M.E.(cvs)-wetenschap

juli 15, 2012

Overmaat aan KIRs & tekort aan HLA-Bw4 bij CVS

Filed under: Genetica,Immunologie — mewetenschap @ 6:16 am
Tags: , , ,

Op deze paginas werd al meermaals gerapporteerd over de abnormaliteiten van Natural Killer cellen bij M.E.(cvs). Zie: Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS; ‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?’); Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs); Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)?; enz.

De groep van Professor Mariaclara Cuccia ondernam genetisch onderzoek naar zgn. KIR’s (‘Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors’; behoren tot de immunoglobuline super-familie en binden specifiek met MHC klasse-I eiwitten die voorkomen élke cel van het lichaam met een kern) bij M.E.(cvs). Het ‘Major Histocompatability Complex’ (MHC) omvat genen die coderen voor eiwitten op de membranen van de meeste cellen en een rol spelen bij de herkenning van ‘eigen’ (‘self’) en ‘niet-eigen’ (‘non-self’) elementen (antigenen).

Door de eigenschap van virussen om T-cellen te infekteren, worden peptide-splitsing-produkten van veel van hun gecodeerde eiwitten opgenomen in ontluikende klasse-I transplantatie-antigenen (‘major histocompatibility complex’; MHC molekulen), en gepresenteerd op het cel-oppervlak van CD8 (cytotoxische) T-cellen die T-cel-receptoren (TCR) dragen die specifiek zijn voor het peptide-MHC complex.

Ten einde een pathogen uit te schakelen, tonen de antigen-presenterende cellen (APC) deze aan de NK- en cytotoxische T-cellen. Daartoe dienen de APC een proteïne, HLA (‘human leukocyte antigen’; het ‘herkenningspunt’ of zgn. ‘ligand’), op hun oppervlak te dragen, waardoor de NK-cel een onderscheid kan maken tussen ‘self’ (eigen aan het organisme) en ‘non-self’ (vreemd). De verbinding tussen de NK-cel en het HLA-proteïne op de APC is een KIR.

De resultaten uit onderstaande studie zouden kunnen verklaren waarom de NK-cellen bij M.E.(cvs) slecht werken.

————————-

Mol Med Report. 2011 4 (3): 535-40

Excess of activating killer cell immunoglobulin-like receptors and lack of HLA-Bw4 ligands: A two-edged weapon in Chronic Fatigue Syndrome

Pasi A, Bozzini S, Carlo-Stella N, Martinetti M, Bombardieri S, De Silvestri A, Salvaneschi L, Cuccia M

HLA Laboratory, Immunohaematology and Transfusion Centre, Pavia, Italy

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een inflammatoire ziekte met onbekende etiologie. Researchers hebben infekteueze, neurologische en immunologische oorzaken voor dit syndroom voorgesteld. […] Er is één vastgesteld aspekt van de ziekte: een gedaalde efficiëntie qua lytische aktiviteit van de NK-cellen bij CVS-patiënten.

Hier analyseerden we de genomische polymorfismen van ‘killer cell’ immunoglobuline-achtige receptoren (KIRs) en hun HLA klasse-I verwante liganden bij patiënten met gecertificeerde CVS. Er werd een overmaat aan KIR3DS1 gevonden bij CVS-patiënten t.o.v. controles, alsook een toegenomen frequentie van het genotype waar KIR2DS5 ontbreekt.

44 CVS-patiënten en 50 controles ondergingen ook genoom-typering voor de HLA-liganden. Bij de patiënten werd een groot deel KIR3DL1 en KIR3DS1 receptoren gevonden waar hun HLA-Bw4Ile80 bindend motief ontbrak.

We hypothiseren dat een overmaat aan KIR3DS1, gecombineerd met een overmaat aan ligand-vrije KIR3DL1 en KIR3DS1 receptoren, de verwijdering van een pathogen via NK-cellen zou kunnen hinderen, wat de chroniciteit van de infektie begunstigt.

Inleiding

[…]

Verschillen qua aanvang van symptomen (acuut of geleidelijk; na een a virale infektie zoals influenza of mononucleose, of zonder enige prodromale episode [verslechtering qua funktie voor de aktieve fase van een aandoening]), m.b.t. het verloop van de ziekte (cyclisch, bestendig, langzaam verslechterend of geleidelijk verbeterend tot een normale gezondheid) en de frequente psychiatrische en allergische co-morbiditeit; suggereren dat CVS verscheidene etiologieën heeft. Researchers hebben infekueuze, neurologische of immunologische oorzaken voor het syndroom voorgesteld.

[…]

Een overzicht van de literatuur heeft macroscopische abnormaliteiten qua aantallen immuun-cellen uitgesloten maar er is controverse omtrent andere aspekten van de werking van het immuunsysteem. Onze gegevens onthulden een pro-inflammatoir genotype bij patiënten met CVS […] [Carlo-Stella N, Badulli C, De SA, Bazzichi L, Martinetti M, Lorusso L 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(2):179-182; zie ook ‘Circadiaans ritme voor cytokine-secretie]. Daarom evalueerden we de aanwezigheid van auto-antilichamen om de onderliggende genetische en immunologische factoren op te helderen die bijdragen tot de pathogenese van CVS [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]. Er werd een hoge prevalentie van anti-endotheliale en anti-neuronale cel antilichamen geobserveerd. In tegenstelling daarmee werden geen anti-NMDA antilichamen bij de patiënten gedetekteerd. Bovendien bestudeerden we het HLA klasse-II gen DRB1 [histocompatibiliteit-antigen] en twee polymorfismen van de RAGE [receptor die ‘advanced glycation endproduct (AGE) kan binden] gen-promoter [Carlo-Stella N, Bozzini S, De Silvestri A et al: Molecular study of receptor for advanced glycation endproduct gene promoter  and identification of specific HLA haplotypes possibly involved in Chronic Fatigue Syndrome. Int J Immunopathol Pharmacol (2009) 22: 745-754] in verband met CVS, en vonden merkwaardige RAGE-HLADRB1 haplotypes bij patiënten met dit syndroom; suggestief voor een betrokkenheid van het MHC-gebied.

Onderzoekers hebben bijkomend ook twee andere gewijzigde factoren gevonden in het immuunsysteem van CVS-patiënten: verhoogde expressie van CD28+ T-lymfocyten en verminderde NK-cel funktie [Klimas N, Salvato F, Morgain R, Fletcher MA: Immunologic abnormalities in Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Microbiol 1990, 28:1403-1410]. NK-cellen spelen een essentiële rol bij het raakvlak tussen aangeboren en adaptieve immuniteit. Onder normale omstandigheden, via de inhiberende subset ‘killer immunoglobulin-like receptors’ (KIRs) die op hun oppervlak tot expressie komen, herkennen NK-cellen ‘self’ MHC klasse-I molekulen (KIR-liganden) op het cel-oppervlak en zenden ze een inhiberend signaal om de eliminatie van normale cellen te voorkomen. Wanneer KIRs echter een beschadigde cel met ontbrekende of te weinig tot expressie komende MHC klasse-I molekulen tegenkomen, worden NK-cellen niet geïnhibibeerd en doden ze de beschadigde cel. Dit concept staat bekend als de ‘missing-self’ hypothese. De prestaties van NK-cellen wordt gegarandeerd door een behoorlijk funktionerende HLA/KIR-interaktie en we vermoeden een ontregeling op dit niveau bij CVS. Daarom analyseerden we de variabiliteit qua aan-/afwezigheid van KIR-genen en HLA klasse-I liganden in een Italiaanse populatie om dit polymorfisme, wat een mogelijke oorzaak van de NK-cel lytische dysfunktie bij CVS is, te onderzoeken

Materialen en methodes

Individuen. Patiënten gerecruteerd via 3 Italiaanse referentiecentra voor CVS (‘Oncologic Reference Centre’, Aviano, Professor U. Tirelli; ‘Department of Infectious Diseases’, Universiteit van Chieti, Professor E. Pizzigallo; ‘Department of Rheumatology’, Universiteit van Pisa, Dr L. Bazzichi). Gecertificeerde diagnose van CVS. […].

Controles: 217 gezonde individuen […].

KIR-typering. 46 willekeurig geselekteerde [CVS-]patiënten; KIR molekulaire typering [16 KIR genen] m.b.v PCR-sequentie specifieke primers (PCR-SSP) – commercële kit (Pel-Freez, Brown Deer, WI, USA) […].

HLA klasse-I ligand typering. 44 CVS-patiënten en 50 willekeurig geselekteerde controles; KIR ligand genotypering m.b.v. PCR-SSP – commercële kit (Olerup SSP AB, Hasselstigen, Saltsjobaden, Sweden) – onderzoek naar de aanwezigheid van de polymorfismen HLA-Cwasparagine80, HLA-Cwlysine80, HLA-BBw4+threonine80, HLA-BBw4+isoleucine80 en HLA-ABw4+. […].

Statistische analyse. […]

Resultaten

Prevalentie van KIR3DS1 dragers bij CVS-patiënten. […] Er werden controle-gegevens verkregen via een nationaal samenwerking-netwerk waaraan onze groep ook deelnam […]. We bevestigden de aanwezigheid van het kader KIR2DL4, KIR3DL2 en KIR3DL3 genen bij alle patiënten en bij 96-100% van de controles.

In termen van gen-inhoud (de aan- of afwezigheid van één of meerdere KIR-genen), was het percentage van dragers van meer dan 3 aktivator KIR-genen algemeen hoger bij CVS-patiënten (45,7%) dan bij controles (35,6%), hoewel het verschil niet significant was. De frequentie patiënten die het KIR3DS1 gen dragen, was significant verhoogd in vergelijking met de controles (54,3 vs. 35,4%; p = 0.017); hoewel dit resultaat niet significant was na Bonferroni correctie [statische methode ter aanpassing/verbetering van de significantie wanneer meerdere statistische testen gelijktijdig worden uitgevoerd op één set gegevens => pc] […]. Niettemin was er een trend die een associatie aangaf tussen het KIR3DS1 gen en CVS. Dus besloten we de genotypes verder te onderzoeken.

Prevalentie van het genotype van alle genen buiten het KIR2DS5-gen bij CVS-patiënten. De aan-/afwezigheid van de KIR-genen werd geanalyseerd bij CVS-patiënten t.o.v. de controles. Bijna 40 KIR-genotypes (exclusief pseudo-genen) werden in de literatuur beschreven. […]

De CVS-patiënten vertoonden 19 verschillende genotype-combinaties waarvan de haplotypes [genetische varianten; combinaties van allelen zoals die voorkomen op een chromosoom] niet ondubbelzinnig vastgesteld waren, aangezien er geen familie-analyse werd uitgevoerd. Daarvan waren er 10 eerder beschreven […] en 7 kwamen voor bij Italiaanse controles; de genotypes van 9 CVS-patienten en 29 controles moeten echter nog in de literatuur worden beschreven. Het genotype dat alle genen buiten KIR2DS5 bevat, bleek significant meer frequent voor te komen bij patiënten t.o.v. controles: 15,2 vs. 3,7% (p = 0.003, pc = 0.038).

Negatief ‘linkage-disequilibrium’ tussen KIR3DS1 en KIR2DL5 of KIR2DS5. Twee-punts analyse tussen de verschillende KIR-genen bij patiënten openbaarde gelijkaardige resultaten als de controles […] en bevestigt de aanwezigheid van een ‘linkage-disequilibrium’ tussen bepaalde KIR-genen. [Allelen op verschillende loci erven niet onafhankelijk van elkaar over. Bij een ziekte wordt verwacht dat het geassocieerde allel in een verhoogde frequentie aanwezig is in een steekproef van patiënten vergeleken met een steekproef van controle-personen. De term ‘linkage disequilibrium’ geeft aan dat een allel van een ziekte-gen gekoppeld overerft met specifieke allelen van naburige genen.] Dit maakt de evaluatie van de onafhankelijke bijdrage van afzonderlijke KIR-genen met betrekking tot gevoeligheid of bescherming tegen de ziekte moeilijker. De meest interessante data zijn waarden [Δ; verschillen tussen de geobserveerde haplotype-frequentie en de verwachte frequentie] voor het KIR3DS1 gen, dat in positief ‘linkage-disequilibrium’ was met KIR2DS1 (Δ = 0,012; p = 0.001, pc = 0.04), zoals in de controle-populatie; maar in negatief ‘linkage-disequilibrium’ met KIR2DL5 (Δ = -0,014; p = 0.005) en KIR2DS5 (Δ = -0,001; p = 0.020); in tegenstelling tot de controles en tot de verwachte resultaten, aangezien de KIR3DS1, KIR2DL5 en KIR2DS5 genen zeer dicht bij het telomeer deel [aan het uiteinde van een chromosoom] van het KIR-gebied op de lange arm van chromosoom 19. Deze resultaten waren echter niet significant na Bonferroni correctie.

Geen verschillen tussen de HLA-ligand verdeling bij CVS-patiënten en controles. Bij de HLA klasse-I molekulen is er een dimorfisme dat een andere ligand-affiniteit voor verschillende KIR-receptoren veroorzaakt. Dit dimorfisme ligt op positie 80, waar isoleucine vervangen kan zijn door threonine in de HLA-B molekulen en asparagine door lysine in de HLA-C dimeren. Hier werd de verdeling van de HLA aminozuur-motieven bij 44/46 Italiaanse CVS-patiënten en 50/217 controles geanalyseerd […]. De verdeling van HLA-ligand motieven toonden geen statistisch significant verschil tussen patiënten en controles.

Overmaat van ligand-vrij KIR3DS1 en KIR3DL1 bij CVS-patiënten. De interaktie tussen HLA-liganden en KIR-receptoren werd onderzocht. KIR2DL1 en KIR2DS1 interageren met HLA-Cwlysine80 terwijl KIR2DL2, KIR2DL3 en KIR2DS2 met het HLA-Cwasparagine80 aminozuur-motief interageren. KIR3DL1 en KIR3DS1 interageren met HLA-BBw4+, terwijl KIR3DL2 interageert met een aantal HLA-A sequentie-motieven. De verschillende combinatie-frequenties van KIRs met hun liganden werden bepaald. Er werden belangrijke resultaten verkregen over KIR3DS1/3DL1 en HLA verwante liganden. De frequentie van individuen met een KIR3DS1-receptor vrij van zijn HLA-ABw4+Ile80 ligand was verhoogd in de CVS-groep vergeleken met de controles (36 vs 16%; p = 0.024, pc = NS). De frequentie van KIR3DL1-receptoren die hun HLA-ligand (met het Ile80 motief) missen, was ook significant hoger bij CVS-patiënten dan bij controles (79,5 versus 52%; p = 0.005, pc = 0.04). Bovendien werd een significante toename van de frequentie individuen met KIR3DS1 waar het hun HLAIle80-motief ontbreekt, waargenomen in de CVS-groep vergeleken met de controles (50 vs 22%; p = 0.004, pc = 0.032).

Bespreking

Het KIR gen-systeem bestaat uit een familie van polymorfe genen (16 funktionele en 2 pseudo-genen) die op chromosoom 19q13.4 liggen in een 1Mb gebied dat bekend staat als de leukocyten receptor complex (LRC). Associaties tussen de aanwezigheid van bepaalde KIR-genen en ziekten, zoals Reumatoïde Artritis, psoriatische artritis, sclerodermie en p-ANCA positieve vasculitis, werden beschreven. Het is echter hun specifieke interaktie met HLA-liganden die hun mogelijke betrokkenheid verklaart bij het voorkomen van immuun-gemedieerde ziekten, bij kanker-progressie, het verwijderen van een pathogeen of transplantatie-ent. Door de interaktie tussen KIR/HLA, vertegenwoordigen NK-cellen de koppeling tussen het aangeboren en adaptieve immuniteit.

Op basis van de resultaten van de huidige studie, hypothiseren we dat de aanwezigheid van het aktiverende gen KIR3DS1 gevoeligheid voor CVS kan opleveren. Dit lijkt een scenario te ondersteunen waarin het risico op het ontwikkelen van CVS bestaat, via een reeks gebeurtenissen, afhankelijk van het niveau van NK-cel aktivatie.

KIR3DS1 wordt verondersteld te behoren tot de familie van KIR3DL1, en HLA-Bw4 is zijn ligand. KIR3DS1 is opgenomen in het ‘B-haplotype’ en uitgesloten van het ‘A-haplotype’. Het is geweten dat terwijl het KIR-A haplotype relatief homogeen genetisch georganiseerd is, gekenmerkt door een hoge graad aan inhiberende genen, en het B-haplotype veel meer variabel is en een groot aantal aktiverende genen omvat. Er lijken meer akiverende KIR-genen aanwezig te zijn bij CVS-patiënten: 45,7% van de patiënten bezitten meer dan 3 aktiverende KIR-genen, vergeleken met 35,6% bij de controles. Daarom als we enkel het KIR-profiel afzonderlijk (d.w.z. zonder ligand) beschouwen, is het redelijk te argumenteren dat dit syndroom wordt veroorzaakt door ontoereikende inhibiterende regulering zoals werd gehypothiseerd bij bepaalde auto-immune ziekten (bv. insuline-afhankelijke diabetes mellitus). Een eenvoudige interpretatie zou suggereren dat KIR3DS1 stimulatie van de produktie van inflammatoire cytokinen door NK-cellen bijdraagt tot het doen opflakkeren en voortduren van een inflammatoire aandoening.

De NK-cellen bij CVS zijn echter nogal anergisch [weinig of geen reaktie op indringers],wat een zeer lage inhiberende én aktiverende werking aantoont. De sleutel voor de interpretatie zou bij de KIR/HLA-interaktie kunnen liggen, eerder dan in één enkel genetisch systeem. In feite lijken CVS-patiënten een overmaat of KIR3DL1- en KIR3DS1-receptoren vrij van hun HLA-Bw4 isoleucine-80 ligand te vertonen, suggestief voor ten minste twee mogelijke scenarios: i) de ziekte kan afhangen van de aanwezigheid van de KIR3DL1 inhiberende receptor in afwezigheid van zijn corresponderend ligand, een toestand die een ernstig onenvenwicht in de immuun-respons genereert bij stressvolle gebeurtenissen; of ii) het gebrek aan KIR3DL1/KIR3DS1 aanverwante liganden zou verantwoordelijk kunnen zijn voor de lage aktiviteit van de NK-cellen, wat werd aangetoond bij patiënten en hier wordt verklaard.

Deze studie was beperkt door het gering aantal patiënten, voornamelijk te wijten aan de moeilijkheden bij het stellen van de CVS-diagnose. Deze is gebaseerd op een constellatie van symptomen en klinische indicatoren, aangezien er geen pathognomische testen [kenmerkend of indicatief voor een bepaalde ziekte] beschikbaar zijn en slechts enkele medische centra in Italië die in staat zijn de diagnose te stellen. De grootte van onze groep was echter voldoende, gebaseerd op de geobserveerde frequentie in onze controle-populatie.

Deze studie kan helpen bij het ophelderen van de pathogenese van CVS. De bevindingen wijzen er op dat CVS veroorzaakt zou kunnen worden door een gedeeltelijk deficiënte interaktie tussen aangeboren (KIR) en adaptieve (HLA) immuniteit.

Advertenties

juli 1, 2012

Verstoorde bloeddruk-variabiliteit bij CVS – een potentiële biomerker

Filed under: Diagnostiek,Fysiologie — mewetenschap @ 6:15 am
Tags: , , , , ,

Het werk van Prof. Julia Newton wordt in een sneltreinvaart gepubliceerd… Telkens relevante informatie die een stukje van de M.E.(cvs) puzzel hopelijk kunnen helpen mee oplossen.

Financiering door ‘Medical Research Council, ME Research UK, Irish ME Trust, John Richardson Research Group, CFS/ME Northern Clinical Network’.

Zie o.m. ook ‘Verminderde fysieke aktiviteit & autonome regulering bij CVS’.

————————-

QJM (pre-publicatie juni 2012)

Impaired blood pressure variability in Chronic Fatigue Syndrome – a potential biomarker

J. Frith (1,2), P. Zalewski (3), J.J. Klawe (3), J. Pairman (1,2), A. Bitner (3), M. Tafil-Klawe (4) & J.L. Newton (1,2)

1 UK NIHR Biomedical Research Centre in Ageing, Newcastle, UK

2 Institute for Ageing and Health, Newcastle University, Newcastle, UK

3 Department of Hygiene and Epidemiology

4 Department of Physiology, Ludwik Rydygier Collegium Medicum in Bydgoszcz, Nicolaus Copernicus University in Torun, Poland

Samenvatting

Inleiding: Autonome dysfunktie is courant bij Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Het was de bedoeling van deze studie om een autonome biomerker af te leiden uit een uitgebreide beoordeling van hartslag- en bloeddruk-variabiliteit.

Methodes: Hartslag- en niet-invasieve continue bloeddruk-metingen in rust en bij rechtopstaan werden uitgevoerd bij CVS (Fukuda; n = 68) en gematchte controles (n = 68) om hoge frequentie (HF; parasympathisch) en lage frequentie (LF; sympathisch) hartslag-variabiliteit (HRV), systolische (SBPV) en diastolische (DBPV) bloeddruk-variabiliteit te bepalen [Het autonoom zenuwstelsel (AZS) bestaat uit het parasympathisch en het sympathisch zenuwstelsel. Toename in parasympathische aktiviteit (verhoogde vagotonus) wordt veroorzaakt door stimulatie van de nervus vagus (emotie, pijn of langdurig staan). Verhoogde sympathicus-aktiviteit resulteert in een gedaalde HRV & vice versa: verhoogde parasympathicus-aktiviteit verhoogt de HRV.] Significante variabelen werden gecombineerd gebruikmakend van ROC-grafieken om de diagnostische bruikbaarheid van de parameters (in rust) te onderzoeken.

Resultaten: In rust was LF-HRV (sympathisch) significant verhoogd bij CVS vergeleken met controles, terwijl parasympathische merkers significant waren verminderd (P = 0.006). Het totale DBP-spectrum was gestegen (P = 0.0003) voor alle domeinen, met een verschuiving naar sympathische en weg van parasympathetische SBPV (P = 0.05). Bij rechtopstaan was  de globale SBPV-respons significant gereduceerd met verminderingen bij sympathische én parasympathische componenten van of SBPV (allen P < 0.0001). Veranderingen qua LF-DBP en de relatieve balans van LF/HF DBP bij staan verschilde tussen CVS en controles (P < 0.0001). Door gebruik te maken van de 85% gevoeligheid-niveaus, bepaalden we een drempel voor de drie gekozen BPV-parameters van > 3,185 voor LF DBP in rust, > 0,86 voor HF DBP in rust, > 7,05 voor totale DBP in rust. Deze differentieerden tussen CVS en controles met een gevoeligheid van 77% en een specificiteit van 53%.

Besluit: Deze studie heeft aangetoond dat er objectief meetbare abnormaliteiten qua bloeddruk-variabiliteit bij CVS zijn en dat deze potentieel hebben als een diagnostisch instrument ‘aan bed’.

Inleiding

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) tast minstens 0,2-0,4% van de bevolking aan; het is invaliderend en verandert het leven. Er zijn echter geen diagnostische instrumenten – buiten het herkennen van symptomen – en geen genezende behandelingen. Studies hebben bevestigd dat subjectief beoordeelde symptomen en objectieve metingen van de funktie van het autonoom zenuwstelsel (AZS) bij ca. 90% van de personen met CVS voorkwamen, wat het potentieel onderlijnt dat autonome parameters een mogelijke diagnostische biomerker ‘aan bed’ én therapeutisch doelwit kunnen bieden.

Studies bij CVS hebben aangetoond dat de respons van het autonoom zenuwstelsel op de fysiologische stress van rechtopstaan abnormaal is. [bv. Hollingsworth KG, Jones DEJ, Taylor R, Blamire AM, Newton JL. Impaired cardiovascular response to standing in Chronic Fatigue Syndrome. European Journal of Clinical Investigation (2010) 40: 608-15; zie ‘Verstoorde cardiovasculaire respons op staan bij CVS] Of CVS echter een dysautonomie is, blijft echter controversieel: de meerderheid van de studies kunnen de aanwezigheid van autonome abnormaliteiten in rust niet bevestigen, wat suggereert dat CVS een fysiologische aandoening van de orthostase is. Verdere studies hebben getoond dat de bloeddruk gemeten over 24 h laag is bij CVS, waarbij indicatoren voor bloeddruk-variabiliteit (BPV) significant lager zijn bij CVS vergeleken met controles; verschillen die, bij één studie, verdwenen bij rechtopstaan.

Spectrale analyse van de ‘beat-to-beat’ hartslag en de bloeddruk wordt steeds meer erkend als gevoelige bepalingen van de cardiovasculaire regulering die de mogelijkheid hebben om als klinische diagnostische en prognostische merkers te dienen. Hartslag (HR) en BPV laat een eenvoudige meting ‘aan bed’ van het evenwicht tussen het parasympathische en sympathische zenuwstelsel toe op een niet-invasieve manier, en bovendien is BPV een belangrijke merker voor sympathische vasomotorische tonus.

Een aantal studies hebben ook gerapporteerd over de mogelijkheid van fysiologische metingen, in het bijzonder in respons op staan, als potentiële biomerker. In deze studie hebben we geprobeerd voort te bouwen op dit belangrijk werk en na te gaan of we een autonome biomerker in rust kunnen afleiden a.h.v. een uitgebreide beoordeling van HR en BPV bij een goed gekarakteriseerde groep patiënten met CVS in vergelijking met correct gematchte controles.

Methodes

Individuen

Fukuda Criteria […]. Elke CVS-patient werd gematcht met een sedentaire controle qua leeftijd en geslacht, […]. Patiënten en controles werden uitgesloten als ze medicatie namen die de bepalingen konden beïnvloeden (bv. β-blokkers, calcium-antagonisten en antidepressiva), […].

Bepaling van haemodynamische responsen

Apparaat

CVS-patiënten (n = 68) en gematchte controles (n = 68) […]; alle metingen werden uitgevoerd met een hoog-technologsich toestel – de ‘task-force’ monitor (TFM, CNSystems). […] een geautomatiseerde en berekende ‘beat-to-beat’ analyse van de hartslag [elektrocardiogram (ECG)] oscillometrische en niet-invasieve continue metingen van de bloeddruk (oscBP, contBP). […]

Protocol voor autonome bepalingen

Er werd alle individuen opgedragen zich te onthouden van roken, caffeïne, alkohol-inname en intensieve lichamelijke aktiviteit op de dag van het onderzoek en enkel een licht onbtijt te nemen. […]

Alle TFM-metingen werden uitgevoerd tijdens een periode van 10 min rust in lig (Fase 1), waarna werd gekanteld tot 70° (kantel-tafel); de patiënten bleven zo rustig staan gedurende 40 min (Fase 2). Daarna werd teruggekeerd naar ruglig wen werd nog eens 10 min gemeten. […]

Beoordeling van HR en BPV

[…] De integriteit van het autonoom zenuwstelsel werd beoordeeld m.b.v. een drie-kanaals ECG en continue bloeddruk-monitoring (contBP – met periodiek getoetste oscillometrische BP-metingen). TFM zorgt automatisch voor een spectrum-analyse voor HRV en BPV. […] Naast de totale spectrum-dichtheid (PSD) [spectrum van een signaal = hoeveel keer een frequentie (Hz) voorkomt in een bepaalde tijd], worden drie frequentie-banden berekend bij TFM: VLF, LF en HF, maar slechts twee daarvan werden in aanmerking genomen aangezien er korte-termijn autonome reguleringen waren van HR en BP, nl. LF 0,05-0,17 Hz (lage frequentie band) en HF 0,17-0,4 Hz (hoge frequentie band) in absolute waarden; en beide frequenties werden tevens berekend in genormaliseerde eenheden (LFnu-RRI, HFnu-RRI voor HRV en LFnu-SPB, HFnu-SBP, LFnu-dBP en HFnu-dBP voor SBPV en DBPV). Het gebruiken van enkel HRV-banden bij het bestuderen van de autonome regulering heeft een aantal beperkingen, daarom biedt TFM ook spectrale analyse van de BPV, een meer betrouwbaar instrument voor de beoordeling van de sympathische en parasympathische autoregulering. Voor dit doel werden de banden LFnu-RRI, LF-RRI, LF-SBP, LFnu-SBP, LF-DBP en LFnu-dBP aangeduid als sympathische modulatie van de sino-atriale (SA) knoop [sinus-knoop; onder normale omstandigheden de belangrijkste pacemaker van het hart; een groep cellen in de wand van de rechter-boezem.die het hart er periodiek toe aanzet om een contractie uit te voeren] en vasomotorische funktie. Terwijl de HF-RRI en HFnu-RRI banden verwijzen naar parasympatische modulatie van cardiovasculaire aktiviteit. Cardiovasculaire stoornissen van de autonome bloedsomloop-regulering veroorzaken gewijzigde spectra en frequentie-verdelingen in het totale spectrum. Parameters zoals PSD, LF en HF zijn kwantitatieve indicatoren voor de autonome regulering, en de verhouding tussen de LF- en HF-band staat voor het sympatho-vagale evenwicht.

[…]

Statistische analyse

[…] De variabelen werden geanalyseerd d.m.v. […] ‘receiver operator characteristic’ [ROC] grafieken [gevoeligheid (sensitiviteit) in funktie van de a-specificiteit] om kenmerken met 85% gevoeligheid-drempels af te leiden, die dan werden gecombineerd om de best mogelijke biomerker te definiëren.

Ethische toelating

[…]

Resultaten

[…] De leeftijden van CVS-patiënten waren vergelijkbaar met die van de controles (46,6 ± 12,1 jaar (CVS) vs 47,9 ± 13,4 jaar (controles); gemiddelde ± SD, P = 0,6), en er waren evenveel mannen in beide groepen 25 (38%).

Vergelijking tussen CVS-patiënten en gematchte controles bij autonome responsen in rust

Zoals werd aangetoond in eerdere studies, waren HRV-merkers voor de sympathische funktie aanzienlijk toegenomen bij de CVS-groep vergeleken met controles, in het bijzonder LF-nuRRI, terwijl de parasympathische merkers aanzienlijk verminderd waren. Hoewel de totale ‘power’ niet significant verschillend was tussen de CVS- en controle-groepen, was er een duidelijke verschuiving qua sympathovagaal evenwicht, waarbij de LF/HF-ratio verhoogd was bij de CVS-groep.

Er waren opvallende verschillen tussen de groepen in rust qua DBPV, met een duidelijke toename van de totale diastolische bloeddruk ‘power’, een algemene verhoging voor alle domeinen.

Er waren geen significante verschillen qua individuele SBPV in rust (gegevens niet getoond), hoewel er een kleine maar significante verschuiving was, in rust, naar de sympathische toe en weg van het parasympathische.

Vergelijking tussen CVS-patiënten en gematchte controles bij autonome responsen bij staan

Er waren significante veranderingen qua SBPV respons op staan, met verminderde responsen qua globale SBPV op staan, wat werd geassocieerd met verminderingen van zowel sympathische en parasympathische componenten van SBPV, maar met een verschuiving naar meer parasympathisch bij staan. Verandering qua LF-nuDBP en relatief evenwicht tussen LF/HF-DBP bij staan was verschillend tussen CVS en controles.

Afleiding van een mogelijke autonome biomerker

Alle variabelen ondergingen ook ROC-analyse. [zie ‘Statistische analyse’; hierboven] Uit de parameters die een significante relatie vertoonden bij ROC kozen we dan de variabelen in rust die het goed deden bij ROC om ervoor te zorgen dat alle potentiële biomerkers een grotere klinische bruikbaarheid zouden hebben. Door gebruik te maken van een 85% gevoeligheid, hebben we een drempel bepaald voor drie gekozen BPV-parameters in rust en verwerkten we deze in modellen. De specifieke drempels die werden gekozen, waren LF dBP > 3,185, rust HF dBP > 0,86, rust PSD dBP > 7,05. De gevoeligheid en specificiteit, positieve en negatieve voorspellende waarde voor elke combinatie van ROC-significante variabelen werden opgesomd. Het bereiken van al deze drempel-waarden differentieerde tussen CVS en controles met een sensitiviteit van 77% en een specificiteit  van 53%.

Bespreking

Dit onderzoek heeft voor de eerste keer, in een goed gekarakteriseerde groep van patiënten met CVS, aangetoond dat er objectief gemeten afwijkingen zijn qua BPV en dat deze afwijkingen het potentieel hebben om een diagnostisch hulpmiddel ‘aan bed’ te zijn bij CV.

Vroegere studies hebben de mogelijkheden onderzocht van autonome variabelen als een diagnostische merker maar het nut ervan bleek beperkt door hun complexiteit en de noodzaak aan dynamisch testen. In ons model kozen we ervoor enkel metingen verkregen  in rust op te nemen om te klinische toepasbaarheid te vergroten. Als gevolg hiervan zijn we van mening dat ons model een vergelijkbare validiteit heeft maar voordelen qua bruikbaarheid. Om ons model te optimaliseren als klinisch instrument, erkennen we de noodzaak om het verder te valideren in een nieuwe populatie en het nut te verkennen in combinatie met andere vermeende diagnostische merkers.

Andere studies hebben de aanwezigheid van afwijkingen qua HRV en BPV bij CVS bevestigd maar het gebruik van verschillende technieken voor het opnemen ervan, bv. tijdens de slaap, in rust en in respons op dynamisch testen, heeft de vergelijking tussen studies moeilijk gemaakt.

Onze bevinding van veranderingen qua SBPV en DBPV in de CVS-groep is interessant en kan de richting van de onderliggende pathogenese van deze ziekte aanwijzen, in het bijzonder in het licht van de overheersing van DBPV-afwijkingen, wat wijst op een abnormaliteit van het hart in rust in plaats van bij de contractie. Wij, en anderen, hebben aangetoond dat de harten van mensen met CVS een subtiele verminderde contractiliteit hebben, in het bijzonder in respons op de stress van het staan. [zie bv. ‘Verstoorde hart-funktie bij CVS (MR ‘tagging’)] Onze groep heeft ook aangetoond dat CVS-patiënten algemeen een lagere bloeddruk hebben, suggererend dat de verstoorde cardiale pomp zou kunnen leiden tot een verminderde output en bloeddruk, wat leidt tot verminderde perfusie van de organen en symptomen.

In onze studie hebben we een signifcante toename qua sympathische aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel aangetoond (HRV én BPV). LF-sBP wordt als een sterkere merker van sympathische aktiviteit in rust beschouwd dan de LF-RRI en wij geloven dat onze bevindingen verder bewijsmateriaal bieden voor het feit dat CVS een aandoening met sympathische over-aktiviteit is. Onze resultaten suggereren dat CVS-patiënten gedurende een tijd zouden hebben kunnen lijden aan een pathologische sympathische aktiviteit die dan heeft geleid tot het resistent worden van hun autonome effectoren (hart en bloedvaten) tegen een fysiologische sympathische stimulatie. De implicaties hiervan zijn groot voor de patiënten: zoals bij andere ziekten bleken veranderingen in de hartslag en BPV geassocieerd met een verhoogde morbiditeit en mortaliteit. Bovendien passen onze bevindingen bij andere modellen voor CVS-pathogenese, zoals het centrale sensitisatie model en suggereren ze dat autonome afwijkingen die karakteristiek zijn voor CVS, een secundair verschijnsel zijn of een merker bij een andere fysiologische afwijking. Er zijn studies nodig die de onderliggende pathogenese van autonome dysfunktie bij CVS onderzoeken.

Onze studie […] omvat enkel individuen die naar een gespecialiseerd centrum kunnen komen, en we geloven dat onze bevindingen moeten worden gereproduceerd in andere centra, bij een prospectief gerecruteerde groep en gebruikmakend van de autonome parameters die in deze studie werden geïdentificeerd in combinatie met andere variabelen, om de sensitiviteit en specificiteit, nodig om het onderscheid te maken tussen CVS-patiënten en controles, te verhogen. Wij geloven ook dat een belangrijke volgende stap zal zijn te exploreren of deze en andere potentiële biomerkers stabiel zijn over de tijd en, bij onderzoek bij andere vermoeidheid-gerelateerde ziekten, ze CVS-specifieke biomerkers blijken te zijn of biomerkers voor gewone vermoeidheid.

Bovendien zijn wij van mening dat onze studie de potentiële waarde benadrukt van niet-invasieve autonome parameters als klinische diagnostische biomerkers bij deze ziekte, waar op dit moment de diagnose volledig is gebaseerd op subjectieve categorisering van de symptomen die door patiënten worden ervaren.

Blog op WordPress.com.