M.E.(cvs)-wetenschap

oktober 22, 2010

Genetica & epigenetica van vermoeidheid

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 5:26 am
Tags: , , ,

In tijden van snelle rapportering van wetenschappelijke resultaten en het hypen van bepaalde hypothesen (ook door wetenschappers zelf, maar vooral door – soms minder goed geïnformeerde – patiënten) is het goed nu en dan es terug te kijken en de dingen op een rijtje te zetten…

Hieronder wordt een overzicht van en duiding op de genetische studies aangaande M.E.(cvs) gegeven. Sommige van de besproken studies werden weergegeven in onze categorie ‘Genetica’ en deze review kan voor nuancering en aanvulling zorgen.

PM & R: the Journal of Injury, Function and Rehabilitation Vol. 2, #5, pp 456-465 (Mei 2010)

The Genetics and Epigenetics of Fatigue

Hege Landmark-Hoyvik MSc, Kristin V. Reinertsen MD, Jon H. Loge MD, PhD, Vessela N. Kristensen PhD, Vanessa Dumeaux PharmD, PhD, Sophie D. Fossa MD, PhD, Anne-Lise Borresen-Dale PhD and Hege Edvardsen PhD

(Universiteiten van Oslo en Tromso, Noorwegen)

Samenvatting

Vermoeidheid is een veel voorkomend symptoom en omvat zowel fysieke als mentale componenten. Het kan gepaard gaan met verscheidene syndromen en ziekten maar in veel gevallen is het niet geassocieerd met andere co-morbide aandoeningen. De meeste mensen ervaren acute vermoeidheid in relatie tot verschillende stressoren. Acute vermoeidheid vermindert meestal als het effekt van de uitlokkende factor verminderd is en een normale homeostatische balans wordt hersteld. Vermoeidheid die gedurende 6 maanden of meer aanhoudt, wordt aangeduid als chronische vermoeidheid. Chronische vermoeidheid (CV) in combinatie met een minimum van 4 van de 8 symptomen en de afwezigheid van ziekten die symptomen zouden kunnen verklaren, vormen de definitie voor Chronische Vermoeidheid Syndroom. In weerwil van de prevalentie, wordt de biologie van vermoeidheid relatief slecht begrepen en biologische merkers werden nog niet geïdentificeerd. Deze literatuur-‘search’ werd uitgevoerd in PubMed om onderzoek te identificeren aangaande de genetica en epigenetica van vermoeidheid. Publicaties werden opgenomen indien vermoeidheid een belangrijk onderwerp was en het onderwerp gecombineerd was met genetische en/of epigenetische metingen bij volwassen mensen. Een totaal van 40 publicaties werden geïdentificeerd. Hoewel een veranderde funktie van de hypothalamus-hypofyse-bijnier as, het serotonine-systeem en associaties met infektueuze agentia werden geïdentificeerd, is de zoektocht naar genetische of epigenetische merkers van vermoeidheid, hetzij in het kader van CV of Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), relatief onproduktief gebleken of, in het geval van de epigenetica, niet bestaand. Hoewel verschillende studies, zowel hypothese-testende en hypothese-genererende, werden uitgevoerd om te zoeken naar biomerkers, hadden ze meestal onvoldoende statistische ‘power’, beperkt door de heterogeniteit van het fenotype of gelimiteerd door een on-systematisch studie-ontwerp. Om de hypothese te kunnen bevestigen dat het risico op of het niveau van vermoeidheid wordt beïnvloed door de genetische of epigenetische achtergrond van een individu, moeten studies gebaseerd zijn op meer omvangrijke steekproeven met een duidelijker omschreven fenotype. Studies moeten niet alleen focussen op de invloed van een enkel aspekt, zoals dat van ‘single nucleotide’ polymorfismen [SNPs; variaties in een DNA-sequentie die voorkomt wanneer één enkel nucleotide (A, T, C of G) in een genoom verschilt] of differentiële gen-expressie op het ziekte-risico of -status, maar ook op de biologie van het systeem achter de ziekte in combinatie met informatie over milieu-invloeden en validatie van bevindingen in funktionele studies.

ACHTERGROND

Vermoeidheid is een veel voorkomend symptoom waarvan de beschrijvingen moeheid, zwakte, gebrek aan energie en het onvermogen om zich te concentreren omvatten. Vermoeidheid wordt in verband gebracht met een verscheidenheid aan syndromen en aandoeningen, en kan ook idiopathisch [onbekende oorzaak] zijn. Vermoeidheid kan worden opgevat als een finaal gemeenschappelijk eindpunt voor psychologische en biologische processen. Vermoeidheid is dus zowel heterogeen (voorkomend in verschillende omstandigheden) en multi-factorieel. Dit impliceert dat meer dan 1 mechanisme een rol kan spelen bij zijn expressie in een individu.

De meeste mensen hebben al vermoeidheid ervaren in relatie tot inspanning, infektie, verergering van systemische ziekten of in verband met psychische of sociale stressoren. In feite komt vermoeidheid zo vaak voor dat de prevalentie tot de top 3 van klachten in de meeste symptoom-prevalentie studies behoort. Voor de meerderheid van de individuen zal vermoeidheid niet aanhouden op een hoog niveau maar geleidelijk aan afnemen naarmate de uitlokkende factor afzwakt en een normaal evenwicht wordt hersteld. Deze zogenaamde acute vermoeidheid wordt door de meeste mensen typisch ervaren in verband met virale infekties of tijdens, bv., bestraling-therapie. Acute vermoeidheid werd in verband gebracht met de inflammatoire respons en pro-inflammatoire cytokinen zijn betrokken als belangrijke mediatoren van de respons (van de lokale immunologische aanval tot het hele organisme), met inbegrip van het effekt op immunologisch competente cellen [waarbij een antigeen het antilichaam-vormend apparaat heeft gestimuleerd en dus een immuun-respons kan opwekken] en orgaan-systemen, zoals het centraal zenuwstelsel en de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as.

Bij sommige mensen houdt vermoeidheid echter aan vanwege een continue ziekte-aktiviteit (bv. vermoeidheid ervaren door patiënten met vergevorderde kanker) of als een ‘medisch onverklaard’ symptoom waar er geen duidelijke ziekte-aktiviteit is (met inbegrip van psychiatrische stoornissen). Dit type, chronische vermoeidheid (CV) wordt volgens afspraak gedefinieerd als vermoeidheid boven een bepaald niveau dat 6 maanden of meer duurt. Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door CV en ten minste 4 van de 8 andere symptomen zoals cognitieve dysfunktie of aanhoudende spier-/gewricht-pijn, volgens de Amerikaanse ‘Centres for Disease Control and Prevention’ (CDC) of Fukuda definitie. De CDC definitie werd in de eerste plaats gelanceerd om criteria te standaardiseren en onderzoek naar CVS te versterken. Hoewel CV relatief prevalent is, bijvoorbeeld gemeld door 11% van de Noorse bevolking, wordt CVS bij minder dan 0,5% van de bevolking gevonden.

CVS of CVS-achtige aandoeningen werden reeds gezien decennia voor de CDC definitie werd gelanceerd in 1994 maar CVS wordt nog steeds niet geaccepteerd als een diagnostische entiteit binnen de officiële diagnostische systemen zoals de ‘International Classification of Diseases’, 10e herziening. Het labelen van de aandoening varieerde tijdens de medische geschiedenis, deels als gevolg van de dominante opinie van ziekten in bepaalde perioden. Op dit moment bestaan verschillende definities maar de CDC definitie is het criterium voor de definitie in de meeste publicaties sedert 1994.

Inspanningen om oorzaken of mechanismen van CV of CVS te identificeren, bleken relatief onsuccesvol en bevindingen bleken vaak moeilijk te repliceren omwille van methodologische kwesties zoals selektie-bias, het ontbreken van biologische merkers en grote verschillen in het fenotype. Veranderd funktioneren in de HPA-as en het serotonine-systeem, en associaties met infektueuze agentia werden aangetoond. CV en CVS moet worden beschouwd als complexe aandoeningen van waarschijnlijk multi-factoriële etiologie en waarbij mogelijks meerdere mechanismen betrokken zijn. In de kliniek hebben inspanningen om eventuele pathologie te detekteren via laboratorium-onderzoeken tot nu toe weinig opgeleverd. Het huidig begrip van CVS weerspiegelt een diversiteit aan etiologieën door te wijzen op voorbestemmende, triggerende en onderhoudende factoren.

De snelle ontwikkeling van de molekulaire biologie de afgelopen decennia heeft ook invloed gehad op het onderzoek naar vermoeidheid. Dit overzicht is gericht op genetisch en epigenetisch onderzoek uitgevoerd om het klinisch fenotype van CV en CVS te begrijpen. Studies op het gebied van de genetica hebben tot doel om de impact te ontcijferen van variatie in de DNA-struktuur die of kan worden overgeërfd – en dus ook worden teruggevonden in het DNA van geslachtscellen (‘germline’; d.w.z. overgeërfd door individuen) – of die ontstaat tijdens de levensduur van een individu (dw.z. somatische mutaties, overgeërfd door cellen). Kern eindpunten op het gebied van genetica zijn: 1) ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs), variaties in de DNA-struktuur van een enkel base-paar die worden gevonden bij 1% of meer van de bevolking en 2) ‘copy-number’ variaties [CNV; het ontbreken of het te veel aanwezig zijn van bepaalde DNA-fragmenten op een chromosoom; spelen een belangrijke rol in de genetische variatie tussen individuen], DNA-segmenten die verschillen in kopie-aantal tussen genomen van verschillende individuen, variërend van één kilobase tot meerdere megabasen groot. Het domein van de epigenetica bestudeert de regulering van gen- of chromosoom-funktie, veroorzaakt door andere mechanismen dan veranderingen in het DNA en bevat chromatine-her-modelering [chromatine = complex van DNA en eiwitten in de celkern], histoon-modificatie [histoon-proteïnen = kleine eiwitten met een hoog aantal positief geladen aminozuren die aan negatief geladen DNA binden], en DNA-methylering en -acetylering [binding met een methyl-/acetyl-groep; kan genen onderdrukken of aktiveren]. Downstream-produkten zoals RNA-transcripten en eiwitten worden beïnvloed door zowel genetische én epigenetische achtergrond van een individu.

De introduktie van moderne molekulaire biologie in het onderzoek naar vermoeidheid kan worden beschouwd als onderdeel van de ‘natuurlijke verspreiding’ van de meest recente onderzoek-methodes in de geneeskunde en biologie naar een verscheidenheid van domeinen. Toch ontbreekt de kennis wat betreft het oorzakelijk verband, pathofysiologie en diagnostiek, met inbegrip van biologische merkers en eventuele subgroepen, alsook de noodzaak van geneesmiddelen, wat de uitbreiding van de molekulaire biologie naar het onderzoek betreffende vermoeidheid en CVS ondersteunt. Tegen deze achtergrond hebben we een literatuur-review over genetische en epigenetische aspekten van vermoeidheid uitgevoerd om het volgende te bepalen: Welke populaties werden bestudeerd? Welke molekulaire eindpunten werden onderzocht en wat zijn de belangrijkste bevindingen?

MATERIALEN EN METHODES

[…]

RESULTATEN

40 artikels voldeden aan de studie-criteria. Deze werden gecategoriseerd op basis van het feit of de studie hoofdzakelijk hypothese-gedreven (n = 15) of hypothese-genererend (n = 13) was, of het doel van de studie het ontwikkelen en testen van bio-informatische modellen ‘zonder nieuwe experimentele studies te betrekken) was (n = 12).

CVS was het klinisch fenotype dat werd onderzocht in het merendeel van de artikels (n = 33). Vijftien van deze artikels werden geïdentificeerd als gebaseerd op gegevens verkregen in de ‘Wichita studie’, die de meerderheid vormen van deze gecategoriseerd als bio-informatica studies. De ‘Wichita studie’ is een samenwerking-verband over vermoeidheid bij patiënten met CVS, en van medisch en psychiatrisch onverklaarde vermoeidheid geïdentificeerd uit de algemene bevolking van Wichita, Kansas.

Ook opgenomen waren artikels die CV exploreren 1) bij patiënten na geverifieerde infektie (n = 2), 2) tijdens de behandeling voor hepatitis-C (n = 1), 3) bij Multipele Sclerose (n = 1) en 4) in hypothyroïde individuen (n = 1). Verder beoordeelden 3 artikels vermoeidheid bij overlevenden van kanker. In de studies betreffende CVS is de definitie van de gevallen vooral gebaseerd op het vervullen van de CDC-criteria (n = 32). 22 studies meldden dat de CDC-criteria werden voldaan zonder verdere details over het verzamelen van gegevens en de staalname. Tien studies rapporteerden over evaluaties ter aanvulling op het voldoen aan de CDC-criteria, met inbegrip van verschillende patiënt-gerapporteerde uitkomsten en medische en/of psychologische bepalingen. De meerderheid van deze studies werd uitgevoerd op Wichita materiaal. Voor deze studies werd een uitgebreide presentatie van alle evaluaties gepresenteerd in een apart artikel [zie ook ‘Genen-studies bij CVS door het CDC]. In de artikels die niet CVS als klinische fenotype onderzoeken, gebruikte 1 studie de CDC-criteria [Gow JW, Hagan S, Herzyk P, Cannon C, Behan PO, Chaudhuri A. A gene-signature for post-infectious Chronic Fatigue Syndrome. BMC Med Genom (2009) 2:38; zie ‘Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS]. In de andere werd vermoeidheid beoordeeld via verschillende patient-gerapporteerde uitkomsten.

Geval-controle studies waren het meest gebruikte ontwerp (n = 29, waarvan 1 tweeling-studie). Het aantal gevallen en controles in deze studies varieerde van 1 tot 248.

De biologische systemen beschouwd in de hypothese-gedreven studies waren het immuunsysteem (n = 9, voornamelijk gericht op het aangeboren immuunsysteem in tegenstelling tot het adaptieve immuunsysteem), de HPA-as (n = 3) , het serotonine-systeem (n = 4) en het schildklier-systeem (n = 1). Twee studies werden zowel geteld bij het immuunsysteem en het serotonine-systeem. Bij de hypothese-gedreven studies, onderzochten de auteurs de associatie tussen een enkelvoudige of een handvol SNPs in een beperkt aantal genen, en het klinisch fenotype. […] Slechts in 3 van de hypothese-gedreven studies werden de genetische bevindingen gekoppeld aan gelijktijdige biochemische metingen van het respectievelijk gen-produkt [van der Deure WM, Appelhof BC, Peeters RP, et al. Polymorphisms in the brain-specific thyroid hormone transporter OATP1C1 are associated with fatigue and depression in hypothyroid patients. Clin Endocrinol (Oxf) (2008) 69:804-811 /// Torpy DJ, Bachmann AW, Gartside M et al. Association between Chronic Fatigue Syndrome and the corticosteroid-binding globulin gene ALA SER224 polymorphism. Endocr Res 2004;30:417-429 /// Ortega-Hernandez OD, Cuccia M, Bozzini S et al. Auto-antibodies, polymorphisms in the serotonin-pathway and human leukocyte antigen class II alleles in Chronic Fatigue Syndrome: Are they associated with age at onset and specific symptoms? Ann N Y Acad Sci (2009) 1173:589-599]. In 2 bijkomende studies was een deel van de individuen eerder onderzocht met betrekking tot het biochemisch substraat [bij CVS: Sorensen B, Jones JF, Vernon SD, Rajeevan MS. Transcriptional control of complement-activation in an exercise-model of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2009)15:34-42, zie ‘Complement-aktivatie na Inspanning bij CVS]. Een studie vergeleek mRNA-expressie van tumor necrose factor (TNF), interferon (IFN)-γ en interleukine (IL)-10 in de bloedcellen van Multipele Sclerose patiënten, met en zonder vermoeidheid, mat serum catecholamine-waarden, maar er werden geen metingen van de cytokinen beschreven.

Meerder van de artikels die focusten op het immuunsysteem onderzochten SNPs in het TNF-gen, de IL-genen en de menselijk leukocyt antigen [HLA; human leucocyt antigen] genen, en rapporteerden positieve associaties met vermoeidheid […]. IL-6 en IL-1β werden bestudeerd in relatie tot vermoeidheid tijdens en na de behandeling van kanker en de resultaten geven aan dat polymorfismen in IL-1β een potentiële risico-factor voor aanhoudende vermoeidheid kunnen zijn bij borstkanker-overlevers.

IFN-γ werd onderzocht, zowel op genetisch als op transcriptie-niveau. Eén van de studies rapporteerde een associatie tussen een SNP in IFN-γ in intron 1 en CVS. Een verminderde niveau van de IFN-γ (geproduceerd door het genotype homozygoot voor de variant A-allel op positie +874) werd gevonden bij CVS-patiënten vergeleken met controles [Carlo-Stella N, Badulli C, De Silvestri A et al. A first study of cytokine genomic polymorphisms in CFS: Positive association of TNF-857 and IFNgamma 874 rare alleles. Clin Exp Rheumatol (2006) 24:179-182]. De studie van Flachenecker et al., die focuste op de associatie van cytokine transcriptie-niveau met vermoeidheid bij Multipele Sclerose patiënten, vond echter geen associatie met IFN-γ expressie.

Studies aangaande het HLA-complex rapporteerden een associatie tussen leeftijd bij het begin van CVS en het HLA-allel DRB1*03 in combinatie met een promotor-polymorfisme in het HTR2A [5-hydroxy-tryptamine (serotonine) receptor 2A] -gen. Bij een andere studie werd een verhoogde frequentie van het HLA-allel DQA1*01 gevonden bij CVS-patiënten in vergelijking met controles [Smith J, Fritz EL, Kerr JR et al. Association of Chronic Fatigue Syndrome with human leucocyte antigen class II alleles. J Clin Pathol (2005) 58:860-863]. Verscheidene van de gen-expressie studies toonden aan dat genen betrokken bij het immuunsysteem differentieel tot expressie kwamen in perifere bloedcellen van CVS-patiënten en controles [Aspler AL, Bolshin C, Vernon SD, Broderick G. Evidence of inflammatory immune-signaling in Chronic Fatigue Syndrome: A pilot study of gene-expression in peripheral blood. Behav Brain Funct (2008) 4:44, zie ‘Bewijs voor inflammatoire immuun-signalisering bij CVS’ /// Saiki T, Kawai T, Morita K et al. Identification of marker-genes for differential diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607 /// Kerr et al. (zie eerder) /// Whistler T, Jones JF, Unger ER, Vernon SD. Exercise-responsive genes measured in peripheral blood of women with Chronic Fatigue Syndrome and matched control subjects. BMC Physiol (2005) 5:5, zie Inspanning-responsieve genen bij CVS /// Vernon SD, Unger ER, Dimulescu IM, Rajeevan M, Reeves WC. Utility of the blood for gene-expression profiling and biomarker discovery in Chronic Fatigue Syndrome. Dis Markers (2002) 18:193-199], alsook bij chronisch vermoeide borstkanker-overlevers en controles.

Twee van de 3 studies die zich concentreerden op de HPA-as toonden dat genetische variatie in NR3C1 verbonden is met CVS, al moet hierbij worden opgemerkt dat deze artikels zijn beide gebaseerd op het Wichita materiaal [zie eerder].

[…]

Eén artikel onderzocht de invloed van de schildklier-werking op vermoeidheid. Dit artikel identificeerde 2 SNPs in het ATP1C1-gen geassocieerd met symptomen van vermoeidheid en depressie [Polymorfismen in de hersen-specifieke thyroid hormoon transporter OATP1C1 bleken geassocieerd met vermoeidheid en depressie in hypothyroïde patiënten.]. Een bio-informatica studie gebaseerd op de Wichita data-set suggereert echter een immuun-gemedieerd verlies van de schildklier-werking, als onderdeel van de pathogenese van CVS [Fuite J, Vernon SD, Broderick G. Neuro-endocrine and immune network re-modeling in CFS: an exploratory analysis. Genomics (2008) 92(6), 393-399].

De 13 hypothese-genererende studies vergeleken de resultaten van de analyse van de expressie van het gehele genoom met behulp van RNA geïsoleerd uit vol-bloed of leukocyt-populaties van patiënten (CVS – 10 artikels, post-infektueuze vermoeidheid – 2 artikelen en CV bij borstkanker-overlevers en controles. Het doel van deze studies was sets te verkrijgen van differentieel tot expressie komende genen tussen de vergeleken groepen, voornamelijk met behulp van een totaal genoom ‘array’ en mogelijks de getroffen mechanismen bloot te leggen. Tot op zekere hoogte ondersteunen deze studies het belang van genen en mechanismen onderzocht bij hypothese-gedreven onderzoek: het immuunsysteem bleek één van de bevestigde belangrijke biologische systemen. Tevens linken 9 van de hypothese-genererende studies (bv. micro-array onderzoek met behulp van totaal genoom ‘array’s) verschillen qua gen-expressie gerelateerd aan het immuunsysteem met vermoeidheid.

Zoals kan worden verwacht bij totaal genoom mRNA-expressie analyse, overlappen de lijsten van de geïdentificeerde, differentieel tot expressie komende genen niet noodzakelijkerwijs. 15 van de 16 genen die differentieel tot expressie bleken te komen tussen CVS-patiënten en controles in het artikel van Kaushik et al. [Gene-expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Pathol (2005) 58:826-832], werden echter ook geïdentificeerd door Kerr et al. [Gene-expression subtypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Infect Dis (2008) 197:1171-1184 /// Seven genomic subtypes of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: A detailed analysis of gene-networks and clinical phenotypes. J Clin Pathol (2008) 61:730-739]. De aktiviteit van genen betrokken bij ionkanaal-aktiviteit wordt als verschillend herkend tussen CVS-gevallen en controles in verscheidene studies [o.a. Fang H, Xie Q, Boneva R, Fostel J, Perkins R, Tong W. Gene-expression profile exploration of a large dataset on Chronic Fatigue Syndrome. Pharmacogenomics (2006) 7:429-440], wat wijst op een mogelijke storing in het ionkanaal-systeem. Differentieel tot expressie komende genen in het apoptotisch systeem zijn een ander courante bevinding bij gen-expressie studies over CVS.

De 12 bio-informatica studies maken gebruik van diverse statistische benaderingen om de Wichita gegevens te verkennen, hetzij om te zoeken naar verschillen tussen CVS en controles, of om de heterogeniteit binnen de CVS-stalen te ontrafelen. Een zoektocht naar genen die differentieel tot expressie komen tussen CVS en controles werd ondernomen in 2 van de artikels en de resulterende genen bleken betrokken te zijn bij mechanismen zoals het endocrien systeem, bindweefsel, oxidatieve stress en ion-transport, met immuun-funktie als enig gemeenschappelijk mechanisme geïdentificeerd in beide studies [Presson AP, Sobel EM, Papp JC, et al. Integrated weighted gene co-expression network analysis with an application to Chronic Fatigue Syndrome. BMC Syst Biol (2008) 2:95 /// Broderick G, Craddock RC, Whistler T, Taylor R, Klimas N, Unger ER. Identifying illness-parameters in fatiguing syndromes using classical projection methods. Pharmacogenomics (2006) 7 (3), 407-419]. Een ander onderzoek dat zocht naar verschillen in biologische processen identificeerde nog een ander mechanisme, namelijk dat van proteïne aminozuur ADP-ribosylering [De biologische funktie van ADP-ribosylering is gerelateerd met DNA-herstel, apoptose en ziekte-respons. Een hypothese stelt dat oxidanten en vrije radikalen DNA beschadigen, oxidatieve stress zou via het ADP-ribosylering mechanisme DNA-herstel kunnen initiëren.] dat verschilde tussen CVS en controles. Een geïntegreerde analyse van proteomica-gegevens, gen-expressie en SNP-data identificeerde verschillende chromosomale gebieden als potentiële merker-gebieden voor CVS; bv. 17q21-23 (waar het ACE-gen [angiotensine I converterend enzyme; onderdeel van het renine-angiotensine systeem (RAS), dat het extracellulair volume (bloed-plasma, lymfe en interstitieel vocht) en arteriële vasoconstrictie medieert] ligt) en 5q31.3 (dat het NR3C1 gen [zie ‘NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS] omvat) [Bhattacharjee M, Botting CH, Sillanpaa MJ. Bayesian biomarker identification based on marker-expression proteomics data. Genomics (2008) 92:384-392]. Meerdere SNPs in het NR3C1 gen bleken in een parallel onderzoek geassocieerd met het risico op het ontwikkelen van CVS, wat bevestigt dat dit gen een rol zouden kunnen spelen bij de ontwikkeling van CVS [Lee E, Cho S, Kim K, Park T. An integrated approach to infer causal associations among gene-expression, genotype variation and disease. Genomics (2009) 94:269-277]. Meerdere van de artikelen hebben de heterogeniteit van CVS bekeken door het analyseren van verschillen in gen-expressie binnen de CVS-stalen. Eén studie toonde dat gen-expressie de CVS-patiënten kon onderscheiden op basis van het ontstaan van de ziekte (geleidelijk of plots). [Whistler T, Unger ER, Nisenbaum R, Vernon SD. Integration of gene-expression, clinical and epidemiologic data to characterize Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med (2003) 1:10] Een andere studie verdeelde de CVS-individuen in 5 of 6 klassen op basis van de gen-expressie, waarbij de onderscheidene genen betrokken waren bij immuun-funktie, transcriptie, ubiquitinatie [merken van eiwitten met ubiquitine-molekulen zodat ze afgebroken worden] en signaal-transductie [Carmel L, Efroni S, White PD, Aslakson E, Vollmer-Conna U, Rajeevan MS. Gene-expression profile of empirically delineated classes of unexplained chronic fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7:375-386]. Een zoektocht naar biomerkers die CVS-individuen kon onderscheiden qua vermoeidheid-ernst en begeleidende symptomen, identificeerde chemokine-receptor en androgen genen, genen die coderen voor P450-cyclus proteïnen, evenals genen die betrokken zijn bij intracellulaire signalisering [Fostel J, Boneva R, Lloyd A. Exploration of the gene-expression correlates of chronic unexplained fatigue using factor-analysis. Pharmacogenomics (2006) 7:441-454]. Er werden geen directe studies naar de epigenetische bijdrage aan vermoeidheid geïdentificeerd.

BESPREKING

Een belangrijke bevinding van deze ‘review’ is dat er een grote heterogeniteit is binnen genetische studies betreffende vermoeidheid in termen van het staal-grootte, staal-beschrijving en bevindingen. Het fenotype, hoe moeilijk het ook te definiëren valt, is verder onderworpen aan uitgebreide variatie door de opname van 8 artikels over vermoeide populaties die lijden aan andere aandoeningen dan CVS. Wat betreft CVS: de complexiteit is opvallender dan de uniformiteit in termen van de getroffen biologische systemen en genetische afwijkingen, hoewel sommige systemen – zoals het immuunsysteem en de HPA-as – betrokken bleken in meer dan 1 studie. Twee studies bij muizen die werden uitgesloten (alleen menselijke studies werden onderzocht) versterken de hypothese dat immuun-dysfunktie geassocieerd is met vermoeidheid. Muizen met de RAG2-gen [gen coderend voor een eiwit dat betrokken is bij B- en T-cel ontwikkeling] ‘knock-out’ [gen uitgeschakeld], resulterend in de afwezigheid van T-en B-cellen, vertonen gedragingen die worden geïnterpreteerd als aanhoudende moeheid. IL-10 deficiënte muizen vertoonden verhoogde mate van vermoeidheid en motorische gebreken na perifere immuun-stimulatie [met LPS], wat wijst op een beschermend effect van IL-10. Nochtans kunnen, naar onze mening, de bevindingen uit de beoordeelde studies niet worden beschouwd als overtuigend omwille van een gebrek aan bevestigende bevindingen, het beperkt aantal studies en het relatief kleine aantal proefpersonen tot dusver bestudeerd.

De grootte van de stalen werden beoordeeld als relatief klein omdat het aantal gevallen varieerde tussen 1 en 248. De grootste stalen-sets werden gevonden in de studies gegroepeerd als hypothese-gedreven, terwijl de kleinste stalen-sets werden gevonden onder de hypothese-genererende studies. Bij 33 studies was het fenotype CVS en bij de meeste van deze studies was de beschrijving van het fenotype beperkt tot de vaststelling dat de stalen werden verkregen bij patiënten die voldeden aan de CDC-criteria. Men kan zich afvragen of dit een adequate beschrijving is, omdat gegevens over de wijze waarop deze conclusie werd bereikt grotendeels ontbrak en andere factoren – zoals begin en duur van de aandoening, co-morbiditeiten en andere klinische variabelen – niet werden beschreven. Dit zou kunnen impliceren dat de studies worden uitgevoerd op heterogene groepen, waardoor de kans op consistente bevindingen vermindert. Wat betreft het zogenaamde Wichita materiaal, was het verzamelen van gegevens uitgebreid en werden deze gerapporteerd in een apart artikel. Niettemin: voor deze en andere studies met dezelfde data-set in aparte artikels ontbrak vaak de verwijzing naar het originele artikel met informatie over de stalen en gebruikte procedures voor het verzamelen ervan.

Een groot deel (15 van 40 – 37,5%) van de opgenomen studies was gebaseerd op een beperkt aantal gevallen uit de Wichita studie (n = 55). Van 33 studies over CVS, gebruikten 15 Wichita-materiaal. De andere 17 (één set verscheen twee keer) [Kerr et al. – zie eerder] studies over CVS omvatten in het totaal 786 proef-personen, wat betekent dat 841 proef-personen die aan de CDC-criteria voldeden tot dusver werden bestudeerd. Vijftien artikels op basis van hetzelfde materiaal van 55 proef-personen roepen een methodologische vraag op: hoeveel analyses kunnen worden uitgevoerd op dezelfde data-set zonder het risico op een percentage vals-positieven buiten een aanvaardbaar niveau? Hoewel ‘high-throughput’ [hoge verwerkingsgraad] genomische analyses het potentieel hebben om de complexe biologie achter vermoeidheid te ontrafelen, zijn de methodes onderworpen aan mogelijke problemen die het gevolg zijn van het aantal kandidaat-biomerkers of voorspellers (bv. gen-transcripten, SNPs) die aanzienlijk groter zijn dan het aantal gevallen. Dit probleem vergroot verder door gebruik te maken van dezelfde data-set om meerdere verschillende bio-informatische of statistische modellen te testen, waarbij de resultaten onafhankelijk van elkaar geëvalueerd worden. Bij ‘high-throughput’ molekulaire analyse kan een model niet uitsluitend worden beoordeeld op het feit dat het past bij de gegevens gebruikt om het te ontwikkelen, omdat het aantal variabelen veel groter is dan het aantal stalen; dit verhoogt het risico op valse ontdekkingen. Dit werpt de vraag op wat voor soort validatie moet worden geëist. Interne validatie is geschikt voor de initiële studies waarin een genomisch profiel wordt ontwikkeld. Dergelijke studies zijn vaak gebaseerd op monsters uit 1 instelling en waarbij de micro-array test wordt uitgevoerd in 1 laboratorium. Bijgevolg zouden de gegevens niet het volledige scala kunnen weerspiegelen van de variabiliteit in prognostische invloeden en weefsel-behandeling. Idealiter zou externe validatie op een onafhankelijke data-set moeten worden uitgevoerd. Het aantal artikels gepubliceerd over een data-set afgeleid van hetzelfde materiaal is daarom van belang, omdat de kans op het rapporteren van vals-positieve resultaten zodoende verhoogt en de samenhang tussen de resultaten minder waardevol is gezien de beperkte context van 1 data-set.

Onze zoektocht identificeerde geen studies die de directe invloed van epigenetische variatie zoals methylatie-niveau of de mate van histoon-modificatie op de risicos of het niveau van CV of CVS analyseerde. Het is waar dat het gen-expressie niveau niet alleen wordt beïnvloed door milieu-invloeden en de genetische achtergrond van een individu, maar ook door de epigenetische toestand. Als zodanig kunnen de gen-expressie studies worden beschouwd als pseudo-epigenetisch, hoewel er nog een beperkt potentieel is om een epigenetische bijdrage te ontcijferen.

De bekeken studies kunnen niet worden beschouwd als een compleet overzicht omdat de literatuur-‘search’ werd beperkt tot 1 database. Een handmatige ‘search’ werd niet uitgevoerd en de combinatie van zoek-termen was niet volledig gevalideerd. Hoewel een standaard methode werd toegepast voor het verzamelen van gegevens, kunnen we de mogelijkheid niet uitsluiten dat we enkele relevante studies hebben gemist.

BESLUIT

Om de hypothese te bevestigen dat het risico en de mate van vermoeidheid worden beïnvloed door de genetische of epigenetische achtergrond van een individu, kunnen toekomstige studies putten uit de ervaring van kanker-onderzoek. De trend in dit onderzoek-gebied is inter-groep studies uit te voeren bij voldoende grote groepen die niet alleen gericht zijn op de invloed van een enkel aspect, zoals SNPs of differentiële gen-expressie op het ziekte-risico of de ziekte-status, maar ook op de biologie achter de ziekte in combinatie met informatie over omgeving-invloeden. Validatie van de bevindingen in molekulaire studies om het mechanisme te onderzoeken op een bepaalde associatie is ook nodig. Deze verschuiving, hoewel uitdagend, is (naar onze mening) nodig op het onderzoek-domein van vermoeidheid om onze kennis van een symptoom met aanzienlijke kosten verder uit te breiden, zowel voor de getroffenen als voor de samenleving.

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

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.

%d bloggers op de volgende wijze: