. Ther. Methods Clin. Dev. – 2021. – Vol. 1, No. 21. – P. 702–709. DOI: 10.1016/j.omtm.2021.04.015

5. Kokubu Y., Nagino T., Sasa K., Oikawa T., Miyake K., Kume A., Fukuda M., Fuse H., Tozawa R., Sakurai H. Phenotypic Drug Screening for Dysferlinopathy Using Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cells // Stem Cells Transl. Med. – 2019. – Vol. 8, No. 10. – P. 1017–1029. DOI: 10.1002/sctm.18-0280

6. Корокин М.В., Солдатов В.О., Гудырев О.С., Коклин И.С., Таран Э.И., Мишенин М.О., Корокина Л.В., Кочкаров А.А., Покровский М.В., Вараксин М.В., Чупахин О.Н. Роль метаболизма кортизола в реализации патогенетических звеньев развития остеопороза – обоснование поиска новых фармакотерапевтических мишеней (обзор) // Научные результаты биомедицинских исследований. – 2022. – Т. 8, № 4. – С. 457–473. DOI: 10.18413/2658-6533-2022-8-4-0-5

7. Fanin M., Angelini C. Progress and challenges in diagnosis of dysferlinopathy // Muscle Nerve. – 2016. – Vol. 54, No. 5. – P. 821–835. DOI: 10.1002/mus.25367

8. Кузубова Е.В., Радченко А.И., Покровский В.М., Патраханов Е.А., Новикова А.А., Степенко Ю.В., Дейкин А.В. Патологические состояния, ассоциированные с белком тау: механизмы развития и возможные биологические мишени для фармакологической коррекции тау-протеинопатии (обзор) // Научные результаты биомедицинских исследований. – 2022. – Т. 8, № 4. – С. 474–797. DOI: 10.18413/2658-6533-2022-8-4-0-6

9. Moore U., Jacobs M., James M.K., Mayhew A.G., Fernandez-Torron R., Feng J., Cnaan A., Eagle M., Bettinson K., Rufibach L.E., Lofra R.M., Blamire A.M., Carlier P.G., Mittal P., Lowes L.P., Alfano L., Rose K., Duong T., Berry K.M., Montiel-Morillo E., Pedrosa-Hernández I., Holsten S., Sanjak M., Ashida A., Sakamoto C., Tateishi T., Yajima H., Canal A., Ollivier G., Decostre V., Mendez J.B., Sánchez-Aguilera Praxedes N., Thiele S., Siener C., Shierbecker J., Florence J.M., Vandevelde B., DeWolf B., Hutchence M., Gee R., Prügel J., Maron E., Hilsden H., Lochmüller H., Grieben U., Spuler S., Tesi Rocha C., Day J.W., Jones K.J., Bharucha-Goebel D.X., Salort-Campana E., Harms M., Pestronk A., Krause S., Schreiber-Katz O., Walter M.C., Paradas C., Hogrel J.Y., Stojkovic T., Takeda S., Mori-Yoshimura M., Bravver E., Sparks S., Díaz-Manera J., Bello L., Semplicini C., Pegoraro E., Mendell J.R., Bushby K., Straub V; Jain COS Consortium. Assessment of disease progression in dysferlinopathy: A 1-year cohort study // Neurology. – 2019. – Vol. 92, No. 5. – P. 461–474. DOI: 10.1212/WNL.0000000000006858

10. Harris E., Bladen C.L., Mayhew A., James M., Bettinson K., Moore U., Smith F.E., Rufibach L., Cnaan A., Bharucha-Goebel D.X., Blamire A.M., Bravver E., Carlier P.G., Day J.W., Díaz-Manera J., Eagle M., Grieben U., Harms M., Jones K.J., Lochmüller H., Mendell J.R., Mori-Yoshimura M., Paradas C., Pegoraro E., Pestronk A., Salort-Campana E., Schreiber-Katz O., Semplicini C., Spuler S., Stojkovic T., Straub V., Takeda S., Rocha C.T., Walter M.C., Bushby K.; Jain COS Consortium. The Clinical Outcome Study for dysferlinopathy: An international multicenter study // Neurol. Genet. – 2016. – Vol. 2, No. 4. – Art. ID: e89. DOI: 10.1212/NXG.0000000000000089

11. Jacobs M.B., James M.K., Lowes L.P., Alfano L.N., Eagle M., Muni L.R., Moore U., Feng J., Rufibach L.E., Rose K., Duong T., Bello L., Pedrosa-Hernández I., Holsten S., Sakamoto C., Canal A., Sanchez-Aguilera Práxedes N., Thiele S., Siener C., Vandevelde B., DeWolf B., Maron E., Guglieri M., Hogrel J.Y., Blamire A.M., Carlier P.G., Spuler S., Day J.W., Jones K.J., Bharucha-Goebel D.X., Salort-Campana E., Pestronk A., Walter M.C., Paradas C., Stojkovic T., Mori-Yoshimura M., Bravver E., Díaz-Manera J., Pegoraro E., Mendell J.R.; Jain COS Consortium, Mayhew A.G., Straub V. Assessing Dysferlinopathy Patients Over Three Years With a New Motor Scale // Ann. Neurol. – 2021. – Vol. 6, No. 1. – P. 967–978. DOI: 10.1002/ana.26044

12. Mercuri E., Muntoni F. Muscular dystrophies // Lancet. – 2013. – Vol. 9, No. 381. – Р. 845–860. DOI: 10.1016/S0140-6736(12)61897-2

13. Crudele J.M., Chamberlain J.S. AAV-based gene therapies for the muscular dystrophies // Hum. Mol. Genet. – 2019. – Vol. 28, No. 1. – Р. 102–107. DOI: 10.1093/hmg/ddz128

14. Niewiadomski W., Palasz E., Skupinska M., Zylinski M., Steczkowska M., Gasiorowska A., Niewiadomska G., Riedel G. TracMouse: A computer aided movement analysis script for the mouse inverted horizontal grid test // Sci. Rep. – 2016. – Vol. 16, No. 6. – Art. ID: 39331. DOI: 10.1038/srep39331

15. Лысикова Е.А., Чапров К.Д. Нокаут генов α-, β-, и γ-синуклеинов у мышей приводит к изменению содержания ряда липидов в печени и плазме крови // Научные результаты биомедицинских исследований. – 2022. – Т. 8, № 4. – С. 448–456. DOI: 10.18413/2658-6533-2022-8-4-0-4

16. Чапров К.Д., Тетерина Е.В., Роман А.Ю., Иванова Т.А., Голоборщева В.В., Кучеряну В.Г., Морозов С.Г., Лысикова Е.А., Лыткина О.А., Королева И.В., Попова Н.Я., Антохин А.И., Овчинников Р.К., Кухарский М.С. Сравнительный анализ нейротоксического эффекта МФТП на двух линиях мышей с конститутивным нокаутом гена альфа-синуклеина // Молекулярная биология. – 2021. Т. 55. – №1. – С. 152–163. DOI: 10.31857/S0026898421010031

17. Spurney C.F., Gordish-Dressman H., Guerron A.D., Sali A., Pandey G.S., Rawat R., Van Der Meulen J.H., Cha H.J.,Pistilli E.E., Partridge T.A., Hoffman E.P., Nagaraju K. Preclinical drug trials in the mdx mouse: assessment of reliable and sensitive outcome measures // Muscle Nerve. – 2009. – Vol. 39, No. 5. – Р. 591–602. DOI: 10.1002/mus.21211

18. Reeves S.L., Fleming K.E., Zhang L., Scimemi A. M-Track: A New Software for Automated Detection of Grooming Trajectories in Mice // PLoS Comput. Biol. – 2016. – Vol. 12, No. 9. – Art. ID: No. e1005115. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005115

19. Nagaraju K., Raben N., Loeffler L., Parker T., Rochon P.J., Lee E., Danning C., Wada R., Thompson C., Bahtiyar G., Craft J., Hooft Van Huijsduijnen, R., Plotz P. Conditional up-regulation of MHC class I in skeletal muscle leads to self-sustaining autoimmune myositis and myositis-specific autoantibodies // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2000. – Vol. 97, No. 16. – Р. 9209–9214. DOI: 10.1073/pnas.97.16.9209

20. García-Campos P., Báez-Matus X., Jara-Gutiérrez C., Paz-Araos M., Astorga C., Cea L.A., Rodríguez V., Bevilacqua J.A., Caviedes P., Cárdenas A.M. N-Acetylcysteine Reduces Skeletal Muscles Oxidative Stress and Improves Grip Strength in Dysferlin-Deficient Bla/J Mice. Int. J. Mol. Sci. – 2020. – Vol. 21, No. 12. – Art. No. 4293. DOI: 10.3390/ijms21124293

21. Veniaminova E., Oplatchikova M., Bettendorff L., Kotenkova E., Lysko A., Vasilevskaya E., Kalueff A.V., Fedulova L., Umriukhin A., Lesch K.P., Anthony D.C., Strekalova T. Prefrontal cortex inflammation and liver pathologies accompany cognitive and motor deficits following Western diet consumption in non-obese female mice // Life Sci. – 2020. – Vol. 241. – Art. No. 117163. DOI: 10.1016/j.lfs.2019.117163

22. Спасов А.А., Жуковская О.Н., Мальцев Д.В.,Мирошников М.В., Скрипка М.О., Султанова К.Т., Морковник А.С. Анксиолитическая активность производных 11 Н-2,3,4,5-тетрагидро[1,3]диазепино[1,2-a]бензимидазола и 2-меркаптобен-зимидазола // Биоорганическая химия. – 2021. – Т. 46, № 1. – P. 92–100. DOI: 10.31857/S0132342320010145

23. Полякова Л.В., Жукова Е.С., Иркаева А.М., Чугунова В.В., Щербатюк Т.Г., Позднякова М.А., Умнягина И.А. Концепция применения теста «вынужденное плавание с грузом» для экспериментального моделирования трудового процесса на лабораторных животных. Тезисы Девятой конференции специалистов по лабораторным животным Rus-LASA // Лабораторные животные для научных исследований. – 2021. – №4. DOI: 10.29296/2618723X-RusLASA2021-06

24. Зайцева М.С., Иванов Д.Г., Александровская Н.В. Работоспособность крыс в тесте «Вынужденное плавание с грузом» и причины её вариабельности // Биомедицина. – 2015. – No. 4. – P. 30–42.

25. Шустов Е.Б., Новиков В.С., Берзин И.А., Ким А.Е., Болотова В.Ц. Функциональное спортивное питание для единоборцев: разработка и критерии эффективности // Биомедицина. – 2017. – №1. – С. 10–23.

26. Chernova O.N., Chekmareva I.A., Mavlikeev M.O., Yakovlev I.A., Kiyasov A.P., Deev R.V. Structural and ultrastructural changes in the skeletal muscles of dysferlin-deficient mice during postnatal ontogenesis // Ultrastruct. Pathol. – 2022. – Vol. 46, No. 4. – P. 359–367. DOI: 10.1080/01913123.2022.2105464

27. Chernova O.N., Mavlikeev M.O., Kiyasov A.P., Bozo I.Y., Deev R.V. Reactive Changes in Elements of Stromal-Vascular Differons of Dysferlin-Deficient Skeletal Muscles after Procaine Injection // Bull. Exp. Biol. Med. – 2021. – Vol. 170, No. 5. – P. 677–681. DOI: 10.1007/s10517-021-05131-5

28. Chakravorty S., Nallamilli B.R.R., Khadilkar S.V., Singla M.B., Bhutada A., Dastur R., Gaitonde P.S., Rufibach L.E., Gloster L., Hegde M. Clinical and Genomic Evaluation of 207 Genetic Myopathies in the Indian Subcontinent // Front. Neurol. – 2020. – No. 11. – Art. No. 559327. DOI: 10.3389/fneur.2020.559327

29. Хухарева Д.Д., Гусева К.Д., Суханова Ю.А., Себенцова Е.А., Левицкая Н.Г. Физиологические эффекты острой неонатальной нормобарической гипоксии у мышей линии C57BL/6 // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 2020. – Т. 70, № 4. – С. 515–527. DOI: 10.31857/S0044467720040048

30. Ho M., Post C.M., Donahue L.R., Lidov H.G., Bronson R.T., Goolsby H., Watkins S.C., Cox G.A., Brown R.H. Disruption of muscle membrane and phenotype divergence in two novel mouse models of dysferlin deficiency // Hum. Mol. Gen. – 2004. – Vol. 13, No. 18. – P. 1999–2010. DOI: 10.1093/hmg/ddh212

31. Hornsey M.A., Laval S.H., Barresi R., Lochmüller H., Bushby K. Muscular dystrophy in dysferlin-deficient mouse models // Neuromuscul. Disord. – 2013. – Vol. 23, No. 5. – P. 377–387. DOI: 10.1016/j.nmd.2013.02.004

32. Grounds M.D., Terrill J.R., Radley-Crabb H.G., Robertson T., Papadimitriou J., Spuler S., Shavlakadze T. Lipid accumulation in dysferlin-deficient muscles // Am. J. Pathol. – 2014. – Vol. 184, No. 6. – P. 1668–1676. DOI: 10.1016/j.ajpath.2014.02.005

33. Lloyd E.M., Xu H., Murphy R.M., Grounds M.D., Pinniger G.J. Dysferlin-deficiency has greater impact on function of slow muscles, compared with fast, in aged BLAJ mice // PLoS One. – 2019. – Vol. 14, No. 4. – Art. ID: No. e0214908. DOI: 10.1371/journal.pone.0214908