Steroid Myopathy: early responses and time course.

Muscle plasticity is a key element in human health and disease. Exercise is an important element that leads to many positive adaptations, which improve survival and the quality of life. Contrarily, muscle atrophy is a condition found in many chronic diseases. Atrophy is an imbalance between processed that lead to protein synthesis and the processes that lead to muscle breakdown, resulting in net muscle mass loss. Steroid induced-atrophy is a well-known empirical consequence of glucocorticoids excess in human body. The mechanism that leads to glucocorticoids use to muscle atrophy is not fully understood. Therefore, the main scope of my project was to identify which of the molecular pathways are modulated by a single administration of dexamethasone in healthy subjects as well as to identify the mechanisms triggering muscle atrophy by means of a time course study. To achieve such goal , the adaptations of intracellular signalling pathways, which have been previously shown to be potentially involved in steroid myopathy,were studied. A single dose of dexamethasone (DEX) was administered intravenously to healthy subjects and muscle biopsies were taken from vastus lateralis muscle 1h, 4h and 8h after DEX injection. In order to assess the adaptations of markers related to the ubiquitine-proteasome degradation pathway (UPS),protein synthesis, autophagy, muscle metabolism,redox status and mitochondrial remodeling, Western Blot and Real-Time PCR (RT-PCR) were used. Results suggested that DEX induced an increase in gene expression of Atrogin1 , mitochondrial dysfunction and impairment of oxidative metabolism. The latter phenomenon would cause redox imbalance which would further stimulate MPB. This vicious loop results in the activation of autophagy pathway which, together with the activation of the protein degradation pathway, would finally lead to muscle atrophy.

Miopatia Steroidea: risposte a breve termine e decorso temporale. La plasticità muscolare è un elemento chiave per la salute e la malattia umana. L'esercizio è un elemento importante che porta a molti adattamenti positivi, che migliorano la sopravvivenza e la qualità della vita. Al contrario, l’atrofia muscolare è una condizione tipica di diverse malattie croniche e si manifesta come conseguenza di uno squilibrio tra sintesi e catabolismo proteico che risulta in una perdita netta di massa muscolare. La somministrazione cronica di glucocorticoidi, come terapia in patologie infiammatorie e autoimmuni, causa la miopatia steroidea che si manifesta con astenia, affaticamento e atrofia muscolare. Il meccanismo patogenetico della atrofia muscolare indotta da somministrazione di glucocorticoidi è tutt’ora ignoto. Questo studio si pone l’obiettivo di identificare quali dei percorsi molecolari sono modulati da una singola somministrazione di desametasone in soggetti sani, nonché identificare i meccanismi che innescano l'atrofia muscolare attraverso uno studio a tempo. Per raggiungere questo obiettivo sono stati studiati gli adattamenti dei segnali intracellulari potenzialmente coinvolti ad una singola somministrazione di desametasone in soggetti sani su cui poi è stata eseguita una biopsia sul muscolo vasto laterale a distanza di 1, 4 e 8 ore dall’assunzione del farmaco. Sono stati utilizzati i metodi di Western Blot e PCR Real Time, con lo scopo di valutare gli adattamenti di alcuni fattori chiave di percorsi catabolici, di sintesi proteica e di autofagia e fattori collegati con il metabolismo muscolare, lo stato di ossidoriduzione e il rimodellamento mitocondriale. I risultati ottenuti sembrano suggerire che DEX è in grado di innescare atrofia muscolare attraverso un’ aumentata espressione del fattore catabolico Atrogin1 e l’induzione di una disfunzione mitocondriale che potrebbe causare uno sbilancio ossidoriduttivo, responsabile a sua volta della stimolazione dei percorsi di autofagia.