Hoe worden de spieren aangetast bij hersenverlamming? Een studie van spierbiopten genomen tijdens orthopedische chirurgie. (CPTDBiopsy)

• Cerebrale parese (CP) is een motorische stoornis die wordt veroorzaakt door een verwonding aan de onvolgroeide hersenen. Hoewel de hersenbeschadiging niet verandert, zullen kinderen met CP steeds zwakkere, kortere en stijvere spieren hebben die leiden tot contracturen, botdeformaties, moeite met lopen en verminderde handvaardigheid. Een niet-aangeboren hersenletsel (ABI) later in de kindertijd, zoals na een beroerte of een blessure, zal vergelijkbare spierveranderingen tot gevolg hebben en zal daarom ook in dit onderzoek worden meegenomen. Voor de eenvoud zullen deze deelnemers in deze tekst CP worden genoemd.
• Het mechanisme voor de spierveranderingen is nog onbekend. Contracturen en het risico dat de heupen zelfs ontwrichten, worden nu behandeld door peesverlenging, spierontspanning en botoperaties. Tijdens deze operaties worden spierbiopten, peesbiopten en bloedmonsters genomen en vergeleken met monsters van typisch ontwikkelde (TD) kinderen die worden geopereerd voor breuken, knieblessures en misvormingen. De monsters zullen worden onderzocht op ontstekingsmarkers, signalering voor spiergroei, signalering voor bindweefselgroei en spier- en peespathologie. In bloedmonsters, plasma en serum, b.v. pro-inflammatoire cytokines en het cytoprotectieve polypeptide humanine zullen worden gemeten en gecorreleerd aan de hoeveelheid humanine die in spieren wordt aangetroffen. Met deze samengestelde informatie zal hopelijk het mechanisme van contractuurvorming worden gevonden en ideeën voor behandeling worden gegeven die de spier- en gewrichtsgezondheid beschermen, inclusief het voorkomen van heupdislocatie en algemene gezondheid.
• Onderzoeksvragen:

Contractuurvorming bij CP wordt veroorzaakt door:

Stijver spier/peescomplex? Is er meer extracellulaire matrix rond de spiervezelbundels in CP? Zijn er pathologische intramusculaire aponeurosen en pezen? Verminderde spiergroei? Zijn de satellietcellen steeds minder actief in CP? Is het aantal en de functie van het ribosoom aangetast? Zijn pro-inflammatoire cytokines verhoogd, waardoor de groei afneemt?

Spierzwakte bij CP wordt veroorzaakt door een verminderde metabole functie, veroorzaakt door:

Minder mitochondriën? Minder mitochondriale ribosomen? Hoger percentage van de snellere en vermoeiende myosine MHCIIX? Meer ontwikkelingsmyosinen (neonataal en embryonaal myosine)? Verminderde PGC-1α?

• Bloedmonsters: zal er een verhoogde expressie zijn van pro-inflammatoire cytokines, wat correleert met cytokine-expressie in spieren en met spierpathologie? Zijn humanine-niveaus in plasma gecorreleerd met spierniveaus?

• Tijdens klinisch geïndiceerde en geplande orthopedische chirurgie worden spiermonsters en peesmonsters genomen van spieren die gemakkelijk worden blootgesteld aan de incisies die nodig zijn voor de primaire operatie. Spiermonsters 3x3x8 mm van 2-8 verschillende spieren worden zodanig genomen dat er geen sprake is van verminderde klinische functie. Er worden peesmonsters van 3x3x3 mm genomen zodat er geen biomechanische schade ontstaat. De monsters worden snel ingevroren en bewaard bij -80°C voor latere analyses. Biopsieën worden ook vers in Allprotect (Qiagen) gedaan, dat DNA, RNA en eiwitten stabiliseert, en worden in de koelkast bewaard voor latere analyses met b.v. ELISA en PCR.
• De resultaten worden gecorreleerd aan de mate van contractuur van het gewricht en de ernst van de CP (GMFCS I-V, MACS I-V).
• Door spierbiopten van de bovenste extremiteit te vergelijken met spierbiopsieën van de onderste extremiteit, kunnen spieren die in min of meer geautomatiseerde gang worden gebruikt worden vergeleken met spieren in de bovenste extremiteit die meer vrijwillig en onregelmatig worden gebruikt.
• Spieren die een gewricht buigen, vaak samengetrokken, worden vergeleken met strekspieren van dezelfde patiënt. Fascia, aponeurose en pees zullen ook worden bemonsterd wanneer dit gemakkelijk te bereiken is.