O papel dos fatores de crescimento e diferenciação na perda muscular em modelo de artrite induzida por colágeno

Abstract

A artrite reumatoide (AR) é uma doença inflamatória auto-imune, caracterizada por sinóvia com infiltração de leucócitos, resultando em hiperplasia sinovial, degradação da cartilagem e erosão óssea, o que pode gerar déficits musculares nos indivíduos afetados pela doença. Com o objetivo de entender melhor os mecanismos moleculares da perda de massa muscular na AR, os ligantes da família TGF-β, mais especificamente o GDF-8 e o GDF-11, que atuam como reguladores negativos do crescimento muscular, podem desempenhar um papel importante na perda muscular e influenciar a perda de apetite através regulamentação de GDF-15. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar os níveis musculares de GDF-8, GDF11 e GDF-15 durante todo o desenvolvimento da artrite experimental (CIA). Camundongos DBA1/J foram submetidos ao modelo de artrite induzida por colágeno (CIA). Camundongos machos, com 8-12 semanas de idade, foram randomizados em três grupos experimentais: animais saudáveis (HA, n=6), animais controles 25 dias, sem qualquer intervenção (CO, n=16) e animais com artrite induzida por colágeno (CIA, n=16). Os animais foram eutanaziados nos dias zero, 25 e 50 após a indução da doença. O teste de força de preensão foi aplicado aos 0. 18, 25 e 50 dias após a indução da doença e o escore e o edema da pata traseira foram medidos a cada 3 dias. As articulações tíbio-tarso foram processadas para confirmação do desenvolvimento da doença. O músculo tibial anterior foi pesado e processado para medir a área transversal da miofibra e a razão sarcoplasmática; o músculo gastrocnêmio foi pesado e congelado para relação sarcoplasmática e expressão de GDF-11, GDF-8 e GDF-15 via reação em cadeia da polimerase (PCR). A análise estatística foi realizada com o SPSS e os resultados foram considerados significativos quando p<0.05. O grupo CIA apresentou escores significativamente maiores de artrite e maiores volumes de edema da pata traseira do que o grupo CO na doença inicial e na doença estabelecida (dias 25 e 50 após a indução). O grupo CIA diminuiu a força de preensão em ambos os momentos em relação ao CO. As relações sarcoplasmáticas e o peso muscular também foram reduzidos no grupo CIA na doença estabelecida. O diâmetro da miofibra do músculo tibial anterior apresentou redução no grupo CIA na doença estabelecida em comparação com o CO. Os níveis de GDF-11 foram significativamente maiores no grupo CIA na doença inicial e apresentaram tendência de aumento na doença estabelecida. A expressão de GDF-8 diminuiu em doença estabelecida e GDF-15 não diferiu entre os grupos. Foi encontrada uma correlação negativa entre força muscular e GFD-11 na doença inicial. Portanto, na artrite inicial, a expressão gênica de GDF-11 é aumentada e também associada à perda de força de preensão, enquanto a expressão gênica de GDF-8 é reduzida na doença estabelecida, possivelmente como um mecanismo compensatório. Assim, os GDFs podem ter um papel nos deficits musculares no modelo da CIA e podem estar envolvidos na atrofia muscular e na perda de força.

Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune, inflammatory disease characterized by synovium with leukocyte infiltration, resulting in synovial hyperplasia, cartilage degradation and bone erosion, which can generate muscle deficits on disease affected individuals. Aiming to better understand the molecular mechanisms of muscle wasting in RA, TGF-β family ligands, more specifically GDF-8 and GDF-11, that act as negative regulators of muscle growth may play an important role in muscle loss and influence appetite loss through down regulation of GDF-15. So, the aim of this study was to evaluate muscle levels of GDF-8, GDF-11 and GDF-15 throughout the development of experimental arthritis (CIA). DBA1/J mice were submitted to collagen-induce arthritis. Male DBA/1J mice, between 8 and 12 weeks of age, were randomly divided into three experimental groups: healthy animals (HA, n=6), control animals without intervention (CO, n=16) and collagen-induced arthritis animals (CIA, n=16). During the experimental period, disease score and edema, and grip strength were evaluated. Mice were euthanized at day 0. 25 or 50 days after induction of arthritis. The tibio-tarsal joints were collected for confirmation of the disease development. The muscles tibialis anterior and gastrocnemius were weighed and processed for the evaluation of myofiber cross-sectional area (CSA) and for the assessment of GDF-8, GDF-11 and GDF-15 gene expression. The CIA group had significantly higher arthritis scores and larger hind paw edema volumes than CO at initial and established disease (25 and 50 days after disease induction). The CIA had decreased grip strength in both time points compared to CO. Sarcoplasmic ratios and muscle weight were also reduced in CIA at established disease. The tibialis anterior CSA was reduced in CIA at established disease compared with the CO (p=0.026). GDF-11 levels were increased in CIA at initial disease and tended to be higher at established disease (p=0.004, p=0.07, respectively). GDF-8 expression was decreased at established disease (p=0.004) and GDF-15 do not differ between groups. A negative correlation between muscle strength and GFD-11 was found at initial disease (r=-71 p=0.071). At initial arthritis, GDF-11 mRNA expression is increased and also associated with loss of grip strength, while GDF-8 gene expression is reduced at established disease, possibly as a compensatory mechanism. Thus, the GDFs may have a role at muscle outcomes in CIA model, and that they can be involved at muscle atrophy and loss of strength.