Mięsień w porażeniu mózgowym; Długość sarkomeru in vivo i mikroskopowa charakterystyka biopsji. (CPMuscleSL)

Mózgowe porażenie dziecięce (CP) to upośledzenie ruchowe spowodowane wadą rozwojową mózgu lub uszkodzeniem mózgu przed ukończeniem drugiego roku życia. Spastyczność, wzmożone napięcie mięśni zginaczy, dyskoordynacja i zaburzenia kontroli czuciowo-ruchowej to objawy kardynalne. Uszkodzenie mózgu nie postępuje, ale mięśnie zginaczy kończyn w okresie dojrzewania stają się stosunkowo krótsze (skurczone), zmuszając stawy do stopniowego zginania. Pogorszy to pozycję już niedowładnych i źle funkcjonujących rąk i nóg. Z powodu sił zginających w stawach wystąpią deformacje kostne, co jeszcze bardziej pogorszy funkcję. Obecnie leczeniem wstępnym z wyboru jest założenie ortezy, co nieco zmniejsza skrócenie, ale ostatecznie często potrzebne jest wydłużenie ścięgien i rozluźnienie rozcięgien wokół mięśni, a przeniesienie zginaczy nadgarstka na prostowniki nadgarstka może poprawić ustawienie nadgarstka. Ale długoterminowych rezultatów nie da się przewidzieć – ile trzeba wydłużyć mięsień? Jakie mięśnie należy przenieść, aby uzyskać lepszą pozycję nadgarstka i przy jakim napięciu? Opracowano metodę pomiaru długości sarkomerów in vivo. Sarkomer, odległość między dwoma prążkami, jest najmniejszą jednostką skurczową w mięśniu poprzecznie prążkowanym. Kiedy podczas operacji wiązka włókien mięśniowych jest prześwietlana niskoenergetycznym światłem laserowym, powstaje wzór dyfrakcyjny. Ten wzór dyfrakcyjny odzwierciedla długość sarkomeru, a tym samym natychmiastową miarę uzyskiwania rozciągnięcia mięśnia. Podczas wykonywania transferów ścięgien m.in. zginaczy nadgarstka do prostowników nadgarstka, ustawienie napięcia transferu jest dowolne, a długoterminowy wynik nieprzewidywalny. Pomiary dyfrakcji laserowej dostarczą wskazówek co do dokładnego ustawienia napięcia. Wiadomo, że w mózgowym porażeniu dziecięcym mogą dochodzić do patologicznych zmian w mięśniach, które również będą miały wpływ na odległe wyniki wydłużania i przenoszenia ścięgien. Aby uwzględnić również te zmiany, podczas tych samych operacji wykonywane będą biopsje małych mięśni. Zostaną one zbadane za pomocą technik immunohistochemicznych i biochemicznych, elektroforezy żelowej oraz mikroskopii elektronowej.

Pytania badawcze:

• Czy mięsień w CP różni się od mięśni typowo rozwiniętych dzieci pod względem architektury, ekspresji białek i długości sarkomerów?
• Czy istnieje różnica między prostownikami a zginaczami?
• Czy białka kurczliwe (miozyny) są bardziej zmienione u dzieci z cięższym MPD, co ma negatywny wpływ na wytrzymałość?
• Czy ma to negatywny wpływ na potencjał wzrostu?
• Czy włókna mięśniowe są krótkie i rozciągnięte, co przyczynia się do słabej siły mięśniowej?
• Czy zwiększona ilość kolagenu w mięśniu przyczynia się do sztywności i zmian długości sarkomerów? Najważniejsze pomiary: długość sarkomerów in vivo, powierzchnia włókien mięśniowych, morfometria histochemiczna, typy włókien mięśniowych (immunohistochemia), oznaczanie ilościowe miozyn metodą elektroforezy żelowej SDH, detekcja komórek satelitarnych, qRT-PCR i Western blotting w celu zbadania ekspresji genów.
• Podczas operacji planowanych zgodnie z procedurami klinicznymi badane są mięśnie, które są niezbędne do odsłonięcia w celu przeprowadzenia operacji. Pomiary dyfrakcji laserowej wykonuje się poprzez zakres ruchu sąsiednich stawów. Próbki mięśni 3 x 3 mm pobiera się w odległości co najmniej 1 cm od miejsca, w którym zastosowano laserowe urządzenie dyfrakcyjne (Myometr).
• Próbki mięśni szybko zamraża się i przechowuje w temperaturze -80°C do czasu analizy. Ekspresję różnych izoform ciężkiego łańcucha miozyny (MyHC) ocenia się za pomocą przeciwciał monoklonalnych (mAb) N2.261, mAb A4.840 przeciwko wolnemu MyHC I, mAb F1.652 przeciwko zarodkowemu MyHC i mAb NCL-MHCn przeciwko płodowemu ( = noworodek) MyHC) (Tiger, Champliaud i wsp. 1997; Wewer, Thornell i wsp. 1997). Komórki satelitarne będą identyfikowane za pomocą mAb przeciwko N-CAM (cząsteczka adhezyjna komórek nerwowych). Włókna są typowane zgodnie z zawartością MyHC.

Znaczenie: Dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym mają upośledzenie ruchowe i postępujące przykurcze, które często leczymy późno; kiedy operacja ścięgien i kości jest jedyną opcją wyrównania stawów. Więcej informacji na temat architektury, składu i potencjału wzrostu mięśni pozwoli uzyskać większą wiedzę na temat przyczyn nasilających się przykurczów zgięciowych u dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym. Dzięki tej wiedzy można, miejmy nadzieję, opracować nowe schematy leczenia i udoskonalone techniki chirurgiczne dla tej grupy pacjentów.