Elevated WNT-signaling has been shown to play a detrimental role in muscle regeneration and to promote the accumulation of fibrotic tissue in dystrophic muscles. However, the molecular and cellular pathways responsible for this process are poorly characterized. The initiating molecule of the classical complement pathway, C1q was reported to activate canonical WNT-signaling in aged mice. We hypothesized that the C1 complex (C1q with serine proteases C1r and C1s) induces WNT-signaling in Duchenne muscular dystrophy to exacerbate the disease. Consistent with this hypothesis, we found that classical complement protein levels were elevated up to 10-fold as early as one month of age and remain elevated up to one year of age in the dystrophic mdx muscles compared to the healthy controls. The analysis of human biopsies confirmed these results. Macrophages and fibro-adipogenic progenitors were increased in the mdx muscles proximal to the regenerating areas and secreted distinct subunits of the C1 complex (i.e., C1q and C1r/s, respectively). These complement protein levels positively correlated with the increased expression of WNT-target proteins in the mdx regenerating areas. Further, C1 complex induced WNT-signaling in murine fibroblasts and myoblasts in vitro. The in vivo pharmacological inhibition of C1r/s led to a reduced expression of canonical WNT and fibrogenic genes in the dystrophic fibro/adipogenic progenitor cells, reduced collagen deposition and reduced fibrosis. Further, the in vivo inhibition of C1q with an anti-C1q antibody rescued the behavioral phenotype in mdx mice after 2 weeks of treatment and mdx mice in which C1qa was genetically ablated showed improved muscle resistance compared to the mdx control mice. Our data support the idea that complement is detrimental in the dystrophic environment and that inhibition of the classical complement pathway can represent a novel therapeutic strategy to delay the progression of Duchenne muscular dystrophy.

L'inibizione del complemento C1 migliora il fenotipo muscolare distrofico osservato in un modello murino di distrofia muscolare di Duchenne Precedentemente è stato dimostrato dal nostro laboratorio che un'elevata attivazione della via di trasduzione del segnale di WNT svolge un ruolo dannoso nella rigenerazione muscolare e promuove l'accumulo di tessuto fibrotico nei muscoli distrofici. Tuttavia, le vie molecolari e cellulari responsabili di questo processo sono scarsamente caratterizzate. Basandoci su evidenze condotte in modelli murini di invecchiamento, abbiamo ipotizzato che il complesso del complemento C1 (C1q con serina proteasi C1r e C1s) possa indurre l'attivazione del WNT nella distrofia muscolare di Duchenne esacerbando la malattia. Coerentemente con questa ipotesi, abbiamo scoperto che i livelli di proteine del complemento sono elevati fino a dieci volte già a un mese di età e rimangono elevati fino a un anno di età nei muscoli di topi distrofici rispetto ai controlli sani. L'analisi delle biopsie umane ha confermato questi risultati. Questi livelli di proteina correlavano positivamente con l'aumentata espressione delle proteine indotte da WNT nelle aree di rigenerazione muscolare nei modelli distrofici. Inoltre, il complesso C1 è capace di indurre la attivazione della via di trasduzione del segnale di WNT nei fibroblasti e nei mioblasti murini in vitro. L'inibizione farmacologica in vivo di C1r/s porta a una ridotta espressione di WNT, di geni fibrogenici nelle cellule progenitrici fibro/adipogeniche distrofiche, e a una ridotta deposizione di collagene e fibrosi muscolare. Inoltre, l'inibizione in vivo di C1q con un anticorpo anti-C1q ha migliorato il fenotipo comportamentale nei topi distrofici. Questo miglioramento trova ulteriore conferma in topi distrofici in cui C1qa è stato eliminato geneticamente e che mostrano una migliore resistenza muscolare rispetto ai topi di controllo. I nostri dati supportano l'idea che l'inibizione della via classica del complemento possa rappresentare una nuova strategia terapeutica per ritardare la progressione della distrofia muscolare di Duchenne.

Duchenne muscualr dystrophy

Distrofia muscolare di Duchenne