Spinal müsküler atrofi hastalığında görülen fenotipik çeşitliliğin insülin benzeri büyüme faktörleri ve bağlayıcı protein düzeyleri ile ilişkisi

Abstract

Spinal müsküler atrofi (SMA) motor nöron kaybı ve kas atrofisi ile karakterize, ağır formunda bebeklik ve erken çocukluk döneminde ölümlere neden olan bir nöromüsküler hastalıktır. Hastalığa survival of motor neuron 1 (SMN1) genindeki mutasyonların neden olduğu bilinmesine rağmen fenotipik çeşitlilik ve hastalık patogenezinde rolü olan faktörler net olarak anlaşılamamıştır. İnsülin benzeri büyüme faktörleri (IGF), kas ve motor nöron hücrelerinin sağ kalımı, homeostasisi ve tamiri için kritik öneme sahip pleiotropik büyüme faktörleridir. Bu faktörlerin fonksiyonları göz önüne alındığında SMA'nın fenotipik çeşitliliğini etkileyebilecekleri hipotezi kurulmuş, tez çalışması kapsamında kan dolaşımında bulunan ve lokal olarak hasta kasında sentezlenen IGF ailesi üyelerinin düzeyleri araştırılmıştır. 15 SMA hastası ve 18 kontrol bireyde, serumda bulunan temel IGF ailesi üyeleri olan IGF1, IGF bağlayıcı protein (IGFBP) 3, IGFBP5 ve asit labil subunit (ALS) proteinlerinin düzeyi immünoradyometrik ve enzim bağlı immünosorbent assay teknikleriyle analiz edilmiştir. Sonuçlar istatistiksel olarak değerlendirildiğinde hastalarda düşük bulunan IGF1 ve yüksek bulunan IGFBP5 düzeylerinin anlamlı olduğu gösterilmiştir. IGF1 standart sapma skorunun hastaların %27'sinde IGF tedavisi gerektiren -2 değerinden daha düşük olduğu dikkat çekmiştir. Hasta grubunda görülen IGFBP3 ve ALS düzey düşüklüğü ise istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. IGF ailesi üyelerinin SMA'da görülen fenotipik çeşitlilikle ilişkisi araştırıldığında tip I hastaların serum IGF1, IGFBP3 ve ALS düzeylerinin daha hafif seyirli tip II hastalara oranla düşük olduğu saptanmış, biyolojik anlamı olabileceği düşünülen bu düşüş istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. 9 SMA, 4 sağlıklı ve 6 SMA dışında nöromüsküler hastalığı olan bireyin kas biyopsi örneğinde ise IGF1, IGF2, IGFBP5 ve IGF1 reseptörü proteinleri immünfloresan boyama tekniği ile araştırılmıştır. Hastalar arasında ve aynı hastaya ait kesitin farklı alanlarında değişkenlik göstermekle birlikte atrofik liflerin hipertrofiklere oranla daha yoğun boyandığı tespit edilmiştir. SMA dışında nöromüsküler hastalığı olan diğer bireylere ait kesitlerde de benzer bulguların gözlenmesi, IGF sistemi üyelerinin sentezinin hastalık patogenezi ve atrofik lif tipinden bağımsız olarak arttığı, IGF regülasyonundaki bozukluğun hastalığa özgül olmadığı ve kas atrofisi durumunda görüldüğü şeklinde değerlendirilmiştir.

Spinal muscular atrophy is a neuromuscular disease, which characterized by motor neuron degeneration and skeletal muscle atrophy, causing infant/early childhood death. Although it has been known that mutations in survival of motor neuron 1 (SMN1) gene cause the disease, the factors that have role in disease pathogenesis and phenotype variation are still not understood evidently. Insulin like growth factors (IGFs) are pleiotropic factors that have critical role in survival, homeostasis and maintenance of skeletal muscle and motor neuron cells. Considering their functions, it was hypothesized that IGFs might be involved in phenotype variation in SMA; therefore, liver-derived IGF system elements in circulation and their local synthesis in skeletal muscle biopsies of SMA patients were investigated in this study. The levels of main IGF system elements in serum, including IGF1, IGF binding protein (IGFBP) 3, IGFBP5 and acid labile subunit (ALS) proteins, were investigated by immunoradiometric and enzyme linked immunosorbent assay in 15 SMA patients and 18 healthy controls. The statistical evaluation of the results showed that decrease of IGF1 and increases of IGFBP5 levels in patients were significant. It was remarkable that 27 % of SMA patients had IGF1 standard deviation score under -2, as an indicator of IGF1 therapy. Decrease of IGFBP3 and ALS levels in SMA patients were not found statistically significant. The analysis of the effects of IGF system elements on phenotype variation in SMA showed that type I patients had lower serum IGF1, IGFBP3 and ALS levels when compared to type II patients, who had milder phenotype. Although the difference was not statistically significant, it might considered to have biological implications. The expression of main IGF system elements including IGF1, IGF2, IGFBP5 and IGF1 receptor in archieved skeletal muscle biopsies of 9 SMA patients, 4 healthy controls and 6 patients having non-SMA neuromuscular diseases were also investigated by immunofluorescent staining. More intense immunostaining was detected in atrophic fibers comparing to hypertrophic ones in the skeletal muscle of SMA patients with a variation among patients and the different sections of the same biopsy sample. Obtaining the same results in other neuromuscular diseases indicated that increases in IGF system elements were independent of disease pathogenesis or the atrophic fiber type and IGF system dysregulation was not disease spesific and considered as a condition occuring in skeletal muscle atrophy.