Generell information

Skelettmuskler utgör ungefär 50% av kroppsmassan. Muskelfunktionen kan påverkas direkt eller indirekt av många sjukdomar inklusive muskeldystrofier, diabetes, fetma, cancer, ledgångsreumatism och även av skador och ålder. Idag lever vi längre och åldersrelaterad förlust av muskelmassa och funktion (sarkopeni) ökar vilket i sin tur ökar risken för fallskador. Det leder också till en minskning av graden av oberoende och kan leda till ytterligare komplikationer samt minskad livskvalitet. Om vi kan bibehålla muskelmassa och funktion genom interventioner så som fysisk träning och/eller farmakologisk behandling skulle det kunna motverka en negativ sjukdomsspiral samt innebära bättre livskvalitet även i en åldrande befolkning.
Muskelsvaghet är också en vanligt förekommande komplikation hos patienter med ledgångsreumatism, cancer, typ 2-diabetes och perifer kärlsjukdom (även kallad fönstertittarsjuka). Den minskade muskelkraften minskar individens självständighet och livskvalitet då vardagliga aktiviteter blir mer ansträngande, och ökar ofta även den socioekonomiska bördan. Forskningen kring detta är omfattande och fokuserar bland annat på molekylära mekanismer som ligger till grund för normal och sjukdomsinducerad muskeldysfunktion och även hur den försämrade muskelfunktionen kan motverkas med interventioner som träning och farmakologisk behandling.

Forskargruppen har tidigare identifierat signaler som är viktiga för reglering av muskelmassa, styrka och muskelmetabolism och har även tagit fram nya experimentella musmodeller för att utvärdera hälsopåverkan och olika potentiella behandlingsmetoder.

Det övergripande syftet med dessa studier är att fortsätta arbetet med att identifiera de molekylära signaler som ligger bakom muskelsvaghet och förstå hur interventioner som fysisk träning och farmakologisk behandling kan motverka detta, vilket på sikt kan vara ett sätt att förbättra äldre personers livskvalitet.

Uppgifter som enligt beslut av den regionala djurförsöksetiska nämnden ska beaktas/besvaras vid utvärderingen av djurförsök i efterhand.

1. Hur många djur har uppnått avbrytningspunkt och vilken var avbrytningspunkten?
   Svar: 237 gånger (varav huvuddelen i musstammen MMTV-PyMT på FVB-bakgrund)
2. Har några resistenta stammar använts (p.g.a. fenotyp eller behandling) som krävt att strömstyrka om 3,5mA och max två strömstötar inte varit tillräckligt vid syreförbrukningsmätning?
   Svar: Nej
3. Har högre strömstyrka använts och vad blev resultatet?
   Svar: Nej

Antal sökta djur och antal använda djur

Det etiska godkännandet omfattade 20 000 möss. Totalt används 5 536 djur, av dessa var 3043 djur avelsdjur.

Bedömning av svårhetsgrad

Försöksledaren klassade ansökan som avsevärd svårhetsgrad vilket fastställdes av den regionala nämnden. Motiveringen som försöksledaren ger till klassificeringen är att försöksprotokollen inkluderar modeller med potentiellt betydande påverkan (t.ex. inducerad inflammation/artrit, cancer-kakexi, bakbensischemi) och många funktionella tester. En del av försöksprotokollen är klassade som ringa–måttlig svårhetsgrad och genomförs med analgesi och anestesi. Man använde även tydliga avbrytningspunkter (KI-poäng ≥0,4) och tät monitorering för att hålla nere påverkan på djuren (svårhetsgraden) under försöken.

De djur som ingick i försöken fördelades i de fem svårhetskategorierna enligt följande:

• Terminal organ, 460
• Terminal, 40
• Ringa svårhetsgrad, 315
• Måttlig svårhetsgrad, 418
• Avsevärd svårhetsgrad, 1260

237 djur togs ur studierna på grund av uppnådd avbrytningspunkt, varav huvuddelen i MMTV-PyMT på FVB-bakgrund musmodellen.

De flesta av dessa djur var honor som uppnådde avbrytningspunkten under vecka 12–16, detta var i linje med kända tumörkinetiker. Senare i studierna uppnåddes avbrytningspunkterna mer sällan och då kopplade till KI-poäng ≥0,4/0,6.

Måluppfyllelse

Försöksledaren uppger att man delvis uppnått de mål man hade ställt upp.
Motiveringen till varför man bara delvis uppnått målen är främst modellspecifika och biologiska faktorer som tidsförlopp/fenotypvariation mellan stammar (t.ex. tumörutveckling PyMT i FVB vs BL6) kan påverka effektstorlek inom givna tidsramar.
Även att inflammationsmodeller sällan når höga artritpoäng (ofta <30), vilket begränsar möjligheten för att observera muskelfunktionsnedsättning.

Man upptäckte att oxidativa posttranslationella modifieringar på kalciumkanalen ryanodine receptor 1 (RyR1) stabilt ökar kanalens öppningssannolikhet och kan bidra till Ca²⁺-läckage och muskelsvaghet, detta skulle kunna förklara vad som händer i inflammations- och cancersammanhang.

I en bröstcancermodell (MMTV-PyMT) motverkade frivillig träning den cancerinducerade muskelsvagheten, normaliserade stressmarkörer (bl.a. TNF-α/p38-signalering) och förbättrade mitokondriell signatur, vilket stödjer träning som strategi för att bevara muskelfunktion vid sjukdom.
NDUFA4L2 (ett protein som är en del av mitokondriernas respiratoriska kedja) visades sig kunna reglera skelettmuskelns massa och kraft: överuttryck sänkte respiration/energinivåer och gav ~20 % massa-förlust och svagare muskler; genen induceras dessutom efter fokal ischemisk skada, där uttrycket korrelerade till kraftnedsättning. Resultatet pekar ut NDUFA4L2 som en central nod i muskelförtvining.

Man kunde också påvisa att snabb hypertrofi sker koordinerade förändringar i DNA-metylering, mRNA och miRNA som sammanfaller med en akut nedväxling av oxidativ metabolism till förmån för biosyntes, viktig kunskap för att styra belastnings-/återhämtningsprotokoll i framtida studier.

Man har publicerat 4 arbeten i internationella vetenskapliga tidskrifter.

För framtida studier noterade man:

• Att sjukdoms- och belastningsmodeller uppvisade biologisk variation (t.ex. träningsrespons i tumörbärande djur) vilket påverkade effektstorlekar och kräver större fokus på longitudinell design.
• Att mekanistiska fynd (t.ex. RyR1-modifieringar) behöver valideras i fler sjukdomsmodeller/in vivo-kontexter innan de kan omsättas i riktade behandlingar.

3R

Försöksledaren anger att man potentiellt skulle kunna minska antalet använda djur genom att:

• Implementera fler longitudinella studier där samma djur genomgår flera icke-invasiva tester (styrka, beteende, metabolism)
• maximera vävnadsuttag per djur (flera organ/celltyper till olika analyser/projekt).

Övriga 3R aspekter som lyfts fram i utvärderingen är:

• Man har börjat använda buprenorfin behandling innan pumpimplantation
• Kortare fasta (dagtid) inför operationer
• Hypoglykemihantering vid insulintolerans tester
• Tydliga avbrytningspunkter (KI-poäng ≥0,4); tät klinisk uppföljning.

Övriga kommentarer

Ett omfattande godkännande med 4 försöksgrupper varav en för avel. De 3 andra försöksgrupperna har tillsammans 37 undergrupper men de är väl definierade och beskriver varje enskilt test.

Projektet har använt en lång rad olika genetisk modifierade musstammar och retrospektivt anger försöksledaren att generellt var valet av mus som modell bra p.g.a. det stora antalet genetiskt modifierade modeller som finns och kan tas fram men att man retrospektivt kan se att stambakgrunden kan påverka fenotyp/tidsförlopp (t.ex. PyMT i FVB vs C57BL/6), vilket bör vägas in i kommande val.

Etablerad rapportstandard