Заметили ошибку?
Кодекс поведения (HONcode) для медицинских WEB-сайтов
WEB-сайт разделяет «Кодекс поведения (HONcode) для меди-
цинских WEB-сайтов» The Health on the Net Foundation и планиру-
ет проведение аккредитации и получение HONcode сертификата.

30.01.2013

Внимание Исследование

Внимание Исследование:

Orphanet Journal of Rare Diseases 2013, 8:4 doi:10.1186/1750-1172-8-4

Published: 8 January 2013

МКБ. Е71.1

Повреждение клеток мозга при метил малоновой ацидурии: 2-метилцитрат вызывает накопление аммиака и апоптоз клеток в 3D органотипических культурах клеток

Парис Джафари, Оливер Брайсант, Петра Завадакова, Хуго Генри, Луиза Бонафе и Диана Баллхаузен

Абстракт:

Исходные данные:

Метилмалоновая ацидурия – это врожденный метаболический дефект, приводящий к накоплению метилмалоната (MMA метилмалоновая кислота), пропионата и 2-метилцитрата (2-MCA метиллимонная кислота) в жидкостях тела. Ранняя диагностика и своевременная лечебная стратегия, направленная на снижение продукции этих метаболитов, приводит лишь к незначительному замедлению поражения нервной системы.

Методы:

Для оценки метаболических последствий метилмалоновой ацидурии для ЦНС, мы использовали 3D органоспецифические культуры клеток головного мозга эмбрионов крыс. Мы обрабатывали культуры клеток на 2-х стадиях развития 6 раз через 12 часов с помощью 1 милимолярного раствора MMA, пропионата или 2-MCA. В дозозависимом эксперименте мы использовали концентрации 0.01, 0.1, 0.33 и 1 mM 2-MCA. Далее культуры клеток мозга иммуногистоимически окрашивались на различные маркеры, которые мы использовали для оценки жизнеспособности клеток, их морфологии и дифференциации. Иммуноблот-анализ выявил значительные изменения в биохимических маркерах, полученных из среды в которой жила культура. Выраженность апоптоза оценивалась через оценку активации каспазы-3 иммунофлюоресцентым окрашиванием и иммуноблоттингом (Western blot)

Результаты:

Из всех тестируемых метаболитов наибольший эффект окахзывает 2-MCA. Обработка культур клеток приводит к значительным морфологическим изменениям в нейронах и глиальных клетках уже на концентрации 0.01 mM. На биохимическом уровне наиболее значимым изменением является значительное накопление аммония в среде культуры сопровождаемое снижением глутамина. Дозозависимые эксперименты показали прямую и выраженную связь этих изменений с дозой уже начиная с концентрации 0.1 mM 2-MCA. Увеличение частоты наблюдаемого апоптоза клеток реализуется через механизм активации Каспазы 3, индуцируемого уже при конценрации 2-MCA 0.1 mM.

Выводы:

У нашему удивлению 2-MCA, а не MMA является наиболее токсичным метаболитом в наших in vitro моделях. Метаболит вызывает замедление роста аксонов, апоптоз глиальных клеток и непредсказуемое увеличение содержания аммония. Морфологические изменения клеток наблюдаются уже на минимальной конценрации в 0.1 mM. Предполагаем, что увеличение частоты апоптоза и накопление аммония является следствием страдания клеток и/или их гибели. Изолированное накопление аммония в ЦНС может оставаться недиагносцируемым, поскольку уровень аммония в плазме крови и моче не повышен. Это, по нашему мнению, играет ключевую роль в нейропатогенезе метилмалоновой ацидурии как фазе острой декомпенсации так и в хронической. Если эта гипотеза будет подтверждена in vivo, то возникнет возможность изменить имеющуюся парадигму лечения и разработать новую терапевтическую стратегию.

Brain damage in methylmalonic aciduria: 2-methylcitrate induces cerebral ammonium accumulation and apoptosis in 3D organotypic brain cell cultures

Paris Jafari, Olivier Braissant, Petra Zavadakova, Hugues Henry, Luisa Bonafé and Diana Ballhausen

Abstract (provisional)

Background

Methylmalonic aciduria is an inborn error of metabolism characterized by accumulation of methylmalonate (MMA), propionate and 2-methylcitrate (2-MCA) in body fluids. Early diagnosis and current treatment strategies aimed at limiting the production of these metabolites are only partially effective in preventing neurological damage.

Methods

To explore the metabolic consequences of methylmalonic aciduria on the brain, we used 3D organotypic brain cell cultures from rat embryos. We challenged the cultures at two different developmental stages with 1 mM MMA, propionate or 2-MCA applied 6 times every 12 h. In a dose--response experiment cultures were challenged with 0.01, 0.1, 0.33 and 1 mM 2-MCA. Immunohistochemical staining for different brain cell markers were used to assess cell viability, morphology and differentiation. Significant changes were validated by Western blot analysis. Biochemical markers were analyzed in culture media. Apoptosis was studied by immunofluorescence staining and Western blots for activated caspase-3.

Results

Among the three metabolites tested, 2-MCA consistently produced the most pronounced effects. Exposure to 2-MCA caused morphological changes in neuronal and glial cells already at 0.01 mM. At the biochemical level the most striking result was a significant ammonium increase in culture media with a concomitant glutamine decrease. Dose--response studies showed significant and parallel changes of ammonium and glutamine starting from 0.1 mM 2-MCA. An increased apoptosis rate was observed by activation of caspase-3 after exposure to at least 0.1 mM 2-MCA.

Conclusion

Surprisingly, 2-MCA, and not MMA, seems to be the most toxic metabolite in our in vitro model leading to delayed axonal growth, apoptosis of glial cells and to unexpected ammonium increase. Morphological changes were already observed at 2-MCA concentrations as low as 0.01 mM. Increased apoptosis and ammonium accumulation started at 0.1 mM thus suggesting that ammonium accumulation is secondary to cell suffering and/or cell death. Local accumulation of ammonium in CNS, that may remain undetected in plasma and urine, may therefore play a key role in the neuropathogenesis of methylmalonic aciduria both during acute decompensations and in chronic phases. If confirmed in vivo, this finding might shift the current paradigm and result in novel therapeutic strategies.

Статья для загрузки ЗДЕСЬ


Возврат к списку