Limb Girdle Muscular Dystrophy 2D (LGMD2D) is an inherited disorder characterized by progressive weakness and degeneration of skeletal muscle, loss of ambulation, respiratory insufficiency and, often, premature death. The disease results from mutations in the alpha-sarcoglycan (SG) gene, encoding a muscle membrane associated protein. A-SG loss-of-function causes a cell membrane fragility, which ultimately results in a tissue-specific increase of danger-associated molecules (DAMPs) and infiltration of inflammatory cells. The DAMP extracellular adenosine triphosphate (eATP) released by dying myofibers steadily activates muscle and immune purinergic receptors exerting dual negative effects: a direct damage linked to altered intracellular calcium homeostasis in muscle cells and an indirect toxicity through the “triggering” of the immune response and inhibition of regulatory T cells (Tregs). Accordingly, pharmacological and genetic inhibition of eATP signaling improves the phenotype in models of chronic inflammatory diseases. In α-sarcoglycanopathy (LGMD2D), eATP effects may be further amplified since αSG extracellular domain binds eATP and displays an ecto-ATPase activity, thus controlling eATP concentration at the cell surface and attenuating the magnitude and/or the duration of eATP-induced signals. Here we show that in vivo blockade of the eATP/P2X purinergic pathway by a broad spectrum P2XR–antagonist delayed the progression of the dystrophic phenotype in -SG null mice. eATP blockade dampened the muscular inflammatory response and enhanced the recruitment of Forkhead-Box-Protein P3 (Foxp3)+ immunosuppressive regulatory CD4+ T cells. The improvement of the inflammatory features was associated with increased strength, reduced necrosis and limited expression of pro-fibrotic factors, suggesting that pharmacologic purinergic antagonism, altering the innate and adaptive immune component in the muscle infiltrates, might provide a therapeutic approach to slow disease progression in LGMD2D. In this scenario, the consequences of purinoreceptor inhibition on the stability and function of Tregs cells are particularly intriguing given the potential clinical value of targeting this T cell subset in muscle diseases. Transition to cure of our approaches is feasible: Tregs immunosuppressive properties have prompted clinical trials in models of autoimmunity and human graft versus host disease; clinical trials with P2X7 antagonists have been completed for other diseases, showing acceptable safety and tolerability.
Die Muskeldystrophie der Gliedmaßengürtel (LGMD2D) ist eine vererbte Erkrankung, die durch fortschreitende Muskelschwäche und Degeneration der Skelettmuskulatur, Verlust der Gehfähigkeit, Ateminsuffizienz und häufig vorzeitigen Tod gekennzeichnet ist. Die Krankheit resultiert aus Mutationen im alpha-Sarkoglycan (αSG) Gen, der für ein muskelmembranassoziiertes Protein kodieret. A-SG „Loss-of-Function“ verursacht die Schwäche der Muskelmembran, die zu einer gewebespezifischen Erhöhung der danger associated molecules (DAMPs) und zur Infiltration von Entzündungszellen führt. Das DAMP extrazelluläre Adenosintriphosphat (eATP), das durch das Absterben von Myofasern freigesetzt wird, aktiviert die purinergischen Rezeptoren der Muskulatur und des Immunsystems. eATP stellt einen doppelt negativen Effekt im Muskelgewebe: eine direkte Schädigung, mit einer veränderten intrazellulären Kalziumhomöostase in den Muskelzellen, und eine indirekte Toxizität durch das "Auslösen" der Immunantwort mitsamt der Hemmung der regulatorischen T-Zellen (Tregs). Dementsprechend verbessert die pharmakologische und genetische Hemmung der eATP-Signalgebung den klinischen Phänotyp in Modellen chronisch entzündlicher Erkrankungen. Bei der α-Sarkoglykanopathie, LGMD2D, können die eATP-Effekte weiter verstärkt werden, da die extrazelluläre Domäne der αSG eATP bindet und eine Ecto-ATPase-Aktivität zeigt, wodurch die eATP-Konzentration an der Zelloberfläche und die Stärke und / oder Dauer von eATP- induzierte Signale kontrolliert können werden. Hier zeigen wir, dass die In-vivo-Hemmung des eATP / P2X-Purinergiewegs durch einen breiten P2XR-Antagonisten das Fortschreiten des dystrophischen Phänotyps in αSG knock-out Mäuse verzögerte. Die eATP-Blockierung dämpfte die muskuläre Entzündungsreaktion und verstärkte die Rekrutierung von Forkhead-Box-Protein P3 (Foxp3) + immunsuppressiven regulatorischen CD4 + T-Zellen. Die Verbesserung der Entzündungsmerkmale ging einher mit erhöhter Stärke, verminderter Nekrose und eingeschränkter Expression pro-fibrotischer Faktoren, was darauf schließen lässt, dass ein pharmakologischer purinergischer Antagonismus, der die angeborene und anpassungsfähige Immunkomponente in den Muskelinfiltraten verändert, einen therapeutischen Ansatz zur Verlangsamung des Krankheitsverlaufs in LGMD2D bieten könnte. In diesem Szenario sind die Konsequenzen der Purinorezeptor-Hemmung auf die Stabilität und Funktion von Tregs-Zellen besonders interessant. Ein Übergang zur Heilung unserer Ansätze ist möglich: Tregs immunsuppressive Eigenschaften haben klinische Studien mit Modellen von Autoimmunerkrankungen veranlasst; klinische Studien mit P2X7-Antagonisten wurden für andere Krankheiten abgeschlossen und zeigen akzeptable Sicherheit und Verträglichkeit.
