Прямая активация AMPK обеспечивает терапевтический эффект при мышечной дистрофии Дюшенна независимо от мутации

Введение: Мышечная дистрофия Дюшенна (DMD) — тяжёлое нервно-мышечное заболевание с ограничивающим продолжительность жизни течением, для которого характерны прогрессирующая атрофия мышц и митохондриальная дисфункция. Несмотря на перспективность генной терапии, включая методы, уже одобренные регулирующими органами, её применение ограничено специфичностью к определённым мутациям, сложностями доставки и недостаточной долговечностью эффекта. Фармакологическое воздействие на AMPK может уменьшать проявления мышечной дистрофии, однако прежние подходы были ограничены недостаточной эффективностью и эффектами вне мишени.

Методы: Для оценки соответствия между профилями экспрессии генов, индуцированными прямой активацией AMPK, и профилями, выявляемыми в мышечной ткани пациентов с DMD, проведён сравнительный транскриптомный анализ. Терапевтический потенциал длительной активации AMPK оценивали у мышей DBA/2J-mdx (D2.mdx; n = 8–10), которым ежедневно в течение 7 недель вводили MK-8722 (MK; 5 мг/кг) или растворитель; здоровые мыши DBA/2J служили контролем. Кроме того, миотрубки, полученные от пациентов с DMD (n = 4), инкубировали с MK (1 мкМ, 24 ч), чтобы оценить клеточные адаптационные изменения, опосредованные AMPK, в клетках человека.

Результаты: Транскриптомный анализ показал, что MK изменял экспрессию 206 транскриптов, ассоциированных с DMD, обращая изменения экспрессии 73 повышенных и 133 сниженных генов. In vivo у мышей D2.mdx, получавших MK, усиливалась передача сигнала через AMPK (фосфорилирование ACC, +120–150%; p < 0,05), повышалась экспрессия Ppargc1a (+60%; p < 0,05) и снижалась экспрессия транскриптов, ассоциированных с воспалением и фиброзом (−25–50%; p < 0,05). Семинедельное ежедневное введение MK увеличивало окисление липидов во всём организме в периоды активности (+95%; p < 0,05), не влияя на расход энергии или двигательную активность. Примечательно, что повторное введение MK не оказывало неблагоприятного влияния на морфологию и функцию сердца (p > 0,05). У мышей D2.mdx, получавших MK, снижалась утомляемость при выполнении теста на силу захвата (−35%; p < 0,05), улучшались результаты теста на удержание на перевёрнутой решётке (+100%; p < 0,05) и переносимость нагрузки на беговой дорожке (+20%; p < 0,05). Дополнительная оценка мышц ex vivo выявила увеличение максимальной изометрической силы (+30%; p < 0,05) и улучшение кинетики сократительного ответа. Эти функциональные изменения сопровождались уменьшением повреждения мышечных волокон и фиброза, а также повышением сарколеммальной экспрессии утрофина, γ-саркогликана и β-дистрогликана (+10–70%; p < 0,05), несмотря на отсутствие изменений размера или массы волокон. При исследовании митохондрий выявлено усиление дыхания в состоянии III (+80%; p < 0,05), снижение образования активных форм кислорода (−70%; p < 0,05) и увеличение содержания белков системы окислительного фосфорилирования (OXPHOS) (+25–45%; p < 0,05). В миотрубках пациентов MK аналогичным образом активировал передачу сигнала через AMPK, увеличивал содержание белков дыхательной цепи митохондрий (+25–35%; p < 0,05) и повышал максимальное потребление кислорода (+50–80%; p < 0,05) в клеточных линиях DMDΔ44 и DMDΔ45.

Выводы: Длительная системная активация AMPK безопасно улучшает функцию мышц, метаболическое состояние и проявления мышечной дистрофии независимо от мутации. Эти результаты подтверждают терапевтический потенциал прямых агонистов AMPK как средства, способного модифицировать течение DMD и других нервно-мышечных заболеваний.