Published May 10, 2016 | Version v1
Publication Open

Histopathological Defects in Intestine in Severe Spinal Muscular Atrophy Mice Are Improved by Systemic Antisense Oligonucleotide Treatment

  • 1. King Chulalongkorn Memorial Hospital
  • 2. Chulalongkorn University
  • 3. University College London
  • 4. Ramathibodi Hospital
  • 5. Mahidol University
  • 6. University of Edinburgh
  • 7. University of Aberdeen

Description

Gastrointestinal (GI) defects, including gastroesophageal reflux, constipation and delayed gastric emptying, are common in patients with spinal muscular atrophy (SMA). Similar GI dysmotility has been identified in mouse models with survival of motor neuron (SMN) protein deficiency. We previously described vascular defects in skeletal muscle and spinal cord of SMA mice and we hypothesized that similar defects could be involved in the GI pathology observed in these mice. We therefore investigated the gross anatomical structure, enteric vasculature and neurons in the small intestine in a severe mouse model of SMA. We also assessed the therapeutic response of GI histopathology to systemic administration of morpholino antisense oligonucleotide (AON) designed to increase SMN protein expression. Significant anatomical and histopathological abnormalities, with striking reduction of vascular density, overabundance of enteric neurons and increased macrophage infiltration, were detected in the small intestine in SMA mice. After systemic AON treatment in neonatal mice, all the abnormalities observed were significantly restored to near-normal levels. We conclude that the observed GI histopathological phenotypes and functional defects observed in these SMA mice are strongly linked to SMN deficiency which can be rescued by systemic administration of AON. This study on the histopathological changes in the gastrointestinal system in severe SMA mice provides further indication of the complex role that SMN plays in multiple tissues and suggests that at least in SMA mice restoration of SMN production in peripheral tissues is essential for optimal outcome.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تشيع عيوب الجهاز الهضمي (GI)، بما في ذلك الارتجاع المعدي المريئي والإمساك وتأخر إفراغ المعدة، في المرضى الذين يعانون من ضمور العضلات الشوكي (SMA). تم تحديد خلل مماثل في الجهاز الهضمي في نماذج الفئران مع بقاء نقص البروتين في الخلايا العصبية الحركية (SMN). لقد وصفنا سابقًا عيوب الأوعية الدموية في العضلات الهيكلية والحبل الشوكي لفئران SMA وافترضنا أن عيوبًا مماثلة يمكن أن تكون متورطة في أمراض الجهاز الهضمي التي لوحظت في هذه الفئران. لذلك قمنا بالتحقيق في البنية التشريحية الإجمالية والأوعية الدموية المعوية والخلايا العصبية في الأمعاء الدقيقة في نموذج فأر شديد من SMA. قمنا أيضًا بتقييم الاستجابة العلاجية لعلم أمراض الجهاز الهضمي للإعطاء المنهجي لأوليجو نوكليوتيد مورفولينو المضاد للحساسية (AON) المصمم لزيادة تعبير بروتين SMN. تم اكتشاف تشوهات تشريحية ونسيجية باثولوجية كبيرة، مع انخفاض مذهل في كثافة الأوعية الدموية، وفرة مفرطة من الخلايا العصبية المعوية وزيادة ارتشاح البلاعم، في الأمعاء الدقيقة في فئران SMA. بعد العلاج الجهازي لأيون في الفئران حديثي الولادة، تمت استعادة جميع التشوهات التي لوحظت بشكل كبير إلى مستويات شبه طبيعية. نستنتج أن الأنماط الظاهرية النسيجية المرضية المرصودة والعيوب الوظيفية المرصودة في فئران SMA هذه ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنقص SMN الذي يمكن إنقاذه عن طريق الإدارة الجهازية لـ AON. توفر هذه الدراسة حول التغيرات النسيجية المرضية في الجهاز الهضمي في فئران SMA الشديدة مزيدًا من المؤشرات على الدور المعقد الذي تلعبه SMN في أنسجة متعددة وتشير إلى أنه على الأقل في استعادة فئران SMA لإنتاج SMN في الأنسجة الطرفية أمر ضروري لتحقيق النتيجة المثلى.

Translated Description (French)

Les anomalies gastro-intestinales (GI), y compris le reflux gastro-œsophagien, la constipation et la vidange gastrique retardée, sont fréquentes chez les patients atteints d'atrophie musculaire spinale (SMA). Une dysmotilité gastro-intestinale similaire a été identifiée dans des modèles murins avec survie d'une carence en protéines du motoneurone (SMN). Nous avons précédemment décrit des défauts vasculaires dans le muscle squelettique et la moelle épinière de souris SMA et nous avons émis l'hypothèse que des défauts similaires pourraient être impliqués dans la pathologie gastro-intestinale observée chez ces souris. Nous avons donc étudié la structure anatomique globale, le système vasculaire entérique et les neurones de l'intestin grêle dans un modèle murin sévère de SMA. Nous avons également évalué la réponse thérapeutique de l'histopathologie gastro-intestinale à l'administration systémique d'oligonucléotide antisens morpholino (AON) conçu pour augmenter l'expression de la protéine SMN. Des anomalies anatomiques et histopathologiques significatives, avec une réduction frappante de la densité vasculaire, une surabondance de neurones entériques et une augmentation de l'infiltration des macrophages, ont été détectées dans l'intestin grêle chez des souris SMA. Après un traitement systémique par AON chez la souris néonatale, toutes les anomalies observées ont été rétablies de manière significative à des niveaux proches de la normale. Nous concluons que les phénotypes histopathologiques gastro-intestinaux observés et les défauts fonctionnels observés chez ces souris SMA sont fortement liés à une carence en SMN qui peut être sauvée par l'administration systémique d'AON. Cette étude sur les changements histopathologiques dans le système gastro-intestinal chez les souris SMA sévères fournit une indication supplémentaire du rôle complexe que SMN joue dans plusieurs tissus et suggère qu'au moins chez les souris SMA, la restauration de la production de SMN dans les tissus périphériques est essentielle pour un résultat optimal.

Translated Description (Spanish)

Los defectos gastrointestinales (GI), incluido el reflujo gastroesofágico, el estreñimiento y el retraso en el vaciado gástrico, son comunes en pacientes con atrofia muscular espinal (ame). Se ha identificado una dismotilidad gastrointestinal similar en modelos de ratón con deficiencia de proteína de supervivencia de la neurona motora (SMN). Anteriormente describimos defectos vasculares en el músculo esquelético y la médula espinal de ratones con ame y planteamos la hipótesis de que defectos similares podrían estar involucrados en la patología gastrointestinal observada en estos ratones. Por lo tanto, investigamos la estructura anatómica macroscópica, la vasculatura entérica y las neuronas en el intestino delgado en un modelo de ratón severo de ame. También evaluamos la respuesta terapéutica de la histopatología GI a la administración sistémica de oligonucleótido antisentido de morfolino (AON) diseñado para aumentar la expresión de la proteína SMN. Se detectaron anomalías anatómicas e histopatológicas significativas, con notable reducción de la densidad vascular, sobreabundancia de neuronas entéricas y aumento de la infiltración de macrófagos, en el intestino delgado en ratones con ame. Después del tratamiento sistémico con AON en ratones neonatos, todas las anomalías observadas se restauraron significativamente a niveles casi normales. Concluimos que los fenotipos histopatológicos GI observados y los defectos funcionales observados en estos ratones con ame están fuertemente relacionados con la deficiencia de SMN que puede rescatarse mediante la administración sistémica de AON. Este estudio sobre los cambios histopatológicos en el sistema gastrointestinal en ratones con ame grave proporciona una indicación adicional del complejo papel que desempeña la SMN en múltiples tejidos y sugiere que, al menos en ratones con ame, la restauración de la producción de SMN en tejidos periféricos es esencial para un resultado óptimo.

Files

journal.pone.0155032&type=printable.pdf

Files (6.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:262d322f90b121834c7d42f86bc978ee
6.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يتم تحسين العيوب النسيجية المرضية في الأمعاء في فئران الضمور العضلي الشوكي الحاد عن طريق علاج أوليجو نوكليوتيد الجهاز المضاد للحساسية
Translated title (French)
Les défauts histopathologiques dans l'intestin chez les souris atteintes d'atrophie musculaire spinale sévère sont améliorés par un traitement oligonucléotidique antisens systémique
Translated title (Spanish)
Los defectos histopatológicos en el intestino en ratones con atrofia muscular espinal grave mejoran con el tratamiento sistémico con oligonucleótidos antisentido

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2369329430
DOI
10.1371/journal.pone.0155032

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1496719976
  • https://openalex.org/W1554872850
  • https://openalex.org/W1867780591
  • https://openalex.org/W1963767333
  • https://openalex.org/W1967699571
  • https://openalex.org/W1978748245
  • https://openalex.org/W1979404984
  • https://openalex.org/W1986164507
  • https://openalex.org/W1992985034
  • https://openalex.org/W2000725203
  • https://openalex.org/W2015026135
  • https://openalex.org/W2020999287
  • https://openalex.org/W2027646401
  • https://openalex.org/W2027999800
  • https://openalex.org/W2041366620
  • https://openalex.org/W2045117117
  • https://openalex.org/W2049273201
  • https://openalex.org/W2054380003
  • https://openalex.org/W2059826148
  • https://openalex.org/W2067161603
  • https://openalex.org/W2071385796
  • https://openalex.org/W2076585467
  • https://openalex.org/W2088151363
  • https://openalex.org/W2088820444
  • https://openalex.org/W2094108169
  • https://openalex.org/W2119820612
  • https://openalex.org/W2119878613
  • https://openalex.org/W2129447667
  • https://openalex.org/W2136930242
  • https://openalex.org/W2139562720
  • https://openalex.org/W2142120640
  • https://openalex.org/W2147552101
  • https://openalex.org/W2152766938
  • https://openalex.org/W2153719074
  • https://openalex.org/W2154942206
  • https://openalex.org/W2159095138
  • https://openalex.org/W2165235225
  • https://openalex.org/W2170780799
  • https://openalex.org/W2200342891
  • https://openalex.org/W2300951885
  • https://openalex.org/W2384070813
  • https://openalex.org/W2608410431