Zie o.m. ook:
Vermoeidheid bij Myalgische Encefalomyelitis
Richtlijnen voor ‘Pacing’
Biologisch karakter voor post-exertionele malaise versus G.O.T.
‘Energie Enveloppe Theorie’ en ‘Energie Quotient’ bij M.E.(cvs)

————————-

Disability & Rehabilitation, 2011; 1-8

Pacing as a strategy to improve energy management in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: a consensus document

Ellen M. Goudsmit (1), Jo Nijs (2,3,4), Leonard A. Jason (5) & Karen E. Wallman (6)
1 School of Psychology, University of East London, Stratford, London, E15 4LZ, UK
2 Department of Human Physiology, Faculty of Physical Education & Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussel, Belgium
3 Division of Musculoskeletal Physiotherapy, Department of Health Care, Artesis University College Antwerp, Belgium
4 Department of Rehabilitation and Physiotherapy, University Hospital Brussels, Belgium
5 Centre for Community Research, DePaul University, Chicago, IL USA
6 School of Sport Science, Exercise and Health, The University of Western Australia

Doel: Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een invaliderende aandoening die wordt gekenmerkt door een aantal symptomen die typisch verergeren na minimale inspanning. Er werden verscheidene strategieën voorgesteld om de beperkte energie-niveaus te beheren. Daarvan werd ‘pacing’, in bevragingen uitgevoerd bij patiënten-groepen, consistent beoordeeld als één van de meest nuttige. Dit overzicht is een reaktie op de schaarste qua informatie over ‘pacing’ in de wetenschappelijke literatuur.
Methode: We beschrijven het principe van ‘pacing’ en hoe dit kan worden afgestemd om tegemoet te komen aan de individuele mogelijkheden en voorkeuren. Een kritische evaluatie van de research moest de benefieten en beperkingen van deze strategie vaststellen.
Resultaten: Op basis van verscheidene studies, wordt voorgesteld dat ‘pacing’ kan helpen om de aandoening te stabiliseren en post-exertionele malaise te vermijden.
Besluit: Pacing biedt behandelaars een bijkomende therapeutische optie die aanvaardbaar is voor de meerderheid van de patiënten die de ernst van de met inspanning gerelateerde symptomen van M.E./CVS kan verminderen.

Inleiding
Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een invaliderende aandoening met onbekende oorzaak. Bij metingen die de impact van aandoeningen op het dagelijks leven beoordelen, laten patiënten met M.E./CVS hogere scores optekenen dan patiënten met verscheidene types kanker, Reumatoïde Arthritis, Multipele Sclerose, nierziekten in het eind-stadium, depressie en bipolaire stoornis. Eén van de voornaamste kenmerken van M.E./CVS is de verergering van vermoeidheid en andere symptomen na minimale inspanning. Post-exertionaele malaise (PEM) is een diagnostisch criterium in de meest courant gebruikte research-definities en de nauwe verwantschap tussen symptomen, en aktiviteit wordt ook erkend in de recente klinische criteria voor volwassenen en kinderen. Studies ondersteunen de visie dat de aanwezigheid van PEM de diagnostische precisie verhoogt, in het bijzonder omwille van de hoge prevalentie van vermoeidheid in de algemene bevolking, alsook bij aandoeningen zoals Multipele Sclerose en depressie.
Aangezien PEM de ziekte-last gedurende meerdere weken kan verhogen, bedachten psychologen een strategie die bekend staat als ‘pacing’ [Goudsmit EM, Howes S. Pacing: a strategy to improve energy management in Chronic Fatigue Syndrome. Health Psychol Update (2008) 17: 46-52]. Dit wordt gedefinieerd als een benadering waarbij patiënten worden aangemoedigd zo aktief mogelijk te zijn binnen de grenzen opgelegd door de ziekte. In de praktijk vraagt ‘pacing’ van het individu een niveau te bepalen waarbij ze kunnen funktioneren maar dat niet leidt tot een uitgesproken verergering van vermoeidheid en andere symptomen voor maximaal vijf dagen. Mineure en voorbijgaande symptomen die de persoon niet onwel doen voelen mogen worden genegeerd. Typische aanwijzingen dat patiënten hun ‘grenzen’ hebben overschreden, omvatten het aanvatten van spier-zwakte, spier-stijfheid, pijn, duizeligheid, hoofdpijn en een griep-achtige malaise [VanNess JM, Stevens SR, Bateman L, Stiles TL, Snell CR. Post-exertional malaise in women with Chronic Fatigue Syndrome. J Womens Health (2010) 19: 239-244; zie ‘Post-exertionele malaise bij vrouwen met CVS’]. Afhankelijk van de aard en ernst van de symptomen, mogen de patiënten ofwel stoppen en rusten of een aktiviteit wisselen naar een andere spier-groep, of beide. Door het gebrek aan bewijs dat dit doeltreffend is wat betreft het significant reduceren van een brede waaier aan symptomen, wordt ‘pacing’ niet beschouwd als een behandeling voor de ziekte als geheel. In plaats daarvan wordt bepleit dat het zou worden aangeboden als een component van een op maat gemaakt, multidisciplinair programma dat de specifieke noden en omstandigheden van het individu met M.E./CVS aanpakt. Het biedt behandelaars een bijkomende therapeutische optie en in het bijzonder een alternatief voor tijd-afhankelijke strategieën [met weinig oog voor de noden van de patient; gepropageerd door mensen zoals Wessely, Sharpe, White, Fulcher, etc.] gericht op het verhogen van aktiviteit-niveaus en het verbeteren van kracht en uithouding. De laatste zijn gebaseerd op de veronderstelling dat PEM een voorbijgaande reaktie op deconditionering is en dat de beslissing om te rusten wanneer men zich onwel voelt, een “aangeleerde respons” is die de symptomen op korte termijn verlicht maar de fitheid van het indvidu op lange termijn vermindert. Deze protocollen vereisen daarom dat patiënten een vooraf-bepaald schema opvolgen waarbij aktiviteit en rust worden gepland en consistent zijn. In het geval een persoon zich slechter zou gaan voelen, laten de meeste regimes een tijdelijke vermindering toe qua duur, intensiteit en/of snelheid van de aktiviteiten maar het algemeen advies is enige terugval te verwachten en niet te rusten of te stoppen.

Geschiedenis
‘Pacing’ werd initieel ontworpen tijdens de jaren 80 voor patiënten met M.E., zoals ‘t bekend stond in het V.K., en epidemische neuromyasthenie (E.N.) zoals er in de V.S. werd naar gerefereerd. M.E./E.N. kwam dikwijls in clusters voor en de aard van de symptomen zowel als de wijze van transmissie deed velen een infektueuze etiologie veronderstellen. Aangezien patiënten echter zelfden werden opgevolgd na de uitbraken, werd M.E. beschouwd als een acute aandoening en is er weinig bewijs voor management dat verder gaat dan symptomatische behandeling en advies om te rusten. Dit veranderde toen in 1978 erkend werd dat M.E. chronisch wordt [Ramsay AM. ‘Epidemic neuromyasthenia’ 1955-1978. Postgrad Med J (1978) 54: 718-721]. Toen hij observeerde dat de “drempel voor lichamelijke aktiviteit, als die wordt overschreden, wordt gevolgd door een terugval en het terugkeren van acute symptomen”, pleitte Dr Melvin Ramsay er voor dat “elke patient die drempel moet bepalen en een gepast leven-patroon moet aannemen”.

Dit laatste werd de basis voor meer gedetailleerde richtlijnen. De term ‘pacing’ werd gekozen door één van de auteurs (EM Goudsmit) gezien het advies voor patiënten met M.E./E.N. leek op hetgene dat werd gevonden in boeken over omgaan met andere chronische aandoeningen. Hoewel de meeste daarvan het woord ‘pacing’ niet gebruikten en definities varieerden, beschreef iemand het als “identificeren tot welke aktiviteiten iemand in staat is, hoe dikwijls, onder welke omstandigheden…‘pacing’ is geen statische beslissing maar fluctueert noodzakelijkerwijs met het monitoren van de fysiologische noodzaak…rust wordt voorgeschreven… voor het controleren van de symptomen”. Als adviseur bij steungroepen, promootte Goudsmit ‘pacing’ in informatie-ducumenten en andere publicaties, en beoordeelde vervolgens een programma dat ‘pacing’ in een gecontroleerde proef omvatte.

Kritieken betreffende de mogelijke gevaren van rust en verdere deconditionering [Wessely] werden overwogen maar er werd aangevoeld dat de symptoom-afhankelijke benadering veiliger was en meer geschikt, voor een aantal redenen. Ten eerste: de tijd-afhankelijke aktiviteit-strategieën waren over het algemeen gebaseerd op revalidatie-programmas ontworpen voor chronische pijn. Deze programmas dagen de therapeutische voordelen uit van rust na de acute fase waar symptomen niet langer worden beschouwd als een teken voor verdere weefsel-schade, en veronderstellen dat residuele pijn en opflakkeringen op bevredigende wijze kunnen worden beheerst door gebruik te maken van andere interventies zoals opiaten, fysiotherapie, stress-management en cognitieve gedrag therapie (CGT). Enkele van deze programmas volgen ‘operant conditionering’ principes [Eén van de fundamentele concepten van gedrag-psychologie: een methode van aanleren die geschiedt door beloning en bestraffing voor een bepaald bedrag. O.C. vormt een associatie tussen een gedrag en een gevolg - daarom ook respons-stimulus conditionering. Het is een vorm psychologisch aanleren waarbij een individu het optreden en de vorm van haar/zijn gedrag aanpast door de associatie van dit gedrag met een stimulus; onderscheidt zich van klassieke conditionering (ook ‘respondent conditionering’ genaamd) doordat operant conditionering gaat over de aanpassing van modificatie van ‘operant’ of ‘vrijwillig’ gedrag. Operant gedrag werkt op de omgeving en wordt onderhouden door de gevolgen er van, terwijl klassieke conditionering gaat over de conditionering van ‘reflex’-gedrag dat wordt opgewekt door voorafgaande omstandigheden.]: responsen zoals sympathie vanwege een naaste worden beschouwd als positieve bekrachtiging van ziekte-gedrag. Daarenboven: gezien het feit dat inaktiviteit geassocieerd is met een verhoogde deconditionering, spier-verlies, osteoporose en depressie, werd geargumenteerd dat symptoom-afhankelijke rust de invaliditeit zou kunnen verergeren en bestendigen. Er werden daarom tijd-afhankelijke benaderingen voor chronische pijn ontworpen om de “overmatige” rust te beknotten en de associatie tussen symptomen en een vermindering qua aktiviteit te verbreken. Hoewel de protocols werden aangepast voor M.E./CVS, hebben vele elementen gemeen met het ‘operant conditionering paradigma’ en citeren ter ondersteuning uit de literatuur aangaande chronische pijn.

Hoewel ze de potentiële voordelen bij subsets van patiënten voor dergelijke programmas erkennen, voelden meerdere researchers en behandelaars dat het groeiend bewijs voor een aanhoudende pathologie de visie ondersteunde dat interne aanwijzingen wel eens de nood aan beschermende akties zou kunnen signaleren. In overéénstemming daarmee moedigt ‘pacing’ de persoon met M.E./CVS aan ongemak te herkennen en zichzelf niet te pushen, om een verergering van de symptomen te voorkomen. Een ander verschil tussen chronische pijn en M.E./CVS, dat ook werd overwogen bij de evaluatie van de voordelen van ‘pacing’, was het feit dat M.E./CVS niet het resultaat is van een gelokaliseerd of stabiel letsel, en als een gecontesteerde ziekte, zullen patiënten wellicht minder sociale bekrachtiging, zoals sympathie of financieel gewin, ervaren. In verband met de gepostuleerde gevolgen van inaktiviteit zijn er naar ons weten geen meldingen van spier-verlies of andere tekenen van het niet gebruiken bij M.E./CVS, en research heeft geen significante correlatie tussen deconditionering en de symptomatologie kunnen aantonen. Protocollen met graduele inspanning zijn wellicht niet aangewezen voor patiënten met M.E./CVS die ambulant zijn gebleven en consistent funktioneren aan hun aktiviteit-plafond. War ook rekening werd mee gehouden zijn de bevindingen van objectieve metingen die aantonen dat de protocollen met graduele inspanning niet resulteren in significante verhogingen van aktiviteit, en dat de gedocumenteerde verbeteringen qua vermoeidheid en lichamelijk funktioneren niet kunnen worden toegeschreven aan veranderingen qua lichamelijke fitheid. Andere overwegingen omvatten het gebrek aan informatie over de doeltreffendheid van tijd-afhankelijke protocollen bij mensen in met bewijs van neurologische of immunologische ziekte.

Na de beschikbare therapeutische opties te hebben onderzocht, toonden Amerikaanse onderzoekers ook een voorkeur voor een symptoom-afhankelijke strategie. Jason’s Energie Enveloppe Theorie is gebaseerd op de hypothese dat het vermijden van inspanning-gerelateerde inzinkingen en hervallen energie-waarden en de tolerantie voor aktiviteit verhoogt. Patiënten die de neiging hebben zichzelf te veel in te spannen, krijgen zodoende het advies zich in te houden terwijl zij die een lange periode inaktief zijn, worden aangemoedigd hun aktiviteit gradueel te verhogen. De artikels over de Enveloppe Theorie zijn betekenisvol aangezien ze ‘pacing’ in het wetenschappelijk domein brachten en verder onderzoek aanmoedigden; niet enkel het onderzoek naar de voordelen en beperkingen van de strategie, maar ook naar de mogelijke mechanismen die ten grondslag van PEM liggen.

Pacing in de praktijk: huidige richtlijnen en bewijs
Het zou moeten worden toegegeven dat de toepassing van ‘ pacing’ een grote gedrag-wijziging vereist voor de patient met CVS; vandaar dat klinici wordt aangeraden voldoende tijd te spenderen aan het uitleggen van de rationale voor deze strategie voorafgaand aan het initiëren van het the programma. Instrukties worden bij voorkeur gegeven in een  individuele patient-therapeut sessie maar we adviseren dat patiënten ook literatuur zou worden gegeven die de instrukties samenvat en de positieve feedback van bevragingen weergeeft. Als het individu begrijpt waarom de strategie geschikt is en dat velen voor hen het nuttig vonden, bestaat de kans dat de meegaandheid zal verhogen.

Symptoom-afhankelijk ‘pacing’
Om een optimaal aktiviteit-niveau gedurende een tijd aan te houden, is het belangrijk dat patiënten met M.E./CVS een accuraat beeld hebben van hun mogelijkheden en over de vereiste discipline beschikken om te stoppen in respons op interne aanwijzingen voor PEM. Sommige individuen vinden het relatief gemakkelijk hun gezondheid-status te beoordelen, terwijl anderen voordeel kunnen halen uit het bijhouden van een dagboek. Dit kan eenvoudigweg het dagelijks scoren van vermoeidheid zijn (een schaal tot 100 waar 0 ‘geen vermoeidheid’ betekent en 100 overeenkomt met ‘extreme vermoeidheid’. Ervaren energie kan een score 0 (‘helemaal geen energie’) tot 100 (‘energie overeenkomstig met het niveau als men zich goed voelt’) krijgen. Een derde score zou de besteedde (gebruikte) energie (0 = ‘geen energie besteed’ en 100 = ‘alle energie opgebruikt’) moeten beoordelen. Bij het opvolgen van het advies om te proberen ervaren en besteedde energie te matchen in overéénstemming met de Enveloppe Theorie, kunnen de therapeut en patient de gegevens na twee weken bespreken ten einde te na te gaan of de patient in staat was een comfortabel bereik van energie-besteding, zoals weerspiegeld in de vermoeidheid-scores, te bewerkstelligen. Als er een discrepantie bestaat tussen ervaren en besteedde energie, kan de patient worden gevraagd zichzelf gedurende enkele dagen elk uur of elke twee uur te beoordelen, om de tijd aan over- of onder-inspanning te identificeren en een overzicht van hun aktiviteiten mogelijk te maken en zo de schommelingen te reduceren.

Als alternatief verkiezen sommige patiënten het protocol ontworpen door Ho-Yen te volgen. Op basis van de visie dat “herstel afhankelijk is van kennis”, worden de patiënten aangeleerd zichzelf te scoren op een schaal van 0 (slechter) tot 10 (best) aan één kant van het dagboek en de uren dat ze sliepen of zich ontspanden, hun voornaamste aktiviteiten, mogelijke bronnen van stress en hun algemene opinie over de dag aan de andere kant te noteren. Als dit geen inzicht biedt in de beperkingen en triggers van PEM van een persoon biedt, suggereren Goudsmit en Howes ook dat patiënten gedurende enkele dagen optekenen wat ze aten en dronken, plus het tijdstip van de aanvang of verslechtering van symptomen, gezien het feit dat gevoeligheden voor bepaalde voedingsmiddelen relatief courant zijn bij M.E./CVS. Aangezien de meeste terugvallen niet willekeurig gebeuren, zal een dagboek niet enkel helpen de relevante triggers te identificeren maar ook de patient én behandelaar in staat stellen om de effekten van ‘pacing’ en andere ‘coping’-strategieën te monitoren.

Afhankelijk van de ernst van de symptomen en het type aktiviteit dat het getriggerd heeft, kan de patient kiezen te reageren door te rusten of, als de vermoeidheid gelokaliseerd is, door te switchen naar een aktiviteit die een verschillende spier-groep belast. De raad om te ‘pacen’ en ‘switchen’ is gebaseerd op de observatie dat M.E. de neiging heeft bepaalde spieren meer aan te tasten dan andere en op de hypothese dat omschakelen vóór of bij het eerste teken van PEM de mechanismen kan onderbreken die aan de basis liggen van door aktiviteit geïnduceerde verhoging van symptomen. Er wordt daarom voorgesteld dat ‘switchen’ de beschikbare energie vergroot, meer dan de minder gecompliceerde versie van ‘pacing’ zoals eerder beschreven.

In de praktijk vereist ‘pacing & switching’ van patiënten dat ze een aktiviteit stoppen wanneer hen dit makkelijk valt en vóór of bij het eerste teken van PEM. Ze kunnen vervolgens switchen naar een aktiviteit die een andere spier-groep belast, bv. na wandelen of fietsen, kunnen ze gaan zitten en wat tijd spenderen met lezen of mediteren. Deze benadering kan een nuttige bijkomende optie zijn voor patiënten die reeds hun tolerantie-drempels hebben vastgesteld en die de vrijheid van in staat te zijn aktiviteiten te kiezen volgens de omstandigheden en hun voorkeuren op prijs stellen. Bij het volgen van het principe van ‘pacing’ blijven ze echter binnen hun ‘enveloppe’ en reageren op waarschuwing-signalen als ze er zich bewust van worden. Vroege feedback ondersteunt de visie dat ‘switchen’ sommige individuen helpt hun energie-niveaus te optimaliseren; anderen hebben echter gemeld dat de bijkomende monitoring overdreven opdringerig is en dat de frequente verandering van aktiviteiten weinig verschil maakt.

Het moet worden benadrukt dat ‘pacing’ niet enkel geschikt is voor aktiviteiten met betrekking tot lichamelijke inspanning. Sedentaire aktiviteiten zoals lezen, praten aan de telefoon de computer gebruiken, kunnen ook resulteren in inzinkingen. Hoewel visuele stoornissen zoals licht-intolerantie, droge ogen en halos echter waarschijnlijk niet te wijten zijn aan inspanning-gerelateerde spier-zwakte, zouden dergelijke symptomen moeten worden onderzocht en gemanaged door een gekwalificeerde professional.

Het is ook belangrijk om te erkennen dat aktiviteiten die concentratie en geheugen vereisen, symptomen kunnen induceren en verergeren. Patiënten zouden bewust moeten worden gemaakt dat zelf een onschadelijk telefoon-gesprek kan resulteren in schadelijke reakties, mogelijks te wijten aan een verstoring van de informatie-verwerking. Bovendien zouden ze moeten worden gewaarschuwd dat de aanvang van cognitieve symptomen dikwijls vertraagd is en dat ze niet kunnen rekenen op de gebruikelijke signalen dat ze hun grenzen hebben bereikt. Om deze redden bevelen we het gebruik aan van externe aanwijzingen zoals een keuken-timer om aktiviteiten waarbij concentratie is betrokken te ‘pacen’. Als het individu een beetje een idee heft van haar/zijn tolerantie-niveaus wat betreft cognitieve taken, zouden ze moeten proberen een ‘baseline’ te bepalen die niet resulteert in PEM; bv. door te starten met10 min twee maal per dag en dan traag de duur te verhogen.

We hebben geen bewijs gezien dat een opdeling in mineure taken voordelig is. Het echter behulpzaam het aantal veeleisende of stressvolle aktiviteiten te beperken tot éénmaal per dag en in ernstig aangetaste patiënten tot twee maal per week. Er werd gesuggereerd dat stress bijdraagt tot de ziekte-last via het aktiveren van de hypothalamus- hypofyse-bijnier (HPA) as, wat op z’n beurt kan resulteren in lagere cortisol-waarden en het immuunsysteem verstoren. Dit mechanisme kan ook het verlengd herstel verklaren na uitdagende gebeurtenissen. Hoewel een stress-volle aktiviteit wellicht geen verergering van symptomen op de dag zelf kan bewerkstelligen, is het raadzaam om de resterende uren aan minder uitputtende maar betekenisvolle taken te spenderen afgewisseld met periodes van rust en relaxatie. Bovendien zou dit schema, als tolerantie-niveaus nog niet werden vastgesteld, gedurende 48 uren moeten worden aangehouden, aangezien het merendeel van de nadelige reakties binnen dit tijdsbestek begint.

Eens een persoon een basis-idee heeft van wat hij/zij kan tolereren, kunnen ze tijdelijke plannen maken voor de komende dagen of weken, zo lang as ze maar snel reageren op de aanvang of verhoging van symptomen. Aangezien M.E./CVS echter ook wordt beïnvloed door variabelen zoals infekties, de menstruatie-cyclus en het weer, worden patiënten niet aangemoedigd doelen te stellen voor de dagen die komen. Een flexibele benadering die hen toelaat hun aktiviteiten aan te passen zonder dat ze voelen dat als ze dit doen, ze zouden falen t.o.v. zichzelf of hun arts, is te verkiezen. Inderdaad: de enige doelen zouden moeten zijn de inspanning-gerelateerde inzinkingen te vermijden en de meest doeltreffende ‘coping’-strategieën te vinden om om te gaan met lichamelijke, emotionele of omgeving-factoren die een impact hebben op hun gezondheid.

Wanneer de symptomen verbeteren, ervaren patiënten minder zwakte en vermoeidheid gedurende de dag; dus als de principes van ‘pacing’ worden gevolgd, zou hun tolerantie voor aktiviteiten moeten verhogen. Regelmatige herzieningen om te constateren hoe de energie wordt gebruikt in het dagelijks leven kan bijdragen tot het her-prioritiseren van taken en het optimaliseren van het dagelijks funktioneren [Jason L, Muldowney K, Torres-Harding S. The Energy Envelope Theory and Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. AAOHN J (2008) 56:189-195] Als toenames in aktiviteit niet resulteren in symptoom-opflakkeringen gedurende drie maanden en patiënten voelen dat ze dicht bij ca. 60 à 70% van hun voorafgaand funktioneren zitten, zouden ze kunnen overschakelen naar een zachte vorm van graduele oefen therapie (GOT), startend op een laag niveau en geleidelijk opbouwend qua duur en intensiteit om hun fitheid en tolerantie-drempels verder te verhogen.

Eén symptoom-afhankelijk gradueel oefen programma werd geëvalueerd in een gerandomiseerde gecontroleerde proef. Er werden verhogingen qua inspanning geadviseerd enkel wanneer patiënten voelden dat ze konden omgaan met hun aktuele aktiviteit-niveaus (aangegeven door gemiddelde scores qua ervaren inspanning). Bovendien mochten patiënten stoppen als ze een terugval ervaarden or als de symptomen erger werden. Het 12 weken durend programma verbeterde de systolische bloeddruk in rust, arbeid-capaciteit, depressie, mentale vermoeidheid, ervaren inspanning, lactaat-produktie in het bloed en prestaties voor een cognitieve test. Daarnaast beoordeelden 91% van de deelnemers zichzelf als ‘beter’ wat betreft hun algemene gezondheid, terwijl niemand vond dat het inspanning/‘pacing’ programma hun toestand verslechterde. Scores voor ervaren vermoeidheid daalden met 30% in de inspanning-groep vergeleken met 15% met de relaxatie/flexibiliteit-controles. Deze ‘pacing’-proef is bijzonder opmerkelijk omdat er geen sprake was van bijkomende interventies zoals relaxatie-oefeningen, counseling of CGT. Het biedt daarom ondersteuning voor het basis-principe van zo aktief mogelijk te blijven binnen de grenzen opgelegd door de ziekte. De bescheiden vermindering qua vermoeidheid, het gebrek aan follow-up en het ontbreken van een objectieve maatstaf voor aktiviteit om meegaandheid te bevestigen, betekent echter dat de bevindingen voorzichtig moeten worden geïnterpreteerd.

Er zijn geen andere gecontroleerde proeven met symptoom-afhankelijk ‘pacing’ geweest maar de strategie werd opgenomen in een aantal multi-component programmas met veelbelovende resultaten. Bijvoorbeeld: een studie die een door een arts geleid programma uitgevoerd in een ziekenhuis-praktijk evalueerde, toonde significante verschillen tussen de behandelde patiënten en controles voor vermoeidheid, somatische symptomen en zelfredzaamheid na zes maand [Goudsmit EM, Ho-Yen DO, Dancey CP. Learning to cope with chronic illness. Efficacy of a multi-component treatment for people with Chronic Fatigue Syndrome. Patient Educ Couns (2009) 77:231-236]. Bovendien bleken 23% van de patiënten in die mate waren verbeterd dat ze weer naar hun huisarts werden verwezen. Deze verbeteringen bleven behouden na de 12 maanden follow-up en het verloop was zeer laag. Het gebrek aan een objectieve metingen om de aktiviteit-niveaus te bepalen betekent echter dat het niet mogelijk is om de meegaandheid te bevestigen of de relaties tussen rust, aktiviteit en uitkomst te onderzoeken. Bovendien rapporteerden sommige patiënten die zich relatief goed voelden, gevoelens van verveling, isolatie en depressie tijdens de periodes van preventieve rust, d.w.z. de tijd van relaxatie en inaktiviteit, die geen reaktie zijn op symptomen maar deel uit maken van het dagelijks schema om binnen de ‘enveloppe’ te blijven. Ten gevolgde daarvan wordt patiënten nu geadviseerd deze periodes te beperken tot 30 min, twee tot vier maal per dag, en met daarna telkens een aangename aktiviteit. Deze benadering gaat niet enkel de verveling tegen maar werkt ook als positieve bekrachtiging. Over het algemeen ondersteunen de bevindingen van de studie hierboven en deze van andere gecontroleerde proeven de visie dat pragmatische en flexibele, multi-dimensionele programmas waarin ‘pacing’ is geïntegreerd, aanvaardbaar en nuttig zijn bij het beheersen van M.E./CVS. De duur van de preventieve rust zou echter moeten worden beperkt om piekeren en overmatig focussen op symptomen te voorkomen, aangezien deze nadelige effekten op de uitkomst zouden kunnen hebben.

Terwijl het aantal RCTs [gerandomiseerde, gecontroleerde proeven] schaar is, leveren twee studies bijkomend bewijs voor de waarde van symptoom-afhankelijk ‘pacing’. Bijvoorbeeld: een RCT die vier verschillende niet-farmacologische interventies, inclusief metingen van ervaren en besteedde energie, vergeleek [Jason L, Benton M, Torres-Harding S, Muldowney K. The impact of energy modulation on physical functioning and fatigue-severity among patients with ME/CFS. Patient Educ Couns (2009) 77:237-241]. Geen enkele van de interventies – CGT, ‘coping’-vaardigheden, relaxatie en anaëobe aktivitiet – focusten expliciet op energie-management en de Enveloppe Theorie. De gegevens van alle interventies, verkregen bij follow-up, werden verzameld en de deelnemers werden geklassificeerd als ‘binnen hun energie-enveloppe gebleven’ of ‘buiten hun energie-enveloppe gegaan’. Er werd gevonden dat de eersten significante verbeteringen qua lichamelijk funktioneren en vermoeidheid-ernst rapporteerden vergeleken met degenen die niet hadden ge-‘pace’-d, ongeacht hun behandeling.

Een tweede analyse, die gebruik maakte van de resultaten van dezelfde studie, toonde dat de individuen die binnen hun energie-enveloppe funktioneerden voor ze de behandeling startten, significant grotere verbeteringen qua vermoeidheid-ernst (16%) en lichamelijk funktioneren (37,6%) vertoonden, vergeleken met degenen die buiten hun energie-enveloppe gingen bij ‘baseline’ (respectievelijk 2,7% en 6% verbetering). Dus: zonder specifiek advies betreffende energie-management, bleven degenen die reeds aan ‘pacing’ deden dit doen en hadden ze betere uitkomsten dan zij dien niet aan ‘pacing’ deden voor of tijdens het programma. Daarnaast toonden de data verkregen via actigrafie [monitoren van rust/aktiviteit] aan dat zij die aan ‘pacing’ hadden gedaan en hun aktiviteit hadden verhoogd significant grotere verbeteringen qua vermoeidheid rapporteerden na 12 maanden follow-up, vergeleken met zij die aan ‘pacing’ hadden gedaan maar hun aktiviteit-niveaus niet hadden verhoogd. Deze bevindingen zijn in overéénstemming met de theorie dat individuen die maar zoveel energie verbruiken als ze beschikbaar hebben betere uitkomsten bekomen, en dit betwist de suggestie dat symptoom-afhankelijk ‘pacing’ een vorm is van onaangepast vermijdend gedrag dat de patient zou “gevangen” houden…in het omhulsel van een slechte gezondheid”. Anderzijds duiden de bevindingen er op dat degenen die zichzelf overbelasten en hun aktiviteit verhoogden, niet verbeteren; wat de nood ondersteunt om te differentiëren tussen goed funktioneren of ‘aktieve’ patiënten en slecht funktioneren of ‘passieve’ patiënten.

Programmas die tijd- en symptoom-afhankelijk ‘pacing’ combineren
Eén van de nieuw ‘self-management’ programmas die worden geëvaluaeerd, gebruikt het principe van ‘pacing’ maar omvat een initiële fase gericht op het opbouwen van vertrouwen alsook het reduceren van de schommelingen qua symptomen [Nijs J, Paul L, Wallman K. Chronic Fatigue Syndrome: an approach combining self-management with graded exercise to avoid exacerbations. J Rehabil Med (2008) 40:241-247; zie ‘Oefenprogrammas ???’]. Tijdens de eerste sessie wordt de patiënten gevraagd hun fysieke capaciteiten te schatten vooraleer een normale dagelijkse aktiviteit, zoals winkelen of huishoudelijk werk, aan te vatten in om een ‘baseline’ vast te stellen. Als de therapeut vermoedt dat een individu haar/zijn mogelijkheden heeft overschat, beveelt men de patiënten aan hun aktiviteiten te verminderen, rekening houdend met hun perceptie van de ernst van hun ziekte die dag. Bijvoorbeeld: als mensen geloven dat ze in staat zijn 20 min te wandelen zonder hun symptomen te verergeren, zal de therapeut hen adviseren niet langer dan 15 min (25% onder hun baseline) te wandelen, gevolgd door een pauze van 15 min. Er wordt de patiënten dan gevraagd hun aandoening te bespreken en als de symptomen niet zijn verhoogd, wordt hen toegestaan voor meer dan 15 min te wandelen. Op ‘slechte dagen’ wordt de patiënten echter geadviseerd de duur van de wandeling tot 10 min (50% van baseline) te reduceren. Elk overééngekomen aktiviteit-blok wordt altijd afgewisseld met pauzes, waarvan de duur gelijk is met die van de aktiviteit. Deze onderbrekingen worden gedefinieerd als periodes waarin de persoon zich ontspant of lichte aktiviteit (bv. lezen) onderneemt, en zijn gericht op het voorkomen van een terugval. Deze fase verschilt van het oorspronkelijk principe van ‘pacing’ in die zin dat het eerste stadium neigt naar het bepleiten van een funktionering-niveau onder de door de person waargenomen mogelijkheden. De duur van de aktivteiten wordt echter beïnvloed door de symptomen en het protocol omvat het element dat bekend staat als ‘switching’.

Wanneer patiënten in staat zijn hun dagelijkse aktiviteiten te managen en symptoom-schommelingen verminderd zijn tot een beheersbaar niveau, start de therapeut de graduele fase gericht op het verhogen van aktiviteit-niveaus. Het regime is zacht, flexibel en zoals voorheen, op maat gemaakt volgens de mogelijkheden van elk individu. Op een goede dag wordt patiënten dus geadviseerd de duur van een aktiviteit te verhogen met een aantal minuten boven de tijd vastgesteld als ‘baseline’. Belangrijk is dat hen wordt voorgeschreven zich niet in te spannen boven dit niveau tot dat ze in staat zijn om te gaan met dit schema. Bovendien wordt hen op dagen wanneer ze zich slecht voelen, toegelaten te verminderen of de sessie te stoppen.

Het gebruik van een beweging-gevoelig instrument zoals een pedometer [stappen-teller] wordt aanbevolen aangezien het meer betrouwbare informatie biedt betreffende de duur van de ondernomen aktiviteiten. Zo reduceert een klein nota-boekje om gegevens op te nemen over de symptomen, stemming en dag-dagelijks funktioneren, ook de fouten die gepaard gaan met geheugen, en helpt verbanden te identificeren tussen aktiviteiten en lichamelijke én emotionele gezondheid. Beide hulpmiddelen kunnen ook waardevol zijn bij het monitoren van het effekt op gedragmatige veranderingen, en het beschikken over een zichtbaar document van de verbetering  zal wellicht het controle-gevoel van de patient verhogen.

De resultaten van ongecontroleerde testen die dit programma evalueren, bleken veelbelovend en een RCT vond een duidelijk behandel-effekt voor ‘pacing’ in vergelijking met relaxatie, voor zelf-gerapporteerde gezondheid-toestand gebruikmakend van de SF-36 (Nijs, persoonlijke communicatie). Gebaseerd op tot op heden verworven informatie, geloven we dat dit protocol bijzonder geschikt zou kunnen zijn voor patiënten die moeilijkheden hebben ondervonden bij het zelf vaststellen van hun tolerantie-niveaus of die een meer gestruktureerd programma verkiezen. Het biedt ook een strategie voor ernstig aangetaste individuen die geen ‘goede’ dagen melden. Een studie die symptoom-afhankelijk ‘pacing’ en het combinatie-programma vergelijkt, zou kunnen helpen verduidelijken of een benadering superieur is aan een andere en of er één is die doeltreffender is voor specifieke subgroepen.

Een andere geëvalueerde interventie, adaptieve ‘pacing’ therapie (APT), ontwikkelde zich uit advies van een patiënten-groep en is gericht op het “bewerkstelligen van een aktiviteit-niveau dat kan worden gehanteerd op regelmatige basis zonder de symptomen te verhogen”. Zowel als instrukties betreffende het plannen van aktiviteit en rust, biedt het protocol patiënten ook informatie over relaxatie-technieken, het verbeteren van de slaap, houding, ergonomie en het omgaan met druk door vrienden en verwanten. Van belang is dat individuen worden aangemoedigd om te luisteren naar hun lichaam en prioriteiten te stellen en aktiviteiten af te wisselen (‘switchen’). De rationale achter de 70% regel, gedefinieerd als “nooit boven 70% van de ervaren energie-limiet van een persoon gaan”, is echter onduidelijk.

Interessant is dat een studie die APT met CGT, GOT en gespecialiseerde medische zorg vergeleek, vond dat APT weinig effekt had. Verminderingen qua vermoeidheid, lichamelijk funktioneren waren minimaal […]. Betekenisvol was dat 63% van de mensen in de APT-groep nog steeds PEM rapporteerden bij follow-up, wat vragen doet rijzen betreffende ‘compliance’ [meegaandheid, het opvolgen van de adviezen]. Zonder actigrafie-gegevens, is het niet mogelijk vast te stellen of sommige van de deelnemers niet veel lagere aktiviteit-niveaus zouden hebben geleverd dan werd bepleit. Elke bijkomende periode van preventieve rust zou patiënten meer tijd kunnen hebben geboden om te focussen op symptomen en de invloed van de ziekte op het dagelijks leven. Dit wordt beschouwd als een onaangepaste ‘coping’-strategie die wordt geassocieerd met een slechte uitkomst. De resultaten van deze proef zijn daarom consistent met he advies dat preventieve rust zou moeten worden gebruikt om de tolerantie-drempel vast te stellen en het individu in staat te stellen binnen haar/zijn ‘enveloppe’ te blijven. Gezien de aard van M.E./CVS zouden deze periodes echter verhoogd kunnen zijn tijdens inzinkingen, wanneer een strategie zoals beschreven in het combinatie-programma nuttig zou kunnen zijn bij het helpen terugkeren van de patient naar een funktionering-niveau waar verslechteringen tot een minimum worden beperkt of worden vermeden. De bevindingen in verband met APT daagt ook het idee uit dat minder doen dan men kan, genezing bevordert.

Indicaties
Op basis van ervaring en het beschikbaar bewijsmateriaal, bevelen we ‘pacing’ aan als een eerste-lijn strategie om aktiviteit-niveaus te managen voor individuen die uitgesproken schommelingen qua symptomen rapporteren en/of waar er duidelijk bewijs is van een onderliggend ziekte-proces dat zou kunnen worden verergerd door een tijd-afhankelijk oefen-programma. Bijzonder belangrijk zijn de onbekende effekten van de abnormale neurologische, immunologische en metabole responsen op inspanning die in de literatuur werden gedocumenteerd. Deze geven aan dat interne aanwijzingen wel degelijk een signaal kunnen zijn voor potentiële schade. Op het moment dat we dit schrijven is er weinig bewijs voor de visie dat de abnormaliteiten het resultaat zijn van fobisch vermijdend gedrag of deconditionering; dus als de persoon ambulant is en geen tekenen van spier-verlies vertoont, zouden behandelaars een management-programma kunnen starten gebruikmakend van een symptoom-afhankelijk protocol kunnen starten.

Pacing is ook geschikt voor de vele patiënten met M.E./CVS die een gradueel aktivieit programma hebben geprobeerd maar niet in staat waren om hun aktivieit-niveaus te verhogen omwille PEM. Het feit dat een individu haar/zijn aktiviteit-niveau niet boven haar/zijn ‘plafond’ kan verhogen, werd gedocumenteerd in een studie die een gradueel oefen programma evalueert. Gebruikmakend van een accelerometer om de dagelijkse aktiviteit te meten, observeerden Black & McCully dat de verhogingen tijdens de proef beperkt bleven tot de eerste 4-10 dagen, waarna wandelen en totale aktiviteit verminderden. Hoewel er zou kunnen worden geargumenteerd dat de doelstellingen te ambitieus kunnen zijn geweest, zijn de resultaten consistent met de bevindingen van andere programmas gericht op het verhogen van aktiveit-niveaus. Vermits subjectieve meldingen dikwijls een verbetering suggereren, hebben studies die objectieve metingen gebruiken getoond dat stijgingen ofwel niet-significant of voorbijgaand van aard waren.

Een belangrijk voordeel van symptoom-afhankelijk ‘pacing’ vergeleken met het combinatie-programma is dat het eerste kan worden uitgelegd door een arts of verpleegster tijdens een routine consultatie onmiddellijk volgend op de diagnose. Een terugblik na ca. twee weken wordt aanbevolen om de patiënten te identificeren die problemen hebben met het vaststellen van hun grenzen of moeite ondervinden de aanpassingen in hun leven-stijl te aanvaarden. Na een maand zou een follow-up moeten aantonen dat de aandoening zich begint te stabiliseren en dat de persoon op een niveau funktioneert dat zij/hij kan tolereren. Bevragingen onder patiënten-groepen hebben consequent getoond dat deze basis-strategie wordt beschouwd als aanvaardbaar én nuttig. Als een individu echter moeilijkheden meldt, kan dit een reden zijn de persoon door te verwijzen naar meer gespecialiseerde zorg.

Beperkingen
Eén van de meest courante problemen die worden gerapporteerd in verband met ‘pacing’ is de tegenzin om een aktiviteit te beëindigen vooraleer deze wordt voltooid. Dit is misschien wel de belangrijkste reden waarom, ten minste in de initiële fase van de ziekte, veel individuen ver over hun grenzen gaan, resulterend in uitbarstingen van aktiviteit gevolgd door inzinkingen. Er zijn ook individuen die zichzelf pushen omdat ze de betekenis niet begrijpen van het verband tussen hun symptomen en inspanning of omdat ze liever een vecht-houding aannemen. Anderen hebben toegegeven dat het hun ontbreekt aan de zelf-discipline die vereist is voor de symptoom-afhankelijke benadering en zij zouden daarom voordeel kunnen halen uit een meer gestruktureerd programma en bijkomende input door een gezondheidzorg-professional.

Zo is ‘pacing’ wellicht ook niet geschikt voor zij die bedlegerig zijn en gespecialiseerde hulp nodig hebben, of voor mensen die zelfs minimale aktiviteit vermijden uit vrees voor verergerende symptomen, bestendigd door een verkeerd begrip van de raad van artsen, steungroepen of het internet. Als het voornaamste symptoom vermoeidheid is die niet nauw verbonden is met inspanning, of als patiënten goed op weg zijn naar herstel, dan zou een revalidatie-programma dat een tijd-afhankelijke inspanning-component omvat bovendien doeltreffender kunnen zijn.

Er werd betoogd dat strikte monitoring van lichamelijke veranderingen de perceptie en het ervaren van symptomen intensifieert. Hoewel dit enkel toeapsselijk zou kunnen zijn op een klein aantal gevallen, is er bewijs dat het focussen op symptomen geassocieerd is met meer stoornissen, onrust en depressie, alsook met slechte uitkomsten. ‘Pacing’ vereist echter dat individuen op symptomen reageren als ze er zich bewust van worden, dus is constante monitoring niet nodig en een verspilling van beperkte energie. Interessant is dat de literatuur ook het omgekeerd fenomeen beschrijft. Het bestaan van het ‘boom-bust’ aktiviteiten-patroon [‘opbloeien en instorten’] impliceert dat sommige individuen te weinig aandacht schenken aan interne aanwijzingen. Afhankelijk van de voorkeuren en omstandigheden van een persoon, zouden de strategie gebaseerd op de Enveloppe Theorie én het combinatie-protocol kunnen helpen door inspanning geïnduceerde schommelingen te reduceren en zodoende het controle-gevoel van de patient te verhogen.

Ten slotte werd ‘pacing’ in sommige leken-artikels beschreven als een therapie of behandeling. Dit suggereert dat het een brede waaier aan symptomen kan verminderen en mogelijks kan leiden tot herstel. Er moet worden opgemerkt dat pleitbezorgers van de hierboven geschetste strategie geen claims hebben gemaakt dat het visuele stoornissen, thermoregulatoire abnormaliteiten, duizeligheid en enkele van de andere symptomen geassocieerd met M.E./CVS kunnen verlichten. Bovendien is er geen reden waarom ‘pacing’ niet zou kunnen worden gecombineerd met cognitieve gedrag interventies om aspekten van de ziekte die kunnen worden beïnvloed door maladaptieve overtuigingen aan te pakken. Inderdaad: gezien de invaliditeit geassocieerd met M.E./CVS, zou men verwachten dat een programma dat ook informatie, emotionele ondersteuning en advies over voeding, slaap en het omgaan met stress biedt, superieur zou kunnen zijn t.o.v. ‘pacing’ of enig andere aangeboden behendeling-modaliteit op zich. Deze hypothese vereist verdere evaluatie maar totdat er meer duidelijkheid is, pleiten we voor een benadering van inspanning die de complexiteit van M.E./CVS erkent en niet bijdraagt tot de invaliditeit en ellende veroorzaakt door PEM.

Besluit
Pacing wordt aanbevolen door vele nationale steungroepen alsook door een stijgend aantal gezondheid-professionals, als een strategie om de aan inspanning verbonden  symptomen van M.E./CVS te reduceren. De afwezigheid van een gestandardiseerde definitie heeft echter geresulteerd in verschillende protocollen, die verwarring stichten en de evaluatie van research compliceren. Onze specialistische interesse voor de ziekte leidde er ons toe een werk-definitie te bedenken om ‘pacing’ te differentiëren van verwante benaderingen en richtlijnen te ontwikkelen voor gebruik in de klinische praktijk. Gebaseerd op de beschikbare informatie, menen we dat ‘pacing’ een flexibele, pragmatische, acceptabele en nuttige ‘coping’-strategie is die kan worden aangewend bij het zelf-management van M.E./CVS of als deel van een op maat gemaakt, multi-component programma. We hopen dat dit overzicht een wetenschappelijke fundering biedt voor verdere dialoog met behandelaars, researchers en andere geïnteresseerden bij het vermeerderen van hun kennis betreffende ‘pacing’ en verbeteren van de patiënten-zorg.

Implicaties voor Revalidatie
• Pacing is een strategie die patiënten met M.E./CVS helpt inspanning-gerelateerde vermeerdering qua symptomatologie te beperken.
• Pacing is geschikt voor zij die in de buurt van of op het maximum funktionering-niveau zitten en voor individuen met neurologische en immunologische abnormaliteiten.
• Pacing kan worden aangeboden als onderdeel van een geïndividualiseerd, multi-component management-programma.

————————-

International Journal of Cardiology (2011)
Brief aan de uitgever

Large and small artery endothelial dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome

David J. Newton (a), Gwen Kennedy (a), Kenneth K.F. Chan (a), Chim C. Lang (b), Jill J.F. Belch (a), Faisel Khan (a)
a Vascular and Inflammatory Diseases Research Unit, Institute of Cardiovascular Research, University of Dundee, Dundee, UK
b Department of Clinical Pharmacology, Institute of Cardiovascular Research, University of Dundee, Dundee, UK

Er is steeds meer bewijsmateriaal dat Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) geassocieerd is met cardiovasculaire symptomen met inbegrip van autonome dysfunktie [Newton JL, Okonkwo O, Sutcliffe K, Seth A, Shin J, Jones DE. Symptoms of autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. Q J Med (2007) 100: 519-26; zie ook ‘Verminderde fysieke aktiviteit & autonome regulering bij CVS’], verstoorde bloeddruk-regulering en verlies van ‘beat-to-beat’ hartslag-controle. Een aantal recente studies die verhoogde niveaus qua oxidatieve stress [Kennedy G, Spence VA, McLaren M, Hill A, Underwood C, Belch JJF. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms. Free Radic Biol Med (2005) 39(5):584-589.; zie ook: ‘Oxidatieve stress’], lage-graad inflammatie [Spence VA, Kennedy G, Belch JJF, Hill A, Khan F. Low grade inflammation and arterial wave reflection in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Sci (2007) 114:561-6; zie ‘Arteriële Stijfheid en Inflammatie bij CVS’] en een verhoogde arteriële stijfheid meldden, dragen bij tot een beeld van verhoogd cardiovasculair risico bij M.E./CVS. Een mogelijke lokatie voor oxidatieve schade is het vasculair endothelium [bedekkende cellen van bloedvaten] en een dergelijke schade zou naar verwachting leiden tot endotheliale dysfunktie en verminderde vaat-verwijdende capaciteit. Het primair doel van deze studie was het onderzoeken van de endotheliale funktie van grote bloedvaten bij M.E./CVS met behulp van flow-gemedieerde dilatatie (‘flow-mediated dilatation’, FMD [Het endothelium is van essentieel belang voor het behoud van de vasculaire tonus, het neemt deel aan de regulering van de bloeddoorstroming in respons op verandering qua perfusie-behoeften in weefsels en organen. Als de bloeddoorstroming in een bloedvat verhoogt, zet het uit; dit fenomeen wordt ‘flow-mediated dilatation’ genoemd.]) en het beoordelen van micro-vasculaire endotheliale funktie met behulp van post-occlusieve reaktieve hyperaemie [overmatige bloed-perfusie na een afsluiting; beoordeling van de microvasculaire (endotheliale) funktie], die beide gerelateerd bleken met cardiovasculair risico en uitkomst. De FMD en haematologische merkers werden gemeten bij 30 patiënten die voldeden aan de criteria van de ‘Centres for Disease Control and Prevention’ voor CVS en bij 27 gezonde controle-personen. […] Er werd een longitudinaal beeld gevormd van de brachiale [opper-arm] slagader met behulp van een ultrasound-systeem […] 5 tot 10 cm boven de antecubitale fossa [holte in het elleboog-gewricht]. Er werden beelden opgenomen gedurende een minuut op ‘baseline’ en daarna nog 2½ minuten na deflatie van een sfygmomanometer-manchet die supra-systolisch rond de onderarm werd opgeblazen gedurende 5 minuten. De diameter van een door de gebruiker gedefinieerde sektie van de slagader werd voor elk beeld bepaald en de procentuele verandering in diameter na release van de manchet werd berekend ten opzichte van ‘baseline’ (FMD). Na 15 minuten rust werd de verandering qua diameter van de brachiale slagader op dezelfde wijze gemeten in respons op sublinguale toediening van 0,4 mg van het endothelium-onafhankelijke vaatverwijdende middel glycerol-trinitraat […]. 30 ml veneus bloed werd afgenomen voor de beoordeling van plasma-glucose en serum-waarden van cholesterol, lage-densiteit lipoproteïne (LDL) cholesterol, hoge-densiteit lipoproteïne (HDL) cholesterol, triglyceriden, interleukine-8 en hoge gevoeligheid (‘high-sensitivity’) C-reaktief proteïne (hs-CRP).
De endotheliale funktie in de huid-microcirculatie werd bepaald door het meten van post-occlusieve reaktieve hyperaemie bij 9 M.E./CVS-patiënten en 9 gezonde controles. De bloeddoorstroming van de huid op de onder-arm werd gemeten met behulp van laser Doppler flowmetrie […] gedurende een ‘baseline’ periode van 1 minuut en daarna nog 2 minuten na deflatie van een sfygmomanometer-manchet die supra-systolisch was opgeblazen rond de onder-arm gedurende 5 minuten. Piek bloeddoorstroming na manchet-release werd opgenomen, en de respons gedurende meer dan 2 minuten werd ook uitgedrukt als het gebied-onder-de-curve ten opzichte van ‘baseline’ doorstroming.
De FMD was significant lager bij M.E./CVS-patiënten dan bij de voor leeftijd en geslacht gematchte controle-groep (5,99 vs 9,24 %; p < 0,001). Daarentegen was er geen significant groep-verschil in respons op GTN (18,00 vs 14,90 %; p = 0,213). M.E./CVS-patiënten hadden een significant lagere hyperaemische respons in de haarvaten in huid op de onder-arm dan controle-individuen, uitgedrukt als piek repons (38,33 vs 69,80; p = 0,002) of als gebied-onder-de-respons-curve gedurende 2 minuten met betrekking tot ‘baseline’ (19,76 vs 38,70; p = 0,012). De patient-groep had ook significant hogere waarden qua serum hs-CRP (1,32 vs 0,36 mg/l; p = 0,016) en triglyceriden: 1,62 vs 0,98 mmol/l; p = 0.034; en lagere waarden qua serum HDL-cholesterol (1,24 vs 1,45 mmol/l;  p = 0,041).
De belangrijkste bevinding van dit onderzoek is dat volwassen patiënten met M.E./CVS een verminderde FMD in de arteria brachialis en een gereduceerde post-occlusieve reaktieve hyperaemie in de microcirculatie van de huid van de onder-arm vertonen. Deze responsen zijn beiden endothelium-gemedieerd via een toename van de ‘shear-stress’ [‘schuif- of schuur-stress’; Bloedvaten moeten in staat zijn veranderingen in bloeddoorstroming snel waar te nemen en aan te passen om een consistente bloeddruk te behouden. De endotheliale cellen die de vaatwand afbakenen herkennen ‘shear-stress’ en brengen signalen over naar de spiercellen van de vaatwand om de vorm en struktuur van de vaten te modificeren.], en de resultaten ondersteunen daarom verder de hypothese dat de endotheiale funktie verminderd is bij M.E./CVS, zowel in de grote vaten als in de microcirculatie. Wij geloven dat dit de eerste keer is dat vasculaire endotheliale dysfunktie rechtstreeks werd gemeten bij M.E./CVS-patiënten en deze bevindingen bouwen voort op werk dat rapporteerde over indirecte merkers voor endotheliale dysfunktie, zoals verhoogde oxidatieve stress, inflammatie  en arteriële stijfheid. Deze gegevens wijzen gezamenlijk op een verhoogd cardiovasculair risico bij M.E./CVS-patiënten, wat epidemiologisch wordt bevestigd via hun hoge sterfte aan hart- en vaatziekten.

Een chinese research-groep onderzocht de expressie van dit cytokine in mononcleairen (type witte bloedcellen) uit perifeer bloed bij M.E.(cvs)-patiënten. Deze bleek hoger dan bij gezonde controles en mensen met andere ziekten: wat nogmaals het belang van dit cytokine onderstreept…

 ————————-

Journal of the Formosan Medical Association (2011) 110, 701-704

Up-regulation of TGF-β1 mRNA expression in peripheral blood mononuclear cells of patients with Chronic Fatigue Syndrome

Hai-Ying Zhang^a, Zhan-Dong Liu^b, Chao-Jun Hu^a, De-Xin Wang^b,Yong-Bo Zhang^b, Yong-Zhe Li^a

a Department of Rheumatology and Clinical Immunology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Science, Beijing 100730, China

b Department of Internal Neurology

Achtergrond/Doel: Er werd aangetoond dat de abnormaliteit in immuuncellen bij Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) patiënten nauw verbonden is met de participatie van TGF-β [transforming growth-factor beta]. Om de relatie tussen TGF-β1 en CVS te bestuderen, onderzochten we de mRNA-waarden van TGF-β1 in perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs) bij patiënten met CVS.

Methodes: Er werd FQ-RT-PCR (‘fluorescent quantitative real-time reverse-transcription polymerase chain reaction’) aangewend om de TGF-β1 mRNA expressive te testen in PBMCs bij 63 CVS-gevallen, 50 ziekte-controles en 50 gezonde controles.

Resultaten: De gemiddelde waarde van TGF-β1 mRNA expressie bij CVS-patiënten was […] significant hoger dan bij de ziekte-controles […] en de gezonde controles […]. Er werd geen significant verschil gedetekteerd tussen ziekte- en gezonde controles (p > 0.05).

Besluit: De expressie van TGF-β1 in PBMCs is significant verhoogd bij patiënten met CVS. Dit zou gecorreleerd kunnen zijn met de the pathogenese van de ziekte.

Het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid, aanzienlijke beperkingen qua concentratie en geheugen, en skelet- en spier-pijn. De pathogenese en etiologie van CVS blijven echter moeilijk te vatten. De incidentie van CVS in de westerse landen is ongeveer 0,2-0,5% en het treft vrouwen 2-4 keer meer dan mannen. Verscheidene bewijs-pistes suggereerden dat abnormale expressie van verscheidene cytokinen, zoals tumor necrose factor alfa (TNF-α), interleukine-6 (IL-6), ‘transforming growth-factor’ beta 1 (TGF-β1) en TNF-receptor 1 (TNFR1) betrokken zijn bij CVS. Een gen-profilering studie wees er op dat CVS een ziekte is met heterogene eigenschappen en andere studies suggereren tevens dat patiënten met CVS ook immunologische stoornissen en virale infekties hebben.

De TGF-β super-familie bleef zeer goed geconserveerd in het dierenrijk. Het is een multi-funktioneel cytokine dat een breed scala aan cellulaire processen regelt: cel-groei, differentiatie, vorming van de extracellulaire matrix, haematopoiese [vorming van bloedcellen], angiogenese [vorming van bloedvaten], chemotaxis [beweging van cellen als reaktie op een chemische prikkel] en immuun-reakties. Er werden drie isoformen (TGF-β1, TGF-β2 en TGF-β3) met vergelijkbare strukturen en in vitro biologische aktiviteiten geïdentificeerd in zoogdier-cellen. TGF-β1 is één van de meest krachtige isoformen die oorspronkelijk werd ontdekt […] en het is bekend geworden als een tumor-remmende factor omdat het groei-inhibitie en apoptose medieert. Er werden hoge waarden van bio-aktief TGF-β gevonden in het serum van patiënten met CVS in vergelijking met controles. Aangezien CVS een idiopathische aandoening is met als belangrijkste symptoom een diepe vermoeidheid, ontwikkelden Chao et al. [‘TGF-beta - vermoeidheid, neuro-protektie’] een muis-model voor het kwantificeren van vermoeidheid en vonden een verhoogde serum TGF-β-concentratie in muizen met vermoeidheid geïnduceerd door inoculatie met Corynebacterium parvum antigeen [stimuleert a-specifiek het afweer-mechanisme] of een relatief a-virulente stam van Toxoplasma gondii. Daarnaast vonden Kennedy et al. [‘Verhoogde neutrofiel apoptose bij CVS’] ook dat patiënten met CVS een verhoogde neutrofiel-apoptose en een hoge concentratie van aktief TGF-β hadden, wat suggereert dat de detekteerbare afwijking in immuuncellen bij patiënten met CVS nauw verbonden is met de betrokkenheid van TGF-β. Een recente studie van Tomoda et al. gaf echter aan dat wanneer perifeer bloed mononucleaire cellen van patiënten met CVS werden gekweekt met lipopolysaccharide of fytohaemagglutinine, deze patiënten significant lagere mRNA-waarden hadden en aanmaak van TGF-β1 dan normale controles. Zodoende zijn de funkties van TGF-β1 bij CVS nog niet duidelijk.

Gezien het bewijs dat TGF-β1 betrokken zou kunnen zijn bij de pathogenese van CVS, en dat de perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) een indicator zijn voor abnormale biologische reakties, onderzochten we TGF-β1 mRNA expressie in PBMCs van patiënten met CVS m.b.v. FQ-RT-PCR. De relatie tussen TGF-β1 en de pathogenese van CVS werd ook geëvalueerd.

Materialen & methodes

Studie-patiënten

Er werden bloedstalen verzameld van 25 mannelijke en 38 vrouwelijke vrijwilligers (via het ‘Beijing Friendship Hospital’, leeftijd 23-58 jaar, gemiddeld 41) die de diagnose kregen overéénkomstig de diagnostische criteria voor CVS beschreven door de ‘U.S. Centres for Disease Control and Prevention’. De ‘Symptom Checklist 90’, de Hamilton depressie-schaal en de Wechsler geheugen-schaal werden toegepast om psychiatrische aandoeningen uit te sluiten. 50 gezonde vrijwilligers werden gebruikt als normale controles (21 mannen en 29 vrouwen, leeftijd 23-64 jaar, gemiddeld 38). Vijftig patiënten (5 met lever-kanker, 5 met long-kanker, 7 met diabetes mellitus, 8 met Systemische Lupus Erythematosus, 7 met Reumatoïde Arthritis, 2 met Multipele Sclerose, 7 met primair Sjögren syndroom, 2 met gonioma [bepaalde tumor] en 7 met primaire biliare cirrhose, waarvan 20 mannen en 30 vrouwen, leeftijd 21-69 jaar, gemiddeld 42) werden ook in de studie opgenomen als ziekte-controles. […]

Extractie van RNA uit PBMCs

FQ-RT-PCR

Statistische analyse

Resultaten

PBMCs RNA-bereiding

Analyse van de integriteit en hoeveelheid van het verkregen RNA toonde dat alle stalen een A260/280 verhouding ≥ 1.8 [maat voor de zuiverheid] hadden, met 2 duidelijke ribosomale RNA-banden op gel-analyse, suggererend dat het bij deze experimenten verkregen RNA intact was, zonder degradatie.

FQ-RT-PCR

Om de juistheid van de PCR-produktie te bevestigen, werden de PCR-produkten op een 2% agarose-gel gelopen, gekleurd met ethidium-bromide en een beeld aangemaakt onder ultraviolet licht. In elke baan kon duidelijk  een produkt tussen 100-200 baseparen worden geobserveerd, consistent met de lengte (161 bp) van het doelwit-gen. De smelt-curves van de kwantitatieve PCR vertoonden twee zichtbare pieken (b-actine & TGF-β1), wat er op wijst dat er zeer weinig niet-specifieke produkten bij de reaktie voorkomen. […] Er werd geen significant verschil gevonden tussen de ziekte controle-groep en gezonde controles qua waarden voor TGF-β1 mRNA (p > 0.05). […] De expressie van TGF-β1 in de CVS-groep was significant hoger vergeleken met die van de ziekte en gezonde controlegroepen […].

Bespreking

Hoewel de pathofysiologie van CVS niet duidelijk is, vertonen CVS-patiënten abnormale immuun-responsen. In onze studie vonden we dat de TGF-β1 mRNA expressie in PBMCs bij 63 CVS-gevallen was toegenomen vergeleken met die van ziekte- en gezonde controles. Aangezien nog geen duidelijk doelwit-weefsel voor CVS werd gevonden, is het mogelijk dat TGF-β1 expressie in meerdere weefsels verhoogd is; verdere experimenten zijn nodig om deze hypothese te testen.

TGF-β is een multi-funktioneel cytokine betrokken bij tal van biologische aktiviteiten: controle van de cel-cyclus, haematopoiese, angiogenese, chemotaxis en immuun-responsen. TGF-β1 kan de aktivatie van macrofagen en van ‘natural killer’ cellen, de proliferatie van T- of B-cellen, en de maturatie van cytotoxische T-lymfocyten inhiberen. Bennett et al. vonden dat patiënten met CVS significant hogere waarden qua bio-aktief TGF-β1 in serum hadden in vergelijking met gezonde individuen en ziekte-controles, zoals Systemische Lupus Eythematosus en Multipele Sclerose, maar er werd geen significant verschil gevonden tussen de gezonde controles en de ziekte-groep. De concentratie bio-aktief TGF-β is verhoogd in het cerebrospinaal vocht na inspanning en de verhoogde waarde is gerelateerd met vermoeidheid en diverse fysiologische veranderingen. Het niveau aan TGF-β in de hersenen is ook gecorreleerd met vermoeidheid veroorzaakt door virale infektie. [‘TGF-beta in de hersenen’]

Hoewel de exacte etiologie van CVS onduidelijk blijft, wordt aangenomen dat T-cel gemedieerde immuun-responsen een belangrijke rol spelen bij CVS-pathogenese. [Skowera A, Cleare A, Blair D, Bevis L, Wessely SC, Peakman M. High levels of type 2 cytokine-producing cells in Chronic Fatigue Syndrome. Clin Exp Immunol (2004) 135: 294-302] De neutrofielen bij patiënten met CVS vertonen een verhoogde mate van apoptose. Aangezien neutrofielen de belangrijkste effector-cellen zijn van het aangeboren immuunsysteem, is het waarschijnlijk dat de verhoogde neutrofiel-apoptose het aangeboren immuunsysteem van deze patiënten invloedt. Versnelde apoptose geeft aan dat het lichaam een reaktivatie van een virale infektie doormaakt of in een toxische toestand verkeert, die apoptotische mechanismen kan her-programmeren en immuun-funkties beïnvloeden. TGF-β moduleert immuun-funkties door interferentie met angtigen-presentatie, inhibitie van T-cel differentiatie en cytokine-secretie, waarbij een versnelling van apoptose in patiënten met CVS wordt geïnduceerd. TGF-β1 aktiveert apoptotische mechanismen, zoals Smad3 [proteïne dat tumoren helpt voorkomen; speelt een rol bij het TGF-β signalisering-mechanisme; stoornissen hierbij zorgen er voor dat TGF-β de cel-proliferatie niet langer kan controleren] en ‘mitogen-activated protein’ (MAP) kinase [reguleert verscheidene cellulaire aktiviteiten, zoals gen-expressie, celdeling, differentiatie en cel-overleving/apoptose] […]. De door TGF-β gereguleerde apoptose is afhankelijk van cel-type en context; inderdaad: TGF-β geeft signalen voor zowel de cel-overleving als apoptose. […] TGF-β1 versnelt leukocyten-apoptose door inhibitie van cel-adhesie en -migratie. De toegenomen apoptose bij patiënten met CVS kan een gevolg zijn een samenspel van verschillende factoren. De fagocytose van apoptotische cellen door macrofagen stimuleert de afscheiding van TGF-β.

Onze resultaten tonen aan dat de TGF-β1 expressie in PBMCs significant is verhoogd bij patiënten met CVS, wat suggereert dat TGF-β1 gecorreleerd zou kunnen zijn met de pathogenese van CVS. Dit resultaat kan een wetenschappelijke basis bieden voor het vinden van een behandeling voor CVS.

In ‘Experimental evaluation of an altered tryptophan-metabolism in fibromyalgia’ (Adv Exp Med Biol. 2003;527:265-75) bestudeerden MJ Schwarz M et al. de hypothese dat een verstoring van het tryptofaan-metabolisme aan de grondslag van fibromyalgie zou kunnen liggen. Ze voerden een tryptofaan-depletie test uit bij 17 FM-patiënten en 17 controles, en maten (o.a.) tryptofaan Er werd een gewijzigd tryptofaan-metabolisme gevonden in een subgroep van de FM-patiënten (6/17)…

In afwachting van verdere rapportering hieromtrent gingen we alvast op zoek naar wat meer achtergrond-informatie…

————————-

Int J Tryptophan Res. 2011;4:47-8 (brief aan de uitgever)

Kynurenine Pathway Hypothesis: The Nature of the Chronic Fatigue Syndrome Revisited

Dr Adele Blankfield B.Sc. M.B., B.Ch., 29 Wills Street, KEW VIC 3101, Australia

[…]

Tryptofaan bleek het enige voeding-supplement met enige therapeutische belofte bij CVS. [Werbach MR. Nutritional strategies for treating Chronic Fatigue Syndrome. Altern Med Rev. (2000) 5: 93-108] het komt tussen in neuro-geleiding en immuun-funkties. Het tryptofaan/kynurenine mechanisme met een gebrekkig IDO enzyme en IFN-gamma [zie hieronder], zouden een belangrijke sleutel kunnen bieden tot de immunologie van chronisch smeulende CVS-infekties en algemene morbiditeit.

————————-

Int J Tryptophan Res. 2009;2:1-19

REVIEW

Kynurenine Pathway Metabolites in Humans: Disease and Healthy States

Yiquan Chen¹ & Gilles J. Guillemin^1,2

1 School of Medical Sciences, University of New South Wales, Sydney 2052, Australia

2 St. Vincent’s Centre for Applied Medical Research, Darlinghurst 2010, Australia

Samenvatting

Tryptofaan is een essentieel aminozuur dat kan worden gemetaboliseerd via verschillende mechanismen, waarvan het kynurenine mechanisme het belangrijkste is. Het eerste enzyme van dit mechanisme, indoleamine-2,3-dioxygenase, wordt sterk gestimuleerd door inflammatoire molekulen, in het bijzonder interferon-gamma. Zodoende wordt het kynurenine mechanisme dikwijls systematisch ge-upreguleerd wanneer de immuun-respons wordt geaktiveerd. De biologische betekenis is dat 1) de depletie van tryptofaan en de produktie van kynurenines een belangrijke modulerende rol speelt bij de immuun-respons; en 2) enkele van de kynurenines, zoals quinolinezuur, 3-hydroxykynurenine en kynureninezuur neuro-aktief zijn. Er werd aangetoond dat het kynurenine mechanisme betrokken is bij veel ziekten en aandoeningen, inclusief Alzheimer’s, Amyotrofe Laterale Sclerose, Huntington’s, AIDS dementia complex, malaria, kanker, depressie en schizofrene, waar onevenwichten qua tryptofaan en kynurenines werden gevonden. Deze bespreking compileert de meeste van deze studies en biedt een overzicht van hoe het kynurenine mechanisme zou kunnen bijdragen tot ziekte-ontwikkeling, en van de concentraties van tryptofaan en kynurenines in het serum, cerebrospinaal vocht en hersen-weefsels bij controles en patiënten.

Inleiding

Tryptofaan is één van de 9 essentiële aminozuren dat het menselijk lichaam niet in staat is te synthetiseren en dat dus moet worden verkregen via externe bronnen. Eénmaal door het lichaam geabsorbeerd, reist tryptofaan rond via de perifere circulatie gebonden aan albumine of in vrije vorm, de twee toestanden houden elkaar in evenwicht, waarbij het eerste maximaal 90% voor zijn rekening neemt. (1) Tryptofaan kan echter alleen door de bloed-hersen-barrière worden getransporteerd in zijn vrije vorm, via de competitieve en niet-specifieke L-type aminozuur transporter. Eens in het centraal zenuwstelsel (CZS), fungeert tryptofaan als een voorloper voor de verschillende metabole mechanismen. Deze veelzijdigheid leidt tot verschillende eind-produkten, zoals eiwitten, serotonine en kynurenines. In zowel de perifere als de centrale systemen, vertegenwoordigt het kynurenine mechanisme een belangrijke route voor de metabolisering van tryptofaan.

Tijdens de kynurenine route, wordt tryptofaan geoxideerd door splitsing van de indol-ring [bepaalde chemische struktuur], geïnitieerd door tryptofaan 2,3-dioxygenase (TDO), indolamine 2,3-dioxygenase 1 (IDO-1) of IDO-2, een nieuw ontdekt IDO-gerelateerde enzym. TDO is voornamelijk in de lever te vinden en wordt geïnduceerd door tryptofaan of corticosteroïden. IDO-1, aan de andere kant, is het belangrijkste extra-hepatisch [buiten de lever] enzyme en kan worden gevonden in tal van cellen, o.a. macrofagen, microglia, neuronen en astrocyten. [Guillemin GJ, Smythe G, Takikawa O. Brew BJ. Expression of indoleamine 2,3-dioxygenase and production of quinolinic acid by human microglia, astrocytes and neurons. Glia. (2005) 49: 15-23; zie ook de eerdere artikels over glia] Het wordt ge-upreguleerd door bepaalde cytokinen en inflammatoire molekulen, zoals lipopolysacchariden, amyloïd-peptiden [amyloïden = onoplosbare fibreuze proteïne-aggregaten] en humaan immunodeficiëntie virus (HIV) eiwitten, maar zijn meest krachtige stimulator is interferon-gamma (IFN-γ). IFN-γ is in staat om zowel gen-expressie als enzymatische aktiviteit van IDO-1 te induceren. Er werd een IDO-gerelateerd enzyme, IDO-2, geïdentificeerd. De genen coderend voor IDO-1 en IDO-2 zijn naast elkaar gelegen en IDO-2 beschikt over vergelijkbare strukturele en enzymatische aktiviteiten als IDO-1. IDO-2 verschilt echter qua expressie-patroon en signalisering-mechanisme, en wordt preferentieel geïnhibeerd door D-1-methyl-tryptofaan.

Tryptofaan doorloopt de kynurenine route totdat het uiteindelijke produkt, nicotinamide-adenosine-dinucleotide (NAD) wordt gevormd; kynurenine is het eerste stabiele tussen-produkt dat wordt gevormd. Vervolgens worden verschillende andere neuro-aktieve tussen-produkten gegenereerd. Deze omvatten het vrije radikalen genererende 3-hydroxyanthranilzuur, quinolinezuur (excito-toxine en N-methyl-D-asparaginezuur (NMDA) receptor agonist), de NMDA-antagonist kynureninezuur en het neuro-protektief picolinezuur.

Tijdens een immuun-respons leidt de afgifte van IFN-γ door geaktiveerde T-cellen en leukocyten tot een versnelde en aanhoudende afbraak van tryptofaan. Er werd eerst gespeculeerd dat dit een verdediging-mechanisme zou zijn dat tumor-cellen, ziekteverwekkers en parasieten uithongert wat betreft tryptofaan. […] Nader in-vitro onderzoek vond echter dat tryptofaan-depletie een anti-proliferatief en apoptotisch effekt op T-cellen had. Met name werd het algemeen controlerend, niet-onderdrukbaar-2 (‘general control non-derepressible-2’, GCN2) kinase [enzyme dat aminozuur-deficiëntie ‘voelt’] geïdentificeerd als een belangrijke mediator in IDO-1 geïnduceerde tryptofaan-depletie immunosuppressie. De aktivatie van GCN2 triggert een stress-respons programma dat kan leiden tot cel-cyclus stilstand, differentiatie, aanpassing of apoptose. Bovendien kunnen enkele van de kynurenines, zoals quinolinezuur en 3-hydroxyanthranilzuur, ook effektief de T-cel proliferatie onderdrukken. Deze inhibitie lijkt zich selektief te richten op immuun-cellen die aktivering ondergaan en deze kynurenines kunnen samen werken om een additief effekt op te leveren. Ten slotte is de produktie van het excito-toxine quinolinezuur vaak aanzienlijk toegenomen na inflammatie en de daaruit voortvloeiende immuun-aktivatie.

Tot op heden is het kynurenine mechanisme betrokken gebleken bij verscheidene ziekten en aandoeningen, waaronder AIDS dementie complex, de ziekte van Alzheimer, schizofrenie, de ziekte van Huntington, Amyotrofe Laterale Sclerose (ALS) en neoplasie [vorming van goed- of kwaadaardige gezwellen door celvermeerdering], en talrijke studies hebben de waarden gemeten van tryptofaan en kynurenines bij deze aandoeningen. Aanzienlijke onevenwichten qua tryptofaan en zijn metabolieten werden vaak waargenomen, die wanneer ze binnen de normale grenzen werden teruggebracht, dikwijls hebben geleid tot verlichting van de symptomen. Dit overzicht brengt de meeste van deze studies samen om een beter idee te geven van de te verwachten verschillen qua tryptofaan- en kynurenine-waarden in het serum, cerebrospinaal vocht (CSV) en de hersenen bij de zieken en gezonden.

De kynurenines

Kynureninezuur * 3-hydroxyanthranilinezuur * Picolinezuur * Quinolinezuur

[gedetailleerd overzicht van de literatuur]

Het kynurenine mechanisme bij ziekte-toestanden

Onder verscheidene pathologische omstandigheden werd een versnelde afbraak van tryptofaan, met een begeleidende toename in kynurenines vaak waargenomen in het serum, CSV en/of hersen-weefsel, vaak waargenomen. Bovendien wordt de afbraak van tryptofaan via de kynurenine route vaak bij voorkeur naar de produktie van quinolinezuur gestuurd.

De pathologieën geassocieerd met de upregulering van het kynurenine mechanisme omvatten infektie-ziekten (bv. HIV), neurologische aandoeningen (bv. Alzheimer, Huntington en ALS), stemming-stoornissen (bv. schizofrenie, depressie en angst), auto-immuunziekten (bv. M.S. en Reumatoïde Artritis), perifere aandoeningen (bv. cardiovasculaire aandoeningen) en maligniteit (bv. haematologische neoplasie en colorectale kanker). Er werden echter ook significante verhogingen van tryptofaan-concentraties gemeld bij long- en borst-kanker.

We hebben ook een toename qua tryptofaan-waarden vastgesteld in stalen van ALS-patiënten (niet gepubliceerd). We speculeren dat dit fenomeen zou kunnen worden geassocieerd met ofwel een verstoring qua albumine-binding van tryptofaan, een over-compensatie naar aanleiding van verminderde tryptofaan-concentraties in de hersenen en/of een slecht funktioneren van het L-type aminozuur-transporter aan de bloed-hersen-barrière bij ALS. Niettegenstaande de verhoging van tryptofaan, vertoonden ALS-patiënten nog steeds een hogere kynurenine/tryptofaan (K/T) -ratio – een index voor IDO-aktiviteit – dan controle-individuen, ten gevolge een significante gelijktijdige stijging van kynurenine.

De versterkte afbraak van tryptofaan en een hogere K/T-ratio wordt ook vaak geassocieerd met gevorderde ziekte-stadia, meer ernstige symptomen of een fatale afloop. Het is echter belangrijk op te merken dat een progressieve toename qua tryptofaan-afbraak deel uitmaakt van het ‘normaal’ veroudering-proces. Niettemin is de mate van tryptofaan-depletie nog veel substantiëler bij neurodegeneratieve aandoeningen, in vergelijking met normale veroudering en de meeste studies aangaande pathologische aandoeningen werden uitgevoerd met behulp voor leeftijd gematchte controle-individuen.

In sommige studies werden ook neopterine-concentraties gemeten. Neopterine is een merker voor immuun-aktivatie en toont een correlatie met de K/T-verhouding en kynurenine, en is omgekeerd evenredig met tryptofaan. Dit wijst op een toename van de endogene IFN-γ produktie en een upregulering van het kynurenine mechanisme. Inderdaad: HIV-patiënten vertonen een 10-voudige toename van IFN-γ.

Als HIV-patiënten worden behandeld met hoog aktieve anti-retrovirale therapie (HAART) of anti-retrovirale behandelingen (ARV), die significant de immuun-aktivatie doen afnemen door de daling van virale belasting, volgt dikwijls een her-aanvulling qua tryptofaan, en vermindering van kynurenine en quinolinezuur. Het is interessant op te merken dat de wijziging qua tryptofaan-waarden zich voordeden in afwezigheid van enige dieet-wijzigingen en dat veranderingen in de K/T-ratio sterk correleerden met HIV mRNA en aantal CD4+ T-cellen.

De belangrijkste gevolgen van de dramatische daling qua tryptofaan zijn dus waarschijnlijk immunosuppressie en immunodeficiëntie, wat vooral duidelijk is bij HIV-infektie maar ook bij auto-immuunziekten en kanker. Andere effekten zijn gewicht-verlies, stemming-stoornissen en cognitieve stoornissen.

Bij anorexia nervosa hadden patiënten met ondergewicht lagere tryptofaan-waarden, die stegen bij normalisering van het gewicht. De associatie tussen tryptofaan-waarden en de ontwikkeling van cachexie [veralgemeende zwakte-toestand] en gewicht-verlies zijn ook zichtbaar in neoplasie. Dit zou kunnen geassocieerd zijn met de afgifte van pro-inflammatoire cytokinen (TNF-α bv.), met een prominente plaats bij spier-pathofysiologie.  Het verhoogde katabolisme van tryptofaan via de kynurenine route kan dit essentiel aminozuur ook afleiden weg van eiwit-synthese en zodoende bijdragen tot gewicht-verlies en spier-uitputting.

Tryptofaan fungeert ook als een voorloper voor de synthese van serotonine, dat een brede werking heeft, waarvan twee in verband staan met stemming en cognitief funktioneren. Onevenwichten qua kynurenines en een significante daling van 5-hydroxyindol-azijnzuur (5-HIAA), een serotonine-metaboliet, werden gemeld bij o.a. majeure depressie, M.S. en cardiovasculaire ziekten. De aktivatie van de immuun-respons werd echter ook gepostuleerd als een oorzaak voor depressie en er bestaat een sterke associatie tussen inflammatoire ziekten en depressie.

Bij normale individuen verminderde de doelbewuste afbraak van tryptofaan selektief het lange-termijn geheugen, in tegenstelling met de resultaten waargenomen na toediening van selektieve serotonine-heropname remmers. Bij Alzheimer- en Huntington-patiënten was de K/T-ratio ook omgekeerd gecorreleerd met de cognitieve prestaties, en bij HIV-1 patiënten verbeterde een behandeling met HAART, wat tryptofaan-niveaus verhoogt, sterk de cognitieve funktie.

Mogelijke behandelingen met betrekking tot het kynurenine mechanisme

De betrokkenheid van de kynurenine route bij een brede waaier aan aandoeningen suggereert dat onderzoek naar de behandel-strategieën gericht op dit mechanisme een alternatieve behandelingwijze kunnen bieden of als aanvulling kunnen dienen op wat al beschikbaar is.

Niacine-supplementering

Eén van de gevolgen van versnelde degradatie en uitputting van tryptofaan in het lichaam is de onderdrukking van T-cel proliferatie, die de immuniteit van het lichaam in het gedrang brengt. Aanvulling van tryptofaan kan leiden tot een verbeterde immuun-respons maar kan ook onbedoeld leiden tot een toename van neurotoxinen. Niacine-supplementering biedt echter een indirecte manier om tryptofaan te verhogen en werkt als feedback-mechanisme om IDO-1 aktiviteit te onderdrukken. In klinische studies, werd voeding-supplementering met nicacine bij HIV-1 patiënten in verband gebracht met hogere CD4-waarden en verbeterde overleving. [Niacine wordt ook nicotinezuur, vitamine-B3 of vitamine PP genoemd.]

IDO-inhibitoren

De onderdrukking van IDO-1 aktiviteit werd rechtsreeks aangepakt bij kanker-onderzoek. Met behulp van transgene muizen met borst-kanker, bleken IDO-1-remmers, 1-methyl-DL-tryptofaan en methyl-thiohydantoïne-tryptofaan, in staat om de doeltreffendheid van chemotherapie-medicijnen te versterken en tumor-regressie te bevorderen zonder de bijwerkingen te verhogen. De ontdekking van de preferentiële inhibitie van D-l-methyl-tryptofaan op IDO-2 zou ook de sleutel tot het begrijpen van het mechanisme achter de anti-tumorale werking van 1-methyl-tryptofaan kunnen bieden en bij het ontwerpen van toekomstige IDO-remmers.

Kynurenine-analogen

Een andere benadering om het kynurenine-mechanisme te modificeren is het doen overhellen van het evenwicht van kynurenines naar neuroprotektie toe en weg van neurotoxiciteit. Er zijn verschillende therapeutische middelen, op de markt of in klinische studies, die óf analogen zijn van neuroprotektieve kynurenines, óf de produktie van quinolinezuur remmen. Zij omvatten: 4-chlorokynurenine, laquinimod, leflunomide, tranilast, nicotinylalanine, meta-nitrobenzoylalanine en Ro61-8048.

7-chlorokynurenate, een synthetisch derivaat van kynureninezuur, vermindert het neurotoxisch effect van quinolinezuur door het blokkeren van de glycine-modulerende site van de NMDA-receptor. 7-chlorokynurenate passeert echter met grote moeite de bloed-hersen-barrière. 4-chlorokynurenine, een voorloper van 7-chlorokynurenaat, is anderzijds in staat om dit obstakel te overwinnen. Toegediend samen met quinolinezuur in vivo, wordt 4-chlorokynurenine met succes omgezet in het aktieve 7-chlorokynurenaat, wat neuroprotektie biedt.

Laquinimod (ABR-215.062), een nieuw synthetisch quinoline, bleek in pre-klinische studies immunomodulerende eigenschappen te hebben zonder immunosuppressie. In een dier-model voor M.S., experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE), vertraagde laquinimod ziekte-progressie, remde de infiltratie van CD4+ T-cellen en macrofagen in het centraal zenuwstelsel, en moduleerde de immuun-respons ten voordele van de Th2/Th3 cytokines IL-4, IL-10 en ‘transforming growth factor ‘(TGF-P). Bovendien reduceerde behandeling met laquinimod bij patiënten met hervallende M.S., met succes de ontwikkeling van aktieve laesies.

Leflunomide (Avara ®), een immunosuppressief en anti-inflammatoir pro-medicijn, wordt in vivo omgezet in terflunomide (A771126). Terflunomide is een inhibitor van mitochondriaal dihydro-orotaat-dehydrogenase, een essentieel enzyme voor pyrimidine-synthese [stikstof-basen waaruit nucleïnezuren zijn opgebouwd]. In 1998 heeft de ‘Food and Drug Administration’ (FDA, USA) leflunomide goedgekeurd voor de behandeling van Reumatoïde Artritis. Bovendien bleek, in een fase-II onderzoek bij M.S.-patiënten, terflunomide goed te worden verdragen en doeltreffend te zijn qua vermindering van aktieve laesies.

Tranilast (Rizaben ®), een synthetisch medicijn […], is in staat de afgifte van chemische mediatoren, TGF-β te remmen en angiogenese [vorming van bloedvaten] te onderdrukken. Tranilast is doeltreffend tegen veel ziekten, zoals allergische rhinitis, atopische dermatitis en bronchiale astma. Wanneer het werd getest bij EAE, inhibeerde tranilast de werking van Thl-cellen en verbeterde die van Th2-cellen, vergelijkbaar met die van natuurlijke tryptofaan-katabolieten 3-hydroxyanthranilzuur en 3-hydroxykynureninezuur.

Ten slotte zijn kynurenine-hydroxylase-remmers ook effektief bij het omleiden van het kynurenine-mechanisme weg van de synthese van quinolinezuur naar die van kynureninezuur. Deze verbindingen omvatten nicotinylalanine, meta-nitrobenzoylalanine en Ro61-8048. Nicotinylalanine, een analoog van kynurenine, beschermt de hersenen tegen geïnduceerde epileptische aanvallen […]. Met meta-nitrobenzoylalanine werden sedatie en anti-convulsieve effekten bereikt bij ratten […]. In muizen waarbij het immuunsysteem was geaktiveerd, verlaagde meta-nitronemzoylalanine ook significant de aanmaak van quinolinezuur in het bloed en de hersenen. Met Ro61-8048 is er een extra voordeel qua vermindering van glutamaat-waarden in de extracellulaire ruimten van de basale ganglia bij ratten, met behoud van het leer- en geheugen-proces. In ratten met EAE verminderde de toediening van Ro61-8048 aanzienlijk de neurotoxische niveaus van 3-hydroxykynurenine en quinolinezuur in het centraal zenuwstelsel, en in een muis-model voor cerebrale malaria verhoogde het aanzienlijk de neuroprotektieve niveaus van picolinezuur, voorkwam de ontwikkeling van neurologische symptomen en verlengde de overleving maal drie. Net zoals meta-nitrobenzoylalanine deed ook Ro61-8048 het neuronaal verlies te wijten aan de hersen-ischemie dalen.

Besluit

De kynurenine route is een doeltreffend mechanisme wat betreft het moduleren van de immuun-respons en in het induceren van immuun-tolerantie. Dit wordt bereikt door het versnellen van de afbraak van tryptofaan en het genereren van kynurenines. De metabolieten van het mechanisme, met hun verschillende inherente eigenschappen, kunnen ook elkaars effekten versterken of tegenwerken. Door het meten van de waarden van tryptofaan, kynurenines en de K/T-verhouding onder verschillende pathologische omstandigheden, kan de mate van immuun-aktivatie en de relatie tussen het kynurenine mechanisme en ziektebeelden worden afgeleid. Er is echter nog veel onderzoek nodig om de complexe interaktie tussen tryptofaan, IDO en kynurenines onderling, en in het CZS en in de periferie volledig te begrijpen. Met de schijnbaar overwegende betrokkenheid van het kynurenine mechanisme bij een breed scala van verschillende ziekten en aandoeningen, kan de kennis verkregen uit onderzoek gericht op het kynurenine mechanisme worden vertaald in het ontwerpen van nieuwe en meer doeltreffende behandel-strategieën.

P.E.M. zou kunnen worden veroorzaakt door oxidatieve stress. Er worden regelmatig meldingen gemaakt over de voordelige effekten van voeding-supplementen op oxidatieve stress, inflammatoire responsen en spier-schade geïnduceerd door inspanning (zie bv. ‘Anthocyaninen & NF-kB, oxidatieve stress, inflammatie, inspanning’). Een ander dergelijk supplement blijkt astaxanthine, dat het uithouding-vermogen zou verhogen, de herstel-tijd zou verbeteren en oxidatieve stress significant zou reduceren.

Het valt niet te verwachten dat (alle) M.E.(cvs)-patiënten hierdoor zouden verbeter, laat staan genezen. We willen dus zeker niet aanzetten tot ongemotiveerd gebruik van dit supplement. Het is wel indenkbaar dat ‘t (ev. bij een sub-groep) wat meer stamina en inspanning-mogelijkheden zouden kunnen bieden. We betrachten hier dan ook het instigeren van meer wetenschappelijk onderzoek hieromtrent.

Astaxanthine is te vinden in micro-algen en planten, die produceren het wanneer hun water-voorziening opdroogt, waardoor ze zichzelf moeten beschermen tegen UV straling (intens zonlicht). Ook krill (garnaal-achtigen in plankton) -olie (ook rijk aan omega-3 vetzuren DHA en EPA) en zalm bevatten astaxanthine.

Astaxanthine zou atletische prestaties verbeteren doordat het als anti-oxidant werkt en de vrije radikalen aanpakt. Het zou ook krachtige anti-inflammatoire effekten hebben. De producent claimt ook dat het helpt pijn te verminderen (bv. bij arthritis). Het zou ook voordelige effekten hebben op de gezondheid van de hersenen (bv. verbeteren van het geheugen bij vasculaire dementie en voorkomen van hersen-schade door zuurstof-gebrek).

Astaxanthine is een carotenoïde (zelfde familie als beta-caroteen uit wortelen en lycopeen uit tomaten) en veel mensen absorberen deze slecht. Het is ook vet-oplosbaar dus moet men het innemen met een (kleine) hoeveelheid vet (boter, kokosnoot-olie of eieren). Andere carotenoïden (luteïne, zeaxanthine, canthaxanthine) zouden minder effekt hebben dan astaxanthine wat betreft het opruimen van vrije radikalen.

Natuurlijk moeten we de beweringen van producenten toetsen aan de wetenschappelijke literatuur. Hieronder volgen enkele samenvattingen van studies…

————————-

Mol Nutr Food Res. 2011 Jan; 55(1): 150-65

Potential health-promoting effects of astaxanthin: a high-value carotenoid mostly from micro-algae

Yuan JP, Peng J, Yin K, Wang JH

Guangdong Provincial Key Laboratory of Marine Resources and Coastal Engineering, School of Marine Sciences, Sun Yat-Sen University, Guangzhou, PR China

Samenvatting

Het keto-carotenoïde astaxanthine kan worden gevonden in de micro-algen Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis en Chlorococcum sp., en de rode gist Phaffia rhodozyma. H. pluvialis heeft de grootste capaciteit om astaxanthine te accumuleren (tot 4-5% van het droog gewicht). Astaxanthine werd een buitengewoon potentieel toegeschreven wat betreft bescherming van het organisme tegen een waaier aan ziekten, en heeft aanzienlijke mogelijkheden en beloftevolle toepassingen bij de menselijke gezondheid. Talrijke studies hebben aangetoond dat astaxanthine mogelijke gezondheid-bevorderende effekten heeft bij de preventie en behandeling van verscheidene ziekten (kankers, chronische inflammatoire ziekten, metabool syndroom, diabetes, diabetische nefropathie, cardiovasculaire ziekten, gastro-intestinale ziekten, lever-ziekten, neurodegeneratieve aandoeningen, door inspanning geïnduceerde vermoeidheid, enz.). In dit artikel wordt de beschikbare wetenschappelijke literatuur betreffende de meest betekenisvolle aktiviteiten van astaxanthine besproken.

[uit het artikel] Effekten op uithouding-vermogen

Er werd aangetoond dat astaxanthine uit H. pluvialis significant de melkzuur-concentratie in het serum kon verlagen bij volwassen mannelijke vrijwilligers 2 min na het lopen van 1200 m (waarbij geen andere effekten werden geobserveerd), wat suggereert dat astaxanthine doeltreffend is qua verbetering van spier-moeheid en dus zou kunnen leiden tot betere sport-resultaten [Sawaki, K., Yoshigi, H., Aoki, K., Koikawa, N. et al. Sports performance benefits from taking natural astaxanthin characterized by visual acuity and muscular fatigue improvements in humans. J. Clin. Ther. Med. (2002) 18: 1085-1100]. Een andere studie toonde dat astaxanthine sensaties van pijnlijke spieren met vertraagde aanvang, één van de symptomen van door inspanning geïnduceerde spier-schade, zou kunnen verzachten, bij getrainde individuen met een hoog percentage qua [snelle, anaërobe] vezel-types IIA en IIAB/B [Fry, A., Schilling, B., Chiu, L., Hori, N.,Weiss, L., Fiber-type specific responses to perceptions of delayed onset muscle-soreness with astaxanthin supplementation. Med. Sci. Sports Exerc. (2004) 36: S175]. Aoi et al. [Aoi, W., Naito, Y., Sakuma, K., Kuchide, M. et al. Astaxanthin limits exercise-induced skeletal and cardiac muscle damage in mice. Antioxid. Redox Signal. (2003) 5: 139-144] vonden dat astaxanthine inspanning-geïnduceerde schade in skelet-spier en hart bij muizen zou kunnen verminderen, inclusief een geassocieerde neutrofielen-infiltratie die verdere schade veroorzaakte. In daaropvolgende experimenten toonden Aoi et al. [Aoi, W., Naito, Y., Takanami, Y., Ishii, T. et al. Astaxanthin improves muscle lipid-metabolism in exercise via inhibitory effect of oxidative CPT I modification. Biochem. Biophys. Res. Commun. (2008) 366: 892-897] dat astaxanthine tijdens inspanning lipiden-metabolisme bevorderde i.p.v. glucose-gebruik (via carnitine-palmitoyltransferase I [een mitochondraal enzyme; zie ‘Lange-keten acylcarnitine deficiëntie bij CVS’] aktivatie), wat leidde tot verbetering van de uithouding en doeltreffende vermindering van vet-weefsel bij training. In een andere studie toonden Ikeuchi et al. [Ikeuchi, M., Koyama, T., Takahashi, J., Yazawa, K. Effects of astaxanthin-supplementation on exercise-induced fatigue in mice. Biol. Pharm. Bull. (2006) 29: 2106-2110] ook dat astaxanthine een daling in glucose-verbruik kon veroorzaken en een stijging van het gebruiken van vetzuren als energie-bron tijdens inspanning. Het glycogeen dat zodoende wordt gepaard kon beschikbaar komen als energie-bron voor de latere inspanning-fases, en zo resulteerde trager verbruik van glycogeen in verbeterde uithouding en vertraagde aanvang van vermoeidheid.

————————-

Br J Nutr. 2011 Jun;105(11): 1563-71

Anti-oxidant effect of astaxanthin on phospholipid peroxidation in human erythrocytes

Nakagawa K, Kiko T, Miyazawa T, Carpentero Burdeos G, Kimura F, Satoh A

Food and Biodynamic Chemistry Laboratory, Graduate School of Agricultural Science, Tohoku University, Sendai 981-8555, Japan

Samenvatting

Fosfolipiden-hydroperoxiden (PLOOH) [Peroxidatie beschadigt de vetzuur-rijke strukturen van cellen zoals rode bloedcellen.] accumuleren abnormaal in de erythrocyten van dementie-patiënten, en polaire carotenoïden (zoals astaxanthine) uit de voeding worden verondersteld dit te voorkomen. In deze studie voerden we een gerandomiseerde, dubbel-blinde, placebo-gecontroleerde proef bij mensen uit om de doeltreffendheid te bepalen van 12 weken astaxanthine-supplementering (6 of 12 mg/d) op astaxanthine- en PLOOH-waarden in de erythrocyten van 30 individuen van middelbare en oudere leeftijd. Na 12 weken behandeling waren astaxanthine-concentraties in de erythrocyten hoger in de 2 (6 & 12 mg) astaxanthine-groepen dan in de placebo-groep. De PLOOH-concentraties in de erythrocyten waren lager in de astaxanthine-groepen dan in de placebo-groep. In het plasma werden ietwat lagere PLOOH-waarden gevonden na astaxanthine-behandeling. Deze resultaten suggereren dat astaxanthine-supplementering resulteert in verbeterde anti-oxidant status van de erythocyten en gedaalde PLOOH-niveaus, die zouden kunnen bijdragen tot de preventie van dementie.

————————-

Int Immunopharmol. 2011 Oct 18. [pre- print]

Impact of the carotenoid astaxanthin on phagocytic capacity and ROS/RNS production of human neutrophils treated with free fatty acids and high glucose

Beatriz Alves Guerra, Rosemari Otton

Postgraduate Program – Health Sciences – CBS, Cruzeiro do Sul University, Sao Paulo, SP, 03342000, Brazil

Samenvatting

ACHTERGROND: Het doel van deze studie was de evaluatie van het effekt van het carotenoïde astaxanthine (ASTA) in menselijke neutrofielen behandeld met hoog glucose en vrije vetzuren (FFA) op het fagocytisch vermogen en aanmaak van reaktieve zuurstof-/stikstof-soorten.

METHODES: De volgende parameters werden beoordeeld: fagocytisch vermogen van neutrofielen d.m.v. het gebruik van zymosan-partikels [zymosan induceert experimentele steriele inflammatie], intracellulair en extracellulair superoxide-anion, waterstof-peroxide (H₂O₂), stikstof-oxide (NO) en maximale aktiviteit van G6PDH [Glucose-6-fosfaat-dehydrogenase].

RESULTATEN: Er was een verminderd fagocytisch vermogen van menselijke neutrofielen behandeld met hoog glucose (30mM) of FFA (0.1mM) en er werd een gedeeltelijk herstel van het fagocytisch vermogen na ASTA-behandeling vastgesteld. Aanmaak van ROS en RNS in neutrofielen werd verhoogd door hoog glucose én FFA. Deze stijging werd ook gedeeltelijk voorkomen door ASTA-behandeling. Glucose én FFA verhoogden de G6PDH-aktiviteit. We tonen dat ASTA een bescheiden verbetering van cellulaire funkties biedt nadat de cellen werden behandeld met hoog glucose en FFA.

BESLUITEN: Samengevat toonde deze studie dat hoog glucose én een mengeling van FFA krachtige inductoren zijn van ROS/RNS-produktie in neutrofielen: hogere waarden aan superoxide-anion, waterstof-peroxide en NO-produktie. Deze metabolieten doen het fagocytisch vermogen van neutrofielen dalen en verhogen de G6PDH-aktiviteit. Globaal was ASTA-behandeling in staat de ROS/RNS-aanmaak gedeeltelijk te reduceren via vermindering van de beschikbaarheid van NADPH, en het fagocytisch vermogen van neutrofielen te herstellen.

Onthou hierbij echter dat één van de auteurs (Dr. Carter) ook betaald raadgever is van de firma Jazz Pharmaceuticals, Inc. (firma die Xyrem®, ‘sodium-oxybate’ of GHB, op de markt brengt – zie bespreking hieronder) KemPharm Inc. en UCB S.A. aangaande misbruik-kwesties.

Voor terminologie en kadering zie eerdere artikels over pijn-verwerking: ‘Centrale sensitisatie & pijn-behandeling’ & ‘Pijn tast beweging-output aan’.

————————-

Possible role for glutamic acid decarboxylase in fibromyalgia symptoms: A conceptual model for chronic pain

Caris T. Fitzgerald^a, Lawrence P. Carter^a,b

a Department of Psychiatry, University of Arkansas for Medical Sciences, 4301 W. Markham St. #843, Little Rock, AR 72205, USA

b Department of Pharmacology and Toxicology, University of Arkansas for Medical Sciences, 4301 W. Markham St. #843, Little Rock, AR 72205, USA

Inleiding en achtergrond

Er wordt geschat dat ongeveer 5 miljoen mensen van ouder dan 18 jaar primaire fibromyalgie (FM) hebben in de VS. FM is een slecht begrepen aandoening van chronische veralgemeende spier- en gewricht-pijn, die niet kan worden herleid tot één specifieke strukturele of inflammatoire oorzaak. Het kenmerkende symptoom van fibromyalgie is wijdverspreide pijn die drie maanden of langer aanhoudt. De diagnostische criteria voor FM van het ‘American College of Rheumatology’ van 1990 omvatten wijdverspreide pijn, gedefinieerd als pijn aan beide zijden van het lichaam en boven en onder de taille, naast pijn in 11 of meer van de 18 ‘tender-points’ bij toepassen van een druk van 4 kg. Het gebruik van de ‘tender-points’ als een diagnostisch criterium kreeg echter kritiek en er werd gesuggereerd dat de volgende alternatieve criteria volstaan voor een diagnose van FM: (1) index voor wijdverspreide pijn en scores voor symptoom-ernst, (2) symptomen op een vergelijkbaar niveau aanwezig voor ten minste drie maanden en (3) de afwezigheid van een andere aandoening die verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de pijn. Gezien het feit dat FM een chronische en potentieel invaliderende aandoening is, zijn de daaraan verbonden kosten en lasten voor individuen, gezinnen en de maatschappij in het algemeen zeer hoog. De kosten voor de gezondheid-zorg alleen al worden geschat meer dan twee keer zo hoog te zijn voor FM-patiënten in vergelijking met individuen zonder FM.

De precieze etiologie van FM blijft onbekend maar de heersende theorie is dat een dysfunktie in centrale pijn-verwerking de primaire oorzaak is en verschillende mechanismen, waaronder neuro-endocriene, immuun- en neurotransmitter-systemen, betrokken zijn. Net als veel andere neurologische aandoeningen is er nog niet één enkele definitieve oorzaak geïdentificeerd die ten grondslag zou liggen aan FM. Er werd voorgesteld dat de ontwikkeling van FM genetische kwetsbaarheid naast meerdere gedrag- en omgeving-factoren omvat, die uitmonden in een ziekte-toestand van chronische wijdverspreide pijn.

GABA en glutamaat zijn de primaire remmende en prikkelende neurotransmitters, respectievelijk, in het centraal zenuwstelsel en worden verondersteld een belangrijke rol te spelen in de spinale [van het ruggemerg] en de supra-spinale [boven de ruggegraat] mechanismen van pijn. Een deel van de ‘pijn-poort theorie’ voor pijn-transmissie [zie voetnoot (*)] stelt dat de relatieve balans tussen de afgifte van glutamaat door primaire nociceptieve afferenten en de release van GABA uit dorsale hoorn inter-neuronen een belangrijke determinant is van de spinale pijn-transmissie [Jasmin L, Wu MV, Ohara PT. GABA puts a stop to pain. Curr Drug Targets CNS Neurol Disord (2004) 3: 487-505]. GABA is sterk geconcentreerd in […] inter-neuronen [schakel-neuronen] in de dorsale hoorn aan de terminale synapsen van primaire nociceptieve neuronen. Er wordt gedacht dat verminderde aktiviteit van de inhiberende spinale GABA-erge [via GABA werkende] inter-neuronen de GABA-erge/glutamaterge balans verstoort omdat de pro-nociceptieve aktiviteit van de exciterende inter-neuronen en glutamaterge primaire afferenten niet wordt geremd, hetgeen resulteert in versterkte pijn-transmissie. Na een perifeer zenuw-letsel werden voorbijgaande dalingen van het spinale niveau van GABA waargenomen, wat wijst op een tijdelijke downregulering van de GABA-synthese na een letsel. Langdurige afname van de spinale niveaus van GABA werden echter in verband gebracht met lichamelijke of ischemische [door zuurstof-gebrek] zenuw- en ruggenmerg-letsels die resulteren in chronische pijn.

Glutamaterge signalisering blijkt ook een belangrijke rol spelen bij chronische pijn en centrale sensitisatie van pijn. Een studie toonde aan dat glutamaat-release door astrocyten oppervlakkige dorsale hoorn neuronen aktiveert, resulterend in warmte-hyperalgesie (verhoogde gevoeligheid voor pijnlijke stimuli) en mechanische allodynie (pijnlijk reaktie op normaal niet-pijnlijke stimuli) bij ratten. Een rol voor supra-spinale glutamaterge signalisering bij FM werd ook geïdentificeerd in een klinische studie waaruit bleek dat bij 10 FM-patiënten de omvang van de verandering qua glutamaat-niveau in de insula [deel van de hersenen waar zintuiglijke prikkels worden samengebundeld] significant gecorreleerd was met pijn-drempels voor experimenteel toegepaste stimuli en zelf-gerapporteerde klinische pijn geassocieerd met FM. Tesamen genomen leveren de hierboven beschreven studies het bewijs voor belangrijke rollen die verminderde GABA-erge signalisering en versterkte glutamaterge signalisering kunnen spelen bij aandoeningen van chronische pijn.

Glutaminezuur-decarboxylase (GAD) is het snelheid-bepalende enzyme in de omzetting van glutamaat naar GABA. De expressie en aktiviteit van GAD kan als zodanig directe invloed op het niveau van glutamaat en GABA uitoefenen. Een grotere GAD-aktiviteit zou naar verwachting gepaard gaan met verminderde niveaus van glutamaat (die hoog zijn bij chronische pijn aandoeningen) en de verhoogde niveaus van GABA (die laag zijn bij chronische pijn aandoeningen). Zodoende veronderstellen we dat GAD-expressie en -aktiviteit een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij de ontwikkeling en verergering van centrale pijn sensitisatie en FM.

Hypothese

FM is een aandoening met chronische wijdverspreide pijn die slecht wordt begrepen. De diagnose van de aandoening omvat metingen van de pijn en symptoom-ernst, die relatief niet-specifiek en weinig-zeggend zijn met betrekking tot onderliggende ziekte-mechanisme(en). Biomerkers die verband houden met de pathofysiologie van FM ontbreken ook. Een rapport door de Uitkomst-metingen bij Reumatologie Klinische Testen (OMERACT, ‘Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials’) Fibromyalgie Werkgroep besloot dat neurotransmitter-niveaus en spier-biopsie de enige objectieve biomerkers zijn bij FM en daarvan waren er over het algemeen “te veel biomerkers met te weinig bewijs” [Mease P, Arnold LM, Choy EH, Clauw DJ, Crofford LJ, Glass JM et al. Fibromyalgia syndrome module at OMERACT 9: domain construct. J Rheumatol (2009) 36: 2318-29]. Het farmacologisch werking-mechanisme van de momenteel goedgekeurde geneesmiddelen voor de behandeling van FM geeft ook niet veel aanwijzingen met betrekking tot de pathofysiologie van de aandoening. Goedgekeurde medicijnen omvatten: een A2d ligand [α2δ subunit van calcium ion-kanaal] (pregabaline, merk-naam: Lyrica) en twee serotonine- en noradrenaline heropname-remmers (SNRIs) (duloxetine, merk-naam: Cymbalta, milnacipran, merk-naam: Savella), die de meeste literatuur-overzichten doen besluiten dat deze geneesmiddelen waarschijnlijk zodanig werken dat ze neuronale signalisering verminderen in stijgende en dalende pijn-mechanismen. De hypothese die hier wordt voorgesteld, dat GAD-expressie en -aktiviteit betrokken is bij de ontwikkeling en verergering van FM, is anders dan het huidig denken, omdat het afwijkt van eerdere kandidaat-genen en -eiwitten die van belang zijn (bv. de serotonine-transporter en catechol-O-methyl transferase) en het poneert een rol voor een specifiek enzyme (d.w.z. een specifieke biomerker) dat een biologische aktiviteit heeft waarvan bekend is dat deze relevant is voor de processen die betrokken zijn bij pijn en centrale pijn sensitisatie.

De hypothese dat GAD een rol speelt bij de ontwikkeling en verergering van FM lijkt ook verschillend van andere vermeende verklaringen in de zin dat GAD-expressie en -aktiviteit de klinische kenmerken van FM naast de pijn zou kunnen verklaren. De evolutie van deze hypothese begon met een focus op de rol van de GAD bij pijn en werd uitgebreid met het opnemen van kenmerken van FM, zoals de predominatie van de diagnose bij vrouwen, de effekten van inaktiviteit en inspanning bij FM, en andere frequent gemelde symptomen van FM: stemming-stoornissen, verstoorde slaap en stijfheid. Dus als GAD een rol speelt bij FM, is het misschien een zuiniger uitleg voor de schijnbaar heterogene groep symptomen die lijkt te bestaan bij dit syndroom.

FM wordt geschat op 2-3% van alle individuele personen te treffen, met een prevalentie van 7,4 à 7,9% bij vrouwen met een leeftijd van 55 tot 79. De aandoening kan ernstig invaliderend zijn en veroorzaakt persoonlijk leed op individueel en familiaal vlak, en handicaps naast de hoge maatschappelijke kosten voor de gezondheidszorg en de verloren werk-jaren. Bovendien lijken klinische proeven van elk van de huidige goedgekeurde farmacologische therapieën (pregabaline, duloxetine en milnacipran) slechts matig pijn te verminderen in 30-40% van de FM-patiënten. Daarnaast zijn de bekende mechanismen voor de werking van deze geneesmiddelen niet in staat één enkelvoudige onderliggende oorzaak voor FM te identificeren. SNRIs (evenals tricyclische antidepressiva) moduleren de serotonine-en noradrenaline-systemen en worden gebruikt om chronische en neuropathische pijn te behandelen. Pregabaline (en gabapentine) moduleren de afgifte van neurotransmitters, met inbegrip van glutamaat, door binding aan de α2δ subunit van calcium ion-kanalen [‘poorten’ in celmembranen van spiercellen, neuronen enz.; aktivatie leidt tot spier-contractie, neuron-excitatie, upregulering van gen-expressie, afgifte van neurotransmitters, enz.] en worden gebruikt bij de behandeling van chronische pijn en fibromyalgie. Zo zou een beter begrip van de pathofysiologie van FM kunnen leiden tot meer doeltreffende therapieën of meer specifieke therapeutische benaderingen die effektiever zijn voor een groter aantal FM-patiënten.

Evaluatie van de hypothese

GAD lijkt betrokken te zijn bij centrale pijn-verwerking

Mensen en niet-menselijke soorten brengen twee isoformen [verschillende vormen van een proteïne, geproduceerd door verwante genen, via alternatieve ‘splicing’ (zie verder) of door SNPs - kleine genetische verschillen op de allelen van eenzelfde gen] van GAD tot expressie die worden gecodeerd door verschillende genen en zijn genoemd naar hun geschat molekulair gewicht, GAD65 en GAD67. In het brein van ratten en muizen omvat GAD67 ca. 30% van het totaal GAD-eiwit waar het wordt gevonden in meerdere cel-lichamen in het cytoplasma, en wordt vermoed verantwoordelijk te zijn voor het merendeel van de metabole GABA-produktie. GAD67 ‘knock-out’ muizen leven niet langer dan een dag na de geboorte. In tegenstelling daarmee omvat GAD65 ongeveer 70% van het totaal GAD in hersenen van knaagdieren, wordt het geassocieerd met axon-uiteinden en synaptische vesikels en er wordt gedacht dat het vooral betrokken is bij de vesiculaire afgifte van GABA. GAD65 ‘knock-out’ muizen vertonen normale GABA-waarden in de hersenen, hebben normale niveaus van GAD67 en vertonen geen grove morfologische gebreken of stoornissen qua locomotorisch gedrag of prestaties in het Morris’ water-doolhof (een meting voor leren en geheugen).

Hoewel GAD65 ‘knock-out’ muizen over het algemeen beschouwd worden geen grote morfologische gebreken of stoornissen te hebben in vergelijking met controle-muizen, toonde een studie aan dat GAD65 ‘knock-out’ muizen thermische hyperalgesie [verhoogde pijn-gevoeligheid] vertoonden […] in vergelijking met wild-type controle-muizen tijdens een ‘hete plaat test’. Bij deze studie concludeerden de auteurs dat er een specifieke verstoring was van supra-spinale sensorische integratie in de GAD65 ‘knock-out’ muizen, want er werden geen verschillen waargenomen tussen GAD65 ‘knock-out’ en wild-type muizen voor metingen van de ruggemerg-reflexen, mechanische nociceptie of chemische inflammatoire nociceptie [voor terminologie: zie links in onze inleiding].

In tegenstelling tot de verhoogde pijn-responsen waargenomen als gevolg van een gebrek aan GAD65-expressie in GAD65 ‘knock-out’ muizen, bleken toenames in GAD65-aktiviteit pijn-responsen te verminderen. In een studie waar […] constitutief GAD65 tot expressie werd gebracht in het ‘dorsal root ganglion’ [DRG = een nodule in een dorsale ruggemerg-zenuwtak met cel-lichamen van neuronen die impulsen van receptoren of organen naar het CZS sturen.] van het ruggenmerg van ratten, waren reakties op mechanische stimuli in een model van neuropathische pijn significant verlaagd in ratten met dergelijk GAD, in vergelijking met controles. […]. Te samen suggereren deze studies dat GAD65 betrokken is bij centrale pijn-verwerking op die manier dat dalingen qua GAD65 pijn-verwerking versterken en een toename van GAD65 pijn-verwerking inhibeert.

GAD bleek betrokken bij andere aandoeningen met spier-stijfheid en spasmen

Moersch-Woltman-syndroom, dat wordt aangeduid als ‘stijve-man syndroom’ of ‘stijve-person syndroom’, is een aandoening gekenmerkt door musculaire stijfheid, spasticiteit en pijn in afwezigheid van abnormale bevindingen bij motorische of zintuiglijk onderzoek. Moersch-Woltman syndroom werd voorgesteld als een auto-immuun ziekte omdat sommige patiënten hoge waarden aan antilichamen tegen het GAD-enzyme hebben. De relatie tussen de specificiteit van de diagnose of de ziekte-duur van Moersch-Woltman syndroom en de niveaus van anti-GAD antilichamen is echter niet erg duidelijk. Enkele studies suggereerden dat antilichamen die specifiek gericht zijn tegen GAD65 (in vergelijking met GAD67) het meest relevant zijn en vaker worden waargenomen bij Moersch-Woltman-syndroom. Niettemin: in het licht van de hypothese dat GAD een rol zouden kunnen spelen bij de symptomen van FM, is het interessant dat er redelijke overlap lijkt te zijn tussen het Moersch-Woltman syndroom en het FM-syndroom. Een internet-enquête onder ongeveer 2.600 FM-patiënten identificeerde bijvoorbeeld ochtend-stijfheid als het meest ernstige FM-symptoom ervaren tijdens de afgelopen week. Symptomen van pijn en spier-spasmen werden beoordeeld als het vierde en achtste meest ernstige ervaren symptoom, respectievelijk [Bennett RM, Jones J, Turk DC, Russell IJ, Mattallana L. An internet-survey of 2,596 people with fibromyalgia. BMC Musculoskeletal Disorders (2007) 8].

Stress is een bevorderende en verergerende factor die GAD-aktiviteit doet dalen

De aanvang van de FM-symptomen gaat vaak gepaard met (een) triggerende gebeurtenis(sen), zoals een lichamelijk of emotioneel trauma, of chronische stress. In een internet-enquête van ongeveer 2.600 FM-patiënten associeerden bijvoorbeeld meer dan 73% van de respondenten het begin van hun FM-symptomen met een triggerende gebeurtenis. De vijf meest voorkomende omvatten: chronische stress (42%), emotioneel trauma (31%), acute ziekte (27%), lichamelijk letsel (17%) en een operatie of een ongeval met een motor-voertuig (16% elk). Daarnaast waren factoren die vaak werden gezien als verergerend voor FM-symptomen: emotionele nood (83% van de respondenten), slaap-problemen (79%), mentale stress (68%), piekeren (60%) en gezin-conflicten (52%).

Een studie toonde aan dat chronische stress GAD-aktiviteit verlaagt in hersenen van ratten. Deze studie toonde dat chronische intermitterende stress significant glutamaat-waarden verhoogt in de hippocampus van jonge ratten (< 4 maanden oud) en significant GABA-niveaus doet dalen in de hippocampus van de oudere (> 15 maanden oud) ratten. Bovendien was de significante daling van de GAD-aktiviteit waargenomen bij de oudere ratten, geassocieerd met een daling van de belonende effekten van sucrose (geïnterpreteerd als anhedonie) in deze dieren (gemeten via sucrose/water-preferentie test. Tesamen suggereren gegevens dat chronische stress GAD-aktiviteit kan doen dalen en dat oudere dieren gevoeliger kunnen zijn voor de effekten van stress op de GAD-funktie.

Verlaagde GAD-aktiviteit gaat gepaard met verstoorde slaap

Verstoorde, niet-herstellende slaap of slaap van slechte kwaliteit is een courant symptoom van FM. Hoewel de precieze relatie tussen pijn en een slechte nachtrust bij FM niet volledig wordt begrepen, hebben meerdere studies significant positieve verbanden tussen slecht slapen en een grotere mate van pijn aangetoond, en tussen de grotere pijn en slechtere kwaliteit van de slaap. Studies bij gezonde personen zonder FM hebben aangetoond dat slaap-deprivatie pijn-drempels verlaagt en dat dit effekt waarschijnlijk wordt gemedieerd door de verstoring van specifieke slaap-fases, zoals ‘slow-wave’ slaap [diepe slaap met patroon van trage golven op het EEG; spieren zijn compleet ontspannen, hartritme (en dus ook bloeddruk) daalt, ademhaling is regelmatig en lichaamstemperatuur daalt].

‘Non-rapid eye movement’ (NREM) [met weinig of geen oog-bewegingen; spieren niet verlamd] ‘slow-wave’ slaap kan bij ratten worden geïnduceerd via intra-cerebroventriculaire (ICV) toediening [in de hersen-ventrikels] van groeihormoon-afgevend hormoon (‘growth hormone releasing hormone’ GHRH) rechtstreeks in de pre-optische hypothalamus [verantwoordelijk voor thermoregulatie, gestimuleerd via thermoreceptoren]. Interessant is dat werd aangetoond dat ICV toediening van GHRH in de pre-optische hypothalamus van ratten significant het aantal GAD67 bevattende (d.w.z. GABA-erge) neuronen doet stijgen die werden geaktiveerd in deze gebieden. In tegenstelling daarmee deed ICV toediening van een somatostatine-analoog, dat opwinding en alertheid veroorzaakt, significant de aktivering van GAD67-positieve neuronen deed afnemen in dezelfde gebieden. Tesamen suggereren deze gegevens dat er een relatie bestaat tussen de ‘slow-wave’ slaap of NREM slaap en de aktivatie van GABA-erge neuronen in de pre-optische hypothalamus. […]. Daarom is het mogelijk dat de reguliere verstoringen in ‘slow-wave’ slaap of de frequente nachtelijke prikkels die worden waargenomen bij FM, zouden kunnen resulteren in verminderde GAD en GABA-erge aktiviteit bij verloop van tijd en/of dat gedaald GAD en GABA-erge aktiviteit in bepaalde slaap-bevorderende kernen zou kunnen resulteren in verstoringen van de ‘slow-wave’ slaap of in de frequente nachtelijke prikkels die worden waargenomen bij FM. De mogelijkheid dat een wederzijdse relatie tussen ‘slow-wave’ slaap en GAD-aktiviteit bestaat, is in overeenstemming met de klaarblijkelijke verergering van de FM-symptomen na verloop van tijd. Daarnaast kunnen slechte slaap-gewoonten, stress en depressie, een laag niveau qua lichamelijke aktiviteit en slechte voeding, helpen om een cyclus kunnen in stand houden waarbij een nacht slecht slapen kan leiden tot dutjes tijdens de dag of waarbij stress en depressie kunnen leiden tot overmatig overdag slapen; wat telkens kan interfereren met de normale nachtelijke slaap.

De rol van GAD bij FM kan de hogere prevalentie van FM bij vrouwen verklaren

De prevalentie van FM bij vrouwen wordt geschat op zeven maal groter dan die van mannen. De oorzaak voor deze discrepantie blijft onduidelijk; er zijn echter minstens twee mogelijke mechanismen die sekse-verschillen en GAD-aktiviteit koppelen. Ten eerste: er werd aangetoond dat hormonale veranderingen tijdens de menstruele cyclus of oestrus pijn-gevoeligheid beïnvloeden. Over het algemeen vertonen vrouwen een grotere gevoeligheid voor pijn (d.w.z. lagere pijn-drempels) tijdens de peri-ovulatoire [rond de eisprong] en de luteale fase [na de eisprong, baarmoeder maakt zich voor ev. innesteling van de bevruchte eicel] van de menstruele cyclus […], periodes volgend op piek niveaus van blootstelling aan oestrogenen. Er werd aangetoond dat oestrogeen de expressie van GAD65 en GAD67 mRNA in hersenen van ratten kan moduleren. Concreet: gegevens van niet-humane studies laten zien dat GAD65 en GAD67 mRNA-expressie is gedaald in de hersenen van ratten en cavias tijdens de namiddag van de pro-oestrus [vóór het vrouwtje sexueel ontvankelijk wordt] of tijdens het eerste deel van de luteale fase van de menstruele cyclus, respectievelijk. Gegevens van klinische studies die specifiek de rol van de sex-hormonen hebben onderzocht bij vrouwen met FM zijn er echter niet in geslaagd een significante relatie tussen menstruele cyclus en pijn-niveau te vinden.

Een tweede mechanisme dat aan de basis zou kunnen liggen van sekse-verschillen qua prevalentie van FM en GAD-aktiviteit gaat over pyridoxal-fosfaat (PLP of vitamine-B6), een noodzakelijke co-factor voor GAD-aktiviteit [Quinn MR, Chan MM. Effect of vitamin B-6 deficiency on glutamic acid decarboxylase activity in rat olfactory bulb and brain. J Nutr (1979) 109(10): 1694-702]. Studies bij ratten hebben aangetoond dat de GAD-aktiviteit in de hersenen met maar liefst 50% verlaagt wanneer de dieren een dieet krijgen dat geen PLP bevat. Bovendien waren deze verschillen qua GAD-aktiviteit niet het gevolg van veranderingen in GAD-expressie, wat suggereert dat de verminderde beschikbaarheid van PLP als co-factor specifiek verantwoordelijk is voor de vermindering van GAD-aktiviteit. Verdere studies hebben ook verschillen qua interaktie van PLP met de twee verschillende GAD-isoformen geïdentificeerd. In hersen-extracten is bijna alle GAD67, dat is de isoform waarvan wordt gedacht dat deze verantwoordelijk is voor de constitutieve GAD-aktiviteit, gebonden aan PLP in een aktieve enzymatische toestand; terwijl 50% of minder van de GAD65 isoform, dat is de isoform waarvan wordt gedacht dat deze in de eerste plaats verantwoordelijk is voor de aktiviteit-afhankelijke GAD-aktiviteit, gebonden is aan PLP in een aktieve enzymatische toestand. De aktiviteit van GAD65 blijkt ook meer gevoelig te zijn voor of afhankelijk van PLP-concentraties vergeleken met GAD67. Er werd bv. aangetoond dat GAD67 katalytische aktiviteit vertoont voor maximaal 20 minuten incubatie in een glutamaat-bevattend bad, terwijl de katalytische aktiviteit van GAD65 daalde met 75% gedurende dezelfde periode. Interessant is dat deze daling qua katalytische aktiviteit van GAD65 werd omgekeerd door de toevoeging van PLP. Bij elkaar genomen suggereren deze data dat de dietaire beschikbaarheid van PLP (vitamine-B6) funktionele veranderingen kan opleveren qua enzymatische aktiviteit van GAD, in het bijzonder GAD65.

De connectie tussen de noodzaak van PLP als een co-factor voor GAD-aktiviteit en het overwicht van FM bij vrouwen komt uit studies die aantonen dat vrouwen gevoeliger zijn voor PLP-deficiëntie vergeleken met mannen, in het bijzonder bij hoge waarden aan alkohol, tabak of eiwit-inname [Brussard JH, Lowik MRH, van den Berg H, Brants HAM, Bemelmans W. Dietary and other determinants of vitamin-B6 parameters. Eur J Clin Nutr (1997) 51:S39-45]. Hogere niveaus van eiwit-inname uit de voeding zijn negatief gecorreleerd met plasma PLP (vitamine-B6) -waarden en vrouwen lijken gevoeliger dan mannen wat betreft de effekten van eiwit-inname op plasma PLP-niveaus. Bij ratten verhoogde een blootstelling van 7 dagen aan een calorie-beperkt ketogeen dieet (78% vet, 10% eiwit, 2% koolhydraten [dus voornamelijk vetten en een klein deel koolhydraten en eiwitten; bedoeling is het lichaam aan te zetten vet te verbranden i.p.v. koolhydraten]) aanzienlijk de waarden van GAD67 en GAD65 in het brein, vergeleken met een controle-groep op een standaard dieet (10% vet, 25 % eiwit, 50% koolhydraten). Tesamen hebben deze studies aangetoond dat het mogelijk is om snel lichaam-reserves van PLP uit te putten, en dat vrouwen de neiging vertonen om meer PLP uit te scheiden en lagere plasma PLP-concentraties hebben bij verschillende dietaire eiwit-waarden. Bovendien bleken patiënten met chronische vermoeidheid lagere hoeveelheden funktioneel PLP te hebben vergeleken met voor leeftijd en geslacht gematchte controles [Heap LC et al.. Vitamin-B status in patients with Chronic Fatigue Syndrome. J R Soc Med (1999) 92(4): 183-5].

Ten slotte, gezien het feit dat PLP ook een co-factor is voor een waaier enzymen zoals 5-hydroxytryptofaan-hydroxylase (een enzyme bij de biosynthese van serotonine), zou kunnen worden verwacht dat een tekort aan PLP een aantal biologische systemen stroomafwaarts van deze enzymen – zoals pijn, slaap en stemming – beïnvloedt. Inderdaad: lage PLP-waarden in het plasma werden in verband gebracht met depressie, vermoeidheid en verwardheid (maar niet met angst, woede of energie) na het overlijden van een goede vriend of partner, zelfs na correctie voor factoren zoals andere leven-stressoren, sociale steun en ‘coping’-stijl.

Verhoogde GAD-aktiviteit is geassocieerd met inspanning en calorische restrictie

Op een gelijkaardige manier als dat slecht slapen zowel een causale factor als een symptoom van verhoogde pijn kan zijn, zo lijkt er ook een wederzijdse relatie te bestaan tussen obesitas of een sedentaire levensstijl en pijn, die kan worden gemedieerd door GAD-expressie of -aktiviteit. FM-patiënten hebben de neiging tot overgewicht en een hogere ‘body-mass’-index (BMI) in vergelijking met mensen zonder FM. In een internet-enquête bij FM-patiënten uitgevoerd in 2005, was bv. de gemiddelde BMI van bijna 2600 FM-patiënten 30,1 ± 7,6 (70% en 43% van de FM-patiënten rapporteerden BMIs groter dan 25 (overgewicht) of 30 (obesitas), respectievelijk, in vergelijking met 47% en 21% van de blanke vrouwen uit een nationale steekproef). Een longitudinale studie bij vrouwen in Noorwegen meldde ook dat de BMI een onafhankelijke risico-factor is voor FM. In een staal van bijna 16.000 vrouwen hadden vrouwen met overgewicht of obesitas (BMI ≥ 25) een 60-70% hoger risico op het ontwikkelen FM in vergelijking met vrouwen met een BMI van minder dan 25. Daarnaast hadden vrouwen met overgewicht of obesitas die aangaven inaktief te zijn of zich minder dan 1 uur per week in te spannen, een groter risico op het ontwikkelen FM in vergelijking met vrouwen met overgewicht of obesitas die aangaven zich één of meer uren per week in te spannen. Interessant: twee factoren die in grote mate lichaamsgewicht beïnvloeden, calorie-inname en mate aan lichamelijke aktiviteit, lijken beide GAD-aktiviteit aan te tasten.

Er werd aangetoond dat inspanning een doeltreffende therapeutische strategie en wordt aanbevolen voor de behandeling van FM-symptomen. Regelmatige lichaam-beweging kan echter moeilijk of onmogelijk aanvoelen als de FM-symptomen ernstig zijn. Gegevens uit een internet-enquête bij meer dan 1700 vrouwelijke FM-patiënten van 31-78 jaar oud, suggereerden bv. dat het lichamelijk funktioneren van deze patiënten zeer beperkt was. In die studie rapporteerden meer dan 60% van de vrouwen moeite te hebben bij het uitvoeren van lichte huishoudelijke taken, het oplopen of afdalen van een trap, het wandelen van een halve mijl of het optillen of dragen van tien pond, en meer dan 90% van de vrouwen rapporteerden het moeilijk te hebben bij zware huishoudelijke taken, het optillen of dragen van 25 pond of het uitvoeren van inspannende aktiviteiten. Zodoende zou een sedentaire leven-stijl zowel een risico-factor als een verergerende factor voor FM-symptomen kunnen zijn.

Er zijn verschillende mechanismen waarop dieet en inspanning pijn kunnen verbeteren via een effekt op de GAD-expressie en -aktiviteit. Er werd aangetoond dat diëten met calorie-beperking (standaard en ketogeen) significant de waarden van GAD67 en GAD65 mRNA in hersenen van ratten verhogen in vergelijking van een dieet met hogere calorische waarde of een standaard dieet. Er werd ook aangetoond dat chronische inspanning de expressie van GAD65 en GAD67 mRNA doet toenemen in de hypothalamus van ratten. Zodoende is het mogelijk dat inname van overtollige calorieën en een gebrek aan beweging kan leiden tot lagere GAD-expressie, wat de ontwikkeling en verergering van FM-symptomen zou kunnen beïnvloeden, terwijl calorische restrictie en regelmatige inspanning de expressie van de GAD zou kunnen upreguleren.

Matige inspanning (1 of 4 minuten hand-greep oefening à 45% van de maximale vrijwillige contractie) bleek de afgifte van hoog-energetische fosfaten, zoals adenosine-tri-fosfaat (ATP), in het plasma te verhogen, wat membraan-geassocieerd GAD (waarschijnlijk GAD65) aktiveert. Inspanning met een hoge intensiteit (bv. tot uitputting) die de energie-reserves aanzienlijk doet dalen, bleek echter significant de waarden van gedefosforyleerd adenosine te doen toenemen en er werd aangetoond dat de aktivering van adenosine-receptoren de ‘slow-wave’ aktiviteit tijdens NREM -slaap bij ratten doet verhogen. Zodoende zou inspanning kunnen dienen om de aktiviteit van de GAD te versterken via de initiële release van ATP, die nodig is voor GAD-aktiviteit, en via de daaropvolgende bevordering van ‘slow-wave’ slaap, die geassocieerd is met de aktivatie van GAD-bevattende neuronen.

Intensieve lichamelijke aktiviteit kan ook resulteren in een tijdelijke ischemisch milieu, waarvan werd aangetoond dat het neuro-protektieve effekten heeft tegen toekomstige ischemische complicaties en waarnaar wordt gerefereerd als ischemische pre-conditionering. Ischemische pre-conditionering bleek GAD-aktiviteit significant te verhogen, GABA-release te doen stijgen en glutamaat-release te doen afnemen in rat-cortex. Er werd aangetoond dat deze effekten van ischemische pre-conditionering op GAD-aktiviteit worden gemedieerd door de epsilon isoform van proteïne-kinase-C (εPKC). Interessant is dat εPKC verantwoordelijk is voor de fosforylering of GAD65 – de aktieve vorm van het enzyme (in tegenstelling daarmee wordt GAD67 geïnaktiveerd door fosforylatie door proteïne-kinase-A). Gezien het feit dat GAD65 bij voorkeur betrokken is bij GABA-erge synaptische vesikels, release en neurotransmissie, in het bijzonder onder omstandigheden van stress of verhoogde vraag naar GABAergische signalisering, bieden deze studies drie mogelijke mechanismen waarmee inspanning pijn-symptomen van FM verbetert: (1) door het verhogen van de beschikbaarheid en de release van ATP, (2) door het verhogen van de duur en intensiteit van ‘slow-wave’ slaap en (3) door het induceren van een toestand van ischemische pre-conditionering, die GAD65 aktiveert via fosforylering door εPKC.

Bespreking

We hypothiseren hier dat GAD, het snelheid-beperkende enzyme voor de omzetting van glutamaat aan GABA, betrokken is bij de ontwikkeling en verergering van de FM-symptomen pijn, ochtend-stijfheid, neerslachtige stemming en verstoorde slaap. Als GAD betrokken is bij de etiologie van FM, zouden we ook veronderstellen dat de GAD-expressie of -aktiviteit lager zal zijn bij FM-patiënten in vergelijking met gematchte controles. We zouden echter verwachten dat de verschillen qua GAD-expressie of -aktiviteit afhankelijk zouden zijn van de isoform en de aktiviteit. Bevindingen suggereren dat GAD67 constitutief [niet bepaald door één of andere behoefte] aktief is en verantwoordelijk voor de normale GABAergische signalisering, terwijl GAD65 wordt geaktiveerd in respons op stress of een aanval. Zodoende voorspellen we dat er meer waarschijnlijk verschillen zullen zijn qua GAD65-expressie of -aktiviteit tussen FM-patiënten en controles in vergelijking met GAD67-aktiviteit en dat men het systeem zou moeten ‘uitdagen’ om verschillen qua GAD65-aktivatie te observeren. GAD65 ‘knock-out’ muizen bv. lijken morfologisch gelijkaardig aan controles maar zijn meer vatbaar voor aanvallen bij provocatie met picrotoxine [giftige planten-stof, werkt als GABA-antagonist (blokkeert de GABAA-receptor)] of pentylenetetrazol [medicijn gebruikt als stimulant voor de circulatie en ademhaling, GABA-antagonist]. Het zou daarom van belang zijn niet alleen GAD65-aktiviteit te onderzoeken bij FM-patiënten in rust maar ook onder stress of bij lichamelijke aktiviteit.

Vanuit klinisch oogpunt zou een rol voor GAD in de pathofysiologie van FM een nieuw therapeutisch doelwit van deze aandoening kunnen vertegenwoordigen. Pogingen om de aktiviteit van GAD te versterken d.m.v. suppletie van vitamine-B6, eiwit-fosforylering of andere post-translationele modificaties (bv. palmitoylatie [binding met een vetzuur] of ‘alternative splicing’ [verandering van genetische informatie na transcriptie van DNA naar mRNA: tijdens het RNA-processing worden ‘introns’ (overbodige, niet-coderende stukken) uit het pre-mRNA geknipt en de exons van het pre-mRNA aan elkaar geplakt]) zou doeltreffend kunnen blijken voor sommige patiënten. Andere gerelateerde mechanismen die GABA-erge signalisering versterken en/of glutamaterge signalisering doen verminderen, zouden ook doeltreffend kunnen zijn. Baclofen [spierverslappend middel; verwant aan de party-drug gamma-hydroxyboterzuur (GHB)] is een GABAB-receptor agonist waarvan is aangetoond dat deze de afgifte van glutamaat inhibeert en werd ook aangewend om chronische pijn, spasticiteit en ‘stijve-persoon syndroom’ te behandelen [Hierin mag zeker geen aanbeveling worden gezien om dit middel zomaar uit te proberen!]. Transgene studies in muizen hebben ook aangetoond dat GABAB-receptoren op orexine-neuronen [orexinen (hypocretinen) zijn excitatorische neuropeptide-hormonen] van cruciaal belang zijn voor het stabiliseren en consolideren van de slaap/waak-status en baclofen bleek ‘slow-wave’ slaap te bevorderen. Interessant: gamma-hydroxyboterzuur (GHB) of natrium-hydroxyboterzuur is een andere GABAB en GHB-receptor agonist [De adviesraad van de FDA gaf in 2010 echter geen goedkering voor behandeling van FM met Xyrem®, ‘sodium-oxybate’ of GHB.] die ‘slow-wave’ slaap bevordert en waarvan werd aangetoond de pijn bij FM te verbeteren, inclusief “substantiële effektiviteit in twee adequate en goed gecontroleerde Fase 3 studies”. Regulering van GAD en/of GABA-erge en glutamaterge signalisering lijkt dus veelbelovende nieuwe mechanismen bij de behandeling van FM te vertegenwoordigen.

Misschien wel het meest verlokkelijke aspect van de hypothese dat GAD betrokken is bij de pathofysiologie van FM, is de mogelijkheid dat GAD-dysfunktie een zuiniger verklaring voor een aantal van de schijnbaar ongelijksoortige kenmerken van FM zou kunnen bieden. Meerdere hierboven beschreven bewijs-voeringen suggereren dat GAD-aktiviteit verschillende domeinen van FM (waaronder pijn, stijfheid, stemming en slaap) zou kunnen beïnvloeden. Als de onderliggende etiologie van FM GAD omvat, zouden therapeutische benaderingen die GAD-funktie verbeteren meer waarschijnlijk het verloop van de aandoening kunnen veranderen en niet alleen de symptomen adresseren. Bovendien: als de symptomen van FM zoals pijn, stress en verstoorde slaap leiden tot verdere dalingen qua GAD-expressie en -aktiviteit (door negatieve beïnvloedingen van dieet, aktiviteit en BMI van patiënten), zou zo’n cyclus van toenemende ernst van de symptomen niet gemakkelijk onderbroken kunnen worden zonder zich te richten op GAD-aktiviteit. Nog een ander interessant aspect van deze hypothese is dat lage GAD-aktiviteit, ten minste gedeeltelijk, verantwoordelijk zou kunnen zijn voor het overweldigende overwicht van vrouwen bij FM. Als vrouwen gevoeliger zijn voor vitamine-B6 deficiëntie of uitdagingen voor GAD65-aktivering, zou het in gang zetten van de processen die leiden tot centrale sensitisatie van pijn en de ontwikkeling van de FM meer waarschijnlijk bij vrouwen voorkomen dan bij mannen.

Hier stelden we een conceptueel model voor FM voor dat verminderde GAD-expressie of -aktiviteit omvat, leidend tot symptomen die op hun beurt lijken te leiden tot verdere afname van de GAD-expressie en/of -aktiviteit. Een dergelijk proces heeft het potentieel om te culmineren in een toenemende cyclus van symptoom-ernst en dysfunktie die niet makkelijk kan worden onderbroken door gedrag- of farmacologische interventies; kenmerken die de ervaringen van vele patiënten met FM lijken te beschrijven. Dit proces zou ook geschikt zijn voor of een populatie van FM-patiënten met een ietwat heterogene etiologie, waarbij verlaagde GAD-expressie of -aktiviteit een primaire oorzaak kan zijn van de FM-symptomen voor sommige patiënten, en een verminderde GAD-expressie of -aktiviteit secundair kan zijn aan wijzigingen in andere factoren voor andere patiënten. Een beter begrip van de onderliggende pathofysiologie van FM zal de ontwikkeling vooruit helpen van nieuwe therapeutische benaderingen, om het leven te verbeteren van de naar schatting 5-6 miljoen patiënten in de VS die lijden aan de slopende symptomen van FM.

————————-

(*) Het idee dat lichamelijke pijn niet direct resulteert uit een aktivatie van pijn-receptor neuronen maar dat de perceptie eerder wordt gemoduleerd door interaktie van verschillende neuronen.

Deze ‘Gate Control Theory’ postuleert dat het ruggemerg niet alleen schadelijke prikkels doorgeeft aan het centraal zenuwstelsel, waar pijn-gewaarwording plaatsvindt, maar dat dit CZS in staat is de pijn-prikkel te moduleren. D.w.z. dat het CZS als het ware een poort kan open- en dicht-zetten om pijn in meer of mindere mate door te laten.

De informatie die het gevolg is van schadelijke prikkeling verandert wanneer deze van perifere zenuwvezels naar zenuwvezels in het ruggenmerg overgedragen wordt. Deze ‘poort’ zou zich in de achterhoorn van het ruggenmerg bevinden. Wanneer de poort open staat, bereikt de informatie de hersenen. Bij een gedeeltelijk of geheel gesloten poort bereikt minder of in het geheel geen informatie de hersenen. De instelling van de poort en daarmee de mate waarin pijn-impulsen de hersenschors bereiken hangt af van het evenwicht in prikkels tussen de grote en kleine afferente zenuwvezels, en van de efferente zenuwvezels (= afdalende vezels van de hoger gelegen centra). Als het systeem van dikke (A-beta) vezels wordt gestimuleerd (bv. wrijven over een beschadigd lichaamsdeel), vindt inhibitie van verdere transmissie plaats en wordt minder pijn gevoeld. Ook aktiviteit in het centraal zenuwstelsel kan de overdracht van informatie zowel faciliteren als inhiberen. Bijvoorbeeld bij een verhoogd angst-niveau wordt pijn sterker ervaren.

Scientific American Magazine Juni 2011

Een Epidemie van Valse Beweringen

Competitie en belangen-conflicten vervormen te veel medische bevindingen

John P. A. Ioannidis

Vals positieven en overdreven resultaten bij ‘peer-reviewed’ wetenschappelijke studies hebben in de afgelopen jaren epidemische proporties aangenomen. Het probleem is alomtegenwoordig in de economische, sociale en zelfs in de natuur-wetenschappen, maar het is vooral kolossaal in de biomedische wetenschappen. Veel studies die claimen dat sommige medicijnen of behandelingen nuttig zijn, bleken niet waar te zijn. We hoeven maar te kijken naar de tegenstrijdige bevindingen over beta-caroteen, vitamine-E, hormoon-behandelingen, Vioxx en Avandia. Zelfs wanneer effekten autenthiek zijn, is de ware omvang ervan vaak kleiner dan aanvankelijk werd beweerd. Het probleem begint met de stijgende verwachtingen van de wetenschap bij het publiek. Doordat ze menselijk zijn, hebben wetenschappers de neiging om aan te tonen dat ze meer weten dan eigenlijk het geval is. Het aantal onderzoekers – en het aantal experimenten, observaties en analyses die ze produceren – is ook exponentieel toegenomen in vele gebieden, maar afdoende beveiligingen tegen vooroordelen ontbreken. Onderzoek is gefragmenteerd, de concurrentie is fel en de nadruk wordt vaak gelegd op afzonderlijke studies in plaats van het grote geheel. Veel onderzoek wordt uitgevoerd om andere redenen dan het streven naar waarheid. Belangen-conflicten zijn er in overvloed en ze beïnvloeden de resultaten. In de gezondheid-zorg wordt onderzoek vaak uitgevoerd in opdracht van bedrijven die een groot financieel belang bij de resultaten hebben. Zelfs voor academici staat of valt het succes vaak met het publiceren van positieve bevindingen. De oligopolie van ‘high-impact’ tijdschriften heeft ook een verstorend effekt op de financiering, academische carrière en de markt-aandelen. De industrie maakt de onderzoek-agenda op maat van hun behoeften, wat ook de academische prioriteiten, tijdschrift-omzet en zelfs de publieke financiering vorm geeft.

De crisis zou het vertrouwen in de wetenschappelijke methode niet mogen schaden. De mogelijkheid om iets als vals aan te duiden blijft een kenmerk van de wetenschap. Maar wetenschappers moeten de manier waarop ze hun onderzoek uitvoeren en hoe ze bewijs verspreiden verbeteren. Ten eerste moeten we routinematig robuuste en uitgebreide externe validatie eisen – onder de vorm van bijkomende studies – voor elk rapport dat beweert iets nieuws te hebben gevonden. Veel onderzoek-gebieden besteden weinig aandacht aan de noodzaak van replicatie of zijn er te spaarzaam mee en doen het op goed geluk. Ten tweede: wetenschappelijke rapporten moeten rekening houden met het aantal analyses die zijn uitgevoerd, wat neiging tot vals positieven zou bagatelliseren. Natuurlijk zou dat betekenen dat sommige geldige claims over het hoofd worden gezien. Hierbij zouden grote internationale samenwerking-verbanden onontbeerlijk zijn. Epidemiologie van het menselijk genoom heeft een goed ‘track-record’ omdat enkele grote consortia rigoureus genetische risico-factoren valideren. De beste manier om ervoor te zorgen dat de test-resultaten worden geverifieerd, zou zijn dat wetenschappers hun gedetailleerde experimentele protocollen registreren vooraleer hun onderzoek te starten en de volledige resultaten en gegevens openbaar maken wanneer het onderzoek klaar is. Op dit moment worden resultaten vaak selektief gerapporteerd waarbij de nadruk wordt gelegd op de meest opwindende, en buitenstaanders hebben vaak geen toegang tot wat ze nodig hebben om studies te repliceren. Tijdschriften en financiering-agentschappen moeten volledige openbaarheid van alle gegevens en analytische methoden voor elk gepubliceerd artikel sterk aanmoedigen. Het zou ook helpen als wetenschappers op voorhand de beperkingen van hun gegevens of de inherente gebreken van hun studie-ontwerpen zouden meegeven. Zo ook moeten wetenschappers en sponsors grondig alle potentiële belangenconflicten omschrijven. Sommige onderzoek-gebieden hebben één of meerdere van deze mechanismen overgenomen. Grote internationale consortia worden steeds gemeengoed in de epidemiologie; tijdschriften zoals ‘Annals of Internal Medicine’ en het ‘Journal of the American Medical Association’ instrueren auteurs om studie-beperkingen te adresseren en veel tijdschriften stellen vragen over belangen-conflicten. Het op grote schaal toepassen van de maatregelen zal echter niet gemakkelijk zijn.

Vele wetenschappers die zich bezighouden met onderzoek van hoge inzet zullen weigeren grote onthullingen te doen. Nog belangrijker: veel essentieel onderzoek werd al overgelaten aan de farmaceutische en biomedische industrie, die soms ontwerpen en studies rapporteren op een manier die het meest gunstig is voor hun produkten. Dit is een knelpunt. Hogere investeringen in ‘evidence-based’ klinisch en populatie-onderzoek, bijvoorbeeld, zou niet moeten worden ontworpen door de industrie maar door wetenschappers zonder belangen-conflicten.

Uiteindelijk zouden bevindingen die wegen op behandeling-beslissingen en het beleid moeten verschijnen met een uitleg over onzekerheden die ze omgeven. […]

In onderstaand artikel worden verbanden gelegd tussen HDAC’s en andere bevindingen bij M.E.(cvs): voornamelijk verlaagd cortisol, de verstoorde HPA-as en de mogelijk rol van de Glucocorticoid Receptor (gecodeerd door het NR3C1-gen; zie ‘NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS’). Dit laatste hangt dan weer samen met de immuniteit/inflammatie via NF-κB (zie ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’ en ‘NF-κB en Inspanning’). Verregaande conclusies zijn nog niet aan de orde daar deze studie slechts een kleine groep ouderen met CVS omvat

Histoon-deacetylases (HDAC) zijn een klasse enzymes die acetyl-groepen (O=C-CH₃) van een geacetyleerd lysine (bepaald aminozuur) op een histoon (histoon-proteïnen = kleine eiwitten met een hoog aantal positief geladen aminozuren die aan negatief geladen DNA binden; een nucleosoom is een complex van DNA en histoon-eiwitten dat de gen-expressie regelt) verwijderen. Zo wordt (via acetylering -via histoon-acetyltransferase (HAT)- en deacetylering) de vertaling van DNA (dat rond de histonen is gewikkeld) naar RNA geregeld. HAT’s en HDAC’s gaan een fysieke interaktie aan met een sequentie-specifieke transcriptie-factor (TF). Ze werken gewoonlijk in een multi-molekulair complex (enzymatisch complex), waarbij de andere subunits nodig om nucleosomen rond de binding-plaats te modifiëren. Er zijn 4 klassen HDACs, telkens met verschillende leden (HDAC’s 1-11 en sirtuinen, SIRT 1-7).

*************************

Brain Behav Immun. 2011 Apr 28. [pre print]

Increased HDAC in association with decreased plasma cortisol in older adults with Chronic Fatigue Syndrome

Jason L, Sorenson M, Sebally K, Alkazemi D, Lerch A, Porter N, Kubow S

Department of Nursing, DePaul University, Chicago, IL, United States

Samenvatting

Hypocortisolisme is een frequente bevinding bij individuen met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) [zie opmerking in rood hieronder], waarbij andere research-bevindingen ook een potentiële ontregeling van de glucocorticoid-signalisering [zie links in onze inleiding] impliceren. Glucocorticoid-signalisering staat onder invloed van diverse mechanismen, waarvan meerdere van interesse zijn bij de studie van CVS. Oxidatieve stress en verminderde anti-oxidante capaciteit staan er om bekend de hypothalamus-hyopfyse-bijnier (HPA) as te verstoren en de aanwezigheid van histoon-deacetylases (HDAC) zouden ook een impact kunnen hebben op de glucocorticoid-signaliserinng. De intentie van deze piloot-studie was de relatie tussen oxidatieve stress elementen, selekte HDAC’s (2/3) en glucocorticoid receptor signalisering te onderzoeken bij een groep ouderen met CVS. De bevindingen suggereren verhoogde aktiviteit van histoon-deacetylases, lager totaal anti-oxidant vermogen in de context van verlaagde plasma-cortisol en verhoogd plasma dehydroepiandrosteron die samen voorkomen met verminderde expressie van het gen coderend voor de Glucocorticoid Receptor. Deze bevindingen ondersteunen de aanwezigheid van HPA-as ontregeling bij oudere individuen met CVS.

1. Inleiding

In volwassen populaties, is de ontregeling van de hypothalamus-hyopfyse-bijnier (HPA) as geassocieerd met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), suggestief voor een gewijzigde fysiologische respons op stress. Verscheidene studies hebben glucocorticoïde regulering bij CVS aangewezen, met een waaier aan bevindingen: volwassenen met CVS vertonen lagere cortisol-waarden [D.i. echter geen alomtegenwoordige bevinding… Uit ‘Neuro-immunologisch model voor CVS’: “Een aandacht-punt van het onderzoek betreffende de CVS-pathofysiologie is de exploratie van afwijkingen van de HPA-as. Nogmaals: dit is niet absoluut, maar er bestaat bewijs voor een milde HPA-as suppressie met onderdrukte produktie van adrenocorticotroop hormoon (ACTH) in respons op psychosociale stress en een verhoogde invloed van negatieve feedback van cortisol op de HPA-as. Gezien de immunosuppressieve effekten van glucocorticoid-hormonen, is het gemakkelijk te bedenken hoe hypo-funktie van de HPA-as zou kunnen bijdragen tot de inflammatoire pathologie van CVS het ontbreken van een negatieve regulator van het immuunsysteem. De oorzakelijkheid van deze relatie blijft echter ook onopgelost: bestemt een hypo-aktieve HPA-as voor tot CVS, of moedigt de immuun-dysfunktie van CVS de abnormale funktie van de HPA-as aan?”], een mogelijk gebrek aan responsiviteit van de HPA-as, een patroon van glucocorticoïde resistentie en ontwrichting of ontregeling van het verwachte diurnale cortisol-patroon [Torres-Harding S, Sorenson M, Jason L, Maher K, Fletcher MA, Reynolds N,Brown M. The associations between basal salivary cortisol and illness-symptomatology in Chronic Fatigue Syndrome. J. Appl. Biobehav. Res. (2008) 13: 157-180; zie ‘Cortisol bij CVS - verband met pijn en vermoeidheid’]. Eerder vonden we verminderde genetische expressie van de glucocorticoid receptor (NR3C1) gelijktijdig met lage waarden qua plasma-cortisol bij CVS [Jason LA, Sorenson M, Porter N, Brown M, Lerch A, Van der Eb C, Mikovits J. Possible genetic dysregulation in paediatric CFS. Psychology (2010) 1: 247-251; zie ‘Mogelijke Genetische Ontregeling bij Pediatrische CVS (NR3C1 & NF-kB)’]. De aanwezigheid van een verminderde boodschap-overdracht bij minder hormoon leidde tot een concept van epigenetische ontregeling van GR-signalisering. Op basis van de literatuur besloten we dat HDAC’s de meest waarschijnlijke schuldigen waren. Deze piloot-studie werd ontworpen om dit te testen.

Histoon-deacetylases (HDAC) zijn een groep enzymes met uitgesproken effekten op gen-regulering. Deze enzymes inhiberen gen-regulering via de verwijdering van acetyl-groepen, wat uiteindelijk gen-transcriptie vermindert. Dit werking-mechanisme is het primair middel waarmee glucocorticoïden hun effekten uitoefenen. HDAC’s lijken te worden gerecruteerd door glucocorticoïden en onderdrukken op hun beurt de codering van inflammatoire genen, wat bijdraagt tot de globale anti-inflammatoire werking van glucocorticoid. Een stijging qua HDAC-aktiviteit, in aanwezigheid van gedaalde glucocorticoid-concentraties zou een ontregeling van mechanisme-signalisering kunnen weerspiegelen die zou kunnen bijdragen tot een chronische pro-inflammatoire toestand. Terwijl HDAC-aktiviteit inflammatie zou kunnen onderdrukken via effekten op het NF-κB mechanisme, zouden elementen van oxidatieve stress nog steeds in staat kunnen zijn inflammatie te initiëren via effekten op het aktivator proteïne-1 [AP-1; een transcriptie-factor] mechanisme. Differentiële mechanisme-aktivatie zou de uitéénlopende immunologische bevindingen kunnen verklaren die worden geobserveerd bij mensen met CVS. Oxidatieve stress, een toestand van chronische inflammatie, zou expressie van HDAC kunnen verminderen, wat een mechanisme oplevert waarmee inflammatoire processen de expressie van HDAC kunnen beïnvloeden, en daarmee de expressie van andere genen en cel-proliferatie. Het is ook mogelijk dat de aktiviteiten van HDAC’s verminderd zijn bij bepaalde ziekte-toestanden. Het is dan ook belangrijk de relatie te onderzoeken tussen oxidatieve stress en HDAC bij mensen met CVS.

Een nauw verband tussen glucocorticoïde sensitiviteit en oxidatieve stress werd uitvoerig beschreven [Adcock IM, Cosio B, Tsaprouni L, Barnes PJ, Ito K. Redox-regulation of histone-deacetylases and glucocorticoid-mediated inhibition of the inflammatory response. Antioxid. Redox Signal. (2005) 7: 144-152]; dit zou van toepassing kunnen zijn op CVS. Oxidatieve stress is gelinkt met glucocorticoïde resistentie via de aantasting van meerdere aspecten van GR-aktivatie en -werking, inclusief verminderd GR nucleair transport [bij binding van het hormoon verplaatst de GR zich naar de cel-kern om gen-expressie te reguleren] [Okamoto K, Tanaka H, Ogawa H, Makino Y, Eguchi H, Hayashi S, Yoshikawa N, Poellinger L, Umesono K, Makino I. Redox-dependent regulation of nuclear import of the glucocorticoid receptor. J. Biol. Chem. (1999) 274, 10363-10371: “nucleaire translocatie van de GR is verstoord bij oxidatieve toestanden”], gereduceerde GR-transcriptie via daling qua histoon-deacetylase (HDAC) aktiviteit en verminderde expressie van glucocorticoid regulerende genen. De primaire bedoeling van deze piloot-studie was het bepalen van de basale karakteristieken van gen-expressie gezien zijn invloed op een bestanddeel van de HPA-as in een geriatrische populatie met CVS. Specifieke hypotheses waren dat individuen met CVS het volgende zouden vertonen: (1) verminderde expressie van NR3C1 die gedaalde waarden qua plasma-cortisol vergezellen; (2) verminderde expressie en aktiviteit van klasse I HDAC’s. Plasma-DHEA en totaal anti-oxidant vermogen werden geëvalueerd om andere variabelen te beoordelen die mogelijks de cortisol-secretie in deze populatie beïnvloeden.

2. Methodes

2.1. Staal

Er werden data verkregen bij 9 individuen van 65 jaar of ouder met een diagnose van CVS volgens de Fukuda criteria. Er waren 6 vrouwen en 3 mannen. De gemiddelde leeftijd was 69 (65-79). Serum-cortisol diende als een indicator voor de funktie van de HPA-as. De stalen kwamen van het ‘Whittemore Peterson Institute for Neuro-immune Disease’.

2.2. Cortisol en DHEA

Cortisol-concentraties [commerciële ELISA-test]. Aangezien cortisol zelf wordt beïnvloed door een ander hormoon, dehydroepiandrosteron (DHEA), dat betrokken bleek bij het pathogenetisch proces van vermoeidheid, vonden we het belangrijk dit hormoon ook te onderzoeken [commerciële EIA-test].

2.3. Oxidatieve stress en anti-oxidant metingen

Het is belangrijk het homeostatisch vermogen van een organisme om de effekten van oxidatieve stress te bepalen. Dit is dikwijls gedaald bij ziekte en kan worden gemeten via een reeks testen die het ijzer-reducerend vermogen van plasma (‘ferric reducing ability of plasma’, FRAP) meet.

De redox-status van perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) werd bepaald aangezien deze cellen tijdens inflammatoire processen zijn bloodgesteld aan ROS [reaktieve zuurstof soorten], wat een doeltreffende GSH [gereduceerd glutathion] -capaciteit vereist om ROS te neutraliseren die anders de immuun-funktie kan ontwrichten. De cytosol-fractie [intra-cellulaire vloeistof met daarin de cel-organellen] van geïsoleerde PBMCs werd gezuiverd […]. HDAC-aktiviteit werd dan gemeten via een colorimetrische test […].

Een daling qua HDAC-produktie kan op z’n beurt bijdragen tot een chronische pro-inflammatoire toestand, die kan resulteren in vermoeidheid. PBMC nucleaire cel-extracten werden geïncubeerd met HDAC test-substraat (een kort peptide met een geacetyleerd lysine-residu, dat kan worden gedeacetyleerd met HDAC-enzymes). Na incubatie werd ontwikkel-vloeistof toegevoegd dat met het the gedeacetyleerd lysine-residu reageert en colorimetrisch kan worden gemeten […] als HDAC-aktiviteit.

[…] De FRAP-test meet colorimetrisch totaal anti-oxidant vermogen […] en beschrijft de status van plasma anti-oxidanten (afgezien van proteïne-sulfhydrylen [reducerende -SH groepen]). De plasma-componenten die bijdragen tot de totale anti-oxidante capaciteit wordt geschat op 15% ascorbaat, 5% alfa-tocoferol [vitamine-E], 60% urinezuur, 5% bilirubine en 15% andere anti-oxidanten. […]

2.4. Gen-expressie

De cellen werden verstuurd naar Panomic’s Inc. voor onderzoek van mRNA-transcripten. Deze test-dienst wist niets af van de klinische populatie waarvan de cellen werden verkregen […]. Het ‘Quantigene Plex’ systeem gebruikt cel-lysaten en vertakt DNA […]. Resultaten werd uitgedrukt t.o.v. het gemiddeld signaal van glyceraldehyde-3-fosfaat-dehydrogenase [GAPDH; een ‘huishoudelijk’ gen; makkelijk te amplificeren en als controle gebruikt bij PCR en gen-expressie]. […]

In plaats van polymorfismen in de GR te onderzoeken, keken we naar de aanwezigheid van RNA-transcripten die de receptor-expressie aantasten. Een transcript betrokken bij receptor-acetylering was NR3C1 (nucleaire receptor sub-familie 3, groep C, lid 1 Glucocorticoid Receptor). Door deze factor te onderzoeken, keken we naar de variantie qua expressie van een factor die betrokken is bij de regulering en expressie van een element van de HPA-as bij individuen met CVS. Onze rationale voor de selektie van dit gen was de volgende: polymorfismen van het NR3C1 gen bleken geassocieerd met CVS bij volwassenen [Rajeevan MS, Smith AK, Dimulescu I; Unger ER, Vernon SD, Heim C. Glucocorticoid receptor polymorphisms and haplotypes associated with Chronic Fatigue Syndrome. Genes Brain Behav. (2007) 6: 167-176] en dit gen is één van de voornaamste transcriptionele regulatoren van de GR. Bijkomende onderzochte transcripten omvatten HDAC2, HDAC3, SIRT1 en NGF.

Sirtuine-1 (SIRT1) [NAD-afhankelijk deacetylase] is een belangrijke regulator van het p53 mechansime [tumor-proteïne 53, een transcriptie-factor, reguleert de cel-cyclus en funktioneert als een tumor-suppressor] en lijkt apoptose bij stress te doen verminderen. SIRT1 lijkt ook circadiaanse gen-expressie te beïnvloeden [Belden WJ, Dunlap JC. SIRT1 is a circadian deacetylase for core clock components. Cell (2008) 134: 212-214]. Het p53 mechanisme wordt ook beïnvloed door histoon-deacetylases die geassocieerd zijn met corticosteroïde ontregeling. Eerder vonden we een daling in mRNA-transcripten voor NR3C1, samen voorkomend met lagere cortisol-waarden in een populatie van volwassenen met chronische vermoeidheid (niet gepubliceerde data). Verminderde boodschap-overdracht van de glucocorticoid receptor in aanwezigheid van gedaald hormoon suggereerde ontregeling van signalisering. De meest waarschijnlijke gen-kandidaten, op basis van eerdere gegevens, waren HDAC2 en HDAC3. Deze werden gekozen omwille van hun invloed op het NF-κB mechanisme en verwevenheid met glucocorticoid [Ito K, Yamamura S, Essilfie-Quaye S, Cosio B, Ito M, Barnes PJ, Adcock IM. Histone-deacetylase 2 mediated deacetylation of the glucocorticoid receptor enables NF-kappaB suppression. J. Exp. Med. (2006) 203: 7-13]. We kozen er ook voor de aanwezigheid te onderzoeken van ‘nerve growth-factor’ [NGF; een klein eiwit, belangrijk voor de groei en overleving van bepaalde neuronen, werkt ook als een signalisering-molekule; ‘nerve growth-factors’ refereert naar een familie factoren, de zgn. neurotrofinen (waartoe o.a. ook de ‘Brain-Derived Neurotrophic Factor’ (BDNF) behoort)] die geassocieerd bleek met pijn-aandoeningen en betrokken bij CVS [Seidel MF, Herguijuela M, Forkert R, Otten U. Nerve growth factor in rheumatic diseases. Semin. Arthritis Rheum. (2010) 40: 109-126; zie ook ‘Glia, glutamaat-transport en chronische pijn’].

2.5. Statistische procedures

[…]

3. Resultaten

Allereerst bepaalden we cortisol- en DHEA-waarden. Er werd een laag gemiddeld plasma-cortisol gevonden (64,36 ng/ml), wat aanzienlijk minder is dan bij gezonde controles. De gemiddelde DHEA-waarde was 21,68 ng/ml, wat aanzienlijk hoger is dan wat werd opgetekend voor een populatie van gezonde ouderen van 65-79 jaar (2,7 ng/ml).

Daarna bepaalden we de gen-regulering van de GR [Glucocorticoid Receptor] NRC31 bij de 9 oudere individuen met CVS en vergeleken deze met genormaliseerde ratios voor HDAC2, HDAC3 en SIRT1. Kwantificering van expressie gebeurde via de Quantigene micro-chip. De resultaten werden dan genormaliseerd t.o.v. GAPDH en de expressie-ratios werden bepaald. [De gemiddelde expressie-verhoudingen bij oudere volwassenen met CVS waren: 0,11 voor NR3C1 (0,65), 0,166 voor HDAC2 (0,037), 0,088 voor HDAC3 (0,044) en 0,58 voor SIRT1 (0,081); de waarden tussen haakjes zijn die voor “universeel RNA”)]

NGF correleerde positief met HDAC2 (p < .05), wat in overéénstemming is met de waarneming dat NGF een belangrijke rolspeelt bij neutrofinen-afhankelijke nitrosylering [toevoegen van een nitrosyl-groep (R-N=O) aan een proteïne] van HDAC-2 op cysteine [aminozuur met een zwavel-atoom] -residuen […], wat nodig bleek om de dissociatie van HDAC-2 van chromatine [= complex van DNA en eiwitten in de celkern] te induceren en daardoor de acetylering van histonen te vergemakkelijken. DHEA correleerde daarnaast negatief met SIRT1 (p < 0.1) en de verhouding DHEA/Cortisol correleerde negatief met HDAC2 (p < .01). Daarenboven vonden we verhoogde HDAC-aktiviteit (182 pmol/min/mg proteïne), wat aanzienlijk hoger ligt dan bij normatieve controles. HDAC correleerde ook negatief met leeftijd, wat verminderde aktiviteit naar gelang de leeftijd suggereert (p < .01). Cortisol correleerde positief met HDAC3 (p < .05) wat een mogelijke relatie tussen de twee parameters ondersteunt.

Voor dezelfde 9 individuen verkregen we FRAP-resultaten uitgedrukt als ascorbinezuur [vitamine-C] -equivalenten. De gemiddelde FRAP-waarde was 227,3 µm/l, wat uitgesproken lager is dan de typisch geobserveerde waarden van 400-800 µm/l bij gezonde of hypertensieve individuen van middelbare of oudere leeftijd. FRAP correleerde positief met DHEA (p < .01) en negatief met SIRT1 (p < .01).

4. Bespreking

Onze bevindingen suggereren dat in de context van verlaagd plasma-cortisol en verhoogd plasma-DHEA, vastgesteld in een geriatrisch staal patiënten met CVS, er verhoogde HDAC-expressie en aktiviteit is, samen met verminderd totaal anti-oxidant vermogen samenlopend met downregulering van het gen NR3C1. Hoewel deze bevinding validatie vereist bij een grotere en meer diverse groep individuen met CVS, kan het de klaarblijkelijke ontregeling van diurnale cortisol-secretie [men basseert zich dus best niet op één enkelvoudige meting] die wordt gevonden bij mensen met CVS helpen verklaren.

De akties van glucocorticoïden zijn complex. In het kort: bij vermeend gezonde volwassenen, zou men verwachten dat cortisol-binding op de GR een verhoging qua klasse-I HDAC aktiviteit zou initiëren. Een stijging van deze HDAC’s, in het bijzonder HDAC2, verhoogt DNA-winding en voorkomt inflammatoire gen-transcriptie. Deze verhoogde HDAC-aktiviteit lijkt het voornaamste mechanisme te bieden waardoor glucocorticoïden dan pro-inflammatoire gen-expressie onderdrukken. In deze studie, hebben een klaarblijkelijke ontregeling van dat mechanisme gevonden. We vonden verhoogde HDAC2/3 (klasse I) aktiviteit in aanwezigheid van gereduceerde waarden van hormoon en verminderde receptor-transcriptie. Dit impliceert dat andere mechanismen zouden kunnen dienen om verhoogde HDAC-aktiviteit te behouden. Hoewel cortisol significant correleerde met het HDAC3-niveau, vonden we een globale reductie qua plasma-cortisol vergeleken met dat gevonden in studies bij controles. Een bijkomende overweging is dat oxidatieve stress de neiging heeft HDAC-aktiviteit te reduceren, een werking die tegengesteld is aan deze gezien in onze bevindingen.

Een toename qua HDAC-2 expressie en -aktiviteit zou een algemene ontwrichting van belangrijke immunoregulerende mechanismen kunnen weerspiegelen. Eerdere studies hebben aangetoond dat HDAC mRNA’s verhoogd zijn in geaktiveerde immuun-cellen, wat er op wijst dat ze dienen als merkers van immuunsysteem-aktivatie en ook zouden fungeren als potentiële doelwitten voor behandeling. Verhoogde HDAC-2 aktiviteit is geassocieerd met neuronale sterfte bij een brede waaier aan neurologische aandoeningen die vormen van cellulaire oxidatieve stress omvatten en leidt tot een verminderde histoon/transcriptie-factor acetylatie en verhoogde transcriptionele repressie [Dit laatste is een essentieel mechanisme bij de precieze controle van gen-expressie. Transcriptionele repressor-proteïnen binden op hun ‘target’-genen - direct via een DNA-bindend domein of indirect door interaktie met andere DNA-gebonden proteïnen.]. Omgekeerd: HDAC-2 inhibitie werkt beschermend tegen door oxidatieve stress geïnduceerde neuronale sterfte door het verschuiven van het evenwicht tussen histoon-acetyltransferases (HAT) en HDAC ten voordele van HAT-aktiviteit; zodoende wordt de transcriptionele repressie verlicht, wat leidt tot verhoogde expressie van anti-apoptotische genen, zoals p21 en Hsp70 [een ‘heat-shock’ proteïne, beschermen cellen tegen de schadelijke effekten van oxidatieve stress - zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning’ & ‘‘Heat shock’ proteïnen en inspanning bij CVS’] die gelinkt zijn met neuroprotektie. HDAC-inhibitie versterkt ook de interaktie van de transcriptie-factor Nrf2 op het anti-oxidant respons-element [ARE] ter upregulering van belangrijke anti-oxidante enzymes zoals glutathion-S-transferases, NAD(P)H, quinone-oxidoreductase-1 en haem-oxygenase-1 [expressie van deze genen beschermt cellen tegen oxidatieve schade en kan mutagenese & kanker voorkomen] die anti-oxidante en anti-inflammatoire effekten faciliteren. In samenhang met bovenstaande bevindingen, lijkt het dat CVS zou kunnen geassocieerd zijn met een onevenwichtige endogene anti-oxidante respons op oxidatieve stress, wat wordt weerspiegeld door de lagere FRAP-waarden bij de CVS-individuen.

Lagere cortisol-waarden worden dikwijls gevonden bij studies van mensen met CVS [bv. Nater UM, Youngblood LS, Jones JF, Unger ER, Miller AH, Reeves WC, Heim C. Alterations in diurnal salivary cortisol rhythm in a population-based sample of cases with Chronic Fatigue Syndrome. Psychosom. Med. (2008) 70: 298-305]. Eerder vonden wij een ontwrichting van het verwachte circadiaans secretie-patroon bij individuen met CVS. De huidige data demonstreren een patroon van downregulering van de NR3C1 gen-expressie in dit staal van mensen met CVS die verhoogde expressie van of HDAC2, HDAC3 en SIRT1 vertonen. De expressie van NR3C1 (het gen coderend voor de GR) was duidelijk gedownreguleerd. Interessant is dat studies hebben gevonden dat HDAC3 kan deacetyleren en dus transcriptie van NF-κB reduceren, waarvan is geweten dat het kan interfereren met GR-expressie en funktie [Nissen RM, Yamamoto KR. The glucocorticoid receptor inhibits NF-kappaB by interfering with serine-2 phosphorylation of the RNA polymerase II carboxyterminal domain. Genes. Dev. (2000) 15: 2314-2329]. Te samen met de bevinding van gedaald plasma-cortisol, biedt de gereduceerde expressie van het gen coderend voor de GR ondersteuning voor verdere research maar de werking van de HPA-as bij mensen met CVS.

Deze piloot-studie bleef beperkt tot een kleine groep en het gelimiteerd aantal onderzochte variabelen die de werking van de HPA-as beïnvloeden. Ook werd een beperkte set HDAC’s onderzocht en we keken niet naar de aktiviteit van histoon-acetyltransferase. We waren ook niet in staat een normatief controle-staal mee te nemen. De bevindingen ondersteunen evenwel ons concept voor een rol van epigenetische ontregeling van de Glucocorticoid Receptor bij het pathogenisch proces van CVS [zie ook ‘Genetica & epigenitica van vermoeidheid’]. Het verder onderzoeken van de rol van HDAC’s bij CVS kan de variërende immunologische bevindingen die opdoken bij het bestuderen van CVS helpen verklaren. De bevindingen van deze studie dienen te worden gerepliceerd bij een groter staal en bij andere leeftijden van mensen met CVS.

Stellen dat onderzoek naar het transcriptoom (verzameling van alle boodschapper-RNA (mRNA) molekulen – ‘transcripten’, tot expressie komende genen – geproduceerd in een cel of populatie van cellen) bij M.E.(cvs) daarom niet te rechtvaardigen zou zijn (zoals sommigen beweren), lijkt ons een stap te ver. De niet reproduceerbare resultaten zijn wellicht te wijten aan de (erkende) heterogeniteit binnen de ziekte. Onderzoekers dienen geschikte criteria te hanteren, de patiënten te verdelen in homogene subgroepen en rekening te houden met symptoom-domeinen (onderverdelen in herkenbare en stabiele kenmerken met een waarschijnlijke biologische associatie). Het is ook van belang de gen-expressie (‘gen-signatuur’) op te volgen met het verloop van de ziekte. (Zie de artikels onder ‘Genetica’ op de overzicht-pagina.)

De auteurs van onderstaand artikel keken ook nóg verder: naar hoe verschillende genen geassocieerd zijn, hoe hun ‘netwerken’ veranderen. Op basis van resultaten van eerder werk door anderen bouwden ze op 2 manieren dergelijke netwerken om aanwijzingen te krijgen welke genen van belang zouden kunnen zijn bij M.E.(cvs). De genen die gemeenschappelijk zijn in de 2 netwerken zouden wel es verantwoordelijk kunnen zijn voor bepaalde aspecten van M.E.(cvs) of de symptomen ervan en verdienen verder onderzocht te worden…

*************************

Bioinformation. 2011 Apr 22;6(3):120-4

Meta analysis of Chronic Fatigue Syndrome through integration of clinical, gene-expression, SNP and proteomic data

Vasyl Pihur¹, Somnath Datta² & Susmita Datta²

¹The Johns Hopkins University, McKusick-Nathans Institute of Genetic Medicine, Baltimore, MD 21205

²University of Louisville, Department of Bioinformatics and Biostatistics, Louisville, KY 40292, USA

Samenvatting

We beginnen met het construeren van gen-gen associatie-netwerken op basis van ongeveer 300 genen waarvan de expressie-waarden variëren tussen de groepen CVS-patiënten (plus controle). Verbonden componenten (modules) van deze netwerken worden verder gecontroleerd op hun voorspellend vermogen voor symptoom-ernst, genotypen van twee ‘single’ nucleotide polymorfismen (SNP) waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met symptoom-ernst en intensiteit van de tien meest discriminerende proteïne-kenmerken. We maken gebruik van twee verschillende netwerk-construktie methoden en kiezen de gemeenschappelijke genen geïdentificeerd via beide, voor bijkomende validatie. Onze analyse identificeerde elf genen die een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij bepaalde aspecten van CVS of gerelateerde symptomen. In het bijzonder: het gen WASF3 (alias WAVE3) regelt mogelijk hersen-cytokinen die betrokken zijn bij het mechanisme van vermoeidheid via het p38 MAPK regulerend mechanisme.

Achtergrond

Chronisch Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een relatief zeldzame, slecht begrepen, complexe aandoening die wordt gekenmerkt door ernstige en chronische fysieke en mentale vermoeidheid die niet toe te schrijven is aan andere oorzaken (ziekten), die soms gepaard gaat met andere symptomen, zoals een zwakke immuun-respons, problemen met de spijsvertering en depressie. Er is de voorbije jaren door de ‘CVS Groep’ bij het CDC veel moeite gedaan om klinische, gen-expressie, genotypische en proteomica [proteoom = verzameling proteïnen in een biologisch staal] data te verzamelen, in een poging een genetische basis voor CVS te vinden. Ook al werden deze gegevens door tal van onderzoekers (en onderzoek-teams) geanalyseerd – resulterend in een speciale uitgave van het tijdschrift Pharmacogenomics [Vernon SD, Reeves WC. The challenge of integrating disparate high-content data: epidemiological, clinical and laboratory data collected during an in-hospital study of Chronic Fatigue Syndrome. Pharmacogenomics (2006) (3):345-54; zie: ‘Genen-studies bij CVS door het CDC’] – en maakten ze ook deel van de ‘Critical Assessment of Micro-array Data Analysis (CAMDA)’ conferentie in 2006, toch was het succes dubbelzinnig en beperkt. Omdat genen niet alleen handelen, bijzonderlijk bij een complexe aandoening zoals CVS, bestuderen we – bij onze poging deze gegevens via een systeem-biologische aanpak te analyseren – groepen van genen (de zogenaamde modules) verkregen via gen-gen associatie-netwerken. […] We identificeren elf “interessante” genen die een belangrijke rol kunnen spelen bij bepaalde aspecten van CVS of verwante symptomen. In het bijzonder: het gen WASF3 (alias WAVE3) dat mogelijk de hersenen-cytokinen regelt die betrokken zijn bij het mechanisme van vermoeidheid via het p38 MAPK regulerend mechanisme. Een voorlopige versie van dit werk werd gepresenteerd op de CAMDA conferentie van 2007 [Pihur V et al. Understanding Chronic Fatigue Syndrome (CFS) from CAMDA data: A systems biology approach. CAMDA 2007 Conference Paper].

Methodologie

De ‘CDC Chronic Fatigue Syndrome Research Group’ leverde data-sets op bestaande uit klinische, micro-array [‘gen-chips’], proteomica en SNP-gegevens. […] 227 individuen vulden zelf-rapportering vragenlijsten in en gaven bloed voor labo-analyse. Bij velen werden ook micro-array (163) en proteomica (63) gegevens verzameld met de bedoeling een biologische (genetische) basis voor CVS te ontdekken. Hier integreren we klinische, micro-array, SNP en proteomica data.

Micro-array data

De CAMDA 2006 micro-array data omvatten 177 arrays […] onze analyse werd aangevat met 163 arrays. […]

Klinische gegevens

UItgebreide informatie over 227 individuen die kan worden gelinkt met micro-array en SNP gegevens […].

SNP-data

42 SNP’s voor 10 verschillende genen werden getypeerd. Voor deze analyse selekteerden we 2 SNP’s, hCV245410 (op het TPH2 gen) en hCV7911132 (op het SLC6A4 gen), die eerder geassocieerd bleken met CVS-ernst [Presson A et al. Integration of genetic and genomic approaches for the analysis of Chronic Fatigue Syndrome implicates forkhead box n1. CAMDA 2006 Conference Paper].

Proteomica-data

Er waren proteïnen-spectra beschikbaar van 63 individuen. […]

Statistische analyse

De eerste stap was het identificeren van een set genen met differentiële expressie tussen verschillende groepen individuen. Ziekte-status werd afgeleid uit het klinisch deel van de CVS-gegevens. Alle individuen opgenomen bij de micro-array studie werden geklassificeerd in 5 verschillende groepen: CVS (n = 45), Niet-vermoeiden (n = 34 controles zonder CVS), ISF (n = 45 vermoeide personen die niet als CVS kunnen worden geklassificeerd omdat ze te weinig symptomen hebben), ISF-MDDm (n =20 ISF-individuen met melancholische depressie) en CFS-MDDm (n = 19 CVS-individuen met melancholische depressie). […] 286 genen bleken differentiële expressie te hebben (p-waarden < 0.01). […]

Netwerk construktie en identificatie van geassocieerde genen-sets

Om de relaties tussen de geselekteerde 286 genen beter te begrijpen qua interakties/associaties, gebruikten we twee netwerk-inferentie technieken op basis van berekeningen. De eerste methode is gebaseerd op de ‘Partial Least Squares’ regressie (PLS) [‘partiële kleinste kwadraten’], terwijl de tweede methode gebaseerd is gebaseerd op de ‘Partial Correlations’ (PC) [‘partiële correlaties’]. […]

Voorspelling van symptoom-ernst

Na het identificeren van clusters geassocieerde/ interagerende genen, onderzochten we het vermogen van elke module om de CVS-ernst te voorspellen. […]

SNP associatie

We bestudeerden dan hoe doeltreffend elke gen-cluster (module) de genotypes van de 2 SNP’s, hCV245410 en hCV7911132, die geassocieerd bleken met symptoom-ernst, kan voorspellen. […]

Integratie van proteomica-data

[…]

Bespreking

Twee gen-associate modules [‘Gen-Gen Associatie Netwerk geconstrueerd via de PLS-methode’ en het ‘Gen-Gen Associatie Netwerk geconstrueerd via de PC-methode’] zijn van belang op basis van hun voorspellend vermogen van de symptoom-ernst, ten minste één van de SNP-genotypes en de intensiteit van de geïdentificeerde proteoom-analyse kenmerken. De eerste cluster is afkomstig van het ‘PLS’-netwerk en de andere van het ‘PC’-netwerk. Elf genen bleken gemeenschappelijk voor deze twee genen-modules [WASF3 (cellulaire organisatie en biogenese, metabolisme), NUP98 (cellulaire organisatie en biogenese, transport, DNA-replicatie), PRUNE (energie-produktie en conversie), KIRREL (signaal-transductie, cellulaire adhesie), TNK2 (cellulaire organisatie en biogenese, signaal-transductie, proteïne aminozuur fosforylatie), EIF3S8 (proteïne-biosynthese), HOXA1 (transcriptie) PMS2L5 (DNA-herstel), HDAC7A (DNA-metabolisme, transcriptie), GPR41 (signaal-transductie) & MAP3K2 (proteïne aminozuur fosforylatie)] De GO [‘Gene Ontology’; weergave van de eigenschappen van genen en gen-produkten] noteringen werden gewonnen uit de ‘BioGrid online repository’ [vrij toegankelijke database met fysieke en genetische interakties] en de ‘pathway’-analyse werd uitgevoerd met behulp van de ‘DAVID web-tools’ [‘Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery’] ter aanvulling van de bestaande literatuur. Het is aannemelijk dat deze genen verantwoordelijk zijn voor bepaalde aspecten van CVS of de symptomen ervan. Van het eerste gen op de lijst WASF3 (alias WAVE3) [WAVE3 is een lid van de WASP/WAVE proteïnen-familie, die een kritieke rol speelt bij de regulering van actine-polymerisatie, organisatie van het cytoskeleton en cel-motiliteit (-beweeglijkheid). Bij proefdieren waar het WAVE3 proteïne werd uitgeschakeld, verminderen fosfo-p38 MAPK waarden (downregulering van p38 aktiviteit). De effekten wijzen op de regulering door WAVE3 van het actine-cytoskeleton, cel-motiliteit en invasie via het p38 MAPK mechanisme.] wordt gedacht dat het deelneemt in het p38 MAPK [p38 ‘mitogen activated protein’ (MAP) kinase reageert op extracellulaire stimuli (mitogenen) en reguleert verscheidene cellulaire aktiviteiten, zoals gen-expressie, celdeling, differentiatie en cel-overleving/apoptose. p38 MAP-kinase inhibitoren zouden waarschijnlijk de produktie van pro-inflammatoire cytokinen en signaal-transductie kunnen blokkeren.] regulerend pad [Sossey-Alaoui K, Ranalli TA, Li X, Bakan AV, Cowell JK. WAVE3 promotes cell-motility and invasion through the regulation of MMP-1, MMP-3 and MMP-9 expression. Exp Cell Res. (2005) 308: 135-45]. Aan de andere kant werd in dier-model studies aangetoond dat de regulatie van brein-cytokinen via p38 MAPK betrokken is bij de centrale mechanismen van vermoeidheid en daardoor een rol kan spelen in de pathogenese van de CVS. De lijst bevat ook auto-immuun respons gen NUP98 [‘Nuclear pore complex protein Nup98-Nup96’, transport-processen tussen cel-kern en cytoplasma verlopen via het ‘nuclear pore complex’ (NPC) dat bestaat uit ca. 50 unieke proteïnen, nucleoporinen genaamd] en genen betrokken bij tumor-aktiviteiten (PRUNE, TNK2, HOXA1). Gen-expressie van HDAC7A [codeert voor het enzyme histoon-deacetylase; histoon-acetylatie/-deacetylatie verandert de struktuur van chromosomen en beïnvloedt de toegang van transcriptie-factoren tot DNA] bleek gecorreleerd met onverklaarde vermoeidheid in een studie [Whistler T, Taylor R, Craddock RC, Broderick G, Klimas N, Unger ER. Gene-expression correlates of unexplained fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 395-405]. Een rol van het gen GPR41 [ook ‘free fatty acid’ receptor 3 (FFA3) genaamd, een G-proteïne gekoppelde receptor (GPCR), lid van een grote proteïnen-familie trans-membraan receptoren die molekulen buiten de cel ‘voelen’ en in de cel signaal-transductie mechanismen aktiveren] bij auto-immuun aandoeningen, inclusief CVS, werd reeds geopperd [Staines D. Are vasoactive neuropeptide auto-immune fatigue-related disorders mediated via G protein coupled receptors? Med. Hypotheses (2005) 65: 29-31; zie ook ‘Fosfodiesterase-inhibitoren tegen vermoeidheid?’ ].

Besluit

Het is mogelijk en misschien wenselijk om informatie te integreren uit verschillende experimentele platformen ten einde complexe aandoeningen te begrijpen. De bevindingen van deze studie zijn gebaseerd op ‘data-mining’ benaderingen gebruikmakend van klinische, gen-expressie, SNP en proteomica gegevens. De voorspellende modellen die hier werden verkregen kunnen bepaalde aspecten van CVS verklaren en een pad effenen voor verdere experimentele validatie.

De criteria zijn inmiddels dus veranderd, aangepast, gefinetuned; maar dit is ook interessant omwille van het gebruik van. ‘data-mining’, een techniek waarbij de verzamelde gegevens worden onderzocht op hun discriminerend vermogen.

De hoofd-auteur is Prof. Leonard (Lenny) Jason (Professor psychologie aan de ‘DePaul University’ en Directeur van het ‘Centre for Community Research’; kreeg zelf ook de diagnose M.E.(cvs) en is één van de weinige psychologen die geen ‘advocaat’ is voor de aan cognitieve gedrag therapie (CGT) gelinkte graduele oefen therapie (GOT).). We lieten hem al eerder aan het woord over ‘Pathologische en niet-pathologische vermoeidheid’ en de ‘Evaluatie van de CDC Empirische Definitie’. Hij is ook de bedenker van de ‘‘Energie Enveloppe Theorie’ en ‘Energie Quotient’ bij M.E.(cvs)’.

De studie hier werd financieel ondersteund door het ‘National Institute of Allergy and Infectious Diseases’.

*************************

J Clin Psychol. 67:1-9, 2011 [pre print]

Data mining: comparing the empiric CFS to the Canadian ME/CFS case definition

Leonard A. Jason 1, Beth Skendrovic 1, Jacob Furst 1, Abigail Brown 1, Angela Weng 2 & Christine Bronikowski 3

1 DePaul University

2 Northwestern University

3 Vanderbilt University

Samenvatting

Dit artikel stelt twee definities voor Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) tegenover elkaar. We vergeleken de empirische CVS definitie (Reeves et al. 2005) en de Canadese M.E./CVS klinische definitie (Carruthers et al. 2003) bij een groep individuen met CVS versus mensen zonder. Er werd ‘data-mining’ [ook wel ‘knowledge discovery in databases’ (KDD)’ genoemd; het gericht zoeken naar (statistische) verbanden in grote verzamelingen gegevens met een combinatie van statistiek, databases, patroon-herkenning, computer-grafiek] met beslissing-bomen [een voorspellend model dat een voorspelling doet op basis van een reeks beslissingen, elke tak van de boom is een klassificatie-vraag] gebruikt om de beste items te vinden om patiënten met CVS te identificeren. Data-mining is een statistische techniek die werd gebruikt om te helpen bepalen welke van de vragen het meest doeltreffend waren wat betreft het accuraat klassificeren van gevallen. De empirische criteria identificeerden ongeveer 79% van de patiënten met CVS en de the Canadese criteria identificeerden 87% van de patiënten. De items geïdentificeerd via de Canadese criteria hadden meer ‘construkt-validiteit’ [de mate waarin de test meet wat hij zou moeten meten; hier betreffende de vraag of de resultaten van een onderzoek wel werkelijk een indicatie zijn voor het begrip waarover men een uitspraak wil doen; beoordeling of een schaal meet wat het veronderstelt wordt te meten of correleert met het gehypothiseerde wetenschappelijk ‘construkt’]. De implicaties van deze bevindingen worden besproken.

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), soms Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) of Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) genoemd, wordt dikwijls gedefinieerd d.m.v. Fukuda et al. (1994) criteria, die stellen dat een persoon minstens zes maand chronische vermoeidheid moet ervaren, die nieuw of van gekende aanvang is, die niet substantieel wordt verlicht door rust, niet het resultaat is van een blijvende inspanning en substantiële verminderingen qua professionele, sociale en persoonlijke aktiviteiten veroorzaakt. Daarnaast moet een persoon, om te voldoen aan de definitie, 4 van 8 in de definitie omschreven symptomen ervaren die samen met de vermoeidheid voorkomen. Deze criteria zijn ‘polythetisch’ [gedefinieerd op basis van meerdere karaktristieken]’: een set symptomen, waarbij ze niet allemaal dienen aanwezig om de diagnose te stellen. Bv.: omdat de Fukuda et al. criteria slechts 4 symptomen vereisen, zijn kritieke CVS-symptomen zoals post-exertionele malaise, en geheugen- en concentratie-problemen niet vereist voor álle patiënten.

Deze definitie voor CVS (Fukuda et al. 1994) werd gekarakteriseerd via vaag verwoorde criteria waar operationele definities en richtlijnen, die professionele gezondheidzorg-verleners zouden moeten bijstaan bij hun interpretatie en toepassing van het diagnostisch instrument, ontbreken. Om meer richtlijnen en specifieke criteria voor deze definitie te bieden, heeft het CDC een empirische definitie voor CVS ontwikkeld waarbij beoordeling van symptomen, invaliditeit en vermoeidheid zijn betrokken, gebruikmakend van gestandardiseerde schalen (Reeves et al. 2005). De ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ [MFI, een meet-instrument op basis van 20 zelf-gerapporteerde items over 5 gebieden - algemene vermoeidheid, lichamelijke vermoeidheid, mentale vermoeidheid, verminderde motivatie en verminderde aktiviteit. Een hogere score geeft een hogere vermoeidheid-graad aan.] wordt gebruikt om te identificeren of deelnemers voldoen aan het vermoeidheid-criterium van de CVS empirische definitie. Er werd een ROC- [‘receiver operating characteristics’] 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] analyse gebruikt om de mogelijkheid van de vermoeidheid-schaal om het onderscheid te maken tussen CVS en niet-CVS te evalueren. Een ROC-curve stelt grafisch de waarschijnlijkheid van echt positieve resultaten qua diagnose voor in funktie van de waarschijnlijkheid van vals positieve resultaten van deze test. De ‘area under the ROC-curve’ (AUC, oppervlakte onder de curve) is een indicator voor het onderscheidend vermogen van de schaal. Een rechte lijn betekent dat de schaal het niet beter doet, wat betreft het klassificeren van CVS en niet-CVS, dan het geval zou door toeval […]. De AUC is een samenvattende maatstaf die in wezen het gemiddelde maakt van de diagnostische accuraatheid over het spectrum van de test-waarden. Er werd gevonden dat de MFI een slechte diagnostische accuraatheid heeft, aangezien het alle CVS-gevallen identificeerde maar niet in staat bleek de gevallen die geen CVS hebben te onderscheiden.

Het in de Reeves et al. (2005) criteria aanbevolen gebruik van geselekteerde sub-schalen van de ‘Medical Outcomes Study 36-Item Short-Form Health Survey’ (SF-36) om invaliditeit te meten werd ook reeds onderzocht. Men vond dat de aanbevolen cut-off van minder dan of gelijk aan 66,7 voor de ‘SF-36 Emotioneel’ sub-schaal de meerderheid van de personen met chronische vermoeidheid verklaard door psychiatrische redenen zou selekteren als voldoend aan het CVS invaliditeit-criterium. De ‘Emotie’ sub-schaal meet problemen met werk en andere dagelijkse aktiviteiten ten gevolge emotionele problemen. Verder was de AUC voor de ‘Emotie’ sub-schaal de slechtste van de 8 SF-36 sub-schalen wat betreft het onderscheiden van patiënten met CVS van controles.

Het is evident dat het gebruik van deze gestandardiseeede schalen ongeschikt is. Bij het gebruiken van de CVS empirische criteria bleken de schattingen qua aantal CVS verhoogd tot 2,54% (Reeves et al. 2007), wat 10 maal hoger is dan bij eerdere prevalentie-schattingen door de CDC (2003) en andere onderzoekers. Er werd ook gevonden [zie ‘Evaluatie van de CDC Empirische Definitie’] dat 38% van de personen met een diagnose van majeure depressie verkeerdelijk werden geklassificeerd als CVS als men de nieuwe, meer breed-gebaseerde CDC empirische definitie gebruikt.

Om de uitdaging van het identificeren van patiënten met deze slecht-begrepen ziekte verder te benadrukken, werd een derde definitie ontwikkeld voor gebruik door klinici die patiënten met M.E./CVS behandelen: de Canadese klinische definitie voor M.E./CVS (Carruthers et al. 2003). In contrast met de polythetische methode van de Fukuda et al. (1994) criteria, vereist de Canadese klinische definitie de aanwezigheid van symptomen die dikwijls worden beschouwd als kenmerkend voor deze ziekte, zoals post-exertionele malaise, neurocognitieve symptomen en niet-verfrissende slaap. Er is research die suggereert dat de Canadese criteria een meer specifieke groep patiënten met deze ziekte selekteert. Jason, Torres-Harding, Jurgens en Helgerson [Comparing the Fukuda et al. criteria and the Canadian case definition for Chronic Fatigue Syndrome. JCFS (2004) 12: 37-52] vergeleken bv. personen die voldoen aan de Canadese klinische definitie, de Fukuda et al. criteria en mensen die chronische vermoeidheid ervaren verklaard door psychiatrische redenen. De Canadese criteria, in tegenstelling tot de Fukuda et al. criteria, selekteerden gevallen met minder psychiatrische co-morbiditeit, meer lichamelijke funktionele stoornissen, en meer vermoeidheid/zwakte, neuropsychiatrische en neurologische symptomen. De verschillen qua in symptomatologie en prevalentie over de verscheidene definities voor CVS suggereren dat bijkomende research nodig is om een diagnostische benadering met optimale sensitiviteit en specificiteit te bepalen.

Data-mining, ook dikwijls ‘machine-learning’ [een wetenschappelijke discipline over het ontwerpen en ontwikkelen van instruktie-lijsten die computers moeten toelaten ‘gedragingen’ te ontwikkelen op basis van empirische gegevens (bv. van sensoren of uit databases] genoemd, zou kunnen helpen de types symptomen die het meest bruikbaar zouden kunnen zijn voor een accurate diagnose van CVS te bepalen. Data-mining is in het bijzonder een techniek die wordt gebruikt om grote data-sets te exploreren en (a) menselijke beslissingen te repliceren, bijzonderlijk als het proces waarop deze beslissingen worden gemaakt niet goed wordt begrepen of (b) patronen in de data bloot te leggen die voor mensen niet evident zouden zijn omwille van de omvang en de complexiteit van de gegevens. In het geval van het stellen van de diagnose van CVS, zijn beide doeleinden wenselijk; het gebruik van ‘machine-learning’ om de diagnoses door artsen te verbeteren zou kunnen resulteren in meer uniforme diagnoses, terwijl het begrijpen van welke symptomen belangrijk zijn bij het diagnose-proces researchers zou kunnen toelaten de aandacht te focussen op de evaluatie van deze symptomen.

Deze studie onderzocht het gebruik van beslissing-bomen om de data-mining te implementeren. Beslissing-bomen proberen een klassificatie (diagnose) voor elke patient te voorspellen op basis van opéénvolgende binaire keuzes. Op elk vertakking-punt van de boom, worden alle symptomen beoordeeld wat betreft hun effekt op de entropie [maat voor wanorde van een systeem] van de diagnoses. Hier gebruiken we entropie om de zekerheid van onze diagnose aan te geven. Elke variabele en elk splitsing-punt van die variabele kan worden geëevalueerd op basis van de diagnostische resultaten van die variabele en dat splitsing-punt; variabelen en splitsing-punten die de groepen via diagnostische labels goed scheiden, hebben een hoge entropie, en deze die dat niet doen, hebben een lage entropie. Symptomen met hoge entropie worden belangrijk geacht en gebruikt om al de gevallen in twee te verdelen. Analyse van symptomen die minder entropie bijdragen, leidt tot verdere vertakking van de boom; tot dergelijke vertakkingen groepen met homogene labels opleveren. Deze studie gebruikte twee sets symptomen voor analyse. Eén was een subgroep van de grotere set symptomen die focuste op de empirische definitie van CVS, terwijl de andere een subgroep was die focuste op de Canadese definitie van M.E./CVS. In beide gevallen poogden de bomen de medische diagnose gebaseerd op de Fukuda criteria te voorspellen.

Hoewel het ultieme vermogen van de boom om diagnoses te voorspellen belangrijk is, biedt de keuze van welke symptomen belangrijk worden geacht en de waarden van de symptomen waarop de splitsing wordt bepaald nuttige inzichten: Indien de beslissing-boom bepaalt dat een symptoom belangrijk is bij de klassificatie, dan kan dit symptoom als een belangrijke bijdrager tot CVS worden beschouwd. Daarnaast wijst de sequentie van de symptomen die werden gekozen voor de splitsing op hun relatief belang voor de diagnose. De studie probeerde een serie vragen te gebruiken om mensen met CVS te differentiëren van idiopathische chronische vermoeidheid (ICF), chronische vermoeidheid verklaard door psychiatrische of medische oorzaken, en controles. De empirische CVS (Reeves et al. 2005) en Canadese M.E./CVS (Carruthers et al. 2003) definities werden vergeleken.

Methode

Deelnemers

De deelnemers voor deze studie kwamen uit een 10-jarige studie naar de natuurlijke geschiedenis van CVS bestaande uit 2 golven. Golf 1 […] 213 individuen die medisch en psychiatrisch werden geëvalueerd tussen 1995-1997. […]

Na evaluatie waren de artsen het eens over de diagnoses: 32 met CVS, 45 met idiopathische chronische vermoeidheid (ICF; 6 maand vermoeid maar met onvoldoende symptomen om te voldoen aan de CVS-definitie), 89 uitgesloten voor CVS omwille van medisch/psychiatrisch verklaarde chronische vermoeidheid (bv. onbehandeld hypothyroïdisme, hepatitis-C, schizofrenie) en 47 controles. […]

Golf 2 […] ca. 10 jaar later, […]. Uitgevoerd in twee stadia. In stadium 1 probeerden we de eerder geëvalueerde 213 volwassenen opnieuw te contacteren. Stadium 2 omvatte een gestruktureerde psychiatrische beoordeling en een volledig lichamelijk onderzoek plus gestruktureerde medische geschiedenis.

Stadium 1

De ‘CFS Screening Questionnaire’ […] alle deelnemers van Golf 2 […] socio-demografische gegevens (leeftijd, ethniciteit, socio-economische status, werk-status, burgerlijke stand, nageslacht) en vermoeidheid-karakteristieken om te kijken naar veranderingen sinds Golf 1. Deze vragenlijst kijkt ook naar items die meer specifieke aspecten van vermoeidheid en gezondheid-status meten. Ze houdt vragen in betreffende de mate waarbij elk van de 8 CVS-symptomen (Fukuda et al. 1994) worden ervaren. Verder vragen naar de mate waarop de vermoeidheid en de ziekte dagelijkse aktiviteiten beperken, en naar de frequentie en duur van de vermoeidheid. Er werd ook gepolst of ze een diagnose van een medische of psychiatrische aandoening hadden gekregen en welke behandeling ze kregen. […]

Stadium 2

De ‘Structured Clinical Interview for the DSM-IV’ (SCID) werd afgenomen om huidige psychiatrische diagnoses (gedefinieerd via de ‘Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Fourth Edition’ – DSM-IV) te beoordelen; in Golf 1 en 2. […] Na het getruktureerd psychiatrisch interview ondergingen de deelnemers een medisch interview en een volledig medisch onderzoek. De ‘Medical Questionnaire’, een aangepaste versie van de ‘Chronic Fatigue Questionnaire’, beoordeelt symptomen gerelateerd met CVS en chronische vermoeidheid, alsook andere medische en psychiatrische symptomen; helpt aandoeningen zoals HIV/AIDS, aktieve maligniteiten, iatrogene [veroorzaakt door medische handelingen] aandoeningen door bijwerkingen medicatie, onopgeloste gevallen van hepatitis en drug-gebruik uit te sluiten. Ze meet ook vermoeidheid-graad, vermoeidheid-gerelateerde verstoring van de sociale rol, psychosociale stressoren, job-tevredenheid, toxische blootstellingen vóór de aanvang van CVS, chemische gevoeligheden, aanwezigheid van CVS of chronische vermoeidheid bij verwanten en familiale medische geschiedenis.

De ‘Medical Outcomes Study 36-Item Short-Form Health Survey’ (SF-36) werd in Stadium 2 gebruikt om gradaties van invaliditeit te onderscheiden. Dit instrument omvat multi-item schalen om ‘Lichamelijk Funktioneren’, ‘Sociaal Funktioneren’, ‘Rol-Fysiek Funktioneren’, ‘Rol-Emotioneel Funktioneren’, ‘Vitaliteit’, ‘Lichamelijke Pijn’, ‘Algemene Gezondheid’ en ‘Mental Gezondheid’ te beoordelen. […]

De ‘CDC Symptom Inventory’ beoordeelt informatie over de aanwezigheid, frequentie en intensiteit van 19 met vermoeidheid gerelateerde symptomen tijdens de voorbije maand. Alle 8 van de kritieke Fukuda et al. (1994) symptomen werden opgenomen, alsook 11 andere symptomen (bv. diarree, koorts, slaap-problemen, braken). […]

De ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ (MFI) is een zelf-rapportering instrument die 5 schalen omvat: ‘Algemene Vermoeidheid’, ‘Lichamelijke Vermoeidheid’, ‘Verminderde Aktiviteit’, ‘Verminderde Motivatie’ en ‘Mentale Vermoeidheid’. […] Reeves et al. (2005) gebruikten slechts 2 van de 5 sub-schalen (‘Algemene Vermoeidheid’ en ‘Verminderde Aktiviteit’).

Het medisch onderzoek werd uitgevoerd om uitsluitende medische aandoeningen, of diffuse adenopathie, hepatosplenomegalie, synovitis, neuropathie, myopathie, cardiale of pulmonaire dysfunktie of enig andere medische aandoening vast te stellen. 18 ‘tender-points’ werden onderzocht om te testen op fibromyalgie. Laboratorium-testen omvatten een chemische screening (glucose, calcium, elektrolyten, urinezuur, lever-funktie testen en nier-funktie testen), complete bloedcel-telling met differentiatie en bloedplaatjes-telling, T4 en TSH, erythrocyten-sedimentatie-snelheid, arthritis-profiel (reumatoïde factor en anti-nucleair antilichaam), hepatitis-B oppervlakte-antigen, CPK, HIV-screening en urine-analyse. […]

Diagnostisering van CVS

Op het einde van het tweede stadium was een team artsen verantwoordelijk voor het stellen van de uiteindelijke diagnoses. Twee artsen toetsten, onafhankelijk van elkaar, elk dossier qua U.S. definitie van CVS, ICF, uitgesloten voor CVS […] of controle. […] Bij onenigheid […] bekeek een derde arts het dossier en de meerderheid besliste was. […]

[…]

De CDC empirische CVS-definitie (Reeves et al. 2005) beoordeelt vermoeidheid via de MFI. Reeves et al. definiëren ernstige vermoeidheid als een score ≥ 13 voor de MFI ‘Algemene Vermoeidheid’ sub-schaal of ≥ 10 voor de MFI ‘Verminderde Aktiviteit’ sub-schaal. […]. De ‘Symptom Inventory’ (SI) wordt gebruikt om symptomen te beoordelen. De scores voor frequentie en ernst voor elke van de 8 kritieke Fukuda et al. symptomen werden vermenigvuldigd en dan opgeteld. Om aan de Reeves et al. symptoom-criteria te voldoen, moet een persoon 4 of meer symptomen hebben en een totale score ≥ 25 op de SI.

De Canadese klinische M.E./CVS definitie (Carruthers et al. 2003) specificeert dat post-exertionele malaise moet aanwezig zijn met een verlies van lichamelijke of mentale stamina, snelle spier- of cognitieve vermoeibaarheid, waarvan men meestal pas na 24 uur of langer herstelt. Daarenboven moeten er 2 of meer neurologische/cognitieve symptomen (bv. verwarring, concentratie-stoornis, verminderd korte-termijn geheugen) aanwezig zijn. Er moet ook sprake zijn van niet-verfrissende slaap of slechte slaap-kwaliteit of verstoring van het slaap-ritme, alsook van een significante graad van gewricht- of spier-pijn. Er is een klein aantal patiënten zonder pijn of slaap-dysfunktie en een diagnose kan enkel worden gegeven wanneer deze individuen een klassieke infektueuze ziekte-aanvang hebben. Ten slotte moet er minstens één symptoom van de 2 volgende categorieën zijn: autonome tekenen (neuraal gemedieerde hypotensie, duizeligheid), neuro-endocriene manifestaties (bv. terugkerend gevoel van koortsigheid en/of koude lidmaat-uiteinden) en immune manifestaties (bv. terugkerende pijnlijke keel).

Statistische Analyses

We gebruikten beslissing-bomen om individuen met CVS en andere aandoeningen (ICF, Exclusies en Controles) te helpen onderscheiden, gebaseerd op hun antwoorden op de vragen. Voor de empirische CVS-definitie (Reeves et al. 2005, waren er 14 verschillende items of sub-schalen […] die werden gebruikt voor de klassificatie beslissing-boom, vergeleken met 43 vragen gebruikt voor de beslissing-boom voor de analyse van de M.E./CVS Klinische Canadese criteria. […] De waarde van het model werd gemeten via risico-schattingen (risico-statistieken en kruis-validatie [zie heironder]), die een schatting geven van hoeveel onbekende gevallen verkeerd geklassificeerd zijn; waarbij deze techniek kan worden veralgemeend naar nieuwe gegevens.

Resultaten

Voor de empirische CVS-criteria was de risico-statistiek 0,21 (79% van de gevallen werden correct geïdentificeerd). De kruis-validatie was 0,32 […]. Dit geeft de veralgemeenbaarheid van de klassificatie aan: men kan verachten dat 68% van de nieuwe gevallen correct zullen worden geïdentificeerd. De 6 items het meest significant voor de klassificatie waren: pijnlijke keel, lymfeklier-pijn, MFI ‘Verminderde Aktiviteit’, SF-36 ‘Sociaal Funktioneren’, gewricht-pijn en SF-36 ‘Rol-lichamelijk’.

Voor de Canadese criteria was de risico-statistiek 0,13 (87% van de gevallen werden correct geïdentificeerd) en de kruis-validatie was 0,27: 73% van de nieuwe gevallen zullen correct worden geïdentificeerd. De 6 items het meest significant voor de klassificatie waren: pijnlijke keel, lymfeklier-pijn, onvermogen zich te concentreren, aanwezigheid van multipele chemische gevoeligheden, post-exertionele malaise en niet-verfrissende slaap.

Bespreking

De algemene bevindingen van de studie zijn dat de Reeves et al. (2005) criteria niet zo goed in staat waren om gevallen van niet-gevallen te onderscheiden als de Canadese criteria (Carruthers et al. 2003). Zoals vermeld in de inleiding worden de Reeves et al. criteria bekritiseerd als zijnde algemener en breder dan de Fukuda et al. (1994) criteria. De resultaten van deze studie suggereren dat deze criteria in staat zijn slechts 79% van de gevallen te onderscheiden van andere, terwijl de Canadese criteria in staat bleken 87% van de gevallen te onderscheiden. De Canadese criteria lijken ook beter om te veralgemenen naar nieuwe gevallen. Daarnaast lijkt het dat bij onderzoeken van de items die bij beide analyses werden geselekteerd, de Canadese criteria kardinale en centrale kenmerken van de ziekte selekteren.

Er wordt dikwijls gedacht dat CVS post-exertionele malaise en neurocognitieve dysfunktie omvat; en beide doken inderdaad op als voorspellende factoren in de Canadese criteria, maar niet in de Reeves et al. (2005) empirische criteria. Daarnaast duiken slaap-stoornissen en pijn-symptomen, andere belangrijke symptomen van CVS, op in de Canadese criteria, maar niet in de Reeves et al. criteria. In de andere categorie van de Canadese criteria, komen twee symptomen – pijnlijke keel en multipele chemische gevoeligheden – te voorschijn op gebied van immuniteit, en dit levert bewijs dat de Canadese criteria meer sleutel symptomen van deze ziekte identificeren. In tegenstelling daarmee hadden de empirische criteria de neiging meer algemene gebieden – inclusief verminderde aktiviteit, sociaal funktioneren en rol-funktie problemen, enkele pijn-kwesties – te identifceren. Kritieke symptomen zoals post-exertionele malaise, neurocognitieve symptomen en slaap-stoornissen werden echter niet geïdentificeerd als discriminerende symptomen.

Data-mining kan een nuttig instrument zijn bij het helpen stellen van een diagnose van CVS. Er zijn veel uitdagingen bij het diagnostiseren van CVS omdat het een zeer heterogene ziekte is. Sommige symptomen die er mee geassocieerd zijn, zijn courant bij andere ziekten en, zoals we hebben geschetst, zijn er concurrerende definities die onderzoekers kunnen gebruiken. Meer werk aangaande data-mining bij M.E./CVS-research zou kunnen helpen bij het verder identificeren van kardinale symptomen, leidend tot een beter diagnostisch vermogen. Dit zou ook een objectieve, computer-gestuurde beslissing combineren met een medisch beïnvloede beslissing van een arts om te komen tot een betere en meer betrouwbare manier om M.E./CVS te diagnostiseren en te behandelen. Deze techniek werd gebruikt bij andere medische diagnoses, zoals borst-kanker. Men vond dat het gebruiken van data-mining met beslissing-bomen bij het stellen van de diagnose van kwaadaardige borst-tumoren de diagnostische nauwkeurigheid verhoogde tot 95% (87% enkel door een arts).

Er waren meerder beperkingen bij de studie. De grootte van het staal was relatief klein en er is duidelijk nood aan replicatie van deze studie bij grotere groepen. Daarnaast werden de Fukuda et al. (1994) criteria gebruikt om gevallen te selekteren en dit zou een bias kunnen hebben betekend ten voordele van empirsche definitie, aangezien deze gebaseerd is op de Fukuda et al. criteria. Dit was echter niet het geval met de Canadese criteria, die beter in staat bleken gevallen en niet-gevallen te klassificeren. Er waren meer items van de Canadese criteria dan de empirische definitie; maar als we de twee sets criteria zouden vergelijken, zouden we moeten gebruiken wat gespecificeerd is in beide criteria, en minder items selekteren voor de Canadese criteria zou geen faire test van deze criteria zijn geweest. Merk verder op dat, ondanks de ongelijkheid qua aantal kenmerken, beide definities het zelfde aantal significante items opleverden.

Tot besluit deze studie onderzocht items die twee sets criteria voor het identificeren van gevallen versus niet-gevallen konden onderscheiden. De Canadese criteria lijken een betere risico-statistiek te hebben, en dit wijst er op dat deze beter in staat was gevallen van niet-gevallen te onderscheiden dan de empirische definitie. Daarenboven leken de Canadese criteria, bij het onderzoeken van de geselekteerde items, meer items te omvatten die central zijn voor een CVS-definitie, en dit levert construkt-validiteit voor deze criteria op.