Señalización celular, reinervación y metabolismo en la enfermedad de Kennedy y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA)

ID de estudio #: NCT05107349

condición: Amyotrophic Lateral Sclerosis, Kennedy Disease

Estado: Aún no está reclutando

propósito:

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo rápidamente progresivo, que generalmente conduce a la muerte por insuficiencia respiratoria en 3 a 5 años. El riluzol, el único fármaco actualmente disponible, solo prolonga la supervivencia de forma modesta y no mejora la fuerza ni la función muscular. En la ELA, la pérdida de neuronas motoras funcionales se compensa inicialmente con reinervación colateral y se conserva la fuerza. En la mayoría de los pacientes con ELA, a medida que avanza la enfermedad, la compensación falla y conduce a una debilidad muscular progresiva. Por el contrario, en los supervivientes de ELA a largo plazo, el deterioro funcional lento se correlaciona con su capacidad para mantener una respuesta compensatoria satisfactoria a la denervación a lo largo del tiempo. La reinervación colateral compensatoria es, por lo tanto, esencial para la preservación motora funcional y la supervivencia, y la elucidación de los mecanismos moleculares involucrados es crucial para ayudar a identificar nuevos objetivos terapéuticos. Las modificaciones del metabolismo energético y de la homeostasis de la glucosa también influyen en el curso clínico de la enfermedad, pero se desconocen los mecanismos por los que contribuyen a la progresión de la ELA. La pérdida de peso es un factor pronóstico negativo independiente para la supervivencia y, por el contrario, el riesgo y la progresión de la ELA disminuyen en individuos con índice de masa corporal elevado y diabetes mellitus no insulinodependiente. La insulina comparte muchos pasos comunes en sus vías de señalización con el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1) y, por lo tanto, se encuentra en la interfaz entre la regulación de la homeostasis de la glucosa y el mantenimiento de la masa muscular. Sin embargo, nunca se ha investigado la contribución de la señalización de la insulina a la preservación de la inervación y la función muscular en la ELA.

Con este estudio, nuestro objetivo es determinar el papel de las vías de señalización de la insulina en el mantenimiento de la reinervación colateral y la función muscular en la ELA. También investigaremos el vínculo con el efecto modificador de la enfermedad de las perturbaciones metabólicas y de la homeostasis de la glucosa, al identificar la contribución de los perfiles metabólicos a la preservación de la inervación del músculo esquelético y la función motora en pacientes con ELA. Para este propósito, determinaremos los perfiles metabólicos de todo el cuerpo y del músculo esquelético de 20 pacientes con ELA y correlacionaremos estos resultados con la capacidad de reinervación colateral cuantificada en muestras de biopsia muscular. Para cada paciente, utilizaremos métodos clínicos y electrofisiológicos para evaluar la función motora y la pérdida de neuronas motoras con el tiempo. Se determinará la composición corporal, la secreción de insulina, el nivel de resistencia a la insulina y las concentraciones séricas de los componentes del eje IGF-1. Se realizará una biopsia muscular del punto motor para análisis morfológico de las uniones neuromusculares y cuantificación de la inervación mediante microscopía confocal. La activación de las vías de señalización canónica de insulina/IGF-1 y las vías metabólicas de la homeostasis de la glucosa se cuantificarán en muestras de músculo. Los parámetros metabólicos del músculo esquelético y de todo el cuerpo se analizarán juntos y se correlacionarán con la evaluación clínica de la función motora, los datos electrofisiológicos y los resultados de la cuantificación de la inervación. A modo de comparación, se utilizarán como controles 10 sujetos sanos de edad similar y 10 pacientes con atrofia muscular espinal y bulbar, un trastorno de la neurona motora lentamente progresivo con el mantenimiento de una reinervación colateral efectiva. Este estudio será el primero en abordar la cuestión de la contribución de las vías de señalización de la insulina y los perfiles metabólicos en el mantenimiento de la reinervación y la función muscular en pacientes con ELA. Los mecanismos moleculares identificados serán nuevos objetivos para futuros tratamientos que promuevan la reinervación compensatoria y ralenticen la progresión de la enfermedad en la ELA. En última instancia, este proyecto traslacional podría tener un impacto terapéutico significativo en trastornos con denervación muscular y reinervación colateral como mecanismo compensatorio, como la atrofia muscular espinal o las neuropatías periféricas.

intervención: Biopsia muscular

Resultados: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/results/NCT05107349

última actualización: Febrero

fecha de inicio: Noviembre 2021

finalización estimada: Febrero 2025

última actualización: 4 de noviembre.

fase de desarrollo: No aplicable

tamaño / inscripción: 40

descripción del estudio: In amyotrophic lateral sclerosis (ALS), loss of functional motor neurons is initially compensated for by collateral reinnervation but, as the disease progresses, compensation usually fails leading to progressive muscle weakness. Conversely, in long-term ALS survivors, slow functional decline is correlated with their ability to maintain a successful compensatory response to denervation over time. The molecular mechanisms by which compensatory reinnervation, a crucial process for function and survival, is maintained over time remains to be elucidated. We have previously shown that muscle factors may be involved in maintenance of muscle innervation and function in ALS long-term survivors (Bruneteau et al.,2013). Energy metabolism and glucose homeostasis modifications also influence disease clinical course but the mechanisms by which they contribute to ALS progression are unknown. Insulin signaling cascades share many common steps with Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) signaling pathways, and link maintenance of muscle mass with glucose and energy metabolism which are both connected to ALS progression. Our working hypothesis is that insulin signaling pathways play a major role in maintaining collateral reinnervation and muscle function in ALS. To comfort this hypothesis, we will quantify innervation in muscle specimens obtained from ALS patients and correlate these results to the level of activation of insulin main signaling pathways and expression of key determinants of glucose metabolism. These data will be analyzed together with evaluation of motor function and motor neuron loss over time, to understand how insulin signaling and glucose homeostasis influence disease progression. To decipher how energy and glucose metabolism are involved in preservation of a high level of collateral reinnervation over time, results obtained in ALS patients will be compared to those of normal subjects of similar age and patients with spinal and bulbar muscular atrophy (SBMA).

PATIENTS EVALUATION

Evaluación clinica

Características de los pacientes.
Patient characteristics will be reviewed at the time of inclusion: personal or familial history of medical conditions, age at onset, localization of onset (limb or bulbar), concomitant medications including riluzole.
Disease evaluation will be performed at baseline, 3 months, 6 months and 12 months:
Functional impairment will be assessed using the revised ALS Functional Rating Scale (ALSFRS-R), a 12-item scale that rates the performance of activities of daily living. Signs and symptoms range from 4 (normal function) to 0 (unable to attempt the task) (Cedarbaum et al.,1999). Twelve functions are listed, including: speech, salivation and swallowing for bulbar involvement; writing, feeding, dressing, turning in bed, walking and climbing stairs for upper and lower limbs involvement; respiratory function.
Muscle strength will be measured on 28 muscles by manual muscle testing according to the grading system of the Medical Research Council.

Las pruebas de laboratorio

The routine biological tests, including platelet count and coagulation test will be performed at baseline
For all patients, genetic screening of all major ALS-associated genes will be performed at the time of inclusion (including C9ORF72, SOD1, TARDBP, FUS, UBQLN2, TBK1 genes to date and any novel major ALS-linked gene that could be discovered).
Respiratory function will be assessed at baseline, M6 and M12 as part of the routine follow-up procedure in the ALS center, including vital capacity expressed as a percentage of the predicted normal vital capacity, arterial blood gas analysis for determination of partial pressure of arterial oxygen and carbon dioxide, and nocturnal pulse oximetry (oxyhemoglobin saturation).
Surface EMG procedure and motor unit number index (MUNIX) measurement Surface EMG evaluation of neuromuscular function will be performed in all patients at baseline. The standardized EMG protocol will include motor nerve conduction studies of upper and lower limbs, and repetitive nerve stimulation studies for assessment of neuromuscular transmission on the spinal accessory nerve, the axillary nerve, the ulnar nerve and the radial nerve of both upper limbs. MUNIX measurement will be performed on deltoid and biceps brachii muscles, at baseline, 3 months, 6 months and 12 months.
Assessment of nutritional status and general metabolic profile

Assessment of nutritional status and general metabolic profile will be performed at baseline for the two groups of patients and will include:

Data collection for weight, height, BMI determination, waist and hip circumference (waist/hip ratio calculation), nutrient intake
Measurements of body composition with whole body Dual X-Ray Absorptiometry (DEXA)
Assessment of resting energy expenditure (indirect calorimetry)
Evaluation of insulin secretion and insulin resistance with measurement of glucose and insulin levels before and 30 mn after ingestion of a standardized liquid meal test. Insulin resistance and insulin secretion will be evaluated by calculation of HOMA-IR (insulin resistance index) and insulin secretion will be evaluated by calculation of HOMA-B (insulin secretion index) and insulinogenic index.
Determination of serum concentrations of IGF-1 axis components.

MOTOR-POINT MUSCLE BIOPSY PROCEDURE For all patients, muscle samples will be removed from the deltoid muscle by open biopsy under local anaesthesia for all patients. The region containing NMJs will be determined by the small twitch provoked by the tip of the scalpel on the surface of the muscle fascicles. For healthy control subjects, biopsy specimens of deltoid muscle will be obtained during shoulder surgery for joint or bone disease.

The presence of NMJs on a longitudinal strip of the biopsy specimen will be confirmed using the classic Koelle method revealing cholinesterase activity (Koelle and Friedenwald ,1949). Each biopsy specimen will be sub-divided into several muscle fragments. For confocal imaging study of the morphology of NMJs, muscle samples will be fixed in 4% paraformaldehyde. For electron microscopy study of NMJ ultrastructure, thin strips of muscle from the sample will be fixed in a mixture of paraformaldehyde 2% and glutaraldehyde 2.5%. Several muscle fragments will be fresh frozen in isopentane for histological, biochemical, and molecular studies.

resultados primarios:

• Quantification of neuromuscular junctions innervation
  Quantification of innervation by confocal microscopy will be performed by classifying neuromuscular junctions observed in each biopsy specimen according to the relationship between the intrasynaptic axonal branches and the postsynaptic membrane in four categories: "normal", "denervated", "partially innervated", or "reinnervated"
• At 15 days before inclusion visit
  

resultados secundarios:

• Level of the main components of the insulin/IGF-1 system
  12 meses
• Correlations between metabolic profiles and muscle function
  12 meses

criterios de inclusión:

Criterios de inclusión:

Twenty patients with ALS, including 10 patients with more than 5 years of disease progression without requiring respiratory support or gastrostomy feeding. All ALS patients will fulfill the following inclusion criteria:
Aged 18 to 80 (inclusive)
Possible, probable (clinically or laboratory) or definite ALS according to the revised version of the El Escorial World Federation of Neurology criteria (Brooks et al.,2000)
Ten patients with Spinal-bulbar muscular atrophy (SBMA), aged 18 to 80
Ten healthy subjects: Control muscle specimens (deltoid) will be obtained from 10 adult patients (aged 18-80) without neuromuscular disease, undergoing shoulder surgery for local joint or bone disease in the local department of orthopaedic surgery

patrocinador: Asistencia pública - Hôpitaux de Paris

Contactos: Gaelle Bruneteau, MD, PhD, 0142162467, nathalie.cormand@aphp.fr

investigadores Gaelle Bruneteau, MD, PhD,APHP - Hôpital Pitié-Salpêtrière

ubicaciones del centro de prueba: Francia

• Señalización celular, reinervación y metabolismo en la enfermedad de Kennedy y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA)
  Gaelle Bruneteau, MD, PhD, 0142162467, nathalie.cormand@aphp.fr