M.E.(cvs)-wetenschap

oktober 20, 2018

Rationale voor manuele therapie (massage) bij M.E.(cvs)?

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 5:46 pm
Tags: , , , , , , , , ,

Vele studies omtrent M.E.(cvs) hebben aangetoond dat deconditionering NIET de oorzaak is (argumentatie is terug te vinden op deze pagina’s); het kan wel een gevolg zijn. Patiënten weten ook dat inspanning (oefen-therapie) nefast is en de symptomen doet verergeren. Meer en meer wetenschappers nemen afstand van zij die dit (alsnog) blijven promoten. Gezien de heterogeniteit en de overlap met FM, sluiten wij niet uit dat zachte beweging (manuele therapie – massage, fascia-therapie) nuttig kan zijn voor een subgroep. Onderstaande publicatie beschrijft omstandig wat de redenen voor een dergelijk, eventueel succesvolle therapie zouden kunnen zijn…

Er wordt gewag gemaakt van het feit dat miRNAs (die ontregeld zijn bij FM & CVS/M.E.) reageren op druk-behandelingen, hun gebruik als (kandidaat) merkers verdient verder onderzoek…

De massage-technieken waarover men het heeft zijn of de gebruikelijke, de alternatieve – bv. Chinese TuiNa massage (gewrichtsmanipulaties en oefeningen die de circulatie bevorderen, dislocaties van gewrichten verminderen, de ‘soft tissues’ (weke delen) helen, het zenuwstelsel reguleren en de gewrichtsmobiliteit verbeteren) – of eerder experimentele (bv. zgn. ‘mimetische’ toestellen die elektro-mechanische knie-belasting of cyclische druk belasting – een cilinder die ritmisch drukt op en rolt over een weefsel – nabootsen of het gebruik van ferrogels – gel met magnetische partikels – gecombineerd met externe magneten om massage-achtige compressies – door elongatie en contractie – te verwezenlijken en spieren te laten regenereren)…

————————-

International Journal of Molecular Sciences Vol 19, #9, p 2673 (september 2018)

Unraveling the molecular determinants of manual therapy: An approach to integrative therapeutics for the treatment of Fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis

Jose Andres Espejo (1), Maria Garcia-Escudero (2), Elisa Oltra (3,4)

1 School of Experimental Sciences, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46001 Valencia, Spain

2 School of Physiotherapy, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46900 Valencia, Spain

3 School of Medicine, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46001 Valencia, Spain

4 Unidad Mixta CIPF-UCV, Centro de Investigacion Principe Felipe, 46012 Valencia, Spain

Samenvatting

De toepassing van protocollen zonder parameter-standaardisering en geschikte controles heeft er toe geleid dat manuele therapie (MT) en andere op fysiotherapie gebaseerde benaderingen controversiële uitkomsten opleverden. Er is dus urgentie om zorgvuldig standaard-protocollen te definiëren die er voor zorgen dat fysiotherapeutische behandelingen voldoen aan rigoureuze wetenschappelijke vereisten. Een manier waarop dit kan worden bereikt, is door het bestuderen van gen-expressie en fysiologische veranderingen die verband houden met bepaalde, parameter-gecontroleerde behandelingen in dieren-modellen, en deze kennis te vertalen naar behoorlijk ontworpen, objectieve, kwantitatief gemonitorde klinische testen (CTs). We stellen hier een molekulaire fysiotherapie benadering (MPTA) voor die multidisciplinaire teams vereist, om de wetenschappelijke redenen achter de talrijke rapporten, die gezondheid-voordelen toedichten aan MT-behandelingen, bloot te leggen. Het overzicht focust op de identificatie van MT-geïnduceerde fysiologische en molekulaire responsen die zouden kunnen gebruikt worden voor de behandeling van fibromyalgie (FM) & Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.). De systemische effekten die geassocieerd zijn met responsen op mechanische belasting worden bijzonder relevant beschouwd, aangezien ze suggereren dat gedefinieerde, lage-pijn anatomische gebieden kunnen worden geselekteerd voor MT-behandeling en toch globale voordelen opleveren, een aspect dat kan blijken essentieel te zijn voor het behandelen van FM. Daarnaast kan MT zorgen voor spier-conditionering bij sedentaire patiënten zonder krachtige fysieke inspanningen te vragen, wat bijzonder schadelijk is voor CVS/M.E.-patiënten. Zo kan MT een echte optie worden bij geneeskundige programma’s ter verbetering van FM & CVS/M.E.

1. Inleiding

[…] FM & CVS/M.E. vertonen dikwijls overlappende symptomen (FM-patiënten ervaren chronische vermoeidheid en CVS/M.E.-patiënten lijden onder gevoelige spieren en pijn) waardoor sommige auteurs stelden dat ze deel uitmaken van hetzelfde syndroom. Deze hypothese wordt ondersteund een analyse die verhoogd lactaat in ventriculair cerebrospinaal vocht rapporteert bij patiënten met CVS/M.E., FM of beide, t.o.v. gezonde controles [Natelson BH et al. Elevations of Ventricular Lactate Levels Occur in Both Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia. Fatigue (2017) 5: 15-20]. Verschillen betreffende een aantal klinisch en biologische parameters (PEM en autonome funktie, hormoon-systeem onevenwicht, gen-expressie & cytokine-profielen, en microRNA (miRNA) waarden in het bloed) suggereren echter dat de onderliggende pathofysiologie van FM & CVS/M.E. verschillen.

Farmacologische behandelingen […]

Niet-farmacologische therapieën […]

Graduele oefen therapie (GOT). FM-patiënten kunnen matige tot forse inspanningen leveren; ze ervaren echter problemen bij het uitvoeren en aanhouden van regimes met zelfs matige intensiteit omwille van verhoogde FM-symptomatologie geassocieerd met inspanning. Er werden ook voordelen van CGT/GOT-therapie voor CVS/M.E.-patiënten gerapporteerd (de PACE-testen) […] Er werden echter ernstige bezorgdheden geopperd omtrent het studie-ontwerp door de wetenschappelijke gemeenschap (ongeschikte definitie, scores die geen significante lange-termijn verbetering van vermoeidheid en lichamelijk funktioneren ondersteunen, …).

[…] Het feit dat inspanning spierpijn induceert en malaise triggert bij CVS/M.E., maakt dat deze optie ongeschikt is voor deze patiënten. Op fysiotherapie gebaseerde behandelingen, zoals manuele therapie (MT), kunnen anderzijds helpen […] door bv. het verhogen van de bloeddoorstroming en/of spier-tonus, zonder enige lichamelijke aktiviteit […]. Ter zelfder tijd kan MT de geest van de patient aanzetten tot relaxatie.

MT-protocollen, zoals de meeste fysiotherapeutische behandelingen, worden tot op heden slecht gedefinieerd maar toch rapporteren sommige CTs voordelen voor massage-therapie. Een systematisch overzicht en meta-analyse van gerandomiseerde klinische testen (RCTs) toonde bv. dat MT (≥ 5 weken) leidt tot verbetering qua pijn, bezorgdheid en depressie bij FM-patiënten [Li YH er al. Massage therapy for fibromyalgia: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS ONE (2014) 9: e89304 /// Yuan SL et al. Effectiveness of different styles of massage therapy in fibromyalgia: A systematic review and meta-analysis. Man Ther. (2015) 20: 257-264]. MT lijkt ook positieve effekten wat betreft de lichamelijke symptomen bij CVS/M.E. te triggeren […] [bv. Field TM et al. Massage therapy effects on depression and somatic symptoms in Chronic Fatigue Syndrome. J. Chronic Fatigue Syndr. (1997) 3: 43-51], wat suggereert dat MT kan worden aangewend voor therapeutische doeleinden (op zichzelf of in combinatie met farmacologische behandeling van symptomen).

Het doel van dit overzicht is om een mogelijke mechanisme-rationale voor de doeltreffende behandeling van FM & CVS/M.E. d.m.v. MT aan te wijzen. Toekomstige MT behandel-protocollen worden verwacht in staat te zijn de symptomen te managen die de dagelijkse aktiviteiten compromitteren en de gezondheid-toestand in het algemeen te verbeteren. Daartoe hebben we een overzicht gemaakt van het beschikbaar pre-klinisch bewijsmateriaal (fysieke behandelingen in dieren-modellen) en molekulaire veranderingen geïdentificeerd die geassocieerd zijn met MT-parameters die enerzijds immune, cognitieve en musculaire dysfunkties kunnen verbeteren en anderzijds pijn kunnen verlichten […].

[…]

2. Molekulaire determinanten van MT: lessen op basis van dieren-modellen en mimetische toestellen

MT omvat een aantal therapieën gebaseerd op de manuele manipulatie van gewrichten en zachte weefsels, met als doel het verlichten van pijn, reduceren van inflammatie, elimineren van spier-contracturen, verhogen van de ‘range of motion’ (ROM [bewegingsbereik]), vergemakkelijken van beweging, enz. en, uiteindelijk, het herstellen van de gezondheid. Het beslaat een diverse reeks technieken zoals massage, stretchen, manipulaties en mobilisaties e.a.

Stretch-protocollen worden veelvuldige gebruikt om spieren/pezen meer flexibel te maken en de ROM van gewrichten te verbeteren of de gezond te behouden. Omwille van ons uiteindelijk doel – de behandeling van de voornaamste symptomen van FM & CVS/M.E. met gestandaardiseerde doeltreffende protocollen – zullen we onze aandacht concentreren op het beschikbaar bewijsmateriaal omtrent passief stretchen [spieren opspannen zonder beweging], gedefinieerd als een MT-procedure die is uitgevoerd door een professionele fysiotherapeut.

De andere variant van MT die in dit overzicht zal worden besproken is massage. Massage werd gedefinieerd als een mechanische manipulatie van lichaamsweefsels met een ritmische druk en wrijven, met als doel het bevorderen van de gezondheid en het welzijn. Het wordt toegepast op zacht weefsels (huid, spieren en bindweefsel), soms met behulp van mechanische of elektrische apparaten. Er zijn verschillende massage-manoeuvres (wrijven, frictie, kneden, druk, percussies & vibraties) met betrekking tot variabelen zoals duur, frequentie, herhalingen of druk. Er werden verschillende voordelen toegeschreven aan verscheidene massage-manoeuvres; bv. massage met matige druk lijkt de vagale tonus te verhogen een ook essentieel te zijn voor het stimuleren van subcutane mechanoreceptoren [sensorische receptoren die reageren op mechanische druk of vervorming] die pijn-verlichtende signalen naar het brein sturen en ontstressende neurochemische stoffen, zoals serotonine en dopamine, afgeven.

MT-behandelingen zijn geassocieerd met mechano-transductie, een algemeen biofysisch proces waardoor cellen in staat zijn hun fysieke omgeving te ‘voelen’ en deze signalen te vertalen naar biochemische signalen, zoals verschuivingen in intracellulaire calcium-concentratie, wijziging van of gen-expressie profielen en de inductie of onderdrukking van signalering-mechanismen die uiteindelijk leiden tot morfologische en/of fysiologische veranderingen, die kunnen leiden tot therapeutische effekten.

Kennis omtrent de parameters die MT-programma’s induceren in behandelde weefsels, op molekulair niveau, zouden daarom moeten toelaten rigoureuze en gestandaardiseerde doeltreffende protocollen (MPTA) te ontwikkelen, die gezondheid-voordelen voor FM-, CVS/M.E. en andere patiënten bieden. Een initiële stap om deze kennis over de MT-behandelde weefsels te verwerven, omvat het evalueren van gen-expressie in gezonde weefsels vóór en na zorgvuldig gedefinieerde procedures.

Er zijn methodologische beperkingen bij deze studies met menselijke individuen die niet enkel om ethische redenen wat betreft staal-name verband houden, maar ook met de toepassing van de techniek (zoals de toepaste belasting, en de frequentie en duur van de sessies). Om deze beperkingen te overwinnen, worden pre-klinische dieren-proeven met mimetische [massage-nabootsende] toestellen uitgevoerd om molekulen of biologische patronen in het doelwit-weefsel te identificeren, om- in optimale omstandigheden – de geïdentificeerde merkers te vertalen naar een test (in een lichaamsvloeistof), ter monitoring in een klinische proef. Met dit doel voor ogen en een focus op bepaalde ziekte-problemen, gingen we over tot het samenvatten van de molekulaire informatie afkomstig van MT-behandelingen in dieren-modellen die relevant kunnen zijn voor de behandeling van FM & CVS/M.E.

[We geven het gedetailleerd/gespecialiseerd overzicht hier niet weer. Bespreking volgt hierna (met verwijzing naar meer relevant onderzoek). Onthoud dat het om proeven bij dieren gaat, dat de modellen experimenteel zijn en slechts lijken op FM of M.E.(cvs), en dat de MT-methodes dikwijls artificieel zijn.]

2.1. De neuro-immune impact van MT

[…]

2.2. Effekten van MT op spier-regeneratie

[…]

2.3. MT impact op pijn-verlichting

[…]

3. De rationale voor het aanwenden van MT om FM- & CVS/M.E.-dysfunkties te behandelen

Een systematisch overzicht en meta-analyse van 9 RCTs [FM] besloot dat MT met een duur van minstens 5 weken voordelige onmiddellijke effekten heeft op het verbeteren van pijn, bezorgdheid en depressie [Li YH er al. (hierboven)]. Hoewel sommige eerdere reviews over het effekt van MT voor de behandeling van FM-symptomen hiermee overéénstemmen, door te besluiten dat MT voordelen biedt voor FM-patiënten, gaven andere negatieve of niet-overtuigende resultaten. Veel van de studies opgenomen in deze overzichten waren echter slechts kwalitatief of het betrof preliminaire piloot-studies, met een klein aantal deelnemers. De auteurs geven als mogelijke verklaring van hun positieve bevindingen dat hun overzicht een groter aantal of RCTs omvatte en dat hun analyse subgroepering gebaseerd op de verschillende duur van de MT in beschouwing nam. Dit versterkt de nood aan MT parameter-standaardisering.

Daarnaast geeft een systematisch overzicht en meta-analyse van 60 hoge-kwaliteit en 7- kwaliteit RCTs aan dat MT op een doeltreffende manier pijn behandelt en dat het ook voordelig is voor de behandeling van angst in de algemene bevolking [Crawford C et al. Evidence for Massage Therapy (EMT) Working Group. The Impact of Massage Therapy on Function in Pain Populations-A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials: Part I, Patients Experiencing Pain in the General Population. Pain Med. (2016) 17: 1353-1375]. Een andere studie van hetzelfde type [140 studies] claimt dat MT de krachtigste methode is voor het verminderen van DOMS (‘delayed onset muscle soreness’ [zgn. ‘spier-kater’; spier-pijn en -stijfheid die men voelt enkele uren tot dagen na een intensieve fysieke aktiviteit]) en vermoeidheid na inspanning, vergeleken met druk-kledij, elektrostimulatie, stretchen, onderdompeling of cryotherapie. De auteurs zagen een matige afname van de spier-schade merker creatine-kinase (CK) en de inflammatie-merkers interleukine-6 (IL-6) & C-reaktief proteïne.

Aan de andere kant toonde de analyse van quadriceps-biopten van 11 mannelijke vrijwilligers dat MT inflammatie doet dalen na inspanning-geïnduceerde spier-schade door aktivatie van de mechano-transductie [mechanismen waarmee cellen mechanische stimulus (uitrekking, belasting) omzetten naar elektrochemische aktiviteit] signalisering-mechanismen ‘focal adhesion’ kinase (FAK) en extracellulair signaal gereguleerd kinase (ERK) 1/2, wat mitochondriale biogenese signalering induceert en – via het reduceren van de inflammatoire cytokinen TNF-α & IL-6, en de stress-factor Hsp27 [Crane J et al. Massage therapy attenuates inflammatory signaling after exercise-induced muscle damage. Sci. Transl. Med. (2012) 4: 113-119] – veranderingen die voordelig kunnen zijn voor FM- en CVS/M.E.-patiënten [Tsilioni et al. Neuropeptides CRH, SP, HK-1 and Inflammatory Cytokines IL-6 and TNF Are Increased in Serum of Patients with Fibromyalgia Syndrome, Implicating Mast Cells. J. Pharmacol. Exp. Ther. (2016) 356: 664-672; zie ook ‘Mogelijke rol van mest-cellen bij inflammatie in de hypothalamus bij M.E.(cvs)’ /// Patarca R et al. Dysregulated expression of tumor necrosis factor in Chronic Fatigue Syndrome: Interrelations with cellular sources and patterns of soluble immune mediator expression. Clin. Infect. Dis. (1994) 18: S43-S53]. Combinaties van MT en stretchen werden ook bestudeerd en toonden een significante vermindering van vermoeidheid […].

Bij de modellen die werden ontwikkeld om de fysiopathologie van FM & CVS/M.E. te verklaren, lijkt er één, minstens gedeeltelijk, de basis te leggen voor een potentiële impact van MT-behandelingen, niet enkel wat betreft het verlichten van symptomen maar ook het vertragen van de progressie van de ziekte: het neuromusculair belasting model [Rowe PC et al. Neuromuscular strain as a contributor to cognitive and other symptoms in Chronic Fatigue Syndrome: Hypothesis and conceptual model. Front. Physiol. (2013) 4: 115]. Deze auteurs stellen voor dat ‘neuromusculaire belasting’, een nadelige neurale spanning en belasting in spieren, fascia [fascia = bindweefsel rond spieren, botten en gewrichten] en andere zachte weefsels, werkt als een bijdragende factor tot cognitieve en andere symptomen bij CVS [Rowe PC et al. Neuromuscular Strain Increases Symptom Intensity in Chronic Fatigue Syndrome. PLoS ONE (2016) 11: e0159386]. Als het vermogen van het zenuwstelsel om accommoderende veranderingen in lengte te ondergaan, als respons op de gewone lidmaat- en romp-bewegingen, verstoord is door de restrictie van bewegingen, verhoogt de mechanische spanning in de zenuwen, leidend tot neurodynamische dysfunktie, argumenteren deze auteurs. Deze dysfunktie draagt bij tot de pijn en andere symptomen die CVS-patiënten ondervinden, via mechanische sensitisatie processen, gewijzigde nociceptieve signalering en verminderde intra-neurale bloeddoorstroming, nadelige patronen van spier-kracht en -contractie, plus afgifte van inflammatoire neuropeptiden. Ondersteuning voor dit model komt van preliminaire gegevens verkregen uit een longitudinale studie (2 jaar) met 55 CVS-patiënten, die toont dat neuromusculaire beperking courant zijn bij CVS. Daarnaast laten ze zien dat longitudinale belasting op zenuwen en zachte weefsels van de onderste ledematen in staat is de symptoom-intensiteit bij individuen met CVS te verhogen, wat hun model steunt. Als de neuromusculaire belastingen onbehandeld blijven, zal het individu zich aan de verhoogde symptoom-last aanpassen, wat aanleiding geeft tot meer nadelen en centrale sensitisatie. De door de auteurs aanbevolen interventies om symptoom-verergering te vermijden, zijn MT, op inspanning gebaseerde benaderingen of alternatieve therapieën zoals yoga of Tai Chi. In feite rapporteren ze over de klinische verbetering van patiënten d.m.v. MT-benaderingen. Dit model lijkt aan te geven dat een handeling om neurale spanningen los te laten in vroege stadia van de ziekte het meest doeltreffend kan zijn.

Wanneer MT wordt toegepast op zachte en bindweefsels, treden lokale biochemische veranderingen (melkzuur, adenosine-trifosfaat, creatine-fosfaat) op, en de lokale bloed- en lymfe-circulatie van de spieren verhoogt. Ten gevolgde daarvan kunnen lokale nociceptieve [nociceptie = pijn-waarneming] en inflammatoire mediatoren gereabsorbeerd worden. Andere types druk-behandelingen (zoals neuromusculaire tape [zgn. kinesiotape; zorgt voor pijn-demping, druk-vermindering en verbetering van de bloed- & lymfe-circulatie]) die ook de lymfatische en vasculaire flow verhogen, versterken verzwakte spieren, leidden tot de identificatie van miRNAs die door de behandeling veranderden bij een Multipele Sclerose (MS) patient. Interessant: enkele van deze miRNAs bleken ontregeld bij zowel FM- [bv. Cerda-Olmedo G et al. Identification of a microRNA signature for the diagnosis of fibromyalgia. PLoS ONE (2015) 10: e0121903] als CVS/M.E.-patiënten [Brenu EW et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J. Affect. Disord. (2012) 141: 261-269], wat suggereert dat druk-behandelingen ook voor hen therapeutisch nut kunnen hebben.

Anderzijds: MT verlicht pijn door de modulatie van serotonine-waarden bij patiënten met CVS/M.E. en FM, waarbij de neurale aktiviteit op segmentaal niveau [segmentale bezenuwing verwijst naar de verdeling van zenuwen in een orgaan of spier, deze zenuwen zijn verbonden met een segment van de ruggegraat] verandert; een gebied dat verantwoordelijk is voor stemming en pijn-perceptie. MT zou kunnen resulteren in de reductie van de H-reflex [Hoffmann’s reflex; respons van de spieren op elektrische stimulatie van sensorische verzels] bij een zelfs lage druk (1,25 kPa), wat wenselijk is voor FM-patiënten, aangezien spinale hyper-exciteerbaarheid geassocieerd is met een reeks chronische pijn syndromen. Myofasciale stretching wordt omgezet naar elektrofysiologische aktiviteit, wat ook pijn en andere symptomen kan reduceren via myofasciale communicatie, en afferente neurale paden die de subcorticale kernen en het limbisch systeem in het brein moduleren. MT doet circulerend cortisol dalen en β-endorfine stijgen na een massage van 30 min, wat de daling qua ervaren vermoeidheid na MT kan verklaren. Het is wenselijk MT-uitkomsten te correleren met de merkers die geassocieerd bleken met parameters van druk en/of stretchen in dieren-modellen, en dit zal de weg banen naar MT-behandelingen bij ziekte. De biomerker-informatie verkregen uit dieren-modellen is nu echter nog schaars en dient nog te worden geëvalueerd in RCTs.

In die zin werd niet enkel de grootte-orde van de belasting bij MT gecontroleerd maar ook het toegepast patroon. Men testte 3 verschillende niveaus van druk in 2 verschillende volgordes (verhogend en verminderend) door gebruik te maken van elektromyografie (om spier-aktiviteit te meten), en vond dat de fysiologische respons van de spier in feite afhankelijk is van het patroon van toegepaste drukken tijdens de massage, aangezien het dalend patroon de elektromyografische metingen veranderde. Deze bevinding is volgens de auteur consistent met een mechanisme waarbij lichte of matige druk de vermeerdering van spinale nociceptieve reflexen (typisch gestegen bij chronische pijn syndromen) reduceert.

Met betrekking tot musculoskeletale deconditionering of spier-atrofie geassocieerd met lange periodes van inaktiviteit (wat dikwijls voorkomt bij CVS/M.E.- en sommige FM-patiënten, bijzonderlijk bij ernstige gevallen), hebben onderzoekers getoond (door het nabootsen van de afwezigheid van belasting [‘unloading’] zoals bij micrograviteit [‘gewichtloosheid’, afwezigheid van zwaartekracht] door 21 dagen ononderbroken bed-rust en hypoxie) dat de meeste miRNAs die ontregeld raken, behoren tot miRNA-families die reageren op mechanische belastingen (mechano-miRs). Interessant is dat sommige van de miRs die geassocieerd zijn met micrograviteit ‘unloading’ ontregeld blijken bij FM- & CVS/M.E.-patiënten [bv. Petty RD et al. MicroRNAs hsa-miR-99b, hsa-miR-330,hsa-miR-126 and hsa-miR-30c: Potential Diagnostic Biomarkers in Natural Killer(NK) Cells of Patients with Chronic Fatigue Syndrome (CFS)/ Myalgic Encephalomyelitis (ME). PLoS ONE (2016) 11: e0150904]; wat suggereert dat MT therapeutische effekten kan hebben via het herstellen van miRNA-waarden in spieren.

Naast de druk-component van MT (die veranderingen in mechano-sensitieve receptoren, mechano-miRs en andere molekulen de gevoelig zijn voor deze fysieke input, of effekten in de immune- en zintuigelijke systemen induceert) omvat MT ook inherent een emotionele component die naar de patient wordt overgebracht d.m.v. mentale relaxatie door het gevoel van aanraking. Een positieve emotionele stimulus, zoals het bekijken van humoristische video’s, bleek slechts 12 h erna de NK cytotoxische aktiviteit te verhogen. In een andere studie toonde een programma van 8 weken met 20-30 min/dag meditatie thuis, 6 dagen/week (‘mindfulness-based stress-reduction’, MBSR), verhoogde dodende aktiviteit van NK-cellen bij individuen die een verbetering meldden. Het strelen van dieren gaf andere reakties dan door druk. Ook lage-druk MT bij te vroeg geboren neonaten induceert een positief effekt wat betreft gewicht-toename en stijging van de vagale tonus. Deze observaties geven aan dat MT-protocollen verschillende effekten voor verschillende individuen kunnen hebben en context-afhankelijk (behandelaar en omgeving) zijn, wat leidt tot heterogene responsen, een beperking voor de experimentele reproduceerbaarheid die moeilijk te controleren lijkt.

Anderzijds is het belangrijk op te merken dat de toestand van centrale sensitiviteit gedefinieerd voor FM en voor de drempel van hyperalgesie of allodynia voor patiënten in het algemeen (d.i. pijn geïnduceerd door aanraking of massage) beperkingen voor MT-behandelingen kunnen betekenen, aangezien bepaalde krachten vereist lijken om molekulaire veranderingen (en dus voordelen) te induceren in dieren-modellen. Via het uitproberen van manuele krachten tussen 0,76 en 4,54 N/cm om hypo-algetische [pijn-verminderende] effekten te verkrijgen, besloot men dat de toegepaste kracht cruciaal was voor pijn-verlichting […]. De intensiteit van de therapeutische krachten zou door FM-patiënten als een ondragelijke pijn kunnen worden ervaren, wat de toepassing beperkt. Aangezien de druk-effekten echter systemisch bleken, met een impact op contra-laterale [aan de andere kant gelegen] onbehandelde ledematen (bij dieren te minste), zou MT kunnen worden geconcentreerd op lage-pijn gebieden en toch globale pijn-reducerende voordelen kunnen geven.

4. Toekomstige richtingen

Het ontwerpen van doeltreffende reproduceerbare MT-behandelingen hangt af van de standaardisering van protocollen door het rigoureus definiëren van druk- en stretch-krachten, de omvang van het behandeld gebied en frequentie van toegepaste bewegingen. De in het protocol ingestelde parameters dienen te worden gerechtvaardigd door gecontroleerde bevindingen. In dit opzicht lijken dieren-experimenten fundamenteel voor het bepalen van de fysiologische en molekulaire veranderingen die met de behandelingen geassocieerd zijn. Om de potentiële voordelen van MT voor de behandeling van FM & CVS/M.E. te identificeren, gaven we een overzicht aangaande de impact die MT kan hebben op spier-regeneratie, zodat gedeconditioneerde of geatrofieerde spieren herstellen, op pijn-verlichting en op de immuun- en neurale systemen. Het bewijsmateriaal verkregen uit dieren-experimenten die gebruik maken van nabootsende toestellen wordt als waardevol maar onvolledig beschouwd. Hoewel de respons op MT-manoeuvres op molekulair niveau duidelijk is – bv. de [immune] tolerantie geassocieerde merker ILT3 [‘immunoglobulin-like transcript’] die nuttig kan zijn bij auto-immune ziekten, lijkt te worden geïnduceerd door behandelingen met matige druk en veel miRNAs reageren op bepaalde druk-belastingen – beperkt de huidge schaarste qua informatie de mogelijke waarde van MT voor bepaalde gezondheid-problemen.

[…] Er is een groeiende interesse in het evalueren van de effekten die fysiotherapie induceert in organismen op molekulair niveau. Dit zal gebeuren via het opzetten van databases gevoed met molekulaire en fysiologische observaties bij dieren en andere experimentele modellen zodat researchers doordachte, op ziekte gerichte MT-gebaseerde CTs zullen kunnen ontwerpen. De resultaten van CTs dienen te worden gebruikt voor de validatie en verfijning van initiële protocollen in voortgezette CTs om eindelijk geoptimaliseerde doeltreffende op fysiotherapie gebaseerde therapeutische programma’s voor bepaalde gezondheid-problemen te ontrafelen. […]

De mogelijke beperking van miRNA-profielen als merkers voor ziekte of als biomerker voor de respons op behandelingen dient te worden vermeld. Toekomstige studies zouden andere niet-coderende RNAs zoals circulaire [gesloten ring] RNAs, piwi RNAs [die interageren met regulerende proteïnen verantwoordelijk voor stamcel differentiatie], kleine nucleolaire RNAs of lange niet-coderende RNAs, alsook mRNA of alternatieve ‘splicing’ profielen geassocieerd met bepaalde zietke-aandoeningen kunnen identificeren, om een completer beeld te krijgen van de fysiologische toestand van weefsels.

Een benadering gelijkaardig met miRDDCR (een op miRNA gebaseerde methode om uitgebreid medicijn/ziekte causale verbanden af te leiden) kan worden opgebouwd om het MT/ziekte verband te onderzoeken, ongeacht biomerker/ziekte verband. Van zodra molekulaire biomerkers voor FM & CVS/M.E. beschikbaar en gevalideerd worden, zal de selektie van molekulaire determinanten om de effekten van MT voor deze patiënten te monitoren makkelijker worden. Het feit dat onbeschadigd spier-weefsel op een vastgelegd fysiotherapie-programma reageert met bepaalde gen-expressie profielen garandeert niet dat beschadigd of ziek weefsel een equivalente respons zal geven. Daarom is het nodig dat de evaluatie van een behandeling dierlijke ziekte-modellen omvat die de ziekte getrouw weergeven. Ondanks het gebrek aan gevalideerde biomerkers voor FM & CVS/M.E. werden slechts enkele dieren-modellen ontwikkeld die kunnen worden gebruikt voor initiële vergelijkingen.

Enkele op MT gebaseerde klinische behandelingen […] gebruiken veel kracht om voorbijgaande lokale inflammatie te induceren, met als uiteindelijk doel het bevorderen van herstel en regeneratie. Hoewel een voordeel van deze benadering tot op heden niet volledig kan worden genegeerd, wordt bij voorkeur de verkenning van MT-protocollen met matige belasting aanbevolen voor de behandeling van FM & CVS/M.E., met de intentie van het ongemak voor de patient te minimaliseren maar toch voor een verbetering van de gezondheid te zorgen. Massages met zacht tot matige druk vermijden daarnaast vermoeidheid na behandeling.

Een belangrijke beperking die dient geminimaliseerd te worden bij het ontwerpen van reproduceerbare, geoptimaliseerde, gestandaardiseerde MT-protocollen gebaseerd op gedefinieerde druk- en stretch-intensiteiten, is de inherent affectieve of emotionele respons geassocieerd met dit type behandeling. Responders op deze affectieve signalen kunnen worden gecontroleerd door het toepassen van MT-protocollen onder de drempel-waarden voor mechanische respons (nep-behandelingen). Placebo responders zullen worden uitgesloten voor CTs die MPTA-gebaseerd zijn, in een poging om respons op mechanische signalen te isoleren van affectieve [stemming] responsen.

Als een manier om het succes van MT te monitoren, naar het opstellen van de criteria voor protocol-optimalisatie in CTs (validatie en verfijning) toe, moet de gezondheid-toestand van de patiënten onder behandeling worden geëvalueerd. Het zou hierbij zeer nuttig zijn methodes in aanmerking te laten komen die minimaal invasief zijn maar ook informatief en sensitief zijn. Deze eisen kunnen misschien worden vervuld door de afname van een kleine hoeveelheid bloed of ander lichaamsvocht om makkelijk veranderingen in biomerker-waarden te bepalen. In het geval van FM & CVS/M.E., complexe ziekten die verscheidene weefsels en systemen aantasten, kunnen EVs [zie ‘Extracellulaire vesikels: potentiële biomerkers voor M.E.(cvs)?] voordelen bieden.

EVs zijn een mengeling van vesikels met verschillende funkties die door alle cel-types worden gesekreteerd. Onder andere een afzonderlijke set vesikels die bepaalde merkers bezit en die ontstaan uit multi-vesiculaire lichaampjes in de cel, de exosomen, trokken speciaal de aandacht omwille van hun inter-cellulaire communicatie funkties. Door het gericht verpakken van bepaalde molekulen, in het bijzonder miRNAs, hebben deze exosomen getoond dat ze ziekte verspreiden en in stand houden. Het feit dat EVs worden afgegeven door alle weefsels in lichaamsvochten biedt het voordeel dat de analyse ervan zal informeren over de toestand van organen en weefsels, wat mogelijks in de toekomst de noodzaak voor traditionele invasieve biopten zal vervangen.

Andere testen in lichaamsvochten waarbij geen EV-isolatie nodig is, zijn ook beschikbaar; bv: in een studie door werden IgA-waarden in het speeksel gebruikt om de effekten te monitoren van 40 min myofasciale inductie [faciliteren van de beweging door manipuleren van het fascia-systeem] door MT na inspanning door gezonde individuen. Speeksel wint aan belang als een niet-invasieve methode voor de diagnose, het voorspellen en de progressie van meerdere ziekten, en het kan een makkelijke manier bieden om de doeltreffendheid van fysiotherapie-protocollen in de toekomst te monitoren.

5. Besluiten

Samengevat kunnen we concluderen dat er een dringende noodzakelijkheid is om MT, en fysiotherapie-protocollen in het algemeen te standaardiseren, controleren en optimaliseren, aangezien de tegenstrijdige resultaten die frequent in de literatuur werden gevonden kunnen voortvloeien uit subjectieve componenten en het gebrek aan precieze parameter-definiëring bij dergelijke procedures. Gen-expressie informatie in verband met gedefinieerde MT-parameters zou als richtlijn kunnen dienen voor een adequaat ontwerp van MT-protocollen die dan getest en verfijnd worden in CTs.

Het potentieel van microRNAs en in het bijzonder mechano-miR profielen als benadering om MT-behandelingen te monitoren kreeg hier bewijskracht. Een vergelijking van resultaten van studies bij dieren-modellen en MT mimetische toestellen, samen met FM- & CVS/M.E. dysfunkties, wijst op plausibele voordelen van MT-behandelingen voor deze patiënten. Verder: MT biedt een veilig alternatief voor fysieke inspanning, mits hyperalgesie en allodynia de toepassing van doeltreffende druk- of stretch-krachten toelaat. Een meer complete visie omtrent molekulaire patronen geassocieerd met ziekte en vooral MT-protocollen is echter nodig om de ontwikkeling van doeltreffende en veilige MT-behandelingen te verzekeren, is vereist.

Advertenties

oktober 6, 2018

Gewijzigde samenstelling & funktie van het oraal microbioom bij CVS

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 6:05 am
Tags: , , ,

Er werden al wijzigingen in de microbiële gemeenschappen van M.E.(cvs)-patiënten gedetekteerd. Nu vond men deze (weliswaar andere) ook in de mondholte. Wederom waren er aanwijzingen voor een verstoord metabolisme.

Of dit een oorzaak of gevolg is blijft nog open… Het blijft momenteel nog te voorbarig om verregaande conclusies te trekken – dat geven de auteurs zelf aan – maar het vinden van indicaties over metabole verstoringen blijkt consistent.

————————-

Plos One Vol 13, #9, p e0203503 (september 2018)

Chronic Fatigue Syndrome patients have alterations in their oral microbiome composition and function

Taiwu Wang (1,2), Lei Yu (1), Cong Xu (1), Keli Pan (1), Minglu Mo (1), Mingxiang Duan (1), Yao Zhang (1), Hongyan Xiong (1)

1 Department of Epidemiology, College of Preventive Medicine, Third Military Medical University, Chongqing, People’s Republic of China

2 Research Institute for Medicine of Nanjing Command, Nanjing, P.R. China, Nanjing, China

Samenvatting

Gastheer/microben interakties bleken geïmpliceerd bij de pathogenese van Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), maar of het oraal microbioom gewijzigd is bij CVS-patiënten is ongeweten. We verkenden veranderingen van het oraal microbioom bij Chinese Han CVS-patiënten gebruikmakend van 16S rRNA gen sequentie-bepaling en wijzigingen qua funktioneel potentieel van het oraal microbioom d.m.v. PICRUSt. We vonden dat de Shannon & Simpson diversiteit-indexen niet verschillend waren bij CVS-patiënten t.o.v. gezonde controles, maar de globale samenstelling van het oraal microbioom was anders (p < 0.01). CVS-patiënten hadden een hogere relatieve hoeveelheid Fusobacteria vergeleken met gezonde controles. Verder waren de geslachten Leptotrichia, Prevotella & Fusobacterium aangerijkt, en Haemophilus, Veillonella & Porphyromonas verminderd bij CVS-patiënten t.o.v. gezonde controles. Funktionele analyse van afgeleide metagenomen toonde dat de bij CVS gewijzigde bakteriële geslachten voornamelijk waren geassocieerd met het aminozuren- en energie-metabolisme. Onze bevindingen tonen aan dat het oraal microbioom bij CVS-patiënten verschillend is van dat bij gezonde controles, en deze verschillen leiden tot verschuivingen qua funktionele mechanismen met implicaties voor CVS-pathogenese. Deze bevindingen verhogen onze kennis over de relatie tussen de orale microbiota en CVS, wat ons begrip omtrent CVS-pathogenese zal vooruit helpen en kan bijdragen aan toekomstige verbeteringen naar behandeling en diagnose toe.

Inleiding

Bakterieën koloniseren de mondholte snel na de geboorte en deze worden stabiel in meerdere niches binnen dit ecosysteem. Deze orale bakteriële gemeenschappen, of microbioom, bevatten 1.000 verschillende soorten en zijn zeer complex. Het oraal microbioom is de tweede meest complexe bakteriële gemeenschap in het lichaam, na dat van de dikke darm. Het oraal microbioom is geassocieerd met orale ziekten, alsook tand-bederf, endodontische infekties [van het tand-wortelkanaal], gingivitis [ontsteking van het tandvlees] en periodontitis [paradontitis; ontsteking van het weefsel rond de tanden], en ook met niet-orale ziekten [pancreas]. In een […] ‘case’-controle studie bleken Porphyromonas gingivalis & Aggregatibacter actionmycetemcomitans, leden van het oraal microbioom, geassocieerd met een verhoogd risico op pancreas-kanker, terwijl het fylum [de stam] Fusobacteria en z’n geslacht Leptotrichia geassocieerd bleken met een verlaagd risico op pancreas-kanker. Verder zijn veranderingen qua samenstelling van bakterieën aanwezig in het oraal microbioom geassocieerd met intestinale dysbiose in muis-modellen voor colitis [inflammatie van de darmwand]. Bijkomend bewijsmateriaal heeft aangetoond dat het oraal microbioom niet enkel een belangrijke rol speelt bij ziekte-toestanden maar bij de gezondheid van mensen, inclusief bij de immuun-respons, het metabolisme en vertering van nutriënten.

[…] De oorzaak van CVS blijft onbekend.

Hoewel de etiologie van CVS nog ongekend is, suggereert bewijsmateriaal dat een complexe wisselwerking tussen genetische, milieu- en microbiële factoren betrokken is bij de oorzaak. CVS is een systeem-ziekte die kan optreden met inflammatoire symptomen; bv. inflammatie van de orale mucosa [slijmvlies; in dit geval van de mondholte] wordt courant beschreven bij patiënten met CVS. Hoewel wijzigingen van de darm-microbiota geassocieerd bleken met CVS [Giloteaux L et al. Reduced diversity and altered composition of the gut microbiome in individuals with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2016) 4: 30 /// Mandarano AH et al. Eukaryotes in the gut microbiota in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. PeerJ. (2018) 6: e4282], werden veranderingen qua orale microbiota bij CVS-patiënten niet bestudeerd. Het oraal microbioom verdient te worden verkend omdat deze microbiële gemeenschap kan bijdragen tot CVS-symptomen en omdat bakterieën van het oraal microbioom een bron kunnen zijn van niet-invasieve biomerkers voor CVS. Om te begrijpen of er wijzigingen optreden in het oraal microbioom van CVS-patiënten voerden we daarom een uitgebreide beoordeling uit van de samenstelling van het oraal microbioom en de hoeveelheden van individuele taxa [meervoud van taxon – taxonomische groepen; organismen die samen een éénheid vormen] d.m.v. sequentie-bepaling van bakterieel 16S rRNA bij CVS-patiënten en gematchte controles. Daarnaast voorspelde een analyse uitgevoerd d.m.v. PICRUSt [‘phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states’; een computer-techniek om de funktionele samenstelling van een metagenoom te voorspellen, gebruikmakend van merker-genen uit een database met referentie-genomen] de funktionaliteit van het bakterieel metagenoom op basis van de 16S rRNA genen. Deze studie zal wijzigingen in de samenstelling van het oraal microbioom en de funktie bij CVS-patiënten in de Chinese Han populatie [grootste etnische groep van China] blootleggen.

Materialen & methodes

Recrutering

[…] Fukuda criteria voor CVS […]. Patiënten met epilepsie, inflammatoire darm-ziekte, type-1 diabetes, chronische obstructieve long-ziekte, psoriasis, Reumatoïde Artritis en Lupus Erythematosus werden uitgesloten. Controles werden gematcht voor leeftijd, geslacht en body-mass-index […]. De gezonde controles werden ook uitgesloten op basis van de volgende criteria: individuen met symptomen gelijkaardig als bij een CVS-diagnose en met een virale infektie, aktieve bakteriële, schimmel- of orale ziekte zoals gingivitis en/of periodontitis. De controles hadden geen antibiotica, probiotica, prebiotica of synbiotica genomen 2 maanden voor speeksel-stalen werden verzameld.

[…]

DNA-extractie, amplificatie van bakterieel 16S rRNA & sequentie-bepaling

[…]

Bio-informatica & statistische analyse

[…]

We wenden een ‘machine-learning’ benadering aan om CVS-patiënten te onderscheiden van gezonde controles. Voor deze analyses gebruikten we taxon-hoeveelheden gebaseerd op ‘operational taxonomic units’ [OTUs; refereert naar clusters van organismen gegroepeerd op basis van DNA-sequentie gelijkenis van een specifiek merker-gen] op verschillende niveaus. Er werd logistische regressie [een statistische methode] aangewend om de CVS-patiënten te klassificeren en ‘area under the curve’ (AUC [maatstaf voor de diagnostische accuraatheid]) om de prestaties te evalueren […]. We gebruikten PICRUSt om de bakteriële metagenoom-inhoud van op 16S rRNA gen gebaseerde microbiële samenstellingen te voorspellen en funkties te voorspellen […]. Funkties worden afegeleid op basis van de ‘Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes’ (KEGG) [een database die genomische, chemische systemische funktionele informatie bevat]. Er werd ‘statistical analysis of metagenomic profiles’ (STAMP [grafische software voor de analyse van taxonomische en funktionele profielen] gebruikt om verschillen qua in KEGG-funkties te bepalen.

Resultaten

Deelnemers aan de studie

De 91 deelnemers (46 CVS-patiënten en 45 gezonde controles) verschilden niet qua leeftijd (37,43 ± 7,53 vs. 36,98 ± 7,23, p = 0.31), geslacht (man/vrouw) (32/14 vs. 30/15, p = 0.94) of BMI (24,53 ± 3,23 vs 23,86 ± 3,58, p = 0.35). […]

Overzicht van 16S rRNA sequentie-bepaling: sequenties, kwaliteit-analyse & geïdentificeerde taxa

Sequentie-bepaling van het 16s rRNA gen uit de mondholte van onze 91 individuen leverde 2.753.405 ruwe sequenties op (18.615 tot 44.950 ‘reads’ [een ‘read’ is het resultaat van een sequentie-bepaling (volgorde van de base-paren of nucletioden)] van 420-460 baseparen met een gemiddelde lengte van 445 bp). […] Na kwaliteit-controle bleven 15.340 ‘reads’ van hoge kwaliteit per staal over voor verdere analyse. De omvang in de 2 groepen voor alle stalen was ca. 99,6%, wat suggereert dat de meeste kenmerken werden in beslag genomen en dat de diepte van de sequentie-bepaling voor het onderzoeken van met CVS geassocieerde orale microbiota voldoende is.

Wijzigingen in de globale samenstelling

Na de kwaliteit-controles werd de bakteriële diversiteit bepaald op basis van de Shannon & Simpson indexen [kwantitatieve metingen die weerspiegelen hoeveel verschillende types er in een gemeenschap aanwezig zijn en hoe gelijkmatig ze verdeeld zijn], die de gemiddelde rijkdom qua bakteriële diversiteit aangeven. We vonden gelijkenissen tussen CVS-patiënten en gezonde controles wat betreft hun orale microbiota maar de gezonde controles vertoonden een lichtjes hogere diversiteit (niet statistisch significant). Om te weten of de globale microbioom-samenstelling anders was bij de CVS-patiënten t.o.v. de gezonde controles, voerden we een [statistische] bewerking uit […]. Op basis van deze meting vonden we een significant verschil qua samenstelling tussen CVS-patiënten en gezonde controles (p < 0.01).

CVS-patiënten verschillen qua relatieve hoeveelheden van sommige bakteriële stammen in de mond t.o.v. gezonde controles

Analyses van OTUs uit de mondholte van CVS-patiënten en gezonde controles onthulde dat hun bakterieën zich groepeerden binnen 5 bakteriële stammen: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacteria & Proteobacteria. Van alle stammen met een relatieve hoeveelheid groter dan 1% waren echter slechts Fusobacteria significant gewijzigd bij CVS-patiënten, vergeleken met gezonde controles. Vergelijkingen van bakteriële geslachten tussen CVS-patiënten en gezonde controles legden complexere resultaten bloot dan deze die werden gezien op fylum-niveau. Op het niveau van de geslachten waren de 5 meest overvloedige bij CVS-patiënten: Neisseria (19,77%), Veillonella (9,81%), Fusobacterium (9,39%), Streptococcus (9,28%) & Prevotella-7 (9,06%), te samen goed voor 57,31% van de orale bakteriële gemeenschap bij CVS-patiënten. De 5 meest overvloedige geslachten bij de gezonde controles waren Neisseria (18,75%), Veillonella (13,97%), Haemophilus (9,04%), Streptococcus (8,52%) & Prevotella-7 (8,35%), samen goed voor 58,63% van de orale bakteriëen bij gezonde controles. Van deze was de hoeveelheid Veillonella significant verschillende tussen de 2 groepen: 9,81 ± 8,26% (CVS) & 13,97 ± 8,91% (controles) (p = 0.02). Daarnaast waren veel van de geslachten met een relatieve hoeveelheid groter dan 1% significant verschillend tussen CVS-patiënten en gezonde controles. Bv.: Fusobacterium, Prevotella, Leptotrichia & Campylobacter hadden verhoogde hoeveelheden bij CVS t.o.v. controles, terwijl Haemophilus, Porphyromonas & Moraxella verhoogde hoeveelheden hadden bij CVS vergeleken met controles.

We onderzochten deze significante verschillen verder gebruikmakend van LEfSe [‘linear discriminant analysis (LDA) effect-size’; bepaalt de kenmerken (organismen, groepen organismen afstammend van een gemeenschappelijke evolutionaire voorouder, OTUs, genen of funkties) van een metagenoom dat het meest waarschijnlijk de verschillen verklaart, door het koppelen van standaard-testen voor statistische significantie met bijkomende testen voor biologische consistentie en effekt-relevantie] analyse. LEfSe gebruikt een statistische test om kenmerken te detekteren in een gemeenschap die significant verschillende hoeveelheden vertonen en het gebruikt dan LDA [lineaire discriminant analyse; methode bij ‘machine-learning’, gebruikt wanneer groepen a priori gekend zijn – het resultaat is een LDA-score] om de effekt-grootte van elk of differentieel kenmerk te schatten. De output van deze analyse is een cladogram [‘afstammingsboom’; weergave van de evolutionaire relaties tussen organismen] dat de verschillen tussen de mondholte-microbiota van CVS-patiënten en gezonde individuen visueel voorstelt, en een staaf-grafiek die de bakterieën met een LDA-score > 3.0 vertegenwoordigt [aangerijkte taxa bij CVS: positieve LDA-score; aangerijkte taxa bij gezonden: negatieve LDA-score]. De LEfSe resultaten identificeerden de volgende groepen als verschillen qua orale microbiota tussen CVS-patiënten en gezonde controles: Fusobacteria op fylum-niveau; Epsilonproteobacteria, Fusobacteria, Gammaproteobacteria & Negativicutes op klasse-niveau; Campylobacterales, Fusobacteriales, Pasteurellales & Selenomonadales op orde-niveau; Bacteroidaceae, Campylobacteraceae, Family-XI, Fusobacteriaceae, Pasteurellaceae, Porphyromonadaceae, Pseudomonadaceae & Veillonellaceae op familie-niveau; Alkalibacillus, Bacteroides, Campylobacter, Fusobacterium, Gemella, Haemophilus, Moraxella, Porphyromonas, Prevotella, Prevotella-2, Pseudomonas & Veillonella geslacht-niveau.

‘Machine-learning’ & voorspelling van het bakterieel metagenoom

We wilden de diagnostische mogelijkheden van de bakteriële taxa die significant verschilden tussen CVS-patiënten en gezonde controles verder onderzoeken. Voor deze analyses kozen we Fusobacteria, Gammaproteobacteria, Veillonellaceae & Fusobacterium omdat ze verschillende taxon-niveuas vertegenwoordigden met hoge LDA-scores en aanzienlijke verschillen tussen de groepen. Om het diagnostisch vermogen van elk taxon te bepalen, gebruikten we de AUC. Alle taxa hadden AUC-values van ca. 0.7 (0.73, 0.72, 0.65 & 0.68), wat zou kunnen aangeven dat één enkel taxon niet volstaat om de diagnose van CVS te stellen. Het kan zijn dat het opnemen van meer taxa in de analyse het diagnostisch vermogen van het microbioom zal verhogen.

Om de in het microbioom voorgestelde funkties te voorspellen uit hun metagenoom, wenden we het PICRUSt algoritme aan. Van de 236 geteste mechanismen (uit KEGG [zie hierboven]), waren 40 mechanismen verschillend qua hoeveelheid tussen CVS-patiënten en gezonde controles. Deze 40 mechanismen vertegenwoordigen verschillende niveaus. Specifiek: geen mechanismen van niveau-1 [chemische reakties], 6 mechanismen van niveau-2 [molekulaire interakties, post-translationele proteïne-modificaties] en 55 mechanismen van niveau-3 [biologische reakties, inclusief regulering van gen-expressie] bleken significant verschillend. De niveau-2 mechanismen die CVS-patiënten onderscheidden, waren ‘Biosynthese van Andere Secundaire Metabolieten’, ‘Energie Metabolisme’, ‘Milieu Adaptatie’, ‘Enzyme Families’, ‘Metabole Ziekten’ en ‘Metabolisme van Andere Aminozuren’. Sommige geslachten waren geassocieerd met mechanismen op verschillende niveaus; bv. Prevotella, dat aangerijkt was bij CVS-patiënten, was significant geassocieerd met vele niveau-2 mechanismen. Prevotella was positief geassocieerd met [gen-categorieën] koolhydraten-metabolisme, cel-motiliteit en immuunsysteem ziekte, en negatief geassocieerd met biosynthese van ander secundair metabolisme, enzyme-families en nucleotide-metabolisme.

KEGG funktionele mechanismen gerelateerd met metabolisme bleken gewijzigd in de microbiota van CVS-patiënten. Vermoeidheid in het bijzonder is een symptoom van CVS en er wordt gedacht dat het metabolisme een sleutelrol speelt in de CVS-pathogenese. Daarom analyseerden we verder het verband tussen bakteriële geslachten die via LEfSe een LDA > 3.0 hadden en KEGG mechanismen gerelateerd met het metabolisme. De meeste geslachten correleerden met KEGG mechanismen die verband houden met het metabolisme; de funkties bij geslachten die aangerijkt of verminderd zijn bij CVS-patiënten waren echter inconsistent en complex, wat een afspiegeling is van de complexiteit van CVS-pathogenese.

Bespreking

Omwille van de implicatie van de microbiota bij menselijke gezondheid en ziekte-toestanden, zijn ze niet enkel een doelwit voor therapeutische interventies voor een waaier aan ziekten, maar er zijn therapeutische effekten vastgesteld [allergieën, inflammatoire darm ziekte]. Eerdere studies focusten op darm-microbiota, welke de meest dominante microbiële gemeenschap is bij mensen. De mondholte, die ook wemelt van een grote microbiële gemeenschap die een belangrijke rol speelt bij de menselijke gezondheid, krijgt echter meer en meer aandacht van de research-gemeenschap.

Terwijl wijzigingen van darm-microbiota geassocieerd bleken met CVS, werden veranderingen van de orale microbiota bij CVS-patiënten nog niet bestudeerd. Eerdere studies rapporteerden dat het microbioom van de mondholte bij de mens meer wordt beïnvloed door de omgeving dan door genetica en de voornaamste stammen die voorkomen in het oraal microbioom zijn Actinobacteria, Bacteriodetes, Firmicutes & Proteobacteria, variërend van individu tot individu, wat correspondeert met onze resultaten. Hier vonden we, overéénkomstig met studies over de intestinale microbiota van CVS-patiënten, wijzigingen in de microbiota van de montholte bij CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles. Specifiek: we vonden significante aanrijking van de Fusobacteria bij CVS-patiënten. Verder waren veel geslachten ofwel verminderd of aangerijkt bij CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles. Ondanks deze observaties bleken Shannon & Simpson diversiteit-indexen geen verschillen aan te geven. We onderzochten ook associaties tussen deze veranderde geslachten en KEGG mechanismen, en vonden dat er enkele trends waren wat betreft funktioneel potentieel tussen de microbiota van CVS-patiënten en gezonde controles. Analyse van afgeleide metagenomen gaf aan dat de microbiota van CVS-patiënten verschillende funkties in de categorieën ‘Biosynthese van Andere Secundaire Metabolieten’, ‘Energie Metabolisme’, ‘Milieu Adaptatie’, ‘Enzyme Families’, ‘Metabole Ziekten’ & ‘Metabolisme van Andere Aminozuren’ kan hebben.

Er werden eerder verschillen geobserveerd qua menselijke intestinale microbiota van CVS-patiënten [zie hierboven en Nagy-Szakal D et al. Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2017) 5: 44]. De samenstelling van faecale microbiota in het bijzonder is enorm verschillend van deze van de orale microbiota, dus zijn de wijzigingen die we zagen betreffende orale microbiota substantieel verschillend van wat eerder werd gerapporteerd omtrent wijzigingen in de intestinale microbiota van CVS-patiënten. In vergelijking met gepubliceerde studies over veranderingen in de intestinale microbiota van CVS-patiënten, zijn de wijzigingen die we opmerkten in de mondholte minder significant. Bv.: de intestinale microbiota van CVS-patiënten heeft een significant gedaalde diversiteit-index t.o.v. de gezonde controles, wat we niet zagen in de orale microbiota. Daarnaast waren de specifieke taxa die veranderd waren in de intestinale microbiota verschillend van deze die veranderd waren in de orale microbiota. Bv.: in een LEfSe analyse van CVS-patiënten waren de intestinale microbiota van CVS-patiënten aangerijkt voor Oscillospira, Lactococcus & Anaerotruncus van het Firmicutes fylum, en Coprobacillus & Eggerthella van het Actinobacteria fylum. Verder waren 18 geslachten met leden die voornamelijk behoren tot de Firmicutes verminderd, vergeleken met gezonde controles. In een andere studie vertoonden de intestinale microbiota van Noorse CVS-patiënten verhoogde hoeveelheden Lactonifactor & Alistipes, en verlaagde hoeveelheden Holdemania & Syntrophococcus, terwijl de intestinale microbiota van Belgische CVS-patiënten gestegen Lactonifactor en gedaalde Asaccharobacter vertooden. CVS-patiënten onderinden dus wijzigingen in de microbiota zowel de mondholte als de darm, maar de veranderingen die optreden in de mondholte en de darm van CVS-patiënten zijn anders. We vonden echter enkele geslachten waarvan de hoeveelheden gewijzigd waren de mondholte als het darm-kanaal. Bv.: Haemophilus was verminderd in onze studie en Giloteaux’s studie van de intestinale microbiota van CVS-patiënten. Haemophilus, samen met Veillonella & Prevotella, bleken ook veranderd bij mond-letsels en in het oraal microbioom van HIV-positieve individuen. Hoewel de pathogenese van CVS onbekend blijft, kunnen gewijzigde microbiota, van de darm en de mondholte, een belangrijke rol spelen bij de etiologie. Omdat we veel geslachten vonden die veranderd waren bij CVS-patiënten, is verder onderzoek vereist omtrent de verbanden van deze veranderingen en of ze allemaal evenveel betekenis hebben bij de CVS-etiologie.

CVS is een agnogene [van ongekende oorsprong] ziekte, waarvan de symptomen veel systemen en systemische inflammatoire factoren omvatten. Zodoende zijn wijzigingen van het oraal microbioom bij CVS wellicht slecht één klinische indicator voor CVS-pathogenese. Het kan zijn dat wijzigingen van het oraal microbioom de ernst van de symptomen verhogen en zodoende leiden tot of veranderingen versnellen van inflammatorire factoren. Maar ook het omgekeerde kan waar zijn: door CVS geïnduceerde orale symptomen kunnen het gevolg zijn van wijzigingen in het oraal microbioom. Ongeacht het oorzakelijk verband tussen veranderingen in het oraal microbioom en orale CVS-symptomen, zijn deze 2 kenmerken samen met gewijzigde inflammatoire factoren echter geassocieerd met infekties. Zodoende kunnen infekties ook bijdragen tot CVS-symptomen, hoewel verdere research vereist is om deze hypothese te testen.

Daarnaast vonden we dat het 16s rRNA bakterieel profiel van gezonde controles in onze studie lichtjes verschillend was van andere publicaties. Deze discrepanties kunnen o.a. ook te wijten zijn aan verschillen qua etniciteit en methodes. Microbioom-profielen van het speeksel worden niet significant beïnvloed door de afname-methode of DNA-extractie protocollen, dus matchten we de stalen van onze controles en CVS-individuen om verschillen in hun oraal microbioom te identificeren.

We gebruikten een gecontroleerde ‘machine-learning’ benadering om CVS-patiënten te identificeren op basis van hun oraal microbioom, een methode die bij meerdere microbioom-studies werd gebruikt om patiënten van gezonde controles te onderscheiden [bv. inflammatoire darm ziekte]. Via deze benadering klassificeerden we patiënten met een middelmatige accuraatheid (AUC ROC waarde ca. 0.7). Om de AUC ROC waarde te verhogen, dienen toekomstige studies inflammatoire factoren en intestinale microbiomen met orale microbiomen te combineren. De grootte van het staal is een bijkomende verstorende factor die de accuraatheid van deze analyse kan beïnvloeden, te samen met etniciteit en enkele methodische verschillen; een grote groep CVS-patiënten en gezonde controles is dus nog nodig. Met deze verbeteringen, kan dit type benadering verder dienen als een aanvulling op andere niet-invasieve methodes om patiënten met een waaier aan, inclusief CVS, te onderscheiden.

We gebruikten PICRUSt om genoom-funkties aanwezig in het oraal microbioom te voorspellen en vonden een verschil. Een correlatie-analyse van voorspelde funkties en geslachten met een LDA groter dan 3.0, identificeerde dat deze geslachten verschillende funkties zouden hebben. Prevotella bv., aangerijkt bij CVS-patiënten, vertoonde de meest significante correlaties met KEGG mechanismen. Gezien hoe significant Prevotella gewijzigd is bij CVS-patiënten, kunnen ze een rol spelen in de pathogenese van CVS of een indicator zijn voor wijzingen in de orale microbiota bij CVS. Verder bleken van de geanalyseerde gen-mechanismen, deze die gerelateerd zijn met het immuunsysteem en infektueuze ziekten significant geassocieerd met vele geslachten die veranderde hoeveelheden vertoonden bij CVS-patiënten, bijzonderlijk Prevotella, Haemophilus & Veillonella (p ≤ 0.001). Dit zou kunnen suggereren dat deze 3 geslachten bijzonder belangrijk zijn voor CVS-pathogenese.

Omdat vermoeidheid het voornaamste symptoom is van CVS, waren we vooral geïnteresseerd in correlaties waarbij mechanismen betrokken zijn die verband houden met het metabolisme. Gedetailleerde analyse van deze mechanismen onthulde significante verschillen in het koolhydraten-metabolisme, energie-metabolisme, xenobiotica-biodegradatie [afbraak van lichaamsvreemde stoffen] en -metabolisme, en glycaan [polysaccharide] -biosynthese en -metabolisme. We merken echter op dat sommige veranderingen beperkt waren; wat te wijten kan zijn aan de complexiteit van CVS, hoe de diagnose is gebaseerd op symptomen en hoe voor elk geval de symptomen een verschillende oorzaak kunnen hebben. Ondanks deze complexiteit, zijn er wijzigingen qua voorspelde funktie in het oraal microbioom van CVS-patiënten en deze corresponderen met CVS-symptomen – bijzonderlijk ernstige vermoeidheid.

Onze studie had enkele beperkingen, vooral verband houdend met de complexe symptomen van CVS. We identificeerden enkel variatie in het oraal microbioom tussen CVS-patiënten en gezonde controles maar we namen geen verstorende factoren zoals ziekte-ernst, ziekte-duur en gekregen medische behandeling in acht. We lieten geen patiënten toe die verbeterd waren na een behandeling, of letten niet op pre- of post-behandeling, wat de conclusies die we uit deze studie kunnen trekken beperkt. Het oorzakelijk verband en mechanisme van de gerapporteerde met de ziekte geassocieerde microben vereist daarnaast verder onderzoek. Er zijn geen andere studies die wijzigingen van het oraal microbioome bij CVS-patiënten bekeek, er zijn dus verdere studies nodig om onze resultaten te bevestigen. Hoewel we het metagenoom voorspelden op basis van onze 16s rRNA gen sequentie-bepaling, zou deze analyse verbeterd kunnen worden met gegevens van het volledige metagenoom ter bepaling van de eigenlijke gen-inhoud van bakterieën die gewijzigd zijn bij de ziekte. Andere ziekten met gelijkaardige symptomen zouden bij toekomstige analyse ook kunnen worden opgenomen om ons begrijpen van het verband tussen veranderingen van het oraal microbioom en CVS-symptomen te verbeteren.

Samengevat: we onderzochten hier wijzigingen in het menselijk oraal microbioom bij CVS en bevestigden dat de samenstelling ervan kleine maar significante verschillen vertoont in vergelijking met gezonde controles. De geslachten waarvan de hoeveelheden zijn veranderd zijn gecorreleerd met KEGG mechanismen, in het bijzonder deze die verband houden met het metabolisme. Deze studie biedt nieuwe inzichten betreffende de CVS-pathogenese en we denken dat het begrijpen van het verband tussen ontwrichting van het oraal microbioom en CVS-symptomen kan leiden tot betere behandeling en in diagnose.

Blog op WordPress.com.