Mast cells in the pathophysiology of Duchenne muscular dystrophy in Golden Retriever dogs / O papel dos mastócitos na patogênese da distrofia muscular de Duchenne em cães Golden Retriever

The Golden Retriever muscular dystrophy (GRMD) is one of the best models of Duchenne muscular dystrophy (DMD), with similar genotypic and phenotypic manifestations. Progressive proliferation of connective tissue in the endomysium of the muscle fibers occurs in parallel with the clinical course of the disease in GRMD animals. Previous studies suggest a relationship between mast cells and the deposition of fibrous tissue due to the release of mediators that recruit fibroblasts. The aim of this study was to evaluate the presence of mast cells and their relationship with muscle injury and fibrosis in GRMD dogs of different ages. Samples of muscle groups from six GRMD and four control dogs, aged 2 to 8 months, were collected and analyzed. The samples were processed and stained with HE, toluidine blue, and Azan trichrome. Our results showed that there was a significant increase in infiltration of mast cells in all muscle groups of GRMD dogs compared to the control group. The average number of mast cells, as well as the deposition of fibrous tissue, decreased with age in GRMD dogs. In the control group, all muscle types showed a significant increase in the amount of collagenous tissue. This suggests increased mast cell degranulation occurred in younger GRMD dogs, resulting in increased interstitial space and fibrous tissue in muscle, which then gradually decreased over time as the dogs aged. However, further studies are needed to clarify the role of mast cells in the pathogenesis of fibrosis.(AU)

O cão Golden Retriever distrófico (Golden Retriever muscular dystrophy - GRMD) é um dos melhores modelos da distrofia muscular de Duchenne (DMD), com manifestações genotípicas e fenotípicas similares. A proliferação progressiva de tecido conjuntivo no endomísio das fibras musculares ocorre paralelamente ao curso clínico da doença em animais GRMD. Estudos anteriores sugerem uma relação entre os mastócitos e a deposição de tecido fibroso devido à liberação de mediadores que recrutam fibroblastos. O objetivo deste estudo foi avaliar a presença de mastócitos e sua relação com a lesão muscular e fibrose em cães GRMD de diferentes idades. Amostras de grupos musculares de seis GRMD e quatro controles, com idade entre 2 a 8 meses, foram coletadas e analisadas. As amostras foram processadas e coradas com HE, azul de toluidina e tricrômico de Azan. Nossos resultados mostraram que houve um aumento significativo na infiltração de mastócitos em todos os grupos musculares de cães GRMD em comparação com o grupo controle. O número médio de mastócitos, assim como a deposição de tecido fibroso, diminuiu com a idade em cães GRMD. No grupo controle, todos os tipos musculares mostraram um aumento significativo na quantidade de tecido colágeno. Isto sugere o aumento da degranulação de mastócitos em cães GRMD mais jovens, resultando em aumento do espaço intersticial e tecido fibroso no músculo, que então gradualmente diminuiu com o tempo à medida que os cães envelheceram. No entanto, mais estudos são necessários para esclarecer o papel dos mastócitos na patogênese da fibrose.(AU)

Relevant aspects of golden retriever muscular dystrophy for the study of Duchenne muscular dystrophy in humans / Aspectos relevantes da distrofia muscular do Golden Retriever para o estudo da distrofia muscular de Duchenne em humanos

ABSTRACT: Golden Retriever muscular dystrophy (GRMD) is the most representative model for studying Duchenne muscular dystrophy (DMD) in humans, owing its phenotypic expression. DMD is a recessive disorder linked to the X chromosome in which the loss of dystrophin induces progressive weakness and degeneration of the skeletal and cardiac muscles, which lead to replacement by connective and adipose tissues. Onset of clinical signs occurs between 2 and 5 years of age, and many patients die from heart or respiratory failure. The main studies concerning dystrophic Golden Retrievers (DGR) sought to elucidate the pathophysiology of the disease and its clinical implications to develop therapies and alternative treatments to improve the quality of life and increase longevity of DMD patients. This review presents an overview of relevant contributions of the DGR model for elucidating DMD in humans.

RESUMO: A distrofia muscular do Golden Retriever (DMGR) é o modelo mais representativo para o estudo da distrofia muscular de Duchenne (DMD) em humanos devido a sua expressão fenotípica. A DMD é uma desordem genética recessiva ligada ao cromossomo X onde a perda da distrofina induz fraqueza progressiva e degeneração do músculo esquelético e cardíaco conduzindo a substituição do músculo por tecido conjuntivo e adiposo. O início da doença ocorre entre 2 e 5 anos de idade e muitos pacientes morrem por insuficiência cardíaca ou respiratória. Os principais estudos realizados no Golden Retriever distrófico (GRD) buscam elucidar a fisiopatogenia da doença e suas implicações clínicas na tentativa de testar terapias e tratamentos alternativos para melhoria da qualidade de vida do paciente distrófico e aumentar sua longevidade. Esta revisão apresenta uma visão geral sobre relevante contribuição do modelo GRD para elucidar a DMD em humanos.

Alterações morfofuncionais renais em cães Golden Retriever Distróficos (GRMD) / Kidneys morphological changes in Golden Retriever Muscular Dystrophy dogs (GRMD)

A Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) é geneticamente homóloga à distrofia muscular de Duchenne (DMD) que acomete seres humanos. É uma doença genética que gera degeneração progressiva da musculatura esquelética. Considerando-se as intensas alterações musculares, é natural pensar em uma possível lesão renal decorrente da intensa lesão muscular. Foram avaliados seis cães machos da raça Golden Retriever afetados pela distrofia muscular (GRMD) e três cães machos clinicamente sadios. A concentração de creatinina foi determinada e as proteínas urinárias foram avaliadas por eletroforese em gel de poliacrilamida. Os resultados mostraram que a proteinúria patológica não está diretamente associada à Distrofia Muscular de Duchenne, porém diversos parâmetros apresentaram concentrações aumentadas para animais afetados, como a razão proteína/albumina, que foi maior em cães distróficos, podendo ser indício de microalbuminúria e conseqüente lesão renal precoce. Estes resultados visam embasar avaliações clínicas e futuros estudos considerando-se as patologias decorrentes ou associadas a esta doença genética.

The Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) is genetically homologous to Duchenne muscular dystrophy (DMD) that affects humans. It is a genetic disease that causes progressive degeneration of skeletal muscle. Considering the intense muscle changes, it is natural to think in possible kidney damage caused by intense muscle injury. We evaluated six male Golden Retriever dogs affected by Duchenne muscular dystrophy (GRMD) and three clinically healthy male dogs. The urinary proteins and creatinine concentration were determined. The proteins were analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis. The results showed that pathological proteinuria is not directly associated with Duchenne muscular dystrophy, but several parameters showed increased concentrations for affected animals, as the ratio protein/albumin, which was higher in dystrophic dogs, probably a consequence of microalbuminuria a sign of early kidney damage. These results aim to base future studies and clinical evaluations considering the pathologies arising from or associated with this genetic disease.

Existem diferenças nos parâmetros hematológicos e bioquímicos séricos entre fêmeas normais e portadoras do modelo experimental GRMD (golden retriever muscular dystrophy)? / There are differences in hematological and biochemical parameters between carriers and not carriers of experimental model of GRMD (golden retriever muscular dystrophy)?

A proposta deste estudo foi avaliar se existem alterações nos padrões hematológicos e bioquímicos de cadelas da raça Golden Retriever portadoras do gene da distrofia muscular progressiva em comparação aos valores obtidos em cadelas não portadoras de mesma raça e idade. Foram analisados 33 animais, distribuídos em dois grupos, um composto por 19 cadelas Golden Retrievers não portadoras (GRNP) e outro composto por 14 cadelas Golden Retrievers portadoras do gene da distrofia muscular (GRP). Os dois grupos foram submetidos aos mesmos testes hematológicos e bioquímicos, com a mesma frequência e durante o mesmo intervalo de tempo. Apesar de existir diferença estatisticamente significativa entre os grupos para alguns parâmetros hematológicos avaliados, todos os resultados obtidos estavam de acordo com os valores de referência utilizados. Na avaliação dos parâmetros bioquímicos séricos a dosagem de ALT no grupo GRNP ficou levemente acima da média, porém sem grandes significados clínicos A CK também apresentou níveis elevados no grupo GRP, devido à degeneração e necrose muscular característicos da doença, as alterações encontradas nessa análise já eram esperadas. Os demais parâmetros não se alteraram.

The purpose of this study was to evaluate whether there are alterations in hematological and biochemical patterns of female Golden Retriever dogs carrying the gene for progressive muscular dystrophy compared to not carriers dogs of the same breed, age and gender. We analyzed 33 animals, divided into two groups; one consisting of 13 not carriers dogs Golden Retrievers (GRNP) and the other composed of 14 dogs Golden Retrievers carrying the gene for muscular dystrophy (GRP). Animals of both groups underwent biochemical and hematological tests with the same frequency and at the same time interval. Although there is a statistically significant difference between groups for some hematological parameters evaluated, all results were in line with the benchmarks used. In the assessment of serum biochemical parameters in the determination of ALT GRS group was slightly above average, but without major clinical significance CK also showed high levels in GRP group, due to muscle degeneration and necrosis characteristic of the disease, the changes found in this analysis were already expected. The other parameters did not change.

Alterações do trato digestório de cães da raça Golden Retriever afetados pela distrofia muscular / Changes of the digestive tract of Golden Retriever dogs affected by muscular dystrophy

O modelo experimental canino Golden Retriever portador da Distrofia Muscular (GRMD) é o melhor substituto entre os modelos animais para estudar a Distrofia Muscular de Duchenne. Além da musculatura estriada, a doença pode afetar a musculatura estriada cardíaca e a musculatura lisa, e desta forma, o funcionamento do trato digestório, já que o músculo liso é o elemento primário dos órgãos tubulares. Através de estudo morfológico descritivo, o objetivo deste trabalho foi verificar se a distrofia muscular afeta a arquitetura geral do trato digestório e como se dispõe sua estrutura muscular em animais afetados. Foram realizadas avaliações descritivas macro e microscópicas com colorações de Hematoxilina-Eosina, Tricrômio de Masson e Picrosirius. Entre os resultados apresentados, verificou-se que o esôfago e o fígado dos animais afetados encontraram-se alterados, assim como o estômago não ocupava seu lugar habitual. O músculo diafragma apresentava-se atrofiado e diferenças histológicas foram encontradas na camada muscular do sistema gastrointestinal, em geral. Outras estruturas do tubo digestório de GRMDs apresentaram-se de maneira similar a de um animal normal.

The experimental canine model Golden Retriever carrier of Muscular Dystrophy (GRMD) is the best substitute of animal models to study Duchenne Muscular Dystrophy. Above striated muscle, the disease can affect the heart and smooth muscle, so the functioning of the digestive tract, as the smooth muscle is the primary element of tubular organs. Through morphological description, the purpose of this study was to determine whether the muscular dystrophy affects the overall architecture of the digestive tract and how is willing this muscular structure. Were evaluated macroscopic and microscopic optical description staining with hematoxylin-eosin, Masson's trichrome and Sirius. The esophagus and liver of affected animals were altered. The stomach of the animals did not occupy the usual space. The diaphragm muscle had atrophied. The general histological structure of the digestive tract presented in a manner similar to a normal animal. Changes and histological differences were found in the muscle layer.

Padronização de parâmetros eletrocardiográficos de cães da raça Golden Retriever clinicamente sadios / Standardization of electrocardiographic parameters in healthy Golden Retrievers dogs

A distrofia muscular de Duchenne (DMD) em humanos é uma alteração neuromuscular hereditária, de caráter recessivo, ligada ao cromossomo X e causada pela ausência ou disfunção da distrofina. Clinicamente, caracteriza-se por grave alteração na musculatura esquelética, resultando em morte precoce do indivíduo acometido. Em cães da raça Golden Retriever, a mutação que leva à distrofia muscular ocorre espontaneamente e a extensa homologia entre a patogênese da DMD e da distrofia muscular do Golden Retriever permite qualificar o cão como o principal substituto de humanos nos testes clínicos de novas terapias. O miocárdio deficiente em distrofina é mais vulnerável à sobrecarga de pressão e os pacientes com DMD podem desenvolver cardiomiopatia dilatada, hipertensão arterial e o eletrocardiograma pode se apresentar distintamente anormal. No presente estudo, foram avaliados exames eletrocardiográficos de 38 cães da raça Golden Retriever clinicamente sadios (20 animais de até 12 meses de idade e 18 animais entre 12 e 36 meses de idade), com a finalidade de se obter parâmetros para a padronização do eletrocardiograma nessa referida raça, o que futuramente poderá servir de referência na identificação de cães portadores ou afetados pela distrofia muscular. Os valores eletrocardiográficos obtidos encontraram-se dentro dos valores de normalidade e referência para as diferentes raças de cães; e as variáveis peso e idade alteraram significativamente a freqüência cardíaca e a amplitude do complexo QRS.

The Duchenne's muscular dystrophy (DMD) in humans is a X-linked neuromuscular disease, of recessive character, caused either by the absence or dysfunction of the dystrophin. Clinically, it is characterized by severe alteration in the skeletal musculature, resulting in precocious death. In Golden Retriever dogs, the mutation that takes to the muscular dystrophy happens spontaneously and the extensive homology among the pathogenesis of DMD and of Golden Retriever muscular dystrophy allows to qualify the dog as the main substitute of humans in the clinical tests of new therapies. The deficient myocardium in distrofin is more vulnerable to the pressure overload and the patients with DMD can develop dilated cardiomyopathy, arterial hypertension and the electrocardiogram can come distinctly abnormal. In the present study, 38 healthy Golden Retriever dogs were evaluated by electrocardiographic exam with the purpose to obtain parameters for the standardization of the electrocardiogram in the referred breed, what hereafter can serve as reference in the identification of bearer or affected dogs. Electrocardiographic values obtained were within normal values and reference for the various breeds of dogs, and the variables weight and age significantly altered heart rate and amplitude of the QRS complex.

Valores de pressão arterial de cães da raça Golden Retriever clinicamente sadios / Blood pressure levels in clinically healthy Golden Retriever

A hipertensão arterial sistêmica é uma enfermidade que afeta tanto cães quanto gatos e apresenta grande importância na prática da clínica veterinária. É caracterizada pelo aumento sustentado da pressão arterial sistêmica sistólica e/ou diastólica e pode levar a consequências deletérias, principalmente em rins, coração, olhos e sistema nervoso central. Diferentes estudos já foram realizados para a avaliação de técnicas de medida da pressão arterial em cães, comparando diferentes técnicas, com animais em diversos estados de consciência e em diferentes posições. A faixa de normalidade pode variar fisiologicamente nos cães, principalmente de acordo com a raça, sexo, idade, temperamento, condições patológicas, exercícios e dieta. Sabendo-se que o Golden Retriever pode apresentar distrofia muscular canina ligada ao cromossomo X e pode desenvolver cardiomiopatia dilatada e hipertensão sistêmica, no presente estudo, fez-se a mensuração da pressão arterial (por meio de dispositivo de Doppler) em 38 cães clinicamente sadios da referida raça com o propósito de obter parâmetros cardiovasculares que possam servir de referência. A partir dos resultados, pôde-se concluir que alterações significativas no peso corpóreo, principalmente dos três aos seis meses de idade, influenciam nos valores de pressão arterial; que a pressão arterial sistólica é maior em machos do que em fêmeas; e que os valores de pressão arterial são variáveis dentro de uma mesma raça canina.

Arterial hypertension is a disease that affects both dogs and cats and presents great importance in veterinary clinic practice. It is characterized by sustained increase in systolic blood pressure systemic and / or diastolic and can cause deleterious consequences, especially in kidney, heart, eyes and central nervous system. Different studies have been conducted for the evaluation of techniques for measuring blood pressure in dogs, comparing different techniques, with animals in various states of consciousness and in different positions. The range of normality can vary physiologically in dogs, mainly according to breed, sex, age, temperament, pathological conditions, exercise and diet. Knowing that the Golden Retriever can submit muscular dystrophy canine linked to chromosome X and can develop dilated cardiomyopathy and systemic hypertension, in this study, the blood pressure (with Doppler) of 38 clinically healthy dogs of that breed was measure with the purpose to obtain parameters that could serve as a reference. From the results, we concluded that significant changes in body weight, mainly from three to six months, influence the blood pressure values, whereas systolic blood pressure is higher in males than in females, and that the pressure values pressure are variables within the same breed of dog.

Imagem radiográfica da cavidade torácica de cães Golden Retriever acometidos pela distrofia muscular / Radiologic images of the thoracic cavity of Golden Retriever dogs affected by muscular dystrophy

A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença de origem genética, cuja principal manifestação clínica é enfraquecimento e atrofia progressiva dos músculos. Os cães da raça Golden Retriever podem apresentar distrofia muscular, com características genotípicas e fenotípicas muito próximas à distrofia muscular humana, sendo considerado o modelo animal mais apropriado para o estudo da DMD. Foram realizadas radiografias torácicas látero-laterais e dorsoventrais de 10 cães Golden Retriever afetados pela distrofia muscular, com o objetivo de relatar as alterações radiográficas associadas a essa patologia. O exame radiográfico da cavidade torácica evidenciou: (a) padrão pulmonar intersticial e alveolar predominante, (b) um quadro de pneumonia e edema pulmonar em fase inicial, (c) a cardiomegalia como o principal achado de comprometimento circulatório na cavidade torácica, (d) O megaesôfago torácico foi observado deslocando a traquéia e silhueta cardíaca ventralmente e, (e) a cúpula diafragmática apresentou modificação morfológica, mostrando protrusão para o interior da cavidade torácica e hérnia hiatal, com deslocamento do estômago para o espaço mediastino caudal. Os achados de necropsia evidenciaram efusão pleural e enfisema pulmonar e lesões compatíveis com processos degenerativos e metaplásicos da musculatura diafragmática e intercostal. A avaliação radiográfica constituiu-se como um meio diagnóstico auxiliar essencial na identificação de doença cardíaca e respiratória em cães Golden Retriever acometidos pela Distrofia Muscular, capaz de identificar processos pneumônicos primários, permitindo o estabelecimento de terapêutica adequada de tratamento, com prognóstico reservado nos estágios mais avançados desta alteração.

Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is a genetic disorder with clinical signs of muscular weaknesses and progressive atrophy. Golden Retriever dogs show similar genotypic and phenotypic characteristics to Human Muscular Dystrophy and are considered a proper animal model for DMD studies. Latero-lateral and dorso-ventral thoracic radiographies were obtained from 10 Golden Retriever dogs affected by muscular dystrophy, to investigate possible radiographic alterations. Thorax radiographic examination revealed (a) interstitial and alveolar pattern, (b) initial phases of pneumonia and pulmonary edema, (c) cardiomegaly as a principal alteration in the thoracic cavity, (d) megaesophagus displacing the trachea and heart silhouette, and (e) cranial protrusion of the diaphragm lining into the thorax with development of a hiatus hernia displacing the stomach to the caudal mediastinum. Postmortem examination showed pleural effusion, pulmonary emphysema, degenerative and metaplasic processes in the diaphragm and intercostal muscles. Radiographic examination was considered essential for the diagnosis of cardiac and respiratory disease in Golden Retriever dogs affected by muscular dystrophy, and to identify the primary pulmonary process and to provide the establishment of suitable therapeutic treatment, with a reserved prognosis in advanced stage of the disease.

Estudo longitudinal da densidade mineral óssea de cães Golden Retriever hígidos, portadores e afetados pela distrofia muscular / Longitudinal study of bone mineral density in healthy, carrier, and affected dogs by Golden Retriever Muscular Dystrophy

A Distrofia Muscular do Golden Retriever (GRMD) é considerada o modelo mais apropriado da Distrofia Muscular de Duchenne (DMD)que acomete humanos. Diminuição na Densidade Mineral Óssea(DMO) já foi descrita em meninos com DMD, ambulantes e não ambulantes. A Densitometria Óptica Radiográfica (DOR) é um método de análise para quantificação da matéria mineral óssea. Este foi realizado por meio de radiografias simples da região proximal da tíbia direita ao lado de escala de alumínio. Quinze cães da raça Golden Retriever, sendo cinco normais, cinco portadores e cinco afetados pela distrofia, foram radiografados mensalmente, dos três aos nove meses de idade. Estas radiografias foram analisadas por meio do software deanálise de imagens (ImageLab, Softium®). O estudo revelou que a região epifisária possui maior densidade mineral óssea (DMO), seguida pela região metafisária e diafisária. Houve uma tendência de aumento da DMO nas três regiões avaliadas dos três grupos durante o experimento. A região metafisária proximal da tíbia demonstrou sero sitio de eleição para a leitura da DMO, por ser o local com menor correlação e influencia do peso corpóreo e por promover estimativas médias consideradas significativas entre grupos avaliados mais cedo que nas demais regiões. O potencial de diagnóstico deste exame densitométrico, em relação a GRMD, foi considerado baixo, porém, demonstrou ter grande potencial no acompanhamento do progresso desta doença por apresentar alta sensibilidade para detecção de variações na densidade mineral óssea.

The Golden Retriever Muscular Dystrophy (GRMD) is considered the most appropriate model of the Duchenne Muscular Dystrophy(DMD) in humans. Decrease in Bone Mineral Density (DMO) has been recognized in ambulatory and non-ambulatory boys with DMD.The Radiographic Optical Densitometry is a method to measure the bone mineral content. It was performed radiographing the proximal right tibia next to an aluminum stepwedge. Fifteen Golden Retriever dogs had been used, divided in three groups: Five healthy, five carriers and five affected by GRMD, monthly radiographed, from 3 to 9 months-old. These radiographies were analyzed by image processing software (ImageLab, Softium®). The proximal epiphysis had higher bone mineral density, followed for the metaphysic and diaphysis, respectively. All regions followed has influence the body weight. There was an increase of the bone mineral density in all regions of the three groups. The proximal metaphysis was thought to be the better region to evaluate the bone mineral density because had less correlation and influence of the body weight, and, also, had different significant values to differentiate the groups earlier than the other regions. The potential diagnostic of this densitometric method in GRMD was considered low, however it demonstrated to have great potential in the clinical recheck of this patients due to the high sensitivity for detection of changes in the bone mineral density

Análise das dosagens e concentrações séricas da ciclosporina A em cães da raça Golden Retriever normais ou afetados pela distrofia muscular / Analyses of dosages and blood concentration of cyclosporin A on norrmal Golden Retriever dogs or Golden Retriever with muscular dystrophy

A distrofia muscular dos cães Golden Retriever (GRMD), uma miopatia degenerativa causada pela ausência da distrofina é geneticamente homóloga à distrofia muscular de Duchenne que acomete humanos, portanto, estes cães são considerados modelos experimentais para estudos em terapia celular. Seu sucesso depende da imunossupressão adequada. A ciclosporina A (CsA) é indicada para tal e a monitorização de suas concentrações sangüíneas e efeitos adversos são essenciais para viabilizar a terapia. Foram estudados cães GRMD, e normais da mesma raça, submetidos a terapia com CsA, associada, nos GRMD, ao transplante de células tronco. Foram avaliados as concentrações sangüíneas do fármaco através de amostras coletadas a cada dois ou três dias e analisadas pelo método do imunoensaio por fluorescência (FPIA). Como resultado observamos que as concentrações de CsA oscilaram muito, em seis dos oito animais. Concluímos que as doses variam individualmente sendo de maior importância avaliar a concentração do fármaco no sangue e sua viabilização no uso da terapia celular

The muscular dystrophy of Golden Retriever (GRMD) is a degenerative miopaty caused by the absence of dystrophy and it is genetically homologue of the Duchenne muscular dystrophy in humans, so, these dogs are considerably experimental models for studies on cellular therapy. Their successful depends of the adequate immunosuppression. Cyclosporin A (CsA) is indicated for that and the monitoring of the blood concentration and adverse effects are essential to viabilise the therapy. It was studied GRMD dogs, and normal dogs from the same breed, submitted for therapy with CsA, associated, on GRMD, of cell transplantation. It was evaluated blood concentration of the drug, between two or tree days using the method of FPIA. In our results we found that the CsA blood concentrations oscillated too much on six than eight of our animals. We concluded that the doses varieties Braz. J. vet. Res. anim. Sci., São Paulo, v. 45, n. 2, p. 131-137, 2008 individually and the correct dosage as to important as the evaluation of the blood concentration of the drug and became viable for cell therapy