M.E.(cvs)-wetenschap

juli 31, 2010

CVS-gerelateerd proteoom in cerebrospinaal vocht

Filed under: Diagnostiek,Neurologie — mewetenschap @ 7:43 am
Tags: , , , , ,

In 2005 rapporteerde dr James Baraniuk en zijn ploeg over een piloot-studie bij een kleine groep patiënten die aantoont dat Chronische Vermoeidheid Syndroom wel degelijk een neurologische aandoening is. De researchers vonden 10 proteïnen in het cerebrospinaal (ruggemerg-) vocht van CVS-patiënten die er niet waren bij gezonde individuen. We hebben hier tot nu toe nog geen melding van gemaakt mede omdat er hieromtrent een grotere observationele ‘prospective cohort’ studie loopt (gefinancierd door het ‘National Institute of Environmental Health Sciences’) die patiënten omvat met Chronische Vermoeidheid Syndroom, fibromyalgie en andere aandoeningen zoals multipele chemische sensitiviteit, prikkelbare darm syndroom (IBS), interstitiële cystitis en ‘Gulf War’ syndroom. Deze zou moeten aflopen in 2011. De gebruikte technieken zijn overigens ook zeer complex. In afwachting van publicatie hieromtrent wat meer info…

In deze kleine studie werden de groepen individuen gerecruteerd op basis van de aanwezigheid van fibromyalgie, Golf Oorlog Syndroom en niets anders (gezonde controles). Bij het nader bestuderen van de groepen, bleken ze ook te voldoen aan de criteria voor CVS (Fukuda 1994), IBS en andere syndromen. Men hypothiseerde dat de individuen een brede waaier symptomen hadden maar dat hun individuele symptoom-patronen het resultaat zijn van een  gemeenschappelijke set onderliggende pathofysiologsche molekulaire mechanismen. De term ‘CVS’ werd hier toegepast “op de overlappende syndromen” die werden vastgesteld bij de studie-groep. Toch wel een ongewone selektie-methode…

Veel van de proteïnen die werden gevonden bij CVS-patiënten (proteoom = de verzameling van alle eiwitten van een organisme of een cel; in principe verschillend per cel-type door de differentiatie – transcriptoom = de verzameling van tot expressie komende genen/RNAs) zijn betrokken bij het zogenaamde proteïne-‘folding’ (opvouwing) en bij verscheidene neurologsiche aandoeningen. Ze zouden een ‘bio-signatuur’ (uitgesproken neurologische abnormaliteiten die medisch kunnen worden getest) voor de ziekte kúnnen zijn en worden gebruikt bij de diagnose. Maar het is dus evident dat verdere (dubbel-blind) studies nodig zullen zijn vooraleer het zover is.

In een presentatie (oktober 2008)  voor het ‘Chronic Fatigue Syndrome Advisory Committee’ (van de U.S. Department of Health’) stelde Baraniuk: “We vonden proteïnen die enkel in de CVS-groep en niet in de controle-groep aanwezig waren (géén virale). De kansen daarvoor zijn ongeveer 10 tot de MIN 15e… Met onze nieuwe massa-spectrometer met verhoogde gevoeligheid vinden we veel proteïnen die we eerder niet oppikten.”

Voor leken zal dit stuk wellicht iets moeilijker te begrijpen zijn. Daarom kort nog wat uitleg…

Elk proteïne bestaat uit een opéénvolging van aminozuren (‘vertaald’ uit het boodschapper-RNA, mRNA): een polypeptide zonder 3-dimensionele struktuur (on-opgevouwen of als willekeurige spoel. Na ‘translatie’ (post-transitioneel) gaan de aminozuren met elkaar interageren (een fysische proces) zodat ze en goed-gdefinieerd opgevouwen proteïne worden (bepaald door de aminozuur-sequentie). Voor de meeste eiwitten is deze ‘natieve toestand’ essentieel voor de werking en hun transport in de cel-organellen. Een gebrekkige opvouwing levert gewoonlijk inaktieve proteïnen op met andere eigenschappen (inclusief toxische prionen – infektueuze agentia bestaande uit proteïnen – deze pathogene proteïne-opéénhopingen zijn resistent tegen desaggregatie door de standaard desinfekterende agentia; d.w.z. prionen kunnen in tegenstelling tot normale eiwitten niet meer door eiwit-afbrekende enzymen – proteasen – worden afgebroken). Verscheidene neurodegeneratieve (en andere ziekten) zijn het resultaat van de accumulatie (‘plaques’) van ‘misfolded’ (incorrect opgevouwen) proteïnen. Chaperones helpen bij het correct opvouwen en transport. Sommige chaperones worden constitutief (niet bepaald door één of andere behoefte) gesynthetiseerd en bepalen de normale intracellulaire proteïne-trafiek, terwijl andere worden geïnduceerd door stress (hitte: heat-shock proteins, bv. Hsp70, Hsp90 – zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning & ‘‘Heat shock’ proteïnen en inspanning bij CVS’); ze ‘redden’ gestresseerde proteïnen van verkeerde opvouwing. Als het vouw-proces verkeerd loopt, vergemakkelijken chaperones de afbraak van het beschadigd eiwit.

 

BMC Neurology (2005) 5:22

A Chronic Fatigue Syndrome – related proteome in human cerebrospinal fluid

James N Baraniuk, Begona Casado, Hilda Maibach, Daniel J Clauw, Lewis K Pannell & Sonja Hess

Georgetown University Proteomics Laboratory, Division of Rheumatology, Immunology & Allergy, Room B-105, Lower Level Kober-Cogan Building, Georgetown University, Washington, DC 20007-2197, USA

Samenvatting

Achtergrond: Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), ‘Persian Gulf War Illness’ (PGI, [Golf Oorlog Syndroom]) en fibromyalgie zijn overlappende symptoom-complexen zonder objectieve merkers of gekende pathofysiologie. Neurologische dysfunktie is courant. We onderzochten cerebrospinaal vocht op proteïnen die differentieel tot expressie kwamen bij deze ziekten, vergeleken met controle-individuen.

Methodes: Stalen cerebrospinaal vocht van 10 CVS-, 10 PGI- en 10 controle-individuen [HC] werden gepoold tot één staal per groep (cohort 1). Bij cohort 2 met 12 controle- en 9 CVS-individuen werden de ruggemerg-vochten individueel bekeken. Na afbraak door trypsine [enzyme dat bepaalde peptide-bindingen splitst; veel toegepast bij struktureel onderzoek van eiwitten] werden de peptiden geanalyseerd via capillaire chromatografie & ‘quadrupole-time-of-flight’ massa-spectrometrie [zeer gesofisticeerde scheiding-technieken], peptide-sequentie-bepaling, bio-informatische proteïne-identificatie en statistische analyse.

Resultaten: De gepoolde CVS- en PGI-stalen vertoonden 20 gemeenschappelijke proteïnen die niet detekteerbaar waren bij het gepoolde controle-staal (cohort 1 CVS-gerelateerd proteoom). Multi-logistische regressie analyse [GLM; in de geneeskunde vaak gebruikte statistische methode om de impact van een variabele op een gebeurtenis te onderzoeken, na het in acht nemen van andere belangrijke variabelen (‘confounders’)] van cohort 2 detekteerde 10 proteïnen die gemeenschappelijk waren bij CVS-individuen en het cohort 1 CVS-gerelateerd proteoom maar niet werden gedekteerd in controle-stalen. Detektie van meer dan 1 van een selekte set van 5 CVS-gerelateerde proteïnen voorspelde CVS-status met 80% overéénstemming. Die proteïnen waren alfa-1-macroglobuline, ‘amyloid precursor-like’ proteïne 1, keratine-16, orosomucoïde-2 en ‘pigment epithelium-derived factor’. 62 van de 115 proteïnen werden niet eerder beschreven.

Besluit: Deze piloot-studie detekteerde een identieke set van proteïnen van het central zenuwstelsel [CZS] en de aangeboren immuniteit, en amyloïdogene proteïnen [amyloïden = onoplosbare fibreuze proteïne-aggregaten, amyloïdose = aandoeningen waarbij amyloïde proteïnen abnormaal worden afgezet in weefsels] in cerebrospinale vochten van twee onafhankelijke cohorten individuen met overlappende CVS, PGI en fibromyalgie. Hoewel syndroom-namen en definities verschillend waren, kunnen het proteoom en veronderstelde pathologische mechanisme(n) gemeenschappelijk zijn.

 

Korte samenvatting van de resultaten:

* Cohort 1. 20 proteïnen niet aanwezig bij de HC groep.

Plasma-proteïnen: de anti-proteasen α-2-macroglobuline & α-1-anti-chymotrypsine; de metaal-transporterende en anti-oxidante proteïnen ceruloplasmine, haptoglobine en orosomucoïde-2; en complement-factoren C3 &C4A en C4B.

Brein-proteïnen omvatten APLP1, autotaxine, carnosine-dipeptidase 1 en PEDF. BEHAB en gelsoline zijn strukturele proteïnen.

* Cohort 2. 43 proteïnen enkel bij CVS. 16 proteïnen niet detekteerbaar in HC-stalen (table 4). Tien van deze 16 ook bij cohort 1.

Alfa-2-Mac, ceruloplasmine, ORM2 en autotaxine significant geassocieerd met CVS (ook aanwezig in cohort). APLP1, BEHAB, orosomucoïde-2 en keratinen 6C & 17 ook geassocieerd met CVS. PEDF en C4 significant geassocieerd met CVS. Gelsoline geassocieerd met CVS-status.

Een set van 5 proteïnen kan alle CVS-individuen van cohort 2 identificeren: α-2-mac, APLP1, K16, ORM2 en PEDF.

* Combinatie van alle stalen.

Negen proteïnen werden consistent in cohort 1 & 2 en de cominatie van de twee gevonden:

Plasma-proteïnen α-2-mac, ceruloplasmine, ORM en C4A/C4B. Hersen-proteïnen APLP1, autotaxine, PEDF en de strukturele proteïnen BEHAB en gelsoline.

Voor meer details zie bespreking…

 

Bespreking

De ontdekking van gemeenschappelijke proteïnen in het cerebrospinaal vocht bij twee onafhankelijke cohorten CVS-individuen die niet aanwezig waren bij twee onafhankelijke sets gezonde controle-individuen, toonde dat er differentiële proteïne-expressie bij dit syndroom is. Er was significante overlapping tussen CVS, PGI en FM binnen de CVS-groep. De mix van co-morbide syndromen was verschillend voor cohorten 1 en 2; toch identificeerden de proteoom-studies één enkel CVS-gerelateerd proteoom.

Zowel de individuele proteïnen en de proteïn-patronen kunnen inzichten bieden aangaande CVS-pathofysiologie en dienen als mogelijke biomerkers voor CVS-diagnose en de bepaling van de ziekte-graad. De bio-signatuur’ variabele (B1/5) [die de aanwezigheid vertegenwoordigt van één van de 5 CVS-gerelateerde eiwitten in het multipele logistisch model voor het voorspellen van CVS-status] belichaamde de kwalitatieve patroon-herkenning van deze proteoom ‘bio-signatuur’. Het statistisch model kon de CVS-status voorspellen ongeacht welke van de 5 proteïnen, of hoeveel daarvan, werden gedetekteerd. Toekomstige studies zullen nodig zijn om de gevoeligheid en de specificiteit te van het proteoom-patroon bepalen. Idem voor optimale logistische modellen om onderscheid te maken tussen CVS en gerelateerde syndromen, en normale, idiopathische vermoeidheid, ziekte-gerelateerde vermoeidheid-toestanden, stemming-aandoeningen, chronische pijn toestanden zoals fibromyalgie en regionale pijn syndromen, en inflammatoire aandoeningen van het CZS. Van deze studies met grotere aantallen individuen zou worden verwacht dat ze het CVS-gerelateerd proteoom en de condities van de bio-signatuur variabele verfijnen. Dergelijke studies zijn ook vereist om de objectieve aard van de bio-signatuur variabele en andere CVS-gerelateerde proteïnen voor het voorspellen van CVS-status te testen.

De basis voor verschillen tussen CVS en gezonde controles (HC) was het feit dat de massa-spectrometer bepaalde proteïnen kan detekteren bij CVS die er niet zijn bij HC. Dit concept van ‘detekteerbaarheid’ is kritisch voor het begrijpen van de kwalitatieve aard van onze resultaten en het voorspellend model. Verbeteringen qua lagere detektie-limieten zou een groter aantal proteïnen die niet zo overvloedig voorkomen kunnen identificeren. De eiwitten die dan zouden worden gevonden, zouden cerebrospinaal vocht proteïnen omvatten die relatief meer voorkomen (en dus beter detekteerbaar zijn) bij CVS- vergeleken met HC-indiciduen. Dit moet nog worden getest. Kwantitatieve studies zullen nodig zijn om de kwalitatieve verschillen tussen de CVS- en HC-groepen te bevestigen.

Het ontstaan en de vermeende werking van het CVS-gerelateerd proteoom zou aanwijzingen kunnen bieden voor CVS-pathofysiologie. Cerebrospinaal vocht wordt gegenereerd door (a) selektieve diffusie en transport van plasma-componenten door de plexus chorioideus [gebieden aan de rand van hersen-ventrikels waar hersenvocht wordt aangemaakt] en parenchymale vaten [parenchym = funktioneel orgaan-weefsel] van de hersenen, (b) synthese door de plexus chorioideus en meningeale epithelia [bedekkende cel-laag van de hersenvliezen], (c) secretie door hersen-neuronen, -glia en andere parenchymale cellen naar het plaatselijk interstitieel [rond de cellen] vocht en (d) release door beschadigde en apoptotische parenchymale, mucosale [mucosa = slijmvliezen] en leukocytische cellen. De stroom van plasma-proteïnen wordt gereguleerd d.m.v. transport door de bloed-hersen-barrière en de uitstroom van proteïnen uit cerebrospinaal vocht door arachnoïde [de arachnoidea mater is één van de drie hersenvliezen, tussen de andere twee: de meer oppervlakkige dura mater en de diepere pia mater] verdeling in veneus bloed. Anderzijds kan het vocht de meningeale ruimte verlaten door peri-nasale [rond de neus] en olfactorische [van de reuk-zin] lymfe-wegen. Dysfunktie van de hydro-dynamische plasma-instroom of uitstroom van cerebrospinaal vocht kan bijdragen tot de variaties in relatieve detekteerbaarheid van brein- versus plasma-proteïnen in het CVS-proteoom. Een verminderde plasma-instroom zou kunnen leiden tot synthese van relatief meer proteïnen in de hersenen. Deze proteïnen kunnen makkelijker op te sporen zijn geworden bij CVS. Parenchymale mest-cellen [mastocyten; type immuun-cel die korrels met histamine en heparine bevatten; spelen een rol bij allergie en overgevoeligheid, ook betrokken bij wond-heling en verdediging tegen pathogenen] in de hersenen zouden de microvasculaire doorlaatbaarheid van het brein kunnen reguleren, mogelijks door afgifte van histamine. Als dat zo is, zou dit de voordelen van tricyclische medicijnen zoals doxepine en imipramine [antidepressiva], die krachtige histamine-receptor 1 antagonist aktiviteiten vertonen, kunnen verklaren. Histamine-receptor 1 antagonisten die niet doorheen de bloed-hersen-barrière gaan [bv. terfenadine], zijn van geen nut bij CVS.

Proteïnen van plasma, plexus chorioideus of meningeale oorsprong omvatten α-2-mac [alfa-2-macroglobuline], orosomucoïde-1 en -2, α1-anti-chymotrypsine, complement factor 4B [C4b] voorloper en ceruloplasmine. Deze anti-protease, anti-oxidante, pro- en anti-inflammatoire proteïnen suggereren aktivatie van de cerebrospinale aangeboren immuniteit. Door het CZS gesecreteerde proteïnen omvatten PEDF [‘Pigment epithelium-derived factor’] [zie verder voor meer uitleg over deze proteïnen], CNDP1 [carnosine-dipeptidase 1; komt specifiek tot expressie in de hersenen en splitst carnosine (dipeptide met mogelijke neuro-protektieve en neurotransmitter funkties)] en autotaxine [humaan tumor motiliteit-stimulerend proteïne, verhoogt tumor-aggressiviteit en is metastase-versterkend].

ORM2 [orosomucoïde 2 of α-1-zuur glycoproteïne 1; één van de mucoproteïnen in menselijk plasma] is een geglycosyleerd plasma-lipocaline [proteïnen-familie die kleine hydrofobe molekulen, zoals bv. steroïden, lipiden, enz. transporteert] met een hydrofobe ‘pocket’ [bindinsplaats] dat bindt met een brede waaier aan farmaceutica, haemine [ijzer-bindende molekule], progesteron en de CCR5-receptor [chemokine-receptor] op cellen van de macrofaag-familie. ORM2 én ORM1 zijn acute fase reaktanten [geassocieerd met acute inflammatie] die worden gesynthesiseerd in de lever maar ook kunnen worden aangemaakt op plaatsen met hersen-letsel of astrogliale cel aktivatie [zie de stukken over (astro)glia]. Zoals haptoglobine [proteïne dat haemoglobine uit afgebroken rode bloedcellen transporteert naar de lever] en haemopexine [proteïne dat haem – het ijzer-dragend deel van haemoglobine – bindt om het op te ruimen na afbraak van deze rode bloed-kleurstof], kunnen ORM2 en ORM1 bijdragen aan haem- en ijzer-sequestratie [inbeslagname] in het CZS bij CVS. IJzer-sequestratie is een belangrijke anti-oxidante en anti-bakteriële funktie van de aangeboren immuun-defensie. Haptoglobine en apolipoproteïne-J [clusterine; apolipoproteïnen zijn lipiden-transporterende eiwitten] werken in vivo als extracellulaire chaperone-proteïnen. Ze kunnen anti-inflammatoire werkingen uitoefenen door het inhiberen van de ongepaste zelf-associëring [vorming van aggregaten met hetzelfde eiwit] van ‘beschadigde’ (‘misfolded’) extracellulaire proteïnen.

De aanwezigheid van haem-sequestrerende proteïnen wierp de vraag op of vrij haemoglobine aanwezig was in het cerebrospinaal vocht. Dit was het geval aangezien de haemoglobinen [subunits α1 en α2, β, β-Sickle en δ] werden gedetekteerd in het cerebrospinaal vocht proteoom bij alle individuen. De bron van haemoglobine in normaal ruggemerg-vocht zou de lumbaal-punktie kunnen geweest zijn [kleine bloeding bij de ruggemerg-prik]. Als dat zo is, zou men verwachten dat de mate van detektie voor haemoglobine gelijkaardig is bij alle groepen; zoals inderdaad werd gevonden. Dat verklaart echter niet de significant frequentere detektie van haem-opruimers bij CVS (55%) vergeleken met HC (15%) stalen. Apolipoproteïne-B [transporteert cholesterol] wordt als merker gebruikt voor de acute introduktie van plasma in het cerebrospinaal vocht aangezien dit proteïne niet wordt gesynthesiseerd in de hersenen. Apolipoproteïne-B werdt slechts één enkele keer gedeteketeerd (CVS), wat er op wijst dat de lumbaal-punkties geen consistente oorzaak van bloeding waren. […]

Een aantal aandoeningen van het CZS zou kunnen leiden tot gelokaliseerde bloedingen met haemoglobine-release die haem-sequestrerende proteïnen induceert. Eén grote groep die aan deze kenmerken voldoet, zijn de cerebrale amyloïde angiopathieën (CAA) (cerebrovasculaire amyloïdose). CAA-syndromen worden gedefinieerd door proteïne-‘misfolding’, amyloïde afzetting rond de bloedvaten, verzwakking van vaatwanden, microscopische bloedingen tot ernstige cerebrale infarcten en dementie of plotse dood tussen de leeftijd van 30 en 50. Het CVS ziekten-spectrum vertoont geen hogere aantallen van deze dood-oorzaken, wat het onwaarschijnlijk maakt dat de tot op heden geïdentificeerde CAA-syndromen verantwoordelijk zijn. We stellen echter de hypothese dat een milde, voorbijgaande of omkeerbare vorm die niet leidt tot permanent beschadigende of dodelijke bloeding, of dementie, kan voorkomen bij CVS.

Deze hypothese zou vele van de parallellen tussen de proteïnen geassocieerd met CAA-syndromen en het CVS-gerelateerd proteoom verklaren. Gelsoline is een proteïne […] dat actine-polymerisatie beëindigt [Actine is een proteïne van het cytoskelet dat polymeriseert tot actine-filamenten vn spier-cellen.]. Gelsoline, dat wordt gesplitst door capsase-3 [één van de eiwit-afbrekende enzymen, die een essentiële rol vervullen bij de apoptose], leidt tot het ‘blebbing’ [uitstulpen ban het plasma-membraan] tijdens apoptose. Mutante gelsoline-isoformen [verschillende vormen van een proteïne, geproduceerd door verwante genen, via alternatieve ‘splicing’ (zie verder) of door SNPs – kleine genetische verschillen op de allelen van eenzelfde gen] leiden tot ‘misfolding’ en de peri-vasculaire amyloïde fibril-afzetting bij het Fins type cerebrovasculaire amyloïdose. Gelsoline aminozuur-sequenties 173-243 en 173-202 zijn α-helixen [spiraal-vormige ruimtelijke struktuur van proteïnen] die worden omgezet naar β-‘sheets’ [plaat-vormige ruimtelijke struktuur van proteïnen] bij amyloïdose. De proteasen verantwoordelijk voor de gelsoline-splitsing die de wijziging qua secundaire struktuur toelaat, zijn onbekend. Een mutatie in amyloid-β (A4) ‘precursor-like’ [voorloper-achtig] proteïne 1 [APLP1; speelt wellicht een rol bij ontwikkeling van de hersenschors] leidt tot het erfelijke Nederlandse type – cerebrale haemorhagie [hersen-bloeding] met amyloïdose. Dit staat los van de betrokkenheid van dit proteïne bij Alzheimer’s. Immunoglobuline lambda (Ig λ) lichte ketens [één van de twee (naast Ig κ) kleinere polypeptide-ketens van een immunoglobuline-molekule] zijn relatief onstabiel, hebben een neiging te ontvouwen en polymeriseren, en bleken geassocieerd met APLP1 met een intra-cerebraal syndroom en met systemische amyloïde syndromen […].

Cystatine-C, een lepto-meningeale inhibitor [lepto-meninges (dunne hersenvliezen) verwijst naar de pia mater en arachnoïde mater] van papaïne-achtige cysteïne-proteasen [bepaalde eiwit-splistende enzymen], werd gevonden in HC- en CVS-stalen. Cystatine-C is een homodimeer met meerdere domeinen. Het ‘willekeurige spoel’ polypeptide dat het terminale domein verbindt met de rest van het proteïne kan proteolytisch worden gesplitst. De ‘vrije’ domeinen her-vouwen hun tertiaire struktuur [3-dimensionele vorm die intstaat na opvouwing] van gedrongen α-helixen naar β-geplooide platen met lagere vrije energie. Deze domeinen worden dan her-aangehecht aan het tegengestelde lid van de homodimeer. Dit ‘proteïne-omruiling mechanisme is analoog met een DNA-recombinatie achtig proces. Inaktieve β-geplooide plaat domeinen zouden dan kunnen polymeriseren tot amyloïde afzettingen. […] IJslandse CAA is te wijten aan de ziekte-veroorzakende variant van humaan cystatine-C. Cystatine-C amyloid immunoreaktief materiaal werd gevonden bij cerebrale corticale, parenchymale en lepto-meningeale vaten van de witte hersenstof. De afzetting was prominenter in de media [tunica media; middelste laag] van parenchymale vaten en in de adventitia [buitenste bindweefsel] van lepto-meningeale vaten. Complexen van cystatine-C of Ig λ met APLP1 werden gevonden in extracellulaire depots.

Transthyretine, een thyroxine [schildklier-hormoon] -transporterend lid van de albumine-familie, bleek een courante brein component van cerebrospinaal vocht die geen deel uitmaakte van het CVS-proteoom. ‘Misfolding’ van transthyretine (meningo-vasculaire amyloïdose), angiotensinogeen [voorloper van angiotensine dat de bloeddruk verhoogt], β2-microglobuline [component van MHC klasse I op het oppervlak van witte bloedcellen], lysozyme [bakterie-doden enzyme], het Notch3 gen-produkt [Notch3 receptoren worden gedacht essentieel te zijn voor gezonde spiercellen in hersen-arterieën] en het familiaal prion-proteïne kunnen elk aanleiding geven tot amyloïdose. Verworven prion-ziekten kunnen mogelijks bijdragen tot het CVS-spectrum van ziekten maar het feit dat de ziekte voornamelijk bij vrouwen voorkomt en andere epidiomologische bevindingen maken dit een onwaarschijnlijk als pathologische gebeurtenis.

Andere componenten van het CVS-gerelateerd proteoom bevorderen amyloid-afzetting. Complement-factoren C3, C4 en B worden geaktiveerd bij amyloïdose en Alzheimer’s. Apolipoproteïne-E, -E4 en -J, en microtubule-geassocieerd proteïne 2 [MAPs zijn proteïnen die interageren met microtubules van het cellulair cytoskeleton; MAP2 wordt vooral in dendrieten gevonden] bleken verbonden met CAA-syndromen en Alzheimer’s. […] Chromogranine-B [brein polypeptide] immunoreaktief materiaal werd gevonden bij 15% van de plaques in Alzheimer’s. Er was een significant verlies van of chromogranine-B immunoreaktiviteit in [bepaalde delen van] de cortex in Alzheimer’s. De afwezigheid van chromogranine-B in deze anatomische lokaties kan resulteren in gebrekkige synaptische werking en het verlies van neuro-hormonale effekten. Chromogranine-B immunoreaktief materiaal bleek selektief geassocieerd bij prion-proteïne afzettingen in Creutzfeldt-Jakob ziekte. In tegenstelling daarmee werd chromogranine-A enkel gezien in amyloïde β-plaques bij Alzheimer’s.

Chromogranine-B is een zeer multi-funktioneel proteïne. Het is een calcium (Ca2+) opslag proteïne met hoge capaciteit en lage affiniteit […]. Chromogranine-B kan dus Ca2+-release moduleren. Chromogranine-B (CGB) is een pro-hormoon [voorloper van een hormoon] dat kan worden gespitst om [andere bio-aktive] peptiden af te geven. Chromograninen B én A zijn pro-hormonen voor de anti-microbiële peptiden vasostatine-1 en secretolytine. mRNA voor chromogranine-B werd gedetekteerd in menselijke monocyten en kan aanwezig zijn in andere macrofaag-/monocyt-lijnen zoals astrogliale cellen in de hersenen.

‘Pigment epithelium-derived factor’ (PEDF) is een ander CZS-proteïne met meerdere doelwitten. Hoewel het een lid is van de serpine (serine anti-protease) proteïne-familie [deze inhiberen proteasen], beschikt het niet over deze aktiviteit. PEDF heeft anti-angiogene aktiviteit [angiogenese = vorming van nieuwe bloedvaten] die neo-vascularisatie [groei van nieuwe kleine bloedvaten] na retinale of cerebrale bloeding kan voorkomen of reduceren. PEDF én een 44 aminozuren lang proteolytisch fragment hebben krachtige anti-vasculaire permeabiliteit effekten [capillaire permeabiliteit kenmerkt het vermogen van een bloedvat-wand om kleine molekulen (ionen, water, nutrienten) of zelfs cellen (lymfocyten) in en uit te laten]. PEDF controleert de transit van neuronen door de cel-cyclus door het bevorderen van hun intrede in een rust-toestand. Het proteïne kan neuronen en mogelijks gliale cellen beschermen tegen apoptose. Proteïne-gehalten in het oog en brein verminderen met de leeftijd maar dit kan de verhoogde detektie bij CVS niet verklaren aangezien de leeftijd niet significant verschilde bij de groepen.

Dickkopf-3, een ander proteïne dat neurale proliferatie beperkt, werd gevonden bij 46% van de stalen.

Autotaxine is een peptide van 23 aminozuren [“menselijk brein-type fosfodiesterase”]. Het proteïne waar het van afstamt bezit nucleotide pyrofosfatase [splitst difosfaat-bindingen] én lysofosfolipase-D [zetten fosfolipiden om] aktiviteiten . […] Dit ‘tumor-mobility peptide’ versterkt metastase [uitzaaiing] van borst- en andere kankers. Het is onduidelijk of de pyrofosfatase, lysofosfolipase-D of autotaxine funkties belangrijker zijn in de hersenen en bij CVS.

Chromogranine-B, PEDF, autotaxine, angiotensinogeen en andere polypeptiden zijn significante pro-hormonen. De protease-cascades die leiden tot hun splitsing en de afgifte van aktieve neuropeptiden worden niet goed. De peptide-hormoon effekten moeten echter sterk zijn gezien plasma- en brein-afgeleide protease-inhibitoren frequenter gedetekteerd werden bij CMI dan bij HC.

α2-Macroglobuline [een plasma-proteïne dat o.a. in staat is een enorme waaier aan proteasen te inaktiveren] en α1-anti-chymotrypsine [α1-ACT; lid van de serine proteinase inhibitor (serpine) familie] werden gedetekteerd in het CVS-proteoom. IL-1 kan een mutant promoter-allel van α1-anti-chymotrypsine induceren dat leidt tot een gedempt CZS en de bevordering van Alzheimer’s. Angiotensinogeen heeft ook serine-protease inhibitor-eigenschappen. Angiotensinogeen werd gevonden ongeveer de helft van of alle stalen en was niet geassocieerd met CVS. Haplotype B kan verband houden met micro-angiopathie [de wanden van capillaire vaatjes worden zo dik en zwak dat ze gaan bloeden, proteïne lekken en de bloedstroom vertragen] gerelateerde cerebrale schade (MARCD) die kan leiden tot cognitieve verstoringen en stoornissen van het stappen bij ouderen. Dit proteïne wordt gesynthetiseerd door gliale cellen. Het C-uiteinde [kant met het carboxyl – COOH – eind] heeft serine-protease inhibitor-aktiviteit die de angiogenese inhibeert. Angiotensinen I, II en III worden afgesplitst van het N [kant met het amine – NH2 – eind] -uiteinde. Angiotensine II en III kan binden op angiotensine-4 receptoren […] van hypothalamische en hersen-stam kernen om het sympathisch zenuwstelsel (verhogen van systemische bloeddruk), natrium en warmte-regeling te stimuleren. De resterende 97% (des[Ang I]angiotensinogeen) heft geen toegewezen funktie.

De aanwezigheid van keratine-16 [fibreus struktureel proteïne van epitheliale weefsels] suggereert dysfunktie in het lepto-meningeale en choroid plexus epitheliaal systeem bij CVS. Keratine-expressie in het CZS werd onvoldoende bestudeerd; de meeste focus lang op neoplastische [neoplasie = vorming van goed- of kwaadaardige gezwellen door celvermeerdering] weefsels. Keratine-16 wordt ge-upreguleerd bij epidermale ziekten zoals psoriasis. Epidermale groei-factor, interferon-γ en ras [oncogen, betrokken bij cel-groei en differentiatie] kunnen […] de keratine-16 promoter [plaats in het DNA, voor een gen, waarop RNA-polymerase kan binden met behulp van transcriptie-factoren, om transcriptie te starten] aktiveren. Analoog daarmee hypothiseren we dat de aanwezigheid van keratine-16 in het CVS-geassocieerd proteoom een indicatie van epitheliale cel aktivatie binnen het CZS is.

BEHAB [‘brain enriched hyaluronan binding protein, brain specific chondroitin sulfate proteoglycan, brevican’; een hersen-specifiek proteoglycan] kan een rol spelen bij CZS-herstel of her-modelering processen. Zijn 2 isoformen binden op hyaluronan [hyaluronzuur; een glycosaminoglycaan (lange ketens disachariden) dat veelvuldig in bind-weefsel, epitheel-weefsel en zenuw-weefsel voorkomt] van de extracellulaire matrix [vloeistof buiten de cellen]. Het isoform van volledige lengte wordt gesecreteerd in de extracellulaire matrix. De kortere ‘splice’-variant [Splicing: tijdens het processen van RNA worden de niet-coderende stukken (intronen) uit het pre-mRNA geknipt en de exonen van het pre-mRNA aan elkaar geplakt.] kan worden gelinkt met glycofosfatidyl-inositol [GPI-anker; kan aan een proteïne worden gehecht tijdens during post-translationele modificatie] om een cel-oppervlakte proteïne te vormen. De langere variant komt zeer tot expressie in de kindertijd en bereikt dan een lage evenwicht-concentratie in het cerebrospinaal vocht rond de leeftijd van 20. De kortere variant behoudt uniforme lage waarden gedurende de ontwikkeling. BEHAB mRNA is 7 maal verhoogd gliomas, wat suggereert dat gliale cellen de normale bron zijn in vivo. BEHAB is ook verhoogd in respons op hersen-letsel. Gliale of andere cellen waarbij BEHAB verankerd is op de externe plasma-membranen kunnen worden aangetrokken naar vermeende gebieden met weefsel-schade waar de extracellulaire matrix werd blootgesteld of waar hyaluronan werd gesecreteerd.

Een alternatief voor de CAA-hypothese is aktivatie van gliale cellen [zie ookCerebrale inflammatie? TNF-α, Microglia, Bloed-Hersen-Barrière’, Chronische microglia aktivatie na overmatige immuun-stimulatie’, ‘Gliale Cellen, Astrocyten en M.E.’, ‘Glia, glutamaat-transport en mentale vermoeidheid’]] met afgifte van aangeboren immuniteit en regulerende factoren. Aktivatie van lepto-meningeale cellen met de secretie van meerdere van de hierboven opgesomde proteïnen is ook mogelijk. CVS-syndromen kunnen worden geïnitieerd door onbekende factoren die deze cellen aktiveren of ze kunnen anti-inflammatoire en aangeboren immuniteit aktiveren ten gevolge het oorspronkelijke insult. Deze mogelijkheden zouden kunnen worden geadresseerd in toekomstige studies en door vergelijking met de proteomen van CVS-individuen met verschillende duur of ziekte-patronen.

Meerdere nieuwe proteïnen werden geïdentificeerd. Deze omvatten Dickkopf-3, ‘disco-interacting’ proteïne 2 [DIP2; een gen dat codeert voor een proteïne dat sterk gelijkt op een proteïne van de fruitvlieg en tot expressie komt in het zenuwstelsel], neuronaal PAS domein proteïne 2 [transcriptie-factor die tot expressie komt in de hersenen, geassocieerd met het circadiaans ritme] (gerelateerd met seizoen-gebonden stemming-aandoening) , ‘additional sex-combs’-like protein 1 [ASXL1; gen gelijkend op het ‘additional sex combs’ gen van de fruitvlieg, dat codeert voor een chromatine-bindend proteïne – van belang bij embryo-ontwikkeling] en neuroglobine [zuurstof-bindend proteïne in cerebrale neuronen, intracellulair haem-proteïne betrokken bij cellulaire zuurstof-homeostase; hoge waarden werden gevonden bij Alzheimer’s]. Meerdere waren vertegenwoordigd door slechts één enkel, zeer selektief peptide. Keratinen 5, 6c, 6e, 14, 16 en 17 waren de grootste proteïne-familie die als nieuw werden beschreven.

Geen proteïnen waren significant geassocieerd met de goede gezondheid van HC-individuen.

Besluiten

Dit piloot-onderzoek toonde aan dat de CVS, PGI en FM een significante overlapping vertoonden. Ondanks de verschillen wat betreft hun oorspronkelijke benamingen, gaven ze erg gelijkaardige responsen op vragenlijsten, levenskwaliteit en pijn-metingen. En ook ondanks de verschillen qua diagnostisch label toegepast bij de studie-toegang, vertoonden hun cerebrospinaal vocht proteomen reproduceerbare bestanddelen. Het CVS-gerelateerd proteoom was hetzelfde voor de twee onafhankelijke CVS-cohorten. Het proteoom was opmerkelijk wat betreft het aantal proteïnen geassocieerd met proteïne-‘misfolding’ en cerebrovasculaire amyloïdose syndromen. Deze omvatten gelsoline, amyloïde β proteïne (APLP1), Ig λ, C3, C4, chromogranine-B, α2-macroglobuline en α-1-anti-chymotrypsine anti-proteasen, de haem- en ijzer-opruimers haptoglobine, haemopexine en orosomucoïde-2, angiogene en anti-angiogene pro-hormonen zoals autotaxine en PEDF, en de strukturele proteïnen gelsoline, BEHAB en keratine-16. Hun aanwezigheid in het met CVS geassocieerd proteoom suggereerde een potentiële pathofysiologische link. We presenteren een hypothese voor CVS als een niet-dodelijke, proteïne-‘misfolding’, cerebrovasculaire amyloïdose achtig syndroom.

Er werd een objectief statistisch model afgeleid om CVS-status te voorspellen gebaseerd op de detektie van keratine-16, α-2-macroglobuline, orosomucoïde-2, autotoxine en ‘pigment epithelium derived factor’. Dit is het eerste voorspellende model voor CVS dat gebaseerd is enkel op objectieve gegevens. Dit legitimeert onze hypothese dat een gemeenschappelijke CZS-pathofysiologie aanwezig is in het CVS-spectrum. Ondanks de vele combinaties van ‘labels’ (bv. CVS, FM, PGI) toegepast op elk individu, werd slechts één consistent CVS-gerelateerd proteoom verkregen uit de twee onafhankelijke sets individuen. Individuele proteïnen of hun detektie-patronen (‘bio-signaturen’) zouden mogelijks waardevolle biomerkers kunnen blijken voor diagnostische testen. Deze bepalingen zouden mogelijks de ziekte-graad, variaties qua symptomatologie en longitudinale veranderingen met de leeftijd of behandelingen kunnen peilen. Gezien de aanhoudende controverse over het feit of CVS en zijn aanverwante syndromen legitieme medische aandoeningen zijn, biedt ons proteoom-model initieel objectief bewijsmateriaal voor de geldigheid van CVS als een uitgesproken neurologische 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: