The role of neuraminidase-1 in muscle regeneration

A neuraminidase-1 (Neu1) participa da regulação do catabolismo de sialoglicoconjugados nos lisossomos. A deficiência congênita da Neu1 é a base da sialidose, doença neurossomática grave associada a deformidades osteoesqueléticas, hipotonia e fraqueza muscular. Camundongos com deficiência de Neu1 (Neu1-/-) desenvolvem uma forma atípica de degeneração muscular caracterizada por expansão da matriz extracelular (MEC), invasão das fibras musculares por fibroblastos, fragmentação do citoplasma, formação vacuolar e atrofia muscular. Apesar de a degeneração muscular estar bem caracterizada nestes animais, a miogênese ainda não havia sido estudada. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o envolvimento da Neu1 no processo de regeneração muscular, após aplicação de cardiotoxina (CTX) em camundongos Neu1-/-, em comparação com controles normais. A CTX foi administrada no músculo tibial anterior direito e os animais foram eutanasiados por deslocamento cervical 1, 3, 5, 7, 10, 14, 21 e 28 dias após a lesão. Os músculos foram analisados através de histologia; medição da área transversa das fibras musculares centronucleadas; verificação do potencial proliferativo celular por quantificação de marcação de BrdU; imunoistoquímica para inflamação, fibras regenerativas e fibrose; e expressão gênica e proteica de fatores de transcrição musculares. Os dados foram comparados estatisticamente e as variações significativas devem apresentar p <= 0,05. Nos animais com deficiência de Neu1, o processo inflamatório (especialmente a reação macrofágica) e o potencial proliferativo estavam aumentados nas fases iniciais, acompanhados da hiperexpressão de Pax7. Observamos atraso na maturação muscular caracterizado por maior expressão de miosina embrionária em estágios mais tardios da regeneração. Os genes MyoD e MyoG estavam com expressão aumentada no período de 5 a 10 dia após a lesão, embora a expressão destas proteínas estivesse reduzida. Ao final da regeneração, houve maior deposição de reticulina na MEC, indicando processo fibrótico. A Neu1 parece atuar em todos os estágios da regeneração muscular, desde a fase aguda da lesão através do controle da proliferação celular, até a maturação muscular e estágios finais em que regularia a deposição de componentes da MECNeuraminidase-1 (Neu1) participates in sialoglycoconjugates catabolism in lysosomes. Congenital Neu1 deficiency is the basis of sialidosis, a severe neurosomatic disorder associated with osteoskeletal deformities, hypotonia and muscle weakness. Mice with Neu1 deficiency (Neu1-/-) develop an atypical form of muscle degeneration characterized by abnormal fibroblast proliferation and expanded extracellular matrix (ECM), invasion of muscle fibers by fibroblast, cytosolic fragmentation, vacuolar formation and muscle atrophy. Despite muscle degeneration is well characterized in these animals, myogenesis has not been studied so far. The aim of this study was to evaluate the involvement of Neu1 in muscle regeneration process after cardiotoxin (CTX) injection in Neu1-/- mice and normal controls. CTX was applied in the right tibialis anterior muscle, and the animals were euthanized by cervical dislocation 1, 3, 5, 7, 10, 14, 21 and 28 days after injury. The muscles were analyzed through histology; cross-sectional area of regenerative muscle fibers; quantification of BrdU labeling; immunohistochemistry labelling for inflammation, regenerative fibers, and fibrosis; and gene and protein expression of muscle transcription factors. The data were compared and variances considered statistically significant in case p <= 0.05. In animals with Neu1 deficiency, both inflammatory process (mainly macrophagic response) and proliferative potential were increased in the initial stages, accompanied by overexpression of Pax7. We observed delay in muscle maturation characterized by higher expression of embryonic myosin later in muscle regeneration. MyoD and MyoG genes were overexpressed from 5 to 10 days after injury, though the expression of these proteins was reduced. At the end of muscle regeneration, reticulin deposition in ECM was increased, indicating fibrotic process. Neu1 seems to participate in all stages of muscle regeneration, since acute injury phase through the control of cell proliferation, towards muscle maturation, and at the final stages when it would regulate the deposition of ECM component