A large animal model of spinal muscular atrophy and correction of phenotype.

OBJECTIVES Spinal muscular atrophy (SMA) is caused by reduced levels of survival motor neuron (SMN) protein, which results in motoneuron loss. Therapeutic strategies to increase SMN levels including drug compounds, antisense oligonucleotides, and scAAV9 gene therapy have proved effective in mice. We wished to determine whether reduction of SMN in postnatal motoneurons resulted in SMA in a large animal model, whether SMA could be corrected after development of muscle weakness, and the response of clinically relevant biomarkers. METHODS Using intrathecal delivery of scAAV9 expressing an shRNA targeting pig SMN1, SMN was knocked down in motoneurons postnatally to SMA levels. This resulted in an SMA phenotype representing the first large animal model of SMA. Restoration of SMN was performed at different time points with scAAV9 expressing human SMN (scAAV9-SMN), and electrophysiology measurements and pathology were performed. RESULTS Knockdown of SMN in postnatal motoneurons results in overt proximal weakness, fibrillations on electromyography indicating active denervation, and reduced compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE), as in human SMA. Neuropathology showed loss of motoneurons and motor axons. Presymptomatic delivery of scAAV9-SMN prevented SMA symptoms, indicating that all changes are SMN dependent. Delivery of scAAV9-SMN after symptom onset had a marked impact on phenotype, electrophysiological measures, and pathology. INTERPRETATION High SMN levels are critical in postnatal motoneurons, and reduction of SMN results in an SMA phenotype that is SMN dependent. Importantly, clinically relevant biomarkers including CMAP and MUNE are responsive to SMN restoration, and abrogation of phenotype can be achieved even after symptom onset.

TECPR2 Associated Neuroaxonal Dystrophy in Spanish Water Dogs.

Clinical, pathological and genetic examination revealed an as yet uncharacterized juvenile-onset neuroaxonal dystrophy (NAD) in Spanish water dogs. Affected dogs presented with various neurological deficits including gait abnormalities and behavioral deficits. Histopathology demonstrated spheroid formation accentuated in the grey matter of the cerebral hemispheres, the cerebellum, the brain stem and in the sensory pathways of the spinal cord. Iron accumulation was absent. Ultrastructurally spheroids contained predominantly closely packed vesicles with a double-layered membrane, which were characterized as autophagosomes using immunohistochemistry. The family history of the four affected dogs suggested an autosomal recessive inheritance. SNP genotyping showed a single genomic region of extended homozygosity of 4.5 Mb in the four cases on CFA 8. Linkage analysis revealed a maximal parametric LOD score of 2.5 at this region. By whole genome re-sequencing of one affected dog, a perfectly associated, single, non-synonymous coding variant in the canine tectonin beta-propeller repeat-containing protein 2 (TECPR2) gene affecting a highly conserved region was detected (c.4009C>T or p.R1337W). This canine NAD form displays etiologic parallels to an inherited TECPR2 associated type of human hereditary spastic paraparesis (HSP). In contrast to the canine NAD, the spinal cord lesions in most types of human HSP involve the sensory and the motor pathways. Furthermore, the canine NAD form reveals similarities to cases of human NAD defined by widespread spheroid formation without iron accumulation in the basal ganglia. Thus TECPR2 should also be considered as candidate gene for human NAD. Immunohistochemistry and the ultrastructural findings further support the assumption, that TECPR2 regulates autophagosome accumulation in the autophagic pathways. Consequently, this report provides the first genetic characterization of juvenile canine NAD, describes the histopathological features associated with the TECPR2 mutation and provides evidence to emphasize the association between failure of autophagy and neurodegeneration.

Central and peripheral defects in motor units of the diaphragm of spinal muscular atrophy mice.

Spinal muscular atrophy (SMA) is characterized by motoneuron loss and muscle weakness. However, the structural and functional deficits that lead to the impairment of the neuromuscular system remain poorly defined. By electron microscopy, we previously found that neuromuscular junctions (NMJs) and muscle fibres of the diaphragm are among the earliest affected structures in the severe mouse SMA model. Because of certain anatomical features, i.e. its thinness and its innervation from the cervical segments of the spinal cord, the diaphragm is particularly suitable to characterize both central and peripheral events. Here we show by immunohistochemistry that, at postnatal day 3, the cervical motoneurons of SMA mice receive less stimulatory synaptic inputs. Moreover, their mitochondria become less elongated which might represent an early stage of degeneration. The NMJs of the diaphragm of SMA mice show a loss of synaptic vesicles and active zones. Moreover, the partly innervated endplates lack S100 positive perisynaptic Schwann cells (PSCs). We also demonstrate the feasibility of comparing the proteomic composition between diaphragm regions enriched and poor in NMJs. By this approach we have identified two proteins that are significantly upregulated only in the NMJ-specific regions of SMA mice. These are apoptosis inducing factor 1 (AIFM1), a mitochondrial flavoprotein that initiates apoptosis in a caspase-independent pathway, and four and a half Lim domain protein 1 (FHL1), a regulator of skeletal muscle mass that has been implicated in several myopathies.

STUDIES INTO THE MOLECULAR MECHANISMS REGULATING MUSCULAR ATROPHY RESULTING FROM HINDLIMB IMMOBILIZATION IN THE RAT (PROTEIN, SYNTHESIS, RNA)

The purpose of the work performed in this dissertation was to examine some of the possible regulatory mechanisms involved in the initiation of muscular atrophy during periods of decreased muscle utilization resulting from hindlimb immobilization in the rat. A 37% decrease in the rate of total muscle protein synthesis which has been observed to occur in the first 6 h of immobilization contributes significantly to the observed loss of protein during immobilization.^ The rates of cytochrome c and actin synthesis were determined in adult rat red vastus lateralis and gastrocnemius muscles, respectively, by the constant infusion and incorporation of ('3)H-tyrosine into protein. The fractional synthesis rates of both actin and cytochrome c were significantly decreased (P < 0.05) in the 6th h of hindlimb immobilization.^ RHA was extracted from adult rat gastrocnemius muscle by modification of the phenol: chloroform: SDS extraction procedures commonly used for preparation of RNA for hybridization analysis from other mammalian tissues. RNA content of rat gastrocnemius muscle, as determined by this method of extraction and its subsequent quantification by UV absorbance and orcinol assay, was significantly greater than the RNA content previously determined for adult rat gastrocnemius by other commonly employed methods.^ RNA extracted by this method from gastrocnemius muscles of control and 6h immobilized rats was subjected to "dot blot" hybridization to ('32)P-labelled probe from plasmid p749, containing a cDNA sequence complementary to (alpha)-actin mRNA and from rat skeletal muscle. (alpha)-Actin specific mRNA content as estimated by this procedure is not significantly decreased in rat gastrocnemius following 6h or hindlimb immobilization. However, (alpha)-actin specific mRNA content is significantly decreased (P < 0.05) in adult rat gastrocnemius (alpha)-actin specific mRNA is not decreased in adult rat gastrocnemius muscle following 6h of immobilization, a time when actin synthesis is significantly decreased, it is concluded that a change in (alpha)-actin specific mRNA content is not the initiating event responsible for the early decrease in actin synthesis observed in the 6th h of immobilization. ^

Non B-DNA structures and genomic instability associated with myotonic dystrophy type 2 (CCTG).(CAGG) repeats

There are many diseases associated with the expansion of DNA repeats in humans. Myotonic dystrophy type 2 is one of such diseases, characterized by expansions of a (CCTG)•(CAGG) repeat tract in intron 1 of zinc finger protein 9 (ZNF9) in chromosome 3q21.3. The DM2 repeat tract contains a flanking region 5' to the tract that consists of a polymorphic repetitive sequence (TG)14-25(TCTG)4-11(CCTG) n. The (CCTG)•(CAGG) repeat is typically 11-26 repeats in persons without the disease, but can expand up to 11,000 repeats in affected individuals, which is the largest expansion seen in DNA repeat diseases to date. This DNA tract remains one of the least characterized disease-associated DNA repeats, and mechanisms causing the repeat expansion in humans have yet to be elucidated. Alternative, non B-DNA structures formed by the expanded repeats are typical in DNA repeat expansion diseases. These sequences may promote instability of the repeat tracts. I determined that slipped strand structure formation occurs for (CCTG)•(CAGG) repeats at a length of 42 or more. In addition, Z-DNA structure forms in the flanking human sequence adjacent to the (CCTG)•(CAGG) repeat tract. I have also performed genetic assays in E. coli cells and results indicate that the (CCTG)•(CAGG) repeats are more similar to the highly unstable (CTG)•(CAG) repeat tracts seen in Huntington's disease and myotonic dystrophy type 1, than to those of the more stable (ATTCT)•(AGAAT) repeat tracts of spinocerebellar ataxia type 10. This instability, however, is RecA-independent in the (CCTG)•(CAGG) and (ATTCT)•(AGAAT) repeats, whereas the instability is RecA-dependent in the (CTG)•(CAG) repeats. Structural studies of the (CCTG)•(CAGG) repeat tract and the flanking sequence, as well as genetic selection assays may reveal the mechanisms responsible for the repeat instability in E. coli, and this may lead to a better understanding of the mechanisms contributing to the human disease state. ^

Efectos fisiológicos sobre la aptitud muscular y aeróbica de un programa de ejercicio en gimnasio

El objetivo del presente trabajo es estudiar los efectos que produce un programa de ejercicio de fuerza resistencia, sobre el VO2MAX., en una población que concurre a un gimnasio de la ciudad de La Plata. La intervención se inicia realizando evaluaciones que permitieran estimar el VO2 máx y el 1MR de algunos ejercicios para valorar de fuerza. Esta investigación es de carácter exploratorio y descriptivo, teniendo en cuenta cumple con las características de una muestra no probabilística, por su forma de selección y su población de estudio. Dentro de las variables estudiadas se cuenta con, una variable dependiente que es el consumo de Oxigeno máximo (VO2 máx), que es la central del estudio, y el plan de entrenamiento que la variable independiente, estas dos variables son de carácter cuantitativo. El desarrollo de esta investigación demuestra que la intervención realizada durante estos dos meses, modifico la variable central analizada, (el VO2máx.), lo cual se comprueba al comparar los resultados del proceso con la primera evaluación, dichos valores fueron mejorados en distintos porcentajes. la intervención se realiza solo en el área de fuerza, y se recomienda a la muestra que continúe con su vida como lo venía haciendo para influir lo menos posible en los resultados

Efectos de un programa de flexibilidad en el desarrollo de la fuerza muscular en jugadoras de fútbol femenil

Se analizó el impacto de un programa de entrenamiento de flexibilidad sobre el desarrollo de la fuerza muscular en 16 jugadores de futbol con edad de 19.032.7 años. Se entrenó durante 30 días y 5 veces por semanas, donde el grupo "A" realizó entrenamiento de flexibilidad, mientras que "B" el entrenamiento regular. Se midió la flexibilidad, 1RM, salto vertical, peso, talla, circunferencia de pantorrilla y muslo. Los resultados muestran valores para A y B respectivamente, donde el IGF fue de 91.01 18.3 y 111.93 23.5; 78.22 29, y 79.03 29.1. La circunferencia femoral, 48.04 3.6 cms y 49.54 3.4 cms.; 47.56 4.9 y 47.89 5.2. Circunferencia de pantorrilla, 33.83 2.7 cm y 35.21 2.4 cm; 33.83 2 y 33.73 2.8. Fuerza 48.13 7.8 Kg. y 53.38 8.2 Kg.; 52.63 8.6 Kg. y 53.39 9.1 Kg. Potencia anaeróbica, 34.13 2.9 cm. y 36.63 1.7 cm; 38.25 4.7 y 37.06 3.4. Como conclusión se tiene que el uso la flexibilidad impacta de forma positiva en el IGF y por tanto en el desarrollo favorable muscular de jugadoras de fútbol.

Efectos fisiológicos sobre la aptitud muscular y aeróbica de un programa de ejercicio en gimnasio

El objetivo del presente trabajo es estudiar los efectos que produce un programa de ejercicio de fuerza resistencia, sobre el VO2MAX., en una población que concurre a un gimnasio de la ciudad de La Plata. La intervención se inicia realizando evaluaciones que permitieran estimar el VO2 máx y el 1MR de algunos ejercicios para valorar de fuerza. Esta investigación es de carácter exploratorio y descriptivo, teniendo en cuenta cumple con las características de una muestra no probabilística, por su forma de selección y su población de estudio. Dentro de las variables estudiadas se cuenta con, una variable dependiente que es el consumo de Oxigeno máximo (VO2 máx), que es la central del estudio, y el plan de entrenamiento que la variable independiente, estas dos variables son de carácter cuantitativo. El desarrollo de esta investigación demuestra que la intervención realizada durante estos dos meses, modifico la variable central analizada, (el VO2máx.), lo cual se comprueba al comparar los resultados del proceso con la primera evaluación, dichos valores fueron mejorados en distintos porcentajes. la intervención se realiza solo en el área de fuerza, y se recomienda a la muestra que continúe con su vida como lo venía haciendo para influir lo menos posible en los resultados

Efectos de un programa de flexibilidad en el desarrollo de la fuerza muscular en jugadoras de fútbol femenil

Se analizó el impacto de un programa de entrenamiento de flexibilidad sobre el desarrollo de la fuerza muscular en 16 jugadores de futbol con edad de 19.032.7 años. Se entrenó durante 30 días y 5 veces por semanas, donde el grupo "A" realizó entrenamiento de flexibilidad, mientras que "B" el entrenamiento regular. Se midió la flexibilidad, 1RM, salto vertical, peso, talla, circunferencia de pantorrilla y muslo. Los resultados muestran valores para A y B respectivamente, donde el IGF fue de 91.01 18.3 y 111.93 23.5; 78.22 29, y 79.03 29.1. La circunferencia femoral, 48.04 3.6 cms y 49.54 3.4 cms.; 47.56 4.9 y 47.89 5.2. Circunferencia de pantorrilla, 33.83 2.7 cm y 35.21 2.4 cm; 33.83 2 y 33.73 2.8. Fuerza 48.13 7.8 Kg. y 53.38 8.2 Kg.; 52.63 8.6 Kg. y 53.39 9.1 Kg. Potencia anaeróbica, 34.13 2.9 cm. y 36.63 1.7 cm; 38.25 4.7 y 37.06 3.4. Como conclusión se tiene que el uso la flexibilidad impacta de forma positiva en el IGF y por tanto en el desarrollo favorable muscular de jugadoras de fútbol.

Efectos de un programa de flexibilidad en el desarrollo de la fuerza muscular en jugadoras de fútbol femenil

Se analizó el impacto de un programa de entrenamiento de flexibilidad sobre el desarrollo de la fuerza muscular en 16 jugadores de futbol con edad de 19.032.7 años. Se entrenó durante 30 días y 5 veces por semanas, donde el grupo "A" realizó entrenamiento de flexibilidad, mientras que "B" el entrenamiento regular. Se midió la flexibilidad, 1RM, salto vertical, peso, talla, circunferencia de pantorrilla y muslo. Los resultados muestran valores para A y B respectivamente, donde el IGF fue de 91.01 18.3 y 111.93 23.5; 78.22 29, y 79.03 29.1. La circunferencia femoral, 48.04 3.6 cms y 49.54 3.4 cms.; 47.56 4.9 y 47.89 5.2. Circunferencia de pantorrilla, 33.83 2.7 cm y 35.21 2.4 cm; 33.83 2 y 33.73 2.8. Fuerza 48.13 7.8 Kg. y 53.38 8.2 Kg.; 52.63 8.6 Kg. y 53.39 9.1 Kg. Potencia anaeróbica, 34.13 2.9 cm. y 36.63 1.7 cm; 38.25 4.7 y 37.06 3.4. Como conclusión se tiene que el uso la flexibilidad impacta de forma positiva en el IGF y por tanto en el desarrollo favorable muscular de jugadoras de fútbol.

Protocolo de recuperación y reentrenamiento de un jugador de fútbol profesional con una rotura muscular de sóleo.

En el fútbol profesional, la exigencia a la que están sometidos los deportistas y su perseverancia para aumentar el rendimiento ha incrementado considerablemente la incidencia de lesiones. En concreto, son especialmente frecuentes las lesiones musculares. Este trabajo tiene como objetivo el estudio y análisis del protocolo aplicado a un jugador de fútbol profesional de la Primera División Española quien sufre una lesión muscular durante la temporada 2011/2012. Desde el momento en que se produce la lesión se inicia un trabajo paralelo de tratamiento, rehabilitación y readaptación del deportista a la competición. En este proceso interviene un grupo de profesionales especializados en diferentes áreas interrelacionadas dentro de las ciencias del deporte que componen un equipo de trabajo multidisciplinar, destacando la figura del preparador físico en su papel de readaptador. Se estudian las técnicas empleadas para la recuperación funcional y reentrenamiento al esfuerzo antes de la reincorporación progresiva a los entrenamientos, analizando con especial atención los métodos y protocolos empleados por el readaptador en todas las fases de la temporada, tanto a nivel preventivo como terapéutico.