Your challenge

Source

On the 22th and 23rd of November the Dutch Physiology Days (Nederlandse Vereniging voor Fysiologie) took place again and Martijn van de Locht (PhD student in the Ottenheijm group) went home with the prize for best oral presentation! Please see below for his abstract.

MUTATIONS IN FAST SKELETAL TROPONIN C (TNNC2) CAUSE CONTRACTILE DYSFUNCTION

Martijn van de Locht1, Josine M. de Winter1, Stefan Conijn1, Weikang Ma2, Michiel H.B. Helmes1,3, Tom C.
Irving2, Sandra Donkervoort4, Payam Mohassel4, Livija Medne5, Colin Quinn6, Osorio L.A. Neto4, Steven
Moore4, A. Reghan Foley4, Nicol C. Voermans7, Carsten G. Bonnemann4, Coen A.C. Ottenheijm1.

1 Department of Physiology, VU University Medical Centre, Amsterdam, The Netherlands;
2 Biophysics Collaborative Access Team, Center for Synchrotron Radiation Research and Instrumentation, and
Department of Biological Sciences, Illinois Institute of Technology, Chicago, Illinois, USA;
3 IonOptix Llc.,Milton, MA, USA;
4 Neuromuscular and Neurogenetics Disorders of Childhood Section, Neurogenetics Branch, National Institutes
of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA;
5 Roberts Individualized Medical Genetics Center, Children’s Hospital of Philadelphia, Philadelphia,
Pennsylvania, USA
6 Department of Neurology, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA
7 Department of Neurology, Radboud University Medical Centre, Nijmegen, Netherlands.

Nemaline myopathy (NEM) is a group of rare muscle diseases caused by mutations in genes encoding proteins associated with the thin filament. However, not all thin filament myopathies manifest with characteristic nemaline rods and the spectrum of clinical manifestations is expanding. Troponin C (TnC) binds to TnT and TnI to form the Tn-complex, which regulates thin filament activation. To date, fast skeletal (fs)TnC has not been implicated in disease. Here, we investigate muscle biopsies of two patients with heterozygous, predicted to be damaging mutations (Patient 1 (P1), 27 yrs: c.100G>T; p.Asp34Tyr & patient 2 (P2), 19 yrs: c.237G>C; p.Met79Ile) in the gene encoding fsTnC (TNNC2), manifesting clinically as a unique congenital myopathy. P1 had congenital weakness and vocal cord paralysis requiring tracheostomy, with ptosis, opthalmoplegia, osteopenia and clinical improvement over time. Also, a brother, mother and maternal grandmother, presenting with similar symptoms were found to carry the TNNC2 mutation. P2 has a milder phenotype, with early respiratory weakness, dysphagia and generalized hypotonia, which improved with age, resulting in normal ambulance with mild proximal weakness at age 19. To investigate the mechanism underlying muscle weakness, we performed contractility measurements on single muscle fibers isolated from patient (N=2) and control (N=5) biopsies. Permeabilized fibers were activated by exogenous calcium. P1 showed atrophied type II and hypertrophied type I fibers (confirmed by histochemical analysis). Absolute and normalized maximal force was decreased in type II and increased in type I fibers. The calcium-sensitivity of force was decreased in type II and increased in type I fibers. P2 showed similar results but less pronounced: a lower decrease in calcium-sensitivity of force in type II fibers, no loss of maximal force and no atrophy in type II fibers. In P1, low angle X -ray diffraction data suggested a compressed thin filament in both fiber types, as suggested by shortening of the actin layer line 6 reflection. X-ray data from P2 showed less pronounced changes. Based on these findings, we propose that the TNNC2 mutations reduce the calcium sensitivity of force, presumably due to changes in thin filament structure, contributing to muscle weakness in patients. The more severe clinical phenotype of P1 compared to P2 is reflected in the experimental results.

INTERVIEW MET PETER HORDIJK, WETENSCHAPPELIJK DIRECTEUR

UNIVERSITAIR PROEFDIERCENTRUM

Datum: 22 november 2018

Door: Laurence Cobussen, communicatiemedewerker bètafaculteit

Peter Hordijk is hoogleraar bij de afdeling Fysiologie van
Amsterdam UMC en sinds 2016 parttime gedetacheerd als
wetenschappelijk directeur van het Universitair Proefdiercentrum.

Wat gebeurt er in het UPC?
Met deze vraag in het achterhoofd maak ik een afspraak met Peter
en ik ontmoet hem in zijn werkkamer op de 10e verdieping van het
O|2 Labgebouw:

Kun je iets vertellen over het reilen en zeilen in het UPC?
“Het proefdiercentrum zoals het nu bestaat heeft een aantal
afdelingen. De grootste afdeling betreft het onderzoek aan
knaagdieren, denk aan muizen en ratten. Er is ook een afdeling
waar incidenteel onderzoek wordt uitgevoerd met grotere dieren.
Dit type onderzoek is in de afgelopen jaren verminderd en zullen
we in de toekomst niet voortzetten. Dan is er nog een derde,
tevens kleine afdeling met zogeheten koudbloedigen, dat zijn
slakken en vissen. Het UPC-personeel is speciaal opgeleid om de
dieren te verzorgen en maakt de kooien en verblijven wekelijks
schoon. De dieren worden gecontroleerd, bijvoorbeeld op
afwijkingen of ziektes. Er komen soms nieuwe dieren binnen, ook
die moeten worden gecontroleerd. Tevens ondersteunen zij de
onderzoekers bij de experimenten.
Het centrum heeft een spilfunctie, er zijn onderzoekers die voor
hun onderzoek geheel afhankelijk zijn van het centrum, en er zijn
onderzoekers die incidenteel experimenten doen. Daarnaast is er
ook een grote verscheidenheid aan proeven; sommige
onderzoekers kijken naar de ontwikkeling van een tumor, andere
monitoren gedragsafwijkingen in relatie tot bijvoorbeeld Alzheimer.”

Waarom doen we dierproeven?
“Met name om kennis en inzicht te krijgen in hoe dieren
functioneren en dat proberen we te vertalen naar hoe de mens
functioneert. Deze benadering is noodzakelijk voor het onderzoek
naar ernstige ziektes en de ontwikkeling van medicijnen.
Dierproeven zijn dan ook vooralsnog belangrijk voor het
beantwoorden van onderzoeksvragen op het gebied van o.a.
fysiologie, neurobiologie en gedrag.”

Wat voor regels gelden er voor het doen van dierproeven?
“Het is goed om te onderstrepen dat er tegenwoordig, veel meer
dan vroeger, heel veel stappen te nemen zijn voordat je een
dierexperiment kunt doen. Er zit ongeveer een jaar tussen het
hebben van een idee en het uitvoeren van een experiment,
vanwege de uitgebreide, wettelijk vastgelegde procedure rondom
het indienen en laten toetsen van een aanvraag.
Dierexperimenteel wetenschappelijk onderzoek wordt zeer grondig
getoetst (ethisch en inhoudelijk) voordat er toestemming voor
wordt verleend. Wettelijk is het ook niet toegestaan om een
dierproef uit te voeren als hiervoor een proefdiervrij alternatief
voorhanden is. Ook tijdens de dierproeven wordt er controle op
naleving van de regels uitgevoerd, o.a. door dierenartsen en ethici.
Er is een Europese wet op de Dierproeven. Die wet heeft
Nederland voor zichzelf aangescherpt.Het dierproefbeleid is in
Nederland veruit het strengst.

De Rijksoverheid stelt dat het gebruik van dierproeven sterk
kan worden verminderd, wat is jouw reactie hierop?
“Die uitspraak wil ik nuanceren. Het beleid is dat het door de
overheid verplicht gestelde dierwetenschappelijk onderzoek
(ongeveer 30% van het totaal aantal dierproeven in Nederland)
afgebouwd is in 2020-2025. Dat is proefdiergebruik voor wettelijk
verplichte veiligheidstesten voor chemische stoffen,
voedselingrediënten, bestrijdingsmiddelen en
(dier)geneesmiddelen. Het is niet duidelijk of deze ambitie gehaald
kan gaan worden. Dit staat ook los van het dierproefgebruik voor
wetenschappelijk onderzoek dat we hier in het UPC doen.
De uitspraak dat we op termijn zónder dierproeven kunnen (of
moeten), is voor wetenschappelijk onderzoek met de huidige
technieken niet mogelijk en daardoor nog niet realistisch. Ondanks
dat er steeds meer proefdiervrije alternatieven voorhanden zijn, is
de verwachting dat het nog tientallen jaren zal duren eer de
fysiologie van een compleet dier in een lab kan worden nagebootst
en wetenschappers complexere vragen kunnen beantwoorden met
alternatieven.”

In association with Young@Heart Netherlands Heart Institute Meeting in November 2018 in Utrecht, The Netherlands, Rio Juni has won a price for the contest of communicating science to people. The contest aimed to challenge 5 selected abstract presenters to translate their research in an attractive and informative way for the general people to understand. The rationale of the contest is that a clear and effective communication of research findings is crucial for the development of the career of a researcher since it helps to gain public attention, secure grants, and connect with fellow scientists. In addition, research needs to be understandable and appealing for the general public to justify what scientists do with the public’s money.