Kollageeni XIII ja XXIII motorisen synapsin rakenteen ylläpidossa fysiologisissa olosuhteissa sekä ääreishermovaurion jälkeisessä paranemisessa

Kollageeni XIII tarvitaan ylläpitämään nisäkkäiden hermolihasliitoksessa sekä pre- että postsynaptista rakennetta. COL13A1-geenin mutaatiot aiheuttavat synnynnäisen myasteenisen oireyhtymän tyyppiä 19, jolle tyypillistä on lihaksen väsyminen ja krooninen lihasheikkous, joka voi pahimmillaan johtaa kuolemaan. Aikuisten kollageeni XIII:n suhteen poistogeenisten hiirten hermolihasliitoksen ja luurankolihaksen morfologia on vakavasti heikentynyt. Hermovaurion jälkeen ääreishermosto voi parantua, muttei välttämättä saavuta täyttä toimintakykyä jääden pysyvästi osittain vialliseksi. Tällä hetkellä ei ole saatavilla lääketieteellistä hoitoa hermovaurion seurauksena kehittyvän ääreishermoston epätäydellisen uudistumisen ja toimintakyvyn parantamiseksi.

Tässä tutkimuksessa kollageeni XIII:n suhteen poistogeenisten sekä yksinomaan sen solukalvomuotoa ilmentävien hiirten iskiashermo murskattiin kollageeni XIII:n merkityksen selvittämiseksi ääreishermovaurion jälkeisessä paranemisessa ja toimintakyvyn palautumisessa. Tulokset osoittavat, että jo ennen hermovauriota Col13a1-/- -hiirillä havaitut, erityisesti presynaptiset muutokset johtavat heikentyneeseen ja epätäydelliseen ääreishermovaurion jälkeiseen paranemiseen ja toimintakyvyn palautumiseen.

Kollageeni XXIII ilmenee useissa eri kudoksissa, mutta sen merkitystä hermolihasliitoksessa ei ole kuitenkaan vielä tutkittu. Koska kollageeni XXIII:n rakenne on samankaltainen kuin kollageeni XIII:n ja XXV:n, joista molempien on aiemmin todettu osallistuvan hermolihasliitoksen kehitykseen, kollageeni XXIII:n merkitystä hermolihasliitoksen morfologiassa, ääreishermovaurion jälkeisessä paranemisessa ja toimintakyvyn palautumisessa haluttiin tutkia. Tulokset osoittavat, että kollageeni XXIII:n puuttuessa hermolihasliitoksia hermottaa useampi kuin yksi hermosolun aksoni, jonka seurauksena ääreishermovaurion aiheuttama hermolihasliitoksen denervaatio on vähäisempää. Kollageeni XXIII:n suhteen poistogeenisten hiirten hermolihasliitokset saavuttavat täyden toimintakyvyn ääreishermovaurion jälkeen, tosin useamman kuin yhden aksonin hermottamien liitosten osuus kasvaa. Molempien, kollageeni XIII:n ja XXIII:n puuttuessa hermolihasliitoksen rakenne sekä ääreishermovaurion jälkeinen paraneminen ja toimintakyvyn palautuminen ovat oleellisesti heikentyneet ja epätäydellisiä. Kaiken kaikkiaan kaksoispoistogeenisten hiirten fenotyypilliset muutokset muistuttavat läheisesti kollageeni XIII:n puutoksesta aiheutuvia oireita painottaen täten kollageeni XIII:n tärkeyttä hermolihasliitoksen rakenteen ylläpidossa sekä ääreishermovaurion jälkeisessä paranemisessa ja toimintakyvyn palautumisessa. Näin ollen voidaan olettaa, että mikäli kollageeni XIII:n puutoksesta aiheutuvaa synnynnäistä myasteenista oireyhtymää sairastavat potilaat altistuvat ääreishermovauriolle, heidän paranemisensa on epätäydellistä.

Lisäksi tässä tutkimuksessa arvioitiin, pysyykö kollageeni XIII:n ilmeneminen hermolihasliitoksessa vakaana ikääntymisessä ja pahenevatko puutoksesta aiheutuvat oireet iän myötä. Saatujen tulosten perusteella hermolihasliitoksen ja luurankolihaksen muutokset vakiintuvat hiirillä aikuisiässä eikä sairaus etene ainakaan ennen kuin hyvin vanhalla iällä korostaen täten kollageeni XIII:n roolia hermolihasliitoksen kypsymisessä. Kaiken kaikkiaan, saatujen tulosten perusteella kollageeni XIII voisi toimia lääkinnällisessä tarkoituksessa ääreishermovaurion paranemisessa ja toimintakyvyn palautumisessa. Tarkka toimintamekanismi ja signaalinvälitykseen osallistuvat reitit vaativat kuitenkin vielä lisätutkimuksia.