M.E.(cvs)-wetenschap

juni 16, 2011

Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek,Immunologie — mewetenschap @ 2:25 pm
Tags: , , , , ,

Dat internationale samenwerking tussen onderzoekers mogelijk is, bewijzen hier Nancy Klimas (Miami, V.S.) en Don Staines (Queensland, Australië) die hun respectievelijke gegevens omtrent Vaso-aktief Intestinaal Peptide (o.a. ‘Fosfodiesterase-inhibitoren tegen vermoeidheid?’ en elders op deze paginas) & NK-cellen (bv. ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’; ‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?’) samenleggen en proberen te linken. Dit leidt tot de aanwijzing van molekulen die mogelijks als diagnostische merker voor M.E.(cvs) kunnen dienen…

————————-

Journal of Translational Medicine Vol. 9, Suppl. 1, Page 81 (mei 2011)

Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis

Ekua W Brenu1,2, Mieke L van Driel1,2, Don R Staines1,3, Kevin J Ashton2, Sandra B Ramos2, James Keane2, Nancy G Klimas4, Sonya M Marshall-Gradisnik1,2*

1 Population Health and Neuroimmunology Unit, Faculty of Health Science and Medicine, Bond University, Robina, Queensland, Australia

2 Faculty of Health Science and Medicine, Bond University, Robina, Queensland, Australia

3 Queensland Health, Gold Coast Public Health Unit, Southport, Gold Coast, Queensland, Australia

4 Miami Veterans Affairs Medical Centre, Miami, FL, USA

Samenvatting

Achtergrond Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.) wordt gekenmerkt door ernstige langdurige vermoeidheid en verminderingen qua in cognitie en andere fysiologische funkties, resulterend in ernstig verlies aan leven-kwaliteit, moeilijk klinisch management en hoge kosten aan de gezondheidszorg. Er is nog geen bewezen pathomechanisme die deze aandoening kan verklaren. Studies hebben abnormaliteiten qua immuun-funktie geïdentificeerd maar deze gegevens zijn inconsistent. We onderzochten het profiel van immuun-funktie merkers (inclusief nieuwe merkers) bij CVS/M.E.-patiënten.

Methodes De studie omvatte 95 CVS/M.E.-patiënten [25-65 jaar; CDC 1994 definitie] en 50 gezonde controles. Alle deelnemers werden beoordeeld op ‘natural killer’ (NK) en CD8+T-cel cytotoxische aktiviteiten, Th1 en Th2 cytokine-profiel van CD4+T-cellen, expressie van vasoaktief intestinaal peptide receptor 2 (VPACR2), niveaus van de NK-fenotypes (CD56bright en CD56dim) [voor meer uitleg zie ‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?], en regulerende T-cellen die de FoxP3 transcriptie-factor tot expressie brengen. [‘forkhead box P3’, een proteïne dat betrokken immuun-responsen; lijkt te werken als een belangrijke regulator bij de ontwikkeling en werking van regulerende T-cellen (Tregs)] [bloedafname tussen 9 en 11 ’s morgens]

Resultaten Vergeleken met gezonde individuen, vertoonden CVS/M.E.-patiënten significante stijgingen qua IL-10 [anti-inflammatoir cytokine], IFN-gamma, TNF-alfa, CD4+CD25+ T-cellen [regulerende T-cellen; dragers van de CD4 (glycoproteïne op het oppervlak van o.a. T-helper cellen) en CD25 (IL-2 receptor α-keten) antigenen], FoxP3 en VPACR2-expressie. De cytotoxische aktiviteit van NK- en CD8+T-cellen, en NK-fenotypes, in het bijzonder the CD56bright NK-cellen, waren significant verhoogd bij CVS/M.E.-patiënten. Daarnaast waren granzyme-A en granzyme-K expressie gereduceerd terwijl expressie-niveaus van perforine significant verhoogd waren bij de CVS/M.E.-populatie in vergelijking met de controle-populatie. [Granzymen zijn enzymen die cellen doden door apoptose (geprogrammeerde cel-dood) te veroorzaken; ze komen voor in de granulen van NK-cellen en cytotoxische T-cellen; de varianten zijn A, B, H, K en M. Bij het aanvallen van cellen door cytotoxische T-cellen en NK-cellen komt ook het enzyme perforine vrij; dat maakt porieën in het celmembraan.] Deze data suggereren significante ontregeling van het immuunsysteem bij CVS/M.E.-patiënten.

Besluiten Onze studie vond immunologische abnormaliteiten die kunnen dienen als biomerkers bij CVS/M.E.-patiënten en ze hebben een potentieel om als diagnostisch instrument toegepast te worden.

Methodes

[…]

Resultaten

[…]

Lymfocyt Cytotoxische Aktiviteit

NK en CD8+T (n = 71) cytotoxische aktiviteit (vermogen van NK en CD8+T cellen om, respectievelijk, K562- en P815-cellen te lyseren) was significant verminderd (p < 0.05) bij de CVS/M.E.-patiënten vergeleken met de controle-individuen. Granzyme-A expressie was significant gedaald in NK- én CD8+T-cellen bij de CVS/M.E.-populatie. IFN-γ en granzyme-K waren echter enkel bij de NK-cellen van de CVS/M.E.-groep verminderd.

Gewijzigde NK-profielen bij CVS/M.E.

Bij deze studie werden NK-fenotypes geclassificeerd als CD56brightCD16- of CD56dimCD16+ NK-cellen. Het aantal CD56brightCD16- NK-cellen was significant lager (p < 0.001) bij de CVS/M.E.-patiënten vergeleken met de controle-individuen. De CD56dimCD16+ NK-cellen bleven echter onveranderd bij alle groepen.

Profiel van CD4+T-cellen Cytokinen en VPACR2 bij CVS/M.E.

Na 72 uur cultuur waren de Th1 en Th2 cytokine-secreties aanzienlijk verschillend tussen de groepen; Th17 cytokine IL-17A bleeft echter ongewijzigd. De IL-10, IFN-γ en TNF-α produktie was echter significant verhoogd bij de CVS/M.E.-groep vergeleken met de controle-groep. De cytokinen IL-2 en IL-6 waren gestegen bij de CVS/M.E.-populatie maar waren niet statistisch verschillend tussen de groepen. IL-17A was ook niet significant verschillend. FoxP3 secretie door Tregs was significant hoger bij de CVS/M.E.-groep vergeleken met gezonde deelnemers. Het aantal Treg-cellen was ook verhoogd in de CVS/M.E.-populatie (0,77 ± 0,10 vs. 0,24 ± 0,02). Expressie van VPACR2 op lymfocyten was significant hoger bij de CVS/M.E.-patiënten.

Achtergrond

[…]

Studies hebben een link gesuggereerd tussen infekties, neurologische & neuro-immune dysfunkties en een klinisch beeld van CVS/M.E. Het immuunsysteem werd op allerlei manieren onderzocht bij patiënten met CVS/M.E. maar de resultaten daarvan zijn inconsistent, met verschillen qua aantallen lymfocyt-cellen en cytokine-verdeling. Niettemin kunnen bevindingen aangaande immunoglobulinen, complement-merkers en aktivatie-molekulen een onderliggende aantasting van de immuun-funktie aantonen. Verminderde funktie van lymfocyten, in het bijzonder ‘Natural Killer’ (NK) cel cytotoxische aktiviteit lijkt een consistent gegeven bij CVS/M.E.-patiënten vergeleken met gezonde controles [zie o.a.: ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’, ‘‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?]. De funktionele capaciteit van andere immuun-cellen, zoals T-cellen, en de bijdrage van andere molekulen tot het pathofysiologische mechanisme van CVS/M.E., moet nog worden bepaald. In het bijzonder de rol van subsets CD4+T- en de CD8+T-cel populaties [helper & cytotoxische T-cellen] werd nog niet volledig bestudeerd. Belangrijk is dat gegevens betreffende cytokine-verdeling bij CVS/M.E.-patiënten wijzen in de richting van een toename qua pro-inflammatoire cytokinen, suggestief voor de aanwezigheid van een onderliggende virale invloed bij deze patiënten [Broderick G, Fuite J, Kreitz A, Vernon SD, Klimas N, Fletcher MA: A formal analysis of cytokine-networks in Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2010) 7 :1209-17 (geeft het belang aan van de cytokinen IL-2, IFN-γ en TNF-α bij CVS)] en dit kan nadelig zijn voor de immune inflammatoire processen.

Het is algemeen bekend dat neuropeptiden de immuniteit reguleren. Relevant hierbij zijn vaso-aktieve neuropeptiden (VN), specifiek: vaso-aktief intestinaal peptide (VIP) en hypofyse adenylaat-cyclase aktiverend polypeptide (PACAP). Zij reguleren en onderdrukken pro-inflammatoire immuun-processen […] [Gomariz RP, Juarranz Y, Abad C, Arranz A, Leceta J, Martinez C. VIP-PACAP system in immunity: new insights for multi-target therapy. Ann N Y Acad Sci (2006) 1070:51-74]. Hun rol bij CVS/M.E. blijft onbekend hoewel er suggesties zijn dat ze betrokken zouden kunnen zijn bij CD4+T-cel gerelateerde aktiviteiten zoals cytokine-secretie en FoxP3-expressie [Staines DR: Is Chronic Fatigue Syndrome an auto-immune disorder of endogenous neuropeptides, exogenous infection and molecular mimicry? Med Hypotheses (2004) 62: 646-652].

Aantallen immuun-cellen zijn niet noodzakelijk een aanwijzing voor ziekte-toestanden: er werd reeds gesteld dat ze inconsistent bleken bij CVS/M.E. De funktionele capaciteit van deze cellen tijdens ziekte-progressie kan echter leiden tot een beter begrip van het mechanisme dat geassocieerd is met onverklaarde aandoeningen zoals CVS/M.E. Anderzijds zou dit kunnen helpen bij het identificeren van specifieke immune parameters die kunnen worden gebruikt als diagnostische merkers. Deze studie hier exploreert zodoende immunologische abnormaliteiten die zouden kunnen dienen als biomerkers voor de diagnose van CVS/M.E. Daarenboven is dit de eerste studie die de rol van VN, VIP & PACAP en FoxP3 onderzoekt.

Bespreking

Dit is de eerste studie die significant hogere waarden van VPACR2-receptoren, CD4+CD25+Tregs en FoxP3+Treg expressie bij CVS/M.E.-patiënten aantoont in vergelijking met gezonde controles. Daarenboven hadden CVS/M.E.-patiënten significant hogere waarden van het anti-inflammatoir cytokine IL-10 en pro-inflammatoire cytokinen IFN-gamma en TNF-alfa. Dit profiel weerspiegelt een significante en belangrijke immunologische ontregeling die de klinische symptomen , bv. het voortdurend ziekte-gevoel dat CVS/M.E.-patiënten ervaren, zou kunnen verklaren.

Dit is de eerste studie die een grondig onderzoek levert van het CD4+T-cel profiel bij CVS/M.E.-patiënten, via de beoordeling van cytokine-secretie en niveaus van regulerende proteïnen; in het bijzonder VPACR2-receptoren en FoxP3-expressie. Cytokinen zijn oplosbare proteïnen met anti-inflammatoire of pro-inflammatoire effekten. Er werden dubbelzinnige cytokine-expressie patronen bij CVS/M.E.-patiënten gerapporteerd zonder definitieve identificatie aangaande welke cytokinen specifiek gelinkt zouden kunnen zijn met CVS/M.E. Mogelijke verklaringen voor de inconsistenties qua cytokine-verdelingen bij eerdere studies zijn de heterogene aard van de aandoening en verschillen qua gebruikte analytische methodes. Er werden echter nieuwere en meer gevoelige bepalingen ontwikkeld sinds de tegenstrijdige resultaten werden gerapporteerd. Er werd gesuggereerd dat het onderliggend mechanisme van CVS/M.E.een verschuiving qua cytokine-produktie, leidend tot een overheersend Th1 of Th2 cytokine-profiel, zou kunnen omvatten [zie bv. Cytokinen bij CVS ‘s nachts]. Bij het adaptieve immuunsysteem zijn CD4+T-cel subsets, Th1, Th2, Th17 en regulerende T-cellen (Tregs) de belangrijkste regulatoren van de cytokine-secretie en de inflammatoire immuun-respons. Er werd hier een bimodale Th1/Th2-respons geobserveerd. Een overheersende Th1 en Th17 immuun-respons werd gelinkt aan de ontwikkeling of aanwezigheid van een auto-immune ziekte, terwijl verhogingen qua Th2-cytokinen de aanwezigheid suggereren van andere systemische aandoeningen. Th1-cellen secreteren de cytokinen IFN-gamma en IL-2, terwijl Th2-cellen de cytokinen IL-4 en IL-10 secreteren, en Th17 secreteren pro-inflammatoir IL-17a, IL-17f en IL-22. Gegevens betreffende cytokine-netwerken bij CVS/M.E. tonen een overheersend Th2/anti-inflammatoir profiel met een verzwakt Th1-profiel [zie Broderick et al. hierboven].

Deze studie ondersteunt de aanwezigheid van een mogelijk onevenwicht in Th1/Th2 respons bij CVS/M.E. gekenmerkt door een significante stijging van IL-10 samen met significante verhogingen van IFN-gamma en TNF-alfa. Dergelijke stijgingen van IL-10 zijn suggestief voor een aanhoudende chronische infektueuze toestand en zou geassocieerd kunnen zijn met een demping van de NK- en CD8+T-cel immuun-respons. Anderen hebben getoond dat IL-10RA [alfa subunit van de interleukin 10 receptor] differentieel tot expressie komt bij CVS/M.E.-patiënten, wat een mogelijks gecompromitteerde funktie van IL-10 of zijn receptor aangeeft [Kaushik N, Fear D, Richards SC, McDermott CR, Nuwaysir EF, Kellam P, Harrison TJ, Wilkinson RJ, Tyrrell DA, Holgate ST, Kerr JR. Gene expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Pathol (2005) 58: 826-832 /// Kerr JR: Gene profiling of patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Curr Rheumatol Rep (2008) 10 :482-491]. Niettemin wijzen verhoogde waarden qua IL-10, IFN-gamma en TNF-alfa op de aanwezigheid van een schimmel-, bakteriële of virale infektie. […]. Dergelijke veranderingen [stijgingen van IL-10, IFN-gamma en TNF-alfa] zouden ook een toename van de virale lading en het voorkomen van griep-achtige symptomen kunnen suggereren. Een verhoging van IL-10 zou ook kunnen bijdragen tot verminderde cytotoxische aktiviteit die wordt geobserveerd bij de NK- en CD8+T-cellen. De toename qua pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF-alfa, zou ook de aanwezigheid kunnen weerspiegelen van een ontstoken darm of prikkelbare darm syndroom bij sommige CVS/M.E.-patiënten. Inflammatie in de darm kan het centraal zenuwstelsel wijzigen [Lakhan SE, Kirchgessner A: Gut inflammation in Chronic Fatigue Syndrome. Nutr Metab (2010), 7: 79] en verscheidene fysiologische mechanismen, inclusief neuropeptiden, beïnvloeden.

De wijzigingen in de Th1- én Th2-responsen zou veranderingen qua funktie van de VN-receptor VPACR2, die een belangrijke promoter en stimulator is van anti-inflammatoire cytokinen zoals IL-10, kunnen suggereren.

Het is belangrijk op te merken dat VN, VIP en PACAP nooit eerder werden beoordeeld bij CVS/M.E. Deze belangrijke neuropeptiden verhogen IL-10 gen-expressie […], daarom zouden wijzigingen qua VN – zoals stijgingen van VPACR2 – een toename van IL-10 kunnen suggereren. Verdere suggereeert een verhoging qua TNF-alfa en IFN-gamma een onvermogen van de verhoogde VPACR2 om TNF-alfa en IFN-gamma secretie te onderdrukken, aangezien deze neuropeptiden pro-inflammatoire cytokinen bleken te onderdrukken terwijl ze secretie van anti-inflammatoire cytokinen begunstigen. Daarenboven suggereren verhogingen van VPACR2 mogelijks veranderingen qua cAMP geassocieerd met de inflammatoire immuun-respons bij CVS/M.E. Hoewel we bij onze studie de waarden van cAMP bij CVS/M.E.-patiënten niet bepaalden, staat VIP-binding op zijn receptor, in dit geval VPACR2, bekend de aanwezigheid van FoxP3+ te stimuleren die helpt bij het reguleren van de T-cel respons. Het is daarom consistent dat gestegen VPACR2-waarden zich zullen vertalen naar verhoogde FoxP3-expressie. FoxP3+ Tregs secreteren ook IL-10 die de expressie van FoxP3 in Tregs in stand houdt [Gonzalez-Rey E, Delgado M: Vaso-active intestinal peptide and regulatory T-cell induction: a new mechanism and therapeutic potential for immune homeostasis. Trends Mol Med (2007) 13: 241-251]. De gestegen expressie van IL-10 en de relatief hogere expressie van FoxP3, samen met significante verhogingen qua CD4+CD25+Tregs onderdrukkende aktiviteit, suggereert een behoefte het hoofd te bieden aan een significante pro-inflammatoire respons bij deze patiënten. Hoewel niveaus van virale antigenen niet werd gemeten bij deze studie, zouden deze observaties een geloofwaardige aanwezigheid van virale antigenen, adjuvanten of auto-antilichamen in de perifere circulatie bij CVS/M.E.-patiënten kunnen suggereren [Nancy AL, Shoenfeld Y: Chronic Fatigue Syndrome with auto-antibodies – the result of an augmented adjuvant effect of hepatitis-B vaccine and silicone implant. Autoimmun Rev (2008) 8: 52-55 /// Buskila D, Atzeni F, Sarzi-Puttini P: Etiology of fibromyalgia: the possible role of infection and vaccination. Autoimmun Rev (2008) 8: 41-43].

NK cytotoxische aktiviteit bij CVS/M.E. kreeg veel aandacht, terwijl slechts één studie CD8+T-cel cytotoxische aktiviteit onderzocht. De meeste studies vonden significante dalingen qua NK-aktiviteit en één studie vond verminderde CD8+T-cel cytotoxische aktiviteit in een CVS/M.E.-populatie vergeleken met een controle-groep. Deze bevindingen werden bevestigd in onze studie. We vonden dat NK cytotoxische aktiviteit en CD56bright NK-fenotypes gedaald zijn bij CVS/M.E.-patiënten [zie ook Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS]. Deze atypische cytotoxische responsen zouden gelinkt kunnen zijn met een aantasting van door granulen gemedieerde cel-dood mechanismen (waarbij apoptotishe mediatoren, perforine en granzymen betrokken zijn).

Perforine vormt porie-achtige strukturen om de toegang van granzymen in de target-cel te vergemakkelijken en granzymen aktiveren meerdere apoptose-mechanismen die het effektief doden van de target-cel verzekeren. Perforine en granzymen bleken [eerdere studie] verminderd in NK- én CD8+T-cellen bij CVS/M.E. [Maher KJ, Klimas NG, Fletcher MA: Chronic Fatigue Syndrome is associated with diminished intracellular perforin. Clin Exp Immunol (2005) 142: 505-511]. In tegenstelling daarmee waren [bij de huidige studie] granzyme-A én granzyme-K significant gereduceerd terwijl perforine-waarden verhoogd waren bij de NK- én CD8+T-celllen van CVS/M.E.-patiënten. Gedaalde cytotoxische aktiviteit zou daarom een belangrijke component kunnen zijn van de immuun-ontregeling die wordt gezien bij CVS/M.E.

Besluiten

Deze resultaten illustreren een ernstig gecompromitteerd immunomodulatie-mechanisme bij CVS/M.E. waarbij pogingen om immuun-homeostase te reguleren of te herstellen verstoord blijken te zijn. Deze bevindingen suggereren dat bepaalde immunologische biomerkers, zoals aangetoond in deze studie, uniek zouden kunnen zijn voor CVS/M.E. Er werden nog geen routinematig beschikbare klinische immunologische merkers geïdentificeerd die CVS/M.E. kenmerken, wat resulteert in een slechte herkenning en management van de patiënten. De immunologische abnormaliteiten die in onze studie worden geïdentificeerd kunnen mogelijks deze leemte als potentiële biomerkers vullen en klinici en patiënten bijstaan bij diagnose en management vandeze ernstig invaliderende aandoening. Deze biomerkers zouden NK-fenotypes, NK-aktiviteit, CD8+T-cel aktiviteit, IL-10, IFN-gamma TNF-alfa, FoxP3 en VPACR2 kunnen omvatten. Deze merkers, die uniek voor CVS/M.E.-patiënten lijken te zijn, zouden kunnen bijdragen om hen te identificeren als een afzonderlijke populatie, wat beter geschikt klinisch management en betere doelgerichte wetenschappelijke onderzoeken naar de onderliggende pathomechanismen van de ziekte toe zou laten.

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: