M.E.(cvs)-wetenschap

april 14, 2013

Leptine – verband met cytokinen & vermoeidheid bij CVS

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 3:51 pm
Tags: , , , , , ,

Leptine is een door vetcellen gesecreteerd en nutritioneel gereguleerd hormoon. Het onderdrukt de eetlust en is een belangrijke regulator van de neuro-endocriene, metabole en immuun-funktie. Doeltreffende immuun-responsen worden gecoördineerd via interakties tussen het zenuw-, endocrien en immuunstelsel. Immune, inflammatoire en ziekte-responsen vereisen een substantiële investering van energie. Leptine lijkt een evenwicht te bekomen tussen het immuunsysteem en andere fysiologische systemen d.m.v. zijn werking op immuun-cellen en het brein. Het is een belangrijke component van de immuun-respons tegen pathogenen. Het induceert de afgifte door microglia in de hersenen van IL-1β maar ook van TNF-α en bepaalde chemokinen. Leptine zou dus een belangrijke rol spelen bij microgliale werking bij inflammatie.

Cleare AJ et al. vergeleken ooit de leptine-concentratie (‘s morgens) bij patiënten met CVS en controles. In hun artikel ‘Plasma leptin in Chronic Fatigue Syndrome and a placebo-controlled study of the effects of low-dose hydrocortisone on leptin-secretion’ in Clin Endocrinol (2001) 55: 113-9, rapporteerden ze: “we vonden geen bewijs voor veranderingen qua leptine-waarden bij CVS”.

Zoals eerder al gemeld in eerdere stukken hier (bv. ‘Cytokinen bij CVS ‘s nachts’ & ‘Symptoom-opflakkering verbonden met cytokine-aktiviteit bij CVS’) is het echter, in het kader van M.E.(cvs), niet nuttig de concentratie van een cytokine (of andere biomerker) éénmalig te meten. Er dient rekening te worden gehouden met schommelingen over de dag of zelfs over langere tijd, de invloed van inspanning of andere factoren, enz. Dit blijkt ook weer uit onderstaande studie.

De resultaten zijn preliminair maar geven aan dat verdere studie gerechtvaardigd is…

————————-

J Transl Med. 2013 Apr 9; 11(1): 93. [pre-print]

Daily cytokine fluctuations, driven by leptin, are associated with fatigue severity in Chronic Fatigue Syndrome: evidence of inflammatory pathology

Elizabeth Ann Stringer (1), Katharine Susanne Baker (1), Ian R Carroll (1), Jose G Montoya (2), Lily Chu (5), Holden T Maecker (3), Jarred W Younger (1,4)

1 Department of Anesthesiology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94304, USA

2 Department of Medicine, Infectious Diseases, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94304, USA

3 Department of Microbiology & Immunology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94304, USA

4 1070 Arastradero Road, Suite 200, Palo Alto, CA 94304-1336, USA

5 Independent Consultant, Stanford, CA 94304, USA

Samenvatting

ACHTERGROND: Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een invaliderende aandoening die wordt gekenmerkt door aanhoudende vermoeidheid die niet verlicht door rust. Het gebrek aan een duidelijk geïdentificeerd onderliggend mechanisme heeft de ontwikkeling van doeltreffende behandelingen gehinderd. Studies hebben verhoogde waarden aan inflammatoire factoren aangetoond bij patiënten met CVS, maar de bevindingen van verschillende studies zijn tegenstrijdig er is geen consistente ondersteuning voor bepaalde biomerkers. Benaderingen waarbij op één tijdstip wordt gekeken, zien wellicht belangrijke kenmerken van CVS, zoals schommelingen qua vermoeidheid-graad, over het hoofd. Wij hebben gezien dat individuen met CVS significante dag-tot-dag variabiliteit vertonen wat betreft hun vermoeidheid-ernst.

METHODES: Om eerdere studies aan te vullen, hebben we daarom een nieuw longitudinaal studie-ontwerp geïmplementeerd om de rol van cytokinen bij CFS-pathofysiologie te onderzoeken. Tien vrouwen die voldeden aan de Fukuda diagnostische criteria voor CVS [gerecruteerd uit een bestaande database van ‘Stanford’s CFS Research Team] en tien gezonde, voor leeftijd en body-mass-index (BMI) gematchte vrouwen ondergingen op 25 opéénvolgende dagen bloed-afnames en zelf-rapportering van de vermoeidheid-graad. Een panel van cytokinen werd bepaald (via Luminex [een op flow-cytometrie gebaseerd systeem dat toelaat meerdere analyses per staal gelijktijdig uit te voeren]) voor elk van de 500 serum-stalen die werden verzameld. Onze primaire hypothese was dat de dagelijkse vermoeidheid-ernst significant gecorreleerd zou zijn met het inflammatoir adipokine leptine [adipokinen of adipocytokinen zijn cytokinen die worden afgegeven door vet-weefsel], bij de vrouwen met CVS en niet bij de gezonde controles. Als post-hoc analyse werd een ‘machine learning’ [constructie en studie van systemen die zaken kunnen ‘leren’ uit gegevens] algoritme [computer-programma om uit een enorme hoeveelheid gegevens ingewikkelde verbanden tussen voorspeller en uitkomst te identificeren] geïmplementeerd waarbij alle 51 cytokinen werden gebruikt, om te bepalen of immuun-factoren dagen met hoge en lage vermoeidheid van elkaar kunnen onderscheiden.

RESULTATEN: De zelf-gerapporteerde vermoeidheid-graad was significant gecorreleerd met leptine-waarden bij 6 van de deelnemers met CVS en één gezonde controle; wat onze primaire hypothese ondersteunt. Het ‘machine learning’ algoritme onderscheidde dagen met hoge en lage vermoeidheid bij de CVS-groep met een accuraatheid van 78,3%.

Achtergrond

[…]

De ontwikkeling van doeltreffende behandelingen voor CVS werd belemmerd door het gebrek aan een duidelijk geïdentificeerd pathofysiologisch mechanisme voor de aandoening. Er zijn geen objectieve bloed-testen om een diagnose te bevestigen en geen algemeen aanvaarde interventie-doelwitten. Meerdere studies hebben echter abnormale inflammatoire processen bij CVS aangetoond. Analyses (CVS versus gezonde controle) hebben verhoogde waarden qua pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF-α, IL-1α, IL-1β en IL-6 [zie bv. ‘Cytokinen in plasma bij vrouwen met CVS] geïdentificeerd. De resultaten waren echter inconsistent en research bleek geen potentiële biomerkers op te leveren die op een consistente manier de diagnose of behandeling deed vooruitgaan.

Een uitdaging voor de research tot op heden is dat individuen met CVS significante dag-tot-dag variabiliteit wat betreft hun vermoeidheid-graad vertonen. Deze ‘within-subject’ [bij hetzelfde individu] variabiliteit kan de sensitiviteit reduceren van cross-sektionele studies [observatie van een ganse populatie of representatieve subgroep, op een specifiek tijdpunt] om op consistente manier immuun-abnormaliteiten bij deze individuen te identificeren [Bansal AS, Bradley AS, Bishop KN, Kiani-Alikhan S, Ford B. Chronic Fatigue Syndrome, the immune-system and viral infection. Brain Behav Immun (2012) 26: 24-31]. We hebben daarom een ‘within-person’ benadering getest met dagelijkse immuun-monitoring voor de identificatie van CVS-biomerkers. Door het meten van immuun-merkers over meerdere opéénvolgende dagen, probeerden we serum-analyten te identificeren die stijgingen en dalingen qua vermoeidheid-ernst kunnen opvolgen. Deze intensieve longitudinale benadering zou nieuwe biomerkers kunnen aanduiden die over het hoofd worden gezien bij traditionele cross-sektionele immuun-studies, en nieuwe mechanismen bij CVS-pathogenese kunnen ontsluieren. De technieken zouden in het bijzonder nuttig kunnen zijn bij gevallen waar dagelijkse symptoom-variabiliteit statistische ‘ruis’ introduceert bij cross-sektionele gegevens, of wanneer immuun-factoren in normale concentraties voorkomen maar toch pathologische processen aandrijven omwille van gesensitiseerde doelwitten. Ons doel bij deze benadering is de identificatie van biomerkers die de diagnose vergemakkelijken en doelwitten voor toekomstige behandelingen zouden kunnen zijn.

We probeerden eerder de dagelijkse immuun-monitoring benadering uit bij 3 vrouwen met fibromyalgie (FM) met co-morbide CVS. Bij de deelnemers werden gedurende 25 opéénvolgende dagen dagelijks hun serum-stalen geanalyseerd op de concentraties van 51 verschillende cytokinen. Van deze 51 bleek slechts leptine significant gecorreleerd met dag-tot-dag zelf-gerapporteerde vermoeidheid-graad bij alle 3 deze vrouwen [Younger JW (ook co-auteur van dit artkel): The role of microglia modulation in treating musculoskeletal pain. Invited Faculty Talk: Congress of Clinical Rheumatology Meeting; 2012]. Leptine is een of interessante molekule omdat, naast het feit dat het een eetlust-regulerend hormoon is, dit adipokine een inflammatoir agens is dat werd gelinkt aan pathologische inflammatoire vermoeidheid [prikkelbare darm syndroom & Hepatitis-C]. Leptine wekt de afgifte op van pro-inflammatoire cytokinen door vele cel-types, inclusief centraal werkende microglia [Lafrance V, Inoue W, Kan B, Luheshi GN. Leptin modulates cell-morphology and cytokine-release in microglia. Brain Behav Immun (2010) 24:358-65], en het is een mediator voor cytokine-geïnduceerd ziekte-gedrag [Carlton ED, Demas GE, French SS. Leptin, a neuro-endocrine mediator of immune-responses, inflammation and sickness-behaviours. Horm Behav (2012) 62:272-79].

Gezien de resultaten van onze preliminaire gegevens, ontwierpen we een studie die 10 vrouwen met CVS vergeleek met 10 gezonde, voor leeftijd, geslacht en BMI gematchte controles. De deelnemers ondergingen bloed-afnames op 25 opéénvolgende dagen en meldden twee keer per dag hun vermoeidheid-graad. Onze hypothese was dat leptine geassocieerd zou zijn met dagelijkse vermoeidheid-ernst bij de deelnemers met CVS maar niet bij de gezonde controles. Als een secundair, verkennend doel, testten we ook de mogelijkheid van 50 andere immuun-factoren om vermoeidheid-variabiliteit in beide groepen te voorspellen. Naar ons weten is dit de eerste studie naar leptine en zijn rol bij CVS. [Zie onze inleiding…]

Bespreking

We toonden aan d at dagelijkse vermoeidheid-graad significant is gecorreleerd met dagelijkse serum leptine-waarden bij vrouwen met CVS maar niet bij gezonde controles. Zes deelnemers met CVS en één gezonde controle vertoonden significant positieve correlaties tussen vermoeidheid en leptine. De bevindingen bvestigden onze primaire hypothese dat leptine dagelijske vermoeidheid-graad voorspelt bij vrouwen met CVS. In een secundaire analyse verbreedden we de analyses tot 50 andere cytokinen. Bij deelnemers met CVS was de relatie tussen immuun-factoren en vermoeidheid zo sterk dat we in staat waren het onderscheid te maken tussen dagen met lage of hoge vermoeidheid, met een accuraatheid van 78,3%, door enkel gebruik te maken van cytokinen als voorspellers. […] De resultaten ondersteunen een rol voor inflammatie bij CVS-pathologie.

[Uit de sektie ‘Resultaten’: “Leptine was significant geassocieerd met 29 andere cytokinen; de sterkste verbanden waren die met granulocyt macrofaag kolonie-stimulerende factor (GMCSF), macrofaag kolonie-stimulerende factor (MCSF), ‘transforming’ groei-factor alfa (TGF-α), interferon-alfa (IFN-α), interferon-beta (IFN-β), intercellulair adhesie molekule 1 (ICAM1), monocyt-specifiek chemokine 3 (MCP3), interleukine-6 (IL-6), interleukine-10 (IL-10), interleukine-12 subunit p40 (IL-12 P40), tumor necrose factor beta (TNF-β), ‘TNF-related apoptosis-inducing ligand’ (TRAIL) en vasculaire endotheliale groei-factor (VEGF). Deze waren op hun beurt geassocieerd met een aantal andere. Deze tertiaire relaties ondersteunen de rol van inflammatie de pathofysiologie van vermoeidheid bij patiënten met CVS.”]

Bij de zoektocht om pathofysiologische mechanismen voor CVS bloot te leggen, werd aanzienlijk veel moeite gestoken in het exploreren van de ontregeling van het immuunsysteem. Van bijzonder belang zijn cytokinen die ziekte-gedragingen zoals vermoeidheid en hyper-sensitiviteit voor pijn kunnen aandrijven. Hoewel veel studies potentiële cytokine-verschillen tussen individuen met CVS en gezonde controles hebben geïdentificeerd, waren de resultaten contradictorisch. Het gebrek aan consistente resultaten kan ten dele te wijten zijn aan het gebruik van cross-sektionele ontwerpen bij een aandoening die wordt aangedreven door atypische, lage-graad inflammatoire processen. We hebben gezien dat CVS symptoom-ernst op korte tijd drastisch kan veranderen, en met abrupte verschuivingen over slechts een paar dagen. Dergelijke dagelijkse variabiliteit kan het onderscheid tussen gevallen en controles in cross-sektionele studies verdoezelen. We stellen daarom een nieuwe benadering van dagelijkse immuun-monitoring voor om conventionele cross-sektionele studies aan te vullen. Door de immuun-schommelingen elke dag te vatten, kunnen we immuniteit/vermoeidheid-verbanden detekteren zelfs wanneer cytokine-concentraties zeer variëren over de tijd of wanneer cytokinen de symptomen aandrijven bij ‘normale’ concentraties omdat hun doelwitten ‘downstream’ gesensitiseerd werden.

Bij onze analyses van de relatie tussen cytokinen en vermoeidheid bij individuen met CVS, bleek het sterkste sterkste verband dit waarbij leptine is betrokken. Hoewel leptine het meest algemeen erkend is als een pleiotroop peptide-hormoon dat wordt gesecreteerd door adipocyten [vet-cellen] voor het reguleren van de energie-homeostase, is het ook een adipokine dat immuun-responsen moduleert. Toediening van endotoxine bij zowel knaagdieren als mensen leidt tot verhoogde gen-expressie voor leptine en gestegen leptine-waarden in het serum [Anderson PD, Mehta NN, Wolfe ML, Hinkle CC et al. Innate immunity modulates adipokines in humans. J Clin Endocrinol Metab (2007) 92:2272-9]. Zo beïnvloedt toediening van leptine ook zowel het adaptieve als het aangeboren immuunsysteem; het verhoogt de afgifte van de pro-inflammatoire cytokinen TNF-α, IL-2, IL-6 en IL-12. Meerdere studies hebben gestegen waarden van circulerend leptine aangetoond bij chronische inflammatoire aandoeningen [Systemische Lupus Erythematosus & Reumatoïde Arthritis]. Serum leptine-concentraties zijn ook geassocieerd met vermoeidheid-graad bij patiënten met chronische hepatitis-C en prikkelbare darm syndroom.

Het verband dat we observeerden tussen leptine en vermoeidheid bestond zelfs al waren de leptine-waarden niet abnormaal verhoogd en was er geen statistisch verschil qua leptine-concentraties tussen de CVS- en de controle-groep. Het meeste leptine in het lichaam wordt afgescheiden door wit adipeus weefsel [opslagplaats voor energie] en, bijgevolg, zouden de waarden van circulerend leptine gecorreleerd moet zijn met de BMI. Leptine vertoont ook regelmatige diurnale schommelingen waardoor de concentraties met meer dan 50% kunnen veranderen in de loop van de dag [Saad MF, Riad-Gabriel MG, Khan A et al. Diurnal and ultradian rhythmicity of plasma leptin: effects of gender and adiposity. J Clin Endocrinol Metab (1998) 83:453-9 /// Schoeller DA, Cella LK, Sinha MK, Caro JF. Entrainment of the diurnal rhythm of plasma leptin to meal-timing. J Clin Invest (1997) 100:1882-7]. Om het effekt van diurnale ritmes op onze resultaten te matigen, vroegen we de deelnemers op hetzelfde tijdstip van de dag  naar het lab te komen (met een speling van 2 uur). Het percentage verandering van leptine dat we gedurende de studie-periode zagen, lag binnen de verwachte diurnale schommeling. De resultaten suggereren dat de absolute leptine-waarden niet abnormaal waren en daarom zou het verband met symptoom-ernst enkel geobserveerd kunnen worden bij een longitudinaal ontwerp.

Hoewel we geloven dat de benadering met dagelijkse immuun-monitoring een sterke aanvulling is op cross-sektionele studies, zijn er ook beperkingen door de beperkte grootte van de groep. We merken op dat FM en CVS frequent co-morbide zijn. Toekomstige studies bij grotere populaties zou ons moeten toelaten de mate van overlap tussen deze aandoeningen te bepalen. Een grotere studie zou ons ook toelaten vertraagde effekten te bestuderen en mogelijke causale mechanismen te onderzoeken. Onze netwerk-analyses […], onthulden dat leptine het enige cytokine was dat significant co-varieerde met vermoeidheid bij individuen met CVS, terwijl er geen verband was tussen vermoeidheid en leptine (of enig ander getest cytokine) bij de gezonde controles. Zelfs al is gerapporteerd dat leptine andere cytokinen, specifiek TNF-α, IL-2, IL-6 en IL-12, moduleert, observeerden we geen verbanden tussen deze cytokinen en vermoeidheid-variabiliteit. Toekomstig werk zou moeten bekijken of leptine de causale factor is voor vermoeidheid-graad; misschien via de toediening van recombinant methionyl humaan leptine [r-metHuLeptine; lage dosissen worden toegdiend om leptine binnen de fysiologische waarden te krijgen bij leptine-deficiënte toestanden]. […]

Besluiten

Deze resultaten zijn een bijdrage tot de literatuur die een rol voor cytokinen bij de CVS-pathofysiologie ondersteunt. We hebben een subgroep van vrouwen geïdentificeerd die sterke correlaties vertonen tussen leptine-concentraties en vermoeidheid-graad. Toekomstig werk zou de rol van leptine én van dagelijkse cytokine-schommelingen in het algemeen bij het bepalen van de ernst van CVS, moeten nagaan. Uiteindelijk zouden deze analyse-technieken biomerkers voor een verbeterde diagnose moeten kunnen aanduiden en nieuwe doelwitten opleveren voor betere behandelingen.

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: