Efeitos do butirato de sódio em fibras distróficas de camundongos MDX

A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença genética recessiva ligada ao cromossomo X, causada pela ausência de distrofina (DIS), proteína essencial para a estabilidade do sarcolema. Sua deficiência compromete a integridade estrutural das fibras musculares, favorece o influxo exacerbado de Ca²⁺, desencadeia inflamação crônica, promove desregulação da homeostase intracelular e mionecrose progressiva, que culmina em substituição do tecido muscular por fibrose e gordura. O modelo experimental mdx (C57BL/10-Dmdmdx/PasUnib) reproduz a ausência da DIS, sendo o músculo diafragma (DIA) o mais acometido e aquele que melhor mimetiza a progressão clínica observada em pacientes, enquanto o músculo esternomastóideo apresenta menor sobrecarga funcional e efeitos mais brandos. Nesse contexto, o butirato de sódio (NaB), um ácido graxo de cadeia curta com propriedades anti-inflamatórias e potencial regulador do metabolismo energético, desponta como potencial estratégia terapêutica adjuvante. O objetivo foi avaliar os efeitos da suplementação de NaB nos músculos DIA e STE de camundongos distróficos. Foram utilizados 36 camundongos machos, com 30 dias de idade, distribuídos em três grupos experimentais (n=12/grupo): controle (WT), distrófico (mdx) e distrófico tratado com NaB (mdxNaB; 5 mg/kg/dia por gavagem, durante 14 dias). Foram avaliados parâmetros de massa e comprimento corporal, níveis séricos de creatina quinase (CK), função ventilatória por pletismografia de corpo inteiro, análises morfométricas e histopatológicas dos músculos diafragma (DIA) e esternomastóideo (STE), quantificação de cálcio total tecidual e níveis de proteínas relacionadas à homeostase do Ca²⁺ (ORAI1, STIM1, CSQ1, SERCA2, PLN, CaM e CaMK) e à via inflamatória/fibrótica (TNF-α e TGF-β1), por Western blot. Os resultados demonstraram que a suplementação com NaB promoveu redução significativa da área de necrose no diafragma, sem alterações na massa muscular, nos níveis séricos de CK ou no conteúdo total de cálcio tecidual. No DIA, observou-se redução dos níveis de ORAI1 e aumento de CSQ1, SERCA2 e PLN, sugerindo modulação do acoplamento excitação-contração e maior eficiência na recaptação de Ca²⁺ pelo retículo sarcoplasmático. Adicionalmente, houve diminuição da expressão de TGF-β1, indicando possível atenuação de vias associadas à = fibrose. Em contraste, o músculo STE apresentou alterações mais discretas e específicas, restritas principalmente à modulação de SERCA2 e CaM, evidenciando resposta músculo-dependente à ausência da DIS e à suplementação. Conclui-se que o NaB exerce efeito protetor seletivo no diafragma de camundongos mdx, possivelmente por modular proteínas envolvidas na dinâmica intracelular do Ca²⁺ e em vias relacionadas à inflamação e fibrose, mesmo na ausência de alterações no conteúdo total de cálcio. Esses achados reforçam a relevância dos mecanismos secundários à deficiência de DIS na progressão da DMD e sustentam o potencial do NaB como terapia adjuvante direcionada à preservação do músculo respiratório

Abstract (english)

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is an X-linked recessive genetic disease caused by the absence of dystrophin (DIS), a protein essential for sarcolemma stability. Its deficiency compromises the structural integrity of muscle fibers, promotes excessive Ca²⁺ influx, triggers chronic inflammation, promotes dysregulation of intracellular homeostasis, and progressive myonecrosis, culminating in the replacement of muscle tissue by fibrosis and fat. The experimental mdx model (C57BL/10-Dmdmdx/PasUnib) reproduces the absence of DIS, with the diaphragm muscle (DIA) being the most affected and the one that best mimics the clinical progression observed in patients, whereas the sternomastoid muscle presents lower functional overload and milder effects. In this context, sodium butyrate (NaB), a short-chain fatty acid with anti-inflammatory properties and potential regulation of energy metabolism, emerges as a potential adjuvant therapeutic strategy. The objective was to evaluate the effects of NaB supplementation on the DIA and STE muscles of dystrophic mice. Thirty-six male mice, 30 days old, were distributed into three experimental groups (n=12/group): control (WT), dystrophic (mdx), and dystrophic treated with NaB (mdxNaB; 5 mg/kg/day by gavage for 14 days). Parameters of body mass and length, serum creatine kinase (CK) levels, ventilatory function by whole-body plethysmography, morphometric and histopathological analyses of the diaphragm (DIA) and sternomastoid (STE) muscles, quantification of total tissue calcium, and levels of proteins related to Ca²⁺ homeostasis (ORAI1, STIM1, CSQ1, SERCA2, PLN, CaM, and CaMK) and to the inflammatory/fibrotic pathway (TNF-α and TGF-β1), by Western blot, were evaluated. The results demonstrated that NaB supplementation promoted a significant reduction in the necrotic area in the diaphragm, without changes in muscle mass, serum CK levels, or total tissue calcium content. In the DIA, reduced ORAI1 levels and increased CSQ1, SERCA2, and PLN levels were observed, suggesting modulation of excitation-contraction coupling and greater efficiency in Ca²⁺ reuptake by the sarcoplasmic reticulum. Additionally, there was a decrease in TGF-β1 expression, indicating possible attenuation of pathways associated with fibrosis. In contrast, the STE muscle presented more discrete and specific alterations, mainly restricted to the modulation of SERCA2 and CaM, evidencing a muscle-dependent response to the absence of DIS and supplementation. It is concluded that NaB exerts a selective protective effect on the diaphragm of mdx mice, possibly by modulating proteins involved in intracellular Ca²⁺ dynamics and in pathways related to inflammation and fibrosis, even in the absence of alterations in total calcium content. These findings reinforce the relevance of mechanisms secondary to DIS deficiency in the progression of DMD and support the potential of NaB as an adjuvant therapy aimed at preserving respiratory muscle.

Language

Portuguese

Citation

REQUENA, Lorraine Silva. Efeitos do butirato de sódio em fibras distróficas de camundongos MDX. 2026. Dissertação (Mestrado em Cirurgia e Medicina Translacional) - Faculdade de Medicina, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2026.