Neuro-inflammatie aandoeningen verergerd door milieu-stressoren

Lange tijd werd de naam Myalgische Encefalomyelitis of zelfs Encefalopathie voor de ziekte afgewezen daar er geen sprake zou zijn van ontsteking of inflammatie. Ondertussen wordt door de meeste onderzoekers en klinici toch al M.E./CVS gebruikt. Wat daar dan wordt mee bedoeld is natuurlijk afhankelijk van de gehanteerde definitie. Maar M.E. raakt dus ingeburgerd. Hieronder wordt de aandoening omschreven als één waar de onderliggende neuro-inflammatie kan verergerd en bestendigd worden door milieu-stressoren. Deze onderzoekers – verbonden aan de Amerikaanse ‘Centres for Disease Control and Prevention’ (CDC) – leggen uit hoe neuro-inflammatie ook kan voorkomen zonder dat een cerebrale pathologie/ degeneratie/ schade aanwezig is. M.E.(cvs) wordt hier voorgesteld als een chronische aandoening “zonder een onderliggende oorzaak of begeleidende neuropathologie”. Een belangrijk deel van de wetenschappelijke literatuur is hen blijkbaar toch ontgaan want er is al bewijsmateriaal voor neuro-inflammatie. Hun uitleg lijkt ons dus niet altijd strokend met de stand van zaken qua wetenschappelijk bewijs maar hoe dan ook is ’t naar ons weten de eerste keer dat vanuit het CDC er in de context van M.E.(cvs) wordt naar verwezen. Een ommekeer? Er lijkt nog een lange weg te gaan als men leest dat er “weinig bewijs” is “dat duidt op therapeutische doelwitten/mechanismen” en dat “preventie de beste strategie” zou zijn…

————————-

Metabolism Vol 100, Supplement (November 2019)

Neuroinflammation disorders exacerbated by environmental stressors

James P. O’Callaghan & Diane B. Miller

Centres for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, Morgantown, WV 26505, United States of America

[Prof. O’Callaghan is hoofd van het Molekulair Neurotoxicologisch Lab van de West Virginia Universiteit & CDC consultant; mede-auteur van ‘A Logic Model of Neuronal-Glial Interaction Suggests Altered Homeostatic Regulation in the Perpetuation of Neuroinflammation’ (Front Cell Neurosci. 2018) – Prof. Miller was (R.I.P. 2017) hoofd van het ‘Chronic Stress & Neurotoxicology Lab’ van het ‘National Institute for Occupational Safety and Health’]

Samenvatting

Neuro-inflammatie is een aandoening die wordt gekenmerkt door de uitwerking van pro-inflammatoire mediatoren in het centraal zenuwstelsel [CZS]. Neuro-inflammatie dook op als een dominant thema in de hedendaagse neurowetenschap omwille van z’n verband met neurodegeneratieve ziekte-toestanden zoals Alzheimer’s, Parkinson’s & Huntington’s. Hoewel neuro-inflammatie dikwijls geassocieerd bleek met schade aan het CZS, kan het ook voorkomen in afwezigheid van neurodegeneratie, bv. in associatie met systemische infektie. De ‘acute fase’ inflammatoire respons op weefsel-schade of infekties zet door neuro-inflammatie aangestuurd ‘ziekte-gedrag’ [lees hierover meer op onze pagina’s via de zoektermen ‘’ziekte-gedrag’ & glia] in gang, d.i. een constellatie van symptomen gekenmerkt door verlies van eetlust, koorts, spierpijn, vermoeidheid en cognitieve problemen. Ziekte-gedrag gaat typisch gepaard met een inflammatoire respons die snel oplost en dient om het lichaam te laten herstellen tot homeostase. Terugkerende en soms chronische ziekte-gedrag aandoeningen kunnen echter voorkomen zonder een onderliggende oorzaak of begeleidende neuropathologie. Hier herbekijken we Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS), Golf Oorlog Ziekte (GWI) & ‘chemo-brein’ als voorbeelden voor dergelijke aandoeningen, en stellen voor dat ze verergerd en misschien geïnitieerd kunnen worden door een waaier aan omgeving-stressoren. Diverse omgeving-stressoren kunnen de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as ontwrichten en bijdragen tot de mate en duur van een reeks door neuro-inflammatie gedreven ziekten.

1. Inleiding

Research op het vlak van de psychoneuro-immunologie toont dat neuro-immune ontregeling diepgaande effekten heeft op neuronale funktie en gedrag. Een breed spectrum symptomen zoals lethargie, anorexie, aandacht-stoornissen en slaap-ontregeling, vormen de basis voor voorbijgaand ziekte-gedrag. Chronische mentale gezondheid kwesties, zoals majeure depressie of cognitieve dysfunktie, kunnen ook afwijkingen wat betreft neuro-immune signalisering inhouden. Op molekulair en cellulair niveau zijn deze symptomen het gevolg van gewijzigde funktie van immuun-cellen in de periferie en het brein die leidt tot upregulering van pro-inflammatoire mediatoren. Dienoveréénkomstig worden gedragsmatige responsen beïnvloed door de grootte-orde en de duur van de expressie van pro-inflammatoire mediatoren in het brein, waar naar algemeen wordt gerefereerd als neuro-inflammatie. Fysiologische neuro-inflammatie (bv. ten gevolge systemische infektie) verdwijnt typisch met verloop van tijd en de homeostase wordt hersteld; persistente ontregeling is echter geassocieerd met chronische of terugkerende gedragsmatige effekten die ten grondslag liggen aan een reeks neurologische ziekten.

2. Het continuüm van neuro-inflammatoire responsen: van acute fase letsel tot neurodegeneratie

Voorbijgaande, door aangeboren immuniteit gemedieerde inflammatie in de periferie (de acute fase respons), te wijten aan mild trauma/ infektie van een wonde, leidt tot neuro-inflammatie die zich manifesteert als ziekte-gedrag. Deze respons is een positief aspect van neuro-inflammatie omdat het weefsel-hermodelering toelaat op de plaats van het letsel en een vertraging van het globaal gedrag, wat energie-behoud en herstel toelaat. Aan het ander eind van het neuro-inflammatie continuüm is er een link van neuro-inflammatoire responsen met neurodegeneratie. Dienoveréénkomstig zit de wetenschappelijke en populaire literatuur vol voorbeelden van een verband van neuro-inflammatie met neurodegeneratieve aandoeningen, zoals Alzheimer’s, Parkinson’s, Huntington’s & Multipele Sclerose. Er zijn echter andere neuro-inflammatoire aandoeningen die kunnen optreden zonder bewijs voor onderliggende neurodegeneratie. Bijvoorbeeld: chronisch ziekte-gedrag aandoeningen lijken in het midden van het neuro-inflammatoir continuüm te liggen, waar neuro-inflammatie persisteert maar zonder een begeleidende neuropathologische onderbouwing. Zoals we hieronder opmerken, hebben dergelijke ziekte-gedrag aandoeningen relatief weinig aandacht gekregen in vergelijking met deze die geassocieerd zijn met neuropathologische ziekten. Onze focus hier zal zijn: het in het voetlicht stellen van voorbeelden van neuro-inflammatoire aandoeningen die zich manifesteren als ziekte-gedrag en suggereren dat milieu-stressoren kunnen bijdragen tot de etiologie van deze aandoeningen.

3. Wat is een omgeving-stressor?

Klassiek vertegenwoordigen stressoren factoren die homeostase veranderen en een verschuiving van het organisme ter herstel van de homeostase voortbrengen. Fysiologisch kunnen deze stressoren deze vormen aannemen: hitte, koude, inspanning, enz. Breder bekeken kunnen agentia en omstandigheden in iemand’s persoonlijk milieu, zoals chemische stoffen (inclusief farmaceutica), infektueuze agentia, ontregelingen van het circadiaans ritme, lawaai en luchtvervuiling, alsook psychologische en sociale stressoren, echter samenkomen om de stressor-omgeving te vormen. Alleen of in combinatie kunnen deze stressoren een impact hebben op de neuro-immune/ neuro-inflammatoire as door werkingen in de periferie, een directe werking op het CZS of door interakties met de HPA-as. Deze effekten kunnen zich, op hun beurt, zelf manifesteren als neuro-inflammatie met de begeleidende symptomen (lethargie, anhedonie, anorexie, depressie & cognitieve dysfunktie), d.i. de constellatie van veel van de kenmerken of van veel van de kenmerken van ‘ziekte-gedrag.

Naast leeftijd en geslacht, dienen stressoren (psychologische & fysiologische) als omgeving-factoren dien kunnen bijdragen tot neurodegeneratieve ziekten en geassocieerde neuro-inflammatie. Er zijn echter weinig gegevens die een rol voor milieu-stressoren bij neuro-inflammatoire aandoeningen, die geen neurodegeneratieve component hebben, te documenteren. Psychologische stress en geassocieerde neuro-inflammatie kan de vatbaarheid voor majeure depressie (MDD) verhogen en MDD blijft één van de enkele erkende langdurige neurologische aandoeningen geassocieerd met pro-inflammatoire mediatoren in afwezigheid van neurodegeneratie. Bewijs voor een rol van neuro-inflammatie en stressoren is echter te voorschijn aan het komen voor andere chronische neurologische aandoeningen.

4. De mogelijkheid van chronische niet-neurodegeneratieve ziekte-gedrag aandoeningen

Een neuro-immune/ neuro-inflammatoire respons op infektie (dikwijls gemodeleerd met bakteriële endotoxinen bij research) vertegenwoordigt wellicht het breedst erkende en fysiologisch adaptief mechanisme dat ziekte-gedrag veroorzaakt. Deze aandoening is voorbijgaand en neemt af met de infektie maar verscheidene componenten van ziekte-gedrag en de onderliggende neuro-inflammatie kan verergerd en bestendigd worden door milieu-stressoren. Onder deze omstandigheden wordt neuro-inflammatie geïnitieerd door een inflammagen [molekule die inflammatie uitlokt], zoals endotoxinen, en houdt aan door de voortgezette aktivatie van de HPA-as door verscheidene stressoren. Sommige van de aandoeningen waarbij deze ontregelde neuro-immune respons betrokken kunnen zijn, omvatten: Chronische Vermoeidheid Syndroom, Golf Oorlog Ziekte en ‘Chemo-brein’. Gegevens over deze aandoeningen, met overlappende symptomen die de onderliggende neurodegeneratie niet weerspiegelen, zullen worden bekeken om mogelijke directe en indirecte initiatie van neuro-inflammatie te verkennen en te illustreren, en hoe milieu-stressoren de HPA-as ‘kidnappen’ om een chronische niet-degeneratieve neurologische aandoening te creëeren.

5. Nabootsing van fysiologische stressoren in het laboratorium met het knaagdier stress-hormoon corticosteron: verslechtering, niet inhibitie van neuro-inflammatoire aandoeningen

Behandeling met het klassiek anti-inflammatoir stress-hormoon, cortisol (CORT) (corticosteron bij knaagdieren), kan neuro-inflammatie en neuro-inflammatoire signalisering – veroorzaakt door blootstelling aan neurotoxinen, het bakterieel endotoxine LPS of het virus-nabootsend polyinosine-polycytidine zuur (PIC), een synthetisch dsRNA – onderdrukken. Paradoxaal is dat de literatuur van dieren-experimenten toont dat voorafgaande behandeling met CORT de neuro-inflammatoire respons op neurotoxische stoffen, organofosfaat acetylcholinesterase-inhibitoren en LPS kan versterken i.p.v. van te onderdrukken. Deze resultaten suggereren dat glucocorticoïden de respons op een neuro-inflammagen ofwel kunnen verbeteren of potentiëren, afhankelijke van het feit of de behandeling gebeurt vóór of na een inflammatoire blootstelling. Verder suggereren ze dat milieu-stressoren die de HPA-as aktiveren neuro-inflammatoire aandoeningen kunnen versterken. Deze observaties zijn reeds toepasbaar op de menselijke toestand. Bijvoorbeeld: terugkerende fysiologische stressoren die CORT doen stijgen, kunnen leiden tot versterkt ziekte-gedrag te wijten aan bakterieel endotoxine of virale inflammagenen. Pesticide-sproeiers of het publiek in ‘t algemeen blootgesteld aan organofosfaten voor de bestrijding van Zika [virus-ziekte] (door het elimineren van de overdragende mug), kunnen een versterkte of langdurige neuro-inflammatie/ ziekte-gedrag ondervinden als ze aan een voorafgaande stressor werden blootgesteld. De chronische multi-symptoom aandoening met kenmerken van ziekte-gedrag die bekend staat als Golf Oorlog Ziekte kan een ander voorbeeld zijn van een stressor-versterkt pro-inflammatoir effekt van blootstelling aan insecticide, in dit geval te wijten aan blootstelling in het kader van de 1991 Golf Oorlog. Ten slotte kan de steeds algemener wordende erkenning dat kanker-chemotherapie kan resulteren in cognitieve deficieten met ziekte-gedrag symptomen, wellicht een onderliggende neuro-inflammatoire respons vertegenwoordigen, één die geïnitieerd wordt door of minstens versterkt door de immunosuppressieve werkingen van de therapie.

6. Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS)

Volgens de ‘Centres for Disease Control and Prevention’ en rapporten van de ‘National Academy of Medicine’, treft M.E./CVS meer dan 2,5 miljoen Amerikanen. Omwille van de moeilijkheid bij het stellen van de diagnose van deze aandoening, hebben wellicht een extra miljoen of meer de aandoening. M.E./CVS wordt gekenmerkt door vermoeidheid die 6 maanden of langer aanhoudt in afwezigheid van ziekten of andere bijdragende factoren die de aandoening kunnen verklaren. De huidige definitie voor M.E./CVS omvat een uitbreiding van de criteria van Fukuda: met een minimum van 4 van 8 symptomen, inclusief geheugen-stoornissen, pijn, hoofdpijn en verstoorde slaap. De pathofysiologische basis van M.E./CVS blijft onbekend maar de etiologie werd toegeschreven aan een aantal factoren, inclusief blootstelling aan chemische en infektueuze agentia. Zoals bij andere ‘ziekte-gedrag’ aandoeningen, wordt gedacht dat neuro-inflammatoire mediatoren ten grondslag liggen.

Vooruitgang bij het begrijpen van de CVS-pathogenese heeft geleid tot de opheldering van patronen van CVS-biomerker expressie, wat de eerste aanwijzingen voor een molekulaire signatuur voor de aandoening opleverde, inclusief factoren geassocieerd met inflammatie, aktivatie van het immuunsysteem, autonome dysfunktie, neuro-endocriene problemen en gewijzigde funktie in de HPA-as. Verdere diepgaande systeem-biologische analyse heeft meerdere cytokinen (bv. IL-1a, IL-6 & IL-8) geïdentificeerd die kunnen funktioneren als biomerkers van M.E./CVS en een indicatie kunnen geven van de duur en ernst van de ziekte [Russell L, Broderick G et al. Illness progression in Chronic Fatigue Syndrome: a shifting immune baseline. BMC Immunol (2016) 17: 1-11]. Het gebruik van deze biomerkers zal een opportuniteit bieden om de mogelijke blootstellingen/triggers die resulteren in CVS te begrijpen en om doeltreffende behandelingen te ontwikkelen.

Stressoren, zowel psychologische (bv. emotioneel trauma) en fysiologische (bv. inspanning) bleken betrokken als bijdragende factor voor het begin, de ernst en duur van de symptomen van M.E./CVS. Stressor en M.E./CVS-symptomen warden gelinkt aan een toename qua waarden van het stress-hormoon cortisol in het speeksel, ’s avonds afgenomen, alsook verhoogde pro-inflammatoire cytokinen in het serum. Deze bevindingen ondersteunen een rol voor HPA-as dysfunktie waarvan is geweten dat die ook geassocieerd is met depressie en verhoogde inflammatie. Hoewel nog niet oorzakelijk gelinkt, zijn deze globale verbanden van stressor/neuro-immune effekten met de ernst van M.E./CVS consistent met een chronische neuro-inflammatoire aandoening die optreedt in afwezigheid van CZS-pathologie. Suggesties over een betrokkenheid van de hippocampus bij M.E./CVS [Saury J-M. The role of the hippocampus in the pathogenesis of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). Medical Hypothesis (2016) 86: 30-8] waar een ‘allostatic overload’ [overbelasting van regelsystemen zoals de HPA-as en het sympathisch zenuwstelsel; veroorzaakt een afname van de soepelheid van de adaptatie] homeostatische aansturingen ontwricht op een manier dat hippocampus neurocognitieve stoornissen resulteren in een wisselende homeostatische toestand [Craddock TJA, Klimas NG, Broderick G et al. A role for homeostatic drive in the perpetuation of complex chronic illness: Gulf War Illness and Chronic Fatigue Syndrome. PloS One (2014) 9: e84838], leveren de basis voor het integreren van veel van de symptomen van M.E./CVS via de hippocampus en andere hogere centra van het CZS.

7. Golf Oorlog Ziekte

[…]

8. ‘Chemo-brein’

Cognitieve verstoring volgend op chemotherapie […]

9. Mogelijke therapeutica ter behandeling van chronische ziekte-gedrag aandoeningen

Zoals kan worden opgemerkt op basis van de beschrijvingen van M.E./CVS, GWI en ‘chemo-brein’, zijn dit op symptomen gebaseerde aandoeningen. Als dusdanig blijven de etiologie en pathofysiologie van deze ziekten onbekend. Verder dan een sterke link met verstoorde neuro-immune signalisering, en een verslechtering door milieu-stressoren, bestaat er weinig bewijs dat duidt op therapeutische doelwitten/mechanismen. Selekte immuun-therapieën op basis van kleine molekulen, biologische stoffen of stamcellen werden uitgeprobeerd maar de doelwit-selektie blijft moeilijk en waarschijnlijk te gefocust, gezien de complexiteit van deze aandoeningen. Waarschijnlijk zal preventie de beste strategie zijn, en het erkennen en beperken van de rol milieu-stressors lijkt een doeltreffend beginpunt wat betreft het beperken van de ernst en de duur van deze chronische aandoeningen.

10. Richtingen voor de toekomst

Diagnose en behandeling van neuro-inflammatoire aandoeningen zoals deze die hierboven in het voetlicht werden gesteld, zou voordeel kunnen halen uit een beter begrijpen van de pro-inflammatoire mediatoren die aan de basis liggen van deze en verwante ziekte-gedrag syndromen. Diverse maar overlappende groepen cytokinen en chemokinen zijn gestegen in de hersenen bij dieren-modellen voor deze aandoeningen. We dienen te weten of er courante mediatoren zijn voor deze aandoeningen of dat er onderscheidende pro-inflammatoire mediatoren en hun ‘downstream’ effectoren zijn die een bepaalde aandoening kenmerken. De grote aantallen pro-inflammatoire mediatoren en de mogelijke communicatie-mechanismen ertussen zijn een argument voor de noodzaak om niet alleen over te gaan tot uitgebreide analyses van deze signalisering-molekulen maar het ook een computer-biologische te benaderen, om er betekenis aan te geven en medicinale doelwitten te vinden. Verder dienen we te weten of neuro-inflammatie zich vertaalt naar een voorspelbare manier waarop inflammatoire mediatoren zich in het bloed ontwikkelen, en zelfs of veranderingen in het bloed wijzigingen in de hersenen kunnen voorspellen. Weerom: het is waarschijnlijk dat een computer-benadering antwoorden zal bieden op deze vragen. Terwijl versterkte expressie van cytokinen/chemokinen aan de basis ligt van met neuro-inflammatie gerelateerde symptomen, ten minste in dieren-modellen, is er geen vereiste dat deze mediatoren toegenomen zijn opdat het stress-hormoon ze zou voorbestemmen tot uitgesproken expressie volgend op een inflammatoire uitdaging. Dus: een bestaande neuro-inflammatoire aandoening is geen vereiste voor CORT-‘priming’ [voorbereiding/voorbestemming; zie hierboven] van de neuro-inflammatoire respons op een daaropvolgende inflammatoire belasting. We moeten weten wat de basis is voor de voorbereidende respons. Dit stelt de vraag of een stress-hormoon respons bijdraagt tot neuro-inflammatie en wanneer dit zelfde hormoon verbeterende effekten kan hebben. Zonder antwoorden op deze vragen op molekulair niveau, zal de timing wat betreft toediening van CORT als therapeuticum om neuro-inflammatie te behandelen, een vraag blijven.

11. Besluit

Dit overzicht benadrukt de mogelijkheid dat hersen-inflammatie (neuro-inflammatie) in afwezigheid van hersen-schade het gevolg kan zijn van wisselende blootstellingen/stressoren en dat een geaktiveerde HPA-as de neuro-inflammatie toestand versterkt. Deze uitkomsten toen het potentieel van terugkerende stressoren in het milieu om chronische inflammatoire aandoeningen in sterke mate te verergeren en verlengen. De complexiteit van deze aandoeningen blijft een barrière voor het ontwikkelen van therapeutische benaderingen.

Epigenetische modificaties & glucocorticoïden sensitiviteit bij M.E.(cvs)

Lees, ter introductie, o.a. nog es ‘Genetica & epigenetica van vermoeidheid’…

Epigenetica betreft de chemische wijzigingen die voorkomen op het DNA van onze genen – dikwijls het toevoegen van/ binden met methyl (CH₃)-groepen (op een cytosine (C) nucleotide) – die veranderen hoe onze genen tot expressie komen. Eenvoudig uitgedrukt: de werking van een gen wordt gewijzigd zonder dat de onderliggende DNA-sequentie verandert. Veel/meer methylatie kan gen-expressie verminderen/stilleggen en geen methylatie betekent dat gen-expressie wordt aangezet (transcriptie van DNA naar mRNA).

Onderstaand artikel is een vervolg op ‘DNA-methylatie modificaties geassocieerd met CVS’ (de Vega WC, Vernon SD, McGowan PO. DNA methylation modifications associated with Chronic Fatigue Syndrome. PLoS One (2014) 9: e104757). Nu werden hier 12.608 verschillen op het DNA (“differentieel gemethyleerde sites”) gevonden bij M.E.(cvs)-patiënten in vergelijking met gezonde mensen; een groot biologisch verschil. Deze verschillen op het DNA beïnvloeden ook de werking van immuniteit-cellen. Er werd meer hyper-methylatie gevonden bij de M.E.(cvs)-patiënten (71,6% t.o.v. 28,4% hypo-methylatie) vergeleken met controles. 1.600 differentieel gemethyleerde genen waren gelinkt met lichamelijke stoornissen (RAND-36 score) bij M.E.(cvs). Vele van deze genen zijn betrokken bij cellulaire energie-produktie, metabolisme en immuun-signalisering.

Er werd ook bekeken of deze verschillen een invloed hadden op de immuun-funktie. Daartoe werden cellen uit het bloed onderworpen aan een specifieke test waarbij de immuuncellen worden geaktiveerd (simulatie van een immuun-respons) en deze respons dan wordt gestopt met een synthetische vorm van cortisol. Bij een subgroep M.E.(cvs)-patiënten waren de cellen hyper-sensitief voor cortisol (de hoeveelheid nodig om gezonde immuuncellen te ‘kalmeren’ veroorzaakte bij M.E.(cvs) dat deze cellen werden uitgezet. Er waren differentieel gemethyleerde genen geassocieerd met deze hyper-sensitiviteit voor cortisol.

Eens te meer wordt hier aangegeven dat M.E.(cvs) een biologische oorzaak heeft… De auteurs: “Deze bevindingen komen overéén met ander werk die aangeven dat de energie-produktie verstoord is in de cellen van mensen met M.E.(cvs).”.

 

————————-

BMC Med Genomics. 23 (2017) 10: 11

Epigenetic modifications and glucocorticoid sensitivity in Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS)

de Vega WC^1,2, Herrera S^1,3, Vernon SD^4,5, McGowan PO^6,7,8,9

¹Department of Biological Sciences, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

²Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

³Department of Biological Sciences, Lehigh University, Bethlehem, PA, USA

⁴Solve ME/CFS Initiative, Los Angeles, CA, USA

⁵Present affiliation: The Bateman Horne Centre of Excellence, Salt Lake City, UT, USA

⁶Department of Biological Sciences, University of Toronto, Toronto, ON, M1C 1A4, Canada

⁷Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

⁸Department of Psychology, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

⁹Department of Physiology, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

Samenvatting

Achtergrond: Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een invaliderende idiopathische ziekte die wordt gekenmerkt door onverklaarde vermoeidheid die niet verdwijnt door voldoende rust. De diagnose is gebaseerd op een lijst symptomen en uitsluiting van andere vermoeidheid-gerelateerde gezondheid-aandoeningen. Ondanks de heterogene patiënten-populatie komen verschillen qua immuniteit en de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as, zoals versterkte negatieve feedback op glucocorticoïden, steeds terug in M.E./CVS-studies. Het is geweten dat epigenetische modificaties, zoals CpG-methylatie [DNA-methylatie komt voornamelijk voor op de cytosines van CpG dinucleotide sites], lange-termijn fenotypische verschillen reguleren en eerder werk door ons groep toonde DNA-methyloom [het geheel van DNA-methylaties in een genoom] verschillen bij M.E./CVS; het verband tussen DNA-methyloom modificaties, klinische en funktionele karakteristieken geassocieerd met M.E./CVS werd echter niet onderzocht.

Methodes: We onderzochten het DNA-methyloom in perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs) van een grotere groep vrouwelijke M.E./CVS-patiënten (‘Illumina Human Methylation 450 BeadChip Array’ [‘chip’ waarmee > 485.000 methylatie-sites per staal kunnen worden geanalyseerd]). Parallel met de analyse van het DNA-methyloom, bekeken we de glucocorticoïden-gevoeligheid ‘in vitro’ door het stimuleren van PBMCs met fyto-haemagglutinine [PHA] en onderdrukten de groei met dexamethason [synthetisch glucocorticoid]. We gingen DNA-methylatie verschillen na d.m.v. bisulfiet-pyrosequentie-bepaling [‘pyrosequencing’ = moderne vorm van sequentie-bepaling] en statistische permutatie. Er werd lineaire regressie [statistische analyse] toegepast om epigenomische gebieden geassocieerd met zelf-gerapporteeerde levenskwaliteit te ontdekken, en netwerk-analyse van gen-ontologische termen [gestandardiseerde weergave van de eigenschappen van genen en gen-produkten] om de resultaten in een biologische context te plaatsen.

Resultaten: We detekteerden 12.608 verschillende gemethyleerde plaatsen tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles voornamelijk gelokaliseerd in genen m.b.t. het cellulair metabolisme; enkele daarvan waren ook gerelateerd met scores van zelf-gerapporteeerde levenskwaliteit. Bij de M.E./CVS-patiënten was glucocorticoid-sensitiviteit geassocieerd met differentiële methylatie op 13 loci. [locus = waar een gen of een reeks nucleotiden zich in het DNA bevindt]

Besluiten: Onze resultaten geven aan dat DNA-methylatie modificaties in het cellulair metabolisme bij M.E./CVS – ondanks een heterogene patiënten-populatie – deze processen in immune en HPA-as dysfunktie bij M.E./CVS impliceren. Modificaties op epigenetische loci geassocieerd met verschillen qua glucocorticoid-gevoeligheid kunnen belangrijk zijn als biomerkers. Globaal genomen komen deze bevindingen overéén met werk dat wijst op stoornissen bij de cellulaire energie-produktie in deze patiënten-populatie.

Achtergrond

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een idiopathische ziekte gekenmerkt door ernstige en invaliderende vermoeidheid, cognitieve stoornissen, niet-verfrissende slaap, autonome verschijnselen en post-exertionele malaise. Andere ziekten of gezondheid-aandoeningen die de persistente aanwezigheid van vermoeidheid kunnen verklaren, zoals majeure depressie, anorexie en boulimie, worden uitgesloten voor het stellen van de diagnose M.E./CVS. De heterogeniteit wat betreft de klinische kenmerken van M.E./CVS is een obstakel bij het bepalen van de biologische oorzaak.

Veel studies die de pathofysiologie van M.E./CVS onderzochten, hebben wijzigingen in de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as gerapporteerd. De HPA-as is een belangrijke component van het neuro-endocrien systeem dat homeostatische processen, het circadiaans ritme en stress-responsen reguleert via een hormonen-cascade die leidt tot de afgifte van glucocorticoïden (GCs). GCs interageren met de GC-receptor (GR) om de stress-respons en inflammatie te reguleren. M.E./CVS-patiënten vertonen een mild hypocortisolisme en versterkte negatieve feedback responsen op GCs, wat een belangrijke rol van de HPA-as bij deze ziekte suggereert.

Naast de veranderde werking van de HPA-as, werden ook wijzigingen qua immuun-fenotype alom gedocumenteerd bij M.E./CVS. Hoewel de specifieke patronen van de verschillen nog niet zijn opgelost, bleek M.E./CVS geassocieerd met abnormale cytokine-profielen, lymfocyten-proporties en verstoorde immuun-funktie (in het bijzonder verminderde cytotoxiciteit). Verhoogde inflammatie in het darm-microbioom bleek ook geassocieerd met M.E./CVS. Dit omvat gedaalde diversiteit van het darm-microbioom, verschuivingen naar pro-inflammatoire bakteriële soorten en een proliferatie van merkers voor pro-inflammatoire processen in het serum [Giloteaux L, Goodrich JK, Walters WA, Levine SM, Ley RE, Hanson MR. Reduced diversity and altered composition of the gut microbiome in individuals with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2016) 4: 30].

Epigenetische modificaties, inclusief de methylatie van DNA op CpG-dinucleotiden, kan lange-termijn fenotypische veranderingen beïnvloeden in respons op externe stimuli. DNA-methylatie modificaties in genen betrokken bij de HPA-as en het immuunsysteem bleken sterk gelinkt met omgeving-stress. We documenteerden eerder DNA-methyloom abnormaliteiten perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs) van ‘sudden-onset’ M.E./CVS-patiënten (gevalideerd via bisulfiet-pyrosequentie-bepaling) [de Vega WC, Vernon SD, McGowan PO. DNA methylation modifications associated with Chronic Fatigue Syndrome. PLoS One (2014) 9: e104757]; deze abnormaliteiten waren significant geconcentreerd in genen gelinkt met immuun-regulering. Er bleven belangrijke vragen over het feit of deze epigenetische modificaties een impact hadden op de werking van immuun-cellen en hun relatie met klinische kenmerken van M.E./CVS.

In de huidige studie brachten we loci in kaart die epigenetische gemodificeerd waren in PBMCs en onderzochten hun gevoeligheid voor glucocorticoïden. Onze doelstellingen waren te bepalen hoe epigenetische patronen in verband staan met HPA-as signalisering in immuun-cellen bij M.E./CVS-patiënten, en de identificatie van neuro-immune mechanismen die waren beïnvloed bij M.E./CVS.

Methodes

Criteria voor selektie van deelnemers

[…] De diagnose M.E./CVS werd gesteld op basis van de Fukuda en Canadese criteria. […] Vragenlijsten over symptomen, medicatie en medische geschiedenis, en de RAND-36 voor zelf-rapportering over gezondheid-gerelateerde levenskwaliteit. [36 items ter beoordeling van 8 gezondheid-concepten: lichamelijk funktioneren, beperkingen veroorzaakt door fysieke gezondheid problemen, beperkingen veroorzaakt door emotionele problemen, sociaal funktioneren, emotioneel welzijn, energie/vermoeidheid, pijn & algemene gezondheid percepties] […] We selekteerden vrouwen voor deze studie. […] 49 M.E./CVS-patiënten en 25 gezonde controles voldeden aan de volgende criteria: 1) negatief voor HIV, AIDS en/of hepatitis-C, en 2) blanke non-obese vrouwen (BMI < 30) die geen immunomodulerende en/of epigenetisch aktieve medicatie gebruikten. […]

Isolatie en bewaring van PBMCs

[…]

DNA Extractie en zuivering van genomisch DNA

[…]

DNA-methyloom chips

[…]

Normalisatie en statistische analyses va, DNA-methyloom gegevens

[…]

DNA-methylatie validering via by bisulfiet-pyrosequentie-bepaling

[…]

Dexamethason-suppressie test en verband met DNA-methylatie verschillen

[…]

Associatie tussen klinische gegevens en DNA-methylatie

[…]

Resultaten

RAND-36 scores significant lager bij M.E./CVS-patiënten

Globaal hadden de M.E./CVS-patiënten een lagere gezondheid-gerelateerde levenskwaliteit dan de gezonde controles (significant lager voor 7 van 8 RAND-36 categorieën (alle p-waarden ≤ 0.05). Er waren geen verschillen qua gemiddelde leeftijd of BMI. […] Verdere analyse toonde een duidelijke scheiding tussen M.E./CVS-patiënten en controles […].

DNA-methyloom verschillen bij M.E./CVS

We vonden – na correctie voor leeftijd, BMI en verschillen qua in cel-proporties – 12.608 significant verschillend gemethyleerde loci in onze groep. 5.544 daarvan waren toegekend aan een gekend proteïne-coderend gen (UCSC Genome Browser). […] In termen van de richting van de methylatie-verschillen bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. gezonde controles, waren 71,6% van de differentieel gemethyleerde sites hyper-gemethyleerd en 28,4% hypo-gemethyleerd. […] Hoewel er geen significante verschillen waren qua proportie hypo-/hyper-gemethyleerde sites volgens genetische lokatie, waren er significante verschillen wat betreft deze proporties wanneer de afstand van een CpG-eiland in acht werd genomen. De hoeveelheid hyper-methylatie daalde naar gelang de afstand tot een CpG-eiland vergrootte. […]

Glucocorticoïden-gevoeligheid in PBMCs bij bij M.E./CVS-subgroepen

Globaal genomen was er een significant gemiddelde toename qua glucocorticoïden-sensitiviteit in PBMCs van M.E./CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles (p ≤ 0.05). Een visuele inspectie van de gegevens onthulde een bimodale verdeling van de glucocorticoïden-gevoeligheid binnen de M.E./CVS-groep: een GC-hypersensitieve groep (die een verhoogde respons op glucocorticoid-behandeling vertoonde t.o.v. de gemiddelde controle) en een GC-typische groep (die een respons vertoonde gelijkaardig met de gezonde controles). De verschillen qua GC-sensitiviteit waren niet geassocieerd met het type M.E./CVS-aanvang of de RAND-36 (scores voor de ganse vragenlijst of bepaalde categorieën; p > 0.10).

DNA-methylatie verschillen in dexamethason-test subgroepen via pyrosequentie-bepaling en permutatie-testen

Om het verband te bepalen tussen verschillen qua DNA-methylatie en glucocorticoïden-gevoeligheid, pasten we dezelfde statistische criteria toe die werden gebruikt om methylatie-verschillen tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles te identificeren toe op 3 verschillende vergelijkingen: 1) M.E./CVS GC-hypersensitief vs. M.E./CVS GC-typisch; 2) M.E./CVS GC-hypersensitief vs. controles; en 3) M.E./CVS GC-typisch vs. controles. We vonden dat er geen methylatie-verschillen voldeden aan deze statistische criteria. Een groot aantal loci vertoonden echter significant nominale p-waarden ≤ 0.05 [De ‘significantie’ is een nominale p-waarde die de researcher selekteert als ‘cut-off’ punt voor het interpreteren of iets statistisch significant ka worden beschouwd of niet.]. Als alternatieve methodes voor statistische analyse van de 3 glucocorticoïden-gevoeligheid vergelijkingen, evalueerden we de verschillen die werden gevonden met de ‘450K array’ via 2 doelgerichte statistische methodes.

Wat betreft de pyrosequentie-bepaling analyse was onze strategie het selekteren van 3 loci die nominaal significante verschillen vertoonden tussen M.E./CVS GC-hypersensitief en M.E./CVS GC-typisch: 2 loci in JRK [gen coderend voor een proteïne lijkend op DNA-bindende proteïnen] & 1 locus in SLC6A4 [codeert voor de serotonine-transporter]. Deze sites werden gekozen om de betrouwbaarheid te onderzoeken van de ‘450K array’ om significante verschillen te detekteren zowel boven als onder de 5% cut-off die we implementeerden bij het zoeken naar significant differentieel gemethyleerde plaatsen bij M.E./CVS, en om DNA-methylatie verschillen te valideren die zowel potentieel gerelateerd zijn met GC-sensitiviteit verschillen, alsook uniek voor M.E./CVS. De JRK-sites weden geselekteerd voor de volgende redenen: ze waren bij de top sites in termen van verschil-grootte > 5% methylatie-verschil op de ‘450K array’ […] en ze lagen ook dicht bijéén in het genoom (5 bp uit elkaar), wat ons toeliet af te leiden hoe de DNA-methylatie status wordt gereflekteerd binnen hetzelfde gen-gebied. […] Na pyrosequentie-bepaling werden de JRK-sites significant verklaard (p ≤ 0.05) of ‘trending’ (p ≤ 0.10) naargelang de resultaten. Het < 5% nominaal significant verschil gevonden op de ‘450K array’ gegevens voor SLC6A4 was hier echter niet significant; wat er op wijst dat methylatie-verschillen < 5% op de ‘450K array’ niet op een betrouwbare manier werden gedetekteerd voor deze vergelijkingen.

Wat betreft de permutatie-analyse [een type statistische significantie-test] onderzochten we de mate van overlapping tussen de sites met een > 5% gemiddeld methylatie-verschil die nominaal significant waren op de ‘450K array’ […] en de sites die significant verschillende werden verklaard bij 10.000 permutaties. We vonden dat een meerderheid van de nominaal significanten ook significant waren volgens de permutatie-test: 76,8% bij de vergelijking M.E./CVS GC-hypersensitief vs. M.E./CVS GC-typisch, 84,5% bij de vergelijking M.E./CVS GC-hypersensitief vs. controles, en 99,6% bij de vergelijking M.E./CVS GC-typisch vs. controles; wat er op wijst dat de meerderheid van de methylatie-verschillen die nominaal significant waren met > 5% gemiddeld methylatie-verschil waarschijnlijk differentiële methylatie reflekteerden.

Gezien deze resultaten implementeerden we de 5% verschil cut-off voor de verschillende dexamethason-test subgroep-vergelijkingen, en onderzochten sites die significant bleken […]. Om potentiële epigenomische loci geassocieerd met glucocorticoïden-sensitiviteit te bepalen, onderzochten we de overlap qua nominaal significante loci voor de 3 vergelijkingen. Er waren 5 sites die differentieel gemethyleerd waren bij de 3 vergelijkingen; één die correspondeerde met een coderend gen: NPAS3 [transcriptie-factor ‘Neuronal PAS domain protein 3’], een gen betrokken bij neurogenese. We vonden 13 loci die differentieel gemethyleerd waren bij de M.E./CVS GC-hypersensitief vs. controles én M.E./CVS GC-hypersensitief vs. M.E./CVS GC-typisch. Deze loci […] zijn waarschijnlijk geassocieerd met glucocorticoïden-gevoeligheid. De top 3 sites met de grootste verschillen bij vergelijking van M.E./CVS GC-hypersensitief vs. M.E./CVS GC-typisch correspondeerden met GSTM1 [Glutathion S-transferase Mu 1] (14,3% verhoogde methylatie), MYO3B [myosine IIIB] (13,7% stijging) en GSTM5 [Glutathion S-transferase Mu 5] (12,0% stijging). Naast deze glucocorticoïden-sensitieve sites vonden we 4.699 loci die waarschijnlijk geassocieerd zijn met M.E./CVS, aangezien ze differentieel gemethyleerd waren bij de M.E./CVS GC-hypersensitief vs. controles en de M.E./CVS GC-typisch vs. controles vergelijkingen. GO-analyse van deze sites onthulde een aanrijking van differentiële methylatie bij M.E./CVS geassocieerd met regulerende processen, inclusief neuronale cel ontwikkeling, signaal-transductie, metabole regulering en transcriptie-regulering. Er waren 203 significant differentieel gemethyleerde sites die uniek waren voor M.E./CVS GC-typische individuen maar er waren echter geen GO-termen significant geassocieerd met deze sites.

Verbanden tussen differentieel gemethyleerde gebieden en gezondheid-gerelateerde levenskwaliteit

Om het verband te onderzoeken tussen DNA-methylatie en gezondheid-gerelateerde levenskwaliteit […] onderzochten we gen-gebieden om potentiële epigenomische plaatsen te bepalen die een significante relatie vertonen met levenskwaliteit-scores. Na lineaire regressie analysis vonden we meer dan 1.600 differentieel gemethyleerde gebieden met een > 5% methylatie-verschil (M.E./CVS en controles) die een significant verband vertoonden met de globale RAND-36 score. De top 5 differentieel gemethyleerde gebieden correspondeerden met TSS-methylatie [TSS = ‘transcription start site’; plaats waar de transcriptie start] in GRAMD1A [‘GRAM Domain Containing 1A’], ATP6V0E2 [‘ATPase H⁺ Transporting V0 Subunit E2’] & LOC144571 [niet coderend RNA/hypothetisch proteïne], en gen-‘body’ methylatie [in het gen zelf] in LOC401431 [niet coderend RNA/hypothetisch proteïne] & IL6R [IL-6 receptor].

Bespreking

In deze studie detekteerden we 12.608 differentieel gemethyleerde sites in PBMCs van M.E./CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles, sommige daarvan waren significant geassocieerd met scores van zelf-gerapporteerde levenskwaliteit. 71,6% van deze sites vertoonden hyper-methylatie bij M.E./CVS en de hyper-methylatie bleek te delen naar gelang de afstand van een CpG-eiland steeg; dit suggereert dat epigenetische ontregeling bij M.E./CVS significant varieert afhankelijk van de relatieve plaats t.o.v. CpG-eilanden [gebieden waar veel CpG-sites voorkomen; formeel: een gebied van minstens 200 bp met een GC-percentage > 50%]. Binnen de groep M.E./CVS-patiënten zagen we 2 subgroepen op basis van de in vitro [‘in een proefbuis’] sensitiviteit voor blootstelling aan glucocorticoïden. Het verschil qua glucocorticoïden-gevoeligheid was geassocieerd met differentiële methylatie op 13 sites (op basis van vergelijkingen van differentiële methylatie bij M.E./CVS GC-hypersensitief t.o.v. M.E./CVS GC-typisch en M.E./CVS GC-hypersensitief t.o.v. gezonde controles).

DNA-methylatie modificaties in cellulaire processen/metabolisme-mechanismen bij M.E./CVS

Genen geassocieerd met cellulaire en metabole regulering waren belangrijke mechanismen met differentiële epigenetische profielen bij M.E./CVS vergeleken met gezonde controles. Deze bevindingen zijn consistent met een eerder rapport van onze groep bij M.E./CVS-patiënten waarbij de ziekte plots startte [zie link/ref. in onze inleiding] en met andere rapporten over genomische, transcriptomische en metabolomische verschillen bij M.E./CVS [Carmel L, Efroni S, White PD, Aslakson E, Vollmer-Conna U, Rajeevan MS. Gene expression profile of empirically delineated classes of unexplained chronic fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 375-86 /// Presson AP, Sobel EM, Papp JC, Suarez CJ, Whistler T, Rajeevan MS, Vernon SD, Horvath S. Integrated weighted gene co-expression network analysis with an application to Chronic Fatigue Syndrome. BMC Syst Biol. (2008) 2: 95 /// Whistler T, Taylor R, Craddock RC, Broderick G, Klimas N, Unger ER. Gene expression correlates of unexplained fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 395-405 /// Naviaux RK, Naviaux JC, Li K, Bright AT, Alaynick WA, Wang L, Gordon E. Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences (2016) 113: E5472-E5480], die een rol aangeven voor DNA-methylatie modificaties bij de metabole stress die wordt vastgesteld bij deze ziekte. Oxidatieve en nitrosatieve stress werden gedocumenteerd in immuuncellen van M.E./CVS-patiënten, en een daling van metabolieten van de elektronen-transport-keten suggereert een rol in de M.E./CVS-pathologie voor processen die de mitochondriale werking beïnvloeden. Er is een gekend verband tussen oxidatieve stress en epigenetische modificaties. DNA-beschadigingen zijn dikwijls het resultaat van oxidatieve stress, en deze beïnvloeden op hun beurt de epigenetische regulering, wat leidt tot afwijkende DNA-methylatie en gen-expressie patronen. Het is mogelijk dat oxidatieve stress, zoals in onze studie aangegeven door de verschillen gevonden in genen betrokken bij cellulaire en metabole regulering (inclusief ARL4C & HOXA11), sommige van de epigenetische veranderingen bij M.E./CVS kunnen aansturen. Er is echter bijkomend werk – zoals het karakteriseren van het effekt van ARL4C [‘ADP-Ribosylation Factor Like Protein 4C’] & HOXA11 [transcriptie-factor ‘Homeobox protein Hox-A11’] op DNA-methylatie patronen – vereist om dit verband te onderzoeken.

Genen geassocieerd met neuronale cel ontwikkeling bleken ook een belangrijke klasse genen met differentiële methylatie bij M.E./CVS-patiënten. Ten minste 2 eerdere studies die gen-expressie patronen in PBMCs van M.E./CVS-patiënten onderzochten, rapporteerden ook significante verschillen voor genen die betrokken zijn bij neuronale ontwikkeling en regulerende processen [Kaushik N, Fear D, Richards SC, McDermott CR, Nuwaysir EF, Kellam P, Harrison TJ, Wilkinson RJ, Tyrrell DA, Holgate ST et al. Gene expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Pathol. (2005) 58: 826-32 /// Vernon SD, Unger ER, Dimulescu IM, Rajeevan M, Reeves WC. Utility of the blood for gene expression profiling and biomarker discovery in Chronic Fatigue Syndrome. Dis Markers. (2002) 18: 193-9]. Het is ook bekend dat genen die geassocieerd zijn met psycho/neuro-endocriene/immune mechanismen rijke expressie-profielen vertonen in PBMCs [Vernon SD, Nicholson A, Rajeevan M, Dimulescu I, Cameron B, Whistler T, Lloyd A. Correlation of psycho-neuroendocrine-immune (PNI) gene expression with symptoms of acute infectious mononucleosis. Brain Res. (2006) 1068: 1-6]. DNA-methylatie verschillen op neuronale genen in PBMCs kunnen sommige centrale verschillen in psycho/neuro-endocriene/immune mechanismen bij M.E./CVS weerspiegelen, zoals wordt gesuggereerd door de resultaten van onze glucocorticoïden-sensitiviteit test, die overéénkomen met werk dat perifeer bloed en immuuncellen identificeert als geschikte kandidaten die differentiële DNA-methylatie in het brein weerspiegelen.

Dexamethason-respons subgroepen bij bij M.E./CVS

We stelden een gemiddelde toename qua glucocorticoïden-gevoeligheid vast bij M.E./CVS-patiënten, die niet kon worden verklaard op basis van het type M.E./CVS-aanvang of levenskwaliteit. Daarnaast onthulde een meer gedetailleerd onderzoek van onze resultaten 2 subgroepen bij de M.E./CVS-patiënten. Er werd een mild hypocortisolisme en versterkte negatieve feedback op glucocorticoïden geobserveerd in meerdere studies van de GC-responsen bij M.E./CVS. De aanwezigheid van een GC-typische en GC-hypersensitieve subgroep binnen onze M.E./CVS-groep komt dus overéén met de geobserveerde heterogeniteit van HPA-gerelateerde verschillen in deze eerdere rapporten.

Glucocorticoïden staan bekend om hun anti-inflammatoire effekten en worden typisch gebruikt om immuun-responsen te onderdrukken. Een ongepaste respons op behandeling met glucocorticoïden is echter geassocieerd met verhoogde vatbaarheid voor metabole en hart-ziekten. Onze resultaten op basis van PHA, een T-cel mitogen [molekule die een cel aanzet tot delen], als immuun-stressor gaven een funktionele stoornis qua T-cel GR-gevoeligheid bij GC-hypersensitieve M.E./CVS-patiënten aan. Bijkomend bewijsmateriaal suggereert dat T-cellen kandidaten zijn voor een primaire immuuncel-populatie bij M.E./CVS-pathologie. Bv.: een GWAS [‘genome-wide association study’] vond significante verschillen qua polymorfismen geassocieerd met T-cel receptoren bij M.E./CVS-patiënten [Schlauch KA, Khaiboullina SF, Rawat S, Petereit J, Rizvanov AA, Blatt N, Mijatovic T, Kulick D, Palotas A et al. Genome-wide association analysis identifies genetic variations in subjects with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Transl Psychiatry. (2016) 6: e730]. Daarnaast werden DNA-methylatie verschillen gerapporteerd in CD4⁺ T-cellen van M.E./CVS-patiënten [Brenu EW, Staines DR, Marshall-Gradisbik SM. Methylation profile of CD4⁺ T cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 228], een cel-populatie die een verhoogde dexamethason-sensitiviteit lijkt te vertonen bij M.E./CVS [Visser J, Blauw B, Hinloopen B, Brommer E, de Kloet ER, Kluft C, Nagelkerken L. CD4 T-lymphocytes from patients with Chronic Fatigue Syndrome have decreased interferon-gamma production and increased sensitivity to dexamethasone. J Infect Dis. (1998) 177: 451-4].

We vonden 13 sites geassocieerd met glucocorticoïden-sensitiviteit bij in GC-hypersensitieve M.E./CVS-patiënten in vergelijking met zowel GC-typische M.E./CVS-patiënten als gezonde controles. Naar ons weten zijn er geen andere EWAS [‘epigenome-wide association study’] of GWAS studies die specifiek de epigenetische of genetische verschillen onderzochten in de context van GC-sensitiviteit. Genomische studies bij M.E./CVS hebben echter polymorfismen in GC-signalisering genen bij M.E./CVS-patiënten gerapporteerd. Interessant: deze genen lijken niet te overlappen met andere aandoeningen die worden gekenmerkt door verstoorde GC-signalisering [Rajeevan MS, Smith AK, Dimulescu I, Unger ER, Vernon SD, Heim C, Reeves WC. Glucocorticoid receptor polymorphisms and haplotypes associated with Chronic Fatigue Syndrome. Genes Brain Behav. (2007) 6: 167-76]. Daarnaast was FKBP5 [gen met een rol bij post-traumatische stress, depressie en angst], een gen dat differentieel gemethyleerd bleek bij het syndroom van Cushing [hormonale aandoening gekenmerkt door een verhoogd gehalte aan cortisol in het bloed], niét bij de genen die in onze studie werden geïdentificeerd. De potentiële link tussen M.E./CVS en epigenetische modificatie van deze genen zou dus echter met voorzichtigheid moeten worden bekeken. Niettemin suggereren de resultaten dat epigenetische verschillen op deze sites nuttige informatie kunnen bieden betreffende geassocieerde GC-sensitiviteit bij sommige M.E./CVS-patiënten.

6 van de 13 sites waren onderdeel van coderende genen, 4 daarvan met rollen in het cellulair metabolisme. ‘Patatin Like Phospholipase Domain Containing 4’ (PNPLA4) is een fosfolipase dat een rol speelt bij het lipiden-metabolisme en sterk tot expressie komt in metabool aktief weefsel. PNPLA4 maakt ook deel uit van de PNPLA-familie, die aktiveert na interaktie met glucocorticoïden. D-aspartaat-oxidase (DDO) is een enzyme dat D-aspartaat en N-methyl-D-aspartaat, overvloedig aanwezig in neuro-endocrien weefsel, deaminiseert. Gen ‘knock-out’ studies over DDO in muizen hebben onthuld dat dit enzyme belangrijk is bij de produktie van melanocortinen [groep of peptide-hormonen] en betrokken is bij de regulering van basale corticosteron-waarden. Fosfodiesterase-1C (PDE1C) is verantwoordelijk voor de hydrolyse van cyclische nucleotiden, wat belangrijk is voor fysiologische regulering, calcium-signalisering mechanismen en circadiaans ritme. Stiudies met cel-culturen hebben getoond dat inhibitie van PDE1C […] resulteert in geïnhibeerde cel-proliferatie en dat PDE1C geaktiveerd wordt na behandeling met dexamethason.

De top 3 sites, op basis van grootte-verschillen tussen on GC-hypersensitieve en GC-typische (M.E./CVS & controle) individuen, correspondeerden met GSTM1, MYO3B & GSTM5 [zie eerder], die alle een > 10% toename van de methylatie vertoonden. GSTM1 & GSTM5 maken deel uit van de mu-klasse van de GST genen-familie, waarvan de primaire rol detoxificatie is van milieu- en exogene toxinen, specifiek polycyclische aromatische koolwaterstoffen. Genetische polymorfismen in GSTM zijn gekende voorspellers van de potentiële respons op glucocorticoïden bij acute lymfoblastische leukemie, wat er op wijst dat GSTM een significante rol zou kunnen spelen bij glucocorticoïden-signalisering in immuuncellen. MYO3B is een ATPase dat geaktiveerd wordt door actine [onderdeel van het cel-‘geraamte’ dat bestaat uit verschillende soorten proteïne-polymeren, die samen zorgen voor stevigheid, vorm en beweeglijkheid] en betrokken is bij kinase-aktiviteit. MYO3B en z’n meerdere interakties worden echter nog niet goed begrepen vergeleken met andere myosine-genen [van belang bij spier-samentrekking], zo dat het onduidelijk is hoe verschillen in MYO3B verband kunnen houden met glucocorticoïden-signalisering.

De 13 differentie gemethyleerde sites zouden als biomerkers voor of glucocorticoïden-hypersensitiviteit beschouwd kunnen worden maar er is echter nog bijkomend werk vereist om de funktionele impact van hyper-methylatie op deze genen en het verband met glucocorticoïden-signalisering te begrijpen en te bevestigen. Gen ‘knock-out’ en RNA ‘knock-down’ studies kunnen helpen bij het bepalen van de precieze impact die deze genen op glucocorticoïden-signalisering hebben. Het meten van mRNA-transcripten, methylatie-verschillen en proteïne-waarden van deze genen bij baseline, PHA-gestimuleerd en DEX-onderdrukt in vitro en in vivo, kunnen tot een beter begrip van de dynamiek die aan de basis ligt van GC-sensitiviteit verschillen bij M.E./CVS leiden.

DNA-methylatie modificaties geassocieerd met levenskwaliteit-scores

We vonden meer dan 1.600 differentieel gemethyleerde gebieden die significant geassocieerd waren met de globale RAND-36 score, waarbij variatie in methylatie in deze gebieden significant was geassocieerd met variatie in de globale RAND-36 score. De scores van deze vragenlijst kunnen wijzen in de richting van veranderingen in biologische systemen. Van de top 5 differentieel gemethyleerde gebieden [zie ‘resultaten’] vermelden we de volgende. ATP6V0E2 is een isoform van de H⁺-ATPase V0 e subunit (belangrijk is voor cellulaire energie [ATPases pompen protonen (H⁺) doorheen de plasma-membranen van talrijke cel-types]), LOC401431 codeert de het anti-sense RNA voor ATP6V0E2 (suggererend dat de regulering-dynamiek van dit gen beïnvloed zou kunnen zijn bij M.E./CVS), IL6R codeert voor de IL-6 receptor (een pleiotroop cytokine [met meerdere effekten op verschillende cel-soorten of verschillende biologische funkties beïnvloedend]) en LOC144571 is het anti-sense RNA [inaktiveert het mRNA] voor alfa-2-macroglobuline (een protease-inhibitor en cytokine-transporter). De lage ‘Physical Health’ scores bij de M.E./CVS-patiënten suggereren dat de lichamelijke stoornissen bij M.E./CVS geassocieerd zijn met een epigenetisch onevenwicht qua cellulaire energie, metabolisme en immuun-signalisering.

Besluiten

We rapporteren hier DNA-methylatie verschillen in PBMCs van M.E./CVS-patiënten, waarvan sommige significant geassocieerd waren met de globale levenskwaliteit alsook met glucocorticoïden-hypersensitiviteit in een subgroep M.E./CVS-patiënten. We bepaalden epigenetische loci geassocieerd met verschillen in glucocorticoïden-sensitiviteit die de onderliggende M.E./CVS-pathologie van sommige patiënten kan weerspiegelen. Er is bijkomend werk vereist om de mogelijke mechanistische verbanden tussen DNA-methylatie in deze genen, gen-expressie en proteïne-profielen, en M.E./CVS-fenotype te bevestigen. Er zijn longitudinale studies (zowel in vivo als in vitro) nodig om de stabiliteit te bepalen van deze epigenetische modificaties, inclusief veranderingen qua symptoom-profielen en in respons op behandeling met glucocorticoïden. Bv.: cytokines zoals IL-10 & IFN-gamma, die differentieel gemethyleerd bleken in onze studie, staan bekend om hun interaktie met GR en vertonen expressie-verschillen in vitro na dexamethason-behandeling [Visser J, Graffelman W, Blauw B, Haspels I, Lentjes E, de Kloet ER, Nagelkerken L. LPS-induced IL-10 production in whole blood cultures from Chronic Fatigue Syndrome patients is increased but supersensitive to inhibition by dexamethasone. J Neuroimmunol. (2001) 119: 343-9]. Hoewel GR-densiteit en binding-affiniteit in PBMCs van M.E./CVS niet lijken te verschillen qua ‘steady-state’ [evenwicht-toestand] condities, staat GR bekend om z’n upregulering tijdens inspanning bij M.E./CVS [Meyer JD, Light AR, Shukla SK, Clevidence D, Yale S, Stegner AJ, Cook DB. Post-exertion malaise in Chronic Fatigue Syndrome: symptoms and gene expression. Fatigue (2013) 1: 190-204]. Toekomstig werk zou DNA-methylatie signaturen moeten onderzoeken tijdens inspanning bij M.E./CVS om de dynamiek van glucocorticoïden-signalisering beter te kunnen begrijpen. Niettemin kunnen de differentieel gemethyleerde sites die in deze studie werden geïdentificeerd op z’n minst belangrijk zijn als biomerkers voor toekomstige klinische testen om te bepalen of epigenetische wijzigingen in deze genen verband houden met ziekte-aanvang of -progressie.

De resultaten van deze studie onderlijnen het potentieel nut van immuuncel-subtypering binnen de M.E./CVS-populatie en geven aan dat epigenetische gegevens kunnen helpen bij het ophelderen van relevante biologische mechanismen die bij M.E./CVS beïnvloed zijn. Klinisch onderzoek naar de regulering van het cellulair metabolisme is nodig om deze mogelijkheid te beoordelen, aangezien we vonden dat genen zoals GSTM1, MYO3B, GSTM5 & ATP6V0E2 significante epigenetische modificaties vertoonden bij M.E./CVS. Een beter begrip van M.E./CVS-subtypes zal patiënten en artsen helpen de geschikte interventies te bepalen om symptomen te behandelen en de gezondheid te verbeteren.

Noradrenaline- en adrenaline-responsen op fysiologische en farmacologische stimulatie bij CVS

Even het onderzoek-gebied schetsen… Epinefrine (adrenaline) is een hormoon dat wordt geproduceerd door de bijnieren. Norepinefrine (noradrenaline) is een neurotransmitter (signalisering-molekule tussen de zenuwcellen) en een hormoon. Beiden behoren tot de catecholaminen en zijn betrokken bij de zgn. ‘fight or flight’ reaktie. Het autonoom zenuwstelsel heeft 2 takken: de (ortho)sympathische en de parasympathische (vagale). Het sympatho-bijnier systeem of sympatho-adreno-medullaire-as (SAM-as) zorgt voor de communicatie tussen het sympathisch zenuwstelsel en het bijnier-merg (medulla; in het centrum van de bijnieren). Stress leidt tot aktivatie van het sympatho-adreno-medullaire systeem en de hypothalamo-hypofyse-bijnier as, die allebei de bijnier aktiveren, leidend tot de afgifte van (nor)adrenaline en glucocorticoïden (deze laatste door de bijnier-schors). De cellen in het bijnier-merg liggen gegroepeerd rond bloed-vaten en zijn nauw verbonden met de sympathische tak van het autonoom zenuwstelsel (AZS); door speciefieke zenuw-vezels staan ze in direct contact met het centraal zenuwstelsel. De bijnier-medulla verhoogt de beschikbare energie, de hartslag en het metabolisme.

Er blijken uit onderstaande studie nog een aantal onopgeloste zaken maar de conclusie dat inspanning een zeer relevante en krachtige stressor is bij CVS, houdt stand. CVS-patiënten blijken een normale epinefrine-respons op insuline-stress te hebben maar een abnormale op inspanning…

————————-

Biol Psychol. 2013 Jun 12. (pre-print)

Norepinephrine and epinephrine responses to physiological and pharmacological stimulation in Chronic Fatigue Syndrome

Strahler J, Fischer S, Nater UM, Ehlert U, Gaab J

Clinical Biopsychology, Department of Psychology, University of Marburg, Gutenbergstrasse 18, 35032 Marburg, Germany

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door vermoeidheid die 6 maand of langer duurt. De aandoening bleek geassocieerd met een verstoorde (re-)aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel [AZS]. De sympathische adrenomedulla (SAM) blijft echter te weinig onderzocht bij CVS. Om SAM-reaktiviteit te onderzoeken, hebben we een sub-maximale cyclo-ergometrie (ERGO) [40 W toename elke 3 min tot dat het individu de voorspelde maximum hartslag (85% van 220 bpm – leeftijd) niet meer kon bereiken] en een farmacologische test (Insuline Tolerantie Test, ITT [0,15 U/kg oplosbaar insuline na overnacht vasten]) geïmplementeerd bij 21 CVS-patiënten [CDC 1994 definitie (Fukuda)] en 20 voor leeftijd, geslacht en BMI gematchte controles. Plasma-norepinefrine en -epinefrine werden één maal vóór en twee maal na de testen gemeten. Er werden lagere baseline-waarden en afgezwakte responsen gevonden voor epinefrine op de ERGO bij CVS-patiënten vergeleken met controles, terwijl de groepen niet verschilden qua responsen op de ITT. Besluit: we vonden bewijs voor veranderde sympathisch-neurale en SAM-reaktiviteit bij CVS. Inspanning-stress bracht een subtiele catecholaminergische hypo-reaktiviteit bij CVS-patiënten aan het licht. Het is denkbaar dat inadequate catecholaminergische responsen op lichamelijke inspanning kunnen bijdragen tot de CVS-symptomatologie.

1. Inleiding

[…]

Het ophelderen van pathofysiologische mechanismen van een ziekte is belangrijk voor het identificeren van doelwitten voor behandeling. Gezien de heterogeniteit en complexiteit van CVS, is de identificatie van onderliggende psychologische en fysiologische mechanismen nog onderwerp van uitgebreide onderzoek. De rol van stress als een etiologische en bestendigende factor bij CVS is een prominente research-lijn. Op een fysiologisch niveau zouden stressoren kunnen resulteren in een ontregeling van stress-responsieve systemen, zoals de hypothalamus-hypofyse-bijnier as (HPA), het autonoom zenuwstelsel (ANS) en het immuunsysteem. Er werd gesuggereerd dat deze ontregeling bijdraagt to de kern-symptomen van CVS, zoals pijn en vermoeidheid. In overéénstemming met deze voorstellen, worden CVS-symptomen verergerd door psychologische en fysiologische stress (bv. inspanning [Jammes Y, Steinberg JG, Mambrini O et al. Chronic Fatigue Syndrome: assessment of increased oxidative stress and altered muscle excitability in response to incremental exercise. Journal of Internal Medicine (2005) 257: 299-310]), mogelijks resulterend in post-exertionele malaise en vermijdend gedrag [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’].

Door de observatie dat aandoeningen die worden gekarakteriseerd door een dysfunktioneel AZS – zoals neuraal gemedieerde hypotensie of posturale orthostatische tachycardie – prominente klinische kenmerken delen met CVS, hebben meerdere studies autonome abnormaliteiten onderzocht bij patiënten met CVS; wat inconsistente resultaten opleverde. Het meeste van deze research focuste op de sympathisch-neurale of de parasympathische tak van het AZS, gebruikmakend van indirecte metingen van autonome aktiviteit (zoals hartslag of hartslag-variabiliteit. Spectrum-analyse van hartslag-variabiliteit als maatstaf voor sympathische aktiviteit wordt echter nog als twijfelachtig beschouwd in termen van de relatieve bijdragen aan het sympathisch en parasympathisch zenuwstelsel. Er werden slechts weinig studies gewijd aan het onderzoek van het sympathisch-adrenomedullair (SAM) deel van het AZS dat focust op de afgifte van de catecholaminen epinefrine (E) en – in mindere mate – norepinefrine (NE) door chromaffine-cellen [neuro-endocriene cellen] in de medulla van de bijnieren [referenties beschikbaar]. Dit is ietwat verrassend, aangezien catecholaminen de voornaamste effectoren zijn van het sympathisch zenuwstelsel en het SAM-systeem in het bijzonder, en daarom intiem verbonden met stress-gerelateerde pathofysiologie. Studies waar enkel basale waarden van catecholaminen werden bepaald, rapporteerden geen verschillen tussen volwassen CVS-patiënten en controles. Subtiele verschillen qua catecholaminergische aktiviteit alsook de rol van feedback-mechanismen zouden echter slechts kunnen worden aangetoond tijdens belastingen. Drie studies hebben fysiologische belastingen aangewend aan bij volwassen CVS-patiënten [referenties beschikbaar]; waarvan er twee de effekten testten van orthostatische stress. Jammer genoeg zijn deze testen beperkt wat betreft hun vermogen om NE- én E-responsen gelijktijdig uit te lokken.

Inspanning, anderzijds, verhoogt zowel sympathisch-neurale en adrenomedullaire aktiviteit. Daarnaast heeft dit het voordeel een kritieke ‘real-life’ stressor bij CVS te zijn en kan het mogelijk gerelateerd zijn met post-exertionele malaise en vermijdend gedrag. Een aantal studies hebben een inspanning-protocol gebruikt om fysiologische capaciteit en cardiale funktie bij CVS te testen in het lab, wat inconsistente bevindingen opleverde [referenties beschikbaar]. Inspanning-testen laten echter niet alleen toe fysiologische capaciteit te bepalen maar kunnen ook worden gebruikt als psycho-fysiologische stressor. Dit is te wijten aan het feit dat inspanning-testen ook intra-individuele processen uitlokken die een impact zouden kunnen hebben op motivatie en inspanning. Er is slechts één gepubliceerde CVS-studie die gebruik maakt van inspanning (loop-band) als stressor om de afgifte van catecholaminen te bepalen: deze toonde lagere responsen voor of E bij CVS vergeleken met gezonde controles. Er is niets bekend over catecholaminergische responsen bij andere inspanning-protocollen, zoals de frequent gebruikte cyclo-ergometrie test (ERGO), bij CVS-patiënten.

Een veel courantere benadering om endocriene stress-responsen te bestuderen, omvat het gebruik van sterk gestandardiseerde farmacologische protocollen. In tegenstelling tot inspanning-testen, bieden deze these protocollen een mogelijkheid de effekten van intra-individuele processen te minimaliseren. Een dikwijls gebruikte farmacologische stressor om de integriteit van (hypoglycemie-responsieve) endocriene systemen te bestuderen bij CVS is de Insuline-Tolerantie-Test (ITT). De intraveneuze inspuiting van insuline resulteert in een uitgesproken hypoglycemie [laag glucose-gehalte in het bloed] dat een contra-regulerende respons op het niveau van de hypothalamus, hypofyse en bijnieren uitlokt, en zodoende een robuste stimulus voor adreno-medullaire catecholamine-release oplevert. Deze test werd eerder geïmplementeerd bij het bestuderen van endocriene dysfunktie bij CVS: het wekt normale of verminderde HPA-as responsen op bij deze patiënten. Op te merken: deze stimulus beroept zich niet op cognitief-evaluatieve [met betrekking tot het ontvangen en verwerken van informatie] of affectieve [gedragmatige] processen om een adaptieve respons te veroorzaken en wordt daarom aanbevolen bij het bestuderen van de adreno-medullaire werking. Tot op heden is niets bekend over de ITT- of hypoglycemie-geïnduceerde release van NE en E door de medulla van de bijnieren bij CVS.

Samengevat: ontregelde stress-responsieve systemen lijken een belangrijke rol te spelen bij de ontwikkeling en bestendiging van CVS. Hoewel er bewijsmateriaal is voor een ontregeling van het AZS bij een subgroep van CVS-patiënten, is er weinig gekend over een mogelijke stress-gerelateerde ontregeling van catecholaminen als directe effectoren van het sympathisch-neurale en SAM-systeem. Bovendien toonden eerder aangewende autonome stress-protocollen geen relevantie aan wat betreft CVS-symptomatologie.

Het doelstellingen van deze studie zijn daarom: het bepalen van de responsen van NE en E (uitkomst-variabelen) op zowel ERGO en ITT bij mannelijke en vrouwelijke CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles (voorspellende variabelen). Het gebruik van deze 2 testen zal ons toelaten de verschillende aspekten van de door stress geïnduceerde adaptieve respons te ontwarren die aan de basis liggen van een mogelijks ontregelde stress-reaktiviteit bij CVS, t.t.z. zijn fysiologische component (via ITT) en intra-individuele factoren, zoals cognitief-evaluatieve en affectieve processen. Op basis van het hierboven vermeld bewijsmateriaal, verwachten we een relatieve hypo-reaktiviteit van NE én E bij CVS-patiënten bij de ERGO en de ITT. Door de cognitief-evaluatieve processen en de daaruit volgende affectieve respons op inspanning, verwachten we dat de hypo-reaktiviteit nog meer uitgesproken is bij de ERGO. Daarnaast zal het onderzoeken van zowel mannen als vrouwen ons in staat stellen geslacht-gerelateerde verschillen qua fysiologische veranderingen na te gaan die mogelijks aan de basis liggen van de hogere CVS-prevalentie bij vrouwen.

2. Methodes

[…]

3. Resultaten

3.1. Kenmerken van patiënten en controles

De verhouding mannen/vrouwen en de gemiddelde leeftijd verschilde niet significant tussen de groepen […]. 16 CVS-patiënten melden een infektueuze aanvang van hun symptomen. Alle patiënten rapporteerden een acute aanvang van de CVS-symptomen. De gemidddelde duur van de symptomen was 63,1 ± 41,5 maanden (17 tot 168). Alle patiënten waren gedurende minimum een maand medicatie-vrij (in elke groep gebruikten 4 vrouwelijke individuen orale contraceptiva). […].

3.2. Cyclo-ergometrie test (ERGO)

[…] De groepen verschilden qua inspanning-duur (CVS 10,36 ± 3,66 min vs. controles 12,47 ± 2,75 min; p = 0.014) en maximale arbeid (CVS 171,91 ± 55,46 W vs. controles 199,00 ± 43,76 W; p = 0.024), maar niet qua piek-hartslag (CVS 163,57 ± 17,67 bpm vs. controles166,75 ± 13,01 bpm; p = 0.592) en maximale ervaren inspanning (p = 0.968). Mannen vertoonden significant hogere waarden voor alle ERGO-parameters (p < 0.017), uitgezonderd voor piek-hartslag (p = 0.123). Er waren echter geen significante geslacht-groep interakties (p > 0.412).

Vóór de ERGO waren de basale waarden voor E lager bij CVS-patiënten (p = 0.012) terwijl er geen verschil met betrekking tot basale NE-waarden (p = 0.526) was. Er waren niet-significante lagere basale E-waarden bij vrouwen (p = 0.070). Er waren geen andere significante effekten. Het ERGO-protocol induceerde significante catecholaminergische responsen (NE & E: p < 0.001). […].

Patiënten met CVS vertoonden significant gedempte respons-profielen op de inspanning-test wat betreft E (p = 0.029) maar niet voor NE (p = 0.110). Er was een tijd-geslacht effekt evident voor E (p = 0.002) alsook een trend naar een significante tijd-groep-geslacht interaktie (p = 0.075), zonder verschillen tussen vrouwen en met minder uitgesproken respons-profielen bij mannelijke CVS-patiënten vergeleken met mannelijke controles. Er werd geen tijd-geslacht of tijd-groep-geslacht interaktie aangetoond wat betreft NE respons-profielen (p > 0.183). Zowel de waarden (NE en E) van individuen met CVS als gezonde controles keerden naar baseline terug binnen 30 min na de ERGO.

We berekenden de gemiddelde toenames van catecholaminergische responsen om verschillen in grootte-orde van de stress-reaktiviteit tussen de groepen na te gaan. Individuen die behoren tot de CVS-groep vertoonde lagere toenames van E (p = 0.040) maar niet voor NE (p = 0.079) vergeleken met gezonde controles. We zagen hogere gemiddelde toenames van E bij mannen (p = 0.003), hoewel er geen groep-gelacht interaktie werd gevonden (p = 0.135). Voor NE kon geen geslacht-effekt of groep-geslacht interaktie worden geobserveerd (p > 0.119).

3.3. Insuline Tolerantie Test

[…] Voorafgaand aan de ITT was er geen groep-verschil qua basale waarden voor E en NE evident (E: p = 0.150; NE: p = 0.671). Het ITT-protocol induceerde significante veranderingen met verloop van tijd voor beide molekulen (E: p < 0.001; NE: p < 0.001). Catecholaminergische respons-profielen op de ITT verschilden niet tussen de groepen (E: p = 0.206; NE: p = 0.727), en er bleken geen tijd-geslacht effekten en geen interaktie-effekten (p > 0.239). […]

4. Bespreking

Om een mogelijke stress-gerelateerde ontregeling van het sympathetisch-neurale en SAM-systeem bij CVS te bekijken, vergeleken we de catecholaminergische respons bij CVS-patiënten en gezonde controles tijdens een fysiologische (ERGO) en een farmacologische (ITT) stress-test. Beide stressoren induceerden verhoogde catecholaminergische aktiviteit. Tijdens de ERGO trad een relatieve hypo-reaktiviteit naar voren bij CVS-patiënten wat betreft E, maar niet wat betreft NE. Beide groepen keerden binnen 30 min echter terug naar basale waarden voor NE en E. Dit geeft aan dat CVS-patiënten in staat zijn een contra-regulerende respons op lichamelijke inspanning te veroorzaken, hoewel in mindere mate. Bij het onderzoeken van mogelijke ongelijkheden tussen mannen en vrouwen, bleken vrouwelijke CVS-patiënten niet-significant lagere baseline-waarden qua E te vertonen tijdens de ERGO maar gelijkaardige reaktiviteit-profielen vergeleken met vrouwelijke controles. Aan de andere kant waren de waarden in rust van mannelijke CVS-patiënten vergelijkbaar met die van gezonde controles, Terwijl hun inspanning-geïnduceerde E-waarden waren afgevlakt. In tegenstelling met de ERGO, verschilden de groepen niet wat betreft hun catecholaminergische responsen bij de ITT. Er kon een betrekkelijk normale catecholaminergische secretie worden gezien op een gestandardiseerde farmacologische stimulus. Er werd geen effekt van geslacht gevonden in respons op deze stimulus.

Inspanning-testen vormen een ecologisch steekhoudende stressor bij CVS en werden tot zover in de eerste plaats gebruikt om de fysiologische capaciteit en hart-funktie bij deze patiënten te testen. Piek-hartslag werd in deze studies dikwijls opgenomen als een afhankelijke variabele, en bleek gedaald [referenties beschikbaar] of normaal [referenties beschikbaar] bij individuen met CVS. Deze bevindingen zijn slechts ten dele overéénkomstig met onze bevinding van gelijke waarden qua piek-hartslag tussen de groepen. Jammer genoeg wordt de vergelijkbaarheid tussen studies ernstig beperkt door de verschillende inspanning-protocollen (bv. cyclo-ergometerie vs. loop-band, sub-maximaal vs. maximaal) en verhindert dat tot hier toe het trekken van conclusies.

Dit is de eerste studie die de catecholaminergische respons op een cyclo-ergometrie test in CVS beoordeelt. Onze bevinding van een relatieve hypo-reaktiviteit van E bij ERGO bij CVS-patiënten komt overéén met bevindingen van een andere studie die gebruik maakte van een inspanning-test op een loop-band om catecholaminen bij vrouwen met CVS te onderzoeken [Ottenweller JE, Sisto SA, McCarty RC, & Natelson BH. Hormonal responses to exercise in Chronic Fatigue Syndrome. Neuropsychobiology (2001) 43: 34-41]. Verschillen qua tiijd-dynamieken van NE en E zouden deze resultaten kunnen verklaren. Belangrijk: in onze studie waren de respons-profielen afgezwakt bij mannelijke CVS-patiënten vergeleken met mannelijke controles, terwijl er bij vrouwen geen verschil was. Zoals hierboven vermeld: dit verschil zou kunnen worden toegeschreven aan de verschillende stress-protocollen. Bovendien voerden onze individuen een sub-maximale test uit in een zittende houding in plaats van een maximale inspanning test rechtopstaand; zodoende werd de vergelijkbaarheid tussen CVS en gezonde controles verhoogd door te controleren voor de effekten van orthostase en fysiologische deconditionering. Onze bevinding van een relatieve catecholaminergische hypo-reaktiviteit is niet in overéénstemming met andere studies die protocollen implementeren die de effekten testen van orthostatische stress die catecholaminergische stress-responsen induceren bij patiënten met CVS en controles. In contrast met onze bevindingen, lokten deze testen vergelijkbare en excessieve catecholaminergische responsen uit bij CVS-patiënten. Dit zou verklaard kunnen worden door de verschillende fysiologische processen die betrokken zijn bij orthostatische en inspanning-stress, respectievelijk (bloed-volume vs. energie), en hun vermogen om afgifte van catecholaminen te stimuleren.

Catecholaminergische responsen op de ITT werden tot op heden bij CVS nog niet beschreven. Het gebrek aan een verschil tussen CVS-patiënten en controles qua responsen van NE en E is echter in overéénstemming met studies die responsen van andere bijnier-hormonen (cortisol) op deze stressor onderzochten. Daarom, als we beide stressoren tegenover elkaar zetten, bieden onze resultaten geen ondersteuning voor een algemene dysfunktie van het adrenomedullair hormonaal systeem bij CVS. In plaats daarvan wijst onze bevinding van differentiële respons-profielen tijdens de ERGO vergeleken met de ITT op de rol van specifieke intra-individuele processen bij patiënten met CVS wat betreft lichamelijke inspanning. Interessant is dat psychologische stress voornamelijk adrenomedullaire responsen lijkt op te wekken, terwijl fysiologische stressoren de afgifte van NE door sympathische zenuw-uiteinden begunstigen. Aangezien onze beoordeling geen metingen omvatte die direct allebei deze vermeende aspecten van de ERGO adresseerde, blijft dit echter puur speculatief.

Ons resultaat van gelijkaardige piek-hartslag waarden bij CVS-patiënten en gezonde controles, ondanks verminderde stress-niveaus van circulerende catecholaminen, zou kunnen wijzen in de richting van compenserende veranderingen qua beta-adrenerge receptor funktie op niveau van het hart. Interessant is dat research aangaande inspanning-geïnduceerde gen-expressie patronen verhoogde hoeveelheden alfa- en beta-adrenerge receptoren vond in perifeer bloed mononucleaire cellen bij CVS-patiënten vergeleken met controles [Light AR, White AT, Hughen RW & Light KC. Moderate exercise increases expression for sensory, adrenergic and immune genes in Chronic Fatigue Syndrome patients but not in normal subjects. The Journal of Pain (2009) 10: 1099-1112 (zie ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’) /// Light AR, Bateman L et al. Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia Syndrome. Journal of Internal Medicine (2012) 271: 64-81 (zie ‘Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM’)], wat kan worden beschouwd als een weerspiegeling van veranderingen in andere weefsels zoals het hart. Dit was echter niet evident in rust. Dit geeft aan dat, tijdens acute stress, lagere waarden circulerende catecholaminen zouden kunnen binden op meer gevoelige adrenerge receptoren, resulterend in onveranderde autonome reaktiviteit op niveau van het hart. Weerom: deze veronderstelling moet worden geverifieerd in toekomstige studies.

Eén mogelijkheid van hoe een relatieve hypo-reaktiviteit van catecholaminen zou verbonden kunnen zijn met symptomen van CVS is via het immuunsysteem. Adrenerge receptoren komen tot expressie op verscheidene immuun-cellen en organen, waardoor circulerende catecholaminen in staat zijn hun immunomodulerende effekten uit te oefenen. Tijdens acute stress (bv. inspanning), begunstigen NE en E een verschuiving van een Th1 naar een Th2 gemedieerde immuun-respons [Elenkov IJ, Wilder RL, Chrousos GP & Vizi ES. The sympathetic nerve – an integrative interface between two super-systems: The brain and the immune-system. Pharmacological Reviews (2000) 52: 595-638]. Het is daarom denkbaar dat deficiënties aangaande het bereiken van een toereikende catecholaminergische respons op terugkerende acute stressoren inflammatie kan versterken, die uiteindelijk leiden tot symptomen zoals pijn en vermoeidheid. Wanneer de exacte mechanismen worden onderzocht die aan de basis liggen van de interaktie tussen catecholaminen en inflammatoire processen, moet rekening worden gehouden met de gevoeligheid van immuun-cellen. In een eerdere studie was het vermogen van een beta2-adrenerge agonist [terbutaline] om de aanmaak van TNF-alfa te inhiberen en de afgifte van het anti-inflammatoir cytokine interleukine-10 te versterken, gereduceerd bij adolescenten met CVS – onder basis-omstandigheden [Kavelaars A, Kuis W, Knook L, Sinnema G & Heijnen CJ. Disturbed neuro-endocrine-immune interactions in Chronic Fatigue Syndrome. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism (2000) 8: 692-696]. Dus lijken, naast lagere waarden qua circulerende catecholaminen, adrenerge receptoren op immuun-cellen minder responsief voor deze signalen. Geen enkele studie heeft tot hier toe echter het effekt van acute stress op de sensitiviteit van immuun-cellen voor adrenerge signalisering bij CVS onderzocht. De exacte mechanismen die acute stress vertalen naar vermoeidheid zijn grotendeels onbekend en rechtvaardigen zeker verder onderzoek.

In onze studie werd beperkt bewijs gevonden voor geslacht-specifieke fysiologische veranderingen bij CVS. Mannelijke patiënten met CVS vertoonden verzwakte respons-profielen van E op de ERGO vergeleken met de vrouwelijke. Het gebrek aan significante verschillen bij de vrouwen kon echter te wijten zijn aan een bodem-effekt. Alle andere analyses konden geen significante groep-geslacht interaktie aantonen. Voor zover we weten is dit de eerste studie die geslacht-specifieke veranderingen qua catecholaminen bij CVS onderzocht. Onze bevinding van vergelijkbare respons-profielen bij vrouwen in beide groepen aan de ene kant en verzwakte respons-profielen voor E bij mannelijke CVS-patiënten vergeleken met mannelijke controles aan de ander kant, verklaart de epidemiologische meldingen over een hogere CVS prevalentie bij vrouwen niet. Toekomstige studies bij grotere aantallen zijn vereist om geslacht-specifieke mechanismen bij CVS te onderzoeken.

Deze studie had meerdere beperkingen. Ten eerste: veralgemening van onze resultaten wordt beperkt door het feit dat we individuen met CVS hebben gerecruteerd via zelf-hulp organisaties, in tegenstelling tot het identificeren van representatieve gevallen uit de algemene populatie. Ten tweede: zoals hierboven vermeld, laat de kleine groep ons niet toe definitieve conclusies te trekken aangaande geslacht als een moderator van de catecholaminergische stress-respons bij CVS. Bovendien verhinderde het ons van te bepalen of enkel een subgroep patiënten zou kunnen aangetast zijn door catecholaminergische ontregeling. Ten derde, we bepaalden het niveau van lichamelijke fitness niet bij ons staal. Zodoende zouden mogelijke verschillen qua fysiologische capaciteit kunnen hebben bijgedragen tot de differentiële catecholaminergische responsen die we zagen. Door het implementeren van een sub-maximaal (en niet een maximaal) inspanning-protocol, hielden we echter in zekere zin rekening met deze verstorende effekten. Er was ook geen informatie over hormonale status (fase van de menstruele cyclus, menopause) beschikbaar, uitgezonderd over het gebruik van orale contraceptiva. Vrouwen die hormonale contraceptiva gebruikten, waren echter gelijkmatig verdeeld over de groepen, waardoor een mogelijke impact op onze bevindingen werd geminimaliseerd. Ten vierde: ons beperkt aantal tijd-meetpunten na de ITT [nl. +20 & +30 min] verhindert ons mogelijke groep-verschillen tijdens de herstel-periode te detekteren. Ten vijfde: we kunnen niet bepalen of onze resultaten van een relatieve hypo-reaktiviteit te wijten is aan een verminderde afgifte van catecholaminen in de circulatie of aan een versneld metabolisme en uitscheiding. Ten slotte: intra-individuele (cognitief-evaluatieve en affectieve) processen werden niet op een directe manier gemeten in deze studie, wat duidelijk meer aandacht had verdiend.

Samengevat: onze resultaten onder steunen de notie van veranderde catecholaminergische reaktiviteit bij CVS niet. Gebruikmakend van een zeer krachtige farmacologische stressor voor het adrenomedullair systeem (de ITT), bleken geen verschillen tussen gezonde controles en individuen met CVS; wat wijst op het ontbreken van een stress-gerelateerde endocriene stoornis bij deze aandoening. In tegenstelling daarmee lijkt inspanning een zeer relevante en krachtige stressor te zijn bij CVS, die leidt tot subtiele catecholaminergische ontregeling bij deze patiënten. Het is denkbaar dat inadequate catecholaminergische responsen geïnduceerd door lichamelijke inspanning kunnen bijdragen tot de symptomen (bv. post-exertionele malaise) bij CVS-patiënten. Replicatie van onze bevindingen bij grotere groepen is vereist, in het bijzonder omtrent het verduidelijken van mogelijke geslacht-specifieke fysiologische veranderingen bij CVS. Bovendien is research naar stressor-specifieke effekten (bv. lichamelijke aktiviteit vs. psychosociale stress) bij de verschillende takken van het AZS bij CVS gerechtvaardigd om cognitieve en affectieve bijdragende factoren tot ontregelde stress-responsen te onderzoeken.

Verhoogd HDAC samen met verlaagd Cortisol bij ouderen met CVS

Bij een studie van 2 gen-gen associatie-netwerken bij CVS (Integratie van klinische, genetische en proteïne-gegevens bij CVS) bleek HDAC7A in beide voor te komen. Gen-expressie van HDAC7A (een gen dat codeert voor een histoon-deacetylase (enzyme); histoon-acetylatie/-deacetylatie verandert de struktuur van chromosomen en beïnvloedt de toegang van transcriptie-factoren tot DNA) bleek tevens gecorreleerd met onverklaarde vermoeidheid in een andere studie (Whistler T, Taylor R, Craddock RC, Broderick G, Klimas N, Unger ER. Gene-expression correlates of unexplained fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 395-405).

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 & epigenetica 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.

Mogelijke Genetische Ontregeling bij Pediatrische CVS (NR3C1 & NF-kB)

Eerder (zie ‘NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS’) besloten we dat het verder bekijken van de interakties tussen de Glucocorticoid Receptor en ‘Nuclear Factor-κB’ de moeite waard zou zijn. Onderstaand stuk bevestigt dit nog eens. Onderzoekers zijn geïnteresseerd maar financiële middelen voor dergelijke research in de lage landen ontbreken…

 

Psychology, Vol.1 No.4, 2010, 247-251

Possible Genetic Dysregulation in Paediatric CFS

Leonard A. Jason¹, Matthew Sorenson¹, Nicole Porter¹, Molly Brown¹, Athena Lerch¹, Constance Van der Eb¹, Judy Mikovits²

1 DePaul University, Chicago, USA

2 The Whittemore Peterson Institute for Neuroimmune Disease, Reno, Nevada

SAMENVATTING

Hypocortisolisme is een frequente bevinding bij mensen met het Chronisch Vermoeidheid Syndroom (CVS) en zou een verklarende rol kunnen spelen in de ontwikkeling van de ziekte-symptomen. Het etiologisch [ziekte-veroorzakend] mechanisme achter deze bevinding zou de genetische variatie in expressie van de glucocorticoid receptor (GR) of verhoogde weerstand tegen de effekten van glucocorticoïden kunnen zijn. Verschillende onderzoekers zijn van mening dat allel-variatie in een GR (NR3C1) de expressie van chronische vermoeidheid medieert, mogelijks via een invloed op de werking van de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA)-as [Rajeevan MS, Smith AK, Dimulescu I, Unger ER, Vernon SD, Heim C, Reeves WC. Glucocorticoid  Receptor Polymorphisms and Haplotypes Associated with Chronic Fatigue Syndrome. Genes, Brain & Behavior (2007) 6(2): 167-176; zie ‘NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS’); en ook Bhattacharjee M, Botting CH, Sillanpaa MJ. Bayesian biomarker identification based on marker-expression proteomics data. Genomics (2008) 92:384-392]. Daarnaast zijn verschillende immunologische variabelen geassocieerd met CVS. Het NF-κB mechanisme [zie: ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’ & ‘NF-κB en Inspanning’] is nauw betrokken bij cellulaire transcriptie en regulering, en bleek geassocieerd te zijn met de ontwikkeling van CVS. Het NF-κB mechanisme wordt direct gereguleerd door en beïnvloedt de aanwezigheid van de GR. Onze studie concentreerde zich op de beoordeling of een dergelijke inflammatoire transcriptie optreedt tijdens de adolescentie. Bevindingen gaven verminderde expressie van NFKB1, NFKB2 en NR3C1 aan. Een daling qua expressie van deze genen kan effekten hebben op de werking van immuuncellen en op cytokine-produktie die de immunologische bevindingen die worden gezien bij mensen met CVS zouden kunnen verklaren.

 

1. Inleiding

Bij volwassen populaties bleek de ontregeling van de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA-as) geassocieerd met CVS. Volwassenen met CVS neigen lagere cortisol-waarden te vertonen, het belangrijkste signalering-hormoon van de HPA-as. De literatuur staat vol met de bevindingen die HPA-as ontregeling impliceren bij CVS, hetzij door een lagere basale cortisol, een gebrek aan responsiviteit van de HPA-as, een patroon van glucocorticoid-resistentie of verstoring/ontregeling van het verwachte dagelijkse cortisol-patroon. [Er is echter geen volledige eensgezindheid: zie ‘Cortisol bij CVS – verband met pijn en vermoeidheid’]

Een gen coderend voor een defekt cortisol-bindend eiwit bleek geassocieerd met CVS [Torpy DJ & Ho JT. Corticosteroid-Binding Globulin Gene Polymorphisms: Clinical Implications and Links to Idiopathic Chronic Fatigue Disorders. Clinical Endocrinology (2007) 67(2): 161-167]. Dit defekt cortisol-bindend eiwit kan het vermogen om te reageren op cortisol verminderen. Smith et al. [Polymorphisms in Genes Regulating the HPA Axis Associated with Empirically Delineated Classes of Unexplained Chronic Fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7(3): 387-394] vonden dat verhoogde expressie van genen die de HPA-as beïnvloeden en cortisol-produktie veranderen, de prevalentie voorspelden van onverklaarde chronische vermoeidheid. In een gen-studie door Rajeevan et al.. [zie hierboven] bleek cortisol ook betrokken bij CVS: er werden ‘single nucleotide’ polymorfismen gevonden in het glucocorticoid receptor (GR) gen (meerdere dergelijke allelen waren geassocieerd met verhoogd risico op CVS). Cortisol-binding wordt beïnvloed door elementen van de neuro-endocriene mechanismen.

Complexe interakties van neurologische, immuun- en endocriene systemen, vertrekkend vanuit de genetica van het individu, werken in combinatie met omgeving-factoren om het begin van CVS en het beloop ervan te beïnvloeden. In het bijzonder is een veranderde werking van de HPA-as betrokken bij het verminderd vermogen om reakties op stress te reguleren, zoals te zien bij aandoeningen zoals CVS. Variatie in de expressie van genen gelinkt met de HPA-as funktie is geassocieerd met CVS bij volwassen populaties. Eerder werk heeft variatie in de expressie van GR (NR3C1) gevonden bij personen met CVS, vergeleken met controles [Smith et al.; zie eerder]. Mensen met CVS zouden een verminderde gevoeligheid voor de effekten van cortisol kunnen hebben ten gevolge een downregulering van de GR.

Het is duidelijk dat een zekere mate van HPA-as dysfunktie betrokken is bij het pathogenetisch proces van CVS bij volwassenen en het is mogelijk dat soortgelijke variabelen het bestaan van HPA-as dysfunktie kunnen voorspellen bij pediatrische CVS-gevallen waarbij kinderen, adolescenten en jonge volwassenen betrokken zijn. Er werd bv. gevonden dat de aanwezigheid van HPA-as ontregeling in de adolescentie deze ziekte kan voorspellen. Japanese onderzoekers vonden dat cortisol-secretie was gereduceerd in een pediatrische populatie met CVS in vergelijking met de controle-groep. Anderen vonden een subtiele verandering in de bijnier-werking bij adolescenten met CVS, wat een vermindering van de centrale stimulatie van de bijnieren suggereert, waarbij meisjes een meer verzwakte respons op ACTH vertonen dan jongens. Er is consistente literatuur die ontregeling van glucocorticoid-funktie heeft gevonden in verband met CVS bij zowel volwassen als adolescente populaties.

De huidige studie richt zich op expressie van de steroid-receptor expressie in een pediatrische populatie met CVS en we onderzochten de aanwezigheid van meerdere specifieke genen geassocieerd met de ontwikkeling van CVS bij volwassenen. Eén van de primaire hypothesen die ten grondslag liggen van het voorgestelde werk, is dat een patroon van hypocortisolisme gezien bij volwassenen met CVS [Torres-Harding SR, Sorenson M, Jason L, Reynolds N, Brown M, Mahe  K, Fletcher MA. The Associations between Basal Salivary Cortisol and Illness Symptomatology  in Chronic Fatigue Syndrome. Journal of Applied Biobehavioral Research (2008) 13(3): 157- 180 * zie ‘Cortisol bij CVS – verband met pijn en vermoeidheid’], zich zou manifesteren in een pediatrische populatie met dezelfde ziekte. Daarnaast is NR3C1 één van de belangrijkste transcriptionele regulatoren van de GR en polymorfismen van het NR3C1 gen bleken geassocieerd met CVS bij volwassenen. We hebben ook NFKB1 en NFKB2, geassocieerd met inflammatoire responsen die gerelateerd zijn met de ontwikkeling van CVS bij volwassenen, gemeten. De initiatie van inflammatoire veranderingen kan verscheidene jaren voorafgaan aan de ontwikkeling van de vermoeidheid-symptomatologie. Daarom wilden we bepalen of een dergelijke inflammatoire transcriptie voorkwam tijdens de adolescentie.

2. Methode

[…] adolescenten met CVS (n = 6) […] gemiddelde leeftijd was 17,8 jaar (16 tot 21). Alle kregen de diagnose CVS door een arts die bekend was met deze ziekte. [Duidelijke karakterisatie van de CVS-populatie ontbreekt…]

[…] analyse van de gewenste mRNA-transcripten met behulp van een QuantiGene Plex System (Panomics Inc; Fremont, CA) […] berekend in verhouding tot het gemiddeld signaal van glyceraldehyde-3-fosfaat-dehydrogenase (GAPDH) [een ‘huishoudelijk’ gen; makkelijk te amplificeren en als controle gebruikt bij PCR].

Rationale voor de selektie van cortisol en mRNA-transcripten:

We zochten naar de aanwezigheid van boodschapper-RNA transcripten die van invloed kunnen zijn op receptor-expressie. De reden voor de selektie van de onderzochte transcripten (NR3C1, NFKB1, NFKB2) was gebaseerd op eerdere bewijzen waaruit een mogelijke relatie tussen deze transcripten en CVS blijkt, samen met een evaluatie van hun bekende biologische aktiviteit. Op basis van eerdere bevindingen bij volwassen populaties, kozen we ook om cortisol-waarden in deze populatie te onderzoeken. Het NR3C1 gen codeert voor een proteïne-receptor voor glucocorticoïden. Dit proteïne kan binden aan DNA en andere eiwitten en zo transcriptionele regulering beïnvloeden. Mutaties in de struktuur van dit proteïne kunnen glucocorticoid-binding beïnvloeden, resulterend in een zekere mate van weerstand tegen de werking van glucocorticoïden.

Het NF-κB mechanisme is één van de belangrijkste regulatoren van de inflammatoire respons bij meerdere cel-populaties. Dit mechanisme beïnvloedt en wordt beïnvloed door het vrijkomen van cytokinen en andere inflammatoire mediatoren. NFKB1 is betrokken bij de cel-differentiatie en pro-inflammatoire immuun-respons. NFKB2 is ook betrokken bij de cel-differentiatie en pro-inflammatoire immuun-respons, maar heeft een sterkere rol op B-cellen en apoptose (geprogrammeerde cel-dood). De expressie van de nucleaire receptor familie NFKB1 (nucleire factor kappa licht polypeptide) en NFKB2 (nucleaire factor kappa lichte polypeptide gen-‘enhancer’) worden ook direct gereguleerd door en beïnvloeden de aanwezigheid van GR [De Brosscher K, Vandenberghe W, Haegeman G. The Interplay between the Glucocorticoid Receptor and Nuclear Factor-kb or Activator Protein-1: Molecular Mechanisms for Gene Repression. Endocrine Reviews (2003) 24(4): 488-522 * zie: ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’]. Het bepalen van de niveaus van NFKB1 en NFKB2 biedt een manier om de relatieve efficiëntie van GR-funktie te bepalen en een inzicht te krijgen in de regulering van deze receptor in een adolescente populatie met vermoeidheid. In deze verkennende studie hebben we ervoor gekozen om ons te concentreren op deze waarvan is aangetoond dat ze bij volwassenen zijn geassocieerd met CVS. Zo onderzochten we de variatie in expressie van factoren die betrokken zijn bij de regulering en expressie van componenten van het immuunsysteem in een populatie van adolescenten met CVS.

3. Resultaten

De verkregen stalen vertoonden lage gemiddelde cortisol-waarden (56,73 ng/ml, SD = 24,73). Deze pediatrische CVS waarden zijn aanzienlijk lager dan die gevonden bij de pediatrische controle-stalen (6-16 jaar: 91,0 ng/ml, SD = 19) en ondersteunen de aanwezigheid van hypocortisolisme bij pediatrische stalen met CVS. [Cortisol-meting was éénmalig ’s morgens…]

Daarnaast werden de zes stalen naar de test-dienst van Panomics (Fremont, CA) gestuurd voor de bepaling van de drie afzonderlijke genen passend in het concept voor de ontwikkeling van CVS: NRC31, NFKB1 en NFKB2. Resultaten werden genormaliseerd t.o.v. GAPDH en de expressie-ratios afgeleid. […] De gegevens tonen een patroon van downregulering van gen-expressie in het pediatrisch staal met CVS, gelijktijdig met verminderde cortisol-waarden.

4. Bespreking

De belangrijkste bevindingen van de studie waren hypocortisolisme en de ge-downreguleerde expressie van NR3C1 (het gen dat codeert voor de GR), NFKB1 en NFKB2. De verlaagde expressie van het gen coderend voor de GR levert bewijs voor dysfunktie van de HPA-as bij mensen met CVS. De expressie van NF-κB wordt geassocieerd met pro-inflammatoire immuun-responsen en wordt veroorzaakt door stimuli, zoals reaktieve zuurstof soorten, mitogenen, cytokinen TNF-α en IL-1. In ons pedriatisch staal was er een duidelijke downregulering van NFKB1 en NFKB2. Er kan echter worden verwacht dat, in respons op ge-downreguleerde endogene glucocorticoïden, de transcriptie van inflammatoire genen door NF-κB ge-upreguleerd zijn. Glucocorticoïden hebben aanzienlijke onderdrukkende effekten op de expressie van NF-κB, een aktie die gebeurt door middel van ligand-binding van de glucocorticoid receptor. In aanwezigheid van downregulering van de glucocorticoid receptor, is het mogelijk dat onderdrukking van NF-κB inaktief is. Een andere mogelijkheid is een verstoring van een geassocieerde co-receptor of molekule die adequate GR-binding inhibeert, wat leidt tot een toestand waarin NF-κB en NR3C1 waarden beiden zijn verlaagd.

NF-κB is een pro-inflammatoire transcriptie-factor, en voorkomt apoptose en onderdrukking van het immuunsysteem die typisch worden aangetoond door ge-upreguleerde CD8+. In een studie bij meisjes met CVS, vonden Ter Wolbeek et al. [Longitudinal Analysis of Pro- and Anti-Inflammatory Cytokine Production in Severely Fatigued Adolescents. Brain, Behavior and Immunity (2007) 21(8):1063- 1074] ook verlaagde waarden van de pro-inflammatoire cytokinen IL-6 en TNF-α maar verhoogde waarden van de anti-inflammatoire cytokinen IL-10 en interferon (IF)-γ. Aanwijzingen voor een proces van anti-inflammatoire transcriptie of onderdrukking van het immuunsysteem zou echter worden ondersteund door een overwicht van Th2-type immuun-respons en verhoogde cortisol-waarden [2].

Een mogelijke verklaring voor deze downregulering van alle drie de genen is een bi-directionele competitieve inhibitie of trans-repressie op NFKB1/NFKB2 en NR3C1, op elkaar uitgeoefend. Dit proces kan het eind-resultaat zijn van een langdurige aktivatie van het NF-κB mechanisme, zodat de expressies van NFKB1/NFKB2 zijn uitgeput via de produktie van hun eigen remmer Ik-Bα na translocatie naar de kern. Ik-Bα (een lid van de IK-B familie van inhiberende eiwitten) creëert een feedback controle-circuit dat voorkomt dat NF-κB waarden te hoog oplopen en overmatige inflammatie veroorzaken. Ik-Bα zal pro-inflammatoire transcriptie van NF-κB inhiberen via negatieve feedback, wat eventueel de downregulering van NFKB1and NFKB2 genen zou kunnen verklaren. Het initiëren van de triggering van het NF-κB mechansime wordt waarschijnlijk geregisseerd door de aanwezigheid van meerdere factoren: mitogenen, bakterieën, UV-straling, virussen, cytokinen IL-1 en TNF-α, samen met andere pro-inflammatoire molekulen en reaktieve zuurstof soorten (die allemaal het potentieel hebben om inflammatie te triggeren en cortisol-waarden te onderdrukken). Het is mogelijk dat een langdurige aktivatie van dit inflammatoir mechanisme heeft geleid tot de downregulering van de produktie van NFKB1 en NFKB2 door hun inhibitor Ik-Bα. Deze inhibitie zou dan de cel in een anti-inflammatoire toestand achterlaten, wat kan leiden tot de downregulering van het NR3C1 gen dat codeert voor de GR, aangezien de expressie ervan niet nodig zou zijn wanneer de cel zich in een anti-inflammatoire of onderdrukte toestand bevindt.

Een tweede mogelijke verklaring waarom alle drie de genen zijn ge-downreguleerd is competitie tussen NF-κB en de GR voor beperkte hoeveelheden van de volgende co-aktivatoren: steroid receptor co-aktivator-1 (SRC-1) en CREB-bindend eiwit (CBP). Beide co-activatoren binden aan NR3C1 en NF-κB, en zijn noodzakelijk voor de trans-aktivatie (transport naar de kern waar transcriptie wordt uitgevoerd) van zowel NF-κB en de GR [De Bosscher K, Schmitz ML, Vandenberghe W, Plaisance S, Fiers W, Haegeman G. ‘Glucocorticoid-Mediated Repression of Nuclear Factor-KappaB-Dependent Transcription Involves Direct Interference with Transactivation. Proceedings of the National Academy of Science USA (1997) 94 (25): 13504-13509]. Ontoereikende toelevering of onvoldoende hoeveelheden van deze co-activatoren kunnen leiden tot de ge-downreguleerde expressie van elk van de drie genen die coderen voor transcriptie-factoren. Het is ook mogelijk dat NFKB1 en NFKB2 betrokken zijn bij het beïnvloeden van de mate waarin de glucocorticoid receptor (GR) sensitiviteit voor zijn ligand (cortisol) vertoont. Zowel de expressie en gevoeligheid van de GR voor zijn ligand kan worden beïnvloed door een aantal factoren, waaronder maar niet beperkt tot: post-translationele modificaties, de effekten van signalisering-cascades, verminderde of veranderde expressie van heat-shock proteïnen, DNA-‘bending’ [buigingen (en ook verdraaiingen/lus-vormingen in het DNA) reguleren transcriptie], variaties in het receptor-proteïne, dimerisatie van een alternatieve receptor, receptor chaperone defekt [chaperones: eiwitten die helpen om andere eiwitten in een goede vorm te brengen of te houden, die helpen bij het modelleren en vouwen].

Deze gegevens tonen aan dat in een pediatrische populatie met CVS, er verminderde expressie is van het gen dat codeert voor de GR. In een adolescente populatie kan er een verhoogd niveau qua kwetsbaarheid voor verstoringen van de HPA-as aanwezig zijn. In een kwetsbare populatie kunnen dergelijke verstoringen eind-effekten hebben op de cognitieve mechanismen en levenslange neuro-endocriene responsiviteit. Hoewel veel van de speculaties betreffende de effekten van cortisol de neiging had om de gevolgen van hypercortisolisme te onderzoeken, kan het gebrek aan toereikend hormoon net zo verstorend zijn. Deze gegevens benadrukken het belang van het onderzoeken van dit mechanisme in een adolescente populatie. Deze bevindingen moeten als preliminair worden beschouwd gezien de beperkte grootte van het staal, en er is een nood aan replicatie bij een grotere groep.

alfa-MSH verhoogd bij CVS

BMC Neurol. 2010;10(1):73 [ahead of print]

The increase of alpha-melanocyte-stimulating hormone in the plasma of Chronic Fatigue Syndrome patients

Nobue Shishioh-Ikejima¹, Tokiko Ogawa¹, Kouzi Yamaguti², Yasuyoshi Watanabe^2,3, Hirohiko Kuratsune^2,4,5, Hiroshi Kiyama^1*

1 Department of Anatomy & Neurobiology, Osaka City University, Graduate School of Medicine, Osaka, 545-8585, Japan

2 Department of Physiology, Osaka City University, Graduate School of Medicine, Osaka, 545-8585, Japan

3 Center for Molecular Imaging Science, RIKEN, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan

4 Faculty of Health Science for Welfare, Kansai University of Welfare Sciences, Kashihara, Osaka, 582-0026, Japan

5 Department of Comparative Pathophysiology, Graduate School of Agricultural & Life Sciences, The University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8657, Japan

Samenvatting

ACHTERGROND: Ondanks uitgebreide research, werd nog geen betrouwbare biologische merker voor Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) geïdentificeerd. Hyper-ahtivatie van melanotrofen [alfa-melanocyt-stimulerend hormoon (alfa-MSH) secreterende cellen] in de hypofyse en verhoogde waarden van plasma alfa-MSH [ontstaat uit pro-opio-melanocortin (POMC), dat ook een voorloper is voor o.a. ACTH] werden echter gedetekteerd in een dier-model voor chronische stress. Omdat CVS wordt beschouwd gedeeltelijk te worden veroorzaakt door chronische stress, zouden verhoogde alfa-MSH plasma-waarden kunnen voorkomen bij CVS-patiënten. We bekeken daarom alfa-MSH waarden bij CVS-patiënten.

METHODES: 55 CVS-patiënten, waarbij voorafgaandelijk de diagnose (binnen de 10 jaar) werd gesteld, werden opgenomen in deze studie. 30 gezonde vrijwilligers werden bestudeerd als controles. ‘s Morgens werden nuchtere bloedstalen afgenomen en het plasma geëvalueerd op alfa-MSH [commerciële radio-immuno-assay; kruis-reaktiviteit met andere pro-opio-melanocortine peptiden < 0,002%.], adrenocorticotroop hormoon (ACTH), serum-cortisol en dehydroepiandrosteron-sulfaat (DHEA-S). De gemiddelde waarden van alfa-MSH werden vergeleken tussen de CVS- en controle-groepen.

RESULTATEN: De gemiddelde plasma alfa-MSH concentratie in de CVS-groep (17,9 +/- 1,0 pg/ml) was significant hoger dan bij gezonde controles (14,5 +/- 1,0 pg/ml, p = 0.02). Er was echter een brede reikwijdte in de CVS-groep. De factoren gecorreleerd met de plasma alfa-MSH waarden werden geanalyseerd. Er werd een negatieve correlatie gevonden tussen de duur van CVS en de plasma alfa-MSH waarden maar er werden geen verbanden met ACTH, cortisol of DHEA-S waarden geïdentificeerd. De CVS-patiënten werden onderverdeeld in twee groepen: patiënten waarvan de diagnose was gesteld binnen een duur van 5 jaar en binnen een duur van 5-10 jaar. Ze werden vergeleken met de gezonde controles. De gemiddelde alfa-MSH concentratie in de eerste groep (binnen 5 jaar) was 20,8 +/- 1,2 pg/ml, wat significant hoger was dan die bij de gezonde controles (p < 0.01). Er was geen significant verschil tussen de tweede groep (binnen 5-10 jaar) (15,6 +/- 1,4 pg/ml) en de gezonde controles.

BESLUITEN: CVS-patiënten met een ziekte-duur vanminder dan of gelijk aan of 5 jaar hadden significant hogere waarden voor alfa-MSH in hun perifeer bloed. alfa-MSH zou een krachtige biologische merker voor de diagnose van CVS, ten minste tijdens de eerste 5 jaar na het begin van de ziekte, kunnen zijn.

Achtergrond

Volgens de richtlijnen van de CDC [Fukuda 1994] wordt het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) gedefinieerd als blijvende moeheid, die niet wezenlijk door rust wordt verlicht en die vergezeld wordt door andere specifieke symptomen, gedurende een minimum van 6 maanden. De etiologie en de pathofysiologie van CVS blijven echter onduidelijk. Homeostatische systemen worden verondersteld verstoord te zijn bij CVS-patiënten, wat leidt tot langdurige ziekte en chronische moeheid symptomen. Er werd gebruik gemaakt van verscheidene benadering-wijzen om de mogelijke oorzaken van CVS aan te pakken. Psychologische aandoeningen zoals depressie, virale besmettingen, auto-immuun ziekten en langdurige stress werden allen als potentiële kandidaten beschouwd, hoewel de mechanismen waardoor deze aandoeningen de symptomen van CVS zouden kunnen veroorzaken nog onduidelijk zijn. CVS is een zeer heterogene en gedeeltelijk subjectieve ziekte, en er is geen standaard laboratorium-test beschikbaar voor een betrouwbare diagnose van CVS. Deze heterogeniteit en het gebrek aan betrouwbare biomerkers resulteren in een gebrek aan aanwijzingen voor het onderzoeken van de etiologie en de pathologie van CVS. Om deze vicieuze cirkel te doorbreken, wordt al lang gestreefd naar de identificatie van meerdere objectieve biomerkers voor CVS. In dit verband was de huidige studie gericht op het verkrijgen van een nieuwe biomerker voor CVS.

Een dier-model [ratten die verplicht werden te zwemmen] voor vermoeidheid werden opgezet door Tanaka en dit toonde een verminderd vermogen tot inspanning. Bij dit model vonden wij onlangs dat de langdurige stress diverse wijzigingen in de hersenen en daaropvolgende veranderingen in de endocriene organen en het brein veroorzaakte. De opmerkelijkste veranderingen kwamen voor in de hypofyse. Langdurige stress resulteerde in over-aktivatie van melanotrofen in de hypofyse en hun uiteindelijke cel-dood. Deze over-aktivatie en verdere cel-dood werden veroorzaakt door veranderde dopamine-expressie in een specifiek gebied van de hypothalamus, suggererend dat de molekulaire veranderingen in de hersenen kunnen leiden tot de dysfunktie en de verdere dood van hypofyse-cellen [Ogawa T, Shishioh-Ikejima N, Konishi H, Makino T, Sei H, Kiryu-Seo S, Tanaka M, Watanabe Y, Kiyama H: Chronic stress elicits prolonged activation of alpha-MSH secretion and subsequent degeneration of melanotroph. J Neurochem. (2009) 109:1389-99]. Significante verhogingen van plasma α-MSH waarden werden waargenomen in dit dier-model en de verwijdering van de hypofyse onderdrukte de verhoging die door de stimulus wordt veroorzaakt helemaal. Deze resultaten suggereerden dat de hyper-aktivatie van melanotrofen de overmatige afscheiding van α-MSH door de hypofyse in respons op continue stress veroorzaakte. We stelden daarom dat een gelijkaardige stijging van plasma α-MSH waarden, die de aktivatie van melanotrofen onder chronische stress weerspiegelt, bij mensen zou kunnen voorkomen; vooral bij patiënten die lijden onder blijvende vermoeidheid. In deze studie vergeleken we daarom plasma α-MSH waarden bij CVS-patiënten met die van gezonde controles tijdens de eerste 10 jaar van de ziekte.

[…]

Resultaten

[…] De gemiddelde plasma-concentratie van α-MSH in de CVS-groep was 17,9 ± 1,0 pg/ml, wat hoger was dan dat in de gezonde groep (14,5 ± 1,0 pg/ml, p = 0.02). De variatie qua waarden was groter in de CVS-groep dan in de gezonde groep. Wij onderzochten in de CVS-groep daarom de factoren die met niveaus α-MSH zouden kunnen gecorreleerd zijn. Er was een negatieve correlatie tussen plasma α-MSH waarden en ziekteperiode van CVS in maanden. Er waren geen correlaties tussen α-MSH en de volgende factoren: geslacht, leeftijd, visuele analoge schaal [pijn], score voor prestatie, BMI, DHEA-S, ACTH, cortisol, bloeddruk, voorgeschreven medicatie, of fysieke of mentale symptomen. Er werden, in het bijzonder, geen significante verschillen waargenomen qua α-MSH waarden tussen CVS-patiënten met en zonder depressie. Wij onderzochten de correlaties tussen de duur van CVS en concentraties stress-responsieve hormonen. Er waren geen significante correlaties tussen de duur van CVS en plasma-ACTH of serum-cortisol of DHEA-S. De CVS-patiënten werden verdeeld in twee groepen: een groep met kortere CVS-duur (6-60 maanden) en een groep met langere CVS-duur (61-120 maanden). […] De groep met de kortere duur had beduidend hogere waarden qua α-MSH dan de gezonde controles (p = 0.002). […] Er waren geen significante verschillen qua concentraties van andere stress-responsieve hormonen tussen de groep met kortere en die met langere duur. Daarnaast onderzochten wij de verschillen qua symptomen bij aanvang onder de patiënten met plotseling of geleidelijk begin, en vonden geen significante verschillen.

Bespreking

In deze studie toonden we aan dat de plasma α-MSH waarden van CVS-patiënten significant hoger waren dan die in normale gezonde controles en dat er een significante negatieve correlatie bestaat tussen α-MSH concentraties en de duur van CVS. Deze resultaten suggereren dat α-MSH een biomerker voor CVS zou kunnen zijn bij patiënten die minder dan 5 jaar aan de ziekte lijden. In tegenstelling daarmee konden we geen enkele significante correlatie tussen de ziekte-periode van CVS en de concentraties aan ACTH, cortisol of DHEA-S identificeren. Dit suggereert dat goed-gekende stress-merkers zoals ACTH en cortisol geen geschikte merkers voor CVS zijn. α-MSH heeft ook het voordeel dat de plasma-waarden, zowel qua dagelijkse variaties als qya seizoen-gebonden variaties vrij stabiel blijven. Voorts vallen de waarden van α-MSH bij gezonde controles binnen een vrij smal bereik, zoals getoond in de huidige als vroegere rapporten. α-MSH zou dus een voordeel als biomerker kunnen hebben om de diagnose van CVS in termen van stabiliteit te stellen, omdat de α-MSH waarde niet door acute stress en ritmiek wordt beïnvloed.

Circulerend α-MSH zou kunnen voortkomen uit de hypofyse en/of de bloedcellen. De resultaten van experimenten die een continue stress rat-model gebruiken, suggereren dat α-MSH door de hypofyse werd geproduceerd. Dopaminerge neuronen gelokaliseerd in het hypothalamisch peri-ventriculair gebied projecteren hun axonen naar de midden-kwab en onderdrukken melanotrofe aktiviteit via dopamine-produktie. In onze vorige studie, veroorzaakte de verminderde dopamine-synthese in deze neuronen hyper-aktivatie van melanotrofen. Dit werd bevestigd door de toepassing van een dopamine-agonist [bromocriptine], die de afscheiding van α-MSH door de hypofyse onderdrukte. Voorts resulteerde de verwijdering van de hypofyse in de onderdrukking van de stress-geïnduceerde verhoging van het plasma α-MSH, suggererend dat de chronische stress-geïnduceerde verhoging van α-MSH zijn oorsprong vindt in de hypofyse. Deze resultaten suggereren dat de dopamine-synthese in sommige hypothalamische neuronen wordt onderdrukt bij CVS-patiënten en melanotrofen kunnen dus hyper-geaktiveerd worden. Intrigerend is dat Sharpe et al. een verhoging aantoonden van de prolactine-repons bij CVS en suggereerden de mogelijkheid dat CVS-patiënten een abnormale dopamine-neurotransmissie konden hebben. Globaal suggereren deze resultaten dat een aandoening van de hypothalamische dopaminerge neuronen of de dopamine-neurotransmissie bij CVS-patiënten zou kunnen voorkomen en dat dit de afscheiding van hyofyse-hormonen verder kan beïnvloeden. Hoewel de struktuur van de middenkwab minder duidelijk is dan bij knaagdieren, worden melanotrofen gevonden in het midden-gebied van de hypofyse bij mensen. Het lijkt dus waarschijnlijk dat de verhoging van circulerend α-MSH bij CVS-patiënten voortkomt uit de hypofyse, in respons op blijvende en verlengde stress. Nochtans hebben sommige studies bij mensen gerapporteerd dat sommige bloedcellen in patiënten met sepsis en sommige inflammatoire ziekten α-MSH secreteren en de mogelijkheid dat α-MSH wordt afgescheiden door sommige bloedcellen bij CVS-patiënten na langdurige stress kan niet worden uitgesloten.

We vonden een negatieve correlatie tussen α-MSH waarden en de duur van CVS. Naar mate de duur steeg, viel α-MSH terug op gelijkaardige waarden als bij gezonde controles. Dit kan een resultaat zijn van melanotrofe dysfunktie na langdurige stimulatie. In een rat-model vertonen melanotrofen onderworpen aan ononderbroken stress die meer dan 5 dagen duurt degeneratieve kenmerken, toe te schrijven aan hyper-secretie van α-MSH, en de verhoogde α-MSH waarden verminderden vijf dagen na stimulatie. Zodoende raken melanotrofen bij mensen met CVS waarschijnlijk uitgeput en verstoord door langdurige stress. Het is ook mogelijk dat melanotrofen na verlengde stimulatie ongevoelig worden of dat langdurig hoge α-MSH waarden een niet-geïdentificeerd feedback-systeem vanuit de periferie kunnen aktiveren.

De funktionele betekenis van circulerend α-MSH blijft onduidelijk, hoewel is aangetoond dat α-MSH een anti-inflammatoire funktie heeft. In vitro werden door lipopolysaccharide gestimuleerde inflammatoire cytokinen onderdrukt door toediening van α-MSH [bv. Yoon SW, Goh SH, Chun JS, Cho EW, Lee MK, Kim KL, Kim JJ, Kim CJ, Poo H: alpha-Melanocyte-stimulating hormone inhibits lipopolysaccharide-induced tumor necrosis factor-alpha production in leukocytes by modulating protein kinase A, p38 kinase and nuclear factor kappa B signaling pathways. J Biol Chem. (2003) 278:32914-20]. Overeenkomstig deze studie in vitro werden de verhogingen van plasma α-MSH ook gerapporteerd bij sommige met inflammatie geassocieerde ziekten, zoals HIV en sepsis. Intrigerend is dat gestegen α-MSH waarden in het bijzonder werden waargenomen bij patiënten met niet-progressieve HIV en bij sepsis-patiënten met lagere tumor necrose factor-α (TNF-α) waarden in het plasma. Deze observaties suggereren dat de verhoogde α-MSH waarden de inflammatoire respons zouden kunnen onderdrukt hebben, en bijgevolg de progressie van HIV en de verhoging van TNF-α zouden kunnen geremd hebben. Sommige CVS-patiënten in de huidige studie hadden ook symptomen zoals lichte koorts, keelpijn en lymfadenopathie, hoewel er geen significante correlaties tussen α-MSH waarden en deze symptomen werden waargenomen. Nochtans konden we bij deze studie niet besluiten dat de verhoging van α-MSH kwam door de anti-inflammatoire funktie. In sommige artikels werden gestegen α-MSH waarden ook aangetoond bij patiënten die lijden aan hart-falen [CHF, ‘congestive heart failure’: het hart kan niet genoeg bloed naar de organen pompen] en zwaarlijvigheid. Geen enkele van de patiënten in de huidige studie had CHF en acht hadden BMIs van > 25. Wij konden dus de mogelijke correlatie tussen CVS en CHF niet bekijken en er werd geen correlatie gevonden tussen α-MSH waarden en BMI bij de onderzochte patiënten. Bijgevolg is het moeilijk om één of andere funktionele betekenis voor de verhoging van α-MSH bij CVS-patiënten te bedenken en we konden de mogelijkheid dat dit eenvoudigweg een empirische associatie was niet uitsluiten.

[…]

Hoewel α-MSH een biomerker voor CVS met een duur van max. vijf jaar zou kunnen zijn, zou de α-MSH concentratie in andere met moeheid verwante ziekten, zoals slapeloosheid, slaap-apnoea en inflammatoire ziekten veroorzaakt door virus-infekties, hoger kunnen zijn. Deze punten zouden in toekomstige studies moeten worden verduidelijkt.

Besluiten

Samenvattend: er worden verhoogde plasma-waarden van α-MSH gevonden bij patiënten met CVS tijdens de eerste 5 jaar van de ziekte. Hoewel de verhoogde α-MSH waarden ook bij CHF, zwaarlijvigheid en inflammatoire ziekten zoals sepsis en HIV worden waargenomen, kunnen al deze ziekten worden gediagnostiseerd en worden uitgesloten als diagnose bij patiënten met CVS. Na uitsluiting van deze andere ziekten, heeft α-MSH het potentieel om als biomerker voor CVS te fungeren. Verdere studies bij met vermoeidheid verwante ziekten zijn nodig om dit potentieel te bevestigen en de betrouwbaarheid van α-MSH als merker voor CVS te verduidelijken.

————————-

Er wordt vermeld dat de toediening van een dopamine-agonist de secretie van α-MSH door de hypofyse onderdrukt in een dier-model voor CVS. Men zou dan kunnen veronderstellen dat molekulen zoals bv. pramipexol en ropinirol – middelen die worden voorgeschreven aan mensen met Parkinson’s en RLS – de verhoogde alfa-MSH waarden bij CVS kunnen verlagen en van nut zouden kunnen zijn voor CVS-patiënten? We hebben omtrent de  toediening van dopamine-agonisten bij CVS geen publicaties gevonden; ook de hoofd-auteur (Hiroshi Kiyama; Professor Anatomie & Neurobiologie) van bovenstaand artikel heeft er nog geen gezien en heeft dit niet onderzocht maar veronderstelt dat ze de release van alfa-MSH kunnen onderdrukken. Misschien toch de moeite om dienaangaande een klinische proef op te zetten? Momenteel is er dus nog geen bewijs voor een nut bij M.E.(cvs)…

Dat alfa-MSH verhoogd is bij langdurige stress wil nog niet zeggen dat dit de oorzaak van M.E.(cvs) is; het kan, mede door effekten op het immuunsysteem, wel een onderhoudende factor zijn.

Bewijs dat M.E.(cvs) erfelijk is

Aansluitend op ‘Gen-expressie bij tweelingen met/zonder chronische vermoeidheid’ hier een aanmoediging om verder te zoeken naar merker-genen voor M.E.(cvs)! Het betreft een overzichtsartikel en geïnteresseerden kunnen eventueel ontbrekende referenties opvragen…

Eén van de auteurs, Esther Crawley – “de enige (?) pediater in het V.K. die specialiseert in M.E.(cvs) – ontving begin 2009 de ‘Clinician Scientist Award’. Ze kreeg ook £ 730.000 research-fondsen van het ‘National Institute of Health Research’ voor research bij pediatrische M.E.(cvs). Dr Crawley is medisch adviseur voor de ‘Association of Young people with ME’ (AYME).” Ze krijgt echter in de M.E.(cvs)-wereld ook flink wat kritiek om dat ze cognitieve gedragstherapie en graduele oefenprogrammas zou promoten. Ze zou de meldingen van patiënten over nadelige effekten hiervan verwerpen…

Voor dit artikel werden Dr Crawley en haar research-team gedeeltelijk gesponsord door ‘The Linbury Trust’ en de ‘Bath Unit for Research in Paediatrics’.

George Davey Smith is Professor Klinische Epidemiologie en Hoofd van de Afdeling Epidemiologie van de ‘University of Bristol’. Dit voornaamste research-interesse ligt bij de sociale ongelijkheden bij gezondheid en hoe deze worden gegenereerd door blootstellingen met een invloed op de ganse levensloop. Hij heeft ook gewerkt rond de geschiedenis van epidemiologie, meta-analyse epidemiologische methodologie en schreef o.a. een artikel over ‘Mendeliaans Randomisering’ (zie hieronder)…

Het werd reeds eerder aangegeven op deze paginas: zoals bij zovele aandoeningen speelt wellicht een interaktie van ‘nature and nurture’ (aard en omgevingsfactoren); genetische voorbestemdheid (wellicht meerdere polymorfismen die patiënten kunnen over-erven en die op elkaar inspelen) en een aantal stressoren (bv. infektie). Dit wordt hier bevestigd…

Archives of Disease in Childhood 2007 Dec;92(12):1058-61

Is Chronic Fatigue Syndrome (CFS/ME) heritable in children, and if so why does it matter?

Esther Crawley¹ en George Davey Smith²

1 Centre for Child and Adolescent health; Hampton House, Cotham Hill, Bristol, BS6 6JS, UK

2 MRC centre for Causal Analyses in Translational Epidemiology (CaiTE), Department of Social Medicine, University of Bristol, UK

Chronische Vermoeidheid Syndroom of M.E. is verrassend courant bij kinderen – een prevalentie tussen 0,19 and 2%, gebaseerd op telefoon-bevragingen in het V.K. en de V.S. Een prevalentie (tot 30 jaar oud) van zelf-gerapporteerde, niet door een arts bevestigde M.E.(cvs) van 0,8% werd gemeld op basis van het ‘1970 British Birth Cohort’. Prevalentie (leeftijd 8 tot 17 jaar) voor invaliderende vermoeidheid gedurende 3 maanden en 6 maanden bleek 2,34% en 1,29% uit een longitudinale tweelingen-studie. Dit betekent dat bijna alle kinderartsen die dit lezen wel eens kinderen met M.E.(cvs) hebben gezien en behandeld. Enkele pediaters zullen een familiale geschiedenis van met M.E.(cvs) hebben opgemerkt en zich hebben afgevraagd of dit te wijten was aan genetische overdraagbaarheid of een omgevingsfactor. Over de oorzaken van M.E.(cvs) wordt reeds lang gedebateerd maar dit is niet noodzakelijk nuttig gebleken voor de klinische behandeling van kinderen met M.E.(cvs). Dit artikel onderzoekt het bewijs voor de genetische overdraagbaarheid van M.E.(cvs). […]

Familiale aggregatie

De familiale aggregatie van M.E.(cvs) werd voor het eerst beschreven in Lyndonville (staat New York) [Bell KM, Cookfair D, Bell DS, Reese P, Cooper L. Risk-factors associated with Chronic Fatigue Syndrome in a cluster of paediatric cases. Rev Infect Dis. 1991; 13 Suppl 1:S32-S38]. In deze studie werd een vragenlijst betreffende de symptomen van M.E.(cvs) en mogelijke risico-factoren (allergieën, astma, risico-factoren voor infektie en familiale geschiedenis) uitgedeeld aan alle 914 studenten van de ‘Lyndonville Central School’. Het hebben van een familie-lid met M.E.(cvs) bleek een sterke voorspellende factor voor M.E.(cvs), met een risico-verhouding van 35,9. Het blijkt niet duidelijk uit deze studie of de auteurs enkel vroegen naar eerste-graad verwanten of ‘om het even welke’ verwanten. In dit stadium besloten de auteurs dat dit kon te wijten zijn aan de overdracht van een infektueus agens, de aanwezigheid van genetische factoren of één of andere nog te definiëren omgevingsfactor. Later, in een andere kleine studie hadden 50% van de kinderen met M.E.(cvs) een familiale geschiedenis van M.E.(cvs) [Bell DS, Bell KM, Cheney PR. Primary juvenile fibromyalgia-syndrome and Chronic Fatigue Syndrome in adolescents. Clin Infect Dis. 1994; 18 Suppl 1:S21-S23]; maar ook hier was niet duidelijk over welke verwanten het ging.

Tweelingen-studies

Onderzoekers hebben een tweelingen-methodologie gebruikt om te bepalen hoeveel van de beschreven familiale aggregatie te wijten is aan genetische factoren en hoeveel aan de omgeving. Tweelingen-studies bij volwassenen hebben voor M.E.(cvs) consequent hogere overeenstemming getoond bij monozygote tweelingen vergeleken met dizygote tweelingen, waarbij de monozygote correlatie gewoonlijk tenminste het dubbel was van die van de dizygote correlatie […]. Aangezien omgevingsfactoren (bv. infekties of ouderlijke opvoeding) tijdens de kindertijd gelijkaardig moeten zijn geweest bij monozygote en dizygote tweelingen-paren, kan het verschil tussen de monozygote tweelingen – die 100% hetzelfde DNA hebben – en de dizygote tweelingen – die gemiddeld 50% gemeen hebben – gebruikt worden om te berekenen wat de bijdrage is van genetische overdraagbaarheid. Het verschil in overeenstemming stijgt bij het hanteren van een striktere definitie bij volwassenen. Dit levert bewijs voor een kern M.E.(cvs)-groep waarbij genetische factoren een belangrijke rol spelen.

[…]

Tweelingen-studies die vermoeidheid bij kinderen onderzoeken komen overeen met deze bij volwassenen. In het V.K. werden verzorgers van 670 tweelingen-paren bevraagd over invaliderende vermoeidheid van meer dan een week en meer dan een maand. In beide gevallen was de overeenkomst groter bij monozygote tweelingen vergeleken met dizygote tweelingen (0,81 vs 0,59 voor één week, 0,75 vs 0,47 voor één maand). Dit suggereert dat de genetische bijdrage tot het ervaren van invaliderende vermoeidheid hoog is. Deze studie werd uitgebreid: de duur van de vermoeidheid werd gedefinieerd als enkele dagen, meer dan een week, meer dan 1, 3 of 6 maanden; en de relatie tussen vermoeidheid en depressie werd nagegaan bij 1.468 tweelingen-paren. Voor kort-durende vermoeidheid was de genetische overdraagbaarheid hoog en er kon geen gedeelde bijdrage van omgevingsfactoren worden gedetekteerd. Voor langdurige vermoeidheid doken er substantiële omgevingsinvloeden op en een matige genetische bijdrage.

Is de erfelijkheid van vermoeidheid te wijten aan depressie?

Dit stelt de vraag of de vermoeidheid die wordt gemeten eigenlijk een deel is van een stemmingsaandoening zoals depressie (ook gekend als erfelijk). In de pediatrische studie hierboven beschreven, werd voor allebei de korte en verlengde vermoeidheid aangetoond dat de meerderheid van de genetische en milieu-variantie specifiek is voor invaliderende vermoeidheid en verschillend van factoren die bijdragen tot depressie. Dit is consistent met een studie bij volwassenen waar depressie, angst en psychologisch leed werden gemeten bij 1.004 volwassen tweelingen-paren. ‘Structural equation modelling’ [SEM is een statistische techniek voor het testen en inschatten van oorzakelijke verbanden via combinatie van of statistische gegevens en kwalitatieve causale veronderstellingen; het is geschikt voor het testen, niet het ontwikkelen, van een theorie.] suggereerde dat de familiale aggregatie van vermoeidheid grotendeels te wijten was aan genetische factoren, welke niet voorkwamen bij andere metingen van psychologisch leed. Met andere woorden: chronische vermoeidheid is erfelijk en deze erfelijkheid is etiologisch verschillend van psychologisch lijden. Deze studies zijn belangrijk aangezien ze suggereren dat vermoeidheid NIET ‘slechts een variant van depressie’ is.

M.E.(cvs) lijkt daarom, ten minste gedeeltelijk, te gehoorzamen aan Turkheimer’s ‘wetten van gedragsgenetica’ [Wet 1: Alles is erfelijk * Wet 2: Het milieu-effekt te zijn opgegroeid in hetzelfde gezin is substantieel kleiner dan het genetisch effekt en benadert dikwijls nul. * Wet 3: De meeste gedragsmatige variabiliteit blijft in de fouten-marge nadat genetische effekten en de effekten van te zijn opgegroeid in hetzelfde gezin werden in rekening gebracht.]. Veel aandoeningen die aan deze wetten gehoorzamen worden echter ook door de omgeving bepaald wanneer men veranderingen qua risico over de tijd en tussen populaties in overweging neemt. Obesitas, bv., vertoont een hoge erfelijkheid – typisch rond 70% – maar ter zelfder tijd hebben we een dramatische stijging in prevalentie gezien, wat er duidelijk op wijst dat omgevingsfactoren betrokken zijn. Schattingen van genetisch en omgevingsbijdragen aan ziekte-risico uit tweelingen-studies kan natuurlijk niet de bijdrage weerspiegelen van bijna universele milieu-blootsellingen of van deze die veranderen over alle lagen van de maatschappij, zoals het evenwicht tussen energie-besteding en energie-opname. Bovendien is de veronderstelling dat schijnbaar gemeenschappelijke blootstellingen – zoals scheiding van de ouders – hetzelfde effekt heeft op twee individuen niet noodzakelijk gerechtvaardigd, aangezien eerdere ervaringen en individuele karakteristieken bij blootstelling kunnen leiden tot verschillende effekten bij verschillende mensen.

Associatie-studies

Zoals bij veel aandoeningen met bewijs voor substantiële erfelijke overdraagbaarheid – en enkele zonder – omvatte veel recent werk zoekwerk naar associaties met kandidaat-genen in gevallen-controle studies bij de bevolking. De kandidaat-genen werden zo gekozen dat ze de gepostuleerde mechanismen via dewelke M.E.(cvs) ontstaat, weerspiegelen; bv. varianten in de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as. Als varianten verbonden met verschillende HPA aktiviteit-profielen geassocieerd zouden zijn met risico voor M.E.(cvs), zou dit goed bewijs leveren voor het feit dat potentieel modificeerbare milieu-invloeden op HPA-funktie oorzakelijk gerelateerd zijn met het risico om M.E.(cvs) te ontwikkelen. De redenering hier is complex maar belangrijk. Als we de HPA-as als voorbeeld blijven gebruiken, kunnen we zien dat potentiële omgevingsinvloeden op de HPA-funktie van een kind (bv. onenigheid tussen de ouders) of zelfs directe metingen van de HPA-funktie, verband zullen hebben met een brede waaier aan andere mogelijke oorzaken van M.E.(cvs). Daarom zullen de associaties verstoord worden door deze factoren en is het niet mogelijk de etiologische processen te isoleren die zouden kunnen gemodificeerd worden om M.E.(cvs) te voorkomen of behandelen […]. Bovendien zou het bij M.E.(cvs) betrokken ziekte-proces de HPA-funktie kunnen wijzigen, eerder dan dat verstoorde HPA-funktie leidt tot M.E.(cvs), een situatie die ‘causale omkering’ wordt genoemd. Genotypes zijn echter niet geassocieerd met verstorende factoren; ook veranderen ziekte-processen genetische varianten van geslachtscellen niet. Een genotype verbonden met HPA-funktie kan dus als merker worden genomen voor dergelijke eigenschappen die niet worden verstoord door noch vatbaar zijn voor omkering van oorzakelijk verband, en zodoende beter bewijs voor of causaliteit leveren. Naar deze benadering om genetische data te gebruiken wordt gerefereerd als ‘Mendeliaanse Randomisering’ [De willekeurige overdracht van genen van ouders naar nageslacht die plaatsvindt tijdens vorming van geslachtscellen en bevruchting. * Het aanwenden van verbanden tussen genotype en ziekte om dingen te weten te komen over door het milieu modificeerbare oorzaken van ziekte en zo het causaal effekt te testen, gebruikmakend van gemeten variatie in genen met een gekende funktie.] en dit wordt ook toegepast in andere klinische settings. Deze benadering van genetische epidemiologie gebruikt genetische gegevens om de potentieel modificeerbare oorzaken van ziekte te begrijpen, eerder dan om een basis aan te reiken voor voorspellende genetische testen.

Studies naar genetische associatie bij M.E.(cvs) zijn tot op heden enkel uitgevoerd bij volwassenen. De bevindingen waren gemengd; ze worden hier samengevat.

HPA-as: Varianten van het Corticosteroid Bindend Globuline (CBG) gen werden beschreven in een geïsoleerde verwantschap en de aanwezigheid was geassocieerd met idiopathische chronische vermoeidheid en M.E.(cvs) (CDC definitie) [Torpy DJ, Bachmann AW, Grice JE, Fitzgerald SP, Phillips PJ, Whitworth JA et al. Familial corticosteroid-binding globulin deficiency due to a novel null-mutation: association with fatigue and relative hypotension. J Clin Endocrinol Metab. 2001; 86(8):3692-3700]. Bij onderzoek in een gevallen-controle studie was er echter geen sterk verschil in CBG-prevalentie in een groep van 248 patiënten met M.E.(cvs) in vergelijking met 248 controles [Torpy DJ, Bachmann AW, Gartside M, Grice JE, Harris JM, Clifton P et al. Association between Chronic Fatigue Syndrome and the corticosteroid-binding globulin gene ALA SER224 polymorphism. Endocr Res. 2004; 30(3):417-429]. Andere ‘single nucleotide’ polymorfismen [SNPs; variaties in een DNA-sequentie die voorkomt wanneer één enkel nucleotide (A, T, C of G) in een genoom verschilt] van belang bij HPA-as worden verder beschreven.

HLA-genotype: Of HLA-genotypes geassocieerd zijn met M.E.(cvs) of niet is controversieel. Eén studie toonde geen significante verbanden vergeleken met controls [Underhill JA, Mahalingam M, Peakman M, Wessely S. Lack of association between HLA-genotype and Chronic Fatigue Syndrome. Eur J Immunogenet. 2001; 28(3):425-428] en één studie suggereerde een verhoogde frequentie van HLA-DQ A1*01 [Humaan Lymocyt Antigen klasse II, DQ alfa 1, een gen coderend voor een eiwit dat vereist is bij de vorming van een receptor op het cel-oppervlak die essentieel is voor de werking van het immuunsysteem.] [Smith J, Fritz EL, Kerr JR, Cleare AJ, Wessely S, Mattey DL. Association of Chronic Fatigue Syndrome with human leucocyte antigen class II alleles. J Clin Pathol. 2005; 58(8):860-863]. Beide studies waren klein (respectievelijk 58 en 49 patiënten) […].

Cytokinen: Eén studie bij italiaanse patiënten met M.E.(cvs) onderzocht promoter [plaats in het DNA, voor een gen, waarop RNA-polymerase kan binden met behulp van transcriptie-factoren, om transcriptie te starten] -polymorfismen voor IL-10, IL-6 en IFNγ, en toonde een verhoging qua TNF-genotypes vergeleken met controles met een daling van lage IFNγ  producenten [Carlo-Stella N, Badulli C, De SA, Bazzichi L, Martinetti M, Lorusso L et al. A first study of cytokine genomic polymorphisms in CFS: Positive association of TNF-857 and IFNgamma 874 rare alleles. Clin Exp Rheumatol. 2006; 24(2):179-182]. Dit is echter slechts één enkele studie waarvan tot nu toe and de bevindingen niet werden her-bevestigd. [De ‘Dubbo Infection Outcomes Study Group’ leverde in 2008 ook bewijs voor het feit dat genetisch bepaalde variaties in de intensiteit van de inflammatoire respons aan de basis liggen van de ernst van de acute ziekte-respons; zie: ‘Cytokine polymorfismen & respons op infektie’]

Het belangrijkste aspekt wat betreft associatie-studies in dit domein moet zijn dat ze ernstig onderbemand zijn, dus is  het niet onverwacht dat er geen robuste bevindingen zijn opgedoken. Realistische veronderstellingen over de effekt-grootte die zou kunnen bestaan tussen courante genetische varianten en een complexe niet-homoge ziekte zoals M.E.(cvs) zouden suggereren dat, om informatief te zijn, studies vereist zijn met aantallen die ten minste een orde groter zijn dan de huidige studies. De inspanning is het echter waard, aangezien ze het potentieel hebben ons te informeren over modificeerbare risico-factoren voor M.E.(cvs), door gebruik te maken van de ‘Mendeliaanse Randomisering’ hierboven bessproken. Indien studies met voldoende grote aantallen bevestigde associaties tussen genetische varianten en risico voor M.E.(cvs) opleveren, dan suggereert dit tevens dat de bestudeerde M.E.(cvs) patiënten-groep ten minste een subgroep met een coherente diagnose vertegenwoordigt; want als de diagnose eigenlijk volledig incoherent is, kunnen geen echte verbanden worden gevonden.

Naast onderzoeken van genetische varianten en M.E.(cvs)-risico, zijn er studies geweest over verschillen qua gen-expressie – d.w.z. hoeveelheden RNA transcriptie-produkten – in patiënten met M.E.(cvs) vergeleken met controles. Deze studies zijn informatief in de zin dat ze ons vertellen over mogelijke mechanismen van ziekte-ontwikkeling maar uiteindelijk zijn gen-expressie gegevens metingen van de lichamelijke toestand en reaktie, in tegenstelling tot genotype-gegevens. Aangezien patiënten met een diagnose van M.E.(cvs) worden onderscheiden van degenen die er geen krijgen op basis van fenotypische verschillen, wordt verwacht dat verschillen qua gen-expressie zullen bestaan. Er rijzen echter problemen omdat sedentaire aktiviteit zelf, laat staan verschillen qua medicatie of dieet, even goed gen-expressie kunnen wijzigen. Gen-expressie studies zijn daarom minder informatief over de ontologie [het ontstaan] van M.E.(cvs) dan genetische associatie-studies, hoewel studies die gen-expressie en genetische variantie combineren bijzonder doortastend kunnen zijn wanneer ze overeenstemmende informatie verstrekken.

Drie relatief kleine studies hebben gewijzigde gen-expressie beschreven bij patiënten met M.E.(cvs) vergeleken met controles [***]. Elke studie identificeerde genen met differentiële expressie-patronen (tabel 1). De geïdentificeerde verbanden werden echter niet herhaald en elke studie beschreef verschillende biologische mechanismen. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de geringe grootte van het staal van wat vermoedelijk een niet-homogene ziekte is, samen met de problemen hierboven besproken.

Meer recent dook meer genetische informatie op uit een uitgebreid onderzoek bij 227 inwoners van Wichita [o.a. Vollmer-Conna U, Aslakson E, White PD. An empirical delineation of the heterogeneity of chronic unexplained fatigue in women. Pharmacogenomics. 2006; 7(3):355-364], uitgevoerd door het ‘Centres for Disease Control and Prevention’. [zie: ‘Genen-studies bij CVS door het CDC’]

Naast het bestuderen van gen-expressie (tabel 2), keek de CDC-groep ook naar genomisch DNA. Eén onderzoeksgroep testte of ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) de vijf groepen kon onderscheiden, terwijl een andere groep onderzoch of SNP-profielen konden worden gebruikt om te voorspellen of een patient M.E.(cvs) had of niet.

In de eerste studie vond men dat drie van de op basis van klinische en laboratorium-gegevens beschreven klassen geassocieerd waren met genen betrokken bij de HPA-as funktie of stemming-gerelateerde neurotransmitter-systemen (monoamine-oxidase A en B, en tryptofaan-hydroxylase). In de tweede studie bleek één bepaalde combinatie van 5 SNPs in staat patiënten te identificeren tegenover controls (OR 8.94, p<0.00001). De meest belangrijke genen van deze studie codeerden voor neuronaal tryptofaan-hydroxylase (TPH2), catechol-o-methlyltransferase en een glucocorticoid receptor NR3C1. (TPH2 is bepalende enzyme bij de synthesr van serotonin, zelf een voorloper van melatonine). Genen voor corticotropine-afgevend hormoon [CRH] receptoren bleken ook betrokken. Alhoewel potentieel interessant wat betreft betrokken biologische mechansimen, zijn deze studies zwaar onderbemand en is herhaling vereist vooraleer de bevindingen enige geloofwaardigheid kunnen krijgen.

————————-

Vernon SD, Unger ER, Dimulescu IM, Rajeevan M, Reeves WC. Utility of the blood for gene-expression profiling and biomarker discovery in Chronic Fatigue Syndrome. Dis Markers. 2002; 18(4):193-199

Powell R, Ren J, Lewith G, Barclay W, Holgate S, Almond J. Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of Chronic Fatigue Syndrome patients. Clin Exp Allergy. 2003; 33(10):1450-1456

[zie ‘Gen-expressie bij tweelingen met/zonder chronische vermoeidheid’]

Kaushik N, Fear D, Richards SC, McDermott CR, Nuwaysir EF, Kellam P,…, Kerr JR. Gene-expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Pathol. 2005; 58(8):826-832

“Analyse van micro-array data reveleerde differentiële expressie van 35 genen. Real-time PCR bevestigde dezelfde differentiële expressie voor 16 van deze genen; 15 ervan waren ge-upreguleerd (ABCD4, PRKCL1, MRPL23, CD2BP2, GSN, NTE, POLR2G, PEX16, EIF2B4, EIF4G1, ANAPC11, PDCD2, KHSRP, BRMS1 en GABARAPL1) en één ge-downreguleerd (IL-10RA). Dit profiel suggereert T-cel aktivatie en verstoring van neuronale en mitochondriale funktie.”

————————-

Samengevat: er is groeiend en sterk bewijs dat M.E.(cvs) erfelijk is. Het lijkt er op dat de erfelijkheid bijdraagt tot het ervaren van vermoeidheid alsook tot de ontwikkeling van M.E.(cvs) zelf. Het zou daarom niet moeten verrassen dat M.E.(cvs) familiaal voorkomt en pediaters zullen families tegenkomen waar meer dan één persoon is aangetast. Alhoewel er enige instemming is dat een model moet worden aangewend waarbij de samenwerking van genen en omgevingsfactoren vereist is, is er momenteel weinig overeenkomst betreffende de eigenlijke betrokken genen en omgevingsfactoren.

Het feit dat M.E.(cvs) heterogeen is, hindert de research op dit vlak. Het beter doorzien van de verschillende biologische processen en de betrokken genen bij M.E.(cvs) is echter een belangrijke stap bij het begrijpen en ontwikkelen van methoden ter preventie of behandeling van deze belangrijke aandoening. Genetische studies kunnen deze research vooruitstuwen en een anker-punt vormen waardoor M.E.(cvs) kan worden begrepen, en de wijzigbare risico-factoren bepaald die een invloed hebben.

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

Tabellen 1 & 2 kunnen worden bekeken op

http://www.cfids-cab.org/rc/Crawley-1.pdf

Onderscheid CVS & depressie via huid-geleiding

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

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

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

————————-

International Journal of Psychophysiology (2004) 53: 171-182

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

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

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

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

Samenvatting

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

1. Inleiding

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

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

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

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

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

1.1. Betrokkenheid van het autonoom zenuwstelsel bij CVS

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

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

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

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

1.2. Doelstelling

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

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

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

2. Materialen en methoden

2.1. Deelnemers

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

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

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

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

2.2. Experimentele omstandigheden

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

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

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

2.3. Apparaat- en respons-specificaties

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

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

3. Resultaten

3.1. Elektrodermale aktiviteit

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

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

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

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

[…]

3.2. Huid-temperatuur waarden

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

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

4. Bespreking

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

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

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

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

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

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

[…]

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

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

[…]

NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS

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

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

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

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

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

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

Neem gerust contact voor meer uitleg of voor discussie!

————————-

NR3C1

nucleaire receptor subfamilie 3, groep C, lid 1

glucocorticoid receptor gen

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

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

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

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

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

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

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

NR3C1 blijft alvast verder het voorwerp van onderzoek…

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

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

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

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

Lin E [1], Hsu SY [2]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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