title: Molecular and morphological analysis of the mitochdria function in a mouse model of the fibromyalgia syndrome
title: Molekulare und morphologische Analyse der Mitochondrienfunktion in einem Mausmodel des Fibromyalgiesyndroms
title: Molekulare und morphologische Analyse der Mitochondrienfunktion in einem Mausmodel des Fibromyalgiesyndroms
Creators: name: Özel, Lisa
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: mitochondria
mice model
fibromyalgia
Medical sciences, Medicine
intermittierender Kältestress
intermittent cold stress
Autophagie
autophagy
Fibromyalgiesyndrom
Mausmodel

description: Das Fibromyalgiesyndrom (FMS) stellt eine generalisierte Tendomyopathie dar und ist beim Menschen durch großflächige, vorzugsweise muskuläre und chronische Schmerzen von mindestens drei Monaten Dauer gekennzeichnet. Die Ursache und Ätiopathogenese dieser Erkrankung sind nach wie vor unbekannt und die Diagnosestellung erfolgt klinisch anhand von Klassifikationskriterien. Die Behandlung ist symptomatisch und führt nicht zu einer Ausheilung der Erkrankung.   Das intermittierende Kältestressmodell (ICS-Model) von Nishiyori et al. gilt als etabliertes Mausmodell zur Induktion von fibromyalgie-ähnlicher Schmerzsymptomatik. Auf der Basis muskulärer und mitochondrialer Veränderungen bei Patienten mit FMS, wurden in der vorliegenden Arbeit Effekte des intermittierenden Kältestresses auf molekularer und morphologischer Ebene in C57BL/6J Mäusen untersucht. Dazu wurden jeweils 9 männliche und 9 weibliche Mäuse nach dem ICS-Model behandelt und mit Kontrollgruppen der gleichen Anzahl an Tieren verglichen.   Aufgrund von aus der Literatur bekannten metabolischen Veränderungen im Rahmen des FMS, wurden verschiedene Parameter untersucht. Eine Blutgasanalyse zeigte in den ICS-Tieren Unterschiede hinsichtlich Parameter wie CO2, Na+, Glucose, Cl-, K+, Ca2+, MetHb und O2 auf. Lichtmikroskopisch zeigten männliche ICS-Tiere einen geringfügig niedrigeren Glykogenanteil im Muskelgewebe und eine signifikante Reduktion desselben im Lebergewebe. Die LDH-Aktivität in mitochondrialen Proben männlicher und weiblicher ICS-Tiere war im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht.   Um Aufschluss über den Einfluss des Kältestresses auf die mitochondriale Funktion zu gewinnen, wurde die Expression des Coenzyms Q10B (COQ10B)  und  der Cytochrom-c- Oxidase 4 (COX4I1) untersucht. Mittels qRT-PCR konnte gezeigt werden, dass weibliche ICS-Tiere eine erhöhte Expression von Coq10b auf Transkriptionsebene aufwiesen. Die Expression des Cox4i1-Transkriptes zeigte bei den männlichen ICS-Tieren eine signifikante Erniedrigung. Des Weiteren konnte in mitochondrialen Proteinproben eine verminderte Expression von COQ10B als auch COX4I1festgestellt werden. Ebenso wie in der Literatur, zeigten elektronenmikroskopische Analysen deutliche Anzeichen ablaufender autophagischer Prozesse, die wiederum durch molekularbiologische Verfahren verifiziert wurden. qRT-PCR-Analysen zeigten in den ICS-Tieren signifikant erhöhte Expressionen der Autophagie-relevanten Gene Map1lc3b (mikrotubulus- assoziiertes Protein 1 light chain 3 b) und Beclin1 (Becn1) an. Im Muskelgewebe von männlichen ICS-Tieren konnte densitometrisch eine Erhöhung von SqSTM1/p62- Protein (p62) gezeigt werden. Außerdem wies MAP1LC3B immunhistochemisch eine deutlich aggregierte Distribution in den ICS-Tieren auf, was wiederum für das vermehrte Vorkommen von Autophagosomen im Rahmen der Autophagie spricht.   Die durchgeführte Arbeit schafft erste Einblicke hinsichtlich der Auswirkungen intermittierenden Kältestresses auf den Stoffwechsel und die Zellfunktion von C57BL/6J Mäusen und gibt Hinweise auf die Bedeutung autophagischer Prozesse sowie mitochondrialer und metabolischer Veränderungen im Muskelgewebe.
description: Fibromyalgia syndrome is a generalized tendomyopathy that is characterized by widespread, particularly muscular and chronic pain of at least three months duration. The cause and pathogenesis of FMS are still unknown and diagnosis is clinically determined in accordance with classification criteria. The treatment is entirely symptomatic and does not lead to recovery from this disease.  The intermittent cold stress model (ICS-model) from Nishiyori et al. induces a fibromyalgia-like pain syndrome in mice. On the basis of muscular and mitochondrial changes in patients with FMS syndrome, the present study analysed the effects of intermittent cold stress on molecular and morphologic levels in C57BL/6J mice. Therefore 9 male and 9 female mice were exposed to ICS according to the protocol of the model and compared to a control group of the same number of mice.  Due to metabolic changes described in patients with FMS, different parameters were examined. Blood gas analysis showed differences concerning different parameters as CO2, Na+, Glucose, Cl-, K+,Ca2+, MetHb and O2 in ICS mice . In terms of light microscopy, a reduction of glycogen content in muscle and liver tissue was shown in male ICS-mice only. LDH-activity of mitochondrial samples was higher in ICS-mice.   To indicate whether ICS has an impact on mitochondrial function, the expression of COQ10B and COX4I1 analyzed.  qRT- PCR analysis showed a higher expression of Coq10b transcript in female ICS-mice. Male ICS- mice showed a significant lower expression of Cox4i1transcript. Moreover, Westernblotting implied a reduction of COQ 10B and COX4I1protein.   Compliant with literature, electron micrographs of muscle tissue showed clear evidence of autophagic processes that were verified on molecular level. Thereby, significant higher expressions of the autophagy-specific genes Map1lc3b and Becn1 was detected in ICS-mice by qRT-PCR analysis. On protein level, a higher expression of SqSTM1/p62 could be perceived in mice exposed to ICS. Furthermore, ICS-mice showed an aggregated distribution of MAP1LC3B- protein in immunohistochemistry, which indicates augmented incidence of autophagosomes within autophagy.   The conducted work accomplishes first insights into effects of ICS on metabolism and cell function of C57BL/6J mice and indicates the relevance of autophagic processes as well as mitochondrial and metabolic variances in muscle tissue.