La distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è una patologia muscolare legata al cromosoma X, dovuta a mutazioni nel gene codificante la distrofina, proteina ctoscheletrica che stabilizza la membrana plasmatica durante la contrazione muscolare. Il danno cellulare che consegue all'assenza della distrofina causa processi infiammatori, con reclutamento di macrofagi (MF) circolanti e progressiva sostituzione del tessuto muscolare con tessuto fibrotico e adiposo.
Il canale del potassio attivato dal calcio KCa3.1 svolge un ruolo chiave nel controllo del fenotipo dei MF e nella proliferazione dei fibroblasti.
Questo progetto è volto a studiare l¿importanza dei canali KCa3.1 nei processi di fibrosi e infiammazione nel modello murino della patologia, i topi mdx. Gli esperimenti saranno condotti intorno al picco della fase acuta della malattia a 4 settimane di età, quando i MF sono abbondanti e contribuiscono al danno tissutale.
Gli animali saranno trattati con TRAM-34, un potente e selettivo bloccante dei canali KCa3.1, per 28 giorni e saranno esaminati:
-) Danno muscolare e fibrosi, per valutare l'impatto globale del blocco di canali KCa3.1 sul decorso della malattia
-) Quantità e fenotipo dei MF infiltranti, per definire l'effetto specifico del blocco di canali sul reclutamento e sulla polarizzazione dei MF muscolari
-) Proliferazione e capacità differenziativa di FAP e cellule satelliti, per verificare che il blocco del canale KCa3.1 non influenzi la proliferazione e il mantenimento della popolazione staminale delle cellule satelliti, ma prevenga il differenziamento delle FAPs in fibroblasti
-) Correnti ioniche attivate dallo stiramento e accumulo intracellulare di Ca2+, tipici del muscolo distrofico, come ulteriore strumento per stimare il danno muscolare.
In questa ricerca si propone di valutare il valutare il ruolo di uno specifico canale ionico, KCa3.1, nei processi patologici che sottendono al danno muscolare nella DMD. In questa patologia, la mancanza distrofina indebolisce le fibre muscolari, che vengono danneggiate dagli stress meccanici dovuti alla contrazione. Tuttavia, l'evento veramente distruttivo è rappresentato dalla cronica attivazione del sistema immunitario, con infiltrazione di macrofagi, che rappresentano circa il 38% delle cellule mononucleate infiltranti nei pazienti con DMD all'età di 2 - 8 anni (62% sono linfociti T CD4+), e la popolazione predominante nei topi mdx all'età di 2- 4 settimane (Evans et al. 2009). Citochine proinfiammatorie e/o ossido nitrico podotti da linfociti e macrofagi provocano poi la morte delle fibre muscolari (Evans et al. 2009). In questo quadro di infiammazione cronica, il muscolo va incontro a progressiva sostituzione delle fibre muscolari con tessuto fibro-adiposo. Nella fase iniziale del processo, i macrofagi (ma anche i linfociti) hanno fenotipo pro-infiammatorio, ma gradualmente vengono polarizzati verso un fenotipo antiinfiammatorio, in grado di ridurre l'infiammazione e promuovere la rigenerazione muscolare (Villata et al. 2009), al tempo stesso però favorendo l'instaurarsi di fibrosi.
Il canale KCa3.1 potrebbe giocare un ruolo chiave, essendo implicato nel controllo della proliferazione dei fibroblasti e del fenotipo macrofagico/microgliale (ma anche delle cellule T), che viene modulato in senso pro-omeostatico a seconda del contesto infiammatorio (Cocozza et al. 2018; Grimaldi et al. 2016; Matsui et al., 2018). La nostra ipotesi è che agendo sul canale si possa indurre un fenotipo M2 nei macrofagi infiltranti in modo da promuovere la rigenerazione muscolare, al tempo stesso limitando la fibrosi muscolare.
Si tratta quindi di un approccio integrato alla patologia, che permetterebbe di migliorare le condizioni omeostatiche nel muscolo per tempi anche lunghi. Ad esempio, potrebbe aprire la strada a terapie alternative per questa devastante ed infausta malattia. Attualmente, la terapia di elezione per la DMD prevede il trattamento con corticosteroidi, che riducono l'infiammazione ed il danno muscolare, anche se a prezzo di notevoli effetti collaterali, fra i quali aumento del peso, predisposizione all¿iperglicemia, cambiamento del comportamento e addirittura atrofia muscolare (Hammers et al., 2020). Di conseguenza, trattamenti alternativi sono attivamente ricercati. Il nostro studio potrebbe avere ricadute applicative in tempi relativamente brevi, in quanto un composto che blocca i canali KCa3.1 (Senicapoc) ha già superato gli studi di fase 1 e 2 come trattamento per l'anemia falciforme (Ataga et al 2009) ed uno studio di fase 3 è stato terminato anche se il farmaco ha ridotto l'emolisi, perché non è riuscito a ridurre le crisi dolorose, che rappresentavano l'endpoint primario dello studio stesso.