This study focuses on translating microarray findings from golden retriever muscular dystrophy (GRMD) to identify biomarkers that could reflect cardiac and skeletal muscle function in Duchenne muscular dystrophy (DMD) patients. Since DMD affects both cardiac and skeletal muscle function, identifying molecular differences between these tissues can help predict disease progression. The research utilized GRMD models, which closely mimic DMD in humans, and studied gene expression in the left ventricle (LV) and medial head of the gastrocnemius (MHG) muscle at different ages to understand tissue-specific disease mechanisms.

The researchers identified two potential biomarkers: brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and osteopontin (SPP1). BDNF was found to be elevated in the cardiac muscle of younger GRMD dogs but was unaltered in skeletal muscle, whereas SPP1 was increased in skeletal muscle but not in cardiac muscle at younger ages. In human DMD patients, higher circulating BDNF levels were associated with better cardiac function, while higher SPP1 levels correlated with skeletal muscle function. This suggests that BDNF and SPP1 could serve as biomarkers for monitoring cardiac and skeletal muscle health in DMD patients.

The study validated these biomarkers in human DMD patients and found that serum BDNF levels were significantly higher in DMD patients compared to healthy controls. Moreover, BDNF levels were inversely correlated with the extent of myocardial fibrosis, further supporting its potential as a marker for cardiac disease progression. SPP1, on the other hand, correlated well with muscle function but not with cardiac dysfunction, indicating its specificity for skeletal muscle injury.

In conclusion, this study provides evidence that BDNF and SPP1 could be useful biomarkers for assessing cardiac and skeletal muscle health in DMD. These findings also highlight the importance of age and tissue specificity in the progression of muscle dysfunction in DMD, with GRMD serving as a valuable model for translating preclinical findings to human patients.

این مطالعه بر ترجمه یافته‌های ریزآرایه از دیستروفی عضلانی گلدن رتریور (GRMD) برای شناسایی نشانگرهای زیستی که می‌توانند عملکرد عضلات قلبی و اسکلتی را در بیماران دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) منعکس کنند، متمرکز است. از آنجایی که DMD بر عملکرد عضلات قلب و اسکلتی تأثیر می گذارد، شناسایی تفاوت های مولکولی بین این بافت ها می تواند به پیش بینی پیشرفت بیماری کمک کند. در این تحقیق از مدل‌های GRMD استفاده شد که از نزدیک DMD را در انسان تقلید می‌کنند و بیان ژن در بطن چپ (LV) و سر داخلی عضله gastrocnemius (MHG) را در سنین مختلف برای درک مکانیسم‌های بیماری خاص بافت مورد مطالعه قرار دادند.

محققان دو نشانگر زیستی بالقوه را شناسایی کردند: فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) و استئوپانتین (SPP1). مشخص شد که BDNF در عضله قلب سگ‌های GRMD جوان‌تر افزایش می‌یابد اما در عضله اسکلتی تغییری نکرده است، در حالی که SPP1 در عضله اسکلتی افزایش یافته است اما در عضله قلبی در سنین جوان‌تر افزایش نمی‌یابد. در بیماران DMD انسانی، سطوح بالاتر BDNF در گردش با عملکرد قلب بهتر همراه بود، در حالی که سطوح بالاتر SPP1 با عملکرد عضلات اسکلتی مرتبط بود. این نشان می دهد که BDNF و SPP1 می توانند به عنوان نشانگرهای زیستی برای نظارت بر سلامت عضلات قلبی و اسکلتی در بیماران DMD عمل کنند.

این مطالعه این نشانگرهای زیستی را در بیماران DMD انسانی تایید کرد و نشان داد که سطح سرمی BDNF در بیماران DMD در مقایسه با افراد سالم به طور قابل توجهی بالاتر بود. علاوه بر این، سطح BDNF با وسعت فیبروز میوکارد همبستگی معکوس داشت و از پتانسیل آن به عنوان نشانگری برای پیشرفت بیماری قلبی حمایت می‌کند. از سوی دیگر، SPP1 به خوبی با عملکرد عضلانی ارتباط دارد اما با اختلال عملکرد قلبی ارتباط خوبی ندارد، که نشان دهنده ویژگی آن برای آسیب عضله اسکلتی است.

در نتیجه، این مطالعه شواهدی را ارائه می دهد که BDNF و SPP1 می توانند نشانگرهای زیستی مفیدی برای ارزیابی سلامت عضلات قلبی و اسکلتی در DMD باشند. این یافته‌ها همچنین اهمیت سن و ویژگی بافتی را در پیشرفت اختلال عملکرد عضلانی در DMD برجسته می‌کند، با GRMD به عنوان یک مدل ارزشمند برای ترجمه یافته‌های بالینی به بیماران انسانی.