Cytokinen in plasma bij vrouwen met CVS

Voor een overzicht van ideëen en werk van de researh-groep van door Klimas, zie o.a. ‘CVS: inflammatie, immuun-funktie en neuro-endocriene interakties’. Zoek naar andere bijdragen aangaande cytokinen op deze paginas…

Op basis van het onderstaande claimen dat bepaalde cytokinen merkers voor M.E.(cvs) zijn is voorbarig. Zoals de auteurs zelf aangeven zijn de bevindingen niet noodzakelijk specifiek en is bevestiging door andere labs nodig.

Toch geeft deze studie wel degelijk aanwijzingen dat er iets mis is met het immuun-respons. Dus: ook beweren dat het immuunsysteem níet betrokken is, is een flagrante ontkenning van het bewijsmateriaal. Het veranderd cytokine-patroon wijst op immuun-aktivatie en inflammatie (wat niet hetzelfde betekent als ‘infektie’).

Journal of Translational Medicine 2009, 7:96

Plasma cytokines in women with Chronic Fatigue Syndrome

Mary Ann Fletcher^{* 1,2}, Xiao Rong Zeng^1,2, Zachary Barnes¹, Silvina Levis^1,2 and Nancy G Klimas^{* 1,2}

¹Department of Medicine, University of Miami Miller School of Medicine, 1600 NW 10th Ave, Miami, FL USA

²Miami Veterans Health Care Centre, 1201 NW 16th St, Miami, FL USA

Achtergrond

[…] Veel van de symptomen [van CVS] zijn inflammatoir van aard (spier-pijn, gewricht-pijn, pijnlijke keel, gevoelige lymfe-klieren) en hebben een theorie over infektie-geïinduceerde ziekte aangemoedigd. Bij 60 à 80% van de gepubliceerde stalen kent CVS een acute aanvang, met systemische symptomen gelijkaardig aan influenza-infektie die niet verzwakken. Deze observaties hebben geleid tot rapporten over geassocieerde microbiële infekties of reaktivatie van latente virale infekties. Er is echter geen consensus wat betreft etiologie.

Er is een aanzienlijke hoeveelheid literatuur die immuun-dysfunktie bij CVS beschrijft. Verhoging van pro-inflammatoire cytokinen en bewijs voor T_H2 (T-helper cel-type 2) cytokine-aktivatie werden gemeld. Andere studies rapporteerden dat er geen verschillen waren tussen CVS en controles. De methodes varieerden echter sterk en weinig studies maten meer dan vier of vijf cytokinen. Gebrek aan sensitiviteit van de standaard ELISA [‘enzyme-linked immunosorbent assay’, een immunologische techniek om antilichamen of antigenen te meten] beperkte het gebruik van plasma voor de detektie van verschillen tussen gevallen en controles.

Ondanks bewijzen voor immunologische en molekulaire mediatoren, werd er geen individuele merker of combinatie of merkers gevonden die voldoende geassocieerd bleek met CVS om als een biomerker voor de diagnose of het management van CVS te gebruiken. Het doel van deze studie was te bepalen of, gebruikmakend van nieuwe technologie, plasma-cytokinen voldoende sensitiviteit en specificiteit hadden om CVS-gevallen te onderscheiden van gezonde controles gematcht voor leeftijd. Gebruikmakend van een multiplex bepaling werden 16 cytokinen (T_H1, T_H2, T_H17, pro-inflammatoir, anti-inflammatoir) vergeleken tussen gevallen en controles. Omwille van de sterke geslachtelijke bias bij CVS (80% vrouwen), werden enkel vrouwen opgenomen in de studie.

Methodes

Patiënten

Vrouwelijke CVS-patiënten (n = 40; gemiddelde leeftijd 50) […] diagnose gebruikmakend van de ‘International Case Definition’. Vrouwelijke gezonde controles (n = 59; gemiddelde leeftijd 53) […]. Alle CVS-individuen hadden een SF-36 fysieke score (PCS) onder het 50^e percentiel […]. Exclusie-criteria […] psychiatrische exclusies volgens de ‘International CFS Working Group’. Alle CVS-individuen werden bij recrutering beoordeeld voor psychiatrische diagnose mer de ‘Composite International Diagnostic Instrument’. […] De individuen hadden geen geschiedenis van hart-ziekte, COPD, kwaadaardigheid of andere systemische aandoeningen […].

Ethische kwesties

[…]

Bloed-afname

[…] Plasma werd afgescheiden binnen 2 uur na afname en bewaard bij -80°C.

Cytokine-bepaling

We maten 16 cytokinen in plasma met Quansys reagentia en instrument […] Het Q-Plex™ Human Cytokine – Screen (16-plex) is een kwantitatieve op ELISA gebaseerde test […]

Statistische analyse

[…]

Resultaten

We clusterden de resultaten van de cytokine-testen in 5 groepen volgens de cytokine-literatuur. […]

Pro-inflammatoire cytokinen

Er werd een significante verhoging van de relatieve hoeveelheden van 4 uit 5 pro-inflammatoire cytokinen in perifeer bloed-plasma van patiënten met CVS gevonden, vergeleken met de controles. Enkel tumor necrose factor (TNF)α bleef onveranderd. Bij de gevallen was lymfotoxine (LT)α gestegen met 257% en IL-6 met 100% tegenover de controles.

T_H2-cytokinen

IL-4 én IL-5 waren verhoogd bij CVS (mediaan voor IL-4 240% en voor IL-5 95% hoger).

Anti-inflammatoire cytokinen

IL-13 was significant lager (15%) bij CVS-patiënten terwijl IL-10 niet verschilde.

T_H1-cytokinen

Mediane plasma-waarden voor IL-2 en IFNγ bij CVS waren gelijkaardig met die bij controles. IL-12 was echter significant gestegen (120%) en IL-15 gedaald (15%).

IL-8 (CXCL8)

Dit chemokine was 42% lager bij de CVS-patiënten.

T_H17-cytokinen

IL-17 en IL-23 waren niet significant verschillend bij CVS-gevallen vergeleken met controles.

ROC-curve analyses

[ROC  = ‘receiver operating characteristic’; ROC-curve; grafiek van de gevoeligheid tegen de specificiteit, ROC-analyse is een statistische methode die internationaal gebruikt wordt als toets voor de voorspellende waarde van een variabele of instrument]

‘Area under the curve’ (AUC) voor IL-5 (0. 84), LTα (0.77), IL-4 (0.77), IL-12 (0.76) wees op een goed biomerker-potentieel. […] AUC voor IL-6 (0.73), IL-15 (0.73), IL-8 (0.69), IL-13 (0.68) IL-1α (0.62), IL-1β (0.62) toonde redelijk potentieel als biomerkers.

Bespreking

Meerdere studies melden cytokine-abnormaliteiten bij CVS; de bevindingen zijn echter gemengd. Verschillen tussen rapporten kunnen grotendeels te wijten zijn aan verschillen qua methodologie. Hoeveelheden cytokinen in plasma of serum liggen dikwijls lager dan het detektie-niveau bij traditionele ELISA-testen. Naast test-sensitiviteit worden resultaten gebruikmakend van de directe benadering beïnvloed door de tijd tussen bloed-afname en afscheiding van het serum of plasma, de bewaar-temperatuur en het herhaald ontdooien/invriezen. In vitro stimulatie van totaal bloed of perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) is een andere benadering om cytokinen te bestuderen. ELISA wordt dan gebruikt om cytokine-inhoud van supernatants [vloeistof die boven de cellen staat na centrifugatie] van cultuur-media te meten. Het is vanzelfsprekend dat resultaten afhangen van de cultuur-condities en de gebruikte stimulantia. Andere technieken omvatten ofwel ongestimuleerde of gestimuleerde PBMCs. Resultaten verkregen met deze methodologieën zijn niet direct vergelijkbaar.

De beschikbaarheid van sensitieve multiplex technologie liet de bepaling toe van 16 cytokinen tegelijkertijd op plasma-stalen van vrouwelijke CVS-patiënten en gezonde controles gematcht voor leeftijd en geslacht. Bij de CVS-gevallen vonden we een ongebruikelijk patroon qua cytokinen die de CD4 T-cel definiëren. IL-12 afgeleid van dendritische cellen [soort witte bloedcellen; antigeen-presenterende cellen die antigenen presenteren aan CD4 T-cellen en CD8 T-cellen, waarna deze prolifereren in volwassen, antigeen-specifieke T-cellen; ze spelen dus een rol bij de immuun-respons], het belangrijkste T_H1-inducerend cytokine leidend tot de aanmaak van IFNγ, IL-2 en TNFα, was gestegen. IFNγ, IL-2 en TNFwaren echter onveranderd in plasma bij CVS-gevallen in vergelijking met controles. Een ander cytokine afgeleid van dendritische cellen, IL-15, was gedaald. IL-2 en IL-15 zijn belangrijke participanten in CD8 T-cel en NK-cel aktivatie en funktie. Het feit dat ze de beta en gamma receptor-subunits gemeen hebben, resulteert in meerdere gemeenschappelijk funkties: bv. cytotoxiciteit. Aan de andere kant spelen ze, door hun verschillende alfa receptor-subunits, tegenovergestelde rollen bij immuun-processen zoals aktivatie-geïnduceerde cel-dood (IL-2) en immunologisch geheugen (IL-15). IL-23 (onveranderd bij gevallen t.o.v. controles) stimuleert de differentiatie en funktie van de T_H17-subset van CD4 T-cellen, een relatief nieuw beschreven immuun-verdediging. DeT_H17 CD4-cel produceert IL-17, beschermt oppervlakten (bv. huid, darmwand-bekleding) tegen bakterieën en speelt een kritieke rol bij chronische intestinale inflammatie. De ongewijzigde IL-17 en IL-23 waarden bij CVS opgetekend in deze studie zou een argument zijn tégen bakteriële gastro-intestinale infekties en tégen een belangrijke rol bij persisterende ziekte.

Samen met de T_H1-abnormaliteite vonden we upregulering van T_H2-geassocieerde cytokinen, IL-4 en IL-5 bij de CVS-individuen. Allergie is courant bij CVS-gevallen. Straus et al. rapporteerden >50% atopie [de aanleg om immunoglobuline (Ig)-E (antistoffen) aan te maken specifiek gericht tegen stoffen uit de omgeving] bij 24 CVS-patiënten. De verhoging van deze twee cytokinen impliceert een type 2 verschuiving – en verminderde stimulus voor cytotoxische lymfocyten funktie.

De waarschijnlijkheid van chronische inflammatie bij CVS wordt ondersteund door de verhoging van vier cytokinen van de pro-inflammatoire cascade, LTα, IL-1α, IL-1β en IL-6, in de CVS-stalen vergeleken met controles. De uitzondering was TNFα, hoewel de mediane waarde voor de gevallen 14% hoger was dan de controles en ca. 1/4 van CVS-patiënten in andere studies studies hadden verhoogd TNFα. Interleukine-13, geassocieerd met inhiberende effekten op de produktie van inflammatoire cytokinen, was lager bij gevallen vergeleken met controles. Het anti-inflammatoire cytokine, IL10, was niet verschillend. De inflammatoire mediator IL-8 (een chemokine [chemotactisch cytokine dat leukocyten kan aan trekken] gekend als CXCL8) is geweten verantwoordelijk te zijn voor de migratie en aktivatie van neutrofielen en NK-cellen, was gedaald in plasma van CVS-patiënten.

De observaties van abnormale cytokine-patronen bij CVS-patiënten ondersteunen de meldingen van retrovirus-infekties en reaktivatie van latente herpes-virus infekties. […]

Latente herpes-virus infekties zijn waarschijnlijk van belang bij CVS. Immunologische effekten van persistente herpes-infekties vergen geen virus DNA-synthese. Glazer et al. rapporteerden dat door EBV gecodeerd deoxyuridine trifosfaat nucleotidohydrolase (dUTPase) [enzyme dat het verkeerdelijk inbouwen van uracil in het DNA voorkomt en zodoende kritiek is voor de betrouwbaarheid van DNA-replicatie en -herstel] de produktie van pro-inflammatoire cytokinen, inclusief IL-1β en IL-6, upreguleerde. dUTPase toegediend aan muizen, veroorzaakte ook ziekte-gedrag; waarvan is geweten dat geïnduceerd wordt door enkele van de cytokinen die geupreguleerd bleken bij onze studie. Een ander artikel [Waldman et al.] toonde dat EBV dUTPase de aanmaak van pro-inflammatoire cytokinen kan versterken in monocyten/macrofagen in contact met endotheliale cellen van bloedvaten. Daarenboven demonstreerden Ariza et al. dat het gezuiverd EBV dUTPase NF-kappaB op een dosis-afhankelijke manier aktiveerde via Toll Like Receptor 2 (TLR2). Behandeling van menselijke, van monocyten afgeleide macrofagen met een anti-EBV dUTPase of met een anti-TLR2 blokkeerde de produktie van IL-6. Iwakiri et al. meldden dat door EBV gecodeerd (klein) RNA [EBER; bepaalde proteïnen die tijdens de latente cyclus, wanneer geen virus-partikels worden geproduceerd, van het virus worden aangemaakt], dat wordt afgegeven door met EBV geïnfekteerde cellen, verantwoordelijk was voor immuun-aktivatie door EBV, inclusief de release van pro-inflammatoire cytokinen. Een studie (M Vera, MA Fletcher, C Cuba, L Garcia, N Klimas, gepresenteerd voor de ‘International Association for Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalitis’, Reno, 2009) rapporteerde dat het anti-virale en immuno-modulerende medicijn inosine-pranobex [Isoprinosine^®, Imunovir^®; een afgeleide van inosine, bootst de werking na van immuun-stimulerende hormonen aangemaakt in de thymus] tot significante verbetering leidde van de klinische scores van 61 patiënten behandeld gedurende 6 maanden. Immuun-aktivatie was verminderd, NK-cel aktiviteit verbeterd en titers van anti-Epstein Barr Virus Viraal Capside Antigen IgG waren significant gedaald. Antilichaam-titers tegen Humaan Herpes Virus 6 bleven onveranderd. Een grotere gerandomiseerde proef lijkt zinvol.

Volgens de ROC-analyse was plasma IL-5 best bij het onderscheiden van CVS-gevallen van controles […]. We rapporteerden eerder verhoging van IL-5 in de supernatants van door mitogen gestimuleerde, gecultiveerde lymfocyten van gevallen met Golf Oorlog Ziekte (GWI) vergeleken met controles. De symptomen van GWI zijn gelijkaardig met die van CVS. Drie andere cytokinen met AUC-waarden consistent met een goed potentieel als biomerkers waren LTα, IL-4 en IL-12. Minder beloftevol als systemische merkers voor CVS, maar met een AUC significant verschillend tussen gevallen en controles, waren IL-6, IL-15, IL-13, IL-1α en IL-1β.

De cytokine-veranderingen geobserveerd tussen CFS-patiënten en gezonde, gematchte controles zijn wellicht indicatief voor immuun-aktivatie en nd inflammatie. Fibromyalgie, GWI, reumatologische aandoeningen en Multipele Sclerose zouden gelijkaardige cytokine-patronen kunnen vertonen. Toekomstig onderzoek zal nodig zijn om te bepalen of de cytokine-patronen geassocieerd met CVS-gevallen gelijkaardig zijn met of verschillend van ander complexe, chronische en slecht-begrepen ziekten.

Duidelijke beperkingen van deze studie zijn dat de stalen een enkelvoudig tijdpunt en één geslacht vertegenwoordigen. Het hoofd-protocol, waarvan de CVS-stalen waren verzameld, is een grotere longitudinale studie. Individuen worden 18 maanden gevolgd en stalen worden verzameld op tijdstippen van relatieve symptoom-remissie of -verslechtering. Het vervolledigen van de studie zal de correlatie toelaten van met CVS gerelateerde symptomen en andere immuun-merkers met de cytokine-patronen. CVS is een aandoening die onevenredig meer vrouwen aantast. De grotere studie zal voldoende kracht hebben om het bestuderen van cytokine-patronen bij mannen met CVS toe te laten. Zoals Broderick et al. aanstipten: merkers van de immuun-status hebben de neiging om zeer variabel en context-specifiek te zijn, wat leidt tot inconsistente biomerker-lijsten [Fuite J, Vernon SD, Broderick G: Neuro-endocrine and immune network re-modeling in Chronic Fatigue Syndrome: an exploratory analysis. Genomics 2008, 92:393-9]. Deze indicatoren zijn onderdeel van een complex en geïntegreerd systeem en hun onderlinge afhankelijkheid moet worden aangepakt. Daarom zijn we bezig met het combineren van de proteomische en genomische gegevens over cytokinen met andere immunologische en neuro-endocriene merkers, zowel proteomisch en genomisch, om de netwerk-struktuur van neuro-endocriene-immune interaktie bij CVS in kaart te brengen. We zullen focussen op identificerende associaties tussen knooppunten die differentieel tot expressie komen bij de ziekte-groep en controles.

De bevinding van cytokine-onevenwichten in perifeer bloed heeft implicaties voor fysiologische en psychologische funktie. De gedaalde natural killer (NK) cel cytotoxiciteit en lymfoproliferatieve aktiviteiten, en verhoogde allergische en auto-immune manifestaties bij CVS zouden compatibel zijn met de hypothese dat het immuunsysteem van aangetaste individuen neigt naar een T-helper (T_H) 2 type, of een cytokine-patroon dat georiënteerd is naar humorale immuniteit. De verhogingen qua LTα, IL-1α, IL1β en IL-6 wijzen op inflammatie, waarschijnlijk vergezeld van auto-antilichaam produktie, ongepaste vermoeidheid, spier- en gewricht-pijn, zowel als van stemming en slaap-patronen.

Besluit

Deze studie is één van de eerste in de CVS-literatuur die plasma-profielen rapporteert van een redelijk groot panel cytokinen gelijktijdig bepaald met een multiplex techniek. Cytokine-abnormaliteiten lijken courant te zijn bij CVS. Meerdere bleken beloftevol als potentiële biomerkers. De veranderingen in vergelijking met de normale situatie duiden op immuun-aktivatie en inflammatie – en wijzen naar to mogelijke therapeutische strategieën. De resultaten impliceren een gedesorganiseerd regulerend patroon van T_H1-funktie, kritiek voor anti-virale verdediging. De gegevens van de studie ondersteunen een T_H2-verschuiving, upregulering van pro-inflammatoire cytokinen en downregulering van belangrijke mediatoren van cytotoxische cel funktie.

Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS

De studie hier wordt uitgebreid weergegeven voor degenen die er zich willen in verdiepen. Het betreft een uitbreiding van eerder aangehaald werk door Alan & Kathy Light. Leken worden verwezen naar de samenvatting en besluiten.

Korte omschrijving van dit onderzoek…

* Hypothesen:

25 minuten matige inspanning zou de gen-expressie verhogen van:

- Acid-sensing ion-channel [zuur-gevoelig ion-kanaal] (waarschijnlijk ASIC3)

- Purinerge type 2X receptoren (waarschijnlijk P2X4 en P2X5), en

- ‘Transient receptor potential vanilloid’ type 1 (TRPV1).

Dit werd getest 8, 24 en 48 uren na inspanning bij CVS-patiënten vs normale individuen.

* Resultaten:

— RT-PCR toonde dat 19 CVS-patiënten lagere expressie van beta-2 adrenerge receptoren hadden maar anders niet verschilden van 16 controle-individuen vóór inspanning.

— Na een volgehouden matige inspanning-test vertoonden CVS-patiënten grotere stijgingen qua gen-expressie voor:

- Metaboliet-detekterende receptoren ASIC3, P2X4 en P2X5

- Sympatisch zenuwstelsel (SZS) receptoren alfa-2A, beta-1, beta-2 en

- COMT en immuunsysteem (IS) genen IL10 en TLR4 van 0,5 tot 48 uur na inspanning.

— Deze verhogingen werden ook vastgesteld bij de CVS-subgroep met co-morbide fibromyalgie (FMS).

— Ze waren sterk gecorreleerd met fysieke vermoeidheid, mentale vermoeidheid en pijn.

— Deze nieuwe bevindingen suggereren ontregeling van metaboliet-detekterende receptoren zowel van het SZS en IS bij CVS en CVS-FMS.

Zie ‘Spier-metaboreceptoren’ voor meer achtergrond over ASIC3, P2X & TRPV1.

Adrenerge receptoren binden specifiek met en worden geaktiveerd door de catecholaminen adrenaline en noradrenaline; ze komen tussen bij het overbrengen van impulsen van zenuw naar eindorgaan. Er zijn vijf types, α-1 en α-2, en β-1, β-2 en β-3. Noradrenaline heeft een grotere affiniteit voor α; voor adrenaline hangt de gevoeligheid af van het subtype. Bloedvaten van skeletspieren bevatten zowel α als β.

COMT = catechol-O-methyltransferase; enzyme dat catecholaminen inaktiveert (ook dopamine is een catecholamine).

TLR4 = Toll-Like receptor die een rol speelt bij de herkenning van bakterieel lipopolysaccharide en het aangeboren immuunsysteem aktiveert.

IL10 = interleukine-10; een anti-inflammatoir cytokine; heeft effekten bij immuun-regulering en inflammatie.

J Pain. 2009 Jul 30. [Epub ahead of print]

Moderate Exercise Increases Expression for Sensory, Adrenergic and Immune Genes in Chronic Fatigue Syndrome Patients But Not in Normal Subjects

Alan R. Light^*†, Andrea T. White^‡, Ronald W. Hughen^* and Kathleen C. Light^*

^†Department of Neurobiology and Anatomy, University of Utah Salt Lake City, Utah, University of Utah Salt Lake City, Utah

^‡Department of Exercise and Sport Science, University of Utah Salt Lake City, Utah

^*Department of Anaesthesiology, University of Utah Salt Lake City, Utah, University of Utah Salt Lake City, Utah

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid, dikwijls vergezeld van wijd-verspreide spier-pijn die voldoet aan de criteria voor fibromyalgie-syndroom (FMS). Symptomen verergeren uitgeproken na inspanning. Eerdere studies toonden betrokkenheid van een ontregeling van het sympatisch zenuwstelsel (SZS) en het immuunsysteem (IS) bij CVS en FMS. Recent toonden we dat ‘acid sensing ion-channel’ (waarschijnlijk ASIC3), ‘purinergic type 2X’ receptoren (waarschijnlijk P2X4 en P2X5) en de ‘transient receptor potential vanilloid type 1’ (TRPV1) molekulaire receptoren zijn in sensorische neuronen van muizen die metabolieten detekteren die acute spier-pijn en mogelijks spier-moeheid veroorzaken. Deze molekulaire receptoren worden gevonden op menselijke leukocyten, samen met SZS en IS genen. Real-time kwantitatieve PCR [techniek uit de molekulaire genetica] toonde dat 19 CVS-patiënten een lagere expressie van beta-2 adrenerge receptoren hadden maar dat ze anderzijds niet verschilden van 16 controle-individuen vóór inspanning. Na een volgehouden milde inspanning-test, vertoonden CVS- patiënten grotere stijgingen dan controle-individuen qua gen-expressie van metaboliet-detekterende receptoren ASIC3, P2X4 en P2X5, van SZS receptoren alfa-2A, beta-1, beta-2 en COMT, en van IS-genen IL10 en TLR4; en dit van 0,5 tot 48 uur (P < .05) na inspanning. Deze stijgingen werden ook gezien in de CVS-subgroep met co-morbide FMS en waren sterk gecorreleerd met symptomen van fysieke vermoeidheid, mentale vermoeidheid en pijn. Deze nieuwe bevindingen suggereren ontregeling van metaboliet-detekterende, zowel als SZS- en IS-receptoren bij CVS en CVS/FMS.

[…] Eén van de meest voorkomende aandoeningen die co-morbide zijn met CVS is fibromyalgie […], tot 70% van de patiënten met CVS hebben ook FMS (gehad). Alle symptomen van CVS en FMS zijn subjectief, wat het stellen van een diagnose en de behandeling moeilijk maakt. Er is een duidelijke nood aan objectieve biomerkers voor deze syndromen.

Zoals bij andere ziekten met een onbekende etiologie is de strategie om aanwijzingen te vinden voor de oorzaken, het gebruik van gen-expressie micro-arrays om te genen met over- of onder-expressie aan te wijzen bij CVS-patiënten. Er zijn enkele pogingen ondernomen om zo biomerkers te vinden bij kleine CVS-populaties maar de resultaten tot op heden waren dubbelzinnig. [Aspler AL, Bolshin C, Vernon SD, Broderick G: Evidence of inflammatory immune-signaling in Chronic Fatigue Syndrome: A pilot-study of gene-expression in peripheral blood. Behav Brain Funct (2008) 4:44; Fang H, Xie Q, Boneva R, Fostel J, Perkins R, TongW: Gene-expression profile exploration of a large dataset on Chronic Fatigue Syndrome. Pharmacogenomics (2006) 7:429-440; Kerr JR, Petty R, Burke B, Gough J, Fear D, Sinclair LI, Mattey DL, Richards SC, Montgomery J, Baldwin DA, Kellam P, Harrison TJ, Griffin GE, Main J, Enlander D, Nutt DJ, Holgate ST: Gene-expression subtypes in patients with on Chronic Fatigue Syndrome / Myalgic Encephalomyelitis. J Infect Dis (2008) 197:1171-1184; Saiki T, Kawai T, Morita K, Ohta M, Saito T, Rokutan K, Ban N: Identification of marker-genes for differential diagnosis of on Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607; Whistler T, Unger ER, Nisenbaum R, Vernon SD: Integration of gene-expression, clinical and epidemiologic data to characterize Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med (2003) 1:10] Eén verklaring voor het verschil zou kunnen zijn dat er meerdere types CVS bestaan, waarbij elk type een verschillende gen-expressie profiel heeft. Zo veel als 7 subtypes van CVS werden voorgesteld op basis van gen-expressie. [Kerr et al.] Andere onderzoekers hebben een meer gerichte benadering gebruikt door gebruik te maken van kwantitative mRNA metingen van genen gerelateerd aan immuun-funktie; evenzeer met weinig overéénkomst tussen de onderzochte genen. [Natelson BH, Zhou X, Ottenweller JE, Bergen MT, Sisto SA, Drastal S, Tapp WN, Gause WL: Effect of acute exhausting exercise on cytokine gene-expression in men. Int J Sports Med (1996) 17:299-302; Sorensen B, Jones JF, Vernon SD, Rajeevan MS: Transcriptional control of complement-activation in an exercise-model of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2009) 15:34-429]

Wij hebben een verschillende strategie gevolgd bij onze pogingen om gen-expressie te gebruiken om bruikbare biomerkers voor CVS en factoren bij de initiatie en het in stand houden van dit syndroom te bepalen. We focusten op genen die zouden kunnen bijdragen tot het primair symptoom van CVS – vermoeidheid – en op 2 van de meest gebruikelijke bijkomende symptomen, spier-pijn en langdurige post-exertionele verslechtering van symptomen.

Vermoeidheid heeft veel definities: van verlies van vrijwillige spier-samentrekking tot de perceptie van ‘moe voelen’. De symptomen beschreven bij CVS en gemeten met vermoeidheid-vragenlijsten benadert echter beter het laatste fenomeen. Deze ‘vermoeidheid’ is afkomstig van de spieren en van een unieke cognitieve toestand in de hersenen. Dit gevoel van vermoeidheid van spieren (dat voorkomt met of zonder spier-pijn) wordt veroorzaakt door metabolieten die worden geproduceerd tijdens spier-samentrekking en wordt versterkt na uitputtende inspanning bij normale individuen. Matige inspanning veroorzaakt echter weinig langdurige vermoeidheid na inspanning en gewoonlijk geen spier-pijn bij normale individuen, terwijl deze symptomen dikwijls verergerd zijn zelfs na matige inspanning bij CVS-patiënten.

Om meer te weten te komen over sensorische spier-moeheid en -pijn, voerden we muis-experimenten uit om te bepalen welke types sensorische neuronen die metabolieten geproduceerd bij spier-contractie coderen. We vonden ten minste 2 klassen sensorische neuronen. Deze 2 klassen vertegenwoordigen waarschijnlijk (1) sensorische neuronen die in staat zijn signalen die worden geïnterpreteerd als fysieke vermoeidheid te versturen en (2) sensorische neuronen die in staat zijn signalen die geïnterpreteerd worden als spier-pijn. Onze analyse suggereerde, gebruikmakend van antagonisten [stof die een biologische receptor blokkeert of geneesmiddel dat de werking of een specifieke bijwerking van een geneesmiddel afremt] en agonisten [stof die een biologische receptor aktiveert en zo een reaktie of aktiviteit in gang zet], dat ten minste 4 molekulaire receptoren synergistisch werken om de metabolieten geproduceerd bij spier-contractie te detekteren. Deze omvatten een zuur-voelend ion-kanaal – ook ‘amiloride-sensitive ion-channel’ of ASIC genaamd (waarschijnlijk ASIC3), 2 purinergische receptoren van het X-type (P2X5 en/of P2X4) die worden geaktiveerd door ATP en ‘transient receptor potential vanilloid’ type 1 (TRPV1) die wordt geaktiveerd door warmte, zuur of endocannabinoïden [Endogene cannabis-achtige substanties, groep neuro-modulerende stoffen die samen met hun receptoren betrokken zijn bij eetlust, pijn-gevoel, stemming en geheugen. De cannabinoid CB1 receptor komt veel voor in hersen-gebieden betrokken bij beweging-controle, cognitie, emotionele responsen, gemotiveerd gedrag en homeostase. Buten de hersenen is het endocannabinoid systeem één van de cruciale modulatoren van het autonoom zenuwstelsel, het immuun-systeem en de micro-circulatie.]. Het verschil qua codering tussen de ‘vermoeidheid’- vs de ‘nociceptieve’ [pijn-waarnemende] mechanismen leek te zijn verbonden met de P2X5 vs P2X4 receptoren, terwijl P2X5 de verhoogde sensitiviteit overbracht nodig om lage concentraties aan metabolieten geassocieerd met ‘vermoeidheid’ te detekteren. Het delen van de meeste (maar niet alle) molekulaire receptoren door ‘vermoeidheid’- en ‘nociceptieve’ spier-afferenten [afferente neuronen brengen prikkels van de spieren/organen naar het centraal zenuwstelsel] voorspelt ten minste enige overlapping tussen vermoeidheid-symptomen bij CVS en spier-pijn symptomen. Ander onderzoekers hebben gevonden dat ASIC3 sterk verhoogd wordt door spier- en gewricht-ontsteking, die hyperalgesie  [verhoogde gevoeligheid voor pijn] omvat. Dus suggereren we dat de primaire symptomen van CVS, vermoeidheid en spier-pijn, resulteren uit versterkte aktivatie van ‘vermoeidheid’- en ‘nociceptieve’ afferenten van spieren. Hieruit volgt dat verhoogde expressie van de molekulaire receptoren coderend voor metabolieten een merker zouden kunnen zijn voor verhoogde vermoeidheid en/of spier-pijn.

Het sympatisch zenuwstelsel (SZS), omwille van zijn belangrijke rol bij het reguleren van regionale doorbloeding in respons op de opstapeling van metabolieten in werkende spieren; en het immuunsysteem (IS), omwille van zijn vermogen om de gevoeligheid van perifere én centrale sensorische mechanismen te veranderen, zou ook kunnen bijdragen tot de symptomen van CVS en FMS. De hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as bleek ook betrokken bij de inductie en instandhouding van CVS. Dit zijn dezelfde systemen waarbij ontregelde genen werden gevonden gebruikmakend van micro-array analyse bij CVS-patiënten. [referenties: zie hierboven] Specifiek: (1) adrenerge receptoren kunnen veranderd zijn bij CVS en (2) immuun-cel cytokinen en receptoren zouden kunnen veranderd zijn bij CVS, alhoewel er veel tegenstellingen bestaan. (3) Ten slotte bleken polymorfismen in HPA-as receptor genen en ontregelde waarden van HPA-hormonen en expressie of HPA-as genen ook betrokken bij CVS.

Omdat circulerende immuun-cellen reageren op adrenerge agonisten en metaboliet-stijgingen in skelet-spieren, en omdat het IS betrokken is bij CVS, zochten we naar veranderingen in mRNA van metaboliet-detekterende, adrenerge en immuun-funktie genen uit leukocyten van CVS-patiënten en vergeleken die met mRNA-wijzigingen bij controle-individuen. Omdat vermoeidheid en spier-pijn bij CVS en FMS veel meer verergeren door fysieke inspanning dan bij controle-individuen, bekeken we gen-expressie vóór en na 25 minuten matige inspanning op tijdstippen vóór, tijdens en na, waar we verhoogde gen-expressie hadden gevonden in deze 3 systemen bij normale individuen bij maximale inspanning.

Initiële experimenten met normale individuen wezen er op dat mRNA voor metaboliet-detekterende (ASIC3, P2X4, P2X5, TRPV1), adrenerge (α-2A, β-1, β-2, COMT) en immune (IL6, IL10, TNF-α, TLR4, CD14) genen ge-upreguleerd waren 8 en 24 uur na ernstige inspanning. De mRNA-verhogingen keerden terug naar bijna normale waarden 48 uur na ernstige inspanning. [Light AR, Hughen RW, Zhang J, White A, Light KC, Jensen BT, Fitschen KL: Molecular receptors for pH found on sensory neurons are also found on mouse and human leukocytes and increase 8-48 hours post-exercise in both control-subjects and fibromyalgia and chronic fatigue patients. Soc Neurosci (2007) 510:3] Dit tijdsverloop van mRNA-stijgingen bevestigde de meldingen van ‘delayed onset muscle-soreness’ (DOMS) [spierpijn en/of stijfheid die met 24-48h tot 72h vertraging optreedt; wellicht veroorzaakt door micro-scheurtjes in spier-bindweefsel en cel-membraan] en vertraagde spier-moeheid bij deze normale individuen. CVS-patiënten rapporteren dat zelfs matige inspanning moderate die niet tot DOMS of spier-moeheid leidt bij normale individuen, fysieke moeheid en pijn van ten minste 48 uur of langer veroorzaakt. Daarom testten we de hypothesen dat 25 minuten matige inspanning de gen-expressie van eerder-genoemde genen zou verhogen, gemeten 8, 24 en 48 uur na inspanning bij CVS-patiënten maar niet bij normale individuen. Verder verzamelden we subjectieve metingen voor vermoeidheid en pijn, en maten enkele fysiologische inspanning-parameters om te bepalen of de wijzigingen qua gen-expressie gelinkt waren met vermoeidheid en/of pijn-symptomen bij CVS-patiënten en controle-individuen.

Methoden

Deelnemers

[…] Door het verlies van gegevens tijdens mRNA-analyses omvat het staal van jet huidige for rapport 19 CVS-patiënten (15 vrouwen) en 16 controle-individuen (11 vrouwen). […] Eén vrouwelijk controle-individu ontwikkelde fibromyalgie binnen het jaar na de testen en werd niet opgenomen analyses. Alle CVS-patiënten voldeden aan de CDC-criteria voor CVS (Fukuda et al. 1994). Voorafgaandelijk had de screening alle andere gekende oorzaken voor persistente of terugkerende vermoeidheid uitgesloten bij deze CVS-patiënten. Exclusie-criteria omvatten aktieve infekties van de bovenste luchtwegen; gebruik van corticosteroëden, SZS-agonisten of analgetica op voorschrift die het SZS, de HPA of cytokine-aktiviteit beïnvloeden; en/of ongecontroleerde cardiovasculaire of long-ziekte. Allen stopten dergelijke medicijnen 3 dagen vóór en 3 dagen tijdens het inspanning-protocol […]. Alle patiënten werden ook gescreend voor FMS met de ‘American College of Rheumatology’ (ACR) criteria […]. Dertien van de 19 CVS-patiënten (68%) voldeden ook aan de ACR-criteria voor FMS […]. Bij de primaire analysen werden alle 19 CVS-patiënten vergeleken met de 15 controle-individuen. In afzonderlijke secundaire analysen werden de 13 patiënten die voldeden aan CVS- én FMS-criteria vergeleken met controle-individuen. Omdat slechts 6 patiënten voldeden aan de criteria voor CVS zonder FMS ontbrak het ons staal aan voldoende statistische kracht om de effekten in deze subgroep te onderzoeken.

Protocol-overzicht

Alle deelnemers onthielden zich van formele inspanning buiten de vereiste inspanning-test gedurende een periode van 4 dagen, te beginnen 48 uur vóór de inspanning-test tot na de laatste (48 uur) bloed-afname. Veneus bloed (arm) werd afgenomen bij ‘baseline’ en 0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning. Om de ernst te bepalen van vooraf-bestaande en inspanning-gerelateerde vermoeidheid en myalgie-symptomen bij elke bloed-afname, tijdens en onmiddellijk na de inspanning, gaf elk individu numerieke waarden voor mentale vermoeidheid, fysieke vermoeidheid en algemene lichaamspijn op een schaal van 0 tot 100 […]. Meteen na de ‘baseline’ bloed-afname starten de deelnemers de inspanning.

Inspanning-protocol

[…] 25-minuten, ‘whole-body’ inspanning-test. Er werd de individuen gevraagd tijdens de eerste 5 minuten van de inspanning de pedaalslag te verhogen tot 70% van de leeftijd-voorspelde maximale hartslag was bereikt. Daarna werd de arbeid aangepast opdat deze hartslag gedurende het sub-maximale inspanning-protocol kon worden aangehouden. De ervaren inspanning [‘ratings of perceived exertion’, RPE] werd elke 5 minuten gemeten op een schaal van 1 tot 10; de hartslag werd elke minuut opgenomen en de bloeddruk bij ‘baseline’, elke 10 minuten gedurende de inspanning en bij het beëindigen van de inspanning. We kozen voor een volgehouden matige inspanning i.p.v. een maximale inspanning-test (die gewoonlijk slechts 5 tot 9 minuten duurt bij CVS-patiënten) omwille van de betere gelijkenis met de natuurlijke inspanning-ervaringen die in het dagelijks leven symptomen van CVS-patiënten verslechten. Onze 25 minuten durende sub-maximale inspanning-taak veroorzaakte consistente verergering van vermoeidheid en pijn-symptomen van 8 tot 48 uur na inspanning. In tegenstelling tot een kortere maximale inspanning-taak, waar meldingen van verslechtering van CVS-symptomen inconsistent of afwezig waren tot 5 dagen na de test, een patroon dat gewoonlijk niet wordt gezien in ‘real life’. Protocols met maximale inspanning hebben weinig verschillen aangetoond qua cardiorespiratoire en perceptuele responsen (bv. RPE) tussen CVS-patiënten en controle-individuen gematcht voor fitness. Het is echter opmerkelijk dat responsen op sub-maximale inspanning, inclusief VO₂, de inspanning-prestatie piek bij CVS-patiënten niet voorspellen.

mRNA Extraktie en Analyse

[…] Baseline-waarden voor elk gen werden berekend t.o.v. TF2B [Transcriptie-initatie-factor die een belanrijke rol speelt bij aktivatie van eukaryote genen; vertoont weinig intrinsieke variatie, stijgt of daalt niet door het inspanning-protocol.] en deze werden gebruikt als ijkpunt voor alle metingen na de inspanning-periode.

Complete Blood Cell Counts

[…] Groep-verschillen waren klein en zouden de mRNA-resultaten die hier worden gerapporteerd niet mogen beïnvloeden.

Statistische Analyse

[…]

Waarden na inspanning werden voor elke meting van gen-expressie eerst genormaliseerd ten opzichte van de baseline-waarden van het individu (1,00 = baseline). Om vals-positieve resultaten bekomen bij het onderzoeken van multipele uitkomsten te minimaliseren, ondernamen we 2 stappen. Ten eerste: in plaats van groep-verschillen afzonderlijk te onderzoeken bij elke van de 4 tijdspunten na inspanning, combineerden we ze tot één enkele meting, genaamd ‘area under the curve’ (AUC) [gebied onder de curve]. De AUC na inspanning voor elke gen-expressie meting werd berekend door het totaliseren van de waarden na 0,5 / 8 / 24 en 48 uur […]. Ten tweede: […] we groepeerden eerst onze AUC-metingen in 3 categorieën (metaboliet-detekterende merkers, adrenerge merkers en immune merkers) en […] onderzochten of er betrouwbare groep-verschillen voor elke van deze 3 waren. Er waren significante globale groep-effekten in de richting van grotere mRNA-stijgingen na inspanning bij CVS-patiënten vs controle-individuen […], wat ons dan toeliet groep-effekten te onderzoeken op elke specifieke AUC-meting […].

We onderzochten of groep-verschillen gerelateerd waren met verschillen qua leeftijd, geslacht of ‘body-mas-index’ (BMI) […]. In geen enkel geval was leeftijd of geslacht een significante factor, Terwijl BMI significant was voor 2 metingen: β-1 en β-2 AUC; dus werden de resultaten vóór én na aanpassing voor BMI voor deze metingen gerapporteerd. […]

Resultaten

Primaire Analysen

[…] Groepen verschilden niet qua leeftijd, bloeddruk of hartslag bij baseline of tijdens de inspanning-taak. Beide groepen behaalden de vooropgestelde 70% van de maximum door leeftijd voorspelde hartslag tijdens inspanning. De CVS-patiënten hadden een significant hogere BMI dan controle-individuen en ze rapporteerden significant hogere gemiddelde waarden van ervaren inspanning (RPE) zelfs al leverden ze significant minder arbeid dan controle-individuen.

[…] CVS-patiënten hadden significant hogere waarden voor vermoeidheid (fysiek en mentaal) en pijn dan controle-individuen zelfs bij baseline en deze verschillen bleven op alle andere tijdpunten. Er waren ook verhogingen voor deze 3 symptomen tijdens en na inspanning, vergeleken met baseline. Midden in de inspanning vertoonden controle-individuen én CVS-patiënten verhoogde waarden voor fysieke vermoeidheid maar enkel de CVS-patiënten bleven verhoogde fysieke vermoeidheid vertonen 0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning. Ook enkel de CVS-patiënten vertoonden significant verhoogde waarden qua pijn 8 / 24 en 48 uur en verhoogde mentale vermoeidheid 8  en 48 uur na inspanning.

Gen-expressie Metingen

Bij baseline was de expressie van β-2 adrenerge receptor significant lager bij CVS-patiënten vs controle-individuen, terwijl de expressie van α-2A adrenerge receptor verwaarloosbaar hoger (P < .09) was. Geen enkele van de andere gen-expressie metingen verschilde bij baseline tussen de groepen.

Zoals eerder beschreven gaven AUC-metingen na inspanning initieel significante groep-effekten voor metaboliet-detekterende genen, adrenerge genen en immune genen. Daaropvolgende statistische testen per variabele voor metaboliet-voelende merkers gaven significante groep-verschillen na inspanning – CVS en controles – voor ASIC3, P2X4 en P2X5 maar niet voor TRPV1. […] CVS-patiënten vertoonden consistent grotere gemiddelde stijgingen voor ASIC3, P2X4 en P2X5 gen-expressie dan controle-individuen op alle tijdpunten na inspanning. TRPV1 verhogingen vertoonden ook een consistente hoewel niet-significante trend tot verhoging in de CVS-groep.

Significante groep-effekten werden ook gezien voor alle adrenerge AUC merkers na inspanning, te wijten aan consistent grotere gemiddelde verhogingen α-2a, β-1 en β-2 adrenerge receptor expressie en hogere COMT gen-expressie bij de CVS-patiënten vs controles […].

Voor β-1 en β-2, waarbij BMI een significante invloed bleek te hebben, werd de statistische analyse herhaald met opname van BMI in het model. Groep-verschillen in AUC β-2 receptor expressie na inspanning waren nog steeds significant. Verrassend was dat opname van BMI in het model, de AUC toename in β-1 receptor expressie na inspanning, waarvoor de gemiddelde groep-verschillen groter waren geweest dan om het even welke gen-expressie merker, het groep-effekt niet-significant (P = .19) deed worden.

Voor immuun-merkers na inspanning toonde statische analyse met één variabele, significante groep-verschillen in TLR4 en IL-10 AUC expressie maar niet in CD14, IL-6 of TNF-α AUC expressie. CVS-patiënten vertoonden grotere stijgingen in TLR4 en IL-10 na inspanning dan controle-individuen.

Correlaties tussen post-exertionele vermoeidheid en pijn, en de AUC gen-expressie metingen na inspanning; samen met de inter-correlaties bij de gen-expressie metingen wezen er op dat stijgingen in metaboliet-detekterende receptoren, adrenerge receptoren en bepaalde immuun-merkers na inspanning in parallel gebeurden; en grotere stijgingen bij al deze receptoren waren geassocieerd met grotere vermoeidheid. Pijn-symptomen na inspanning waren niet geassociaeerd met verhogingen in P2X4, P2X5, β-1 of TLR4 receptor expressie maar waren gelinkt met ASIC3, TRPV1, α2-A, β-2 en IL-10 stijgingen. Interessant was dat bij de CVS-patiënten de inspanning-arbeid niet correleerde met vermoeidheid, pijn of toename in eender welke metaboliet-detekterende of immuun-merker na inspanning, en omgekeerd was gerelateerd met de toename in β-1 en β-2 AUC receptor expressie.

Secundaire Analyses

Hoewel hartslag en percentage van door de leeftijd voorspelde maximum hartslag redelijk dicht bij elkaar lagen voor de groepen tijdens inspanning, leverden de controle-individuen meer arbeid dan CVS-patiënten. Wanneer we echter onze univariate statische analyse voor AUC gen-expressie na inspanning herhaalden – waarbij groepen met arbeid als een co-variabele werden vergeleken – vonden we dat het geen significante co-variabele voor om het even welke meting was uitgenomen voor β-1 receptor expressie (P < .02). Zoals met de inclusie van BMI als co-variabele, speelde arbeid een rol bij het significant worden van het groep-effekt voor β-1 AUC receptor expressie na inspanning. Dit patroon wijst er op dat een hoge BMI, lage verrichtte arbeid en stijgingen in β-1 receptor expressie na inspanning alle met elkaar zijn verbonden bij CVS.

Univariate statische analyse werd ook herhaald na weglaten van de 6 CVS-patiënten die niet voldeden aan de ACR criteria voor FMS. De bevindingen waren in essentie niet veranderd van deze gerapporteerd hierboven, uitgezonderd wat betreft de immuun-receptor, TLR4; verschillen tussen CVS/FMS-patiënten en controle-individuen waren marginaal verschillend (P=.07) voor dit gen. Voor alle andere metingen waar significante groep-verschillen werden gezien bij de primaire analyses, toonden dezelfde metingen significante verschillen tussen de CVS/FMS-patiënten en controle-individuen. Hoewel de grootte van de groep patiënten met CVS (n = 6) onvoldoende was om apart te onderzoeken, waren de gemiddelde AUC-metingen voor deze subgroep na inspanning in de meest gevallen gelijkaardig […] met die van de CVS/FMS-subgroep, met uitzondering van ASIC3 en TRPV1 stijgingen.

Om de kwestie van de verschillen qua fitheid te adresseren, werden statistische analyses die AUC-metingen na inspanning herhaald na weglating van de meest fitte controle-individuen en de minst fitte CVS-patiënten. De overblijvende 11 controle-individuen (9 vrouwen) en 10 patiënten (8 vrouwen) werden gematcht voor de geleverde arbeid nodig om 70% van de maximum voorspelde hartslag te bereieken. Deze subgroepen verschilden niet qua leeftijd, BMI, arbeid tijdens inspanning, of enige BP- of HR-meting vóór of tijdens inspanning. Niettemin vertoonden de voor fitness gematchte CVS-patiënten nog steeds grotere of marginaal grotere stijgingen dan controle-individuen na inspanning voor ASIC3 (P < .036), P2X4 (P < .07), P2X5(P < .028), β-1 (P < .045), β-2 (P < .002), COMT (P < .085) en IL-10 (P < .006), en enkel de TLR4 verschillen waren tenietgedaan. Ondanks inspanning met dezelfde arbeid, rapporteerden de patiënten ook nog steeds grotere waargenomen uitputting tijdens de taak (RPE = 4.65 vs 2.95, P < .001).

Om te onderzoeken of de tijd van staalname een belangrijke factor was, werden bijkomende statistische analyses uitgevoerd, met groep en tijd (0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning) als factoren […]. Dezelfde eerder gemelde groep-effekten werden met deze benadering bekomen, en geen effekten betreffende tijd waren significant, wat suggereert dat CVS-patiënten op dezelfde manier van controle-individuen verschilden bij alle staalnamen.

Bespreking

Belangrijkste Bevindingen

Baseline mRNA-waarden waren niet verschillend tussen controle-individuen en CVS-patiënten voor geen enkele van de metaboliet-detekterende of immuun-genen. Bij de adrenerge metingen was baseline β-2 lager en baseline α-2A had neiging tot hogere waarden bij de CVS-patiënten. Hoewel deze verschillen bij baseline bescheiden waren, zouden β-2 en verhoogde α-2A receptoren in de vasculatuur [het bloedvatenstelsel] kunnen leiden tot verhoogde totale vasculaire weerstand; zoals we rapporteerden [Light KC, Bragdon EE, Grewen KM, Brownley KA,Girdler SS, Maixner W: Adrenergic dysregulation and pain with and without acute beta-blockade in women with fibromyalgia and temporomandibular disorder. J Pain (2009) 10:542-552] voor patiënten met FMS. Geen enkele eerdere studie heeft metaboliet-detekterende gen-expressie onderzocht en vroegere studies die immuun-funktie gen-expressie vergeleken bij CVS-patiënten vs controle-individuen in rust hebben ook weinig consistente verhogingen gemeld van deze mRNAs met uitzondering van of TNF-α.

In tegenstelling tot de zeer weinige groep-verschillen bij baseline, vertoonden CVS-patiënten grotere mRNA stijgingen dan gezonde controle-individuen voor de meerderheid van de metaboliet-detekterende, adrenerge en immuun-funktie genen die hier werden onderzocht na 25 minuten matige’ whole-body’ inspanning (opgtelde waarden na 30 minuten, 8, 24 en 48 uur na inspanning). Bij deze milde inspanning vertoonden gezonde controle-indviduen geen significante verhogingen t.o.v. baseline qua expressie van deze genen, terwijl CVS-patiënten stijgingen openbaarden qua expressie van ASIC3, P2X4, P2X5, α-2A, β-1, β-2, COMT, IL10 en TLR4 die de responsen van de controle-individuen overstegen. TRPV1-expressie steeg bij CVS-patiënten significant boven baseline-waarden, terwijl de verschillen voor de controle-groep een niet-significant trend vertoonden voor deze meting.

Groepen verschilden ook niet qua verhoogde expressie van IL6 of TNF-α. Hoewel gen-expressie van IL6 en TNF-α boven baseline gestegen waren na inspanning in de CVS-groep, vertoonden controle-individuen gelijkaardige verhogingen na inspanning. Deze CVS-patiënten en controle-individuen vertoonden gelijkaardige verhogiugen qua circulerend IL6 en TNF-α [White AT, Light AR, Hughen RW, Bateman L, Martins TB, Hill HR, Light KC: Severity of symptom-flare after moderate exercise is linked to cytokine activity in Chronic Fatigue Syndrome. Psychophysiology (in press) 2009] in serum na inspanning – wat ook door anderen werd gerapporteerd. Andere studies hebben er op gewezen dat, hoewel serum-waarden van IL6 en TNF-α waren verhoogd na inspanning, mRNA-expressie in leukocyten niet was gestegen voor deze 2 cytokines. Cytokine mRNA uit spieren na inspanning (in tegenstelling tot leukocyten) vertoonde echter geen verhoogd TNF-α mRNA. Onze [hierboven aangehaalde] studie observeerde ook dat IL10 in het serum feitelijk daalde na inspanning bij controle-individuen (die geen veranderingen vertoonden qua IL10 mRNA) maar niet daalde bij CVS-patiënten (wiens IL10 mRNA steeg).

Verrassend was dat we een trend voor mRNA-stijgingen bij patiënten zagen al na 30 minuten na inspanning, meerdere uren eerder dan we stijgingen bij controle-individuen na inspanning aan hoge intensitieit hadden gezien [Light AR, Hughen RW, Zhang J, White A, Light KC, Jensen BT, Fitschen KL: Molecular receptors for pH found on sensory neurons are also found on mouse and human leukocytes and increase 8-48 hours post-exercise in both control-subjects and fibromyalgia and chronic fatigue patients. Soc Neurosci (2007) 510:3]. Verhogingen van mRNA, met uitzondering van β-1, werden niet beïnvloed door BMI of geleverde arbeid, en waren aanwezig bij CVS-patiënten met én zonder co-morbide FMS. Het volgende onderlijnt de relatie tussen de primaire symptomen die CVS definiëren: er werden sterke correlaties gevonden tussen de opgetelde scores voor fysieke en mentale vermoeidheid na inspanning, en de opgetelde verhogingen qua mRNA van de genen. Sterke correlaties werden evenzeer gevonden tussen opgetelde scores voor pijn na inspanning en ASIC3, TRPV1, α-2A, β-2 en IL10 stijgingen. Van ASIC3, TRPV1 en β-2 werd recent aangetoond dat ze een rol spelen bij spier-pijn.

Het feit dat 68% van de patiënten in ons staal voldeden aan de criteria voor CVS én FMS is ietwat problematisch omdat we nog niet kunnen onderscheiden of de geobserveerde responsen typisch zijn voor alle CVS-patiënten of slechts voor de subgroep die beide aandoeningen heeft. De huidige gegevens wijzen er op dat de groep patiënten die niet voldeden aan de criteria voor FMS (‘enkel CVS’ groep) gemiddele AUC en varianties hadden die gelijkaardig zijn met de CFS-FMS groep voor de meeste van de 13 genen die hier werden onderzocht. Opmerkelijke uitzonderingen waren ASIC3 en TRPV1, die de neiging hadden om kleinere stijgingen te vertonen bij de ‘enkel CVS’ groep. Hoewel de meeste van de gen-veranderingen toepasbaar zijn op beide groepen, zijn er dus mogelijks gen-veranderingen die deze 2 groepen onderscheiden. Onze huidige research heeft de bedoeling een uitgebreid sub-staal van patiënten met ‘alleen-CVS’ te onderzoeken om deze belangrijke kwestie op te helderen.

Het is van belang te melden dat ‘complete blood counts’ (CBC) werden afgenomen bij alle patiënten en controle-individuen op elk tijdpunt. Bij baseline, vóór inspanning, waren […] het totaal aantal witte bloed-cellen bij CVS-patiënten lichtjes hoger dan bij controle-indviduen en in het bijzonder: het aantal monocyten, eosinofielen en granulocyten was hoger voor de patiënten-groep. Tellingen bij patiënten en controle-individuen waren significant verhoogd, in vergelijking met ‘baseline’, 8 uur na inspanning maar keerden terug naar baseline-waarden na 24 en 48 uren. Haemoglobine-waarden waren echter lager bij patiënten dan bij controle-individuen en daalden na 8 uur. Deze tegenstrijdige effekten bij witte vs rode cel-tellingen wijst er op dat hydratatie-verschillen niet verantwoordelijk waren. Deze CBC-verschillen waren niet klinisch significant en gelijkaardige verschillen werden reeds eerder gemeld.

mRNAs als Biomerkers voor Vermoeidheid, Spier-pijn, CVS en FMS

De uitgesproken veranderingen qua gen-expressie in circulerende leukocyten van CVS-patiënten na inspanning suggereren dat deze zouden kunnen worden aangewend als objectieve merkers voor CVS. Kerr besprak potentiële biomerkers voor CVS inclusief meerdere micro-array experimenten die gen-expressie bekeken bij grote aantallen genen van leukocyten. Sakai et al. [Saiki T, Kawai T, Morita K, Ohta M, Saito T, Rokutan K, Ban N: Identification of marker-genes for differential diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607] stelde ook dat mRNA-veranderingen in 9 leukocyten-genen (geselekteerd uit 1.400 stress-gerelateerde genen) mogelijke biomerkers voor CVS waren. Geen enkele van de genen geïdentificeerd als specifiek voor 1 of meerdere subtypes van CVS in deze publicaties waren deze die hier werden onderzocht. De funktionele groepen van genen gevonden met de micro-array experimenten waren echter gelijkaardig aan deze die hier werden gemeten. Immuniteit en verdediging, energie-metabolisme, signaal-transductie en ion-kanaal genen werden allemaal geïdentificeerd in vroegere experimenten. Al de genen in het huidige rapport kunnen worden ondergebracht in 1 of meerdere van deze groepen.

In de huidige populatie kon ca. 90% van de CVS-patiënten worden onderscheiden van controle-indivduen door gebruik te maken van 4 van de bestudeerde genen (P2X4, β-1, β-2, IL10). Als alle van de 9 genen die verhoogd waren bij CVS/FMS-patiënten vs controles werden gebruikt, bleken de resultaten gelijkaardig. We kunnen echter nog niet besluiten dat gen-expressie veranderingen na matige inspanning specifieke biomerkers zijn voor CVS.

Mogelijks kunnen enkele van de genen die hier werden gebruikt andere oorzaken van overdreven vermoeidheid na inspanning onderscheiden en/of andere genen zouden kunnen worden aangewend om gekende oorzaken van vermoeidheid, zoals virale infekties, abnormaliteiten van het metabolisme, enz. te vinden. Een eenvoudige bloed-test die een objectieve meting biedt voor overmatige en invaliderende vermoeidheid, zou diagnostisch waardevol zijn voor artsen en patiënten met CVS (of chronische vermoeidheid door andere oorzaken). Daarenboven zouden dergelijke testen subtypes van CVS, en de verschillende contribuerende ontregeling(en) betrokken bij elk van die subtypes, kunnen helpen afbakenen. Uiteindelijk zouden deze testen kunnen worden gebruikt om het succes van verscheidene behandelingen voor chronische vermoeidheid en fibromyalgie syndromen objectief te evalueren.

Funktie van Genen waarvan de Expressie was Gewijzigd bij CVS-patiënten vergeleken met Controle-individuen

We onderzochten het mRNA van meerdere receptoren die zelden werden beschreven bij witte bloed-cellen, vooral deze die essentieel zijn voor het detekteren van metabolieten geproduceerd door sensorische neuronen bij inspanning [zie ‘Spier-metaboreceptoren’]. ASIC3, P2X4, P2X5 en TRPV1 (telkens mRNA én proteïne) werden gevonden in monocyten. De funktie van ASIC3, P2X4 en TRPV1 receptoren in leukocyten is niet gekend maar zou verbonden kunnen zijn met de recrutering van monocyten en lymfocyten die voorkomt na inspanning. Het ontbreekt het P2X5-eiwit bij de meeste mensen aan het essentieel stuk van het porie-vormend deel van het kanaal, zo dat het niet in staat is om ionen te pompen en waarschijnlijk ook niet om te worden ingevoegd in het plasma-membraan. […]

β-Adrenerge receptoren zijn normal geassocieerd met cardiovasculaire funktie. Van aktivatie van β-1 receptoren is geweten dat het de hartslag en -samentrekbaarheid verhoogt, en aktivatie van β-2 receptoren zorgt voor dilatatie van arterieën en arteriolen die de skelet-spieren voeden. Deze receptoren spelen een belangrijke rol bij het onderhouden van een voldoende doorbloeding van skelet-spieren tijdens inspanning en vermijden overmatige accumulatie van metabolieten. β-2-adrenerge receptoren kunnen ook de SZS effekten op het IS mediëren. Minder zekerheid bestaat over effekten van α-adrenerge receptoren op circulerende immuun-cellen. Onze resultaten tonen dat leukocyten substantiële adrenerge α2-A, β-1 en β-2 receptor mRNAs hebben, zowel als hoge waarden aan COMT mRNA – een belangrijk enzyme betrokken bij de inaktivering van epinefrine and norepinefrine. Polymorfismen in COMT bleken betrokken bij depressie en een aantal pijn-aandoeningen. Inspanning verhoogde het mRNA van al deze genen met adrenerge funktie bij CVS-patiënten veel meer dan bij in controle-individuen. Deze uitermate versterkte upregulering suggereert krachtige upstream signalisering naar het IS bij CVS.

IL10 mRNA was ge-upreguleerd na inspanning bij CVS-patiënten vergeleken met controle-individuen. IL10 is een anti-inflammatoir cytokine dat de produktie van pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF-α inhibeert. De toename van IL10 mRNA die hier werd geobserveerd is consistent met een melding die suggereert dat bij FMS-patiënten een anti-inflammatoir profiel tot expressie komt dat gerelateerd zou kunnen zijn met enkele van hun symptomen. Onze patiënten hadden gestegen serum-waarden voor anti-inflammatoir IL10 en IL13 8 uur na inspanning maar enkel bij deze met CVS die meer en langer vermoeidheid en pijn rapporteerden. Deze patiënten vertoonden echter ook verhogingen qua pro-inflammatoir IL1β, IL8 en IL12 zowel als IL6, wat algemene immuun-aktivatie suggereert. Het mRNA voor TLR4 was ook verhoogd door inspanning bij CVS-patiënten maar niet bij controle-individuen; hoewel dit verschil bij de subgroepen gematcht voor fitness afwezig was, wat suggereert dat het te wijten was aan de verminderde fitheid bij de CVS-groep. TLR4 is een immuun-funktie receptor die bakteriële invasie signaleert door het detekteren van de lipopolysaccharide-mantel van bakteriën. Het is van belang bij de preventie van infektie.

Implicaties van Ontregelde mRNAs voor CVS

Stijgingen in mRNA kunnen worden veroorzaakt door gestegen transcriptie en/of verhoogde stabiliteit van mRNA (verminderde afbraak). Transcriptie én stabiliteit kunnen worden gewijzigd door omgeving-factoren. Voor de meeste van de hier onderzochte genen zijn transcriptionele veranderingen via gekende transcriptie-factoren gedocumenteerd. Regulering van deze genen door RNA-modulerende factoren is ook aannemelijk. De correlaties tussen veranderingen in veel van de geteste genen suggereert dat courante upstream transcriptie-factoren [eiwit dat bindt op specifieke DNA-sequenties en de transcriptie regelt; upstream betekent dat ze binden vóór de initiatie-plaats] geaktiveerd kunnen zijn bij CVS-patiënten. Deze bevindingen ondersteunen ook eerdere studies die interaktieve wijzigingen tussen SZS, IS en sensorische systemen bij CVS suggereren.

Bewijs dat Metaboliet-detektie en Adrenerge Betrokkenheid bij Verhoogde Vermoeidheid bij CVS Ondersteunt

De snelle en aanhoudende verhogingen qua mRNA van sensorische genen (ASIC3, P2X4, P2X5) en adrenerge β-1 en β-2 receptoren zowel als sterke correlaties tussen deze receptoren bij CVS-patiënten na matige inspanning, suggereren een mogelijk mechanisme voor het kenmerkende symptoom van CVS, sensorische vermoeidheid, en zijn versterking na inspanning. Wijzelf en anderen ontdekten dat ASIC3 en P2X5, en mogelijks P2X4 en TRPV1, op sensorische neuronen van spieren, samenwerken om de metabolieten geproduceerd bij spier-samentrekking – die kunnen leiden tot de signalisering van spier-moeheid en pijn – te detekteren. Als het aantal van deze receptoren sterk verhoogd zou zijn in deze sensorische neuronen, zouden basale waarden van metabolieten sensorische vermoeidheid afferenten kunnen aktiveren, en zo een continu signaal van sensorische vermoeidheid in de spieren kunnen zenden naar het centrale SZS en ontregeling van SZS-reflexen veroorzaken, en naar het centraal zenuwstelsel – aanleiding gevend tot de cognitieve herkenning van versterkte vermoeidheid.

Ander werk in ons laboratorium suggereert dat β-adrenerge receptoren op sensorische neuronen een rol spelen bij sensorische vermoeidheid van de spieren én spier-pijn. Ten eerste: bij muizen met ontstoken spieren reageren afferente neuronen in de spieren op veel lagere concentraties metabolieten als β-agonisten samen met de metabolieten worden aangewend (Light AR, ongepubliceerde observaties). Ten tweede: adrenerge β-1 en β-2 receptor mRNAs waren ge-upreguleerd in ‘dorsal root ganglia’ [zie ‘Spier-metaboreceptoren’] van mannelijke muizen 24 uur tot 8 dagen na inflammatie van skeletspieren van de achterpoot door carrageenan [polysaccharide uit zeewier]. [Light AR, Hughen RW, Zhang J: Increases in receptor mRNA in mouse dorsal root ganglion (DRG) neurons following carrageenan induced inflammation of mouse hindlimb muscle. Soc Neurosci (2008) 174:16] Ten derde: klinische pijn werd snel verminderd bij patiënten met FMS of ‘temporomandibular disorder’ [TMD; aandoening van het scharniergewricht in de kaak gepaard gaan met pijn e.a. symtomen] wanneer de a-specifieke β-antagonist propranolol werd toegediend in lage dosissen. [Light KC, Bragdon EE, Grewen KM, Brownley KA, Girdler SS, Maixner W: Adrenergic dysregulation and pain with and without acute beta-blockade in women with fibromyalgia and temporomandibular disorder. J Pain (2009) 10: 542-552] Ten slotte sugeereerden Khasar et al. een mechanisme van het SZS en de hypothalamus-hyspofyse-bijnier as (HPA) waarbij stress zou kunnen bijdragen tot hyperalgesie gemedieerd door adrenerge en hormoon-receptoren op sensorische neuronen. Al deze gegevens suggereren dat β-adrenerge receptoren op sensorische afferenten van spieren de metaboliet-signalen kunnen versterken, in het bijzonder bij patiënten met FMS. Als de upregulering van mRNA voor sensorische en adrenerge receptoren geobserveerd in leukocyten bij CVS-patiënten ook voorkomt in de sensorische afferenten van hun spieren (sensorische vermoeidheid afferenten), kunnen CVS-patënten dus een versterkt sensorisch signaal voor vermoeidheid hebben dat verder wordt verhoogd na inspanning. De gelijkaardige transcriptionele controle voor al deze molekulaire receptoren kan ook verklaren waarom een groot percentage CVS-patiënten ook FMS hebben. Omdat de sensorische afferente neuronen die sensorische vermoeidheid van spieren en spier-pijn detekteren enigzins verschillende combinaties van molekulaire receptoren gebruiken die differentieel geregeld worden, zouden patiënten echter sensorische spier-vermoeidheid én spier-pijn, of elk symptoom onafhankelijk van elkaar kunnen ervaren.

Een andere mogelijkheid is dat leukocyten dezelfde sensorische receptoren gebruiken om metabolieten geproduceerd bij spier-samentrekking te detekteren. Als deze receptoren verhoogd zijn bij CVS-patiënten, is het mogelijk dat lage waarden aan metabolieten leukocyten kunnen aktiveren, en matige inspanning zou het signaal kunnen versterken, waarbij cytokine-waarden, die sensorische afferenten sensitiseren die vermoeidheid van spieren signaliseren, verhogen. Aanzienlijk bewijs voor cytokine-sensitisatie van sensorische afferenten bestaat. Dit en het voorgaande mechanisme kunnen samenwerken.

Versterking van perifere sensorische signalen, wat deze hypothesen ondersteunt, werd aangetoond bij patiënten met FMS en CVS. Omdat het signaal voor sensorische vermoeidheid van spieren waarschijnlijk de SZS-reflexen aktiveert, die normaal toereikende bloed-doorstroming naar de hersenen en de skelet-spieren onderhouden, kan een tonisch [tegengesteld van fasisch] signaal van vermoeidheid-afferenten leiden tot SZS-ontregeling omdat vasculaire adrenerge receptoren van gladde spieren desensitiseren door de aanhoudende afgifte van catecholaminen. Deze ontregeling zou kunnen leiden tot zuurstof-tekort in de spieren en perioden van verhoogde metabolieten die de sensorische receptoren verder zouden aktiveren. Het zou ook kunnen leiden tot orthostatische intolerantie die dikwijls geassocieerd is met CVS. Interessant is dat ASIC3, P2X en TRPV1 receptoren betrokken bleken bij versterkte signalen van de darm in dier-modellen voor prikkelbare darm syndroom en dat TRPV1 geassocieerd is met multipele chemische gevoeligheid. ASICs werden ook geassocieerd met veranderingen in het gehoor en hyperacusis werd ook geassocieerd met CVS en FMS. Misschien kan courante regulering van de transcriptie van deze receptoren voorkomen in een aantal weefsels, wat zou resulteren in enkele van de co-morbiditeiten die gewoonlijk voorkomen bij CVS.

Ten slotte kan langdurige aktivatie van sensorische receptoren leiden tot sensitisatie van ruggemerg- en hersen-systemen die vermoeidheid-signalen overbrengen, wat langdurige versterking van vermoeidheid in het CZS zou veroorzaken. Dergelijke wijzigingen in hersen-transmissie werden aangetoond bij chronische pijn en bij CVS en FMS.

Besluiten

De experimenten die hier worden gerapporteerd tonen dat 25 minuten matige inspanning grote en snelle stijgingen genereren qua gen-expressie in leukocyten van CVS-patiënten maar niet bij controle-individuen. Er werden stijgingen van mRNA gevonden voor genen die verhogingen kunnen detekteren in door spieren geproduceerde metabolieten (ASIC3, P2X4, P2X5), genen die essentieel zijn voor SZS-processen (adrenerge α-2A, β-1 en β-2, zowel als COMT) en immuun-funktie genen (IL10 en TLR4). Deze bevindingen bevestigen eerdere hypothesen die suggereren dat wijzigingen in alle delen van de HPA-as symptomen van CVS en FMS kunnen mediëren en bestendigen. Deze gen-veranderingen suggereren een mogelijke rol voor wijzigingen qua perifere sensorische signalisering bij de symptomen van CVS, zoals werd voorgesteld bij FMS. Ze suggereren ook dat een bloed-test zou kunnen worden ontworpen als een objectieve biomerker voor sensorische spier-vermoeidheid en spier-pijn bij CVS.

Nog even over de schijnbare tegenstrijdigheid (zie ‘Resultaten’:) “TRPV1 verhogingen vertoonden ook een consistente alhoewel niet-significante trend om hoger te zijn in de CVS-groep.”  versus (zie ‘Bespreking’:) TRPV1 expressie verhoogde enkel bij CFS-patiënten significant boven baseline.”… Prof. Light verduidelijkt (persoonlijke communicatie): “Het lijkt contradictorisch maar is het niet. TRPV1 verhoogde niet significant bij de CVS-patiënten (alle CVS-patiënten, met én zonder FMS) vergeleken met controles. TRPV1 verhoogde echter signficant boven baseline bij de CVS-patiënten (alle CVS-patiënten, met én zonder FMS). Uit de gegevens van het groter staal waarover we nu beschikken, blijkt dat de reden voor deze statistische anomalieën is dat de ‘enkel CVS’ patiënten bijna geen verschil vertonen qua TRPV1 verhogingen in vergelijking met controles. Alle verschillen lijken te wijten aan de toevoeging van fibromyalgie bij de ‘CVS+FMS’ patiënten.”

N-Glycosylering veranderd bij CVS

Glycosylering (het koppelen van één of meerdere suiker-molekulen aan proteïnen) speelt een belangrijke rol in de struktuur en funktie van glycoproteïnen en glycolipiden: suikers hebben vaak een signaal-funktie en sturen eiwitten naar een bepaalde plaats in een cel of een orgaan; suikers bepalen mee de aktiviteit van enzymen, hormonen en cytokinen; suikers dragen bij tot de stabiliteit van de molekulen waaraan ze gehecht zijn en bepalen zo mee de eigenschappen van de weefsels waarin ze overvloedig voorkomen.

Glycosylatie is een belangrijke post-translationale modificatie (aanpassing van een eiwit nadat het werd ‘vertaald’ uit het RNA) van de meeste proteïnen. De toegevoegde oligosacchariden (kleine suiker-molekulen) hebben diverse rollen bij de funktie van proteïnen, naast het feit dat ze specifieke herkenningsmotieven dragen.

Er zijn 2 types: N-glycosylatie (aanhechting van suikers aan het stikstof (N) -atoom aan het aminozuur asparagine in een eiwit) en O-glycosylatie (aanhechting van suikers aan het zuurstof (O) -atoom aan de aminozuren serine of threonine).

Congenitale (erfelijke) defekten van de glycosylering (CDG) worden veroorzaakt door defekten in de synthese van het koolhydraat- of glycaan-gedeelte van glycoproteïnen. Een bepaalde groep spier-dystrofieën bv. worden veroorzaakt door mutaties in glycosylatie-enzymen – defekten in het mechanisme dat suikers toevoegt verstoren de eigenschappen van een proteïne dat kritiek is voor de normale werking van spieren. Glycosylatie kan bij ziekte variëren: sommige observaties bij rheumatologische ziekten suggeren bv. een verband tussen of glycosylatie-stoornissen en de ziekte-processen. En therapeutische manipulatie kan de eigenschappen van glycoproteïnen gunstig veranderen.

Een team rond de glycosilatie-experten Axford en Alavi (met o.a. ook Prof Kerr, die publiceerde over gen-expressie bij M.E.) rapporteerde op een congres – (nog) geen publicatie – over de verschillen hieromtrent en de mogelijkheid dit eventueel als merker te gebruiken…

Ann Rheum Dis 2008; 67(Suppl II):250

(abstract gepresenteerd op EULAR – European League Against Rheumatism – conferentie; Parijs, 2008)

Chronic Fatigue Syndrome Patients have Serum N-Glycosylation Changes which may reflect Dolichol Dysfunction

John S. Axford¹, Owen P Fraser¹, Azita Alavi¹, Edward Tarelli², Jonathan R. Kerr¹

¹Cellular and Molecular Medicine, ²Medical Biomics Centre; St George’s University London, London, United Kingdom

Achtergrond: Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door een ernstige, invaliderende vermoeidheid die ten minste 6 maanden aanhoudt alsook door talrijke andere musculaire, infektueuze en neuropsychiatrische symptomen en slaap-stoornissen. Er wordt aangenomen dat CVS wereldwijd een prevalentie van 0,4-1% heeft […]. De diagnose is gebaseerd op klinische criteria en is doorslaggevend afhankelijk van uitsluiting van andere fysieke en psychiatrische aandoeningen. Studies naar de pathogenese hebben abnormaliteiten van het immuunsysteem en chronische immuun-aktivatie blootgelegd; dysfunktie van de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as, hersen-abnormaliteiten en bewijsmateriaal voor aanvallen van buitenaf, bv. verscheidene infekties (Epstein-Barr virus, enterovirussen, parvovirus B19, Coxiella burnetii en Chlamydia pneumoniae), vaccinaties en blootstelling aan organofosfaten en andere toxinen. Een rapport over dysfunktie van het isoprenoid mechanisme bij CVS [zie: ‘Dysfunktie van het Isoprenoid Systeem bij M.E.(cvs)’] toonde een toename in dolichol-waarden, koolhydraten-residuen van glycoproteïnen, glycolipiden, totale/individuele glycosaminoglycaan-frakties [Glycosaminoglycanen (GAG’s) zijn lange overtakte polysaccharide-ketens bestaande uit herhaalde disachariden (twee monomere suikers aan elkaar gekoppeld)] en lysosomale enzymen [Het lysosoom is een sub-cellulair partikel in het cytoplasma waar lysosomale enzymen cellulair ‘afval’ afbreken, zodat de afbraakprodukten hergebruikt of veilig uitgescheiden kunnen worden.] bij CVS.

Doelstellingen: Analyseren van veranderingen in totaal serum N-glycosylatie bij CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles.

Methode: N-glycanen werden enzymatisch geëxtraheerd uit serum-glycoproteïnen […], dan geïsoleerd en gezuiverd […]. De geëxtraheerde serum N-glycanen werden geanalyseerd d.m.v. ‘High Performance Anion Exchange Chromatography – Pulse Amperometric Detection’ (HPAEC-PAD) en ‘Matrix Assisted Laser Desorption/Ionisation Time of Flight Mass Spectrometry’ (MALDI-TOF MS) [zeer complexe en dure analyse-methoden].

Resultaten: Er werden veranderingen qua N-glycosylatie geobserveerd wanneer CVS sera (n=20) werden vergeleken met die verkregen van gezonde controles (n=20). Er was een daling van het relatief percentage strukturen zonder gebonden galactose [een bepaald monosaccharide, basis-vorm van koolhydraten] (p=0.016) en met één galactose (p=0.016), en een stijging van het percentage strukturen met één gebonden siaalzuur-molekule [Siaalzuur - een monosaccharide - is een term voor de N- of O- gesubstitueerde afgeleiden van neuraminezuur; ook de naam voor het voornaamste lid van deze groep: N-acetylneuraminezuur (Neu5Ac of NANA). Neu5Ac bindt normaal gesproken aan verschillende suiker-achtige moleculen op de membraan van cellen - mucoproteïnen en glycoproteïnen. Hiermee kunnen de cellen chemische signalen doorgeven en zich binden aan weefsels waar ze horen te binden. Zie ook: ‘Identifikatie en behandeling van symptomen geassocieerd met inflammatie’: een merker voor de acute fase van inflammatie.] (p=0.0002) en twee siaalzuur-molekulen (p=0.006) bij het vergelijken van de totale N-glycanen in het serum van CVS-patiënten met die van gezonde controles.

Besluit: Er zijn duidelijke verschillen qua N-glycosylatie van serum-glycoproteïnen bij CVS-patiënten. Deze verschillen zouden verband kunnen houden met de veranderde dolichol-waarden (wat van vitaal belang is voor N-glycosylatie van proteïnen en proteïne-verwerking) die geobserveerd werden bij CVS-patiënten. Deze veranderingen qua N-glycosylatie kan nuttig zijn bij het identificeren van biomerkers om de diagnose van CVS te helpen alsook bij de ontwikkeling van behandeling-monitoring bij CVS.

Commentaar door Prof. Dr. Guido Van Dessel (Dept. of Veterinary Sciences, University of Antwerp):

Volgende puntjes wil ik wel benadrukken:

1. Verwijzend naar de publicatie van Kurup et al. [zie ‘Dysfunktie van het Isoprenoid Systeem bij M.E.(cvs)’] kan niet gezegd worden dat de dolichol-verhoging te wijten is aan een stijging van het gehalte aan vrij dolichol of aan een stijging van alle (of één bepaalde) vorm van dolichol (dol-P-suiker, dol-PP, dol-PP-oligosacchariden) [P staat voor een fosfaat-groep]. Voor de glycosylering van eiwitten is dol-P nodig. Deze wordt normaal teruggewonnen in een dolichol-cyclus en niet nieuw vanuit dolichol aangemaakt. Een dolichol-dysfunktie moet waarschijnlijk dan ook gezien worden als een dysfunktie van een of meerdere enzymen die dol-P omzetten naar het eindproduct dol-PP-oligosacchariden dat vervolgens via een oligosacchariden-transferase zijn oligosacchariden-deel dan overdraagt op een eiwit (N-glycosylering). Indien één van deze katalysatoren deficiënt is, gebeurt er geen (of volgens sommigen een onvolledige glycosylering) van o.a. immunoglobulinen. Dit oligosacchariden-gedeelte bevat geen galactose noch siaalzuur. Beide suikers worden bij de verdere verwerking van het gevormde glycoproteïne aangehecht. Ook hier kan iets fout gaan.

2. Verhoging van dolichol-gehalte waarop Axford zich baseert: Na controle van meerdere onderzoeksrapporten over dolichol in bloed is de waarde van Kurup aan de hoge kant. Normaal 120 ng/ml; bij lysosomale ziekten x2. Bij Kurup 390 ng/ml; bij CVS 700 ng/ml dus x2.

3. N-glycoproteïnen die minder galactose bevatten moeten ook minder siaalzuur bevatten daar siaalzuur enkel bindt op een galactose of op een ander reeds gebonden siaalzuur.

4. Dat een dolichol-stijging de veranderde N-glycosylering zou verklaren acht ik weinig waarschijnlijk (tot het tegendeel bewezen is natuurlijk). Ik denk eerder aan en verstoring van het glycosylering-proces vertrekkende van dolichol-modifikatie tot en met de processing van het nieuwe N-glycoproteïne, een proces dat in het endoplasmatisch reticulum gebeurt.

————————-

De ‘Dubbo Infection Outcomes Study Group’ (Lloyd, Reeves, Vernon,…) rapporteerde in het artikel ‘Gene Expression Correlates of Post-infective Fatigue Syndrome after Infectious Mononucleosis’ (2007) over een aantal genen die geassocieerd bleken bij het ‘post-infektueuze vermoeidheid syndroom’. Eén van de 35 genen was ‘LEM domain containing 3’ (LEMD3; coderend voor een proteïne van het binnenste kern-membraan) dat betrokken is bij o.a. de glycosylering van N-gebonden oligosacchariden bij zoogdieren…

Wordt vervolgd ???

CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning

Blijkbaar waren deze auteurs bij het schrijven van dit artikel nog niet op de hoogte van de melding door Thambirajah et al. dat men eerder kon lezen (zie ‘‘Heat shock’ proteïnen en inspanning bij CVS’). Toen werd besloten dat de gedaalde gehaltes aan Hsp7, Hsp60 en Hsp90 bij CVS-patiënten na inspanning een defekte adaptieve respons op oxidatieve stress bij CVS-patiënten suggereren. “De hogere basale expressie van Hsp27 bij CVS-patiënten komt ook overeen met de notie dat cellen van CVS-patiënten meer vatbaar zijn voor oxidatieve stress.” Beide teams komen dus onafhankelijk tot dezelfde conclusie…

Van belang lijkt ook dat herhaling van inspanningsperioden de expressie van induceerbare factoren van Hsp zou kunnen onderdrukken. Onderzoek daarnaar zou aanwijzingen kunnen opleveren over de waarde van de zgn. ‘Dubbele Fietstest’…

J Intern Med 2009 [ahead of print]

Chronische Vermoeidheid Syndroom combineert verhoogde door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress en gereduceerde cytokine- en Hsp-responsen

Y. Jammes, J. G. Steinberg, S. Delliaux & F. Brégeon

From the UMR MD2 (P2COE) and IFR Jean Roche, Faculté de Médecine, Université de la Méditerranéand Pulmonary Function Laboratory, North Hospital, Assistance Publique-Hôpitaux de Marseille, France

Doelstellingen. Aangezien ‘heat-shock’ proteïnen (Hsp) de cellen beschermen tegen de schadelijke effekten van oxidatieve stress, stelden we dat Hsp-expressie gereduceerd zou kunnen zijn bij patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) die een aangescherpte door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress vertonen.

Ontwerp. Deze ‘case-control’ studie vergeleek negen CVS-patiënten met een controle-groep (zelfde geslacht, gewicht en leeftijd) van negen gezonde sedentaire individuen.

Tussenkomsten. Alle individuen voerden een oplopende fiets-inspanning (tot uitputting) uit. We maten ademhalingsgassen en ‘evoked compound muscle-potential’ (M-wave) [de geschikte zenuw wordt elektrisch gestimuleerd en de opgewekte respons kan worden gemeten; een niet-invasieve manier om perifere spier-vermoeidheid bij inspanning te meten] aan de vastus lateralis [spier aan de voorzijde van het dijbeen, deel van de quadriceps]. Herhaalde staal-name van veneus bloed liet ons toe metingen te doen van twee merkers voor oxidatieve stress [thiobarbituurzuur reaktieve substanties (TBARS) en gereduceerd ascorbinezuur (RAA)], twee cytokinen (IL-6 en TNF-α) en twee Hsp (Hsp27 en Hsp70) bij rust, tijdens maximale inspanning en tijdens een herstel-periode van 60 min.

Resultaten. Vergeleken met controles, hadden rustende CVS-patiënten lage basale waarden aan RAA en Hsp70. Hun respons op maximale inspanning vertoonde (i) ‘M-wave’ veranderingen wijzend op verminderde spier-membraan prikkelbaarheid, (ii) vroege en aangescherpte stijging van TBARS die samengaat met gedaalde veranderingen van RAA-waarde, (iii) afwezigheid van significante stijging van IL-6 en TNF-α, en (iv) vertraagde en uitgesproken daling van Hsp27 en Hsp70. De stijging na inspanning van TBARS was aangescherpt bij individuen met de laagste Hsp27 en Hsp70.

Besluiten. De respons van CVS-patiënten op oplopende inspanning gaat gepaard met een verlengde en verhoogde oxidatieve stress, die het resultaat zou kunnen zijn van vertraagde en ontoereikende aan maak van Hsp.

Inleiding

[…].

In een eerdere studie [‘Chronic Fatigue Syndrome: assessment of increased oxidative stress and altered muscle-excitability in response to incremental exercise’; zie: ‘Oxidatieve stress’], rapporteerden we duidelijke veranderingen qua biologische respons op maximale inspanning bij CVS-patiënten vergeleken met een gematchte groep gezonde sedentaire individuen. De veranderingen combineerden post-exertionele wijzigingen van spier-membraan prikkelbaarheid (M-wave) met een vroege en verlengde door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress, gemeten via een verhoogde plasma-concentratie van thiobarbituurzuur reaktieve substanties (TBARS) en verlaagde consumptie van anti-oxidant (gereduceerd ascorbinezuur, RAA). Andere auteurs meldden ook een correlatie tussen musculoskeletale symptomen en TBARS [Vecchiet J et al. Relationship between musculoskeletal symptoms and blood-markers of oxidative stress in patients with Chronic Fatigue Syndrome; zie: ‘Oxidatieve stress’] of isoprostaan-waarden [Kennedy G et al. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms; zie: ‘Oxidatieve stress’] en een verhoogde lipiden-peroxidatie bij CVS-patiënten in rust [Manuel y Keenoy B et al. Anti-oxidant status and lipoprotein-peroxidation in Chronic Fatigue Syndrome; zie: ‘Oxidatieve stress’]. Recente algemene overzichten betreffende het ontstaan van CVS suggereert een mogelijke rol van overmatige door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress [Fulle S et al. Specific correlations between muscle oxidative stress and Chronic Fatigue Syndrome: a working hypothesis; zie: ‘Specifieke correlaties tussen oxidatieve stress in de spieren en CVS’] en misschien ook van een onevenwichtige aangeboren immuniteit met bovenmatige produktie van inflammatoire mediatoren en cytokinen, die de meeste invloed zou kunnen hebben op chronische inflammatie bij CVS-patiënten in rust. Gegevens over een gewijzigd aangeboren immuunsysteem bij CVS-patiënten betreffen echter enkel de basale plasma cytokine-waarden en spreken elkaar dikwijls tegen. We betreuren de afwezigheid van gegevens over veranderingen in plasma cytokine-waarden in CVS-patiënten na inspanning omdat bij gezonde individuen maximale inspanning een toestand vertegenwoordigt die de release in het plasma van inflammatoire en anti-inflammatoire cytokinen bevordert, en de aangeboren immuniteit uit evenwicht brengt. Afhankelijk van de graad van belasting veroorzaken sub-maximale inspanningen variabele immuun-responsen.

De cellulaire redox-toestand wordt hoofdzakelijk vertegenwoordigd door het evenwicht tussen de niveaus aan cellulaire oxidanten en reductanten. Talrijke gegevens suggereren dat ‘heat-shock’ proteïnen (Hsp) de bestaande endogene anti-oxidanten tijdens en na de cellulaire oxidatieve stress zouden aanvullen, waarbij ze cellen beschermen tegen de schadelijke effekten van reaktieve zuurstof soorten (ROS). Bij gezonde sedentaire individuen bestaat een nauwe inter-relatie tussen cellulaire expressie van ‘heat-shock’ proteïnen en de redox-status. De Hsp-expressie vermindert de aanmaak van ROS via de aktivatie van anti-oxidanten en de oxidanten en anti-oxidanten verhogen op hun beurt plasma Hsp-waarden. Vorming van Hsp20, Hsp27 en Hsp 70 gebeurt in samentrekkende spieren. Nauwe interakties bestaan ook tussen de aktivatie van Hsp gen-expressie en IL-6 produktie. Hsp induceert inflammatoire processen, inclusief de aanmaak van IL-6 en, omgekeerd, IL-6 aktiveert Hsp gen-expressie. Aangezien een redox-onevenwicht bestaat bij patiënten met CVS en gezien de vermelde link tussen Hsp en redox-status, lijkt een gewijzigde Hsp-respons bij CVS-patiënten zeer waarschijnlijk. We vonden geen informatie over de basale plasma-waarden van Hsp27 en 70, noch over hun verandering na een maximale inspanning bij CVS-patiënten.

In deze studie probeerden we de oxidatieve stress, cytokine- en Hsp-waarden voor en na maximale fiets-inspanning bij CVS-patiënten te documenteren. Gebaseerd op eerdere gegevens die een verhoogde oxidatieve stress respons op inspanning bij CVS toonden, stelden we dat deze ontregeling zou kunnen geassocieerd zijn met een veranderde cytokine-respons en verlaagde Hsp-produktie vergeleken bij gezonde controles. We vergeleken negen CVS-patiënten [diagnose volgens de ‘US Centres for Disease Control and Prevention Criteria’ voor CVS] met een controle-groep gezonde sedentaire individuen gematcht voor leeftijd en geslacht; in rust, tijdens en na een maximale fiets-inspanning die het meten van de maximale zuurstof-opname (VO₂max) toelaat. Plasma-bepalingen van merkers voor oxidatieve stress, cytokinen (IL-6, TNF-α) en ‘heat-shock’ proteïnen (Hsp27 en Hsp70) werden uitgevoerd bij alle individuen. Neuromusculaire funktie werd onderzocht in de vastus lateralis om de gewijzigde spier-prikkelbaarheid te bevestigen die reeds werd gemeld bij CVS-patiënten.

[Geïnteresseerden kunnen bijkomende referenties opvragen…]

Methoden

[…]

Resultaten

Variabelen bij rust

Er werden geen significante verschillen gemeten qua ‘M-wave’ amplitude en duur tussen CVS-patiënten en controle-individuen. Basale waarden van TBARS, IL-6, TNF-α en Hsp27 verschilden niet tussen CVS-patiënten en controles. Er was enkel een tendens voor verhoogd IL-6 bij rustende CVS-patiënten maar statistisch was er geen significantie. Basale RAA en Hsp70 waarden waren echter significant verlaagd bij CVS-patiënten.

Respons op inspanning

Tijdens de inspanningsperiode en de herstel-periode waren de ‘M-wave’ karakteristieken niet significant veranderd bij gezonde individuen. In tegenstelling daarmee was bij CVS-patiënten de ‘M-wave’ amplitude afgenomen en de ‘M-wave’ duur verlengd; de veranderingen bleven duren tijdens de eerste 20 min van de herstel-periode.

De door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress was duidelijk versterkt bij CVS-patiënten vergeleken met controles. De verhoging van TBARS gebeurde vroeger (1 à 2 min voor de inspanning werd beëindigd) en de verhoogde TBARS-piek was significant. Er werd geen significante daling qua RAA-waarde gemeten na inspanning bij CVS-patiënten, terwijl de anti-oxidant respons steeds aanwezig was bij de controles.

Vergeleken met controles, waarbij we een significante stijging maten qua waarden van IL-6 én TNF-α na inspanning, konden geen significante variaties van beide cytokinen worden gedetekteerd bij CVS na insapnning.

Bij controles leek de Hsp27 stijging vroeger tijdens de insapnningsperiode te komen, voorafgaand aan de verhoging van TBARS en het verbruik van RAA, en hield aan tot het einde van de 60 min herstel-periode. Een significante stijging van de Hsp70-waarde werd gemeten na inspanning maar de respons was vertraagd vergeleken met de veranderingen in Hsp27. Bij CVS-patiënten begon de Hsp27-respons op inspanning slechts na de 5^e min van de herstel-periode en bleef slechts voor 5 min duren. Vergeleken met controles waren de maximale variaties van Hsp27 én Hsp70 na inspanning significant kleiner bij CVS-patiënten.

[…]

Bespreking

De originele bevindingen in deze studie zijn dat de respons op maximale fiets-inspanning bij CVS-patiënten het volgende combineert: (i) een vroege en verhoogde oxidatieve stress, (ii) de afwezigheid van een significante stijging in IL-6 én TNF-α en (iii) vertraagde en gereduceerde verhogingen van Hsp27 en Hsp70. Aaangezien de Hsp-respons op inspanning de cellen beschermt tegen de schadelijke effekten van oxidatieve stress, bevestigen de huidige gegevens onzze primaire hypothese dat een gedaalde Hsp-aanmaak bij CVS-patiënten wellicht hun versterkte door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress kan verklaren. De ernstige en langdurige versterkte door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress bij CVS-patiënten zou hun veranderde spier-prikkelbaarheid kunnen verklaren; beide werden reeds gerapporteerd in onze eerdere CVS-studie.

De afwezigheid van een significant verschil in VO₂max en dus, in totale inspanningsduur, tussen CVS-patiënten en controle-individuen laat ons toe de grote-orde en kinetiek van de biochemische respons op inspanning te vergelijken. De relatief hoge VO₂max in onze CVS-patiënten bevestigt talrijke eerdere studies. Meting van VO₂ bij CVS-patiënten tijdens inspanning wees op normale of verhoogde aërobe funktie; in het bijzonder de relatie tussen de verhogingen in VO₂ en geleverde inspanning, die gelijkaardig waren aan wat werd verwacht bij gezonde individuen.

In respons op maximale fiets-inspanning in controle-individuen, maten we significante verhogingen in plasma-concentraties van IL-6 en TNF-α die onze vroegere observaties bevestigen [Steinberg JG, Ba A, Bregeon F, Delliaux S, Jammes Y. Cytokine and oxidative responses to maximal cycling-exercise in sedentary subjects. Med Sci Sports Exerc 2007; 39: 964-8]. Bij CVS-patiënten konden we echter geen significante stijging van in IL-6 en TNF-α na inspanning observeren. Cannon et al. [Acute phase responses and cytokine-secretion in Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Immunol 1999; 19: 414-21] merkten ook op dat de inflammatoire respons op inspanning bij CVS-patiënten niet significant verschilde van controles. We konden geen significant verschil meten tussen de basale waarden van beide cytokinen bij CVS-patiënten vergeleken met controles. Ondanks het feit dat we een tendens voor een verhoogde basale IL-6 niveau bij CVS opmerkten, lagen de IL-6 waarden nogal verspreid bij onze CVS-patiënten. Enkele studies, o.a. deze door Cannon et al., rapporteerde een stijging van het basaal plasma-niveau van of IL-6 bij CVS-patiënten, terwijl andere geen ontregeling vonden van de cytokine-produktie in rust. De rol van IL-6 bij chronische spier-vermoeidheid en spier-pijn is niet duidelijk omdat één van de voornaamste funkties van dit cytokine de release is van anti-inflammatoire cytokinen (IL1Ra, IL-10), terwijl TNF-α enkel inflammatoire reakties bevordert. De onderdrukte cytokine-respons op inspanning bij CVS-patiënten zou dus dubbele consequenties kunnen hebben: er zouden enkele voordelen kunnen zijn door de afwezigheid van een TNF-α toename na inspanning door de vermindering van de inflammatoire reaktie; terwijl de gedaalde IL-6 respons de anti-inflammatoire akties zou kunnen aanwakkeren. De huidige observaties van een scheiding tussen een aangescherpte door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress en afwezige inflammatoire respons op inspanning bij CVS-patiënten is niet verrassend. Bij gezonde sedentaire individuen, is er geen duidelijke relatie tussen het tijdsverloop en de grootte-orde van door inspanning geïnduceerde veranderingen in IL-6 en lipiden-peroxidatie omdat de verhoogde cytokine-waarden dikwijls voorafgaan aan de TBARS-toename. Deze gegevens ondersteuen de hypothese niet dat de door inspanning geïnduceerde oxidatieve stress de cytokine-release bevordert.

De nieuwe observaties bij CVS-patiënten zijn een uitgestelde, verkorte en gereduceerde Hsp27 en Hsp70 respons op inspanning en ook een verlaagde basale Hsp70 waarde. Er werden geen metingen van de Hsp-respons op inspanning in CVS gevonden in de literatuur. [Het artikel van Thambirajah et al. werd ingediend in jun. 2008 en aanvaard in aug. 2008. Yves Jammes en zijn team waren toen ze bezig waren met het onderzoek wellicht nog niet op de hoogte van de eerste publikatie.] De huidige data bij gezonde sedentaire individuen bevestigen eerdere observaties, die tonen dat Hsp27 onmiddellijk reageert op maximale excentrische inspanning [type spiersamentrekking waarin de weerstand groter is dan de kracht die door de spier wordt geleverd, zodat de spier verlengt tijdens de contractie] van de quadriceps-spier; terwijl de stijging van het Hsp70 niveau na inspanning enkel werd gemeten 24 h na inspanning exercise [Paulsen G, Vissing K, Kalhdove JM et al. Maximal eccentric exercise induces a rapid accumulation of small heat-shock proteins on myofibrils and a delayed Hsp70 response in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007; 293: R844-53]. De vroege stijging van Hsp20 en Hsp27 na inspanning zou het resultaat kunnen zijn van de observatie dat ‘heat-shock’ proteïnen met lage dichtheid het meest worden beïnvloed door verhoogde fosforylatie en de daaropvolgende stijging in de aanmaak van ROS.

Het werd reeds gedocumenteerd dat een verhoogde Hsp-expressie verantwoordelijk is voor een vergemakkelijking van anti-oxidante verdedigingsmechanismen tegen oxidatieve stress in gezonde sedentaire individuen [Whitam M, Fortes MB. Heat-shock protein 72: release and biological significance during exercise. Front Biosci 2008; 13: 1328-39] en inflammatoire processen bevordert. De gedaalde RAA-consumptie en de daarmee gepaard gaande verscherping van de TBARS-toename, en ook de afwezigheid van cytokine-respons in CVS-patiënten tijdens inspanning zou kunnen resulteren uit de verlaagde Hsp27 en Hsp70 produktie.

De observaties hier bevestigen onze hypothese dat een gebrekkige Hsp-respons op inspanning de verhoogde oxidatieve stress bij CVS-patiënten zou kunnen verklaren. Aangezien personen die frequent trainen later eerder de diagnose van CVS krijgen, zou de herhaling van inspanningsperioden op hoog energetisch niveau de oorzaak kunnen zijn van een a downregulering van de Hsp-produktie en ook van de gedaalde cytokine-release bij sommige individuen. Verdere studies bij gezonde vrijwilligers zijn nodig om aan te tonen dat herhaling van inspanningsperioden [denk aan de ‘Dubbele fietstest’…] de expressie van induceerbare factoren van Hsp onderdrukt.

Metabole veranderingen in spieren en hersenen bij CVS

Verminderde oxidatieve capaciteit in de spieren en verhoogd choline in hersen-gebieden…

Een ietwat ouder maar goed overzicht-artikel door twee gerenommeerde M.E.-specialisten (de neurlogen Prof. Peter Behan & Dr Abhijit Chaudhuri) over metabole veranderingen in spieren en hersenen.

N.B.

Spieren * aanwijzingen een verminderde beschikbaarheid van ATP en gestoord energie-metabolisme

Brein * de link met gliale cellen waar we het elders reeds over hadden en nog zullen hebben…

Speculatie:

hersenbeschadiging => aktivatie gliale cellen => cytokinen => communicatie perifere – hersen- immuniteit ?????

Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2004 Sep;71(3):181-3

In vivo magnetic resonance spectroscopy in Chronic Fatigue Syndrome

Chaudhuri A, Behan PO

Division of Clinical Neurosciences, Institute of Neurological Sciences, Southern General Hospital, University of Glasgow

1. Inleiding

[…]

Magnetische resonantie spectroscopie (MRS) is een niet-invasieve beeldvormingstechniek die kan worden toegepast om metabole veranderingen in spieren en in het brein in vivo te bestuderen. ³¹P MRS wordt aangewend om spieren bij inspanning van CVS-patiënten te bestuderen. ¹H MRS van hersen-gebieden die van belang zijn werden zorgvuldig onderzocht bij goed gedefinieerde CVS-patiënten. Dit artikel heft een kort overzicht van MR spectroscopische gegevens bij CVS en de implicaties van deze waarnemingen of met betrekking tot het ziekte-mechanisme en mogelijke behandeling.

[Conventionele magnetische resonantie beeldvorming verstrekt hoofdzakelijk anatomische informatie, terwijl in magnetische resonantie spectroscopie (MRS) metabolieten die slechts in een lage concentratie in weefsel voorkomen worden gemeten. Het unieke voordeel van MRS is dat het niet-invasief en onschadelijk is voor de proef-persoon. Er werd aangetoond dat er tijdens diverse ziekten zoals kanker, hersen-infarct, epilepsie, multipele sclerose biochemische, enz. veranderingen plaatsvinden die zich manifesteren als variaties in de concentraties van bepaalde metabolieten. ³¹P en ¹H zijn enkele van de mogelijke radioaktieve isotopen die kunnen worden gedetekteerd.]

2. MRS van skelet-spieren bij CVS

Eerdere MRS-studies bij patiënten met CVS concentreerden zich op de skelet-spieren omwille van de opinie van de researchers dat pijn en vermoeidheid bij CVS grotendeels een myopathie weerspiegelden. ³¹P MRS is een excellente methode voor het continu, in vivo, monitoren van het intracellulair energie-metabolisme in skelet-spieren. MRS-studies van skelet-spieren hebben een significante vermindering qua inspanningscapaciteit bij CVS aangetoond, vergezeld door bovenmatig vroege intracellulaire verzuring. Het eerste positieve rapport [D.L. Arnold, P.J. Bore, G.K. Radda, P. Styles, D.J. Taylor, Excessive intracellular acidosis of skeletal muscles in exercise in a patient with a post-viral exhaustion fatigue syndrome, Lancet (1984) 1367-1369] van een geval van CVS werd gevolgd door werk van dezelfde groep die gelijkaardige kenmerken aantoonde in vijf van de zes gevallen [D.L. Arnold, P.J. Bore, G.K. Radda, P. Styles, D.J. Taylor, Excessive intracellular acidosis of skeletal muscle on exercise in the post-viral exhaustion/fatigue syndrome: a ³¹P NMR study, Proceedings of the Third Annual Meeting of the Society for Magnetic Resonance in Medicine, New York, 1984, pp. 12-13] en dan, later, hadden 12 van 46 patiënten abnormaal gereduceerde fosfocreatine (PCr): adenosine-trifosfaat (ATP) verhoudingen en hoger adenosine-difosfaat (ADP) na inspanning bij ³¹P MRS van hun skelet-spieren [P.R.J. Barnes, D.J. Taylor, G.J. Kemp, G.K. Radda, Skeletal muscle bio-energetics in the Chronic Fatigue Syndrome, J. Neurol. Neurosurg. Psychiat. 56 (1993) 679-683]. [Fosfocreatine of creatine-fosfaat is een gefosforyleerde creatine-molekule die een belangrijke energie-voorraad in skelet-spieren en in de hersenen vertegenwoordigt. Het wordt aangewend om anaëroob ATP te regenereren uit ADP.] Andere onderzoekers hebben ook bevestigd dat patiënten met CVS relatief gedaalde ATP-concentraties in hun werkende spieren hebben. Een significante daling van het aëorob metabolisme werd genoteerd bij PCr recovery in de spieren tijdens inspanning [R. Wong, G. Lopsachuk, G. Zhu et al., Skeletal muscle metabolism in Chronic Fatigue Syndrome. In vivo assessment by ³¹P nuclear magnetic resonance spectroscopy, Chest 102 (1992) 1716-1722]. Een andere studie vergeleek 22 CVS-patiënten met normale sedentaire individuen vóór en 2 dagen na een maximale loopband test [K.K. McCully, B.H. Natelson, S. Iotti, S. Sisto, J.S. Leigh Jr., Reduced oxidative muscle-metabolism in Chronic Fatigue Syndrome, Muscle Nerve 19 (1996) 621-625]. De oxidatieve capaciteit van de spieren werd met ³¹P MRS gemeten als de maximale hoeveelheid PCr her-synthese na inspanning in kuit-spieren. De oxidatieve capaciteit (maximale hoeveelheid ATP-synthese) was significant verminderd bij CVS-patiënten, in tegenstelling tot controles. Er werden echter geen verdere veranderingen gezien tijdens de periode na inspanning. De metabole abnormaliteiten gebruikelijk bij dergelijke observaties zijn een verminderde beschikbaarheid aan ATP in de spieren, waarschijnlijk door een versnelde afbraak naar ADP.

Een sub-groep CVS-patiënten bleek consistent een overmaat aan lactaat te produceren na sub-anaërobe inspanning [R.J.M. Lane, D. Woodrow, L.C. Archard, Lactate-responses to exercise in Chronic Fatigue Syndrome, J. Neurol. Neurosurg. Psychiat. 57 (1994) 375-376]. Gegevens van MRS van spieren wijzen er op dat bij CVS-patiënten die een abnormale lactaat-respons hebben na sub-anaërobe inspanning, er mogelijks een metabole component bij hun spier-vermoeidheid is [R.J.M. Lane, M.C. Barnett, D.J. Taylor, G.J. Kemp, R. Lodi, Heterogeneity in Chronic Fatigue Syndrome: evidence from magnetic resonance spectroscopy of muscle, Neuromuscular Disord. 8 (1998) 204-209].

3. MRS in syndrome X and CFS

[…]

4. MRS van hersen-gebieden bij CVS

Er werd gerapporteerd dat ¹H MRS bij zeven CVS-patiënten toonde dat de waarden van of N-acetyl aspartaat (NAA) [zie ook ‘CVS en het Centraal Zenuwstelsel’] in de rechter hippocampus waren gedaald [J.C.W. Brooks, N. Roberts, G. Whitehouse, T. Majeed, Proton magnetic resonance spectroscopy and morphometry of hippocampus in Chronic Fatigue Syndrome, Br. J. Radiol. 73 (2000) 1206-1208]. In een studie met ¹H MRS bij acht CVS-patiënten zonder psychiatrische symptomen werd een relatieve stijging van de choline (Cho): creatine (Cr) verhouding geobserveerd in de occipitale cortex en dit met hoge statistische significantie [B.K. Puri, S.J. Counsell, R. Zaman et al., Relative increase in choline in the occipital cortex in Chronic Fatigue Syndrome, Acta. Psychiatr. Scand. 106 (2002) 224-226]. Gelijkaardig was de observatie dat de choline-resonantie verhoogd was bij ¹H MRS van de linker basale ganglia bij acht volwassen CVS-patiënten zonder psychiatrische co-morbiditeit. Of er water of andere metabolieten als referentie werd gebruikt: de piek van de choline-bevattende stoffen in de basale ganglia vertoonde significante stijgingen in de CVS-groep vergeleken met de gezonde controles. De statistische kracht van deze associatie was extreem hoog (P<0.001) [A. Chaudhuri, B.R. Condon, J.W. Gow, D. Brennan, D.M. Hadley, Proton magnetic resonance spectroscopy of basal ganglia in Chronic Fatigue Syndrome, Neuroreport 14 (2003) 225-228]. In de enige ¹H MRS studie bij pediatrische CVS (11-13 jaar) werd ook een beduidende verhoging van de Cho:Cr ratio geobserveerd in de basale ganglia [A. Tomoda, T. Miike, E. Yamada et al., Chronic Fatigue Syndrome in childhood, Brain Dev. 22 (2000) 60-64]. Geen enkele van de bestudeerde gevallen vertoonde focale strukturele abnormaliteiten in de hersenen via MRI.

¹H MRS is een relatief nieuw instrument voor de beeldvorming van metabole hersen-funktie. NAA-waarden correleren met de regionale neuronale funktie, terwijl Cr over het algemeen wordt beschouwd als een constante metabole merker, wat de reden is voor zijn gebruik als referentie bij ¹H MRS. De Cho piek is grotendeels afgeleid van de cel-membraan fosfolipiden (fosfatidylcholine en fosfoglycerylcholine) door fosfolipasen in een door ATP aangestuurde enzymatische reaktie. In afwezigheid van inflammatie en weefsel-necrose, wordt gestegen Cho resonantie beschouwd als een merker voor verhoogde cel-membraan turn-over verbonden met gliosis [A. Brand, C. Reichter-Landsberg, D. Leibfritz, Multinuclear NMR studies on the energy-metabolism of glial and neuronal cells, Dev. Neurosci. 15 (1993) 289-298] of veranderde intra-membraan signalisering [C.M. Moore, J.L. Breeze, S.A. Gruber et al., Choline, myoinositol and mood in bipolar disorder: a proton magnetic resonance spectroscopic imaging study of the anterior cingulated cortex, Bipolar Disord. 2 (2000) 207-216].

[Gliosis is een proliferatie van astrocyten - ze ondergaan hypertrofie en hyperplasie - in beschadigde gebieden van het CZS (CNS). Dit leidt gewoonlijk tot de vorming van een gliaal litteken. Dit is het meest belangrijke histopathologisch teken van CZS-letsel. Het gliaal litteken is het mechanisme ter bescherming en voor het starten van het herstel-/genezingsproces van het zenuwstelsel. Er is groeiend bewijs voor een nuttige rol voor dit litteken-weefsel als onderdeel van de endogene lokale immuun-regulatie. Het onderdrukt verdere fysieke schade maar er worden door de cellen binnen het litteken echter veel inhibitor-molekulen gesecreteerd die de axonale groei, en een compleet fysiek en funktioneel herstel verhinderen.

Willis CL, Davis TP. ‘Chronic inflammatory pain and the neurovascular unit: a central role for glia in maintaining BBB integrity?’ Curr Pharm Des. 2008;14(16):1625-43:

Pijn is een complex fenomeen waarbij een perifere aangeboren immuun-respons én een CZS-respons is betrokken, alsook aktivatie van de HPA-as. De perifere aangeboren immuun-respons op beschadiging omvat de snelle produktie en plaatselijke afgifte van pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF-alfa, interleukine-1 en IL-6. Recente studies aangaande de CZS-respons op perifere chronische inflammatoire pijn impliceren sterk een rol voor glia en lokale synthese van pro-inflammatoire cytokinen en groei-factoren. Een karakteristiek kenmerk van CZS-inflammatie is gliosis, waarbij inflammatoire mediatoren glia-cellen aktiveren (bv. astrocyten en microglia, macrofagen en leukocyten) waarvan werd aangetoond dat ze hyperalgesie induceren en in stand houden. Daarenboven induceert inflammatoire pijn veranderingen in de doorlaatbaarheid van de bloed-hersen-barrière (BBB) en verandert het transport naar de hersenen van klinisch relevante medicijnen die gebruikt worden om pijn te behandelen. Ondanks de groter wordende hoeveelheid bewijsmateriaal voor de betrokkenheid van glia bij chronische pijn en hun rol bij het instandhouden van de BBB, zijn er weinig studies naar gliale/endotheliale interakties en de mechanismen waarmee glia de BBB mogelijks reguleren bij inflammatoire pijn.]

5. Bespreking en besluiten

MRS studies in spieren bij CVS lijken mogelijks te wijzen op een verminderde beschikbaarheid van ATP in de weefsels; door een verhoogde ATP-afbraak of een beperkte ATP re-synthese. Verminderde benutting van ATP kan voorkomen door geaktiveerde fosfolipasen en gestegen Cho resonantie bij cerebrale ¹H MRS kan dit proces weerspiegelen. Alle neurotransmitters en groei-factoren aktiveren één of meerdere fosfolipasen. Cytokinen aktiveren ook membraan fosfolipasen en het is geen verrassing dat symptomen van vermoeidheid vergelijkbar met CVS worden ervaren door patiënten met een brede waaier aan infektueuze en inflammatoire aandoeningen. Er is verder bewijs dat een aantal virussen op een direkte manier fosfolipase-funkties kunnen beïnvloeden. Viraal membraan-glycoproteïne en viroporine [Viroporines of virale ion-kanalen zijn een groep eiwitten die participeren in verscheidene virale functies, inclusief de promotie van het afscheiden van virale deeltjes van de cel. Verhoogde membraan-permeabiliteit veroorzaakt door viroporines, glycoproteïnen en proteasen is een typisch kenmerk van bepaalde virus-infekties.] induceren veranderingen in de membraan-doorlaatbaarheid van de gastheer, wat leidt tot de aktivatie van fosfolipasen met daaropvolgende afgifte van een aantal fosfolipide-onderdelen, waaronder choline.

Fosfolipase signaal-transductie mechanismen zijn ingewikkeld en kunnen een hele reeks membraan-funkties en receptor-gevoeligheid van de cellen aantasten. Tijdens het proces van fosfolipiden signaal-transductie waabij de fosfolipasen tussenkomen, worden veel belangrijke molekulen met diverse effekten op de cel-funktie vrijgegeven. Het werd reeds voorgesteld dat CVS-symptomen gerelateerd kunnen zijn met veranderde ion-kanaal funktie [A. Chaudhuri, W.S. Watson, J. Pearn, P.O. Behan, Symptoms of Chronic Fatigue Syndrome are due to abnormal ion-channel function, Med. Hypotheses 54 (2000) 59-63] en ¹H MRS studies suggereren dat het neuronaal fosfolipiden-metabolisme een belanrijke rol kan spelen bij CVS. Op het niveau van de spieren zal de verminderde beschikbaarheid van ATP waarschijnlijk het aëroob metabolisme schaden en de inspanningstolerantie beperken. Dit wordt ondersteund door een abnormale lactaat-respons op inspanning wat een gestoord energie-metabolisme in de spieren reflekteert in een deel van de CVS-patiënten. […].

Verhoogde choline-resonantie bij ¹H MRS van basale ganglia en de occipitale cortex kan een klinische diagnose van CVS en differentiatie met andere aandoeningen met chronische vermoeidheid ondersteunen. Er wordt echter niet enkel bepleit dat het nodig is om grotere studies te ondernemen maar ook om resultaten te vergelijken met patiënten met depressie vooraleer ¹H MRS kan worden aanbevolen voor klinisch gebruik bij CVS-patiënten. ³¹P MRS van spieren en ¹H MRS hersen-gebieden van kan ook potentieel hebben om te worden gebruikt als waarnemer-onafhankelijke uitkomst-metingen bij interventionele studies van CVS. Als oxidatieve stress wordt beschouwd als het uiteindelijk gemeenschappelijke mechanisme voor verhoogde fosfolipase-aktiviteit en gedaald ATP leidend tot vermoeidheid, dan zou het redelijk zijn therapeutische strategieën aan te wenden om dit proces te beheersen. Anti-oxidantia, inclusief ‘highly unsaturated fatty acids’ (HUFA) [hoog-onverzadigde vetzuren], zijn opties die met goede reden kunnen worden gebruikt bij CVS totdat meer specifieke kennis omtrent de neurobiologie en het cellulair mechanisme van deze complexe aandoening aan het licht komt. De bruikbaarheid van eender welk biologisch model hangt van het feit of het leidt tot een effektieve behandeling of niet. Het is noodzakelijk degelijk ontworpen therapeutische testen bij CVS te overwegen met objectieve merkers zoals ¹H MRS van bepaalde hersen-gebieden.

Neuropeptide-Y en CD-26

In hun samenvatting van de IACFS/ME conferentie 2009 (www.cfids.org) maakten Kim McCleary en Prof. Suzanne Vernon, PhD van de ‘CFIDS Association of America’ o.a. melding van het werk van het team aan de ‘University of Miami’ o.l.v. Prof. Nancy Klimas, betreffende abnormaliteiten van het immuunsysteem bij patiënten met ‘Gulf War’ Syndroom en CVS na een graduele inspanning. Prof. Mary Ann Fletcher stelde daar resultaten voor van verhoogde waarden neuropeptide-Y (NPY). Deze observaties werden bevestigd door Prof. Gordon Broderick van de ‘University of Alberta’ die uitgesproken patronen van gecoördineerde verandering in NPY, cytokine- en cortisol-concentraties bij rust en na inspanning vond.

Neuropeptide-Y en CD26 (dipeptidyl-peptidase; een receptor op immuun-cellen maar ook in oplosbare vorm in het bloed voorkomend) worden door het team o.l.v. Nancy Klimas (‘University of Miami’) al een tijd bestudeerd omdat deze mogelijks verband houden met de cellulaire schade bij CVS. Er werd aan getoond dat verhoogde waarden van neuropeptide-Y defekten veroorzaken in de funktie van cellen van het immuunsysteem, zoals ‘natural killer’ (NK) cellen en T-cellen. Preliminaire gegevens wijzen er op dat CD26 uitgeput is bij CVS, hoogstwaarschijnlijk door chronische cellulaire aktivatie met immuun-dysfunktie als resultaat.

Prof. Fletcher schrijft over haar onderzoek-projekt (2006-2008): “Neuropeptiden zoals neuropeptide-Y (NPY) worden reeds lang voorgesteld een rol te spelen in de pathogenese van inflammatoire ziekten. NPY is een neuropeptide van 36 aminozuren dat tussenkomt bij de regulering van een groot aantal fysiologische en pathofysiologische processen van het cardiorespiratoir systeem, het immuunsysteem, het zenuwstelsel en het endocrien systeem. Perifeer is NPY geconcentreerd in de sympathische zenuw-uiteinden en wordt het vrijgegeven tesamen met of zonder catecholaminen (epinefrine, norepinefrine). [Sympatische aktiviteit - een deel van de stress-respons - is verhoogd bij M.E./CVS. Men zou dus inderdaad kunnen aannemen dat NPY-waarden verhoogd zijn bij M.E./CVS.] NPY-receptoren zijn aanwezig in de meeste cellen van het immuunsysteem, inclusief NK-cellen. NPY onderdrukt de funktie van ‘natural killer’ (NK) cellen. Gezien het potentieel voor nadelige effekten bij een constante stimulus, zijn downregulerende mechanismen essentieel voor neuropeptiden, inclusief NPY. Eén regulator van NPY is dipeptidyl-peptidase IV (CD26). Preliminaire data van ons lab wijzen op abnormal lage CD26-concentraties op lymfocyten bij CVS. De rol van NPY bij CVS is nog niet gedefinieerd. Het is ons doel het begrijpen van de pathofysiologie van CVS te verbeteren en biomerkers te ontwikkelen.”

Op het ‘Symptosium on Viruses in Chronic Fatigue Syndrome’ (Baltimore, juni 2008) presenteerde Nancy Klimas ook reeds [preliminair] bewijsmateriaal over CD26: een zeer significante daling bij M.E./CVS-patiënten. Ze vertelde er toen tevens over het grote probleem van ‘Natural Killer’ cel dysfunktie bij M.E./CVS en hoe duur [en omslachtig] de [traditionele] testen daarvoor zijn. Bij de zoektocht naar een goedkopere test, vond ze dat CD26 ook een goede indicator voor de werking van‘Natural Killer’ cellen is en immuun-depletie reflekteert. Ze stelde dat het een biomerker zou kunnen worden. Men dient echter voorzichtig te zijn met dergelijke uitspraken: er worden om de haverklap merkers aangekondigd die dan onbruikbaar blijken te zijn.

Uit de presentatie van Prof. Klimas: “We zien een significant verschil qua CD26 expressie op de cytotoxische cellen. Dit is belangrijk. Er zijn meer cellen met deze expressie, er is meer aktivatie. Maar per cel is het eigenlijk een flink stukje lager dan bij controles. Er is dus meer aktivatie maar de funktionele capaciteit van de cel om die merker tot expressie te brengen, de hoeveelheid receptor (merker) per cel is verlaagd en dat is zeer significant. Dit zien we dus via flow-cytometrie. Goedkoper is te kijken naar de oplosbare vorm van de merker – de receptoren die van de cel zijn gevallen. We zien in het plasma dat er minder oplosbaar CD26 circuleert. […]”

Eerder, op de 8e ‘IACFS Conference’ (Fort Lauderdale, januari 2007) vertelde Prof. Fletcher dat CD26 aktivatie hoog is bij ‘Gulf War’ Syndroom (GWS) en matig bij CVS. CD26 splitst neuropeptide-Y (NPY) en er bleek toen significant verminderd NPY in plasma aanwezig bij GWS maar niet significant bij CVS. Verdere studies zijn dus nodig. Hopelijk kunnen er éénduidige resultaten worden gepubliceerd.

Uit een ietwat oudere studie, ‘Elevated plasma levels of neuropeptide Y in female fibromyalgia patients’ (Eur J Pain 1999 Mar;3(1):19-30) door het team van het ‘Department of Neuroscience and Psychiatry’ van de ‘Uppsala University’, konden we ook al leren dat NPY-waarden significant verhoogd waren bij FM-patiënten vergeleken met controles. Er zal dus nog moeten blijken of de gestegen NPY specifiek zijn voor een bepaalde aandoening of enkel wijzen op verhoogde stress…

Onderscheid CVS & depressie via Huid-geleiding

Onderstaande studie reikt fysisch bewijsmateriaal aan voor het Chronische Vermoeidheid Syndroom, een aandoening die dikwijls gestigmatiseerd en verkeerd gediagnostiseerd wordt. Het stigma betekent een emotionele tol voor de patient en heeft implicaties naar uitkeringen en verzekering toe. Daarnaast zijn er nog een aantal medische professionals die niet geloven dat CVS bestaat en de patiënten dan ook behandelen alsof ze niet ziek zijn. Het is evident dat dit alles heel verontrustend en belastend is voor de patient.

De hier beschreven research toont dat CVS kan worden onderscheiden van depressie door gebruik te maken van onafhankelijke criteria. De twee aandoeningen worden gekenmerkt door gelijkaardige symptoom-profielen die subjectief van aard zijn en moeilijk te kwantificeren of te bevestigen. Hier werd gebruik gemaakt van elektrodermale aktiviteit. Door het meten van huid-temperatuur en -geleiding na geluid- en licht-stimuli bekwam men resultaten die aantoonden dat CVS kan worden onderscheiden van mensen met majeure depressie. Het profiel van CVS-patiënten bleek duidelijk verschillend, wat suggereert dat er een biologische basis is voor de aandoening.

Er bereikten ons berichten dat sommige CVS-‘specialisten’ dergelijke metingen gebruiken. Patiënten die zich afvragen hoe dit in zijn werk gaat, vinden hier aanknopingspunten…

International Journal of Psychophysiology, 53 (2004) 3, 171-182

Electrodermal dissociation of chronic fatigue and depression: Evidence for distinct physiological mechanisms

Hannah Pazderka-Robinson^a,b, James W. Morrison^a & Pierre Flor-Henry^a,b

a Clinical Diagnostics and Research Centre, Alberta Hospital Edmonton, Box 307, 17480 Fort Road, Edmonton, Alberta, Canada T5J 2J7

b University Centre for Neuroscience, 5-13 Heritage Medical Research Building, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada T6G 2S2

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom heeft een geschatte prevalentie tussen 0,5% en 3%; toch blijft de diagnose controversieel. CVS wordt gekarakteriseerd door subjectieve symptomen die soms moeilijk te verifiëren zijn; bovendien is depressie een regelmatig gerapporteerde klacht bij CVS, terwijl vermoeidheid een algemeen symptoom is bij depressie. Ons doel was deze aandoeningen te onderscheiden gebruikmakend van psychofysiologische methoden. Aangezien eerdere research de betrokkenheid van het autonoom zenuwstelsel bij CVS heeft getoond, ondernamen we wat wij geloven de eerste analyse te zijn van bilaterale elektrodermale en huid-temperatuur responsen bij rechtshandige vrouwen in een taak waarbij verschillende zintuigen worden geprikkeld [‘cross-modal’], om verschillen te onderzoeken tussen deze twee patiënten-groepen en controles. Het statistisch testen [multivariate analysis of variance, MANOVA] van drie metingen van elektrodermale aktiviteit toonde dat pre-stimulus niveaus van huid-geleidingsvermogen [skin-conductance levels, SCL] duidelijk lager waren voor de CVS-groep, terwijl geen verschil tussen controles en depressieve personen werd gezien. Overeenstemmende huid-temperatuur waarden lagen hoger voor de CVS-groep dan bij de andere twee groepen. Deze bevindingen wijzen er op dat, ondanks gelijkaardige cognitieve en symptoom-profielen, depressieve en CVS-patiënten kunnen worden gedifferentieerd met psychofysiologische metingen. Deze studie draagt bij tot het groeiend bewijsmateriaal dat aantoont dat CVS en depressie verschillende neurobiologicsche profielen hebben, consistent met unieke etiologieën. [etiologie = tak van de geneeskunde die de oorzaken en oorsprong van een ziekte onderzoekt]

1. Inleiding

[…] Jammer genoeg komen vele van de CVS-symptomen ook regelmatig voor bij andere kwalen en kunnen, gezien hun subjectieve aard, moeilijk te kwantificeren of te bevestigen zijn. Diagnose van CVS wordt verder bemoeilijkt door het feit dat patiënten ook soms voldoen aan de DSM-IV depressie-criteria en het feit dat vermoeidheid een gangbaar kenmerk voor klinische depressie is. Beide aandoeningen zijn ook meer prevalent bij vrouwen. Vandaar dat de diagnose van CVS wordt gesteld door uitsluiting.

[…] Sommige auteurs argumenteren dat depressie een voorloper van CVS is, dat eigenlijk een residueel symptoom zou zijn van een de stemmingsstoornis in remissie. Anderen hebben gesuggereerd dat depressie een ‘natuurlijke reaktie’ is op het symptoom-profiel rond CVS. Omdat CVS-symptomen gangbaar zijn in psychologische aandoeningen, beweren sommige researchers anderzijds dat CVS een ‘gemaskeerde depressie’ of “een ‘atypische depressie’ met… prominente angst- en somatische symptomen” is. Het is ook mogelijk dat een gemeenschappelijke etiologische voorloper, zoals stress, verantwoordelijk kan zijn voor de correlatie tussen de aandoeningen. Studies die onderzoeken of conventionele antidepressiva verlichting van de symptomen bieden, hebben tegenstrijdige resultaten opgeleverd. Ten slotte moet worden opgemerkt dat een deel van de CVS-patiënten geen enkele psychiatrische aandoening hebben. In elk geval: niettegenstaande er een overlapping van symptomen is tussen de twee aandoeningen, komen ze slechts gedeeltelijk gelijktijdig voor en zijn er kwalitative verschillen. De klinische implicaties voor diagnose zijn ook een belangrijke overweging, aangezien een diagnose van of depressie dikwijls vrij verontrustend is voor deze patiënten. Dit kan […] behandelingspogingen ondermijnen.

Deze overlapping in symptomatologie tussen de twee aandoeningen geeft aanleiding tot moeilijkheden qua differentiële diagnose. Wat deze verder compliceert is het feit dat CVS sterk varieert in termen van hoe het zich aandient […]. Er werd gesuggereerd dat dit gebrek aan operationalisering [het toepassen van theorie op empirische bevindingen d.m.v. methoden] ongewild individuen kan selekteren met verhoogde neigingen voor somatisatie [mentale stress omzetten in een lichamelijk aandoening of fysiek symptoom]. Dit is ook een factor die de selektie van studie-objecten in experimentele studies bemoeilijkt. Zelfs in een gezonde bevolking zijn moeilijkheden bij het uitéénrafelen van affectieve [verbonden met stemming, gevoelens en gedragingen] en somatische constructies niet ongewoon […] Zo ook dragen inconsistente bevolkingsscreening-factoren bij tot de controverse rond de ziekte.

Talrijke psychologische onderzoeken hebben gepoogd deze groepen te differentiëren, met beperkt succes. In termen van psychosociale aanpassing vertonen CVS-patiënten significant ziekte-identiteit en somatische veranderingen met minder psychologische attributies, terwijl depressieve individuen meer algemene cognitieve wijzigingen, spanning en psychologisch leed vertonen. […] Niettegenstaande er een gelijkaardig patroon van neuropsychologische prestaties in de groepen lijkt te zijn, hebben onafhankelijke reviews van de neuropsychologische literatuur geconcludeerd dat, hoewel CVS-patiënten intacte cognitieve metingen vertonen [ondertussen blijken er toch wel degelijk neuropsychologische stoornissen te zijn; zie ‘Neuroppsychologische prestaties’], er een patroon is van daling van verwerkingssnelheid, werk-geheugen en het opnemen van informatie. […]

Beeldvorming, immunologische en genetische studies zijn [tot dan toe misschien] even dubbelzinnig gebleken. Bij een acute ziekte gekenmerkt door chronische vermoeidheid en geassocieerde klinische symptomen bijvoorbeeld, suggereerden MRI-scans veranderingen in de witte hersenstof consistent met demyelinisatie maar vergelijkbare veranderingen werden ook genoteerd bij majeure depressie. SPECT-studies vertegenwoordigen gelijkaardige moeilijkheden. Zo ook voor een genetisch model dat mono- en dizygote tweelingen vergeleek: men kon geen gemeenschappelijke genetische invloed van de twee aandoeningen vinden. En niettegenstaande het symptoom-profiel van CVS overéénkomt met cytokine-aktiviteit in respons op infektie, heeft de identifikatie van een karakteristiek immunologisch profiel voor CVS niet veel succes gekend. Deze technieken hebben dan ook geen sterk bewijs geleverd voor duidelijke etiologische bassisen voor CVS en depressie.

1.1. Betrokkenheid van het autonoom zenuwstelsel bij CVS

Misschien komt de sterkste aanwijzing voor afzonderlijke fysiologische mechanismen bij de twee aandoeningen van bewijsmateriaal dat gewijzigde sympathische modulatie bij CVS suggereert. Het sympathisch systeem is én funktioneel én anatomisch gelinkt met de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as, en studies suggereren dat CVS-individuen een afgestompte HPA-as funktie vertonen […]. Deze stelling komt algemeen overéén met observaties dat CVS-individuen verhoogde vermoeidheid en aanverwante symptomen vertonen na verlengde fysieke of geestelijke inspanning. Bovendien lijkt deze autonome dysfunktie niet te correleren met pre-morbide depressie, angst of dysthymie [chronisch depressieve stemming].

Researchers die neuro-endocriene verschillen in deze groepen onderzochten, hebben over ’t algemeen bewijs gevonden dat een gedaalde HPA-aktivatie bij CFS suggereert. Researchers die niet-depressieve CVS-patiënten en een groep depressie-patiënten onderzochten, vonden dat – vergeleken met gezonde controles – de eerste groep verminderde cortisol-waarden en gestegen plasma prolactine-concentraties in respons op D-fenfluramine [stof met dezelfde werking als serotonine] had, terwijl de laatstgenoemde groep het tegengestelde patroon vertoonde. Op gelijkaardige manier vond men bij CVS-patiënten met co-morbide depressie, urinaire cortisol-excretie patronen vergelijkbaar met die van niet-depressieve patiënten, wat argumenteert tegen een gemeeschappelijke pathologie. Opmerkelijk ook: de resultaten spreken onderzoeken tegen bij somatisatie-syndroom en fibromyalgie, die verhoogde cortisol-waarden tonen.

Anderen argumenteren dat verhoogde sympathische tonus, met bijkomende gedaalde stimulus-responsiviteit, het best CVS kan karakteriseren. Inderdaad: er werd gevonden dat sympathetische zenuw-aktiviteit in spieren correleert met het gerapporteerd niveau aan vermoeidheid tijdens langdurige statische contractie. […]

De exacte rol van de HPA-as bij CVS is onduidelijk. Terwijl sommige auteurs hebben geargumenteerd voor verhoogde sympathische tonnus met gedaalde stimulus-reaktiviteit, suggereren resultaten van cortisol-studies over het algemeen het tegengestelde.

1.2. Doelstelling

Gezien de controverse rond de etiologische basis voor CVS en depressie, was ons doel te bepalen of psychofysiologische indicatoren de twee aandoeningen konden onderscheiden. Aangezien eerder werk wijzigingen heeft gesuggereerd in sympathische aktivatie bij CVS én depressie, dienen elektrodermale metingen zich aan als een voor de hand liggende onderzoeksmethode. We geloven dat dit het eerste artikel is waarbij elektrodermale aktiviteit (EDA) metingen worden gebruikt bij de studie van CVS. EDA werd dikwijls aangewend om oriënterende of aandacht-processen te bestuderen in relatie tot gehoor- of visuele stimuli bij depressie. In het bijzonder werden tonische metingen van huid-geleiding (‘skin-conductance level’, SCL) dikwijls gebruikt als een index voor ‘arousal’ [opwinding] bij klinische groepen. Voorafgaand werk heeft gedaalde tonische niveaus aangetoond bij depressie, aktief of in remissie. […]

[Het tonische niveau wordt over het algemeen het huid-geleidingsniveau genoemd; een fasische reaktie wordt veelal aangeduid als elektrodermale respons.]

Om de suggestie van verhoogde sympathische tonus met verminderde respons na stimulus bij CVS te testen, hypothiseerden we dat tonische niveaus verhoogd zouden zijn, terwijl de fasische respons verlaagd zou zijn. Wat betreft huid-temperatuur hebben vroegere onderzoeken perifere vasodilatie bij CVS gesuggereerd [Spence VA, Khan, F and Belch, JJF. Enhanced sensitivity of the peripheral cholinergic vascular response in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Am. J. Med. 108 (2000) 736-739] wat ons tot de hypothese van verhoogde huid-temperatuur in deze groep leidde; geen specifieke hypothesen werden gesteld wat betreft huid-temperatuur bij de depressie-groep. Daarom trachtten we te onderzoeken of fasische en tonische elektrodermale en huid-temperatuur metingen in respons op onschadelijke stimuli de twee groepen konden differentiëren.

2. Materialen en methoden

2.1. Deelnemers

[…] De individuen omvatten 43 CVS-patiënten, 25 depressie- patiënten en 44 controles; allen vrouwen. Gemiddelde leeftijden voor de respectievelijke groepen waren 46,3, 35,3 en 27,8 jaar; leeftijd werd niet significant bevonden in statische analyses en wordt daarom niet verder besproken. Alle individuen waren rechts-handig […].

CVS-patiënten waren doorverwezen door specialisten inwendige geneeskunde en voldeden aan de Fukuda et al. (1994) criteria. Niettegenstaande ongeveer 40% van de CVS-patiënten een geschiedenis van secundaire depressie hadden, was geen enkele depressief bij het testen (gemeten met de depressie-subschaal van de ‘Basic Personality Inventory’).

Patiënten met een DSM-IV diagnose van depressie werden geselekteerd op basis van psychiatrische evaluatie in het Alberta Hospital in Edmonton. Jammer genoeg was gedetailleerde informatie aangaande het depressie-subtype (bv. geagiteerd, psychomotorisch vertraagd of seizoensgebonden), niet beschikbaar; er werden echter geen seizoens-variaties in de depressie-graad opgemerkt. Controle-individuen werden gerecruteerd via kranten-advertenties voor betaalde research-deelnemers, als onderdeel van lopende verzameling van gegevens voor het opzetten van een normatieve database. In de eesrte fase van controle-selektie, werden ze voor-gescreend via een mailing die informeerde naar pertinente info betreffende medische geschiedenis. Na goedkeuring in deze fase, werden ze verder gescreend voor psychopathologieën gebruikmakend van de gecomputeriseerde ‘Quick Diagnostic Interview Schedule, QDIS’. Geen enkel individu nam medicijnen.

Om er zeker van te zijn dat geobserveerde verschillen niet te wijten waren aan baseline discrepanties qua aantal niet-responderede individuen, werden deze die bilateraal geen enkele repons (≥ 0.05 µS) vertoonden op de eerste drie stimuli (‘non-responders’) uitgesloten van verdere analyse. Deze maatregel resulteerde in verlaagde aantallen: 33, 36 en 19 voor de controle-, CVS- en depressie-groepen, respectievelijk. Het aandeel non-responders in de drie groenpen verschilde niet. […]

2.2. Experimentele omstandigheden

Individuen zaten in een zachte leunstoel bij gedempt licht en geluid, in een elektrisch afgeschermde kamer, bij een temperatuur tussen 22 en 24 °C. Ze werden verteld dat de studie gericht was op het meten van de aktiviteit van het zenuwstelsel na geluid- en licht-stimuli, en werden gevraagd een comfortabele rust-houding aan te nemen met de ogen open. Opname-apparatuur en de onderzoeker bevonden zich buiten de kamer.

Individuen kregen een oriënterende taak gepresenteerd, waarbij 15 herhaalde testen (geluid of licht) werden gevolgd door een verandering van zintuig, en dan werd de originele stimulus tijdens de laatste test gegeven. […] Het interval tussen de testen varieerde van 37 tot 53 s (gemiddeld 45 s) om de voorspelbaarheid van de stimulus te verminderen. […]

De toon-stimulus bestond uit auditieve stereofonische geluiden (2000 Hz, 72 dB) via hoofdtelefoons. De visuele stimulus bestond uit een korte verhoging van de kamer-verlichting (van gedempt licht tot 108 lx) d.m.v. een lamp. Beide stimuli duurden 300 ms (in piloot-studies werd vastgesteld dat dit vergelijkbare fasische elektrodermale en vasomotor responsen [vernauwen en verwijden van de bloedvaten] voor de eerste drie proeven teweegbrengen). […]

2.3. Apparaat- en respons-specificaties

Bilaterale elektrodermale aktiviteit werd gemeten met [...] elektroden geplaatst op de toppen van derde en vierde vinger van elke hand, onder constante spanning (0,6 V). Het elektrode-contactgebied werd beperkt tot ongeveer 0,7 cm² […].

Drie metingen van de autonome funktie werden geanalyseerd. Fasische huid-geleiding responsen werden gedefinieerd als verhogingen in huid-geleiding ≥ 0,05 microsiemens (µS) 1 tot 4 s na de stimulus […]. Data betreffende tonische huid-geleiding niveaus omvatten de gemiddelde pre-stimulus waarden voor de periode van 5 s voorafgaan aan de stimulus voor elke test. […] Huid-temperatuur werden werden verkregen via commerciële thermometers op de vingertop van de vijfde vinger van beide handen en werd opgenomen 5 s vóór de stimulus van elke test.

3. Resultaten

3.1. Elektrodermale aktiviteit

Statistische analyse (MANOVA) werd uitgevoerd om de effekten te onderzoeken van drie elektrodermale variabelen: fysiologisch rust-niveau (gemiddeld pre-stimulus tonisch niveau); intensiteit van de reaktie (gemiddelde amplitude van de eerste huid-geleiding respons) en gewenning na initiële stimuli (amplitude-verschil tussen test 1 en test 3). […]

Er was een significant verschil tussen de groepen. […]

Om het patroon van verschillen tussen individuele gemiddelden te evalueren, werden […] 95% betrouwbaarheidsintervallen gebruikt. […] Die voor tonisch niveau wezen op een significant verschil tussen de CVS-groep en het gemiddelde van de controle- en depressie-groepen, dat niet van elkaar verschilde.

Gemiddelde responsen op stimulus 1 verschilden niet significant tussen de groepen […]. De depressie-groep vertoonde de laagste respons-amplitudes (0,90 µS, vergeleken met 1,00 en 1,26 µS voor de CVS- en controle-groepen, respectievelijk). De depressie-groep vertoonde ook de grootste gewenningsgraad (0,71 µS, vergeleken met 0,44 en 0,69 µS voor de CVS- en controle-groepen).

[…]

3.2. Huid-temperatuur waarden

Wat betreft de pre-stimulus huid-temperatuur data: aantallen waren gereduceerd door sporadische technische problemen met de temperatuur-sensoren: 29, 10 en 21 voor de controle-, depressie- en CVS-groepen.

Aangezien de huid-temperaturen de neiging hadden af te wijken van een normale verdeling, werden groep-verschillen statisch geëvalueerd. Dit toonde een significant verschil […] tussen de drie groepen. Visuele inspektie van de resultaten [op een grafiek] reveleerde bij de CVS-groep significant hogere perifere huid-temperaturen dan de depressie- en controle-groepen. De gemiddelde temperatuur voor de CVS-groep was 34,1 °C, vergeleken met 31,1 en 30,1 °C voor de depressie- en controle-groepen, respectievelijk […].

4. Bespreking

In deze studie, onderzochten we elektrodermale responsen (‘skin-conductance response’, SCR en ‘skin-conductance level’ SCL) en huid-temperatuur na stimuli in niet-gemediceerde CVS- en depressie-patiënten, en gezonde normale controles. Het hoofd-doel van studie was te bepalen of elektrodermale en huid-temperatuur metingen deze groepen konden onderscheiden. Onze resultaten toonden aan dat, ondanks gelijkenissen qua symptoom-profiel en cognitief funktioneren, individuen met CVS kunnen worden onderscheiden van die met majeure depressie door middel van het meten van of buid-temperatuur en elekrodermale aktiviteit […].CVS-patiënten vertoonden een patroon van lagere pre-stimulus tonische huid-geleiding, met bijkomende hogere pre-stimulus huid-temperatuur. Beide bevindingen wijzen in de richting van down-regulering van de autonome sympathetische tonus, aangezien het sympathisch systeem verantwoordelijk is voor vasoconstrictie [vaat-vernauwing] in de periferie. Er werden geen groepsverschillen gevonden voor de fasische (SCR amplitude) metingen.

Het patroon van onze elektrodermale resultaten is tegengesteld aan de veronderstelling van verhoogde sympathische tonus in rust bij CVS. Het valt op te merken dat deze voorspelling hoofdzakelijk gebaseerd was op bevindingen van gewijzigde cardiovasculaire aktiviteit bij in CVS. Cardiovasculaire variabelen, die geregeld worden door de parasympathicus (PNS) zowel als door sympathische invloeden, kunnen deels de veranderde PNS-aktiviteit in deze groep weerspiegelen.

Onze bevindingen zijn over het algemeen meer consistent met meldingen van verlaagde cortisol-concentraties bij CVS (Cleare et al. 1995 en Scott and Dinan 1998). […]. Blootstelling aan een stressor werd reeds gelinkt aan het begin van CVS. Dit stemt overeen met studies die een dramatisch verhoogde CVS-prevalentie bij oorlogsveteranen tonen en verminderde hypofyse-bijnier aktivatie bij post-traumatische stress. Het is ook overeenkomstig met het idee dat een infektueuze ziekte of acute emotionele stress CVS kunnen triggeren.

Ter zelfder tijd kunnen relatief hoge niveaus centrale aktivatie (bv. te wijten aan dagelijkse stressors) zonder rust-perioden resulteren in receptor down-regulering. Deze down-regulering zou zich kunnen manifesteren als verminderde basale tonische niveaus, met kennelijke gemiddelde responsiviteit op een stimulus. Deze hypothese past bij onze gegevens en is in overeenstemming met een review over HPA-reaktiviteit bij CVS die over het algemeen verminderde basale waarden en gemiddelde of afgestompte responsen bij provocatie-testen vertoont.

[…] Niettegenstaande we concluderen dat CVS en depressie differentieerbaar zijn gerbuik makend van psychofysiologische metingen, moet het worden erkend dat de tonische niveaus voor de depressie-groep niet zo laag waren al zou kunnen worden verwacht gezien eerdere onderzoeken.

Onze bevindingen van verhoogde huid-temperatuur zijn van belang gezien de subjectieve ervaring van CVS-patiënten die symptomen zoals verlaagde lichaamstemperatuur en lichte koorts tijdens symptomatische perioden melden. Dit is in tegenstelling met werk waar geen verschil werd gevonden qua lichaamstemperatuur tussen controles, CVS-individuen en depressie-patiënten. Vandaar dat men zou kunnen gissen dat CVS-individuen in feite gevoelig zijn voor de ongelijkheid tussen lichaamstemperatuur en die van de extremiteiten. Opmerkelijk is de eerdere bevinding van onderzoekers die verhoogde huid-temperatuur vonden in het aangetaste lidmaat bij hemiplegie ten gevolge een hersen-trauma, wat door de auteurs werd toegeschreven aan vasodilatie [vaat-verwijding] ten gevolge een verminderde sympathische tonus. Onze resultaten zijn ook consistent met bewijs voor cholinergische vasodilatie via perifere muscarine receptoren [zie hierboven: Spence VA et al.; en eerder ‘Cholinergisch Anti-inflammatoir Mechanisme’], suggererend dat de verminderde SCL-waarden niet te wijten zijn aan gereduceerde vasculaire toevoer. Belangrijk is dat deze data samenvallen met onze hypothese van gedaalde sympathische aktiviteit als een merker voor CVS.

[…]

Onze studie onderzocht enkel niet-depressieve CVS-patiënten. Een voor de hand liggende richting voor toekomstige research zou zijn: het onderzoeken van deze metingen bij klinisch depressieve CVS-patiënten. Ter zelfder tijd, zou moeten worden opgemerkt dat onze studie geen verschillende subtypes depressie onderzocht, hoewel eerdere research geen verschillen heeft getoond in EDA volgens subtype, […]. Onze studie is ook vrij verschillend in de zin dat de resultaten werden beperkt tot medicatie-vrije patiënten, wat ook discrepanties kan veroorzaken als vergelijkingen met andere gegevens worden gemaakt.

Elektrodermale analyse kan een bruikbaar instrument zijn bij de differentiële diagnose van CVS en depressie. Onze data tonen meetbare verschillen tussen de twee groepen. Naar ons weten vertegenwoordigen deze data de eerste poging om CVS en depressie te scheiden d.m.v. het opnemen van elektrodermale wijzigingen, samenlopend met metingen van de perifere huid-temperatuur.

[…]

Evaluatie van de CDC Empirische Definitie

De Fukuda definitie – en de research-criteria die er uit voortvloeiden – is genoemd naar de hoofd-researcher van het project om Chronische Vermoeidheid Syndroom te definiëren. Ze wordt ook gebruikt voor klinische diagnose. Fukuda is de definitie die door researchers over gans de wereld het meest wordt gebruikt sinds 1994. Ze is echter niet perfekt. Er wordt niet gespecificeerd op welke manier de patiënten zouden moeten worden geëevalueerd, er worden ook geen drempelwaarden of beoordelingsrichtlijnen aangegeven.

De CDC empirische definitie kwam er in 2005, toen Dr. William Reeves van het CDC de Fukuda definitie reviseerde. Deze specificeert welke metingen zouden moeten worden gebruikt voor de evaluatie van patiënten en voorziet in drempelwaarden en beoordelingsrichtlijnen. Het doel was de criteria specifieker te maken maar critici zeggen dat deze definitie te breed is en opzettelijk de research bemoeilijkt met de bedoeling Chronische Vermoeidheid Syndroom als een psychologische aandoening te benoemen.

Onderstaand stuk toont dan ook aan dat het uiterst belangrijk is bij research om de onderzoekspopulatie goed te beschrijven, de juiste selektie-instrumenten en een adequate definitie te gebruiken. Over de ultieme criteria voor M.E.(cvs) – zo die er ooit wel zullen zijn, wetende dat er wellicht enkele subgroepen zijn – is het laatste woord nog niet gezegd/geschreven…

De empirische definitie van het CDC blijkt in elk geval veel te breed te zijn en inderdaad ook niet-CVS patiënten te selekteren. Al de afzonderlijke definities vertroebelen de zaken behoorlijk en ze leveren tegenstrijdige resultaten op. Uiterste voorzichtigheid is dus geboden bij het interpreteren van (eerdere en toekomstige) onderzoeksresultaten voortkomend uit studies die deze definitie hanteren!

Journal of Disability Policy Studies 2008

Evaluating the Centres for Disease Control’s Empirical Chronic Fatigue Syndrome Case Definition

Leonard A. Jason*, Natasha Najar, Nicole Porter and Christy Reh

DePaul University, Chicago, Illinois

* Address correspondence to Leonard A. Jason, PhD, Director, Centre for Community Research, DePaul University, 990 W. Fullerton Avenue, Suite 3100, Chicago, IL 60614

Leonard A. Jason, PhD, is professor psychologie aan de ‘DePaul University’ en Directeur van het ‘Centre for Community Research’. Zijn interesses omvatten Myalgische Encefalomyelitis / Chronische Vermoeidheid Syndroom.

Natasha Najar, BA, doet research aan de ‘Northwestern University’. Ze is geïnteresseerd in culturele zaken.

Nicole Porter, PhD, is de project-directeur voor een epidemiologsiche beurs aangaande Chronische Vermoeidheid Syndroom aan het ‘Centre for Community Research, DePaul University’. Haar interesses zijn Myalgische Encefalomyelitis / CVS, meditatie en dynamische systemen.

Christy Reh, BA, student aan de ‘Alder School of Professional Psychology’ in Chicago, Illinois.

Samenvatting

Recent ontwikkelde het ‘Centre for Disease Control and Prevention’ (CDC) een empirische definitie die criteria en instrumenten specificeert om de diagnose Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) te stellen ten einde meer methodolgische rechtlijnigheid in de huidige CVS-definitie te brengen. Onze studie onderzocht deze nieuwe definitie bij 27 deelnemers met een diagnose van CVS en 37 deelnemers met een diagnose van Majeure Depressie. De deelnemers werkten vragenlijsten af die invalidering, vermoeidheid en symptomen meten. De bevindingen tonen dat 38% van degenen met een diagnose van Majeure Depressie verkeerd geklassificeerd werden als lijdend aan CVS wanneer gebruik wordt gemaakt van de nieuwe CDC-definitie. Gezien de status en respect in de wetenschappelijke wereld van het CDC, zou deze nieuwe definitie veelvuldig kunnen worden gebruikt door onderzoekers en klinici. Dit kan resulteren in het onjuist opnemen van mensen met primaire psychiatrische aandoeningen in CVS-groepen, met schadelijke gevolgen voor de interpretatie van bevindingen qua epidemiologie, etiologie en doeltreffendheid van behandeling voor mensen met CVS.

Chronische Vermoeidheid Syndroom is een invaliderende chronische ziekte die wordt gedefinieerd d.m.v. een op consensus gebaseerde benadering door Fukuda et al. (1994). Deze definitie specificeert dat individuen met deze ziekte 6 of meer maanden chronische vermoeidheid, met nieuw of welomlijnd begin, moeten hebben, die niet substantieel wordt verlicht door rust, die niet het resultaat is van momentele inspanning en die resulteert in substantiële verminderingen in beroeps-, sociale en persoonlijke aktiviteiten. Daarenboven moeten individuen, om de diagnose van deze ziekte te krijgen, vier of meer symptomen (pijnlijke keel, pijnlijke lymfeklieren, spierpijn, gewrichtspijn, post-exertionele malaise, hoofdpijn van een nieuw of ander type, geheugen- en concentratie-moeilijkheden, en niet-verfrissende slaap) hebben die 6 of meer maanden aanhoudt. Hoewel de Fukuda et al. definitie door velen gebruikt blijft, hebben meerdere artikels moeilijkheden geïdentifceerd die deze definitie blijft stellen voor klinici en researchers (Jason, King et al. 1999; Reeves et al. 2003). De Fukuda et al. definitie specificeert bv. niet welke instrumenten te gebruiken en voorziet geen empirisch afgeleide drempelwaarden en beoordelingsrichtlijnen om CVS te diagnostiseren.

Het ‘Centre for Disease Control and Prevention’ (CDC) heeft een empirische definitie voor CVS ontwikkeld die de bepaling van symptomen, invaliditeit en vermoeidheid impliceert (Reeves et al. 2005). De nieuwe CDC empirsche definitie beoordeelt invaliditeit gebruikmakend van de ‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’ (Ware, Snow & Kosinski 2000), symptomen gebruikmakend van de ‘Symptom Inventory’ (Wagner et al. 2005) en vermoeidheid met de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ (Smets, Garssen, Bonke & De Haes 1995). De auteurs van deze empirsche definitie geloven dat de specificatie van instrumenten en drempelwaarden zullen resulteren in een meer betrouwbare en valabele benadering voor de beoordeling van CVS. Door deze nieuwe criteria te gebruiken, is het geschatte percentage CVS gestegen tot 2,54% (Reeves et al. 2007), wat ongeveer 10 keer hoger is dan eerder schattingen door het CDC (Reyes et al. 2003) en ramingen voor de prevalentie door andere onderzoekers (Jason, Richman et al. 1999). Het is van belang dat de nieuwe CVS-perecentages binnen die van verscheidene stemmingsstoornissen liggen. Deze zijn de meest voorkomende psychiatrische aandoeningen na angststoornissen: Voor een episode van majeure depressie is de 1-maand prevalentie 2,2% en voor-het-leven 5,8% (Regier, Boyd & Burke 1988). Het is minstens mogelijk dat de stijgingen in de Verenigde Staten te wijten zijn aan een verbreding van de definitie en denkbare inclusie van gevallen met primaire psychiatrische aandoeningen. CVS en depressie zijn echter twee afzonderlijke aandoeningen, zelfs al delen ze een aantal gemeenschappelijke symptomen. Het meetellen van patiënten met een primaire psychiatrische ziekte in de huidige CVS definitie kan de interpretatie van epidemiologische en behandeling-studies vertroebelen. ‘Major Depressive Disorder’ (MDD) is een voorbeeld van een primaire psychiatrische aandoening die enkele overlappende symptomen met CVS heeft.

Vermoeidheid, slaapstoornissen en slechte concentratie komen voor bij depressie én CVS. Het is belangrijk personen met een hoofd-diagnose van MDD te differentiëren van individuen met enkel CVS. Dit is bijzonder belangrijk omdat het mogelijk is dat sommmige patiënten met MDD ook chronische vermoeidheid en vier mineure symptomen hebben die kunnen voorkomen bij depressie (bv. niet-verfrissende slaap, gewrichtspijn, spierpijn en verslechterde concentratie). Vermoeidheid en deze vier mineure symptomen zijn ook definiërende criteria voor CVS. Het is mogelijk dat bij het gebruik van deze verbrede nieuwe empirische CVS-definitie (Reeves et al. 2005), sommige patiënten met een primaire psychiatrische aandoening verkeerdelijk de diagnose van CVS zouden krijgen. Sommige CVS-onderzoekers zullen dit niet als een probleem bestempelen omdat ze geloven dat CVS in hoofdzaak een psychiatrische aandoening is en dat onderscheid tussen de twee fenomenen oppervlakkig en slechts een zaak van nomenclatuur is. Meerdere CVS-symptomen, inclusief verlengde vermoeidheid na fysieke inspanning, nachtelijk zweten, pijnlijke keel en gezwollen lymfeklieren worden echter gewoonlijk niet gevouden bij depressie. Daarenboven: alhoewel vermoeidheid het belangrijkste kenmerk CVS is, wordt niet dezelfde prominentie voor moeheid verondersteld bij depressie (Friedberg & Jason 1998; Komaroff et al. 1996). Bovendien is het ziekte-begin bij CVS dikwijls plots, binnen enkele uren of dagen, terwijl primaire depressie over het algemeen een meer geleidelijke aanvang kent. Individuen met CVS kunnen ook worden onderscheiden van deze met depressie door registratie van de huid-temperatuur en elektrodermale aktiviteit (Pazderka-Robinson, Morrison & Flor-Henry 2004). Hawk, Jason en Torres-Harding (2006) gebruikten discriminerende funktie-analyses om variabelen te identificeren die succesvol patiënten met CVS, MDD en controles differentieerden. Gebruikmakend van het percentage van de tijd dat vermoeidheid, ernst van post-exertionele malaise, ernst van niet-verfrissende slaap, ernst van de verwarring/desoriëntatie, ernst van de kortademigheid en zelf-verwijt wordt gerapporteerd, om het behoren tot een groep te bepalen, werd 100% correct geklassificeerd. Samenvattend: CVS en depressie zijn twee afzonderlijke aandoeningen, hoewel ze een aantal gebruikelijke symptomen kunnen delen. Het is mogelijk om MDD en CVS afdoende te differentiëren als men geschikte metingen hanteert.

Het is nog onduidelijk of de nieuwe empirische definitie voor CVS (Reeves et al. 2005) gevallen met zuivere psychiatrische aandoeningen, zoals MDD, verkeerdelijk mee heeft laten opnemen. De studie hier evalueerde of de empirische definitie van het CDC het onderscheid maakte tussen personen met MDD en personen met CVS. Door het beoordelen van stalen met MDD en CVS, hoopten we te verduidelijken of de empirische definitie van het CDC met succes mensen met MDD van personen met CVS kan onderscheiden.

Methode

Deelnemers

We recruteerden 64 individuen: 27 met CVS en 37 met MDD. We verkregen ons deelnemers-staal met CVS op twee manieren: via lokale CVS support-groepen in Chicago en uit een vroegere research-studie uitgevoerd aan de DePaul University. Op opgenomen te worden in de studie moesten deelnemers eerder de diagnose van CVS hebben verkregen, gebruikmakend van de Fukuda et al. (1994) diagnostische criteria door een gecertificeerd arts en ze moesten op het moment van de studie ook voldoen aan de CVS-criteria gebruikmakend van de Fukuda et al. criteria. We excludeerden individuen die andere huidige psychiatrische aandoeningen hadden naast majeure depressie of die onbehandelde medische ziekten rapporteerden (bv. suikerziekte, bloedarmoede).

We verzochten 37 individuen met een diagnose van MDD deel te nemen aan deze studie. We vonden deze op drie manieren: via lokale groepen van de of ‘Depression and Bipolar Support Alliance group’ in Chicago; ‘Craigslist’, een gratis lokaal advertentie-forum dat gemeeschaps-gemodereerd is en on-line depressie support-groepen. Om opgenomen te worden in de studie moesten alle deelnemers de diagnose MDD van een gelicentieerde psycholoog of psychiater hebben gekregen. We sloten individuen uit die andere huidige psychiatrische aandoeningen naast MDD (bv. bipolaire stoornis, schizofrenie) hadden en zij die onbehandelde medische ziekten rapporteerden.

Deelnemers die aan de criteria voldeden, vulden die hieronder beschreven vragenlijsten in. Deelnemers rapporteerden om ‘t even welke vroegere fysieke en mentale ziekte, en de datum van diagnose alsook huidige medicatie om te verzekeren dat geen andere ziekte verantwoordelijk kon zijn voor de vermoeidheid. We screenden de deelnemers zorgvuldig om te verzekeren dat die uit de MDD-groep geen CVS hadden zoals gedefinieerd door de Fukuda et al. (1994) criteria.

Metingen

Demografische variabelen

We verzamelden de voornaamste demografische variabelen: leeftijd, ethniciteit, burgerlijke stand, beroepsbezigheid, geslacht, tewerkstellingsstatus en opleidingsniveau.

‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’

Dit instrument met 36 items is samengesteld uit multi-item schalen die funktionele stoornissen beoordelen op acht domeinen: grenzen bij fysische aktiviteiten (‘Physical Function’), grenzen bij iemand’s gewone rol-aktiviteiten te wijten aan fysieke gezondheid (‘Role Physical’), grenzen bij iemand’s gewone rol-aktiviteiten te wijten aan emotionele gezondheid (‘Role Emotional’), ‘Bodily Pain’ [lichamelijke pijn], algemene gezondheid beschouwingen (‘General Health’), vitaliteit (‘Energy and Fatigue’), ‘Social Function’ en ‘General Mental Health’ (Ware et al. 2000). Scores in elk domein reflekteren de capaciteit om te funktioneren en hogere waarden geven een beter funktioneren aan. Betrouwbaarheid- en validiteit-studies hebben voor dit instrument een hoge betrouwbaarheid en geldigheid aangetoond bij een brede waaier aan patiënten-populaties (Stewart, Greenfield, Hays et al. 1989). Gebaseerd op de CDC empirische definitie (Reeves et al. 2005) werd de ‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’ gebruikt om invaliditeit te beoordelen (Wagner et al. 2005). Volgens Reeves et al. (2005) werden significante verminderingen in beroepsaktiviteiten, onderwijs-, sociale of recreationele aktiviteiten gedefinieerd als scores lager dan het 25^e percentiel op ‘Physical Function’ (minder dan of gelijk aan 70), of ‘Role Physical’ (minder dan of gelijk aan 50), of ‘Social Function’ (minder dan of gelijk aan 75), of ‘Role Emotional’ (minder dan of gelijk aan 66.7). Een persoon zou aan het invaliditeitscriterium voor de empirische CVS-definitie voldoen door stoornissen in slechts één of meer van deze vier domeinen (Reeves et al. 2005).

‘CDC Symptom Inventory’

De ‘CDC Symptom Inventory’ beoordeelt informatie over de aanwezigheid, frequentie en intensiteit van 19 vermoeidheid-gerelateerde symptomen tijdens de voorbije maand (Wagner et al. 2005). Alle 8 de kritische Fukuda et al. (1994) symptomen warden opgenomen alsook 11 andere symptomen (bv. diarree, koorts, slaap-problemen en misselijkheid). Voor elk van de 8 Fukuda et al. symptomen warden deelnemers gevraagd de frequentie (1 = weinig, 2 = soms, 3 = meestal, 4 = altijd) en de ernst (de klassificaties werden omgezet naar de volgende schaal: 0,8 = zeer mild, 1,6 = mild, 2,4 = matig, 3,2 = ernstig, 4 = zeer ernstig 1. (De schaal die we gebruikten had vijf keuze-mogelijkheden en we moesten de klassificaties omzetten naar een 4-punts schaal. We deelden de vijf items door 4, dus 0,8. Dan vermeerderden we elke waarde met 0,8.) te melden. De scores voor frequentie en ernst werden vermenigvuldigd voor elk van de 8 kritieke Fukuda et al. Symptomen en dan opgeteld. Deelnemers met 4 of meer symptomen en met een score groter dan of gelijk aan 25 zou voldoen aan de symptoom-criteria voor dit instrument volgens de CDC empirische definitie (Reeves et al. 2005).

‘Multidimensional Fatigue Inventory’

Dit instrument is een 20-item zelf-rapportage instrument bestaande uit vijf schalen: Algemene Vermoeidheid, Fysieke Vermoeidheid, Verminderde Aktiviteit, Verminderde Motivatie en Mentale Vermoeidheid (Smets et al. 1995). Elke schaal bevat vier items met een waarde van 1 tot 5, waarbij een score van 1 ‘ ja, dat is waar’ en een score van 5 ‘nee, dat is niet waar’ betekent. Reeves et al. (2005) gebruikten de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ om ernstige vermoeidheid te meten en daarvoor gebruikten ze slechts twee van de vijf sub-schalen: Algemene Vermoeidheid en Verminderde Aktiviteit. Gebruikmakend van de standaarden van de CDC empirische definitie, werd ernstige vermoeidheid gedefinieerd als groter dan of gelijk aan 13 voor Algemene Vermoeidheid; of minder dan of gelijk aan 10 voor Verminderde Aktiviteit.

Resultaten

Klassificatie met de ‘CDC Empirical Case Definition Criteria’

Bij het toepassen van de CDC empirische definitie om mensen met CVS te klassificeren, voldeden alle 27 deelnemers in de als CVS gerecruteerde groep aan de criteria voor CVS. 14 bijkomende individuen uit de MDD-groep voldeden echter ook aan de nieuwe CDC-criteria voor CVS. Dit betekend dat 38% van de mensen met een professionele diagnose van majeure depressie verkeerd geklassificeerd werden als CVS met de CDC empirische definitie.

Socio-demografische Variabelen

Deelnemers warden onderverdeeld in drie groepen: de 27 gediagnostiseerd met CVS voorafgaand aan deze studie en die voldeden aan de nieuwe empirische CDC-definitie van CVS, de 14 uit de groep met MDD die voldeden aan de nieuwe empirische CDC-definitie van CVS (MDD/CVS) en de 23 uit de groep met MDD die niet voldeden aan de nieuwe empirische CDC-definitie van CVS (MDD). Socio-demografische gegevens werden vergeleken bij all drie de groepen deelnemers […]. De bevindingen wezen op een significant leeftijd-effekt. De gemiddelde leeftijd van de CVS-groep was significant hoger dan de MDD/CVS-groep. Verder waren er ook significante verschillen wat betreft tewerkstellingstatus tussen de groepen. Meer individuen in de CVS-groep stonden op invaliditeit vergeleken met de MDD/CVS-groep.

Ziekte Klassificatie via Gestandardiseerde Klinische Empirische Criteria

‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’

Volgens de CDC empirische definitie is vereist dat deelnemers funktionele stoornissen vertonen in één van de vier domeinen: ‘Physical Function’, ‘Role Physical’, ‘Role Emotional’ en Social Function. […] [Na statistische verwerking:] Er waren significant effekten voor drie van de sub-schalen maar niet voor sociaal funktioneren. […] Significante verschillen werden gevonden voor ‘Role Physical’; deelnemers met CVS hadden significant lagere scores vergeleken met de MDD-groep (p<.001) en de MDD/CVS-groep (p<.001). Wat betreft fysiek funktioneren: de deelnemers met CVS hadden significant slechtere ‘Physical Function’ scores in vergelijking met deelnemers met MDD (p<.001) en deelnemers met MDD/CVS (p<.001). Ten slotte, voor emotioneel funktioneren: de MDD/CVS-groep scoorde significant lager op de ‘Role Emotional’ schaal dan de CVS- (p<.001) en de MDD-groepen (p<.001).

[…] Alle drie de ziekte-groepen voldeden aan criteria voor ten minste één van de vier sub-schalen en zouden dus voldoen aan de invaliditeit-criteria voor de empirische definitie van CVS. Het is duidelijk dat significant meer deelnemers uit de MDD- en MDD/CVS-groepen voldeden aan ‘Role Emotional’ criteria dan de CVS-groep. Als ‘Role Physical’ of ‘Physical Functioning’ criteria werden gebruikt als het enige criterium voor invaliditeit, zouden significant meer deelnmers uit de CVS-groep voldoen aan de invaliditeit-criteria dan degene in de MDD/CVS- en MDD-groepen.

‘Symptom Inventory analysis’

Er was een significant effekt van de totale CVS symptoom-scores. De MDD-groep had de laagste gemiddelde score, wat er op wijst dat deze groep hoogstwaarschijnlijk niet aan de criteria voor CVS voldeed. De gemiddelde score van de CVS-groep was richting-aangevend maar niet significant hoger dan de score van de MDD/CFS-groep. [Statistische verwerking maakte duidelijk:] De CVS- en MDD/CVS-groepen scoorden significant hoger dan de MDD-groep (p<.001). […] De CVS- en MDD/CVS-groepen hadden hogere percentages deelnemers die voldeden aan CVS symptoom-criteria dan de MDD-groep. Het feit dat 100% van de deelnemers in de CVS- en MDD/CVS-groepen voldeden aan de criteria voor deze index suggereert dat veel individuen zonder CVS niet zullen voldoen aan de drempelwaarden voor symptoom-frequentie en -ernst.

‘The Multidimensional Fatigue Inventory’

De CDC empirische definitie gebruikte de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ om vermoeidheid te meten. Er was een significant effekt voor Algemene Vermoeidheid maar er werd geen significant effekt gevonden voor Verminderde Aktiviteit. Statistische verwerking reveleerde significante verschillen voor Algemene Vermoeidheid. De MDD-groep scoorde significant lager op de schaal Algemene Vermoeidheid dan de CVS- (p<.01) en MDD/CCS-groepen (p<.01). […] Alle deelnemers in de CVS- and MDD/CVS-groepen voldeden aan één van de vermoeidheid-criteria. Daarenboven voldeden 87% van degene in de MDD-groep ook aan één van de vermoeidheid-criteria. Dit suggereert weer dat wat betreft het domein vermoeidheid, de empirische criteria veel individuen zonder CVS zullen selekteren die zullen voldoen aan vermoeidheid-criteria voor de empirische definitie.

Bespreking

Reeves et al. (2005) beweren dat de empirische definitie mensen met CVS op een meer precieze wijze identificeert dan met de meer traditionele manier van diagnose. Analyses uit deze studie tonen dat de nieuwe empirische definitie 38% van MDD-groep identificeerde als voldoend aan de CVS-criteria. Cantwell (1996) argumenteert dat diagnostische criteria zouden moeten specificeren welk diagnostisch instrument te gebruiken, welke type informanten te interviewen en hoe de aanwezigheid en ernst van de criteria te bepalen. De inspanning van Reeves et al. om een bepaald aantal en type symptomen te specificeren dat zou aanwezig moeten zijn om een bepaalde diagnose te stellen, blijkt over-inclusief te zijn, in het bijzonder voor degenen met een primaire depressieve aandoening.

Een analyse van de ‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’ illustreert de problemen met de criteria-drempelwaarden. Als men gebruik maakte van de Reeves et al. (2005) drempelwaarden om funktionele stoornis te klassificeren, voldeden alle drie de groepen (100%) aan de criteria voor dit instrument. Had Reeves et al. echter ‘Physical Function’ of ‘Role Physical’ geselekteerd, dan had men een beter differentiatie kunnen bekomen, aangezien er een significant verschil is tussen de CVS-groep en de twee andere groepen voor deze domeinen. Omdat individuen slechts lager dan de 25^e percentiel in één van deze domeinen moeten scoren om aan CVS-criteria te voldoen, vertonen ze mogelijks geen verminderingen in de sleutel-domeinen van fysiek funktioneren en slechts een stoornis in emotionele gebieden (bv. problemen met werk of andere dagelijkse aktiviteiten door emotionele problemen).

Voor ‘Role Emotional’ voldeden 93% van de MDD/CVS-groep en 78% van de MDD-groep aan de criteria; percentages die veel hoger liggen dan die van de CVS-groep (44%). Ware et al. (2000) vond dat het gemiddelde voor ‘Role Emotional’ bij een groep met klinische depressie 38,9 was, wat er op wijst dat bijna allen met een klinische depressie zouden voldoen aan de criteria omdat ze lager dan 25^e percentiel op deze schaal vallen (een score van minder dan of gelijk aan 66,7). Daarenboven vergeleken King and Jason (2005) een groep met de diagnose van CVS met een groep gediagnostiseerd met MDD en deze laatste had lagere scores dan de groep met CVS (37,8 vs. 48,9), maar beide groepen zouden hebben voldaan aan de CDC-criteria gezien ze allebei onder 66,7 scoorden. In tegenstelling daarmee: als het criterium een score lager dan de 25^e percentiel op alleen ‘Physical Function’ was (minder dan of gelijk aan 70), zouden de deelnemers met CVS aan dit criterium hebben voldaan gezien hun gemiddelde score 44 was, terwijl velen in de MDD-groep niet aan dit criterium zouden hebben voldaan gezien hun gemiddelde score 70.3 was.

Betreffende de ‘Symptom Inventory’: 100% van de CVS- en MDD/CFS-groepen voldeden aan de criteria, wat er op wijst dat dit instrument de individuen met CVS niet onderscheidde van individuen met majeure depressie. Het is, om verschillende redenen, waarschijnlijk dat de ‘Symptom Inventory’ de MDD/CVS-groep verkeerd klassificeerde. Bijvoorbeeld: de ‘Symptom Inventory’ vraagt naar het voorkomen van symptomen in de voorbije maand i.p.v. de laatste 6 maanden, zoals vereist is bij de Fukuda et al. (1994) definitie. De vereiste dat een deelnemer een symptoom een maand rapporteert kan er toe leiden dat meer individuen in de CVS-categorie vallen (bv. een persoon die aan een fysieke ziekte (zoals griep of een verkoudheid) heeft geleden, zou de voorbije maand gerust een pijnlijke keel kunnen hebben gehad). Zelfs als de opgetelde scores voor de empirische definitie groter of gelijk aan 25 moeten zijn (Reeves et al. 2005), zou het algemeen niveau aan symptomen relatief laag kunnen zijn voor patiënten met klassieke CVS-symptomen (het criterium zou worden voldaan als een individu aangaf slechts twee symptomen altijd te hebben en één was matig aanwezig en de ander ernstig). Zo ook zou een persoon met MDD symptomen kunnen bevestigen die makkelijk aan de criteria voor deze schaal zouden kunnen voldoen; zoals niet-verfrissende slaap, gestoord geheugen en hoofdpijn, en spierpijn van matig tot ernstig niveau. De belangrijkste factor is echter dat de ‘Symptom Inventory’ kritieke symptomen voor CVS- zoals post-exertionele malaise, niet-verfrissende slaap en cognitieve problemen – niet onderscheidt. Elk symptoom krijgt dezelfde waarde, wat betekent dat een deelnemer die ernstige en frequente hoofdpijnen rapporteert, dezelfde waarde krijgt als een deelnemer die ernstige en frequente post-exertionele malaise meldt. Globaal scoorden 14 individuen met een diagnose van MDD 25 of hoger op de ‘Symptom Inventory’ en rapporteerden vier of meer symptomen. Dit toont aan dat individuen met primaire psychiatrische ziekten niet altijd worden uitgesloten gebruikmakend van de CDC ‘Symptom Inventory’.

De ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ werd gebruikt om ernstige vermoeidheid te meten, maar naast de 93% van de CVS- en MDD/CVS-groepen die voldeden aan de criteria voor Algemene Vermoeidheid waren er toch 74% van de MDD-groep die dat ook deden. Bij het beschouwen van de criteria die Reeves et al. (2005) gebruikten, had de eerste ontwikkelaar van de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ dit te zeggen: “Betreffende de door Reeves gesuggereerde criteria, hebben we niets om hun beslissing te ondersteunen, maar bij het doorlopen van hun artikel lijkt het er op dat ze de mediaan van hun eigen gegevens gebruikten.” (E.M. Smets, persoonlijke communicatie, 29 juni 2006). In een studie van drie groepen met CVS was de gemiddelde score voor Algemene Vermoeidheid van de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ 18,3 tot 18,8 (Tiersky, Matheis, DeLuca, Lange & Nateson 2003). Bij de beoordeling van Verminderde Aktiviteit voldeden 85% en 86% van de CVS- en MDD/CVS-groepen (respectievelijk) aan de criteria, alsook 78% van de MDD-groep. Daarom voldeden 100% van de CVS- en 100% van de MDD/CVS-groep aan de CDC vermoeidheid-criteria. Het probleem met dit instrument is dat het relatief makkelijk is om te voldoen aan de criteria voor één van de twee categorieën. Met andere woorden: een depressieve persoon kan makkelijk positief antwoorden op vragen zoals “Ik krijg weinig gedaan” of “Ik doe zeer weinig in een dag”, en negatief antwoorden op “Ik voel me zeer aktief” of “Ik denk dat ik veel doe in een dag”. Bijgevolg zal een depressieve persoon voldoen aan de CVS-criteria door ‘helemaal naar waarheid’ te antwoorden op dit type items.

Het inspekteren van de scores van een persoon met MDD die ten onrechte werd geklassificeerd als lijdend aan CVS onderstreept de problemen met de CDC empirische criteria. Een 26-jarige vrouw met MDD voldeed aan de criteria voor CVS gebruikmakend van de CDC empirische criteria (Reeves et al. 2005). Voor de ‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’, voldeed ze aan de drempelwaarden voor ‘Social Function’ (een score van 37,5 waar een score van 75 nodig was) en ‘Role Emotional’ (een score van 0 waar 66,7 nodig was). Met een klinische diagnose van MDD, vertoonde ze stoornissen qua sociaal en emotioneel funktioneren, twee belangrijke eigenschappen van depressie. Deze persoon scoorde 100 op ‘Physical Function’ – de hoogst mogelijke score voor deze meting – wat er op wijst dat ze geen moelijkheden had bij qua fysiek funktioneren; een duidelijke aanwijzing dat ze geen CVS had. Op de CDC ‘Symptom Inventory’ rapporteerde ze dat ze slechts soms milde post-exertionele malaise had, wat er op wijst dat ze dit kardinaal symptoom van CVS niet had. Voor dit individu en andere in de MDD/CVS-groep zijn de gebruikte instrumenten om CVS te identificeren niet toereikend om personen met primaire psychiatrische aandoeningen uit te sluiten.

Beperkingen

Er was vooringenomenheid wat betreft het gebruik van dit makkelijk te vinden staal en recrutering uit de bevolking zou meer te verkiezen zijn, maar het recruteren van zo’n stalen is kostelijk. De groottes van de stalen waren over ‘t algemeen relatief klein maar ook al was de statistische ‘power’ laag om verschillen te detekteren, waren we toch in staat een aantal significante uitkomsten te vinden […]. Daarenboven focusten we ons op slechts één psychiatrische aandoening en toekomstige studies zouden angststoornissen, die ook verkeerd kunnen geklassificeerd zijn, mogen omvatten. Daarnaast is er waarschijnlijk ook een overvloed in sommige van onze bevindingen, aangezien enkele van de schalen gecorreleerd zijn.

Er zijn andere wegen die kunnen worden bewandeld om verbeteringen in de CVS-definitie te ontwikkelen. Jason, Corradi en Torres-Harding (2007) analyseerden bijvoorbeeld de kern-symptomen gedefinieerd door de Fukuda et al. (1994) criteria, maar dit resulteerde niet in interpreteerbare factoren. Wanneer ze echter een grotere groep van theoretisch gedefinieerde symptomen opnamen in de analyses, kwam wel een interpreteerbare set factoren tevoorschijn. De volgende factoren werden gevonden: neurocognitief (bv. traagheid van gedachten), vasculair (bv. duizeligheid na rechtstaan), inflammatie (bv. chemische overgevoeligheid), spier/gewricht (bv. pijn in meerdere gewrichten), infektueus (bv. pijnlijke keel) en slaap/post-exertioneel (bv. niet-verfrissende slaap). Deze bevindingen suggereren dat theoretische en empirische benaderingen om kritieke symptomen van CVS te bepalen aanzienlijke verdiensten hebben. Het domein der CVS-studies moet worden onderbouwd met empirische methoden voor het bepalen van een definitie versus meer op consensus gebaseerde inspanningen.

Tot besluit

Deze studie suggereert dat de empirische definition van Reeves et al. (2005) de criteria heeft breder gemaakt in die zin dat sommige individuen met een zuiver psychiatrische ziekte verkeerd gediagnostiseerd zullen worden als CVS. De Reeves et al. empirische definitie gebruikt specifieke instrumenten (zoals de ‘Medical Outcomes Survey Short-Form-36’) om diagnostische beslissingen te nemen maar ze omvatten dimensies die niet specifiek zijn voor de ziekte. Green, Romei en Natelson (1999) vonden dat 95% van de individuen die een medische behandeling voor CVS zochten, gevoelens van vervreemding rapporteerden en 70% geloofde dat anderen eensgezind hun CVS-symptomen toeschreven aan psychologische oorzaken. Het ongepast opnemen van zuiver psychiatrische aandoeningen in CVS-stalen kan verder bijdragen tot het diagnostisch skepticisme en het stigma dat individuen deze ziekte ondervinden. Meerdere researchers blijven geloven dat CVS zou moeten worden beschouwd als een funktioneel somatisch syndroom (Barsky & Borus 1999), gekarakteriseerd door diffuse, slecht gedefinieerde symptomen die significant subjectief leed en invaliditeit veroorzaken en die niet kunnen worden bevestigd door consistente documentatie van een organische pathologie. Taylor, Jason and Schoeny (2001) hebben deze stelling uitgedaagd maar uiteindelijk zullen beoordeling en criteria die er niet in slagen de unieke karakteristieken van deze ziekte te vatten wellicht tot de foutieve conclusie leiden dat enkel leed en ongemak CVS kenmerken, daarbij ONaangewezen een unitaire hypothetische constructie genaamd ‘funktioneel somatisch syndroom’ ondersteunend. Dergelijke vertroebeling van diagnostische categorieën zal het zelfs nog moeilijker maken om biologische merkers voor deze ziekte te identificeren en zo zullen veel wetenschappers overtuigd geraken dat deze ziekte psychogeen is (Jason & Richman 2008). Tenslotte zal het gebruik van een brede of enge definitie van CVS, belangrijke invloed hebben op epidemiologische bevindingen aangaande CVS, op aantallen psychiatrische co-morbiditeit, op hoe patiënten worden behandeld en uiteindelijk op de waarschijnlijkheid van het vinden van biologische merkers voor deze ziekte.

NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS

Bij de eerder vermelde genetische studies bij CVS door het CDC maar ook bij andere, komt regelmatig het NR3C1 gen, coderend voor de de glucocorticoid receptor, naar voor. Hieronder volgt een samenvatting van wat wetenschappelijke artikels daaromtrent…

Een transcriptie-factor is een eiwit dat bindt op specifieke DNA-sequenties en zo de transfer (of transcriptie) controleert van genetische informatie van DNA naar RNA.

SNP = single nucleotide polymorfisme; kleine wijziging van slechts één bouwsteentje in het DNA van een gen.

Het eiwit waartoe dit gen aanleiding heeft is een receptor voor glucocorticoïden die als transcritpie-factor (bindend op ‘glucocorticoid response elements’, GRE) én als een regulator voor andere transcriptie-factoren kan werken. (Tussen de genen in zitten stukken DNA die niet voor eiwitten coderen. In deze stukken niet-coderend DNA liggen gebieden die de activiteit van genen regelen, de zogenaamde promotors. Voor ieder gen zit zo’n promotor. Aan deze promotor kan het RNA-polymerase binden met behulp van andere eiwitten, de zogenaamde transcriptie-factoren.) Het kan ook worden gevonden in heteromere cytoplasmatische complexen samen met o.a. ‘heat shock’ factoren. Het eiwit komt typisch in het cytoplasma voor totdat het bindt met een ligand (molekule die past op de bindplaats van een receptor), waarna het complex naar de cel-kern verhuist. NR3C1 is betrokken bij de glucocorticoïde feedback bij uitdagende omstandigheden en medieert ook cortisol-effekten op de immuun-funktie. Onevenwichten in het aantal, verwerking en funktie van NR3C1 gen-produkten kan het niveau van de negatieve feedback invloed op de HPA-as aktiviteit en op het immuunsysteem veranderen.

Sommigen vinden dat de nadruk te sterk wordt gelegd op dergelijke stress- en stemmingsgebonden genen bij de pathogenese van CVS. Het moet echter worden benadrukt dat de er een nauwe communicatie verloopt tussen de HPA-as en het immuunsysteem (waarover later meer).

Er moet ook worden opgemerkt dat sommige researchers ‘chronisch vermoeiden’ samen nemen met CVS. Voorzichtigheid blijft dus geboden bij de interpretatie. Er zijn aanwijzingen voor een verband met CVS maar verder onderzoek blijft aangewezen.

Neem gerust contact voor meer uitleg of voor discussie!

NR3C1

nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, lid 1

glucocorticoid receptor gen

In één van de eerder ingeleide Pharmacogenomics studies (2006 Apr;7(3):387-394) – ‘Polymorphisms in genes regulating the HPA-axis associated with empirically delineated classes of unexplained chronic fatigue’ – rapporteerden Rajeevan et al. (Centres for Disease Control and Prevention, Division of Viral and Rickettsial Diseases, National Centre for Infectious Diseases) dat het glucocorticoid receptor gen (NR3C1) een potentiële mediator voor CVS is.

Chronische Vermoeidheid Syndroom wordt gekarakteriseerd door aanhoudende of terugkerende vermoeidheid die niet weggaat met rust, een aanzienlijke vermindering van aktiviteiten veroorzaakt en vergezeld gaat met een verscheidenheid aan symptomen. De onbekende etiologie wou kunnen weerspiegelen dat CVS een heterogene aandoening is. ‘Latent class analyse’ [zie ‘ Inflammatoire Immuun-signalisering’] van symptomen en fysiologische systemen werden gebruikt om subgroepen af te bakenen in een staal uit de bevolking van vermoeide en niet-vermoeide individuen. De studie onderzocht of genetische verschillen aan de basis liggen van de subgroepen. Polymorfismen in 11 kandidaat-genen gerelateerd met hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as funktie en stemmings-gerelateerde neurotransmitter-systemen werden geëvalueerd door elk van de vijf [door hen zelf bedachte] ziekte-klassen (Klasse 1, n = 33; Klasse 3, n = 22; Klasse 4, n = 22; Klasse 5, n =17; Klasse 6, n = 11) van [medisch onverklaarde] vermoeide invividuen [CVS en andere] te vergelijken met individuen die als gezond werden beschouwd (Klasse 2, n = 35). Van de vijf klassen individuen met onverklaarde vermoeidheid werden drie klassen onderscheiden d.m.v. gen-polymorfismen betrokken bij HPA-as funktie of neurotransmitter-systemen, inclusief proopiomelanocortine (POMC), nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, lid 1 (NR3C1), monoamine-oxidase A (MAOA), monoamine-oxidase B (MAOB) en tryptofaan-hydroxylase 2 (TPH2). Deze gegevens ondersteunen de hypothese dat medisch onverklaarde vermoeidheid heterogeen is en geven preliminair bewijs van de genetische mechanismen aan de basis van de aandoeningen [niet enkel CVS dus] liggen.

In een ander artikel o.l.v. Rajeevan (‘Glucocorticoid receptor polymorphisms and haplotypes associated with Chronic Fatigue Syndrome’ in in Genes Brain Behav. 2007 Mar;6(2):167-76) werd de aandacht toegespitst op die belangrijke factor van de HPA-as, het glucocorticoid receptor-gen (NR3C1). In deze studie werd onderzocht of er een verband is tussen sequentie-variaties in het glucocorticoid receptor-gen (NR3C1) en CVS. Er waren 137 deelnemers (40 met CVS, 55 met onvoldoende symptomen of vermoeidheid – ISF, en 42 niet-vermoeide controles); deze werden klinisch geëvalueerd en waren afkomstig uit de algemene bevolking van Wichita, Kansas. Er werden negen ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) in NR3C1 getest op een mogelijk verband met CVS.

Men stelde een associatie vast van meerdere SNPs met chronische vermoeidheid [CVS maar ook andere vermoeiden] in vergelijking met niet-vermoeide (NF) individuen (P < 0.05); en men vond gelijkaardige associaties met kwantitatieve bepalingen van funktionele beperking (via de ‘SF-36’) [met lichamelijke pijn, algemene gezondheid, vitaliteit en sociaal funktioneren maar NIET met emotionele en mentale gezondheid], met vermoeidheid (via de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’) en met symptomen (via de ‘Centres for Disease Control Symptom Inventory’). Het belangrijkste allel [Verschillende vorm van een gen dat op een bepaalde plaats (= locus) van homologe chromosomen kan voorkomen. Allelen coderen voor dezelfde eigenschap.] kwam frequenter voor bij vermoeide individuen en zij die homozygoot voor dit belangrijkste allel (van alle geassocieerde SNPs) waren, hadden een verhoogd risico op ISF of CVS. Vijf SNPs, in een gebied van ongeveer 80 kb [kilo-baseparen; maat voor de grote van een stuk DNA], toonde een hoog ‘linkage-disequilibrium’ (LD) [Allelen op verschillende loci erven niet onafhankelijk van elkaar over. Bij een ziekte wordt verwacht dat het geassocieerde allel in een verhoogde frequentie aanwezig is in een steekproef van patiënten vergeleken met een steekproef van controlepersonen. De term 'linkage disequilibrium' geeft aan dat een allel van een ziekte-gen gekoppeld overerft met specifieke allelen van naburige genen.] in CVS aan maar dit LD daalde geleidelijk aan bij ISF- en NF-individuen. [Dit zou een genetische basis voor klassificatie van individuen met CVS, ISF en NF kunnen betekenen.]. Bovendien toonde haplotype-analyse [haplotype = combinatie van allelen zoals die voorkomen op een chromosoom] van het gebied met LD, twee geassocieerde haplotypes aan met tegengestelde allelen: één beschermend en het ander risico-houdend voor CVS.

Deze resultaten tonen aan dat NR3C1 een potentiële mediator voor chronische vermoeidheid [N.B.: ook hier is dit niet noodzakelijk CVS] is en impliceren variaties in het DNA van NR3C1 als een mogelijk mechanisme waarlangs de veranderingen in regulering van de HPA-as bij CVS zich kan manifesteren.

Ook een team o.l.v. Benjamin N Goertzel (Virginia Tech, National Capital Region, Arlington, VA, USA) vroeg zich af of de aanwezigheid van CVS nauwkeuriger kan worden voorspeld d.m.v. ‘single nucleotide’ polymorfisme (SNP) profielen (Pharmacogenomics. 2006 Apr;7(3):475-83: ‘Combinations of single nucleotide polymorphisms in neuro-endocrine effector- and receptor-genes predict Chronic Fatigue Syndrome’). Ze zochten naar regels om a.h.v. SNP-profielen te kunnen voorspellen of een patient CVS had. Analyse van de SNPs die meest frequent werden gebruikt gaf aanleiding tot een lijst van ‘belangrijkste SNPs’ (wat niet hetzelfde is als ‘meest differentiërende SNPs’). De top drie genen die de SNPs bevatten die meest belangrijk zijn, waren neuronaal tryptofaan-hydroxylase (TPH2, betrokken bij het serotonine-metabolisme), catechol-O-methyltransferase (COMT, betrokken bij de methylatie van norepinefrine) en nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, member 1 glucocorticoid receptor (NR3C1, betrokken bij corticosteroïden-gevoeligheid via signaal-transductie en transcriptie via de RNA-polymerase II promotor). [De combinatie van de ‘corticotropin releasing hormone’ receptor (CRHR)1 en CRHR2 bleek ook relatief belangrijk, wat een potentieel significante rol voor corticotropine-afgevende hormonen suggereert.] Uit de meerdere miljoen mogelijke SNPs waren er slechts 28 die, met een nauwkeurigheid van 76%, voorspellen of een persoon CVS heeft. Dit wijst er op dat CVS een genetische component heeft die sommige aspekten van de ziekte kan helpen verklaren.

Naast het feit dat genetische en milieu-factoren een rol spelen, dienen we te onthouden dat dit ook ondersteunend bewijs is voor een polygeen eerder dan een monogeen overervingspatroon en voorbestemdheid voor CVS. Voor de meeste gewone ziekten met erfelijke componenten is het trouwens zo dat niet één enkel of enkele ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) het overgrote deel van de variantie verklaren. Veel van de variantie kan worden veroorzaakt door interakties (epistasis) [Het onderdrukken of belemmeren van het tot uiting komen van een eigenschap door een andere factor welke niet tot hetzelfde factoren-set behoort.] tussen meerdere SNPs of interakties met milieu-condities.

NR3C1 blijft alvast verder het voorwerp van onderzoek…

Aan de Universiteit Antwerpen was in de onderzoeksgroep ‘Toegepaste Molekulaire Genomica’ tot eind 2008 een studie aangekondigd met de titel ‘Molekulair-genetische analyse van het Chronische Vermoeidheid Syndroom’. Men meldde daaromtrent “Er zijn aanwijzingen dat de kwetsbaarheid voor het Chronisch Vermoeidheids Syndroom (CVS) deels genetisch bepaald is. Molekulair genetisch onderzoek kan bijdragen tot inzicht in de pathogenese van CVS en kan leiden tot de identifikatie van biomerkers en therapeutische doelwitten. De doelstelling van het genetisch luik van dit onderzoek bestaat erin de betrokkenheid van 3 funktionele kandidaat-genen (TPH2, COMT en NR3C1) te onderzoeken in relatie tot CVS.”. Contact met het Departement Molekulaire Genetica van de UA leerde dat de criteria voor de diagnostiek deze volgens Fukuda et al. (1994) zijn. Het genetisch onderzoek werd nog niet aangevat en er worden geen resultaten of publikaties verwacht in de nabije toekomst. [januari 2009]

Maar ook elders blijft dit gen de aandacht van onderzoekers houden:

Pharmacogenomics. 2009 Jan;10(1):35-42

A Bayesian approach to gene-gene and gene-environment interactions in Chronic Fatigue Syndrome

Lin E [1], Hsu SY [2]

[1] Vita Genomics, Inc., 7th floor, No. 6, Sec. 1, Jung-Shing Road, Wugu Shiang, Taipei, Taiwan

[2] Department of Psychiatry, Chi Mei Medical Centre, Liouying, Tainan, Taiwan

Inleiding: Bij genoom-onderzoek, is het essentieel om gen-gen en gen-milieu interakties te bekijken voor het beschrijven van de complexe kenmerken betrokken bij ziekte-gerelateerde mechanismen. In dit werk was ons doel gen-gen en gen-milieu interakties te detekteren via de analyse van genetische en demografische factoren – inclusief SNPs, leeftijd, geslacht en BMI – van patiënten met Chronische vermoeidheid Syndroom.

Materialen & methoden: We benutten de data-set uit een eerdere studie uitgevoerd door de ‘Centres for Disease Control and Prevention Chronic Fatigue Syndrome Research Group’. Om gen-gen en gen-milieu interakties te onderzoeken, implementeerden we een methode voor het identificeren van significante interakties tussen factoren: een twee-staps Bayesiaanse variabelen-selektie methodologie gebaseerd op Markov Chain Monte Carlo benaderingen.

[Bayesiaanse statistiek is een benaderingswijze die veel wordt gebruikt in de medische statistiek. De Bayesiaanse methodiek is gebaseerd op de stelling van Bayes die kwantificeert wat de nieuwe a posteriori onzekerheden zijn, gegeven een verzameling van a priori onzekerheden en nieuwe gegevens. Met behulp van de stelling van Bayes kunnen verschillende bronnen van informatie worden gecombineerd. Markov-keten Monte Carlo is een algemene computer-techniek die op grote schaal gebruikt wordt in de natuurkunde, chemie, biologie, statistiek en informatica.]

Resultaten: Door het toepassen van onze benadering, vonden we NR3C1 significant in het twee-locus gen-gen effekt-model, zowel als in het twee-factor gen-milieu effekt-model. Verder werd een significante gen-milieu interaktie geïdentificeerd tussen NR3C1 en geslacht. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat NR3C1 en geslacht een rol kunnen spelen in biologische mechanismen geassocieerd met Chronische Vermoeidheid Syndroom.

Besluit: We toonden aan dat onze benadering een veelbelovende methode is om de gen-gen en gen-milieu interakties te bepalen bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom door genetische factoren (SNPs) en demografische factoren zoals leeftijd, geslacht en BMI te gebruiken.

[Voor nog meer over het detekteren van gen-gen interakties en de SNPs (NR3C1 e.a.) uit de data-set verkregen door de ‘CDC Chronic Fatigue Syndrome Research Group’ kunnen geïnteresseerden terecht in het artikel ‘Odds ratio based multifactor dimensionality reduction method for detecting gene-gene interactions’ (Bioinformatics. 2006 Nov 08.) van het team van Chung (Korea). Het is een stuk over een methode om combinaties van multi-locus genotypes en afzonderlijke omgevingsfactoren, geassocieerd met een bepaalde ziekte, te identificeren. Men gebruikt de bovengenoemde set gegevens als voorbeeld.]

Voor de toekomst: bekijken van de interakties tussen de Glucocorticoid Receptor en ‘Nuclear Factor-κB’

<<De glucocorticoid receptor (GR) is een ligand-bindende transcriptie-factor in het cytoplasma, een enorm proteïne-complex met meerdere chaperones, adaptor- en inhibitor-molekulen. Na aktivatie door ligand-binding wordt GR vrijgegeven van dit complex en reist het naar de cel-kern, waar het als een echte DNA-gebonden transcriptie-factor of als een niet-DNA-gebonden co-factor voor gen-inductie of -repressie werkt.

Voor de meeste van de typische glucocorticoid-responsieve genen geldt dat GR als een homodimere factor bindt op het DNA via de zogenaamde GR-responsieve elementen en de nodige co-factoren recruteert voor het remodelleren van chromatine en aktivatie van de basale transcriptie-machinerie. Dit alles te samen leidt tot specifieke, glucocorticoid-gemedieerde gen-transcriptie.

In het geval van gen-repressie geldt dat GR niet bindt op het DNA maar, meest waarschijnlijk als een monomere factor, interfereert met andere DNA-bindende transcriptie-factor complexen om zo gen-transcriptie af te sluiten. Dit GR-effekt is zeer belangrijk bij vele fysiologische aandoeningen en ziekten.>>

Prof. Guy Haegeman, LEGEST (Laboratory for Eukaryotic Gene Expression and Signal Transduction)

‘Heat shock’ proteïnen en inspanning bij CVS

Veelbelovend artikel waarin nogmaals inspanning, oxidatieve stress en mankementen in de respons hierop bij M.E.(cvs) worden gelinkt.

Met dank aan Dr Thambirajah voor de copie van het artikel.

Clin Invest Med. 2008 Dec 1;31(6):E319-27

Verschil in ‘heat shock’ proteïnen respons op inspanning in CVS

Anita A. Thambirajah BSc¹; Kenna Sleigh RN, MSN, PhD²; H. Grant Stiver MD, FRCPC³; Anthony W. Chow MD, FACP, FRCPC⁴

1 Department of Biochemistry and Microbiology, University of Victoria, Victoria, Canada

2 Department of Surgery, Division of Urology, Department of Urological Sciences at Vancouver General Hospital and University of British Columbia, Vancouver, Canada

3 Division of Infectious Diseases, Vancouver General Hospital and University of British Columbia, Vancouver, Canada

4 Division of Infectious Diseases, Vancouver General Hospital and University of British Columbia, Vancouver, Canada

Samenvatting

[zie bij ‘Oxidatieve Stress’]

Inleiding

De ‘heat-shock’ respons is een universeel en essentieel adaptief mechanisme dat cellen toelaat te reageren op een brede waaier van schadelijke condities. Onder normale fysiologische omstandigheden komen ‘heat-shock’ proteïnen tot constitutieve [continue expressie in alle cellen van een organisme - tegengesteld aan geïnduceerde expressie] expressie bij basale waarden en spelen centrale rollen bij proteïne-opvouwing en translocatie over membranen. Geïnduceerd onder stress (temperatuurswijzigingen, glucose-gebrek, oxidatieve stress, virus-infektie en andere pathologische omstandigheden), worden HSP’s een cel-beschermende status toegewezen via talrijke cellulaire en metabole responsen.

HSPs worden onderverdeeld in verschillende families gebaseerd op hun molekulaire massa (kleine HSP’s, HSP60, HSP70 en HSP90). Kleine HSP’s, zoals HSP27, zijn belangrijk bij in microfilament-organisatie, cel-groei en differentiatie, en bij het beschermen van cellen tegen apoptose geïnduceerd door hyperthermie, inflammatoire cytokinen en oxidatieve stress. […] HSP60 en HSP70 zijn betrokken bij de oligomere samenstelling en transport van peptiden geassocieerd met de mitochondriale matrix. Daarenboven medieert HSP70 ook cel-bescherming bij oxidatieve stress. HSP90 is één van de meest overvloedige chaperonnes [klasse van proteïnen die het correct opvouwen van eiwitten vergemakkelijken door er op te binden en ze te stabiliseren] in de cytosol [‘vloeistof’ waarin alle cel-organellen zich bevinden en waarin de meeste metabole processen plaatsvinden] bij eukaryoten [cellen met een echte kern die het DNA bevat en door een membraan omlijnd is - tegengesteld aan prokaryoten (= bakterieën)] en speelt een kritieke rol bij het reguleren van cellulaire processen zoals hormoon-signalisering en controle van de cel-cyclus. Belangrijk is dat bij fysieke inspanning en uithoudingstraining bij gezonde atleten een verhoging van beschermende ‘heat-shock’ proteïnen en anti-oxidante enzymen in perifeer bloed leukocyten werd aangetoond. Aangezien fysieke inspanning bekend is om de symptomen van CVS te verergeren en metabole veranderingen, waaronder oxidatieve stress, te kunnen moduleren, is het bepalen van HSP-expressie in elk van de vier HSP-families voor en na inspanning bij CVS-patiënten van belang.

[…]

Bespreking

[…] Upregulering van HSP-waarden kan een belangrijke adaptieve fysiologische respons zijn die een anti-oxidante en cel-beschermende rol speelt in skelet-spieren en andere weefsels na inspanning.[Koh TJ. Do small heat-shock proteins protect skeletal muscle from injury? Exerc Sport Sci Rev 2002;30:117-21] CVS-patiënten zijn minder in staat, vergeleken met gezonde controle-individuen, om oxidatieve stress, zoals tijdens een diepe inspanning, te beantwoorden. […]

Het belang van de bevindingen dient nog te worden bepaald. Niettemin suggereren ze een onderliggende maladaptatatie in respons op oxidatieve en andere vormen van stress bij patiënten met CVS. HSP27 en andere kleine HSPs komen overmatig tot expressie bij oxidatieve stress en ‘heat-shock’ omstandigheden, waarbij grote oligomeren worden gevormd die de cellen beschermen tegen accumulerende geoxideerde eiwitten. [Arrigo AP. Hsp27: novel regulator of intracellular redox state. IUBMB Life 2001;52:303-7] HSP27 dient ook om apoptose en de vernietiging van verscheidene anti-oxidante enzymen te voorkomen onder stress-omstandigheden. Bovendien verhoogt de upregulering van HSP27 de aktiviteit van enzymen die intracellulaire redox-omstandigheden onderhouden (bv. glucose-6-fosfaat-dehydrogenase, glutathion-reductase en glutathion-transferase). Zodoende lijkt HSP27 cellulaire anti-oxidante bescherming te bieden door het reduceren van het aantal ‘reactive oxygen species’ [ROS; vrije zuurstof radikalen] en door het wegnemen van de toxiciteit van geoxideerde proteïnen […]. Expressie van HSP27 en andere kleine HSPs werd ook in verband gebracht met dalingen van intracellulaire ijzer-waarden die anders de vorming katalyseren van hydroxyl-radikalen en geoxideerde proteïnen genereren. Anderzijds werd aangetoond dat de constitutieve over-expressie van HSP27 resulteert in een verhoogde vatbaarheid van cellen voor oxidatieve stress, wat suggereert dat een zorgvuldig evenwicht van HSP27 expressie moet worden aangehouden.

Onze intrigerende bevindingen dat in PBMC de gehaltes aan HSP27, HSP60 en HSP90 bij CVS-patiënten daalden na inspanning in tegenstelling tot sedentaire controle-indivduen van dezelfde leeftijd en hetzelfde geslacht suggereert een defekte adaptieve respons op oxidatieve stress bij CVS-patiënten. De hogere basale expressie van HSP27 bij CVS-patiënten komt ook overeen met de notie dat cellen van CVS-patiënten meer vatbaar zijn voor oxidatieve stress. Tesamen genomen doen deze preliminaire observaties de mogelijkheid rijzen dat het CVS-patiënten ontbreekt aan een efficient adaptief of coping-mechanisme in respons op oxidatieve stress na inspanning. Dit wordt ondersteund door eerdere meldingen van verhoogde oxidatieve stress gekoppeld aan een verminderde anti-oxidante verdediging bij CVS-patiënten.

Onze exploratieve studie heeft verschillende beperkingen. Het aantal patiënten en controles in deze preliminaire studie was klein. Het inspanningsprotocol, hoewel gestandardiseerd en voor CVS-patiënten zwaar geacht, zou kunnen worden beschouwd als een onvoldoende grote stressor voor de controle-groep (zoals bewezen door de minimale veranderingen in hun HSP-gehalten na inspanning. Nochtans werd dit inspanningsregime zo gekozen dat het kon worden beeïndigd door én de studie- én de controle-groepen – een meer rigoureus inspanningsregime zou door CVS-patiënten niet worden getolereerd. Niettemin werden, ondanks de mogelijkheid dat dit inspanningsregime een gepaste adaptieve respons op fysieke inspanningbij de controle-individuen zou kunnen hebben gemaskeerd, significante verschillen in HSP-expressie tussen CFS-patiënten en controle-individuen vastgesteld. Western blot analyse is ook een vrij ongevoelige methode voor het detekteren van HSPs in PBMC. Intracellulaire of opppervlakte-kleuring voor HSP’s gevolgd door FACS-analyse is wellicht een meer sensitieve of accurate benadering. De aanwezigheid van degradatie-produkten bij de Western blots zou ook een storende variabele kunnen zijn. Deze degradatie-produkten zou het resultaat kunnen zijn geweest van een langdurige stockage en herhaald invriezen en ontdooien van de stalen, aangezien geen protease-inhibitoren werden toegevoegd aan de lysaten tijdens het bewaren. Ten slotte, aangezien HSP60 en HSP70 allebei werden gelinkt aan inflammatoire processen, zou het interssant kunnen geweest zijn om de expressie-profielen van inflammatoire cytokinen in de PBMCs van deze patiënten te karakteriseren. Niettemin reveleerde onze studie, ondanks deze beperkingen, een consistente trend in HSP expressie-profielen bij CVS-patiënten die verschilde van gezonde controles voor en na inspanning. Deze intrigerende bevindingen zijn ook consistent met de literatuur die abnormaliteiten suggereert in het energie-metabolisme en capaciteit om oxidatieve stress te verwerken bij CVS. Deze bevindingen verstrekken niet enkel bijkomende benaderingen voor het onderzoeken van de cellulaire en metabole adaptieve responsen bij CVS, maar kunnen ook een meer objectieve biologische merker bieden voor het identificeren van patiënten met deze ziekte.