M.E.(cvs)-wetenschap

juni 30, 2010

Verder onderzoek van mitochondriale funktie in spieren bij M.E.(cvs)

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 5:24 am
Tags: , , , , , , ,

[zie ook: ‘M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte]

Research uitgevoerd aan de ‘Newcastle University’ heeft aangetoond, zo werd aangekondigd op het ‘Fatigue Research Symposium’ (10 juni 2010), dat een significante subgroep M.E./CVS-patiënten stoornissen vertonen bij het opwekken van energie in spieren, en een over-produktie van melkzuur. (verslag door MEA’s adviseur Dr Shepherd)

Op biochemisch niveau speelt het pyruvaat-dehydrogenase complex (PDC; zie hierna) een sleutel rol bij de regulering van cellulaire energetica. Een verminderde funktie van PDC resulteert in verhoogd metabolisme van pyruvaat (ontstaat uit glucose bij de glycolyse) via het lactaat-dehydrogenase (enzyme dat de omzetting van pyruvaat naar lactaat katalyseert) mechanisme, met over-produktie van lactaat tot gevolg. Verstoorde energie-ontwikkeling door de spieren, een stijging van de lactaat/pyruvaat verhouding bij M.E.(cvs) en een neiging tot overmatige intra-musculaire acidose (‘verzuring’) na beperkte inspanning suggereert PDC-dysfunktie in spieren van M.E.(cvs)-patiënten, met implicaties voor het mechanisme dat leidt tot de expressie van vermoeidheid.

Dit team postuleerde dat patiënten met M.E.(cvs) een significante abnormaliteit vertonen in de zuurtegraad-controle (David EJ Jones et al. ‘Abnormalities in pH Handling by Peripheral Muscle and Potential Regulation by the Autonomic Nervous System in Chronic Fatigue Syndrome’. J Intern Med. 2010 Apr;267(4):394-401; zie ‘Abnormale zuur-verwerking in spieren bij CVS’) in hun spieren, gelinkt met de produktie van zuur én zijn verwijdering uit het weefsel. Dit, geloven zij, resulteert in het opwekken van een ‘stop’-signaal voor inspanning dat wordt waargenomen in de hersenen.

Het idee dat M.E.(cvs)-patiënten abnormaal acidotische spier-cellen zouden kunnen hebben werd in deze context bedacht door Professor David Jones van het ‘Institute for Cellular Medicine’, ‘Newcastle University’. Zijn uitgebreid onderzoek op dit gebied suggereerde een link tussen abnormaliteiten qua pH-verwerking in perifere spieren en mogelijke regulering via het autonoom zenuwstelsel bij M.E.(cvs). (Er zijn echter nog andere mechanismen die de zuurtegraad van weefsels controleren; zie: ‘Vacuolair APTase bij CVS (‘channelopathy’)’ en ‘Spier-metaboreceptoren’). Onderzoek specifiek naar de rol van pyruvaat-dehydrogenase bij M.E.(cvs) is nog niet gepubliceerd maar het onderzoek zou zijn opgestart…

In een artikel door o.a. Prof. Julia Newton & Prof. David Jones (‘Pilot study of peripheral muscle function in primary biliary cirrhosis: potential implications for fatigue pathogenesis’, Clin Gastroenterol Hepatol (2008) 6 (9):1041-8) werd de mitochondriale funktie bij patiënten met PBC, patiënten met primaire scleroserende cholangitis (ontsteking en uiteindelijk afsluiting van de galwegen), patiënten met M.E.(cvs) en normale controles vergeleken. De studie gaat hoofdzakelijk over de werking van de mitochondrieën bij PBC (waar de resultaten duidelijk op mitochondriale dysfunktie wijzen: overmatige spier-acidose bij inspanning), over M.E.(cvs)-patiënten wordt gezegd: “Het is interessant dat een verlenging van de tijd tot maximum proton-efflux ook werd gezien in de M.E.(cvs)-groep, wat er op duidt dat er aspecten van het controleren van de spier-pH zijn die abnormaal zijn bij deze groep.”.

Het pyruvaat-dehydrogenase complex is een complex van enzymen die pyruvaat omzetten (oxideren) naar acetyl-CoA (een product van de aërobe cellulaire ademhaling). Acetyl-CoA kan dan worden gebruikt in de citroenzuur-cyclus (ook TCA- of Krebs-cyclus genoemd) die energie levert; dit complex verbindt dus de glycolyse met de citroenzuur-cyclus. Deze pyruvaat-decarboxylatie staat ook bekend als de pyruvaat-dehydrogenase reaktie. PDC is een multi-enzyme complex: het omvat 60 sub-units die 3 funktionele proteïnen vormen.

Een deficiëntie van het enzyme pyruvaat-dehydrogenase bij M.E.(cvs) werd in 1999 reeds door Prof. Wilhelmina Behan van de ‘Glasgow University’ en haar team geopperd (‘In vitro Study of Muscle Aerobic Metabolism in Chronic Fatigue Syndrome’). Bij die studie werden myoblast-culturen opgezet van spier-biopten afkomstig van 16 patiënten met M.E.(cvs) en 10 gezonde controles. De lactaat/pyruvaat (L/P) verhouding (maat voor de redox-status van de cellen: hoge L/P ratios worden gevonden als de respiratoire keten defekt is), en de aktiviteiten van de enzymen cytochroom-oxidase, COX en lactaat-dehydrogenase, LDH (minder specifieke testen voor de respiratoire keten) werden bepaald. De resultaten toonden dat de myoblasten van 10 op 16 M.E.(cvs)-gevallen een gebrekkig aëroob metabolisme vertoonden: twee hadden verhoogde L/P ratios (suggestief voor een defekt in de oxidatieve fosforylatie) en acht hadden verlaagde ratios (consistent met een pyruvaat-dehydrogenase deficiëntie). Er werd besloten dat er overtuigend bewijs is voor milde aërobe defekten in skelet-spieren in sommige gevallen van M.E.(cvs)  (heterogene populatie!) maar het beeld dat hier naar voor komt is niet zoals bij typische mitochondriale aandoeningen.

(Ook te onthouden: L-carnitine reduceert de intra-mitochondriale acetyl-CoA / CoA verhouding, waardoor de aktiviteit van pyruvaat-dehydrogenase wordt geaktiveerd en de oxidatie van pyruvaat wordt verhoogd.)

————————-

J Hepatol. (2010) 53: 155-61

Loss of capacity to recover from acidosis in repeat exercise is strongly associated with fatigue in primary biliary cirrhosis

Kieren G Hollingworth1, Julia L Newton2,3, Lisa Robinson3, Roy Taylor1, Andrew M Blamire1, David EJ Jones2,3

1 Newcastle Magnetic Resonance Centre, Newcastle University, UK

2 Institute for Ageing and Health and Institute of Cellular Medicine, Newcastle University, UK

3 NIHR Biomedical Research Centre in Ageing Liver Theme, Newcastle University, UK

Samenvatting

Achtergrond & Doelstellingen: Bij inspanning, blijkt primaire biliare cirrhose [PBC, een auto-immune lever-aandoening gekenmerkt door anti-mitochondriale auto-antilichamen tegen de E2 sub-unit van het pyruvaat-dehydrogenase complex (PDC).] geassocieerd met significante acidose in perifere spieren, waarbij een herstel van acidose sterk is geassocieerd met vermoeidheid. PBC-patiënten beschrijven in het bijzonder problemen bij herhaalde inspanning waarbij verdere inspanning-episodes worden beperkt door waargenomen effekten van de eerste. We bekeken daartoe het pH-herstel tijdens 3 gekoppelde inspanning-episodes d.m.v. magnetische resonantie spectroscopie (MRS).

Methodes: Het zuur-verwerkend vermogen van spieren werd bestudeerd na 3 x 3 min inspanning bij 35% van de ‘maximum voluntary capacity’ in gematchte vermoeide PBC, niet-vermoeide PBC en gezonde controles (8 per groep).

Resultaten: De tijd tot pH-herstel na de initiële inspanning was verlengd bij PBC vergeleken met controles (160 s vs. 25, p=0.005) waarbij de langste herstel-tijd werd gezien bij de vermoeide patiënten (mediaan 210 s). bij alle individuen verkorte de herstel-tijd tussen inspanning-periodes 1 en 2 (controles: gemiddeld -28%, niet-vermoeide PBC: -29% en vermoeide PBC: -30%. Normale controles vertoonden een verder verkorten van het herstel tussen inspanning-periodes 2 en3 (-18%) maar deze adaptieve respons ging echter verloren bij niet-vermoeide PBC (+3%) en keerde zelfs om bij vermoeide patiënten (+19%).

Besluiten: [De resultaten spreken voor zich maar zijn natuurlijk niet noodzakelijk te extrapoleren naar M.E.(cvs). Het is inderdaad wel het onderzoeken waard of dit inderdaad ook zo is.]

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

Ondertussen wordt de research verder gezet: een project getiteld ‘Development of Intracellular Nanosensors to Investigate Muscle Bioenergetic Abnormalities Potentially Associated with Myalgic Encefalomyelitis / Chronic Fatigue Syndrome (M.E./CFS)’ zou één en ander verder moet verduidelijken… Dit zal worden gesponsord door het britse ‘MEA Ramsay Research Fund’. (Een aansluitende studie zal de expressie onderzoeken van de belangrijke energie-genererende enzymen en cel-proteïnen die zuur-opstapeling in de cel helpen controleren; gefinancierd door de ‘M.E. Research UK’)

Uit de project-omschrijving:

“Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) / Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door diepgaande vermoeidheid die frequent een significante impact heeft op de levenskwaliteit. Ons onderzoek heeft aangetoond dat bij een significante subgroep van M.E.(cvs)-patiënten een verstoring van de energie-ontwikkeling in de spieren optreedt.

Het pyruvaat-dehydrogenase complex (PDC) speelt een sleutel-rol bij de regulering van cellulaire energetica. Verminderde funktie van PDC resulteert in verhoogd metabolisme van pyruvaat via het lactaat-dehydrogenase mechanisme, met daaropvolgende over-produktie van melkzuur. Verstoorde energie-opwekking in spieren, een stijging van de lactaat/pyruvaat verhouding en een neiging tot overmatige intra-musculaire acidose na beperkte inspanning suggereert PDC-dysfunktie in spieren bij of M.E.(cvs)-patiënten, met implicaties voor het mechanisme dat vermoeidheid tot expressie brengt.

We stellen dat patiënten met M.E.(cvs) significante abnormaliteiten bij de controle van de zuurtegraad in hun spieren vertonen, gerelateerd met zuur-produktie én het verwijderen daarvan uit de weefsels wat, naar wij denken, resulteert in het opwekkenvan een centraal waargenomen ‘stop-signaal voor inspanning.

We ontwikkelen daartoe intracellulaire nano-sensoren [ultra-kleine onderzoek-sondes die binnenin de cel kunnen werken] specifiek ontworpen om in real-time’ stromen van sleutel-molekulen, die geassocieerd zijn met kritieke bio-energetische mechanismen, te monitoren binnenin de cel. Op die manier zal het mogelijk zijn biochemische veranderingen met hoge gevoeligheid te identificeren, wat uiteindelijk zal leiden tot het M.E.(cvs)-fenotype. Dergelijke sensoren zullen parameters zoals pyruvaat, melkzuur, zuurtegraad en ATP (maar niet enkel deze) omvatten. Verder zal modificatie van het oppervlakte van de nano-sensoen selektieve positionering ervan binnenin de cel vergemakkelijken, waardoor het mogelijk wordt de metabolieten-stroom van bepaalde cel-organellen in ‘real time’ te meten.

Deze zeer ingewikkelde medische technologie werd reeds gebruikt bij intracellulaire chemische analyses, getuigde de publicaties van Philip Manning’s ‘Diagnostic & Therapeutic Technologies’ team aan de ‘Newcastle University’ betreffende sensoren voor reaktieve zuurstof soorten (ROS) en superoxide. Om een idee te geven van de complexiteit: een ROS-responsieve nano-sensor omvatte een ROS-gevoelige fluorescente molekule ingekapseld in een polymeer die via fagocytose werd opgenomen in macrofagen, zodat na stimulatie de produktie van ROS in de cel kan worden bekeken; de generatie van superoxide kon in geïsoleerde mitochondria (één van de belangrijkste bronnen van ROS bij zoogdieren) in ‘real time’ worden gemonitord via de toepassing van een amperometrische sensor (detekteert en meet de molekule die van belang is via veranderingen in redox-toestand die elektrochemisch wordt omgezet naar een signaal onder de vorm van een stroompje; de grootte-orde daarvan is proportioneel met de hoeveelheid) op basis van cytochroom-c (essentieel onderdeel van de mitochondriale elektron-transport keten).

Deze technologie zou dus ook kunnen worden gebruikt bij evaluatie van de intracellulaire pH (zuurtegraad) in myoblasten (cellen die zich ontwikkelen tot spiercellen).

juni 20, 2010

Verstoorde cardiovasculaire respons op staan bij CVS

Filed under: Fysiologie — mewetenschap @ 3:05 pm
Tags: , , , , , ,

We rapporteerden hier al over het werk door Prof. Julia Newton en haar team. Ze zet dit onverdroten verder. Onderstaande studie werd gesponsord door de ‘Medical Research Council’, ‘ME Research UK’, ‘Irish ME Trust’, ‘John Richardson Research Group’ en ‘CFS/M.E. Northern Clinical Network’, wat aantoont dat meerdere patiënten-groepen dit appreciëren…

Hoewel het aantal bestudeerde patiënten laag uitvalt en de abnormaliteiten enkel bij een deel daarvan werd gevonden (mede door de heterogeniteit), geven de bevindingen duidelijke tendensen en onderzoek-mogelijkheden aan..

Eur J Clin Invest. 2010 [pre- print]

Impaired cardiovascular response to standing in Chronic Fatigue Syndrome

Kieren G. Hollingsworth*†, David E. J. Jones*, Roy Taylor*†, Andrew M. Blamire*† & Julia L. Newton*‡

* Institute of Cellular Medicine, Newcastle Magnetic Resonance Centre & Institute for Ageing and Health, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, UK

Samenvatting

Achtergrond: Een verstoord metabolisme van skelet-spieren wordt erkend bij Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Deze studie onderzocht de relatie tussen skeletale en cardiale spier-funktie en symptomen bij rechtop staan bij CVS gebruikmakend van magnetische resonantie spectroscopie (MRS) en impedantie-cardiografie.

Materialen en methodes: Fosfocreatine (PCr)/adenosine-trifosfaat (ATP) verhouding via hart-MRS, PCr/ADP en proton-efflux spier-MRS bij 12 CVS (Fukuda) -patiënten en 8 controles. ‘Head up tilt’ (HUT) en samentrekbaarheid van het hart (‘left ventricular work index’, LVWI) (n = 64 CVS en gematchte controles). Vermoeidheid-impact werd vastgesteld d.m.v. de ‘Fatigue Impact Scale’ en orthostatische symptomen met de ‘Orthostatic Grading Scale’ (OGS).

Resultaten: PCr/ATP van het hart correleerde met metingen van de bio-energetische funktie van spieren (halfwaarde-tijd PCr herwinning en halfwaarde-tijd ADP herwinning) suggererend dat de bio-energetische funktie van spieren en hart correleren bij CVS. Vier van de twaalf (33,3 %) CVS-patiënten hadden PCr/ATP waarden consistent met een significante hart-stoornis. Degenen met een verstoord cardiaal energie-metabolisme hadden een significant verminderde maximale en initiële proton-efflux (P < 0,05). De cardiale PCr/ATP correleerde met myocardiale samentrekbaarheid (LVWI) in respons op staan (P = 0,03). Bij HUT was de LVWI bij staan significant hoger bij CVS (P = 0,05), waarbij symptomen bij rechtop staan (OGS) voorkwamen bij 61/64 (95 %) (vs. 25/64 of 39 % bij controles; P < 0,0001). OGS-scores waren significant hoger bij degenen met abnormale LVWI-responsen op staan (P = 0,04), waarbij de LVWI correleerde met OGS-scores (P = 0,03). HUT was positief voor 19 (32 %).

Besluiten: Bio-energetische abnormaliteiten van skelet-spieren en hart houden met elkaar verband bij CVS. Het cardiaal bio-energetisch metabolisme is geassocieerd met een verhoging van hart-samentrekbaarheid bij staan. Haemodynamische vaststellingen bij CVS worden goed verdragen en zijn veilig, met een hoge diagnostische waarde vergelijkbaar met die bij onverklaarde syncope.

Inleiding

We hebben d.m.v. magnetische resonantie spectroscopie (MRS) aangetoond dat een aantal patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) een verstoorde bio-energetische funktie van skelet-spieren vertonen [Jones DEJ, Hollingsworth KG, Taylor R, Blamire AM, Newton JL. Abnormalities in pH handling by peripheral muscle and potential regulation by the autonomic nervous system in Chronic Fatigue Syndrome. J Int Med 2009;267:394-401; zie ‘Abnormale zuur-verwerking in spieren bij CVS]. Significante verergeringen van symptomen door de fysiologische stressor van het rechtop staan (orthostasis) worden frequent beschreven bij CVS [Newton JL, Okonkwo O, Sutcliffe K, Seth A, Shin J, Jones DEJ. Symptoms of autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. QJM (2007) 100: 519-26]. Daarnaast hebben studies die de hart-funktie op een niet-invasieve manier bepalen, bevestigd dat individuen met ernstige CVS verminderde cardiale output hebben bij rechtstaan vergeleken met controles [Peckerman A, La Manca JJ, Dahl KA, Chemitiganti R, Qureishi B, Natelson BH. Abnormal impedance-cardiography predicts symptom-severity in Chronic Fatigue Syndrome. Am J Med Sci (2003) 326: 55-60 /// LaManca JJ, Peckerman A, Walker J, Kesil W, Cook S, Taylor A et al. Cardiovascular response during head-up tilt in Chronic Fatigue Syndrome. Clin Physiol (1999) 19: 111-20 /// Yoshiuchi K, Quigley KS, Ohashi K, Yamamoto Y, Natelson BH. Use of time-frequency analysis to investigate temporal patterns of cardiac autonomic response during head-up tilt in Chronic Fatigue Syndrome. Autonom Neurosci (2004) 113: 55-62]. In het licht van deze gecombineerde bevindingen, hypothiseerden we dat de verstoorde spier-funktie die we vonden bij onze magnetische resonantie studies, niet beperkt is tot skelet-spieren maar ook onstaat door een systemische abnormaliteit die ook de hart-spier treft bij individuen met CVS. Als onze hypothese correct is, zou dit mechanisme de verstoorde cardiovasculaire funktie (in het bijzonder in respons op fysiologische stressoren zoals rechtop staan) en de symptomen die ontstaan bij bijna 90 % van de mensen met CVS kunnen verklaren, alsook een belangrijke nieuwe manier van behandelen bieden. ‘Head up tilt’ (HUT) [de onderzoek-tafel wordt rechtop gekanteld tot een vertikale hoek van 60°-80°] is een diagnostisch instrument dat routine-matig wordt gebruikt in cardiovasculaire laboratoria om de fysiologische responsen bij rechtop staan te onderzoeken. De mogelijkheden van deze bepaling-modaliteit – alleen of in combinatie met andere diagnostische instrumenten, zoals MRI [beeldvorming d.m.v. magnetische resonantie] en niet-invasieve cardiale funktie – bij individuen met CVS werd nog niet goed bestudeerd.

Hier onderzochten we eerst het verband tussen verstoord skelet-spier metabolisme en hart-spier funktie gebruikmakend van MRS [een niet-invasieve beeldvorming-techniek die kan worden toegepast om metabole veranderingen in spieren en in het brein in vivo te bestuderen]. D.m.v. niet-invasieve impedantie-cardiografie (ICG) [continue meting van de hoeveelheid bloed die per minuut door de hart-kamers (ventrikels) wordt rondgepompt, gebaseerd op het principe dat veranderingen in de impedantie (wisselstroom-weerstand) van de borstkas een afspiegeling zijn van veranderingen in dit hart-minuut-volume] bestudeerden we dan de relatie tussen cardiale bio-energetica en cardiale funktie bij rechtop staan en, ten slotte, evalueerden we het diagnostisch potentieel van de bepaling van haemodynamische en hart-funkties bij stand in een grote groep patiënten met CVS.

Methoden

Individuen

[…] via de support-groep ‘ME North East’. CVS diagnose gesteld in een gespecialiseerde CVS-dienst […] de Fukuda diagnostische criteria. Elke CVS-patient werd gematcht (leeftijd en geslacht) met een sedentaire controle […]. Patiënten en controles werden uitgesloten als ze medicatie namen die de haemodynamische metingen konden beïnvloeden (bv. beta-blokkers, calcium-antagonisten, antidepressiva), als ze diabetes of nier-/lever-ziekten hadden. Individuen werden ook uitgesloten als er geen sinus-ritme vertoonden, en niet in staat waren rechtop te staan of naar het laboratorium te komen voor de vaststellingen.

Instrumenten voor het bepalen van symptomen

[…] op de dag van de ICG. […] de ‘Fatigue Impact Scale’ [onderzoekt de perceptie van patiënten over hun funktionele beperkingen (cognitief, fysiek en psycho-sociaal) veroorzaakt door vermoeidheid gedurende de voorbije maand]. […] ‘Orthostatic Grading Scale’ (OGS), een gevalideerd zelf-rapportage instrument voor de symptomen van orthostatische intolerantie [5 vragen betreffende frequentie en ernst van orthostatische symptomen, verband van symptomen met orthostatische stressoren, de impact van symptomen op aktiviteiten van het dagelijks leven en de tijd die men rechtop staat – telkens beoordeeld van 0 tot 4.].

Spier en cardiale magnetische resonantie spectroscopie

[…] Spier 31P MRS bij 12 CVS-patiënten en 8 controles: ‘maximum voluntary contractions’ [MVC; de maximale kracht die een persoon vrijwillig kan leveren] werden bepaald op basis van de beste van 5 pogingen d.m.v. een MR-compatibele kracht-meter […] en het spier-volume van de volledige gastrocnemius [kuit-spier] en soleus [‘schol-spier’ aan de achterzijde van het scheenbeen en kuitbeen] werd gemeten  […]. Spier-pH werd berekend […]. Bepaling van de cardiale metabole funktie werd ook uitgevoerd d.m.v. het meten van het hoge-energie fosfaat-metabolisme van het hart gebruikmakend van spier 31P MRS. Kwantificering van fosfocreatine (PCr) [Fosfocreatine of creatine-fosfaat is een gefosforyleerde creatine-molekule die een belangrijke energie-voorraad in spieren en in de hersenen vertegenwoordigt.], adenosine-trifosfaat (ATP) en 2,3-difosfoglyceraat [2,3-DPG is nodig bij de chemische reakties in het lichaam die uiteindelijk voor energie zorgen. Het bindt met deoxyhaemoglobine en vermindert de zuurstof-affiniteit van of haemoglobine, wat essentieel is opdat haemoglobine zuurstof zou kunnen afleveren in de weefsels.] werd uitgevoerd […]. Een waarde van 1,6 [fosfocreatine/ATP ratio] werd als indicatief voor significante hart-stoornis beschouwd. MR-beeldvorming van het hart sloot grote strukturele abnormaliteiten (hypertrofie) uit op het moment van de spectroscopie  […].

Bepaling van haemodynamische responsen

Een tweede groep CVS-patiënten (n = 64) en gematchte controles onderging ook autonoom onderzoek in het cardiovasculair laboratorium d.m.v. meting van continue hartslag, ‘beat-to-beat’ bloeddruk, en ICG.

Rechtstreekse haemodynamische responsen op staan

Deze werden bepaald gedurende 2 min. Positionele orthostatische tachycardie syndroom (POTS) en orthostatische hypotensie werden bepaald op basis van erkende diagnostische criteria.

Haemodynamische respons op langdurig staan bepaald tijdens ‘head up tilt’ (HUT)

Passieve HUT werd uitgevoerd volgens vastgelegde protocollen. Diagnose van vasovagale syncope [flauwvallen of verlies van bewustzijn uitgelokt door een plotse vagale stimulatie die een onvoldoende doorbloeding van de hersenen uitlokt – een acute reflex-matige verlaging van de bloeddruk] gebeurde via erkende diagnostische criteria. Tijdens HUT werd de hart-funktie niet-invasief bepaald d.m.v. ICG om het volgende te bekijken:

1) Indicatoren van cardiale funktie:

• cardiale index (CI) – output door het hart per minuut;

• ‘left ventricular work index’ (LVWI) – hoeveelheid arbeid die het linker hart-ventrikel moet uitvoeren om elke minuut bloed te pompen – wordt beschouwd als de beste impedantie-meting voor myocardiale samentrekbaarheid.

2) Indicatoren voor ‘after-load’, d.i. de druk waar het hart tegenin moet pompen:

• systemische vasculaire weerstand index.

3) Parameters van ‘pre-load’, d.i. de druk waarmee het hart zich vult:

• thoracale vloeistof inhoud;

• ‘end-diastolic index’ [parameter op het einde van de diastole, het vullen van het ventrikel].

Statistische analyse

[…]

Ethische toelating

[…]

Resultaten

De relatie tussen cardiaal en skelet-spier metabolisme gemeten via 31P MRS

We vonden een sterke correlatie tussen cardiale PCr/ATP verhouding in de CVS-groep en metingen van de bio-energetische funktie van de spieren, inclusief de halfwaarde-tijd voor PCr-herwinning (P = 0,005) en de halfwaarde-tijd voor ADP-herwinning (P = 0,02), wat suggereert dat de bio-energetische funktie van perifere spieren van het abnormale type gevonden bij CVS correleert met bio-energetische abnormaliteit van de hart-spier, een bevinding die de gekoppelde, ten grondslag liggende mechanismen ondersteunt.

De gemiddelde PCr ⁄ATP ratio van de CVS-groep was lager dan deze van de controle-groep (echter niet statistisch significant; P = 0,07). Hoewel de waarden van de controle-groep sterk gegroepeerd waren, bleken deze van de CVS-groep breed uitgesmeerd en 4 van de 12 (33,3 %) vertoonden waarden consistent met significante hart-stoornis. De CVS-groep was in twee opgedeeld volgens de mediane cardiale PCr ⁄ATP verhouding: een groep met lage PCr/ATP ratio (1,57 ± 0,22) en een groep met normale PCr ⁄ATP ratio (1,90 ± 0,09) vergeleken met voor leeftijd gematchte controles (PCr ⁄ATP ratio van 1,90 ± 0,10). Er waren geen significante verschillen qua vermoeidheid-graad, ziekte-duur of andere symptomen tussen de twee CVS-groepen. Dit liet ons toe de metabole funktie en zuur-verwerking van de spieren te bestuderen in een CVS-groep met verstoorde cardiale energetica vergeleken met een CVS-groep met normale cardiale energetica.

Baseline concentraties van PCr, anorganisch fosfaat en spier-pH waren normaal voor de drie groepen, hoewel ADP in rust significant hoger was in de CVS-groep met verstoorde energetica. Spier-volumes waren niet significant verschillend voor de drie groepen. De ‘maximum voluntary contraction’ bereikt door de groep met verstoorde cardiale energetia was significant lager dan voor de controle-individuen (12,5 ± 2,7 vs. 18,4 ± 4,9 kg; P = 0,02). De verhouding van MVC in de twee CVS-groepen was echter exact dezelfde als deze van spier-massa bij de twee groepen, wat er op wijst dat de twee CVS-groepen dezelfde arbeid leverden. Desondanks was er geen significant verschil qua percentage PCr-vermindering tijdens de tweede inspanning (groep met verstoorde cardiale energetica: 19,8 ± 15,3 %; groep met normale cardiale energetica: 25,5 ± 12,8 %; controles: 25,0 ± 8,3 %, niet significant), wat er op wijst dat de drie groepen vergelijkbare arbeid tijdens inspanning leverden.

Chronische Vermoeidheid Syndroom patiënten met verstoorde cardiale energetica hebben ook een verstoorde oxidatieve funktie vergeleken met controles. Waar er cardiale energetische verstoring is bij CVS-patiënten, blijkt er ook een verstoord oxidatief metabolisme in spieren te zijn. De CVS-patiënten met een verstoord cardiaal energie-metabolisme hadden ook significant verminderde maximale én initiële proton-efflux [uitstroom van H+; hoe hoger de concentratie protonen, hoe ‘zuurder’ het milieu – lagere zuurtegraad (pH)] verhoudingen.

Cardiovasculaire funktie en hart-spier metabolisme gemeten d.m.v. 31P MRS

We vonden sterke en significante correlaties tussen de verstoorde cardiale bio-energetica bepaald via PCr/ATP ratio en de ICG merkers voor hart-samentrekbaarheid in respons op staan, in het bijzonder CI en LVWI (die worden beschouwd als de beste impedantie-indicatoren voor myocardiale samentrekbaarheid [LVWI]), wat bevestigt dat een lage PCr/ATP ratio (verstoorde cardiale energetica) correspondeert met verstoring van parameters voor de hart-samentrekbaarheid in respons op langdurig staan. Er werden geen verbanden vastgesteld met ‘pre-load’ parameters; er was echter een significante omgekeerde relatie tussen cardiale bio-energetica en ‘after-load’ waarbij verhoogde totale perifere weerstand geassocieerd was met verstoorde cardiale bio-energetische funktie (verbanden niet aanwezig bij de normale groep).

Haemodynamische kenmerken van CVS/M.E.-patiënten

We onderzochten verder de haemodynamische responsen, rechtstreeks en op langdurig staan, in een tweede, grote en onafhankelijke groep van 64 CVS/M.E.-patiënten met gematchte (leeftijd & geslacht) controles. De LVWI bij rechtop staan was significant hoger bij de CVS-groep dan bij controles, wat bevestigt dat de harten van CVS-ers harder lijken te werken in respons op de stress van staan vergeleken met controles. Verder klinische evaluatie van de CVS/M.E.-groep bevestigde dat symptomen bij staan – bepaald d.m.v. de OGS – voorkwamen bij 61/64 (95 %) van de gevallen vergeleken met 25/64 (39 %) van de controles (P < 0,0001) en dat OGS-scores significant hoger waren bij degenen met abnormale LVWI-responsen op staan […] vergeleken met degenen met een normale LVWI, waarbij de LVWI bij staan zwak maar significant correleerde met OGS-scores (P = 0,03).

Significant meer mensen van de CVS-groep had een geschiedenis van bewustzijn-verlies vergeleken met de controle-groep. Het beoordeling-proces werd goed verdragen, slechts zes (9 %) uit de CVS-groep bleken niet in staat de HUT te ondergaan omwille van zwakheid, vergeleken met geen enkele uit de controle-groep (P = 0,03). Meer mensen uit de CVS-groep vertoonden symptomen tijdens de tilt-test vergeleken met de controles (32 = 49 % vs. 17 = 26 %; P = 0,01).

Meer mensen uit de CVS-groep kregen een diagnose van POTS [Hoad A, Spickett G, Elliott J, Newton JL. Postural orthostatic tachycardia syndrome is an under-recognised condition in Chronic Fatigue Syndrome. QJM (2008) 101: 961-5]. Van zij die in staat waren de HUT te verdragen, waren 32 % (19/66) van degenen met CVS positief, vergeleken met 11 % van de controles (P = 0,02). Van de 27 CVS-patiënten die een geschiedenis van bewustzijn-verlies rapporteerden, was de HUT positief bij 15 (56 %), wat vergelijkbaar is met andere studies naar de voorspellende waarde van HUT bij mensen met onverklaarde syncope.

Bespreking

We hebben aangetoond dat de bio-energetische abnormaliteit van skelet-spieren die werd beschreven bij patiënten met CVS geassocieerd is met een gelijkaardige bio-energetische abnormaliteit van het hart. Deze stoornis is gaat gepaard met een stijging van de cardiale samentrekbaarheid bij staan (d.w.z. het hart moet harder werken bij dezelfde fysiologische stress), de ernst daarvan is geassocieerd met symptomen bij mensen met CVS.

Onze studie biedt een betekenisvolle manier om een bio-energetisch CVS-fenotype, dat systemisch lijkt te zijn en verband houdt met de symptomen bij rechtop staan die frequent worden beschreven bij deze aandoening, te definiëren. De bevinding van wisselende gradaties van spier-abnormaliteiten kan verantwoordelijk zijn voor de tegenstrijdige resultaten in de CVS literatuur betreffende spieren [zie de verschillende items met relatie tot de spieren] en onderlijnt de noodzaak voor een systematische benadering (alle organen) om CVS te bestuderen. Het blijkt duidelijk uit deze gegevens: de cardiale toestand van de CVS-populatie die voor een bepaalde studie wordt gerecruteerd zal van belang zijn. Als onze CVS-patiënten als één enkele groep worden beschouwd, dan is het oxidatief spier-metabolisme niet significant verstoord vergeleken met controles, zoals we eerder hadden gerapporteerd; en dit zou niet veranderen door grotere aantallen te recruteren: opdeling op basis van cardiale status suggereert echter de aanwezigheid van subgroepen binnen de populatie, waarvan één met verstoord oxidatief spier-metabolisme. Binnen de observatie dat de maximale oxidatieve funktie verstoord is, is het niet mogelijk via deze MRS-experimenten te bepalen of dit te wijten is aan primaire mitochondriale defekten of veranderingen qua doorbloeding van de spieren. Gezien het verband tussen autonome parameters en cardiaal metabolisme, zou het laatste wel eens waar kunnen zijn: verdere grote studies (met daaropvolgende interventionele studies om deze relatie te onderzoeken) zijn vereist om de juiste prevalentie van dit bio-energetisch fenotype bij CVS te bevestigen.

We hadden al abnormaliteiten gerapporteerd qua proton-efflux bij de CVS-groep als geheel, terwijl minimum pH en die op het einde van een inspanning significant verschillend waren. Stratificatie d.m.v. cardiale energetica helpt ons dit verder na te gaan en suggereert dat de groep met verstoorde cardiale energetica zwakker is en minder in staat anaërobe mechanismen aan te spreken, en daardoor minder zuur tijdens inspanning produceert en minder proton-efflux na inspanning vertoont.

Gezien de hoge prevalentie van orthostatische symptomen bij CVS was het geen verrassing sterke correlaties te vinden tussen cardiale bio-energetica en cardiovasculaire responsen op staan. De relatie tussen cardiale samentrekbaarheid bij rechtop staan en symptomen was een belangrijke bevinding aangezien het suggereert dat symptomen van CVS mogelijks wijzigbaar zijn via behandeling van de onderliggende cardiale abnormaliteit. Deze abnormaliteiten waren specifiek voor CVS, aangezien er geen dergelijke correlaties waren bij de controle-populatie.

[…] het is moeilijk te bepalen of de gestoorde cardiale bio-energetica bij CVS/M.E. ‘oorzaak’ of ‘gevolg’ vertegenwoordigen. Twee mechanismen zijn mogelijk. Ten eerste: mensen met CVS hebben een intrinsieke cardiale abnormaliteit die leidt tot een hart-stoornis, daaropvolgende hypotensie en verminderde orgaan-doorbloeding – allemaal dingen die zich manifesteren als de kenmerkende symptomen van CVS. Anderzijds kunnen ‘after-load’ abnormaliteiten die verstoorde vasculaire respons op orthostatische ‘pooling’ [bloed verzamelt zich in de onderste ledematen bij rechtop staan en zo vermindert de hoeveelheid die naar hart terugkeert] omvatten, leiden tot een secundair cardiale dysfunktie. Onze bevindingen van een verband tussen totale perifere weerstand en bio-energetica van het hart zouden deze alternatieve hypothese kunnen ondersteunen maar er is meer werk nodig om elk van deze mechanismen volledig te verhelderen.

Wanneer we het cardiaal energie-metabolisme in de ganse CVS patient-groep beschouwden, bleek dit gemengd: veel individuen hadden normale waarden en enkele vertoonden verstoorde waarden. Dit suggereert dat binnen het symptoom-complex van CVS, er een groep patiënten is waar een feitelijke cardiale abnormaliteit aanwezig is (gedefinieerd door de aanwezigheid van een PCr ⁄ATP ratio < 1.6). De heterogeniteit van patiënten opgenomen in CVS-studies wordt goed erkend (echter ondanks het gebruik van specifieke diagnostische criteria voor inclusie) en we konden niet symptomatisch differentiëren tussen de normale groep en die met verstoorde cardiale energetica. Dit beklemtoont hoe belangrijk het is patiënten met CVS correct te karakteriseren en de onderliggende fysiologische parameter te bestuderen i.p.v. het symptoom-complex. We zouden daarom willen suggereren dat er een groep van patiënten met CVS is die een onderliggende cardiale abnormaliteit hebben en het is maar bij het uitvoeren van geschikte onderzoeken dat deze hoog-risico patiënten zullen worden geïdentificeerd en de fysiologische mechanismen die leiden tot de abnormaliteit begrepen. Het is onduidelijk welke de impact de cardiale abnormaliteiten op lange termijn zullen hebben voor mensen met CVS. Onze bevindingen van verminderde levensduur bij degenen met de vermoeidheid-geassocieerde chronische ziekte en primaire biliare cirrhose, en studies die een vergelijkbaar vermoeidheid-fenotype tussen primaire biliare cirrhose en CVS bevestigen zouden echter wijzen op een (tot op heden) ongeïdentificeerd risico voor mensen met CVS, en onze bevindingen van hart-dysfunktie bij een deel van de patiënten zou kunnen suggereren dat de groep een verhoogd risico loopt.

Deze studie heeft de tolerantie voor en het diagnostisch potentieel van protocollen bekeken die haemodynamische responsen, rechtsreeks en op langdurig staan, bij CVS onderzoeken en, voor de eerste keer, de relatie onderzocht tussen metingen van de cardiovasculaire funktie, hart-energetica in rust en spier-energetica bij inspanning in CVS-patiënten. HUT is één van de te verkiezen evaluatie-modaliteiten bij het beoordelen van personen met onverklaarde syncope, en wordt aanbevolen in internationale richtlijnen. In tegenstelling daarmee, raden de Britse NICE CVS-richtlijnen vaststellingen d.m.v. HUT af. Dit is verrassend gezien de klaarblijkelijke pathofysiologische overlapping tussen neuraal gemedieerde hypotensie en CVS. Onze studie bevestigt een betrekkelijk hoge diagnostische waarde bij CVS, in het bijzonder bij degenen met een geschiedenis van syncope. We zouden daarom willen aanbevelen dat verwijzing voor cardiovasculaire testen, inclusief HUT, wordt aangemoedigd voor mensen waarvan de symptomen bij staan overheersend zijn, en in het bijzonder waar er een geschiedenis van syncope of pre-syncope is. Belangrijk: het aantal positieven in onze controle-groep was gelijkaardig met controles van anderen.

Deze studie heeft enkele beperkingen. De studie-groep kon duidelijk als zelf-geselekteerd worden beschouwd, en dus bevooroordeeld, aangezien ze werden gerecruteerd via een lokale patiënten steun-groep. Alle deelnemers werden echter onderzocht in een lokale CVS-dienst binnen 2 jaar en kregen de diagnose op basis van de Fukuda criteria. Een verdere beperking is dat deze studie geen oorzakelijkheid kon vaststellen voor de associaties tussen hart-metabolisme, skelet-spier metabolisme en autonome funktie. De bevindingen zijn echter consistent met een model waarbij een cardiovasculaire stoornis zou kunnen leiden tot verstoorde oxidatieve funktie, misschien via veneuze verstoringen na inspanning. Ons toekomstig werk zal het controleren van groepen CVS-patiënten die pas de diagnose kregen omvatten, om hun cardiale en spier-fenotypes te bepalen en hen te volgen met verloop van tijd. Daarnaast is groot-schalige bio-energetische fenotypering van groepen patiënten met CVS vereist met het oog op het begrijpen van die bio-merkers die uniek zijn voor CVS, wat daaropvolgend de ontwikkeling van onderzoek-behandelingen specifiek voor deze ziekte zal toelaten.

In een aanverwant artikel ‘Orthostatic symptoms predict functional capacity in Chronic Fatigue Syndrome: implications for management’ in ‘Quarterly Journal of Medicine’ rapporteerde ze over een bevraging van 69 mensen met ‘Fukuda CVS’ (geen selektie of uitsluitingen) en 64 gematchte controles waarbij een ander, ook door haar geleid team, peilde (o.a. met de hierboven vermelde ‘Fatigue Impact Scale’ en ‘Orthostatic Grading Scale’) naar de symptomen die frequent worden ervaren door CVS-patiënten (cognitieve stoornissen, vermoeidheid en orthostatische symptomen) om het verband na te gaan met de funktionele stoornissen. Men vond o.a. een significante associatie met orthostatische symptomen en besloot ook: “Behandeling van orthostatische symptomen bij CVS hebben potentieel om de funktionele capaciteit, en dus de levenskwaliteit, te verbeteren.”.

Uit de bespreking:

Orthostatische symptomen en de onderliggende autonome dysfunktie die frequent wordt aangetroffen bij CVS [bv. Hoad A, Spickett G, Elliott J, Newton J. Postural orthostatic tachycardia syndrome is an under-recognized condition in Chronic Fatigue Syndrome. Q J Med (2008) 101:961-5] is het belangrijktse symptoom met een impact op funktionele capaciteit. Daarom zou de focus voor behandeling van CVS moeten liggen bij de orthostatische symptomen eerder dan bij de vermoeidheid. Als orthostatische symptomen zouden worden behandeld en de autonome dysfunktie verbeterd, zou dit mogelijks de funktionele stoornis bij deze groep patiënten verminderen en daardoor hun funktionele capaciteit verbeteren/verhogen.

[…] de ernst van de cognitieve moeilijkheden en vermoeidheid zouden ook kunnen verminderen. Studies bij ziekten die al dan niet met vermoeidheid zijn geassocieerd suggereren een link tussen autonome dysfunktie en cognitieve stoornissen, met slechtere scores voor cognitieve funktie van patiënten met positionele ontregeling van de bloeddruk […].

[…] Wandelen, opstaan en aktiviteiten omvatten allemaal rechtop (gaan) staan. Het autonoom zenuwstelsel speelt een belangrijke rol bij het rechtop staan: bij het overwinnen van het zwaartekracht-effekt van bloed-‘pooling’ in de onderste ledematen, wat een onevenwicht veroorzaakt in arteriële en veneuze bloeddrukken. Als het niet wordt aangepakt, zou dit leiden tot onvoldoende doorbloeding, en het slecht funktioneren van organen en weefsels. Het autonoom zenuwstelsel overwint dit door de sympathische aktiviteit te verhogen om vasoconstrictie van de grote vaten in de benen te induceren, om zo de arteriële en veneuze bloeddrukken in evenwicht te brengen door het bevorderen van verhoogde veneuze terugkeer. Bij autonome dysfunktie kunnen deze compenserende mechanismen verstoord zijn en daardoor zouden rechtop staan en verwante aktiviteiten nadeling worden beïnvloed, wat leidt tot funktie-beperking. […]

Een behandeling van autonome dysfunktie bij CVS die werd onderzocht in een klinische haalbaarheid-proef [Sutcliffe K, Gray J, Tan MP, Pairman J, Wilton K, Parry SW et al. Home orthostatic training in Chronic Fatigue Syndrome. Eur J Clin Invest (2010) 40:18-24] bij 38 CVS-patiënten is ‘home orthostatic training’ (HOT) [Er wordt de individuen gevraagd met hun boven-rug tegen een muur te staan met hun hielen ongeveer 15 cm van de muur. Ze moeten deze positie zonder bewegen aanhouden tot 40 min lang of tot ze symptomen waarnemen.]. In deze kleine studie werd gevonden dat dit de autonome funktie verbetert (daling van de bloeddruk bij staan, verhoging van de totale perifere resistentie) en patiënten spreken bemoedigend over het elimineren van vermoeidheid (periode van 6 maand; FIS) door het verbeteren van orthostatische symptomen. HOT wordt beschouwd als een doeltreffende en gevestigde behandeling bij ander ziekten geassocieerd met autonome dysfunktie. [Verdere studies naar HOT – bv. naar de duur van de training of de helling-hoek – lijken aangewezen…]

juni 10, 2010

‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?

Filed under: Diagnostiek,Immunologie — mewetenschap @ 11:09 am
Tags: , , , ,

Nancy Klimas en haar team spraken hier al over op conferenties. Ook op deze paginas werd het al aangekondigd (zie ‘Neuropeptide-Y en CD-26’). Het is een belangrijk artikel en bouwt trouwens verder op eerdere resultaten. Met goede verdere studies die deze observaties hopelijk herhalen en waarbij men de NKCC veranderingen met verloop van tijd worden bekeken, zou dit een betrouwbare merker voor ziekte-ernst kunnen zijn als blijkt dat er een duidelijke correlatie tussen NKCC en ziekte-ernst is bij M.E.(cvs). Het eerste artikel van haar i.v.m. immunologische abnormaliteiten bij CVS dateert reeds van 1990! En haar vertrouwdheid met NK-cellen blijkt al van voorheen…

Hoewel Professor Klimas op de ‘Invest in ME conference’ (24 mei 2010) refereerde naar de hieronder besproken (en dat “CD26 lymfocyt aktivatie kan leiden tot de aanmaak van neuropeptide-Y (NPY), dat inwerkt op de adrenaline-responsen in het sympathisch zenuwstelsel, een bevinding die enkele van de symptomen verbonden met dysfunktie van het autonoom zenuwstelsel bij M.E.(cvs) kan helpen verklaren. Een observatie die mogelijkheden biedt tot nieuwe vormen van behandeling.”), wordt in het huidige artikel echter (voorlopig?) niets over neuropeptide-Y vermeld… Wellicht wilde men zich concentreren op de biomerker-kwestie…

Klimas blijft er op wijzen dat NKC-dysfunktie moet worden beschouwd als een consistente bevinding bij M.E.(cvs)-patiënten en ze meent dat er een significant verband is tussen NKC-funktie, en de algemene gezondheid-toestand en funktioneren (vermoeiheid, cognitieve stoornissen) bij M.E.(cvs). ‘Natural Killer’ cel cytotoxiciteit blijkt een subgroep-merker voor ziekte-aktiviteit: (uit het besluit) Mensen met CVS vertonen verminderde funktie van NK-cellen, en abnormale aktivatie van T- en NK-cellen. NKCC en dipeptidyl-peptidase/CD26 werden geïdentificeerd als potentiële biomerkers voor CVS doordat werd aangetoond dat ze nauwkeurig CVS-patiënten van gezonde controles kunnen onderscheiden. Dipeptidyl-peptidase/CD26 op lymfocyten of in serum bleek niet gecorreleerd met NKCC.

PLoS ONE (2010) Volume 5, Issue 5

Biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome: Evaluation of Natural Killer Cell Function and Dipeptidyl Peptidase IV/CD26

Mary A. Fletcher1,2,3#*, Xiao R. Zeng1,2, Kevin Maher1, Silvina Levis1,2, Barry Hurwitz3, Michael Antoni3, Gordon Broderick4, Nancy G. Klimas1,2,3#

1 Department of Medicine, University of Miami Miller School of Medicine, Miami, Florida, United States of America,

2 Miami Veterans Health Care Centre, Miami, Florida, United States of America,

3 Department of Psychology, University of Miami, Coral Gables, Florida, United States of America,

4 Department of Medicine, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

Samenvatting

Achtergrond Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) studies in ons laboratorium en van anderen vonden gedaalde ‘natural killer’ cel cytotoxiciteit [NKCC, hebben het vermogen om geïnfekteerde cellen te vernietigen; zie – o.a. – Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’] en verhoogd percentage van lymfocyten die de aktivatie-merker dipeptidyl-peptidase IV (DPPIV) – ook bekend als CD26 – tot expressie brengen. Geen van deze bepalingen noch andere laboratorium-testen worden echter algemeen aanvaard voor de diagnose of prognose van CVS. De studie hier was bedoeld te bepalen of NKCC of DPPIV/CD26 diagnostische nauwkeurigheid voor CVS hebben.

Methodes/Resultaten De individuen waren vrouwen en mannen met CVS en gezonde controles. De NK-cel funktie werd gemeten d.m.v. een bio-assay, gebruikmakend van K562-cellen en 51Cr release [zie verder]. Lymfocyten-geassocieerd DPPIV/CD26 werd bepaald via kwalitatieve en kwantitatieve flow-cytometrie. Serum DPPIV/CD26 werd gemeten d.m.v. ELISA. Analyse via ‘receiver operating characteristic’ curve [ROC-curve; grafiek van de gevoeligheid tegen de specificiteit, ROC-analyse is een statistische methode die internationaal gebruikt wordt als toets voor de voorspellende waarde van een variabele of instrument] bepaalde het biomerker-potentieel. De cytotoxische funktie van NK-cellen bij 176 CVS-individuen was significant lager dan bij de 230 controles. Volgens de ROC-analyse was NKCC een goede voorspeller van de CVS-status. Er was geen significant verschil qua NK-cel aantallen tussen gevallen en controles. Het percentage CD2+ lymfocyten (T-cellen en NK-cellen) dat positief was voor DPPIV/C26 bleek verhoogd bij CVS maar er was een daling van het aantal molekulen (rMol) DPPIV/C26 dat tot expressie kwam op T-cellen en NK-cellen, en een daling van de oplosbare vorm van het enzyme in serum. Analyses d.m.v. ROC-curves wezen er op dat alle drie de metingen van DPPIV/CD26 potentieel hadden als biomerkers voor CVS. Geen enkele van de DPPIV/C26 bepalingen waren significant gecorreleerd met NKCC.

Besluiten Via ROC-analyse werd aangetoond dat NKCC en drie manieren om DPPIV/C26 te meten die hier werden onderzocht, potentieel hadden als biomerkers voor CVS. NKCC, %CD2+CD26+ lymfocyten en rMol CD26/CD2+ lymfocyt vereisten flow-cytometrie, vers bloed en toegang tot complexe laboratorium-technieken. Oplosbaar DPPIV/C26 in serum wordt bepaald via een standaard ELISA-assay, of met andere oplosbare factoren in een multiplex ELISA. Dipeptidyl-peptidase IV op lymfocyten of in serum was niet voorspellend voor NKCC […]. Abnormaliteiten qua DPPIV/CD26 en NK-cel funktie zijn van bijzonder belang voor de mogelijke rol van infektie bij de initiatie en/of persistentie van CVS.

Inleiding

[…]

Zoals bij zoveel chronische ziekten is de pathofysiologie van CVS complex en zijn meerdere van de belangrijkste regulerende systemen van het lichaam aangetast. Er is een aanzienlijke hoeveelheid literatuur die immuun-dysfunktie bij CVS beschrijft, hoewel overzichten over de immunologie bij CVS opmerken dat universele overéénstemming wat betreft immunologische abnormaliteiten nog niet werd bereikt, in niet geringe mate te wijten aan verschillen qua methodologieën, definitie en studie-kwaliteit. Rapporten ondersteunen echter 1) verminderde funktie van ‘ natural killer’ (NK) cellen met deficiënties qua perforine en granzymen [Perforine proteïne dat een gaatje boort in het membraan van te vernietigen cellen – wordt samen met granzymen – enzyme in de granulen van NK-cellen en cytotoxische T-cellen, in het bijzonder granzyme-B, afgegeven en vergemakkelijkt de passage van deze molekulen door het membraan van de doelwit-cel.] in NK-cellen én CD8 T-cellen; 2) inflammatie; 3) gewijzigde cytokine-profielen met verhogingen qua pro-inflammatoire cytokinen en Th2 (T helper cel-type 2) polarisatie; en 4) chronische lymfocyten-aktivatie [voor elke van deze punten zie ook elders op deze paginas].

Research-inspanningen zijn gericht op het identificeren van een individuele merker of combinatie van merkers die voldoende geassocieerd zijn met CVS om een objectieve diagnose en management van CVS te vergemakkelijken. We meldden reeds dat CVS-patiënten met slechte NK-funktie meer vermoeidheid, minder energie, meer dysfunktie gedurende de dag en meer cognitieve stoornissen vertoonden. Deze resultaten leverden preliminair bewijs ter ondersteuning van het gebruik van NKCC als subgroep-merker voor ziekte-ernst bij CVS [Siegel SD, Antoni MH, Fletcher MA, Maher K, Segota MC et al. Impaired natural immunity, cognitive dysfunction and physical symptoms in patients with Chronic Fatigue Syndrome: preliminary evidence for a subgroup? J Psychosom Res (2006) 60: 559-566].

DPPIV/CD26, aanwezig op het oppervlak van vele cellen – inclusief lymfocyten, is een trans-membraan glycoproteïne en een serine-peptidase dat proline dipeptides afsplitst van de het N-uiteinde van polypeptiden, inclusief chemokinen en neuropeptiden. Een enzymatisch aktieve, oplosbare vorm wordt gevonden in serum. We observeerden een gestegen aandeel lymfocyten die deze aktivatie-merker bij CVS-patiënten tot expressie brengt, in vergelijking met controles.

Er zijn geen algemeen aanvaarde laboratorium-testen beshikbaar voor de diagnose of prognose van CVS. deze studie probeerde de nauwkeurigheid te bepalen waarmee metingen van NKCC of DPPIV/CD26 patiënten met de klinische diagnose CVS onderscheiden van gematchte gezonde controles.

Methodes

Doelstellingen

[…]

Deelnemers

CVS-patiënten (18 tot 60 jaar, gemiddeld 44; 83% vrouwen) […] CDC klinische diagnostische criteria […]. Exclusie-criteria […]. De CVS-individuen werden bestudeerd 2 tot 25 jaar na aanvang van de symptomen, met een gemiddelde van 10 jaar. Gezonde controles (23-74, gemiddeld 41 jaar, 86% vrouwelijk) […].

Beschrijving van Procedures of Onderzoeken

Bloed-afname

[…]

‘Natural Killer’ cel cytotoxiciteit

[…] op totaal bloed binnen 8 uur na afname via een chroom-release test [NK cytotoxische aktiviteit wordt gemeten via het bepalen van het vermogen van NK-lymfocyten doelwit-cellen kapot te maken. Een klassieke methode om dit vast te stellen is via het radio-aktief 51Cr.]. De NK-gevoelige erythroleukemische K562 cel-lijn [leukemie-cellen die makkelijk worden gedood door NK-cellen] werd gebruikt als doelwit-cel. […] Het % cytotoxiciteit bij elke doelwit/effector-verhouding en aantal CD3-CD56+ (NK) cellen werd gebruikt om de resultaten weer te geven als % cytotoxiciteit bij een doelwit/effector-verhouding van 1:1.

Bepaling van of Lymfocyt Subsets en Bepaling van Cel-oppervlakte Proteïne Concentraties d.m.v. Kwantitatieve Fluorescentie

[…]. Bepaling van lymfocyten-, monocyten- en granulocyten-populaties gebeurde […] op basis van fluorescentie voor de CD45 ‘bright’ en CD14 negatieve populatie d.m.v. een flow-cytometer. […] Phycoerythrine [PE; fluorescerende kleurstof] gelabelde antilichamen […] omzetting van fluorescentie-intensiteit naar mediane aantallen molekulen PE gebonden per cel (relatief aantal molekulen proteïne per cel; rMol/cel). Deze techniek laat de bepaling toe van het relatief (r) aantal molekulen (Mol) CD26 op CD2+ lymfocyten (T-cellen en NK-cellen).

Bepaling van Oplosbaar CD26

[…] ELISA.

Ethische kwesties

[…]

Statistiek

[…] De diagnostische nauwkeurigheid van biomerkers werd bepaald in termen van echt positieve (gevoeligheid) t.o.v. echt negatieve (specificiteit) d.m.v. niet-parametrische ROC-analyses [De klinische prestatie van een laboratorium-test kan worden beschreven in termen van diagnostische nauwkeurigheid of het vermogen om individuen correct te klassificeren in klinisch relevante subgroepen. Diagnostische nauwkeurigheid verwijst naar de kwaliteit van de geboden informatie door het klassificatie-instrument (meting, parameter) en moet worden onderscheiden van het nut of de werkelijke praktische waarde van de informatie. ‘Receiver-operating characteristic’ curves bieden een pure nauwkeurigheid-index door de beperkingen van het vermogen om het onderscheid te maken tussen gezondheid-toestanden (hier: CVS en gezonde controles) over het complete spectrum van funktie-voorwaarden van een test aan te tonen.]. […] De berekening van de ‘area under the curve’ [AUC; gebied onder de curve] biedt een handig enkelvoudig getal. Een AUC > 0,5 geeft aan dat test geen verschil vertoont tussen de twee groepen, AUC = 1,0 wordt bekomen als de test de twee groepen perfekt scheidt. […]

Resultaten

‘Natural Killer’ cel cytotoxiciteit

De NKCC waarden waren significant lager bij CVS (p<.000). Aantallen NK-cellen waren niet verschillend tussen CVS en controles. De waarden voor CD3-CD56+ lymfocyten [NK-cellen]/mm3 waren: 176 (134-256) voor CVS en 236 (151-336) voor controles. Volgens de niet-parametrische ROC-curve voor 406 stalen, was NKCC een goede voorspeller voor de CVS-status. […]

Dipeptidyl-peptidase IV/CD26

We maten dit peptidase op het cel-oppervlak en in serum bij een subset waarvan we NKCC hadden bepaald. De resultaten […] wezen op een stijging van het percentage CD26+ CD2+ lymfocyten maar een daling van het aantal molekulen CD26 op T-cellen en NK-cellen, en een vermindering qua oplosbare vorm van CD26 in serum. ROC-curve analyses en AUC […] toonden dar alle drie de metingen voor CD26 potentieel hebben als biomerkers voor CVS. De kwalitatieve flow-cytometrie bepaling voor CD26+CD2+ lymfocyten en de ELISA-assay voor sCD26 in serum waren goede voorspellers. De kwantitatieve flow-methode voor concentratie van CD26 op CD2+ lymfocyten waren minder precies. Geen enkele van de CD26 testen bleken significant gecorreleerd met NKCC.

Bespreking

Data uit deze en andere studies boden geloofwaardige ondersteuning voor verminderde NKCC-funktie bij CVS. Deze effector-cellen van het aangeboren immuunsysteem hebben een belangrijke rol bij antivirale, anti-bakteriële en anti-tumor immuniteit, maar bleken ontoereikend als we de directe cytolyse van doelwit-cellen en intracellulaire lytische proteïnen [perforine] maten. Bij 60 tot 80% van de gepubliceerde monsters vertoonde CVS een acute ziekte-begin, met systemische symptomen gelijkaardig aan influenza-infektie die niet tot bedaren komt. De plotse aanvang, de symptomen zoals spier-/gewricht-pijn, pijnlijke keel en gevoelige lymfadenopathie [gezwollen lymfeklieren] deed denken aan een door infektie geïnduceerde ziekte. Gepubliceerde rapporten ondersteunen én ontkennen associaties met microbiële infekties, reaktivatie van latente herpes-virus infekties en/of retrovirus infekties bij CVS. Van belang is de bevinding dat de nadelige immunologische effekten van aanhoudende infekties met Epstein-Barr Virus (EBV) geen virale DNA-synthese vereisen. Gepubliceerd werk suggereerde de mogelijkheid van verhoogde risico op kanker bij patiënten met CVS, hoewel er geen lange-termijn studie dit risico nauwkeurig vaststelt.

We toonden eerder dat het aandeel lymfocyten (NK-cellen en T-cellen) die CD26 tot expressie brengen, verhoogd is bij CVS . Hier vonden we dat de dichtheid van DPPIV/CD26 op het oppervlak van lymfocyten en de concentratie van het enzyme in plasma verminderd is bij CVS-individuen, vergeleken met controles. We hypothiseren dat deze daling te wijten is aan chronische lymfocyten-aktivatie bij CVS-patiënten. Dit draagt bij tot het bewijs van verlies van aangeboren immuun-funktie en chronische immuun-aktivatie, ten gevolge de langdurige aanwezigheid van antigen-stimulatie, lichaam-eigen of vreemd. Vergeleken met gezonde controles, hadden chronische hepatitis-C patiënten significant lagere waarden aan oplosbaar CD26 in het serum. In een andere studie werd acute infektie met levend influenza-vaccin en chronische infektie met persistent antigen – zoals bij cytomegalovirus (CMV), EBV of humaan immunodeficiëntie virus (HIV) – vergeleken […]. Deze analyses identificeerden een uniek patroon met een hoge dichtheid qua DPPIV/CD26 expressie bij influenza-specifieke CD8 T-cellen maar niet bij CD8 T-cellen specifiek voor CMV, EBV of HIV. Deze bevindingen werden geïnterpreteerd als een aanwijzing dat expressie van CD26 kenmerkend is voor een geheugen-cel, aanwezig bij acute infektie maar niet bij chronische infektie.

Dipeptidyl-peptidase IV/CD26 splitst N-terminale X-Pro dipeptiden [eender wel aminozuur gekoppeld met het aminozuur proline aan het N-uiteinde van een keten aminozuren] af van peptiden. Het peptidase controleert het in vivo half-leven van het pro-inflammatoir chemokine ‘stromal cell-derived factor-1’ (SDF-1). Muizen die deficient zijn voor DPPIV/CD26 vertoonden verhoogde waarden aan circulerend aktief SDF-1, geassocieerd met verhoogde aantallen SDF-1 receptor (CXCR4) [‘Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’: “CXCR4 is significant ge-upreguleerd bij mannelijke CVS-patiënten maar dit is wellicht niet specifiek voor CVS.”] positieve cellen die arthritische gewrichten infiltreren. In een klinische studie door dezelfde researchers bleken de plasma-waarden aan DPPIV/CD26 van patiënten met reumatoïde arthritis significant gedaald vergeleken met die van osteoarthritis-patients en omgekeerd gecorreleerd met C-reaktief proteïne concentraties. Ze stelden dat gedaalde waarden van circulerend oplosbaar DPPIV/CD26 bij arthritis mogelijks door DPPIV/CD2 gemedieerde regulering van de chemotactische SDF-1/CXCR4 as beïnvloeden Deze patiënten hebben gestegen aantallen T-cellen die DPPIV/CD26 tot expressie brengen, en gereduceerde DPPIV enzymatische aktiviteit en DPPIV/CD26-antigen in plasma vergeleken met controles.

Dipeptidyl-peptidase IV/CD26 veroorzaakt de afbraak van ‘glucagon-like’ peptide 1 (GLP-1), een incretine hormoon [Incretines zijn natuurlijke kleine hormonen die worden afgescheiden wanneer er voedsel door de darmen passeert. Ze dragen bij tot een goede suiker-huishouding door hun specifiek effekt op de insuline-producerende β-cellen van de pancreas én de glucagon-producerende α-cellen. Ze zorgen ook voor een verzadiging-gevoel.]. Inhibitoren van DPPIV/CD26 zoals sitagliptine, die afbraak van of GLP-1 voorkomen, zijn nu beschikbaar als behandeling van diabetes type 2. Gezien het feit dat DPPIV/CD26 een sleutel-rol heeft bij in immuun-regulering als een T-cel aktivatie molekule en bij immuun-gemedieerde aandoeningen, is het opmerkenswaardig dat de effekten van inhibitie van DPPIV/CD26 op het immuun-systeem nog niet uitgebreid werden onderzocht. Er zijn rapporten dat infekties verhoogden na sitagliptine-behandeling. [Leidt een daling van DPPIV/CD26 zoals bij CVS tot meer infekties? Onderzoek gewenst!] Tot nu toe werden slechts routine laboratorium veiligheid-variabelen gemeten bij de gepubliceerde klinische testen.

Toediening van DPPIV/CD26-inhibitoren voor de behandeling van type 2 diabetes zouden de immune-funktie kunnen beïnvloeden, inclusief NKCC. Een studie bij CD26-gen ‘knock-out’ muizen [met een ‘knock-out gen: een bestaand gen is vervangen door een versie dat niet werkt] besloot dat DPPIV/C26 bijdraagt tot de regulering van ontwikkeling, rijping en migratie van CD4 T-, NK- en NKT-cellen, cytokine-secretie, T-cel afhankelijke antilichaam-produktie en switchen van immunoglobuline-isotype door B-cellen. Een initiële diagnose van CVS zou niet worden gesteld bij patiënten met duidelijke diabetes type 2. De frequentie van het ontwikkelen hiervan na het stellen van de diagnose CVS is echter niet gekend – noch de effekten van een DPPIV/C26 inhibitor bij de CVS-patient.

De ziekte-duur overschrijdt gewoonlijk 10 jaar. Persistentie kan ingewikkelde interaktie van immune, autonome en neuro-endocriene regulering omvatten en blijft slecht begrepen. Het is belangrijk te onthouden dat de geassocieerde chronische inflammatie belangrijke gevolgen kan hebben op het energie-metabolisme door het opwekken van insuline-resistentie. Deze chronische inflammatoire toestand zou ook een gelijktijdige lage-graad Th1-respons kunnen ondersteunen door het inhiberen van de beschermende effekten van de T regulerende cel subset via verhoogde IL-6 expressie. De gedaalde NKCC en de abnormale DPPIV/C26 manifestaties bij CVS kunnen compatibel zijn met de hypothese dat het immuunsysteem van aangetaste individuen neigt naar een T-helper (Th) 2 type of cytokine-patroon georiënteerd naar humorale immuniteit [immuniteit van B-lymfocyten en hun antistoffen, component, enz. <=> cellulaire immuniteit].

De gegevens verkregen betreffende NK-cel funkie, immuun-aktivatie en DPPIV/C26 op cel-oppervlakken en in serum, zijn consistent met een virale etiologie voor CVS. Het verhoogd aantal geaktiveerde CD4 en CD8 T-cellen, en gebrekkige NKCC bij CVS suggereert dat T-cellen metabool beperkt zijn bij het uitvoeren van hun helper-funktie. De geobserveerde abnormaliteiten zouden toepassingen kunnen hebben bij andere complexe, chronische en slecht begrepen ziekten, inclusief fibromyalgie, Golf Oorlog ziekte, reumatologische aandoeningen en Multipele Sclerose – hoewel de precieze constellatie van patronen die wordt vastgesteld bij deze biomerkers bij elk van hen kan verschillen. Het specifieke panel dat we hier hebben geïdentificeerd is echter waarschijnlijk behulpzaam als objectieve merkers voor het stellen van een CVS-diagnose, het bepalen van subgroepen, het opvolgen van patiënten en als doelwitten voor therapeutische strategieën. Deze indicatoren zijn onderdelen van een ingewikkeld en geïntegreerd systeem en hun onderlinge afhankelijkheid moet worden aangepakt. [zie: ‘Cytokine-netwerken bij CVS] Dienoveréénkomstig zijn we bezig met het in kaart brengen van de netwerk-struktuur van neuro-endocriene/immuun interaktie bij CVS.

Beperkingen

Evident beperkingen bij deze studie zijn dat elk patient-staal één enkel tijd-punt vertegenwoordigt. Om dit te aan te pakken, voeren we een grote longitudinale studie uit waarbij 150 individuen worden gevolgd gedurende 18 maanden. Er worden monsters verzameld op momenten van relatieve symptoom-remissie en -verergering. Het vervolledigen van dergelijke studie zal toelaten CVS gerelateerde symptomen te correleren met lymfocyten-funktie en aktivatie. Omdat CVS een aandoening is die vrouwen onevenredig aantast, waren meer dan 80 % van de gevallen in deze studie vrouwen. De grotere studie zal voldoende kracht hebben om een sub-studie van biomerker-patronen toe te laten bij mannen met CVS.

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.