M.E.(cvs)-wetenschap

januari 11, 2009

‘Heat-shock’ proteïnen en inspanning bij CVS

Filed under: Diagnostiek,Inspanning — mewetenschap @ 4:44 pm
Tags: , , , ,

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

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

————————-

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

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

[zie bij ‘Oxidatieve Stress’]

Inleiding

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

Hsp worden onderverdeeld in verschillende families gebaseerd op hun molekulaire massa (kleine Hsp, Hsp60, Hsp70 en Hsp90). Kleine Hsp, zoals Hsp27, zijn belangrijk bij in microfilament-organisatie, cel-groei en differentiatie, en bij het beschermen van cellen tegen apoptose geïnduceerd door hyperthermie, inflammatoire cytokinen en oxidatieve stress. […] Hsp60 en Hsp70 zijn betrokken bij de oligomere samenstelling en transport van peptiden geassocieerd met de mitochondriale matrix. Daarenboven medieert Hsp70 ook cel-bescherming bij oxidatieve stress. Hsp90 is één van de meest overvloedige chaperonnes [klasse van proteïnen die het correct opvouwen van eiwitten vergemakkelijken door er op te binden en ze te stabiliseren] in de cytosol [‘vloeistof’ waarin alle cel-organellen zich bevinden en waarin de meeste metabole processen plaatsvinden] bij eukaryoten [cellen met een echte kern die het DNA bevat en door een membraan omlijnd is – tegengesteld aan prokaryoten (= bakterieën)] en speelt een kritieke rol bij het reguleren van cellulaire processen zoals hormoon-signalisering en controle van de cel-cyclus. Belangrijk is dat bij fysieke inspanning en uithoudingstraining bij gezonde atleten een verhoging van beschermende ‘heat-shock’ proteïnen en anti-oxidante enzymen in perifeer bloed leukocyten werd aangetoond. Aangezien fysieke inspanning bekend is om de symptomen van CVS te verergeren en metabole veranderingen, waaronder oxidatieve stress, te kunnen moduleren, is het bepalen van Hsp-expressie in elk van de vier Hsp-families voor en na inspanning bij CVS-patiënten van belang.

[…]

Bespreking

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

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

Onze intrigerende bevindingen dat in PBMC de gehaltes aan Hsp27, Hsp60 en Hsp90 bij CVS-patiënten daalden na inspanning in tegenstelling tot sedentaire controle-indivduen van dezelfde leeftijd en hetzelfde geslacht suggereert een defekte adaptieve respons op oxidatieve stress bij CVS-patiënten. De hogere basale expressie van Hsp27 bij CVS-patiënten komt ook overeen met de notie dat cellen van CVS-patiënten meer vatbaar zijn voor oxidatieve stress. Tesamen genomen doen deze preliminaire observaties de mogelijkheid rijzen dat het CVS-patiënten ontbreekt aan een efficient adaptief of coping-mechanisme in respons op oxidatieve stress na inspanning. Dit wordt ondersteund door eerdere meldingen van verhoogde oxidatieve stress gekoppeld aan een verminderde anti-oxidante verdediging bij CVS-patiënten.

Onze exploratieve studie heeft verschillende beperkingen. Het aantal patiënten en controles in deze preliminaire studie was klein. Het inspanningsprotocol, hoewel gestandardiseerd en voor CVS-patiënten zwaar geacht, zou kunnen worden beschouwd als een onvoldoende grote stressor voor de controle-groep (zoals bewezen door de minimale veranderingen in hun Hsp-gehalten na inspanning. Nochtans werd dit inspanningsregime zo gekozen dat het kon worden beeïndigd door én de studie- én de controle-groepen – een meer rigoureus inspanningsregime zou door CVS-patiënten niet worden getolereerd. Niettemin werden, ondanks de mogelijkheid dat dit inspanningsregime een gepaste adaptieve respons op fysieke inspanningbij de controle-individuen zou kunnen hebben gemaskeerd, significante verschillen in Hsp-expressie tussen CVS-patiënten en controle-individuen vastgesteld. Western blot analyse is ook een vrij ongevoelige methode voor het detekteren van Hsp in PBMC. Intracellulaire of oppervlakte-kleuring voor Hsp gevolgd door FACS-analyse is wellicht een meer sensitieve of accurate benadering. De aanwezigheid van degradatie-produkten bij de Western blots zou ook een storende variabele kunnen zijn. Deze degradatie-produkten zou het resultaat kunnen zijn geweest van een langdurige stockage en herhaald invriezen en ontdooien van de stalen, aangezien geen protease-inhibitoren werden toegevoegd aan de lysaten tijdens het bewaren. Ten slotte, aangezien Hsp60 en Hsp70 allebei werden gelinkt aan inflammatoire processen, zou het interssant kunnen geweest zijn om de expressie-profielen van inflammatoire cytokinen in de PBMCs van deze patiënten te karakteriseren. Niettemin reveleerde onze studie, ondanks deze beperkingen, een consistente trend in Hsp expressie-profielen bij CVS-patiënten die verschilde van gezonde controles voor en na inspanning. Deze intrigerende bevindingen zijn ook consistent met de literatuur die abnormaliteiten suggereert in het energie-metabolisme en capaciteit om oxidatieve stress te verwerken bij CVS. Deze bevindingen verstrekken niet enkel bijkomende benaderingen voor het onderzoeken van de cellulaire en metabole adaptieve responsen bij CVS, maar kunnen ook een meer objectieve biologische merker bieden voor het identificeren van patiënten met deze ziekte.

Geef een reactie »

Nog geen reacties

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Blog op WordPress.com.

%d bloggers op de volgende wijze: