M.E.(cvs)-wetenschap

maart 3, 2012

Verhoogd ventriculair lactaat & verlaagd corticaal glutathion impliceren oxidatieve stress bij CVS

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 4:37 pm
Tags: , , , , ,

In onderstaande studie bevestigen Prof. Shungu en Dr Natelson hun eerdere bevindingen gerapporteerd in ‘Lactaat in Ventriculair Cerebrospinaal Vocht is verhoogd bij CVS’ & ‘Verhoogd ventriculair lactaat & mentale vermoeidheid bij CVS’ en bouwen hierop verder door er een nieuwe component (het anti-oxidant glutathion) bij te betrekken…

————————-

NMR Biomed. 2012 Jan 27. [pre print]

Increased ventricular lactate in Chronic Fatigue Syndrome. III. Relationships to cortical glutathione and clinical symptoms implicate oxidative stress in disorder pathophysiology

Dikoma C. Shungu (a*), Nora Weiduschat (a), James W. Murrough (b), Xiangling Mao (a), Sarah Pillemer (b), Jonathan P. Dyke (a), Marvin S. Medow (c), Benjamin H. Natelson (d), Julian M. Stewart (c) and Sanjay J. Mathew (b,e)

a Department of Radiology, Weill Medical College of Cornell University, New York, NY, USA

b Department of Psychiatry, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY, USA

c Centre for Hypotension, New York Medical College, Valhalla, NY, USA

d Department of Pain Medicine and Palliative Care, Beth Israel Medical Centre, New York, NY, USA

e Department of Psychiatry and Behavior Sciences, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een complexe ziekte die dikwijls verkeerdelijk een pyschiatrische diagnose krijgt. In twee eerdere rapporten, waarbij we gebruik maakten van 1H-MRSI [magnetische resonantie beeldvorming], vonden we significant hogere waarden voor lactaat in het ventriculair cerebrospinaal vocht (CSV) bij patiënten met CVS t.o.v. mensen met veralgemeende angst aandoening (GAD) en gezonde vrijwilligers (HV), maar niet t.o.v. mensen met majeure depressie (MDD). In deze onafhankelijke neuro-imaging studie onderzochten we een pathophysiologisch model waarbij we postuleren dat stijgingen qua CSV-lactaat bij patiënten met CVS zou kunnen worden veroorzaakt door verhoogde oxidatieve stress, cerebrale hypo-perfusie en/of secundaire mitochondriale dysfunktie. 15 patiënten met CVS, 15 met MDD en 13 HVs werden als volgt bestudeerd: (i) 1H-MRSI om CSV-lactaat te meten; (ii) ‘single-voxel’ [voxel = volume-pixel; een waarde van een standaard ‘rooster’ in een drie-dimensionale ruimte, in dit geval dus bij beeldvorming via Magnetische Resonantie] 1H-MRS om de waarden van corticaal glutathion (GSH) als een merker voor anti-oxidante capaciteit te meten; (iii) ‘arteriële spin labeling’ [ASL; arterieel bloed wordt magnetisch gelabeld vooraleer het naar het weefsel dat wordt bestudeerd gaat en vergeleken met een a controle zonder labeling; in de praktijk betekent dit dat er geen contrast wordt gebruikt] MRI om regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) te meten; en (iv) 31P MRSI om hoog-energetische fosfaten in het brein als objectieve indicator voor mitochondriale dysfunktie te meten. We vonden verhoogd ventriculair lactaat en verlaagd GSH bij patiënten met CVS en met MDD t.o.v. HVs. Er waren geen significante GSH-verschillen tussen de twee patiënten-groepen. Daarnaast vonden we een lagere rCBF in de linker ‘anterior cingulate’ cortex [bepaalde zenuw-bundels in de hersen-schors] en de rechter linguale gyrus [struktuur in de occipetale kwab van de hersenen] bij patiënten met CVS t.o.v. HVs, maar de rCBF verschilde niet tussen individuen met CVS en MDD. We vonden geen verschil tussen de 3 groepen voor éénder welke hoge-energetische fosfaat-metabolieten. In verklarende correlatie-analyses vonden we dat de waarden voor ventriculair lactaat en corticaal GSH omgekeerde gecorreleerd waren, en significant geassocieerd met meerdere belangrijke indicatoren voor lichamelijke gezondheid en invaliditeit. Tesamen genomen ondersteunen de resultaten van deze onafhankelijke studie een pathophysiologisch model voor CVS waarbij verhoogde oxidatieve stress een sleutel-rol kan spelen bij de etiopathofysiologie van CVS.

INLEIDING

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een medisch onverklaarde ziekte, waarvan de diagnose enkel wordt gesteld nadat alternatieve medische en neuropsychiatrische pathologieën werden uitgesloten. […] De diagnose blijft controversieel omwille van de heterogene fenomenologie van de ziekte, de overlap met neuropsychiatrische symptomen en het gebrek aan gevalideerde diagnostische testen. Daarom maakt het ontdekken van CVS-specifieke biomerkers onderwerp uit van intense research.

In eerdere studies [klik op de links in onze inleiding] gebruikten we 1H-MRSI om neuro-metabolieten bij CVS te vergelijken met die van mensen met veralgemeende angst aandoening (GAD) en met majeure depressie (MDD); courante neuropsychiatrische aandoeningen met symptoom-overlap met CVS. Patiënten met CVS vertoonden significant verhoogd ventriculair lactaat in het cerebrospinaal vocht (CSV) t.o.v. gezonde controles en patiënten met een veralgemeende angst aandoening, terwijl er geen verschillen werden gevonden tussen CVS en MDD. Belangrijk is dat onze herhaalde bevinding van significante stijgingen qua ventriculair lactaat bij CVS een mogelijke, met de ziekte geassocieerde biomerker suggereerde, waarvan het begrip een nieuw licht zou kunnen werpen op de pathofysiologie van de ziekte.

In deze studie onderzochten we een pathofysiologisch model voor CVS, dat postuleert dat aanhoudende oxidatieve stress en geassocieerde oxidante schade [Kennedy G, Spence VA, McLaren M, Hill A, Underwood C, Belch JJF. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms. Free Radic Biol Med (2005) 39(5):584-589; zie ook: ‘Oxidatieve stress & Robinson M, Gray SR, Watson MS, Kennedy G, Hill A, Belch JJ, Nimmo MA. Plasma IL-6, its soluble receptors and F-isoprostanes at rest andduring exercise in chronic fatigue syndrome. Scand. J. Med. Sci. Sports 2009; 13: 1-9; zie ook ‘Interleukine-6 en isoprostanen bij CVS na inspanning] leidt tot cerebrale hypo-perfusie [bv. Yoshiuchi K, Farkas J, Natelson BH. Patients with Chronic Fatigue Syndrome have reduced absolute cortical blood-flow. Clin. Physiol. Funct. Imaging. (2006) 26: 83-86] en/of secundaire mitochondriale dysfunktie welke mogelijks de door ons geobserveerde verhoging qua ventriculair lactaat kan verklaren. Deze studie had twee primaire objectieven: (i) 1H-MRSI gebruiken om onze bevinding van gestegen ventriculair lactaat bij CVS in een nieuwe groep te repliceren; en (ii) nagaan of de gepostuleerde en experimenteel gedocumenteerde oxidatieve stress die bij deze aandoening is verhoogd, geassocieerd is met een gebrekkige anti-oxidante capaciteit, d.m.v. 1H-MRS om in vivo waarden van glutathion (GSH) – het meest overvloedige anti-oxidant in het centraal zenuwstelsel – in de hersenen te meten. Onze secundaire doelen waren: (i) arteriële spin labeling (ASL) MRI gebruiken om eerdere observaties van verminderde regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) bij CVS te repliceren (wat de geobserveerde lactaat-verhogingen zou kunnen verklaren); (ii) 31P MRSI gebruiken om regionale hersen-waarden van hoog-energetische fosfaten (bv. ATP) te meten, als indicatoren voor een mogelijke secundaire mitochondriale dysfunktie bij CVS (waarvan de aanwezigheid ook geassocieerd zou kunnen zijn met gestegen lactaat); en (iii) beoordelen of deze neuro-imaging merkers correleren met klinische karakteristieken van CVS.

Alle neuro-imaging studies werden uitgevoerd tijdens één enkel onderzoek van 90-120 min […]. Zoals bij onze eerdere studies dienden voor leeftijd en geslacht gematchte gezonde vrijwilligers (HVs) en patiënten met MDD respectievelijk als normale controles en ‘ziekte-controles’.

MATERIALEN & METHODES

[…]

Individuen

[…] tussen 18 en 45 […] zich onhouden van alkohol ten minste 48 h vóór de scans (de gemeten lactaat CH3-groep heeft bijna dezelfde MR-frequentie als de ethanol CH3-groep). Exclusie-criteria: een onstabiele medische of neurologische ziekte of een aandoening die blootstelling aan MRI uitsluit (bv. pacemaker, metaal-prothese).

CVS-patiënten werden gerecruteerd via doorverwijzing door klinici en oproepen in de media; diagnose gebeurde door een gecertificeerd neuroloog met uitgebreide ervaring qua CVS-research (richtlijnen van de ‘US Centres for Disease Control and Prevention’). Patiënten met MDD warden op gelijkaardige wijze gerecruteerd en warden geëvalueerd door een gecertificeerd psychiater. Alle deelnemers waren vrij van psychotrope medicatie voor minstens 2 weken or (≥ 4 weken voor fluoxetine) vóór de scans, vrij van drug-misbruik/-afhankelijkheid voor minstens 6 maand, […]. HVs […] voldeden niet aan de criteria voor CVS of enige psychiatrische aandoening, en waren als groep gematcht voor geslacht en leeftijd met de twee patiënten-groepen.

Klinische beoordeling

[…] (i) ‘CDC Symptom Inventory’ voor CVS-symptomen; (ii) vermoeidheid-ernst via de 20-item ‘Multidimensional Fatigue Inventory’ (MFI); (iii) lichamelijk en mentale gezondheid via de ‘36-Item Short Form Health Survey’; (iv) funktionele stoornissen en invaliditeit via de ‘Sheehan Disability Scale’ (SDS); (v) pijn en pijn-interferentie met aktiviteiten van het dagelijks leven via de ‘Wisconsin Brief Pain Inventory’; (vi) slaap-kwaliteit via de ‘Pittsburgh Sleep Quality Index’; (vii) depressie via de ‘Quick Inventory of Depressive Symptomatology – Self Report’ (QIDS-SR) (20); en (viii) traumatische gebeurtenissen in het vroeger leven via de ‘Childhood Trauma Questionnaire’.

Metingen van ventriculair lactaat en volume d.m.v. 1H-MRSI en strukturele MRI

[…]

31P MRSI protocol

[…] totale scan-tijd van 26 min. […]

Meting van hersen-GSH d.m.v. 1H MRS en beoordeling van hersenstof inhoud

Na de 1H- en 31P-MRSI-scans […] meting van de GSH-waarden in 15 min in een 3x3x2 cm3 occipitale cortex (OCC) voxel, een gebied waarin we al abnormale niveaus aan γ-aminoboterzuur (GABA) hadden gevonden bij patiënten met MDD (en dus van belang gezien depressieve symptomen courant zijn bij CVS-patiënten). Er moet worden opgemerkt dat, omwille van de de lage brein-concentratie (0,5-1,5 mmol/l) en overlap met de resonantie van totaal creatine (10x sterker), het in vivo detekteren van brein-GSH via 1H-MRS een technische uitdaging is. […]

Gezien verschillen op metaboliet-niveau werden gerapporteerd voor grijze (GM) en witte (WM) hersenstof, implementeerden we op MRI gebaseerde weefsel-segmentering om heterogeniteit en samenstelling van de hersenstof te bepalen […].

rCBF-metingen d.m.v. ASL MRI

[…] totale scan-tijd van 5,25 min. […]

Statistische analyse

[…]

Verkennende associatie tussen MRS-metingen en klinische variabelen

Met een staal-grootte van, ten hoogste, 15 individuen per groep, had deze studie niet voldoende statistische kracht om correlaties binnen de groepen mogelijk te maken (daarvoor zouden naar schatting 40 of meer individuen per groep nodig zijn). […]

RESULTATEN

Demografische en klinische karakteristieken van het staal

15 patiënten met CVS, 15 met MDD en 13 HVs […]. De 3 groepen waren vergelijkbaar qua leeftijd, geslacht, ethniciteit, burgerlijke stand, body-mass-index (BMI) en jaren opleiding. Ze verschilden echter wel qua ras (p = 0.001), gezien de CVS-groep enkel uit Caucasiërs bestond.

De CVS-groep vertoonde meer met CVS geassocieerde symptomen t.o.v. de HV (p < 0.001) en MDD (p = 0.019) -groepen. […] De 2 patiënten-groepen vertoonden een hoge graad aan funktionele stoornissen en invaliditeit t.o.v. de HV-groep […] maar verschilden niet van elkaar (p = 0.233). Over het algemeen was de gezondheid-kwaliteit uitgesproken gedaald in de CVS-groep t.o.v. de HV- en MDD-groepen. De CVS-groep meldde een minder goed lichamelijk funktioneren, meer fysieke beperkingen, meer vermoeidheid, hogere pijn-scores, verminderd sociaal funktioneren en slechtere scores voor algemene gezondheid dan de HV-groep. De MDD-groep deden het slechter dan de CVS-groep voor emotioneel welzijn en geassocieerde beperkingen, maar de 2 groepen verschilden niet qua sociaal funktioneren of globale vermoeidheid.

[…] geen significant verschil tussen CVS en HV met betrekking tot motivatie, of tussen CVS en MDD met betrekking tot aktiviteit-niveau, mentale vermoeidheid of algemene vermoeidheid.

Testen van de primaire hypothesen

Ventriculair lactaat en volume

Gemiddelde, via 1H-MRSI gemeten waarden voor ventriculair lactaat verschilden significant tussen de CVS (2,23 ± 1,10 i.u.), MDD (1,35 ± 0,93 i.u.) en HV (0,00 ± 0,86 i.u.) -groepen (p < 0.001). Testen achteraf toonden significant hogere niveaus qua ventriculair lactaat bij CVS (p < 0.001) én MDD (p = 0.009) t.o.v. HV, met een zwakke trend voor hogere waarden bij CVS t.o.v. MDD (p = 0.114). Na het controleren van de lactaat-waarden voor leeftijd en andere co-variabelen (geslacht, roken en BMI) bleeft het significant effekt behouden (p = 0.050). De gemiddelden van de ventriculaire volumes waar het lactaat-signaal werd gemeten, verschilde niet tussen CVS (3554 ± 457mm3), MDD (3971 ± 643mm3) en HV (3057 ± 503mm3) (p = 0.48). […]

GSH in de occipetale kwab en weefsel-heterogeniteit

Er was een groep-effekt voor occipitale GSH-waarden […] die, bij testen achteraf, toe te schrijven was aan verminderingen qua GSH/W [signaal van GSH t.o.v. water] bij de CVS- [(1,86 ± 0.47) x 10-3; p < 0.001] én MDD- [(2,27 ± 0,42) x 10-3; p = 0.004] groepen t.o.v. HVs [(2,92 ± 0,59) x 10-3]. Er was een niet-significante trend richting lager GSH/W bij CVS t.o.v. MDD (p = 0.086). […] Leeftijd, geslacht, roken en BMI hadden geen impact op verschillen qua corticaal GSH; ook weefsel-type niet (geen verschil bij de groepen qua GM: CVS, 10.021 ± 3.158 mm3; MDD, 11.280 ± 2.307 mm3; HV, 10.716 ± 2.282 mm3; p = 0.656; of WM: CVS, 5.427 ± 1.814 mm3; MDD, 5.351 ± 1.889 mm3; HV, 6.197 ± 2.004mm3; p = 0.530).

Bijkomende analyses

Associaties tussen ventriculair lactaat, corticaal GSH en klinische variabelen

We vonden een sterke negatieve correlatie tussen ventriculair lactaat en GSH voor alle deelnemers (p = 0.001), alsook binnen de CVS-groep (p = 0.044), hoewel deze laatste correlatie minder statistisch significant was. […]

Over de 3 groepen werden significante associaties tussen GSH en de volgende klinische variabelen gevonden: (i) RAND SF-36 scores toonden dat GSH positief gecorreleerd is met lichamelijk funktioneren (p = 0.001) en fysieke energie (p < 0.001); (ii) GSH was negatief gecorreleerd met algemene vermoeidheid (p < 0.001), lichamelijke vermoeidheid (p < 0.001) en verminderde aktiviteit (p < 0.001), zoals bepaald via de MFI; (iii) GSH was negatief gecorreleerd met fysieke stoornissen en invalideit (p < 0.001), zoals bepaald via de SDS; en (iv) GSH was negatief gecorreleerd met CVS-symptomatologie (p < 0.001), zoals bepaald via de ‘CDC CFS Symptom Inventory’.

Ook voor ventriculair lactaat werden meerdere significante correlaties gevonden over het gehele staal, maar tegengesteld aan die voor GSH. Scores voor gezondheid-kwaliteit correleerden over bijna alle domeinen van de RAND SF-36 negatief met ventriculair lactaat (p < 0.001). Daarnaast waren er significant positieve correlaties tussen ventriculair lactaat en algemene vermoeidheid (p = 0.001), lichamelijke vermoeidheid (p < 0.001) en verminderde aktiviteit (p = 0.002). Bovendien correleerde ventriculair lactaat positief met de graad van fysieke stoornissen en invaliditeit (p < 0.001); hoewel er slechts een zwak positieve correlatie was tussen ventriculair lactaat en CVS-symptomen (p = 0.038).

Tenslotte was de slaap-kwaliteit voor alle deelnemers, zoals bepaald via de ‘Pittsburgh Sleep Quality Inde’, negatief gecorreleerd met GSH (p = 0.001) en positief gecorreleerd met ventriculair lactaat (p = 0.001) – hogere PSQI-scores betekenen meer slaap-stoornissen.

rCBF en globale CBF gemeten d.m.v. ASL MRI

[…] We vonden significant verschillende absolute CBF-waarden […] in 2 hersen-gebieden. De CVS-groep had lagere rCBF-waarden in de linker ‘anterior cingulate’ cortex (p = 0.039) en rechter linguale gyrus (p = 0.016) regios in vergelijking met de HV-groep. Daarnaast was er een trend tot lagere rCBF in de linker ‘anterior cingulate’ cortex bij de MDD-groep t.o.v. HVs (p = 0.08). Er waren geen significante verschillen qua rCBF-waarden tussen de CVS- en MDD-groepen in eender welk hersen-gebied.

Hoewel slechts twee relatief beperkte regios met een statistisch significante CBF opdoken, bleek uit onderzoek van de ruwe waarden zeer suggestief een potentieel meer wijdverspreide hypo-perfusie bij patiënten met CVS en MDD. […]

Regionale waarden van hoog-energetische fosfaten in het brein gemeten via 31P-MRSI

Geen enkele van de verkennende statistische analyses die we uitvoerden betreffende de waarden voor hoog-energetische fosfaten, inclusief ATP, creatine-fosfaat (PCr) en anorganisch fosfaat (Pi), alsook hun verhoudingen (bv. ATP/PCr of Pi/Cr) en intracellulaire pH […], toonde een groep-effekt in om het even welk hersen-gebied. Daarnaast waren er geen correlaties tussen om het even welke fosfaat-metaboliet en demographische & klinische variabelen.

BESPREKING

Dit rapport is het derde in een serie van neuro-imaging onderzoeken bij CVS, een aandoening met een onzekere pathofysiologie. We repliceerden bij deze onafhankelijke groep, onze eerdere meldingen van verhoogd ventriculair CSV-lactaat bij patiënten met CVS in vergelijking met voor leeftijd en geslacht gematchte HVs. Daarnaast rapporteren we, voor de eerste keer, significante dalingen wat betreft de waarden voor corticaal GSH bij patiënten met CVS en MDD t.o.v. gezonde controles. Ventriculair lactaat en corticaal GSH bleken omgekeerd met elkaar gecorreleerd, alsook met meerdere belangrijke indicatoren voor lichamelijke gezondheid en invaliditeit. Deze bevindingen bevestigen verder de implicatie van verhoogd ventriculair lactaat bij patiënten met CVS, terwijl dalingen van het anti-oxidant GSH bij patiënten met CVS en MDD sterk een rol suggereren voor verhoogde oxidatieve stress bij de twee aandoeningen.

Verhogingen van ventriculair lactaat

Hoewel we in de tweede studie van deze serie geen verschillen qua ventriculair lactaat vonden tussen HVs en patiënten met MDD, of tussen bij patiënten met CVS en MDD (ondanks numeriek verschillende gemiddelde waarden), vonden we in de huidige studie significantl hogere waarden voor ventriculair lactaat bij patiënten met MDD t.o.v. HVs, en een zwakke trend voor stijgingen bij de CVS- t.o.v. de MDD-groep. Dit kan er op wijzen dat de CVS en MDD patiënten-groepen die voor de huidige studie werden gerecruteerd meer representatief voor elke aandoening zijn, aangezien de CVS-groep meer CVS-symptomen (‘CDC Symptom Inventory’) en lichamelijke vermoeidheid (MFI) vertoonde dan de MDD-groep, en patiënten met MDD waren significant depressiever dan individuen met CVS (QIDS-SR), terwijl de twee groepen goed gematcht waren met betrekking tot algemene vermoeidheid en funktionele invaliditeit. De betere groep-matching zou de overlap wat betreft sleutel-symptomen kunnen hebben doen dalen, waardoor de heterogeniteit binnen elke groep (en de daarmee gerelateerde variantie) verminderde. Deze overwegingen suggereren dat hoger ventriculair lactaat bij patiënten met CVS in vergelijking met MDD in grotere studies zou kunnen worden gevonden. De relatief kleine grootte-orde van de verschillen suggereert echter dat ventriculair lactaat alleen waarschijnlijk geen biomerker voor differentiatie tussen individuen met CVS en MDD is.

Gebreken qua corticaal GSH

Bij deze studie vonden we significante GSH-gebreken bij patiënten met CVS en MDD in vergelijking met HVs, en een niet-significante trend tot verminderd GSH bij patiënten met CVS t.o.v. individuen met MDD. Naar ons weten is dit de eerste studie die GSH-gebreken documenteert bij patiënten met MDD, wat consistent is met hypothesen betreffende redox-ontregeling en verhoogde oxidatieve stress bij die aandoening. Onze bevinding van significante GSH-tekorten bij patiënten met CVS staat in tegenstelling tot een 1H-MRS studie waarbij geen verschillen qua corticaal GSH konden worden gedetekteerd tussen patiënten met CVS en gezonden individuen. Die studie vertoonde echter een aantal opvallende methodologische beperkingen. Ten eerste: er werd een conventionele ‘single-voxel’ spectroscopie 1H-MRS techniek gebruikt (die geen detekteerbaar GSH-signaal oplevert) om dit zwak signaal te meten […]. Ten tweede: er werd een techniek gebruikt die onvermijdbaar leidt significante verliezen qua signaal-intensiteit van de reeds zwakke of the GSH-piek […]. Ten slotte: […] geen beoordeling van de betrouwbaarheid van de procedure mogelijk. Het is daarom hoogst onwaarschijnlijk dat de gerapporteerde ‘GSH’-waarden van 2,703 ± 2,311 voor CVS-patiënten en 5,191 ± 8,984 voor gezonde controles [in die negatieve studie] zouden kunnen worden onderscheiden van achtergrond-ruis of een mix van overlappende GABA en beweeglijke macromolekulen. Dit staat in tegenstelling tot de huidige studie, die een […] techniek gebruikt die een onbelemmerde GSH-piek oplevert, en uitgebreid werd aangewend – door onze groep en anderen – om gelijkaardige lage concentraties van GABA in de hersenen te meten onder dezelfde belastingen in vivo.

De huidige 1H-MRS metingen van hersen-GSH zijn moeilijk te vergelijken met eerdere perifere metingen bij CVS-patiënten, die niet verschilden van controles, aangezien GSH slechte eigenschappen heeft wat betreft bloed-brein-barrière permeabileit en transport, zodat de bloed-waarden wellicht de corticale niveaus niet weerspiegelen. Een gevolg van de slechte bloed-brein-barrière permeabiliteit van GSH is dat voeding-supplementen met dit anti-oxidant waarschijnlijk de corticale waarden niet significant zullen verhogen, wat de verhoogde interesse rechtvaardigt voor synthetische GSH-voorlopers, zoals N-acetylcysteïne, die door de bloed-brein-barrière kunnen gaan en er in situ synthese en verhoging van corticaal GSH aansporen. Onze bevinding van significante GSH-gebreken bij patiënten met CVS t.o.v. HVs, die sterk correleerde met verscheidene indicatoren voor lichamelijke gezondheid en funktionele invalidietit, suggereert zodoende dat het onderzoek van een dergelijke indirecte benadering voor de elevatie van corticaal GSH voor neuroprotektie bij CVS aangewezen is.

Klinische correlaties en implicaties van de verschillen tussen CVS- en MDD-groepen

De resultaten van onze klinische evaluaties van de CVS- en MDD-groepen waren consistent met de algemene manifestaties van elke aandoening. Er bleek ook een significante symptoom-overlap voor een brede waaier indicatoren voor lichamelijke en funktionele invaliditeit, die verantwoordelijk kunnen zijn voor de moeilijkheden bij de differentiatie tussen de twee aandoeningen. De twee groepen verschilden wat betreft de meer uitgesproken depressieve symptomen, verminderde motivatie en meer ‘beperkingen te wijten aan emotionele moeilijkheden’ en minder ‘emotioneel welzijn’ bij MDD, en meer pijn, fysieke beperkingen en lichamelijke vermoeidheid, en slechtere algemene gezondheid en fysiek funktioneren bij CVS.

Hoewel GSH sterk correleerde met CVS-symptomen, waren de correlaties tussen CVS-symptomen en ventriculair lactaat veel zwakker, wat mogelijks suggereert dat er een nauwere koppeling bestaat tussen CVS-symptomen en GSH-tekorten dan lactaat (waarvan de verhogingen misschien wel verder van de pathofysiologie verwijderd zijn). Belangrijk is dat het onderzoeken van de relaties tussen de twee MRS-variabelen en klinische indicatoren over het volledig staal een danige hoge graad van overlapping aantoonde dat deze MRS-variabelen, alleen of tesamen, niet kunnen worden beschouwd als gevoelige biomerkers voor CVS of MDD, of als een basis voor de differentiatie tussen de twee aandoeningen. Het feit echter dat we directe correlaties vonden tussen GSH en klinische indicatoren voor een goede gezondheid of funktie, en tussen ventriculair lactaat en indicatoren voor slechte gezondheid en fysieke invaliditeit, is kwalitatief consistent met de heilzame rol van GSH bij detoxificatie en het verzachten van de effekten van oxidatieve stress, en bij de rol van lactaat als een merker voor nadelige biologische belastingen, zoals cel-energie defekten of een infarct.

rCBF en globale CBF

In deze studie vonden we beperkte regios met hypo-perfusie bij patiënten t.o.v. HVs, een bevinding die overéén stemt met de meeste andere [bv. Costa DC, Tannock C, Brostoff J. Brainstem perfusion is impaired in Chronic Fatigue Syndrome. Q. J. Med. (1995) 88: 767-773] maar niet met alle metingen van rCBF d.m.v. SPECT, Xenon-tomografie of ASL. In bijna alle studies die CBF-gebreken vonden bij CVS-patiënten, bleken meerdere gebieden betrokken; sommige van die regios met hypo-perfusie waren ≤ 1 cm. […] Het feit dat we hier geen uitgestrekte regios met gedaalde rCBF vonden, ondanks de numeriek lagere waarden bij CVS- en MDD-patiënten in vergelijking met HVs, was waarschijnlijk het resultaat van het feit dat onze studie onvoldoende krachtig was om meer wijdverspreide rCBF-gebreken met ASL te detekteren. Zoals bij de huidige studie, vergeleek één van de eerder gepubliceerde studies rCBF bij CVS-, MDD- en HV-groepen, maar gemeten via SPECT, en vond dalingen in de frontale kwab bij de MDD-groep t.o.v. de CVS- én HV-groepen, zonder verschillen tussen de laatste twee. Dit is kwalitatief in overéénstemming met de huidige studie, waarbij een trend tot verminderde CBF in de ‘anterior cingulate’ cortex in de MDD-groep werd gevonden; een gebied waarin wij en anderen significante abnormaliteiten qua aminozuur neurotransmitters zagen.

Het is onduidelijk of de ernst van de hypo-perfusie (gevonden d.m.v. deze verschillende technieken) bij CVS-patiënten, voldoende is om verhoogde glycolytische aktiviteit te triggeren, die verantwoordelijk zou kunnen voor de door ons geobserveerde verhogingen van ventriculair lactaat. Er werden echter ten minste drie drempelwaarden voor cel-hypoxie [zuurstof-tekort] beschreven, waarvan één al verhoogde glycolyse bij patiënten met CVS kan triggeren: (i) verminderde zuurstof-spanning waarbij de cellulaire ATP-produktie aan de energie-vraag kan blijven voldoen via veranderingen qua fosforylatie en verhoogde glycolyse; (ii) een oxygenatie-niveau waarbij stabiele ATP-waarden slechts kunnen worden aangehouden d.m.v. verhoogde anaërobe glycolyse via de zeer inefficiënte Embden-Meyerhof weg [anaëroob mechanisme waarbij glucose wordt omgezet naar melkzuur] – wat niet vol te houden is in een orgaan met hoge energie-consumptie zoals de hersenen – leidend tot snelle ATP-depletie; en (iii) een oxygenatie-niveau waarbij anaërobe glycolyse niet langer voldoende ATP kan genereren om de funktie van de cel te behouden. Aangezien we geen tekorten qua ATP vonden in deze studie en de waarden gemeten voor ventriculair lactaat bij CVS-patiënten relatief lag zijn in vergelijking met deze gerapporteerd bij sterk symptomatische patiënten met primaire mitochondriale andoeningen of een hersen-infarct, postuleren we dat de geobserveerde verhogingen qua ventriculair lactaat getriggerd kunnen zijn door een daling van het oxygenatie-niveau overéénkomstig de eerste hierboven vermelde drempel-niveau (d.i. milde tot matige hypoxie), die het gevolg kan zijn van CBF-dalingen gevonden in deze en eerdere studies. Direct bewijs voor een veranderde weefsel-oxygenatie bij patiënten met CVS is echter noodzakelijk om een definitieve link tussen rCBF-dalingen en de geobserveerde lactaat-verhogingen te kunnen bevestigen.

Implicaties voor het oxidatieve stress model voor CVS

In het kader van studies die geloofwaardig bewijs voor verhoogde merkers voor oxidatieve stress bij CVS-patiënten rapporteren, ondersteunt de huidige studie een oxidatieve stress hypothese, wat aanhoudende oxidatieve schade als een integraal aspect van de CVS-pathofysiologie impliceert. Onze bevindingen van significante tekorten qua corticaal GSH bij patiënten met CVS, die geassocieerd waren met meerdere klinische indicatoren en lichamelijke invaliditeit, zijn consistent met studies die significant gestegen waarden voor 8-iso-prostaglandine-F2a-isoprostanen tonen – betrouwbare bloed-merkers voor oxidatieve stress die ook gecorreleerd zijn met de klinische symptomen van CVS. Ons verklarend model toont hoe verhoogde oxidatieve stress verband kan houden met onze bevindingen (verhoogd ventriculair lactaat in drie onafhankelijke CVS-stalen).

De visie dat oxidatieve stress een belangrijke rol zou kunnen spelen bij de pathofysiologie van CVS, zoals door Pall coherent naar voor gebracht, stelt dat een initieel infektueus proces of verwante immunologische respons – dat één of meer cytokinen (interleukine-1, interleukine-6, tumor necrose factor-α, interferon-γ) induceert – op zijn beurt stikstof-oxide-synthase induceert, wat leidt to verhoogde waarden stikstof-oxide (•NO) die daaropvolgend reageren met superoxide (•OO-) om peroxynitriet (OONO) – een krachtige pro-inflammatoire en pro-apoptotische reaktieve zuurstof/stikstof soort (ROS/RNS) en mediator voor oxidatieve stress – op te leveren. Bij afwezigheid van een adequate anti-oxidante verdediging-capaciteit of -reserve, waarvan GSH de meest overvloedige en belangrijke component is, zal peroxynitriet reageren met arachidonzuur (AA) in de fosfolipiden van cel-membranen, en zo isoprostanen vormen die de membranen en de cel-funktie compromiteren. Daarom vertegenwoordigen de resultaten van studies die significante verhogingen van bloed-waarden voor isoprostanen bij CVS-patiënten (correlerend met klinische symptomen in één studie) rapporteren, uitzonderlijk sterk bewijs voor de opinie dat oxidatieve stress bij de aandoening betrokken is. Belangrijk is dat onze bevinding van significante corticale tekorten voor het primaire intracellulaire anti-oxidant GSH in patiënten met CVS waarde aan dit model heeft gegeven door het bevestigen dat oxidatieve stress bij de aandoening, ten minste gedeeltelijk, wordt veroorzaakt door een gedaalde anti-oxidante capaciteit.

Naast hun rol als merkers voor oxidatieve stress, hebben isoprostanen krachtige vaat-vernauwende effekten op de perifere vasculatuur, inclusief de cerebrale arteriolen. De bevinding van significant verhoogde waarden voor deze neven-produkten van lipiden-peroxidatie van membranen bij CVS-patiënten, zou daarom ook de resultaten van deze en meerdere andere studies (die verminderde absolute en relatieve corticale en subcorticale bloeddoorstroming bij patiënten met CVS hebben gevonden) kunnen verklaren. Aangezien cerebrale hypo-perfusie gekend is hersen-lactaat te verhogen, suggereert onze bevinding van verhoogd lactaat in het CSV, samen met rapporten over verhoogde merkers voor oxidatieve stress en bewijs van hypo-perfusie bij CVS-patiënten, een pathofysiologisch model voor de aandoening waarbij verhoogde oxidatieve stress de bloed-waarden van isoprostanen doet stijgen, die dan cerebrale arteriolen doen samentrekken, wat leidt tot verminderde cerebrale bloeddoorstroming en begeleidende verhogingen qua anaëroob metabolisme en lactaat-stijgingen.

Ten slotte doet, aangezien oxidatieve stress en de geassocieerde accumulatie van vrije radikalen kan leiden tot mitochondriale dysfunktie, de betrokkenheid van oxidatieve stress bij CVS ook de mogelijkheid rijzen dat de geobserveerde stijgingen van ventriculair lactaat het resultaat zouden kunnen zijn van secundaire mitochondriale dysfunktie, die dan aanleiding zou geven tot gebreken qua ATP en energie-produktie die zouden worden gecompenseerd door de upregulering van glycolytische aktiviteit, met de daarmee gepaard gaande lactaat-produktie. Onze metingen van ATP en andere hoog-energetische fosfaten die zouden aangetast kunnen zijn in geval van significante mitochondriale dysfunktie vonden echter geen abnormaliteiten. Daarom ondersteunen de resultaten van deze studie geen significante betrokkenheid van het mitochondriaal energie-metabolisme bij CVS, hoewel het feit dat we dergelijk bewijs niet vonden kan veroorzaakt zijn door de gemelde ongevoeligheid van de 31P-MRS methode voor subtiele mitochondriale defekten bij rust.

Beperkingen

Een beperking van deze piloot-studie is dat ons relatief klein staal onvoldoende was om tot een betrouwbare beoordeling te komen van ‘binnen-de-groep’ correlaties of om meer hypo-perfusie gebieden bij CVS-patiënten te bevestigen. Daarom vereisen deze resultaten replicatie bij grotere groepen. Bovendien maten we geen isoprostaan-waarden bij de deelnemers aan onze studie, een belangrijke component van het model (zo blijkt uit gepubliceerde bevindingen), en onze 31P-MRSI beoordeling voor mitochondriale dysfunktie is niet-overtuigend omdat de mogelijkheid tot het blootleggen van subtiele defekten van het mitochondriaal metabolisme met deze techniek meer vereist, nl. het bekijken van spectra bij rust, en dan tijdens en na symptoom-provocatie of een geschikte aktivatie-taak. Ten slotte: de neuro-imaging uitkomst-metingen die in deze studie werden beoordeeld, individueel of in combinatie, zullen ons waarschijnlijk niet in staat stellen individuele patiënten met CVS en MDD klinisch te differentiëren. De resultaten die hier worden gepresenteerd hebben echter het potentieel van deze methoden om bij te dragen aan een nieuw begrip voor de pathofysiologie aangetoond, door het in vivo testen van de samenhang en de validiteit van een beloftevol model voor CVS mogelijk te maken, en door het aanbieden van een dwingende rationale om studies te ondernemen die neuroprotektieve behandelingen (bv. N-acetylcysteine)die corticaal GSH zouden kunnen doen stijgen om de effekten van door oxidatieve stress gemedieerde schade bij deze aandoening tegen te gaan – te onderzoeken.

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: