M.E.(cvs)-wetenschap

januari 22, 2016

Gedaald IL-16, IL-7 & VEGF-A in het bloed bij M.E.(cvs)

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 7:36 am
Tags: , , , ,

Op deze pagina’s vatten we reeds meerdere studies samen die veranderde concentraties van bepaalde cytokinen rapporteerden bij M.E.(cvs). Daarbij stipten we telkens het belang aan van de analyse-methode, afname-tijdstip en andere variabelen (bv. geslacht, diagnose-criteria, inspanning-status, tijdstip in het verloop van de ziekte, enz.).

Ook bij onderstaande studie dient dit te worden in acht genomen. Het is weliswaar een deugdelijke studie die nog meer immunologische abnormaliteiten bij M.E.(cvs) aangeeft. Het vinden van een patroon dat uniek is voor de aandoening zou ons dichter bij een biomerker kunnen brengen. De gemelde resultaten en beweringen zullen echter slechts valabel zijn na bevestiging bij verschillende patiënten-groepen door meerdere onderzoekslaboratoria.

————————-

Cytokine Vol. 78, Februari 2016, p. 27-36 (November 2015)

Reductions in circulating levels of IL-16, IL-7 and VEGF-A in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome

Abdolamir Landi (a), David Broadhurst (b), Suzanne D. Vernon (c), D. Lorne J. Tyrrell (a), Michael Houghton (a)

a Li Ka Shing Institute of Virology, Department of Medical Microbiology and Immunology, Canada

b Department of Medicine, Katz Group Centre for Pharmacy & Health, University of Alberta, Edmonton, AB T6G 2E1, Canada

c Bateman Horne Centre, 1002 E. South Temple, Suite 408, Salt Lake City, UT 84102, USA

Samenvatting

Er werden verschillen wat betreft verscheidene chemokinen en cytokinen bij patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) t.o.v. controles gerapporteerd. Het profiel verschilde bovendien tussen patiënten met M.E./CVS van lange duur en patiënten die de ziekte minder dan 3 jaar hadden. In de huidige studie hebben we de plasma-waarden gemeten van 34 cytokinen, chemokinen en groei-factoren bij 100 patiënten met M.E./CVS-patiënten van lange duur en bij 79 voor geslacht en leeftijd gematchte controles. We zagen zeer significante verminderingen wat betreft de concentratie van circulerend interleukine (IL)-16, IL-7 en Vasculaire Endotheliale Groei Factor A (VEGF-A) bij de M.E./CVS-patiënten. Alle 3 deze biomerkers waren significant gecorreleerd in een multi-variate cluster-analyse. Daarnaast identificeerden we significante verminderingen van de concentraties van fractalkine (CX3CL1 [muizen die geen fractalkine-receptor hebben, vertonen meer pathologische aggregatie van tau-proteïne; in het menselijk brein diagnostisch voor Alzheimer]) en monokine-geïnduceerd-door-IFN-gamma (MIG; CXCL9 [chemoattractant voor geaktiveerd T cellen]) samen met verhogingen van de concentraties van eotaxine-2 (CCL24 [eosinofiel chemotactisch proteïne 2]) bij M.E./CVS-patiënten. Onze gegevens recapituleren eerdere gegevens van een andere Amerikaanse M.E./CVS-groep, waar circulerende waarden van IL-7 gedaald waren. Ook een gedaald niveau van VEGF-A werd eerder gerapporteerd in serum-stalen van patiënten met Golf Oorlog Ziekte; alsook in het cerebrospinaal vocht [CSV, ‘hersenvocht’] van een andere Amerikaanse groep M.E./CVS-patiënten. Naar ons weten zijn we de eersten die IL-16 testen bij M.E./CVS-patiënten. In combinatie met eerdere gegevens, suggereert ons werk dat de geclusterde daling van IL-7, IL-16 & VEGF-A een fysiologische relevantie voor M.E./CVS kunnen hebben. Dit profiel is M.E./CVS-specifiek aangezien metingen van dezelfde molekulen bij chronische infektueuze en auto-immune lever-ziekten, waar aanhoudende vermoeidheid ook een belangrijk symptoom is, niet dezelfde veranderingen aangaven. Verdere studies bij andere groepen met M.E./CVS en overlappende ziekten zijn aangewezen.

1. Inleiding

[…]. Er is bewijsmateriaal dat suggereert dat patiënten zouden kunnen lijden aan een neuro-immune aandoening met neuro-inflammatie in de hersenen [Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie]. Er werden veranderingen qua aantallen en funktie van immuun-cellen zoals B-cellen en NK-cellen gerapporteerd [Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’ /// ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS]. Abnormaliteiten wat betreft de concentraties van enkele circulerende cytokinen en chemokinen werden ook gemeld [o.a. Broderick G et al. A formal analysis of cytokine networks in Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2010), 24: 1209-1217 – zie ‘Cytokine-netwerken bij CVS/// Fletcher MA et al. Plasma cytokines in women with Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med (2009) 7: 96 – zie ‘Cytokinen in plasma bij vrouwen met CVS’ /// Nakamura T et al. Cytokines across the night in Chronic Fatigue Syndrome with and without fibromyalgia. Clin. Vaccine Immunol (2010) 17: 582-587 – zie ‘Cytokinen bij CVS ‘s nachts], er waren ook 3 studies met plasma- en hersenvocht-stalen van M.E./CVS-patiënten [Peterson D et al. Cytokines in the cerebrospinal fluids of patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Mediators Inflamm. (2015) & Hornig M et al. Distinct plasma immune signatures in ME/CFS are present early in the course of illness. Sci. Adv. (2015) – zie ‘Afzonderlijke immuun-signaturen bij vroege & late M.E.(cvs)’ /// Hornig G et al. Cytokine network analysis of cerebrospinal fluid in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Mol. Psychiatry (2015) zie ‘Cytokine netwerk-analyse van het cerebrospinaal vocht bij M.E.(cvs)]. Er is tot op heden echter weinig bevestiging van deze abnormale molekulen tussen verschillende groepen M.E./CVS-patiënten. De doelstelling van de huidige studie was het meten van de waarden van verscheidene chemokinen, cytokinen en groei-factoren in het plasma van 100 M.E./CVS-patiënten uit de V.S. samen met 79 voor geslacht en leeftijd gematchte controles, om te bekijken of er overéénkomst is met eerdere studies.

2. Materialen en methodes

2.1. Patiënten en staal-afname

[…] Er werden stalen uit de ‘Solve ME/CFS BioBank’ geselekteerd uit 5 geografische sites van mensen die al lang patient zijn van een expert-klinicus gespecialiseerd in de diagnose en het behandelen van M.E./CVS. […] De diagnose van M.E./CVS was gebaseerd op de Fukuda en/of Canadese Consensus klinische definitie.

[…]

2.2. Analyse van cytokinen/chemokinen en groei-factoren

[…] De lijst omvatte: eotaxine-1 (CCL11), eotaxine-2 (CCL24), eoatxine-3 (CCL26), IL-8, interferon-gamma geïnduceerd proteïne-10 (IP-10; CXCL10), monocyt chemotactisch proteïne-1 (MCP-1; CCL2), monocyt chemotactisch proteïne-4 (MCP-4; CCL13), macrofaag-afgeleid chemokine (MDC; CCL22), macrofaag inflammatoir proteïne-1-alfa (MIP-1α; CCL3), macrofaag inflammatoir proteïne-1-beta (MIP-1β; CCL4), thymus en aktivatie gereguleerd chemokine (TARC; CCL17), granulocyt-macrofaag kolonie-stimulerende factor (GM-CSF), IL12/23p40, IL-15, IL-16, IL-17A, IL-1α, IL-5, IL-7, tumor necrose factor beta (TNF-β), Vasculaire Endotheliale GroeiFactor A (VEGF-A), interferon (IFN)-γ, IL-10, IL-12p70, IL-13, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, TNF-α, fractalkine (CX3CL1), monokine geïnduceerd door IFN-γ (MIG; CXCL9), macrofaag inflammatoir proteïne-3-beta (MIP-3β; CCL19) & β2-microglobuline. […]

2.3. Verwerking van gegevens

[…]

2.4. Statistische analyses

A. Hypothese-testen

[…]

B. Multi-variate data-analyse

[…]

3. Resultaten

3.1. Studie-populatie

[…] Er waren geen significante verschillen qua geslacht of leeftijd tussen de groepen [patiënten en controles]. […]

3.2. Uni-variate analyse

[…]

Molekulen met concentraties onder de LLOQ [‘lower limit of quantification’, de onderste kwantificatie-limiet of de bepaalbaarheid-grens; de laagste concentratie van een molekule die gedetekteerd kan worden met aanvaardbare precisie en juistheid, het laagste punt van de calibratie- of standaard-curve] werden uitgesloten van de data-analyse. […] 5 molekulen vertoonden significant gedaalde niveaus bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. de gematchte controles (IL-16, IL-7, VEGF-A, CXCL9, CX3CL1) en 1 molekule was significant gestegen (CCL24). Na meting van deze 6 molekulen bij controle-patiënten met chronische HCV-infekties of auto-immune lever-ziekten […] bleek het patroon gezien bij M.E./CVS-patiënten uniek. Er was een minimale variatie tussen de standaard-curves van de verschillende bepalingen en de gegevens waren zeer goed reproduceerbaar. […]

3.3. Multi-variate analyse

Een correlatie-analyse van de 18 molekulen boven de LLOQ toonde dat de significant verschillende molekulen zich verenigen in 3 clusters. IL-16, IL-7 & VEGF-A waren in het bijzonder significant ge-downreguleerd en het sterkst gecorreleerd. De andere 2 clusters (één met CCL24 & CCL11 en één cluster met CXCL9, CX3CL1 & CCL19) vertoonden minder significantie.

[…]

De ‘Classification And Regression Trees’ (CART) analyse leverde 2 optimale beslissing-bomen [wetenschappelijk modellen voor de weergave van de alternatieven en keuzen in een besluitvorming-proces] (op basis van 2 series met 3 molekulen). CART-1 (combinatie van IL-16, CXCL9 & CCL19): specificiteit 96%, sensitiviteit voor het voorspellen van M.E./CVS 43% […]. CART-2 (op basis van IL-16, IL-7 & VEGF-A: specificiteit 96%, sensitiviteit voor het voorspellen van M.E./CVS 46%. Deze lage sensitivititeiten weerspiegelen wellicht een brede onderliggende heterogeniteit wat betreft de ziekte M.E./CVS.

4. Bespreking

Onze studie onthulde 6 molekulen die significant gewijzigd waren bij onze M.E./CVS-patiënten t.o.v. voor geslacht en leeftijd gematchte controles. Daarvan waren de meest significante veranderingen dalingen van de plasma-concentraties van IL-16 & IL-7, beiden significant gecorreleerd met verminderingen qua VEGF-A plasma-concentraties in een multi-variate cluster-analyse. Deze veranderingen waren specifiek voor M.E./CVS aangezien ze niet werden gezien bij patiënten die lijden aan chronische HCV-infecties of auto-immune lever-ziekten waarbij vermoeidheid ook een belangrijk symptoom is. Hoewel we, voor zo ver we weten, de eersten zijn om te testen voor IL-16 bij M.E./CVS-patiënten, hebben eerdere meldingen ook een vermindering qua circulerende waarden van IL-7 aangetoond bij een andere Amerikaanse groep M.E./CVS-patiënten [XMRV gerelateerd]. VEGF-A bleek gereduceerd in serum-stalen van patiënten met Golf Oorlog Ziekte (een subset van M.E./CVS) en in CSV-stalen van een andere groep Amerikaanse M.E./CVS-patiënten [Cytokine netwerk-analyse van het cerebrospinaal vocht bij M.E.(cvs)]. Hoewel de geclusterde daling van deze 3 molekulen dient te worden bevestigd in plasma- en CSV-stalen van andere M.E./CVS-groepen, en ook bij andere ziekten zoals primaire depressie en andere mentale aandoeningen als controles, is het verleidelijk om te speculeren over de mogelijke fysiologische betekenis van de door ons geobserveerde veranderingen. Het is onze bedoeling om een studie uit te voeren als we genoeg CSV-stalen van M.E./CVS-patiënten kunnen verzamelen.

Interleukine-16 is een uniek pro-inflammatoir cytokine met weinig sequentie-homologie met andere cytokinen/ chemokinen. Het is chemotactisch [trekt bepaalde leukocyten aan] voor CD4+ T-lymfocyten, monocyten, eosinofielen, en het wordt aangemaakt door epitheliale cellen, mest-cellen, lymfocyten, macrofagen, synoviale [in gewrichtsvocht] fibroblasten, eosinofielen en microglia in het brein. Expressie van CD4-receptor is vereist voor het mediëren van de IL-16 werking. In de periferie kan deze interaktie specifiek een toename van intra-cytoplasmisch inositol-trifosfaat (IP3) en calcium, allebei betrokken bij spier-contractie, initiëren. IL-16 mRNA komt constitutief [niet bepaald door één of andere behoefte] tot expressie op CD4+ en CD8+ T-cellen, wat verder wordt geïnduceerd na blootstelling aan antigenen. Er werd gerapporteerd dat IL-16 HIV-1 replicatie zou kunnen onderdrukken en de serum-concentratie zou dalen tijdens het voortschrijden van de ziekte. Daarnaast werd een belangrijke rol voor IL-16 bij de vroege ontwikkeling van het menselijk immuunsysteem beschreven. Er werd ook gesuggereerd dat lage concentraties IL-16 gecorreleerd zijn met de verstoorde ontwikkeling van of B-cellen in het beenmerg van thymus-loze naakte en oude muizen. In tegenstelling daarmee is hoge expressie van IL-16 gelinkt met pro-inflammatoire ziekten zoals astma, Reumatoïde Artritis, Systemische Lupus Erythematosus, colitis, atopische dermatitis en Multipele Sclerose. Dit kan aangeven dat het niveau circulerend IL-16 onderheving is aan een strenge controle en dat de stijging of daling er van kan resulteren in, respectievelijk, immuun-pathologie of immuun-deficiëntie.

Met betrekking tot het centraal zenuwstelsel (CZS), heeft de rol van IL-16 secreterende microglia-cellen bij de ontwikkeling van het menselijk foetaal brein een kritieke rol voor IL-16 bij neuronale ontwikkeling gesuggereerd. Rapporten over neuroprotectie door IL-16 is echter controversieel aangezien de microgliale IL-16 upregulering werd gerapporteerd onder inflammatoire en degeneratieve omstandigheden, terwijl zijn constitutieve maar lage expressie in normale hersenen werden gemeld. Alles samen zouden de lagere plasma-waarden die we zagen bij M.E./CVS-patiënten mogelijks een neuronale dysfunktie kunnen weerspiegelen die een reflectie is van de goed-bekende cognitieve dysfunktie en mentale mist geassocieerd met M.E./CVS.

IL-7 is een hematopoietische groei-factor [haematopoiese = vorming van bloedcellen] die kan worden gesecreteerd door een brede waaier aan cellen, inclusief stromale cellen [steun-cellen] in het beenmerg, de thymus, hepatocyten, epitheliale cellen en lymfocyten. Het is een onmisbaar interleukine voor T-cel, B-cel en NK-cel proliferatie en overleving. Ouderdom-gerelateerde thymus-atrofie en verminderde thymopoiese [proces in de thymus waarbij thymocyten differentiëren tot rijpe T-lymfocyten] bleek gecorreleerd met lagere IL-7 waarden. Deze processen resulteren in een afname van de T-lymfocyten, minder perifere T-cellen en lager aantal T-cellen in de lymfeknopen, wat op z’n beurt de immuun-respons kan compromitteren en immunosenescentie [her-modellering (verslechtering) van het immuunsysteem naar mate het ouder worden] bevorderen. Inderdaad: de anti-apoptotische effekten van IL-7 kunnen verantwoordelijk zijn voor de toename qua aantal en prestaties van T-cellen in dieren-modellen. Hogere waarden voor IL-7 worden gezien bij chronische hepatitis-C, wat mogelijks wijst op de chronische aktivatie van de immuun-respons. Interessant is dat IL-7 ook tot expressie komt in ontwikkelde hersen-neuronen, wat z’n potentiële rol bij CZS-gerelateerde ziekten kan aangeven, bijzonderlijk aangezien lager IL-7 gecorreleerd bleek met cognitieve aftakeling tijdens het ouder-worden. De daling bij M.E./CVS kan op z’n beurt een verminderde immuun-aktivatie aangeven bij ten minste een subgroep M.E./CVS-patiënten, samen met een mogelijke neuropathologie die het veroudering-proces zou kunnen nabootsen.

Van VEGF-A is geweten dat het wordt aangemaakt door samentrekkende pericyt-cellen die de endotheliale cellen van capillairen en kleine bloedvaten omgeven, en de overleving en stabiliteit bevorderen van endotheliale cellen. Het is een signalisering-proteïne dat initieel bekend stond voor zijn rol bij het stimulering van vasculaire angiogenese [vorming van bloedvaten] en spier-groei; verdere bevindingen gaven echter een belangrijke neurotrofe en neuroprotectieve rol aan voor VEGF-A. Er werd gesuggereerd dat de gestegen waarde van VEGF-A een vervangende merker voor perifere vasculaire ziekte kan zijn, in tegenstelling met zijn angiogenetisch effekt. Een studie heeft echter het bestaan van verschillende isoformen van VEGF-A (VEGF-A165a & VEGF-A165b) gesuggereerd die deze verschillende biologische effekten kunnen verklaren. De gestegen waarde van VEGF-A165b die wordt gezien bij periferie arteriële ziekte kan anti-angiogenitische kenmerken (gerelateerd aan de VEGF-A165a isoform) hebben, wat tegengesteld is aan het gekende angiogenitisch kenmerk van VEGF-A. De waarden van VEGF-A mRNA en proteïne bleken ook significant verhoogd na inspanning bij mensen en muizen, wat te wijten kan zijn aan de toename van de bloeddoorstroming in de spieren. Dit suggereert een rol voor VEGF-A bij de post-exertionele malaise en vermoeidheid bij M.E./CVS. Naast z’n perifere effekten, hebben latere bevindingen een belangrijke neurotrofe en neuroprotectieve rol voor VEGF-A in het perifeer en centraal zenuwstelsel aangegeven, wat suggereert dat z’n depletie bij M.E./CVS ook kan bijdragen tot het neurobiologisch fenotype van de ziekte. Er werd ook een effekt van VEGF-A op de bloed-hersen-barrière, dat het binnenkomen van immunomodulatoren in het centraal zenuwstelsel vergemakkelijkt, gerapporteerd. Interessant is dat VEGF-A neurogenese bevordert door het stimuleren van epitheliale cellen om neurogene signalen (zoals ‘brain-derived neurotrophic factor’, BDNF) af te geven; een factor die bleek onderdrukt te zijn in PBMCs van M.E./CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles [‘Brain derived neurotrophic factor’ is gedaald bij CVS & MS]. Aangezien BDNF ook neuroprotectief is, zou de afname van BDNF door een daling van VEGF-A het neurogenetisch proces kunnen inhiberen. Toediening van VEGF-bleek ook de cognitieve stoornis geïnduceerd door een traumatisch hersen-letsel om te keren en een slechter geheugen in een muis-model voor Alzheimer’s te herstellen. Downregulering van VEGF-A mRNA in het CSV en PBMCs van patiënten met primaire en secundaire MS werd ook gerapporteerd.

Ondanks de dringende noodzaak voor een serologische diagnostische merker voor M.E./CVS, werd nog geen bloed-test ontwikkeld die reproduceerbaar en gevalideerd is. De 3 algoritmen die hier warden beschreven, leverden zeer gelijkaardige waarden op […], zelfs al zijn ze gebaseerd op verschillende componenten van het cytokine/ chemokine/ groei-factor profiel (LASSO-LR model: IL-16, IL-7 & CCL24; CART-1 model: IL-16, CXCL9 & CCL19; CART-2 model: IL-16, IL-7 & VEGF-A). […] Het is duidelijk dat IL-16 een centrale component van het M.E./CVS biomerker-profiel is. Indien dit alles wordt bevestigd bij andere M.E./CVS-groepen, zouden deze algoritmen de diagnose van sommige M.E./CVS-patiënten sterk kunnen ondersteunen en mogelijks kunnen helpen bij hun klinische behandeling. Naar ons weten is dit de eerste studie die algoritmen met gedefinieerde sensitiviteiten en specificiteiten beschrijft naar het voorspellen van M.E./CVS toe en zijn er geen andere studies om onze sensitiviteiten en specificiteiten mee te vergelijken.

Tot besluit: onze studie toont significante wijzigingen in het circulerend cytokine, chemokine en groei-factor profiel bij M.E./CVS-patiënten uit de V.S. en is consistent met eerdere studies bij Amerikaanse M.E./CVS-groepen die ook dalingen qua IL-7 & VEGF-A vertoonden. In deze studie hebben we er grote zorg voor gedragen LLOD [‘lower limit of detection’; aantoonbaarheidsgrens = laagste concentratie verschillend van nul die een significant signaal geeft, duidelijk verschillend van het signaal verkregen van een blanco staal], LLOQ [zie hierboven], Intra-assay variatie-coëffient [maat voor de variatie van de resultaten binnen een experiment] & Inter-assay variatie-coëffient [maat voor de variatie van de resultaten verkregen uit herhaalde experimenten] waarden te rapporteren voor de bestudeerde molekulen, en interpretaties werden enkel besproken wanneer de gemeten waarden consistent reproduceerbaar waren (lage variantie en boven de LLOQ). Dit werd niet bij alle studies gedaan; wat een verklaring kan zijn voor enkele van de klaarblijkelijke variaties in de literatuur [Blundell S et al. Chronic Fatigue Syndrome and circulating cytokines: A systematic review. Brain Behav Immun (2015) 50:186-95]. Daarnaast detekteerden we dalingen van IL-16 die statistisch clusterden met IL-7 & VEGF-A. Hoewel het in de toekomst belangrijk zal zijn om deze molekulen te onderzoeken in bloed en CSV van andere M.E./CVS-groepen van over gans de wereld en bij patiënten met overlappende symptomen, suggereren onze gegevens dat er een fysiologische relevantie is wat betreft de waargenomen dalingen van deze 3 gelinkte molekulen bij M.E./CVS en die, mits bevestiging, nieuwe diagnostische en therapeutische wegen voor deze ziekte kunnen aangeven.

januari 7, 2016

Gewijzigd darm-microbioom na inspanning bij M.E.(cvs)

Filed under: Inspanning — mewetenschap @ 9:03 am
Tags: , , , , ,

Uit het stuk ‘Effekt van supplementering met melkzuur-producerende bakterieën bij CVS’ leerden we dat het veranderen van de darmflora – ook bij M.E.(cvs)-patiënten – niet evident is. Welke probiotische bakterie-stammen zouden moeten worden toegediend, ligt niet voor de hand. Daar dient nog veel onderzoek naar te gebeuren…

Dat de samenstelling van de darm-flora echter een rol speelt bij M.E.(cvs) wordt niet meer betwijfeld. Onderstaand artikel toont dit ook aan. De onderzoekers rapporteren dat veranderingen in de darm-flora en de verplaatsing van darm-bakteriëen naar het bloed, na inspanning, bij M.E.(cvs)-patiënten verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de beruchte post-exertionele malaise.

————————-

PLOS One [December 2015]

Changes in Gut and Plasma Microbiome following Exercise Challenge in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS)

Sanjay K. Shukla (1), Dane Cook (2,3), Jacob Meyer (2), Suzanne D. Vernon (4), Thao Le (1), Derek Clevidence (3), Charles E. Robertson (5), Steven J. Schrodi (1), Steven Yale (6), Daniel N. Frank (5)

1 Marshfield Clinic Research Foundation, Marshfield, WI, United States of America

2 William S. Middleton Memorial Veterans Hospital, Madison, WI, United States of America

3 University of Wisconsin, Madison, WI, United States of America

4 Bateman Horne Centre of Excellence, Salt Lake City, UT, United States of America

5 University of Colorado Denver Anschutz Medical Campus, Aurora, CO, United States of America

6 Marshfield Clinic, Marshfield, WI, United States of America

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een ziekte die wordt gekenmerkt door een intense en uitputtende vermoeidheid (die niet te wijten is aan lichamelijke aktiviteit en die blijft aanhouden gedurende minstens 6 maanden), post-exertionele malaise en niet-verfrissende slaap, en gepaard gaat met een aantal secundaire symptomen (inclusief pijnlijke keel, geheugen- en concentratie-stoornissen, hoofdpijn en spier/gewricht-pijn). Bij patiënten met post-exertionele malaise treedt een significante verergering van de symptomen op na fysieke inspanning en een inspanning-test is een nuttige methode voor het identificeren van biomerkers voor inspanning-intolerantie. Bewijsmateriaal suggereert dat intestinale dysbiose [dysbakteriose; microbieel onevenwicht] en een systemische respons op micro-organismen in de darmen een rol kunnen spelen in de symptomatologie van M.E./CVS. Zodoende poneerden we de hypothese dat post-exertionele verergering van M.E./CVS-symptomen te wijten kan zijn aan een verhoogde bakteriële translokatie van de darmen naar de bloed-circulatie. Om deze hypothese te testen, verzamelden we symptoom-rapporten en bloed- & stoelgang-stalen van 10 klinisch gekarakteriseerde M.E./CVS-patiënten en 10 gematchte gezonde controles vóór en 15 min, 48 h & 72 h na een maximale inspanning belasting. De microbiomen [microbioom = gezamelijke genomen van de micro-organismen die in een bepaalde omgeving leven] van de bloed- & stoelgang-stalen werden onderzocht. De microbiomen van de stoelgang-stalen verschilden tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles wat betreft de aantallen van meerdere belangrijke bakteriële klassen. Na maximale inspanning was er een toename qua relatief aantal van 6 van de 9 belangrijke bakteriële klassen/geslachten bij M.E./CVS-patiënten van baseline naar 72 h na inspanning in vergelijking met slechts 2 van de 9 bij controles (p = 0.005). Er was ook een significant verschil qua opruiming uit het bloed van specifieke bakteriële klassen na inspanning, waarbij hoge aantallen bakteriële [DNA-]sequenties aanwezig bleven bij de M.E./CVS-patiënten 72 h na inspanning (t.o.v. de controles). Deze resultaten bieden bewijs voor een systemisch effekt van een gewijzigd darm-microbioom bij M.E./CVS-patiënten vergeleken met controles. Na inspanning-belasting waren er significante veranderingen qua aantallen van de belangrijke bakteriële klassen in de darm gut van M.E./CVS-patiënten die niet werden gezien bij gezonde controles. Daarnaast was de opruiming van bakterieën uit het bloed vertraagd bij M.E./CVS-patiënten (in vergelijking met controles) na inspanning. Deze bevindingen suggereren een rol voor een veranderd darm-microbioom en verhoogde bakteriële translokatie [verplaatsing] na inspanning bij M.E./CVS-patiënten, wat verantwoordelijk kan zijn voor de diepgaande post-exertionele malaise die wordt ervaren door M.E./CVS-patiënten.

Inleiding

[…] Niet alle patiënten ervaren dezelfde symptomen, wat wijst op het bestaan van M.E./CVS-subgroepen. Er werden bv. subgroepen gebaseerd op basis de aan- of afwezigheid van gastro-intestinale symptomen en post-exertionele malaise beschreven.

In het bijzonder is post-exertionele malaise [PEM] tevoorschijn gekomen als een onderscheidend kenmerk van M.E./CVS. Het wordt beschreven als een significante verergering van meerdere symptomen na fysieke en mentale inspanning. Post-exertionele malaise bleek geassocieerd met abnormale neurovasculaire regulering en veranderde immuun- en metabole respons op aërobe inspanning [Light AR, White AT, Hughen RW, Light KC. Moderate exercise increases expression for sensory, adrenergic and immune genes in Chronic Fatigue Syndrome patients but not in normal subjects. J Pain (2009) 10: 1099-1112; zie Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS /// Meyer J, Light A, Shukla SK, Clevidence D, Yale S, Stegner AJ et al. Post-exertion malaise in Chronic Fatigue Syndrome: symptoms and gene expression. Fatigue: Biomedicine, Health, & Behavior (2013) 1: 190-209 /// Nijs J, Nees A, Paul L, De Kooning M, Ickmans K, Meeus M et al. Altered immune response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic literature review. Exerc Immunol Rev (2014) 20: 94-116]. Variabiliteit qua symptomen en ernst met verloop van tijd zorgen er voor dat M.E./CVS-patiënten een heterogene populatie is en meerdere studies zijn niet in staat gebleken verschillen te detekteren tussen patiënten en controles bij ‘baseline’. Een inspanning-belasting bij mensen die lijden aan PEM kan een nuttig instrument zijn om te proberen de verergerende symptomen en de ernst in de patiënten-groep in een gecontroleerde ‘setting’ te evalueren, en de mogelijke maar niet voor de hand liggende verschillen tussen patiënten en controles bloot te leggen. Karakterisatie van het darm-microbioom bij patiënten met M.E./CVS heeft significante veranderingen aangetoond in vergelijking met gezonde controles [Lakhan SE, Kirchgessner A. Gut inflammation in Chronic Fatigue Syndrome. Nutr Metab (2010) 7: 79]. Daarnaast werd aangetoond dat systemische antilichaam-responsen tegen darm micro-organismen voorkomen bij M.E./CVS, wat suggereert dat verhoogde intestinale permeabiliteit en bakteriële translokatie door de intestinale barrière kan resulteren in verdere inflammatie en bijdragen tot M.E./CVS-symptomen. IgA-antilicaam responsen tegen darm-batkterieën bij M.E./CVS-patiënten bleken geassocieerd met hogere serum-waarden van IL-1, TNFα en neopterine [merker voor immuun-aktivatie; afbraak-produkt van het nucleotide GTP, wordt gesynthetiseerd door macrofagen na stimulatie met interferon-gamma, geeft een pro-inflammatorire immune toestand aan], auto-immune responsen tegen serotonine en meer symptomen van prikkelbare darm syndroom. We poneerden de hypothese dat de ecologie van de darm-microbiomen bij M.E./CVS-patiënten zou verschillen van die van gematchte gezonde controles en dat deze verschillen geassocieerd zouden zijn met verhoogde bakteriële translokatie van de darm naar de bloed-circulatie, na inspanning met een verergering van de symptomen (pijn, vermoeidheid en stemming). De resultaten die worden voorgesteld bevestigen eerdere bevindingen die suggereren dat M.E./CVS-patiënten een gewijzigd darm-microbioom hebben en suggereren verder dat verhoogde bakteriële translokatie na inspanning een mogelijke verklaring biedt voor de diepgaande post-exertionele malaise die wordt ervaren door sommige M.E./CVS-patiënten.

Methodes

[…]

Resultaten

Fenotypische kenmerken

[…] In deze studie rapporteerden slechts 3 van de 10 patiënten en 2 van de 10 controles gastro-intestinale symptomen […] De resultaten van de maximale inspanning test [fiets-ergometer] waren gelijkaardig voor de 2 groepen […].

Post-exertionele malaise

[…] De symptomen veranderden van pre- naar post-inspanning en deze veranderingen waren verschillend tussen M.E./CVS-patiënten en controles. […] M.E./CVS-patiënten [criteria: Fukuda et al. 1994] vertoonden grote veranderingen qua pijn, vermoeidheid en verwardheid op verschillende tijdstippen na inspanning t.o.v. controles.

Microbioom-kenmerken

[…] Het bereik van het aantal gevonden sequenties op genus-niveau – de Good’s mean index – was 95%, wat aangeeft dat elke sequentie-dataset de onderliggende biodiversiteit adequaat aangeeft. De bloedstalen gaven, zoals verwacht, een lager aantal bakteriële sequenties […] dan de stoelgang-stalen […].

[…] In bloedstalen vonden we een lager relatief aantal Bacteroidetes [groep meestal goedaardige Gram-negatieve, staafvormige bakterieën] en een hoger relatief aantal Firmicutes [groep Gram-positieve bakterieën waartoe de Staphylococci, Clostridia en de Bacilli (ook lactobacillen) behoren] bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. In de stoelgang-stalen vonden we daarentegen een hoger relatief aantal Bacteroidetes en een lager relatief aantal Firmicutes bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. Het relatief aantal Actinobacteria [groep Gram-positieve bakterieën waartoe de bifidobakterieën behoren] in de darm was significant lager bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. […].

Microbioom-respons op maximale inspanning

Er werden veranderingen qua gemiddelde relatieve aantallen bakterie-soorten in stoelgang-stalen geobserveerd na de maximale inspanning test en deze veranderingen waren verschillend tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles. Het gemiddeld relatief aantal bakterieën in de stoelgang van patiënten (7 van de 9 belangrijke bakterie-takken bij ‘baseline’) verhoogde tot 72 h na de inspanning, vergeleken met een toename bij slechts 2 van de 9 belangrijke bakterie-afdelingen/stammen bij gezonde controles (p = 0.005). In tegenstelling tot de M.E./CVS-patiënten daalde het relatief aantal van de belangrijkste stammen na 72 h in de stoelgang-stalen van gezonde controles, wat suggereert dat de bakteriële lading bij M.E./CVS-patiënten preferentieel verhoogd is bij post-exertionele malaise.

Gezien het hoog relatief aantal Firmicutes in de stoelgang-stalen, onderzochten we verder de mogelijkheid op translokatie van organismen van deze stam naar het bloed na inspanning. Er werden verschillen qua verandering in relatief aantal Firmicutes/Bacilli organismen geobserveerd in bloed- en stoelgang-stalen met verloop van tijd. Opmerkelijk is de significante toename qua relatief aantal Bacilli in het bloed van M.E./CVS-patiënten afgenomen 48 h na inspanning. We observeerden ook snelle veranderingen in het relatief aantal Clostridium XIVa & IV [groepen boterzuur-producerende bakterieën; worden onderzocht als mogelijke behandeling voor prikkelbare darm], behorende tot de Firmicutes, in bloed-stalen van ME/CV-patiënten afgenomen 15 min na maximale inspanning, maar niet van gezonde controles. We speculeren dat deze bakterieën zich zouden hebben kunnen verplaatst van de darm naar het bloed na maximale inspanning. Dit fenomeen lijkt specifiek voor bepaalde takken en is prominenter bij patiënten dan controles.

Bespreking

Neuro-inflammatie en oxidatieve ontregeling werd aangetoond bij patiënten met M.E./CVS. Hoewel differentiële intestinale microbioom-kenmerken werden beschreven voor M.E./CVS-patiënten en gezonde controles, en systemische antilichaam-responsen op darm-bakterieën geassocieerd bleken met verhoogde inflammatie, verergerde vermoeidheid en gastro-intestinale symptomen, werd de mogelijkheid van voorbijgaande veranderingen van de bakteriële kolonisatie in de darm en/of het bloed om de symptomen te moduleren niet geëvalueerd bij M.E./CVS-patiënten. Het bewijs van gewijzigde intestinale microbiomen en bakteriële translokatie naar het bloed na inspanning bij M.E./CVS-patiënten is consistent met eerdere bevindingen en betekent nieuw bewijsmateriaal voor een systemisch bakterieel signaal en door inspanning geïnduceerde bakteriële translokatie – een mogelijke verklaring voor de verergerde symptomen die worden gezien bij patiënten wanneer ze proberen fysiek meer aktief te worden.

Gedurende de laatste Jaren begrijpen we steeds meer van hoe wijzigingen in het menselijk microbioom gezondheid en ziekte beïnvloeden. Muizen-modellen suggereren dat darm-microbiomen kunnen bijdragen tot magerheid, obesitas, stress en emotioneel gedrag, via endocriene en neuro-endocriene mechanismen [Mayer EA, Tillisch K, Gupta A. Gut/brain axis and the microbiota. J Clin Invest (2015) 125: 926-938] en een aanzienlijke hoeveelheid bewijsmateriaal suggereert gelijkaardige gevolgen bij mensen via effekten op de gastheer-immuniteit en -metabolisme [Maranduba CM et al. Intestinal microbiota as modulators of the immune-system and neuro-immune system: impact on host health and homeostasis. J Immunol Res (2015) 2015: 931574 /// West CE et al. The gut microbiota and inflammatory non-communicable disease: associations and potentials for gut microbiota therapies. J Allergy Clin Immunol (2015) 135: 3-13]. De verschillen qua relatieve aantallen bakterieën van het intestinaal microbioom die werden opgetekend in de huidige studie, zijn consistent met deze die eerder in de literatuur werd gerapporteerd. Hoewel er tot op heden geen “typisch” enterotype werd gedefinieerd, zijn meldingen van dysbiose bij patiënten met M.E./CVS consistent met de veranderingen qua relatieve aantallen Firmicutes & Bacteroidetes die hier werden geobserveerd.

Wellicht belangrijker dan de bevestiging van intestinale dysbiose in de context van M.E./CVS is het bewijs van tijdelijke veranderingen qua microbioom-samenstelling na een maximale inspanning belasting en de nieuwe bevinding van een bakterieel signaal in de bloedstroom bij M.E./CVS-patiënten én gezonde controles dat optreedt gelijktijdig met symptoom-verergering. Deze bevinding is consistent met de systemische respons tegen darm micro-organismen en het feit dat een correlatie werd aangetoond tussen deze systemische respons, en pathologische M.E./CVS-processen en symptomen (inclusief hogere serum-waarden IL-1, TNFα & neopterine, auto-immune responsen tegen serotonine en meer prikkelbare darm syndroom symptomen). In de huidige studie gingen microbioom-wijzigingen en bakteriële metingen gepaard met grote veranderingen qua vermoeidheid, pijn en verwarring bij M.E./CVS-patiënten. Dergelijke door inspanning geïnduceerde veranderingen in het microbioom zijn consistent met deze die hierboven werden beschreven en bijkomende rapporten over gewijzigde immuun-responsen na inspanning bij patiënten met M.E./CVS, terwijl ze ook een plausibele verklaring voor dergelijke veranderingen bieden.

Hoewel geweten is dat de samenstelling van het intestinaal microbioom veranderingen kan teweegbrengen met verloop van tijd (bij ontwikkeling en veroudering, en in respons op veranderingen qua dieet) duurt het onderzoek van het menselijk intestinaal microbioom gewoonlijk weken, maanden of zelfs jaren, om te bepalen of er bewijs is voor een effekt van een bepaalde behandeling. De notie dat inspanning de samenstelling van darm-microbiomen kan beïnvloeden, werd beschreven bij dieren- én menselijke modellen [o.a. O’Sullivan O et al. Exercise and the microbiota. Gut Microbes (2015) 6: 131-136 /// Clarke SF et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut (2014) 63: 1913-1920]. Het hier aangedragen bewijsmateriaal suggereert dat lichamelijke aktivieit niet enkel de samenstelling van darm-microbiomen kan beïnvloeden, maar ook dat de tijdelijke effekten van dergelijke fysieke aktiviteit zich verschillend kunnen manifesteren bij gezonde en zieke individuen. Deze veranderingen verklaren mogelijks waarom acute inspanning sommige individuen met M.E./CVS nog zieker maakt.

Bloed wordt over het algemeen als steriel beschouwd, hoewel er bewijs voor kortstondige, asymptomatische bakteriëmie [voorkomen van bakterieën in het bloed] na een tand-extractie en darm-ingreep werd gerapporteerd. In de context van M.E./CVS suggereren systemische respons op micro-organismen in de darm dat bakteriële translokatie door de intestinale barrière ook kan voorkomen als onderdeel van deze ziekte. De notie dat inspanning ook kan resulteren in translokatie van bakterieën door de intestinale barrière is bijzonder interessant, vooral in het geval van M.E./CVS waar post-exertionele malaise een sleutel-kenmerk van de ziekte is. Na maximale inspanning, detekteerden we bakteriële signalen in bloedstalen van M.E./CVS-patiënten en gezonde controles. Consistent met verschillen qua intestinale microbiomen tussen de 2 groepen, noteerden we een verhoogd relatief aantal Firmicutes, in het bijzonder Clostridium clusters XIVa & IV, in bloedstalen van M.E./CVS-patiënten 15 min na inspanning. In vitro funktionele studies zullen ons beter in staat stellen deze observatie beter te beoordelen. We speculeren echter dat sommige Firmicutes en Bacilli – omwille van hun sterkere celwanden en inherente capaciteit te overleven in hardere omstandigheden – langer overleven in het bloed. Verder onderzoek naar de mogelijkheid van voorbijgaande translokatie van intestinale micro-organismen naar het bloed na inspanning en hoe de dysbiose die kenmerkend is voor bepaalde ziekten (zoals M.E./CVS) deze translokatie kan beïnvloeden, kan inzicht verschaffen omtrent hoe het microbioom ziekte-symptomen bepaalt.

Er is steeds meer bewijs voor gewijzigde intestinale permeabiliteit bij patiënten met M.E./CVS en preliminaire studies suggereren dat behandelingen bedoeld om de darm-microbiomen te moduleren of de funktie van de intestinale barrière te versterken in staat zouden kunnen zijn M.E./CVS-symptomen te verbeteren [Proal AD et al. Immunostimulation in the treatment for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Immunol Res (2013) 56: 398-412 /// Rao AV, Bested AC et al. A randomized, double-blind, placebo-controlled pilot-study of a probiotic in emotional symptoms of Chronic Fatigue Syndrome. Gut Pathog (2009) 1: 6]. Het feit dat we met verloop van tijd veranderingen kunnen detekteren in de samenstelling van het intestinaal microbioom en voorbijgaande bakteriële translokatie van de darm naar het bloed kunnen observeren na inspanning, kan een test-protocol bieden voor het testen van toekomstige behandelingen die worden ontworpen om deze uitkomsten te veranderen en om te bepalen of dit het werking-mechanisme is bij dergelijke behandelingen. Behandelingen die met enig succes werden getest bij andere chronische, inflammatoire, niet-overdraagbare ziekten (waarvan wordt gedacht dat intestinale dysbiose is betrokken), omvatten probiotica, prebiotica, voedingsvezels en transplantatie van faecale microbiomen [West CE et al. The gut-microbiota and inflammatory non-communicable disease: associations and potentials for gut microbiota therapies. J Allergy Clin Immunol (2015) 135: 3-13 /// Ianiro G et al. Therapeutic modulation of gut microbiota: current clinical applications and future perspectives. Curr Drug Targets (2014) 15: 762-770]. Gelijkaardige proeven bij M.E./CVS-patiënten kunnen nuttig zijn voor het monitoren van bacteriële signalen in de darm en het bloed.

Gepaste diagnose van M.E./CVS is een zeer ingewikkeld en grondig proces. Eén van de sterkte-punten van deze studie was dat klinici met expertise wat betreft de diagnose van M.E./CVS betrokken waren bij het identificeren van patiënten en controles in een groep van meer dan 100 mogelijke patiënten. De geïdentificeerde patiënten werden slechts opgenomen na onderzoek van bloed-testresultaten, om belangrijke co-morbide aandoeningen uit te sluiten die de M.E./CVS-symptomen zouden kunnen verklaren, en de controles werden zorgvuldige geselekteerd (gematcht op basis van leeftijd, geslacht, BMI en zelf-gerapporteerde algemene aktiviteit-patronen. Gezien dit echter gaat om een kleine piloot-studie (met slechts 10 patiënten en 10 controles), was het niet mogelijk te controleren voor alle mogelijke verstorende factoren, inclusief de brede waaier deelnemers, gebruik van medicatie en supplementen (bv. pijnstillers, anti-oxidantia) en bijkomende medische diagnoses (bv. depressie, gastro-intestinale symptomen, allergieën). Hoewel het zorgvuldig selektie-proces patiënten- en controle-populaties van hoge kwaliteit toeliet, was de studie-groep klein en veel observaties bereikten als dusdanig geen statistische significantie. Daarnaast was het bij voorbaat uitgesloten om op een directe manier de verbanden tussen symptomen en veranderingen van het darm- en plasma-microbioom te onderzoeken gezien de beperkte groep. Gezien deze beperkingen, moeten de bevindingen omzichtig worden geïnterpreteerd. Een groter groep zou helpen om de klinisch relevante observaties beter te beoordelen. Zelfs deze relatief kleine studie wijst echter op belangrijke verschillen qua samenstelling van het intestinaal microbioom en tijdelijke bakteriëmie die toekomstige grotere studies, ontworpen om te begrijpen hoe deze verschillen verband houden met de etiologie en/of symptomatologie van M.E./CVS, kunnen aansturen. Een ander beperking van de studie was de diepgaande microbioom-sequentiebepaling. […] Bijkomende ‘deep-sequencing’ [meer gesofisticeerde genetische methode] van de reeds verzamelde stalen zou waarschijnlijk de statistische ‘power’ verhogen wat betreft het detekteren van significante veranderingen van de meer zeldzame bakterie-soorten.

We zijn nog ver weg van een volledig begrijpen van hoe de intestinale microbiomen een impact hebben op de etiologie en symptomatologie van M.E./CVS maar het hier en elders geleverd bewijs suggereert dat veranderingen in het darm-microbioom verband houden met de ziekte. We presenteren hier bijkomend bewijsmateriaal ter ondersteuning van het idee dat tijdelijke veranderingen qua microbiële samenstelling in de darm en translokatie van darm-microben naar het bloed de symptomen van M.E./CVS kunnen beïnvloeden. Verdere studies naar M.E./CVS-etiologie en behandelingen zouden mikrobiële analyses moeten omvatten om deze interessante bevinding verder te verduidelijken.

————————-

In het artikel ‘Sleep quality and the treatment of intestinal microbiota imbalance in Chronic Fatigue Syndrome: A pilot study’ – Sleep Science (2015) – rapporteerden Australische onderzoekers (o.a. Henry Butt van Bioscreen Ltd.) over preliminair bewijs van een piloot-studie, dat veranderingen in de samenstelling van de darm-flora bij M.E.(cvs) de slaap kan beïnvloeden. Er werd nagegaan of bij een kleine groep (n = 21) met een gekende slechte slaap en een hoge graad qua kolonisatie met Gram-positieve faecale Streptococcen de slaap kon worden verbeterd (door toediening van het antibioticum erythromycine, 400 mg gedurende 6 dagen). Bij de meeste M.E.(cvs)-deelnemers bleek een korte antibiotica-behandeling onvoldoende om tot duurzame veranderingen in het ecosysteem van de darm te leiden. Er werd wat verbetering gevonden wat betreft objectieve slaap-parameters (significante toename van de totale slaap-tijd) en stemming bij 7 ‘responders’ (lager aantal Streptococcen), na behandeling met antibiotica. Dit dient verder en uitgebreider te worden onderzocht…

december 23, 2015

Inspanning-mimetica

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 2:23 pm
Tags: , , , , ,

Inspanning-mimetica zijn molekulen die de effekten van inspanning op het metabolisme zouden nabootsen. Ze worden voorgesteld om een veralgemeende zwakte-toestand (spier-atrofie, bloed-armoede, ondervoeding enz.) te behandelen (vooral bij kanker). Inspanning verbetert het spier-fenotype maar de meeste patiënten blijven sedentair. Omdat patiënten chronische vermoeidheid en co-morbiditeiten vertonen die de inspanning-tolerantie verminderen zouden medicijnen die inspanning nabootsen nuttig kunnen zijn voor mensen die niet in staat zijn tot lichamelijke aktiviteit. In de literatuur vinden wij geen suggesties naar het gebruik bij M.E.(cvs) toe maar het lijkt ons nuttig dit te bekijken. Researchers zouden behandelingen kunnen onderzoeken die doeltreffend zijn naar spier-fenotype toe maar ze dienen natuurlijk ook te verdragen zijn want sommige inspanning-mimetica vertonen ernstige bijwerkingen.

In het stuk ‘Abnormale AMPK-aktivatie & glucose-opname in spiercellen bij CVS’ hadden we het over het werk van Julia Newton en medewerkers. Deze rapporteerden over een spier-abnormaliteit bij M.E.(cvs) gerelateerd met AMPK een proteïne-complex dat onder normale fysiologische omstandigheden geaktiveerd wordt tijdens spier-samentrekking. Ze maakten ook gewag van mogelijk onderzoek naar potentiële therapieën. Uit onderstaand artikel blijkt ook dat een inspanning-mimeticum de aktiviteit van AMPK kan stimuleren…

————————-

Journal of Pharmacovigilance 3: e138 (2015)

Will exercise mimetics hold promise?

Dario Coletti1,2 & Sergio Adamo1

1Department of Anatomical, Histological, Forensic and Orthopedic Sciences, Histology and Medical Embryology Section, Sapienza University of Rome, Italy

2Department of Biological Adaptation and Ageing, Pierre et Marie Curie University, Paris 6, France

Skelet-spieren staan reeds lang bekend als doelwit van meerdere groei-factoren en hormonen (IGFs [insuline-achtige groei-factoren], steroïden, schildklier- en hypofyse-hormonen), die dikwijls spier-ontwikkeling en homeostase reguleren. Een dergelijke complexe hormonale regulering is niet verrassend als men de vele diverse funkties die spieren uitoefenen in overweging neemt: kracht-ontwikkeling, regulering van de lichaamstemperatuur en metabole opslag (door de proteïne-inhoud). Aktieve spieren zijn verantwoordelijk voor meer dan 90% van het totaal energie-verbruik door het lichaam. De zienswijze dat spieren een bron zijn van meerdere hormonen maakt skelet-spieren de grootste endocriene klier van het lichaam en waarschijnlijk de meest complexe, omwille van het aantal (honderden) peptiden die het secretoom [geheel van eiwitten uitgescheiden door een cel] vormen.

Een nieuwe kijk op de spier bij inspanning als endocrien orgaan

Enkele spier-produkten (myokinen [cytokinen afgegeven door spiercellen in respons op inspanning]) hebben een paracriene funktie, het reguleren van spier-massa (myostatine [negatieve regulator van de spier-massa], IL-4, IL-6). Andere, zoals IL-8, irisine [het -controversieel- “inspanning-hormoon”] en BDNF, moduleren het vet-weefsel metabolisme, of bv. IL-6 en bijkomende myokinen staan bekend om hun werking op de lever, beenderen, immune en vasculaire systemen. Dit geeft aan dat skelet-spieren, die sterk gevasculariseerd zijn, in staat zijn meerdere doelwitten te beïnvloeden via of endocriene mechanismen. Inderdaad: de endocriene funkties van skelet-spieren werd reeds lang vermoed op basis van klinische bevindingen: alle abnormaliteiten die het metabool syndroom [een chronisch stofwisselingsprobleem] kenmerken, zijn verbonden met een gebrek aan lichamelijke aktiviteit, net zoals een verhoogd risico op kanker, cardiovasculaire ziekten en osteoporose. Zodoende reguleren spieren inderdaad het metabolisme van veel afgelegen weefsels via myokinen. De molekulaire identiteit van de myokinen, hun signalisering naar weefsels toe, de metabole responsen opgewekt door dergelijke signalen, dragen allemaal bij tot een complex metabool netwerk dat wordt onderzocht op molekulair en fysiologisch niveau.

Inspanning-mimetica: mogelijke toepassingen en verkeerd gebruik

Het idee om door het myokine-netwerk als doelwit te kiezen men de signalen opgewekt door spieren bij inspanning kan nabootsen, is de rationale voor een nieuwe familie medicijnen, de inspanning-mimetica [Matsakas A, Narkar VA. Endurance exercise mimetics in skeletal muscle. Curr Sports Med Rep (2010) 9: 227-232 /// Vina J, Sanchis-Gomar F, Martinez-Bello V, Gomez-Cabrera MC. Exercise acts as a drug; the pharmacological benefits of exercise. Br J Pharmacol (2012) 167: 1-12]. Inspanning-mimetica zijn een heterogene groep molekulen die de capaciteit hebben mechanismen te induceren die fysiologisch geaktiveerd worden door inspanning, en zo uithouding stimuleren en spier-atrofie voorkomen. [Brault JJ, Jespersen JG, Goldberg AL. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1alpha or 1beta over-expression inhibits muscle protein degradation, induction of ubiquitin ligases and disuse atrophy. J Biol Chem. (2010) 285:19460-19471 /// Tadaishi M, Miura S, Kai Y, Kawasaki E, Koshinaka K et al. Effect of exercise intensity and AICAR on isoform-specific expressions of murine skeletal muscle PGC-1a mRNA: a role of ß2-adrenergic receptor activation. Am J Physiol Endocrinol Metab (2011) 300: E341-349 /// Fan W, Atkins AR, Yu RT, Downes M, Evans RM. Road to exercise mimetics: targeting nuclear receptors in skeletal muscle. J Mol Endocrinol (2013) 51: T87-87T100] Onder andere GW1516 (ook bekend als GW501516 [aktivator, receptor-agonist van PPARβ/δ (nucleaire hormoon-receptor) = onveilig doping-produkt ‘Endurobol’]) of AICAR [5-amino-imidazol-4-carboxamide ribonucleotide; een AMP-analoog dat de aktiviteit van AMPK kan stimuleren; het verhoogt de metabole aktiviteit van weefsels door het wijzigen van de spier-samenstelling] zijn aktivatoren van AMPK, PPARs [peroxisoom proliferator geaktiveerde receptoren; groep van receptor-eiwitten in de kern die als transcriptie-factoren de expressie van bepaalde genen reguleren] en PGC-1 [‘proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha’; lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme; stimuleert mitochondriale biogenese], een complex van effector-proteïnen, transcriptie-factoren en co-aktivatoren. Dit mechanisme leidt uiteindelijk tot de aktivatie van mitochondriogenese en spier oxidatief metabolisme, zoals dat zou gebeuren in respons op een verhoogde AMP/ATP-ratio, die fysiologisch volgt op inspanning en energie-consumptie. Opmerkenswaardig: inspanning-mimetica zoals GW1516 bleken bio-aktief bij mensen [Sprecher DL, Massien C, Pearce G, Billin AN, Perlstein I et al. Triglyceride: High-Density Lipoprotein Cholesterol Effects in Healthy Subjects Administered a Peroxisome Proliferator Activated Receptor d Agonist. Arterioscler Thromb Vasc Biol (2007) 27: 359-365], wat een voor de hand liggende toepassing voor deze medicijnen suggereert. Ook het anti-oxidant resveratrol bleek synergie te vertonen met inspanning, met een positieve invloed op spier-prestaties, mitochondriogenese en insuline-gevoeligheid; het werking-mechanisme, dat blijkbaar verder strekt dan zijn anti-oxidant effekt, is echter nog onduidelijk [Mankowski RT, Anton SD, Buford TW, Leeuwenburgh C. Dietary Antioxidants as Modifiers of Physiologic Adaptations to Exercise. Med Sci Sports Exerc. (2015)].

Aangezien inspanning-mimetica myofibers [myofiber = meerkernige spiercel] meer energie-efficiënt en vermoeidheid-resistent maken via het verminderen van glycogeen-afhankelijkheid en het verhogen van de vetzuur-oxidatie, werden veel mogelijke toepassingen voorgesteld naar pathologie toe, inclusief de farmacologische behandeling van met kanker en diabetes geassocieerde cachexie [veralgemeende zwakte-toestand] en sarcopenie [verlies aan spier-massa en -funktie] [Lenhard JM, Lancaster ME, Paulik MA, Weiel JE, Binz JG et al. The RXR agonist LG100268 causes hepatomegaly, improves glycaemic control and decreases cardiovascular risk and cachexia in diabetic mice suffering from pancreatic beta-cell dysfunction. Diabetologia (1999) 42: 545-554 /// Moresi V, Pigna E, Aulino P, Berardi E, Rossi E et al. (2013) Mechanisms underlying exercise-mediated rescue of cachexia. Eur J Transl Myol (2013) 23: 14-15].

Bij de mogelijke toepassingen voor de algemene populatie, zouden inspanning-mimetica kunnen worden gebruikt om veel gevolgen van inaktviteit te wijden aan veroudering, verminderde zwaartekracht, gedwongen immobilisatie of levensstijl te vermijden; daarbij horen de ontwikkeling van insuline-resistentie, vet-accumulatie, metabool syndroom, type-2 diabetes (allemaal aandoeningen met hoge sociale kosten). Er dient te worden aangestipt dat, hoewel GW1516 synergetisch was met inspanning en uithouding induceerde bij muizen, het de gen-expressie in spieren verhoogde zonder de uithouding significant te veranderen wanneer het werd toegediend aan sedentaire muizen. Andersom bleek AICAR metabole gen-expressie te induceren en uithouding te versterken bij sedentaire muizen [Narkar VA, Downes M, Yu RT, Embler E, Wang YX et al. AMPK and PPARdelta agonists are exercise mimetics. Cell (2008) 134: 405-415]. Het gebruik van “inspanning-pillen” als respons op het steeds ernstiger wordend probleem van lichamelijke inaktiviteit werd elders bediscussieerd en becommentarieerd, en de capaciteit van inspanning-mimetica om inspanning volledig na te bootsen werd in vraag gesteld [Warden SJ, Fuchs RK. Are “exercise pills” the answer to the growing problem of physical inactivity? Br J Sports Med (2008) 42: 862-863 /// Rantzau C, Christopher M, Alford FP. Contrasting effects of exercise, AICAR and increased fatty acid supply on in vivo and skeletal muscle glucose metabolism. J Appl Physiol (2008) 104: 363-370]. Het is evident dat de toxiciteiten van de verscheidene inspanning-mimetica ernstig moeten worden genomen en over nagedacht in de context van een therapeutische indicatie.

Als versterkers van fysieke prestaties, zullen behandelingen met inspanning-mimetica worden beschouwd als doping in de sport. Inderdaad: AICAR amplificeerde bij muizen de normale respons op inspanning en induceerde grotere uithouding, wat het de bezorgdheid over misbruik door atleten oproept. Bijzonderlijk bij marathon-lopen, fietsen en lange-afstand zwemmen zou er een groot effekt kunnen zijn. Er zijn echter testen beschikbaar voor het detekteren van GW1516 en AICAR, en hun metabole neven-produkten.

Hard werken of pillen slikken?

Inspanning-mimetica zouden de ideale behandeling kunnen zijn voor patiënten die geen toegang hebben tot of moeten stoppen met uithouding-training-programma’s (omwille van allerlei omstandigheden). Daarnaast zouden inspanning-mimetica kunnen worden gebruikt om specifieke metabole mechanismen, die gewijzigd zijn bij sommige spier-pathologieën of bij aandoeningen gelinkt met ouder-worden of gedwongen immobiliteit, te targetten. Er is een potentieel voor klinisch gebruik van inspanning-mimetica: GW1516 en AICAR kunnen effekten hebben op het suiker- en lipiden-metabolisme, en zodoende metabool syndroom behandelen of vertragen. GW1516 kan de respons op zelfs matige inspanning versterken, terwijl AICAR zou kunnen worden gebruikt wanneer geen inspanning mogelijk is.

Lichamelijke inspanning heeft echter systemische effekten en het is zeer onwaarschijnlijk dat één enkele molekule of mechanisme de complexiteit van inspanning-effekten op het organisme kan nabootsen. Het gebruik van inspanning-mimetica voor orgaan-falen, zoals COPD (dat minder sterk gekenmerkt wordt door spier-verlies dan kanker) blijft dan ook speculatief. Zelfs al kunnen we algemene inspanning-mimetica effekten gemedieerd door selektieve spier-stimulatie niet uitsluiten, ontbreekt dergelijk bewijs en de impact van inspanning-mimetica op verschillende organen dient te worden opgehelderd. De research dient te worden voortgezet om het complex netwerk van de myokinen en hun werking-mechanismen te karakteriseren, en op molekulair niveau de spier-respons op inspanning te verduidelijken. Farmacologisch onderzoek zou bovendien moeten streven naar de ontwikkeling van nieuwe molekulen die in staat zijn te interfereren met deze complexe mechanismen met minimale toxiciteit, met als belangrijke doelwitten het verminderen van de sociale kosten van het metabool syndroom en bijdragen aan kanker-preventie.

————————-

In een review-artikel (‘Utilizing small nutrient compounds as enhancers of exercise-induced mitochondrial biogenesis’) in het tijdschrift ‘Frontiers in physiology’ (2015; 6: 296) bespreken Britse onderzoekers farmaceutische stoffen en kleine bio-aktieve voedingstoffen waarvan wordt beweerd dat ze inspanning-responsieve signalisering-mechansimen in skelet-spieren zouden kunnen versterken.

Volgens hen kan het hierboven vermelde GW501516 niet echt als een inspanning-mimeticum worden gezien maar in het beste geval als een inspanning-‘enhancer’ want het verhoogde de uithouding-capaciteit enkel wanneer het werd gecombineerd met inspanning (bij muizen). Het zou ook aanleiding tot kanker kunnen geven. Het gebruik van AICAR (werd ook getest bij muizen) in vivo blijkt twijfelachtig. Al bij al zijn er nogal wat vragen rond de haalbaarheid van een echt inspanning-mimeticum.

Volgens de Britten is het gebruik van ‘functional foods’ of kleine bio-aktieve ingrediënten om inspanning-responsieve netwerken te beïnvloeden wel beloftevol. Ze bespreken Groene Thee Extracten (GTEs; een klasse polyfenolische flavonoïden waarvan epigallocatechine-gallaat (EGCG) de krachtigste werking zou hebben), caffeïne (induceert de aktivatie van AMPK), epicatechinen (flavonoïden uit cacao), de polyfenolen resveratrol & quercetine, en het gebruik van ‘branch-chain’ aminozuren (BCAA, ‘vertakte’ aminozuren zoals leucine, isoleucine & valine; stimuleren PGC-1α & SIRT1 gen-expressie). Deze molekulen dienen te worden gezien als inspanning-versterkers, niet als -mimetica. Onderzoek vereist!

Lees ook ‘Mogelijke therapeutische interventies voor mitochondriale dysfunktie’, over interventies om sarcopenie te reduceren.

december 9, 2015

Revalidatie voor patiënten met M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:30 pm
Tags: , , ,

In onderstaande commentaar bespreekt Prof. Jo Nijs (samen met zijn collega Anneleen Malfliet) een studie (door Vos-Vromans DC et al.; een onderzoek-team samengesteld met mensen van de Universiteit van Maastricht en enkele revalidatie-centra), getiteld ‘Multidisciplinary rehabilitation treatment versus cognitive behavioural therapy for patients with Chronic Fatigue Syndrome: a randomized controlled trial’ (J Intern Med 2015). In dit artikel besluit men dat er bewijs is dat multi-disciplinaire revalidatie efficiënter is voor het reduceren van vermoeidheid dan cognitieve gedragtherapie bij CVS.

Nijs en zijn collega’s blijken vast te houden aan CGT (cognitieve gedragtherapie) en GOT (graduele oefen therapie) als basis voor de behandeling van M.E.(cvs), ook al wordt gewag gemaakt van het “verleggen van de grenzen”. Nijs blijft echter refereren naar White PD et al. (‘Comparison of adaptive pacing therapy, cognitive behaviour therapy, graded exercise therapy and specialist medical care for Chronic Fatigue Syndrome (PACE): a randomised trial. Lancet (2011) 377: 823-36) als ‘standaard’.

Dit werd d.m.v. sterke tegen-argumenten bekritiseerd door onderzoeksjournalist David Tuller (The New York Times) en ‘Visiting Lecturer’ (docent) aan de ‘University of Berkeley Graduate School of Journalism’. Dit was voor geïnformeerde patiënten en hun steungroepen de aanleiding tot nog fellere contestatie. Een oproep voor het vrijgeven van de geanonimiseerde gegevens van het PACE-onderzoek – op basis van de wet op de vrijheid van informatie – werd geweigerd door de ‘Queen Mary University of London’ (de universiteit van Prof. Peter White). Enkele academische researchers her-bekeken de studie van White et al. en concludeerden dat het vol zit met “onverdedigbare methodologische problemen”. De Lancet weigert vooralsnog het artikel terug te trekken maar het artikel werd alvast verwijderd van de ‘Medline Plus’ website (gezondheid-informatie van de ‘U.S. National Library of Medicine’)…

————————-

Journal of Internal Medicine (Editoriaal Commentaar; Pre-print september 2015)

Rehabilitation for patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: time to extent the boundaries of this field

J. Nijs (1,2,3), A. Malfliet (1,2)

1 Pain in Motion International Research Group, Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

2 Department of Physiotherapy, Human Physiology and Anatomy, Faculty of Physical Education & Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium

3 Department of Physical Medicine and Physiotherapy, University Hospital Brussels, Brussels, Belgium

Revalidatie is de hoeksteen van ‘evidence-based’ geneeskunde voor patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Bovendien zijn inspanning-therapie en cognitieve gedragtherapie de enige ‘evidence-based’ behandelingen [!???!] voor deze patiënten. Maar toch zijn deze niet-farmacologische interventies niet voor alle individuen nuttig, en de effekt-groottes in termen van vermoeidheid en verbeterde levenskwaliteit dikwijls matig. Vandaar dat er meer werk vereist is om de behandeling in het algemeen en revalidatie van M.E./CVS in het bijzonder te verbeteren. De snelheid van innovatie op gebied van M.E./CVS-revalidatie heeft de laatste jaren of decennia wat vertraging opgelopen. In dit nummer van de ‘Journal of Internal Medicine’, rapporteren Vos-Vromans et al. echter over een innovatieve studie die aantoont dat interdisciplinaire revalidatie [CGT met extra’s] doeltreffender is dan cognitieve gedragtherapie wat betreft het verminderen van vermoeidheid voor patiënten met M.E./CVS.

Hun studie bouwt verder op eerder werk: de inhoud en principes van de behandeling liggen in het verlengde van ‘evidence-based’ richtlijnen voor graduele inspanning therapie en cognitieve gedragtherapie voor patiënten met M.E./CVS. Inderdaad: de ‘experimentele’ behandeling is vernieuwend in termen van zijn multi-disciplinaire benadering en inclusie van elementen uit ‘mindfulness’ en ‘body-awareness’ therapie, maar schikt zich naar de gevestigde revalidatie-principes voor M.E./CVS zoals het stellen van doelen, ‘pacing’ van persistentie-gedrag [lees: “(koppig) volharden van een bepaald gedrag”] en ‘time-contingent grading’ [lees: “opbouwen van een inspanning ongeacht de pijn”].

De auteurs zouden applaus voor hun werk en hun bescheidenheid moeten krijgen: ze noemen de behandeling multi-disciplinaire revalidatie, terwijl het in feite inter-disciplinair van aard was (Er werden bv. inter-disciplinaire team-vergadering gehouden om de vooruitgang te bespreken en de behandeling af te stemmen met de therapeuten). Dit is belangrijk gezien de meerderheid van de succesvolle testen uitgevoerd op het gebied van M.E./CVS mono-disciplinaire therapieën (waar behandeling door één discipline uit de gezondheidszorg wordt aangeboden) adresseren, met bv. psychologen, inspanning-fysiologen of fysiotherapeuten als behandelaar.

De proef uitgevoerd door Vos-Vromans et al. is één van de eerste die aantoont dat multi-disciplinaire behandeling superieur is boven mono-disciplinaire behandeling van M.E./CVS-patiënten. Toekomstig werk zou de potentiële voordelen van trans-disciplinaire zorg, met als centrale focus het verbeteren van de patiënten-zorg d.m.v. een team-benadering waarbij verantwoordelijkheden worden gedeeld en de normale grenzen van de verschillende gezondheidszorg-beroepen minder uitgesproken zijn, moeten onderzoeken. Het feit echter dat 2 gezondsheidszorg-disciplines betrokken waren bij het aanbieden van meerdere aspecten van de behandeling (er werd graduele reaktivatie en ‘pacing’ aangeboden door zowel een ergotherapeut als een fysiotherapeut, en sociale re-integratie werd betracht door een ergotherapeut en een maatschappelijk werker, en een psycholoog samen met een ergotherapeut gaven slaap-hygiëne instrukties), suggereert dat ze elementen omvatten van trans-disciplinaire zorg in hun revalidatie-programma.

Het idee van ‘vervaagde grenzen’ tussen gezondheidszorg-beroepen leidt tot de kwestie van in welke mate verschillende disciplines vereist zijn om de door Vos-Vromans et al. Beschreven interventie aan te bieden. Het inter-disciplinaire team bestond uit een ergotherapeut, fysiotherapeut, maatschappelijk werker en psycholoog. Het kan worden overwogen dat minder disciplines dezelfde interventies kunnen aanbieden. Graduele aktiviteit kan bv. worden aangeboden door fysiotherapeuten, ergotherapeuten of psychologen. Hetzelfde is waar voor ‘pacing’ van aktiviteit, zelf-management en de slaap-hygiëne module. Het verminderen van het aantal disciplines kan de kosten-efficiëntie en de gemakkelijkheid van de implementatie van de behandeling verhogen. Dit is belangrijk voor een ziekte met een stijgende prevalentie en beperkte beschikbaarheid van zorg. Behandeling van M.E./CVS zou niet beperkt mogen worden tot gespecialiseerde behandel-centra; therapeuten uit de primaire [eerstelijn-] gezondheidszorg zullen en moeten een belangrijke rol blijven spelen voor deze patiënten.

De studie door Vos-Vromans et al., die deze innovatieve inter-disciplinaire behandeling onderzocht, vertoonde meerdere sterke punten: de hoge kwaliteit van de uitkomst-metingen; vergelijking met een gevestigde, ‘evidence-based’ behandeling; focus op de 1994 ‘Centre for Disease’ criteria voor de diagnose van M.E./CVS [Volgens Nijs en collega’s – Meeus M, Ickmans K, Struyf F et al. What is in a name? Comparing diagnostic criteria for Chronic Fatigue Syndrome with or without fibromyalgia Clin Rheumatol (2014) – zouden de Canadese criteria “geen klinisch verschillende beeld” geven; wat door Prof. Leonard Jason & Prof. Julia Newton duidelijk anders wordt gezien => ‘M.E. meer funktioneel verstoord en meer symptomen dan CVS]; en de zorgvuldige a-priori overweging van het passende evenwicht tussen research-methodologie en routine klinische praktijk. Er dienen echter enkele beperkingen te worden opgemerkt. Ten eerste: de uitkomst was beperkt tot zelf-gerapporteerde metingen. Ten tweede: de behandeling-groepen waren onevenwichtig verdeeld (de experimentele groep kreeg meer uren behandeling dan de controle-groep); dit was een rationele keuze gezien de inspanningen van de auteurs om de klinische praktijk maximaal te weerspiegelen, maar impliceert mogelijke bias te wijten aan a-specifieke behandeling-effekten.

Toekomstige verbeteringen aan de huidige revalidatie-protocollen voor M.E./CVS zouden specifieke interventies om pijn (het tweede meest courante en invaliderende symptoom bij de meerderheid van de M.E./CVS-patiënten) dienen aan te pakken. Dit zou therapeutische neuro-wetenschappelijke vorming over pijn kunnen omvatten en het op maat maken van bestaande cognitieve gedragtherapie modules naar de aanwezigheid van pijn toe. Verder dient toekomstig werk te onderzoeken of het revalidatie-programma kan worden aangeboden door één of twee disciplines (en als dat het geval is: welke?), of het doeltreffend is in de primaire of secundaire gezondheidszorg, en of het ook beter is t.o.v. graduele inspanning therapie (de enige andere ‘evidence-based’ behandeling voor M.E./CVS).

Toekomstige studies betreffende revalidatie voor patiënten met M.E./CVS kunnen objectieve én zelf-gerapporteerde uitkomst-metingen omvatten. Dit zou toelaten het effekt van revalidatie op gevestigde fysiologische dysfunkties bij patiënten met M.E./CVS te onderzoeken, in het bijzonder deze die mogelijks verband houden met revalidatie-effekten. Bijvoorbeeld: dysfunktie van het autonoom zenuwstelsel werd herhaaldelijk aangetoond bij M.E./CVS-patiënten en kan reageren op de ‘mindfulness’ en ‘body-awareness’ sekties van het revalidatie-programma. Dit zou ook het geval kunnen zijn voor abnormale aspecten van het stress-respons systeem bij M.E./CVS, inclusief de dysfunktionele hypothalamus-hypofyse-bijnier as. Met betrekking tot het graderen van lichamelijke in het revalidatie-protocol van Vos-Vromans et al., zou het interessant geweest zijn de mogelijke impact op gevestigde merkers voor immune hyper-responsiviteit op inspanning te onderzoeken. Na inspanning vertonen M.E./CVS-patiënten meer uitgesproken respons van het complement-systeem (verhoogde C4a splitsing-produkten) en van het oxidatieve stress systeem (verhoogde oxidatieve stress gecombineerd met een vertraagde en gedaalde anti-oxidante respons), en een wijziging van het gen-expressie profiel van immuun-cellen. Hoewel bekend is dat deze immuun-responsen op inspanning gerelateerd zijn met symptomen van post-exertionele malaise bij M.E./CVS-patiënten, blijft het onduidelijk of ze genormaliseerd worden door (multi-disciplinaire) revalidatie.

Tot besluit: Vos-Vromans et al. hebben een rigoureuze studie uitgevoerd die aantoont dat inter-disciplinaire revalidatie efficiënter is dan cognitieve gedragtherapie voor het verminderen van vermoeidheid en even doeltreffend voor het verbeteren van de levenskwaliteit van M.E./CVS-patiënten. Hun studie verlegt de grenzen op dit gebied. [Wat wij durven te betwijfelen!]

november 27, 2015

Overzicht – Vermoeidheid, autonome dysfunktie & slaap-ritme

In Japan zit het in de cultuur ingebakken dat werknemers tot 12 uur per dag gedurende 6 à 7 dagen per week werken. De sociale druk is er ook enorm. Deze veel te hoge werkbelasting zorgt er voor dat werknemers ernstig ziek worden door te hard en te lang te werken; en zelfs overlijden. De vele vermoeidheid-studies in Japan, en onderstaand overzicht, moeten in dit kader worden gezien. Ook van kinderen wordt er veel verwacht vandaar ook de aandacht voor peditraische vermoeidheid en slaap-problemen…

De review heeft aanwijzingen aangaande mechanismen die zouden kunnen spelen bij (herstel van) vermoeidheid maar gaan niet per se over CVS, laat staan M.E.

Voor wat meer achtergrond: zie o.a. ook ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitieve prestaties bij CVS’…

————————-

The Journal of Physiological Sciences (Pre-print september 2015)

Frontier studies on fatigue, autonomic nerve dysfunction and sleep-rhythm disorder

Masaaki Tanaka (1), Seiki Tajima (2), Kei Mizuno (3), Akira Ishii (1), Yukuo Konishi (2), Teruhisa Miike (2), Yasuyoshi Watanabe (1,3)

1 Department of Physiology, Osaka City University Graduate School of Medicine, 1-4-3 Asahimachi, Abeno-ku, Osaka 545-8585, Japan

2 Hyogo Children’s Sleep and Development Medical Research Centre, Hyogo Rehabilitation Centre, Central Hospital 1070 Akebono-cho, Nishi-ku, Kobe, Hyogo 651-2181, Japan

3 RIKEN Center for Life Science Technologies, 6-7-3 Minatojima- minamimachi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan

Samenvatting

Vermoeidheid wordt gedefinieerd als een aandoening of fenomeen met verminderde capaciteit tot en efficiëntie van mentale en/of lichamelijke aktiviteiten, veroorzaakt door excessieve mentale of lichamelijke aktiviteiten, ziekten of syndromen. Het is dikwijls vergezeld door een eigenaardig gevoel van onbehagen, een verlangen om te rusten en verminderde motivatie, waarnaar wordt verwezen als vermoeidheid-gevoel. Acute vermoeidheid is een normale aandoening of fenomeen dat verdwijnt na een rust-periode; in tegenstelling daarmee duurt chronische vermoeidheid minstens 6 maand en verdwijnt niet na gewone rust. Chronische vermoeidheid belemmert de aktiviteiten en draagt bij tot verscheidene medische aandoeningen, zoals cardiovasculaire ziekte, epileptische aanvallen en de dood. Daarnaast klagen veel mensen over chronische vermoeidheid. In Japan bv., klagen meer dan een derde van de algemene volwassen populatie over chronische vermoeidheid. Het zou dus zeer waardevol om de mechanismen die ten gronde liggen aan chronische vermoeidheid op te helderen en doeltreffende behandel-methodes te ontwikkelen. Hier reviewen we gegevens van experimenten gerelateerd met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel, slaap en aandoeningen van het circadiaans ritme bij vermoeidheid. Deze gegevens bieden nieuwe perspectieven op de mechanismen die aan de basis liggen van chronische vermoeidheid en hoe dit te overwinnen.

Inleiding

Vermoeidheid is een noodzakelijk bio-alarm, waar we bij het ontbreken er van zouden kunnen vervallen in een onherstelbare toestand van uitputting en, in het ernstigste geval, zelfs sterven; in Japan wordt ‘Karoshi’ [“dood door overwerk”] genoemd. Het is aannemelijk dat iedereen wel eens in zekere mate vermoeidheid heeft ondervonden en we weten dat dit gevoel de efficiëntie van onze dagelijkse taken of studies vermindert. Het is dus van groot belang voor onze moderne maatschappij om dat wetenschappers de oorzaken van vermoeidheid analyseren en methodes ontwikkelen om vermoeidheid te kwantificeren, met de bedoeling methodes or therapieën te vinden om beter te kunnen herstellen van ernstige chronische vermoeidheid, en misschien deze zelfs te vermijden.

De volgende verwezenlijkingen warden via eerdere projecten bereikt: (1) opheldering van de hersen-gebieden, en hun neurotransmitter-systemen, die verantwoordelijk zijn voor de vermoeidheid-sensatie en chronische vermoeidheid; (2) ontwikkeling van verscheidene methodes en schalen om de mate van vermoeidheid kwantitatief te evalueren; (3) ontwikkeling van dier-modellen gebaseerd op verschillende vermoeidheid-oorzaken; (4) opheldering van molekulaire/ neurale mechanismen van vermoeidheid bij mensen en dieren; en (5) het bedenken van verscheidene methodes of therapieën om chronische vermoeidheid en Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) te behandelen. Veel onderzoekers promoten grootschalige research-projecten aangaande de molekulaire/ neurale mechanismen van vermoeidheid en chronische vermoeidheid, en proberen ook therapeutica en remedies te ontwikkelen om de toestand van vermoeidheid te verbeteren. Er wordt verwacht dat dergelijke oplossingen een betere levenskwaliteit voor vermoeide individuen zullen bieden. Hier reviewen we gegevens van experimenten gerelateerd met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel verbonden met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel, slaap en aandoeningen van het circadiaans ritme bij vermoeidheid. Deze gegevens bieden nieuwe perspectieven op de mechanismen die aan de basis liggen van chronische vermoeidheid en hoe dit te overwinnen.

Vermoeidheid en wijzigingen in autonome werking

Analyse van de autonome funktie

Er wordt frequentie-analyse van de variatie qua hartslag-interval van een elektrocardiogram (ECG) of qua bloeddruk-interval gebruikt […]. Voor frequentie-analyses werd de lage-frequentie component (LF), 0.04-0.15 Hz, en de hoge-frequentie component (HF), 0.15-0.4 Hz, berekend. HF wordt vagaal gemedieerd, terwijl LF voortkomt uit een variatie van sympathische en vagale mechanismen. De verhouding LF component/HF component (LF/HF-ratio) wordt beschouwd de sympathische aktiviteit te vertegenwoordigen.

Acute vermoeidheid en autonome funktie

Acute vermoeidheid bij gezonde individuen kan worden geïnduceerd door het opleggen van lange (30min tot 8h) mentale taken, zoals de ‘2-back’ taak (werk-geheugen [meerdere gegevens – beelden – in je geheugen houden, in de juiste volgorde, en dan het beeld opnoemen dat je zag enkele (n kan 1, 2, 3, enz. zijn)]), ‘advanced trail-making’ test (switchen van aandacht [opéénvolgende genummerde cirkels verbinden op een werk-blad en dan de opéénvolgende verbonden genummerde en geletterde cirkels afwisselend volgens nummers en letters ordenen]) en de ‘kana pick-out’ test (KPT; verdeelde aandacht [cognitieve test ontwikkeld in Japan; men dient een verhaal te lezen en terzelfdertijd de ‘kana-karakters’ (fonetische symbolen of ‘klinkers’) te tellen; daarna worden vragen gesteld over het verhaal. Het elektrocardiogram (ECG) wordt geregistreerd om na analyse de werking van het autonoom zenuwstelsel te kunnen beoordelen]). Wat betreft de autonome funktie bij acute vermoeidheid bekeken we verminderde parasympathische aktiviteit (lage waarde voor HF) en verhoogde sympathische aktiviteit (hoge waarde voor LF/HF ratio) bij gezonde vrijwilligers na 30min vermoeidheid-inducerende mentale taken. Na een langdurige (8h) cognitieve belasting, corresponderend met een normale werkdag, vonden we dat sympathische hyper-aktiviteit (hoge LF/HF ratio) gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit (lage HF) positief gecorreleerd was met een subjectieve (evaluatie via visuele analoge schaal) vermoeidheid. Deze bevindingen geven aan dat acute mentale vermoeidheid wordt gekenmerkt door een stijging qua sympathische aktiviteit en daling van parasympathische aktiviteit.

Sub-acute vermoeidheid en autonome funktie

Sub-acute waarden qua vermoeidheid kunnen worden geëvalueerd via Chalder’s vermoeidheid-schaal (een vragenlijst op papier) [niet de meest geschikte voor M.E.(cvs); zie ‘Vermoeidheid bij Myalgische Encefalomyelitis’ voor kritiek]. […]. De niveaus van sympathische aktiviteit (LF & LF/HF ratio) en parasympathische aktiviteit (HF) van gezonde volwassenen bleek respectievelijk positief en negatief geassocieerd met scores op Chalder’s vermoeidheid-schaal. Deze bevindingen geven aan dat versterkte sympathische aktiviteit gebaseerd op dalingen van paraympathische aktiviteit courant voorkomt bij aandoeningen met acute en sub-acute vermoeidheid.

Chronische vermoeidheid en autonome funktie

[…] Er werden vermoeidheid-gerelateerde wijzigingen qua aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel gerapporteerd bij volwassenen met CVS [Wyller VB et al. Sympathetic predominance of cardiovascular regulation during mild orthostatic stress in adolescents with chronic fatigue. Clin. Physiol. Funct. Imaging (2007) 27, 231-238 /// Burton AR et al. Reduced heart rate variability predicts poor sleep quality in a case-control study of Chronic Fatigue Syndrome. Exp Brain Res (2010) 204: 71-78]. Verminderde parasympathische aktiviteit en verhoogde sympathische aktiviteit werden ook geobserveerd bij patiënten met CVS. Er werd ook gerapporteerd dat het niveau van de sympathische hyper-aktiviteit bij CVS-patiënten afhankelijk was van de ernst van de symptomen [artikel in Japanees]. Niet enkel volwassenen met CVS maar ook kinderen en adolescenten met CVS bleken sympathische hyper-aktiviteit (gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit) te vertonen. Deze bevindingen geven aan dat sympathische hyper-aktiviteit (gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit) courant is bij acute, sub-acute en chronische vermoeidheid.

Autonome wijzigingen als mechanismen voor vermoeidheid

In termen van autonome funktie bestaat het centraal autonoom netwerk, dat het sympathisch-vagaal evenwicht controleert, uit de orbito-frontale cortex (OFC), mediale pre-frontale cortex (PFC), anterieure cingulate cortex (ACC), insula-cortex (IC), amygdala, ‘bed nucleus’ van de stria terminalis [vezel-band rond de thalamus, verbinding binnen de HPA-as die de respons op acute stress regelt], hypothalamus, peri-aqueductale grijze-stof [rond de cerebrale aquaduct, een struktuur in de midden-hersenen gevuld met hersenvocht], pons [verbinding tussen de grote en de kleine hersenen] en medulla oblongata [verlengd ruggemerg; onderste helft van de hersenstam]. De ACC speelt een bijzonder cruciale rol bij de centrale controle van het sympathisch-vagaal evenwicht. Er zijn anatomische en funktionele verbindingen tussen de dorso-laterale PFC (DLPFC) en mediale PFC, inclusief de ACC en de OFC. Sympathisch-exciterende sub-corticale bedreiging-circuits staan normaal onder de inhiberende controle van de mediale PFC.

In een experimentele setting werd acute mentale vermoeidheid bij gezonde vrijwilligers opgewekt door een langdurige belasting van de uitvoerende funktie (werk-geheugen en aandacht-controle). Meerdere studies die gebruik maakten van funktionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) hebben gemeld dat, tijdens langdurige mentale taken (1-2h), de aktivatie van hersen-gebieden gerelateerd met de verwerking van mentale taken gradueel verminderd was [Tanaka M et al. Reduced responsiveness is an essential feature of Chronic Fatigue Syndrome: a fMRI study. BMC Neurol. (2006) 6: 9]. Tijdens vermoeidheid-inducerende mentale taken zou de PFC, met inbegrip van de ACC, die geassocieerd is met de verwerking van uitvoerende funkties zoals verbaal werk-geheugen, visuo-spatiaal werk-geheugen en verdeelde aandacht bij respectievelijk de ‘2-back’ test, ‘advanced trail-making’ test en de KPT, continu geaktiveerd zijn. Deze pre-frontale aktiviteiten zouden echter gradueel kunnen verminderen met verloop van tijd. Zoals bij de mediale OFC, is dit gebied geassocieerd met het vermoeidheid-gevoel. De mediale OFC bleek een positieve correlatie te vertonen qua aktiviteit met het subjectief vermoeidheid-gevoel (gemeten onmiddellijk na een PET-scan met H215O – een probe voor regionale cerebrale bloeddoorstroming – rCBF)] gedurende 1,5h. Deze resultaten suggereren dat acute mentale vermoeidheid veranderingen en onevenwichten induceert in neurale aktiviteiten van de gebieden betrokken of bij het centraal autonoom netwerk; zodoende is het moeilijk de inhiberende capaciteit van de sympathisch-exciterende respons te controleren. Bewijsmateriaal zoals de verlaagde cerebrale aktiviteit in de PFC tijdens vermoeidheid-inducerende taken en een bilaterale reductie van het grijze-stof volume in de pre-frontale cortexen van CVS-patiënten, suggereert dat individuen met CVS anatomische en funktionele wijzigingen in de PFC zouden kunnen vertonen. Omdat de rol van de PFC essentieel is bij aktieve tonische inhibitie van sympathisch-exciterende bedreiging-circuits, zouden dergelijke veranderingen in de PFC, gezien bij CVS-patiënten, verwacht kunnen worden te leiden tot een daling van de parasympathische ‘drive’, met een sympathisch gedreven systeem tot gevolg. Daarom is het mogelijk dat een accumulatie van mentale vermoeidheid (sub-acute mentale vermoeidheid en chronische vermoeidheid) bij gezonde mensen een langdurige verslechtering van de autonome aktiviteit induceert via anatomische en funktionele wijzigingen van de PFC.

Toepassing van autonome funktie in klinische en industriële settings

Om de autonome funktie en vermoeidheid-niveaus te meten in klinische en industriële settings zijn betere experimentele ontwerpen, inclusief kortere mentale taken sensitievere meet-methodes voor de detektie van veranderingen qua sympathisch-vagaal evenwicht, vereist. [beschrijving experimenten: ECG-meting vóór, tijdens en na KPT; vermoeidheid-gevoel d.m.v. een visuele analoge schaal]. Vermoeidheid-gevoel was negatief gecorreleerd met parasympathische aktiviteit in de rust-periode na KPT. Deze resultaten suggereren dat een korte mentale taak kan worden aangewend om veranderingen qua autonome aktiviteit te evalueren […].

Anti-vermoeidheid en autonome funktie

Om chronische vermoeidheid bij gezonde individuen te voorkomen, zijn een vroege interventie en een evaluatie van de effekten van de interventie belangrijk. Met deze doelstelling kunnen autonome funkties nuttig zijn als objectieve fysiologische merkers voor acute en chronische vermoeidheid. We bestudeerden anti-vermoeidheid effekten op acute mentale vermoeidheid bij gezonde volwassenen tijdens een normaal bad en tijdens baden in water met ‘micro-belletjes’. Een gevoel van verminderde vermoeidheid – gedetekteerd d.m.v. een visuele analoge schaal na een vermoeidheid-inducerende mentale taak van 4h – was negatief geassocieerd met sympathische aktiviteit (LF/HF ratio) bij de ‘micro-bubble’ conditie. Deze bevindingen suggereren dat ‘micro-bellen’ baden doeltreffend zijn bij het voorkomen van een toename van acute mentale vermoeidheid. Een mengsel van 0,03 % cis-3-hexenol [‘blad-alkohol’, verantwoordelijk voor de geur van versgemaaid gras] en 0,03 % trans-2-hexenal [verantwoordelijk voor de “groene” reuk van veel planten] verdund met triethyl-citraat staat er om bekend een helend effect te hebben op psychologische schade veroorzaakt door stress. […] Hexenol/hexenal voorkwam de verlenging van de reaktie-tijd veroorzaakt door vermoeidheid [Watanabe Y et al. Prevention and/or recovery effects by green odor(s) on fatigue and green-odor-responsible brain regions as revealed by PET. Chem Senses Suppl. (2005) 1: i268-i269]; de ACC werd geaktiveerd door de geur van hexenol/hexenal. Een toename van de rCBF (gemeten via H215O PET) in de ACC, veroorzaakt door de geur van hexenol/hexenal, kan bijdragen tot zijn helend effekt dat wordt gezien bij apen. In een studie bij mensen, daalden de prestaties bij gezonde vrijwilligers niet en steeg de sympathische aktiviteit niet door het opsnuiven van het hexenol/hexenal aroma tijdens een langdurige ‘advanced trail-making’ test; wat er op wijst dat dit vermoeidheid-verlichtend effekt zou kunnen optreden via een autonome werking, zoals een helend effekt op het sypmpathisch zenuwstelsel veroorzaakt door het stimuleren van de aktiviteit van het centraal autonoom netwerk, in het bijzonder de cingulate cortex.

Sympathische hyper-aktiviteit gebaseerd op een verminderde parasympathische aktiviteit is courant bij acute, sub-acute en chronische vermoeidheid. Deze wijziging van de autonome funktie is gerelateerd met een verminderde brein-funktie van het centraal autonoom netwerk. Om de accumulatie van vermoeidheid te voorkomen, zijn interventies qua herstel van vermoeidheid via normalisatie van sympathische hyper-aktiviteit belangrijk. Bevindingen van studies uitgevoerd in samenwerking met de industrie, de academische wereld en de regering zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van een anti-vermoeidheid remedie.

Rol van slaap en circadiaans ritme bij vermoeidheid-herstel

Slaap-kenmerken van individuen met CVS of een cjronische vermoeidheid toestand

[…] 6 studies rapporteerden geen CVS-specifieke bevindingen qua polysomnografie (PSG) of actigrafie in tegenstelling tot de significante slaap-klachten bij CVS-patiënten […]. Vermoeidheid of pijn was goed gecorreleerd met slaap-stoornissen en dagelijkse aktiviteit bij patiënten met CVS of een CVS-gerelateerde aandoening, zoals fibromyalgie […]. Interessant is dat er een zwakke correlatie was tussen vermoeidheid-score en slaperigheid-score bij individuen zonder vermoeidheid-gerelateerde aandoeningen. Onder ambulante monitoring-condities (PSG thuis of actigrafie), vertoonden CVS-patiënten significant langere bedtijd-slaap, langere ‘awake time after sleep onset’ en minder efficiënte slaap […]. Individuen met CVS vertoonden een hogere incidentie qua niet-gediagnostiseerde primaire slaap-aandoeningen […]. Dit resultaat geeft een waarschuwing-signaal naar artsen toe. 8 studies rapporteerden objectieve abnormaliteiten bij CVS-patiënten in termen van respiratoire index, elektro-encephalografisch spectrum en slaap/waak-switching dynamieken […]. CVS-patiënten bleken te kunnen worden verdeeld in 4 clusters op basis van slaap-kenmerken […]. Deze resultaten kunnen de heterogeniteit van de CVS-pathofysiologie en een nieuwe visie betreffende een analytische benadering blootleggen. Er werd ook opgemerkt dat de totale Pittsburgh slaap-kwaliteit index score niet geschikt zou kunnen zijn voor CVS-patiënten […]. Er waren geen significante actigrafische of polysomnografische verschillen tussen CVS-patiënten en een controle-groep […].

Effekten van lichamelijke inspanning op CVS

Om het effekt van inspanning op post-exertionele verslechteringen te onderzoeken, voerden onderzoekers een actigrafische circadiaanse analyse (ca. 1 week) uit vóór en na een maximale loopband-test bij CVS-patiënten en gezonde controles. In die studie bleef de verlenging van de gemiddelde circadiaanse periode, geïnduceerd door een inspanning, meerdere dagen aanhouden bij CVS-patiënten [Ohashi K, Yamamoto Y, Natelson BH. Activity-rhythm degrades after strenuous exercise in Chronic Fatigue Syndrome. Physiol Behav (2002) 77: 39-44]. []. In termen van slaap-stadium transitie dynamiek [opéénvolgende overgangen tussen slaap-stadia en continue terugkeer van ieder slaapstadium] bleken echter significante wijzigingen qua slaap-stadium continuïteit veroorzaakt door inspanning [Kishi A, Togo F, Cook DB, Klapholz M, Yamamoto Y, Rapoport DM, Natelson BH. The effects of exercise on dynamic sleep morphology in healthy controls and patients with Chronic Fatigue Syndrome. Physiol Rep. (2013) 1: e00152].

Circadiaans aspect van slaap en kenmerken van diurnale en nocturale aktiviteit bij CVS

Er werd herhaaldelijk een vertraging van de melatonine-start bij gedempt licht was geobserveerd bij CVS-patiënten […]. Er werd ook een dissociatie van circadiaanse ritmes qua lichaam-temperatuur en melatonine-sekretie gevonden bij CVS-patiënten [Williams G et al. Dissociation of body-temperature and melatonin secretion circadian rhythms in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Physiol. (1996) 16: 327-337]. Er werden schommelingen qua circadiaanse melatonine-sekretie en kern lichaam-temperatuur gerapporteerd bij CVS-patiënten […]. Vanuit een therapeutisch standpunt werd de abnormale circadiaanse schommeling van de ‘core’ lichaam-temperatuur [rectale meting is de ‘gouden standaard’], plasma-melatonine, cortisol & β-endorfine-waarden verbeterd door behandeling met methylcobalamine en melatonine bij een patient met pediatrische CVS.

[…]

Expressie van klok-genen bij pediatrische CVS

We rapporteerden dat een door accumulatie van slaap-deprivatie gewijzigd biologische ritme kan leiden tot pediatrische CVS […]. Op basis van deze bevindingen hypothiseerden we dat modulatie van de biologische klok pediatrische chronische vermoeidheid pathofysiologie veroorzaakt. Om deze hypothese te adresseren, voerden onderzoekers een klok-genen expressie-analyse uit bij patiënten met pediatrische CVS. Die studie suggereerde dat het monitoren van menselijke klok-genen in cellen uit vol-bloed, welke funktioneel belangrijk kunnen zijn voor de molekulaire controle van de circadiaanse ‘pacemaker’ alsook in de supra-chiasmatische kern [kleine groep neuronen in de hypothalamus; belangrijke schakelfactor bij het bioritme], bruikbaar zouden kunnen zijn voor het evalueren van de synchronisatie van het biologische ritme.

Nachtelijke autonome aktiviteit bij CVS

Er werd frequent een verminderde nachtelijke vagale tonus [controle-niveau dat het parasympathisch zenuwstelsel uitoefent over het sympathisch zenuwstelsel] gerapporteerd bij CVS-patiënten [Boneva RS et al. Higher heart-rate and reduced heart-rate-variability persist during sleep in Chronic Fatigue Syndrome: A population-based study. Auton Neurosci (2007) 137: 94-101]. Correlatie tussen vermoeidheid-ernst en een diurnale sympathische aktiviteit werd ook gevonden [Yamaguti K, Tajima S, Kuratsune H. Autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. Adv Neuroimmun Biol. (2013) 4: 281-289]. Diurnale sympathische hyper-aktiviteit kan een accumulatie van vermoeidheid veroorzaken en verminderde vagale tonus tijdens slaap kan aanleiding geven tot niet-verfrissende slaap.

Beeldvorming van de hersenen en cognitieve stoornissen bij CVS

Er werd een significante afname van de bloeddoorstroming in de frontale, temporale en occipitale lobben, en een daling van metabole waarden in de frontale kwab geobserveerd bij patiënten met pediatrische CVS […]. Dit onderdrukte de cerebrale bloeddoorstroming en het energie-metabolisme kan relevant zijn voor cognitieve dysfunktie. Er werd significante vooruitgang geboekt op het gebied van funktionele beeldvorming van de hersenen. Ideëen voor het verbinden en het gebruiken van deze bevindingen worden verwacht.

Bij patiënten met pediatrische CVS zou een abnormaal verlengde P300 [golf in het elektro-encefalogram die optreedt ca. 300 ms na een stimulus] -latentie [tragere reaktie] geassocieerd kunnen zijn met leer-problemen en abnormaal overdreven P300-amplitude kan geassocieerd zijn met hyper-sensitiviteit. Deze subtypes, opgedeeld via cognitieve funktie, waren gecorreleerd met vermoeidheid-ernst. In tegenstelling met pediatrische bevindingen was het doen van een dutje (vooral ‘s namiddags) geassocieerd met een slechtere cognitieve werking en meer slaperigheid tijdens de dag bij volwassen CVS-patiënten [Gotts ZM et al. The association between daytime napping and cognitive functioning in Chronic Fatigue Syndrome. PLoS One. (2015) 10: e0117136]. Deze bevindingen hebben klinische implicaties voor symptoom-management strategieën.

Oxidatieve stress en cytokines bij CVS

Methemoglobine bleek de belangrijkste component te zijn die was gecorreleerd met variatie qua symptoom-expressie bij CVS-patiënten; de symptomen omvatten vermoeidheid, musculoskeletale symptomen, pijn en slaap-stoornissen. Variaties in de waarden van malondialdehyde [merker voor oxidatieve stress] en 2,3-difosfoglyceraat [een periode van zuurstof-gebrek veroorzaakt een toename van de synthese van 2,3-DPG] waren ook gecorreleerd met variaties qua cognitieve symptomen en slaap-stoornissen. Deze resultaten suggereren dat oxidatieve stress te wijten aan een overmatige vorming van vrije radikalen kan bijdragen tot de pathologie van CVS en geassocieerd is met het optreden van de symptomen.

De mRNA-expressie van cytokinen was onderdrukt bij verstoorde slaap bij patiënten met pediatrische CVS. Een belangrijke hypothese betreffende de oorzaak van CVS is immune ontregeling zoals upregulering van pro-inflammatoire cytokinen. Er zijn discrepanties tussen resultaten van immunologische studies bij patiënten met pediatrische CVS en de hypothese bij CVS-pathogenese bij volwassenen. […] Dit resultaat compliceert de gevonden discrepanties. Verdere studies zijn nodig.

Perifeer energie-metabolisme bij pediatrische CVS

[…]

Rol van slaap en circadiaans ritme bij herstel van vermoeidheid

PSG-beoordeling op basis van conventionele benaderingen geven geen bruikbare informatie om de pathofysiologie van CVS vast te stellen. Fysiologische gegevens – bv. elektro-encefalogrammen (EEG), elektrocardiogrammen, lichamelijke aktiviteit en kern lichaam-temperatuur – zouden moeten worden beoordeeld d.m.v. nieuwe benaderingen […].

Slaap-deprivatie heeft en hoge impact op de pathofysiologie van chronische vermoeidheid, bijzonderlijk in de kindertijd. Accumulatie van slaap-deprivatie wijzigt het biologische ritme. We hebben gerapporteerd dat wijzigingen qua biologische ritme zorgt voor een vermeerdering qua circadiaans-biologische dysfunkties, bv. endocriene, energie-metabolisme, autonome aktiviteit en neurocognitieve dysfunkties.

Het blijft heden ten dage nog steeds een uitdaging om te herstellen van CVS. Het voorkomen van CVS is de enige manier om de sociale impact van deze aandoening zo beperkt mogelijk te houden. De relatie tussen chronische vermoeidheid pathogenese en slaap-deprivatie ligt voor de hand. Daarom dat Miike, de directeur van het ‘Hyogo Children’s Sleep and Development Medical Research Centre (HCSDMRC), en zijn collega’s gezondheidzorgers blijven benadrukken slaap-deprivatie bij kinderen te voorkomen via slaap-educatie. […]

Neurale mechanismen voor vermoeidheid

Acute lichamelijke vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Wanneer individuen fysiek vermoeid zijn, vermeerderen ze vrijwillige inspanningen om de motor-output [aktiviteit t.g.v. samentrekking van spieren] door de primaire motor-cortex (M1 [hersenschors-gebied verantwoordelijk voor uitvoering en programmering van bewegingen]) te verhogen, om te compenseren tot dat de taak een maximale inspanning vereist. Gebruikmakend van een elektrofysiologische techniek, werd een facilitering-systeem ter verhoging van de motor-output door de M1 tegen lichamelijke vermoeidheid gesuggereerd. […]

Dit facilitering-systeem werd ook beschreven in neurofysiologische en neuro-beeldvorming studies, tijdens vermoeidheid-inducerende sub-maximale lichamelijke taken. Er werden verhoogde aktiviteiten […] in de contra-laterale [aan de andere kant gelegen] M1 gezien op EEG, via PET & bij fMRI, wat overéén kwam met de EMG-signalen tot dat de aktiviteiten het maximum bereikten. De verhoging in de contra-laterale M1 suggereert recrutering van inaktieve neuronen en deze recrutering kan resulteren in de ‘drive’ naar de doelwit-spieren maar kan ook andere spieren aktiveren. Omdat verhogingen van de intensiteit […] correleren met veranderingen in de signalen gegenereerd door neuronen, suggereert de verhoogde intensiteit verhoogde excitatorische input en sensorische verwerking, en daaropvolgende versterkte ‘drive’ door de contra-laterale M1 naar de spieren.

Het facilitering-systeem kan de ipsi-laterale [aan dezelfde kant gelegen] M1 omvatten. Terwijl deelnemers sub-maximale vrijwillige contractes uitvoerden, vertoonde het fMRI aktivatie volume in de ipsi-laterale M1 een stabiele stijging. Omdat 7-8 % van de M1 neuronen geassocieerd zijn met ipsi-laterale bewegingen, kan bijkomende recrutering van motor-cortex neuronen van de ipsi-laterale kant zorgen voor compensatie voor vermoeidheid van het centraal zenuwstelsel.

[…]

Op basis van de resultaten van deze studies en de kennis van neurale inter-connecties, stelden we een neuraal mechanisme of circuit voor dat het facilitering-systeem vormt om de motor-output door de M1 te compenseren voor de effekten van lichamelijke vermoeidheid: het neuraal circuit of de ‘re-entrant’ lus [‘Re-entry’ is een neurale strukturering van de hersenen, bij mensen, waarvan wordt gedacht dat ze wijdverspreide groepen neuronen toelaat om deze geïntegreerd en gesynchroniseerd te laten vuren; dit wordt voorgesteld als vereiste voor bewustzijn.] die het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, PFC, ACC, SMA [‘supplementary motor area’; een deel van de motor-cortex] en M1 verbindt, het facilitering-systeem vormt, en een stijging qua motivatie-input naar dit facilitering-systeem versterkt de SMA en dan de M1 om de motor-output naar de spieren te verhogen via het ruggemerg.

Acute mentale vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Het facilitering-systeem voor mentale vermoeidheid werd ook beschreven in een aantal studies (vermoeidheid-inducerende sub-maximale mentale taken) […]. Enkele rapporten suggereren dat de prestaties bij cognitieve taken behouden blijven tijdens de mentale testen, zelfs wanneer de deelnemers vermoeid raken […]. Bv.: prestaties bij cognitieve taken beoordeeld via reaktie-tijd en accuraatheid veranderden niet met verloop van tijd bij een vermoeidheid-inducerende mentale taak […]. De ‘advanced trail-making test’ (ATMT) werd gebruikt om te bepalen of deelnemers mentaal vermoeid waren. Bij de ATMT zijn cirkels genummerd van 1 tot 25 willekeurig op een computer-scherm geplaatst en de deelnemers moeten deze via een muis-klik in volgorde plaatsen. Het aantal fouten op de ATMT en het subjectief niveau van de mentale vermoeidheid was verhoogd na de vermoeidheid-inducerende mentale taak. Deze bevinding toont aan dat deelnemers mentaal vermoeid waren na de mentale taak en suggereert dat de cognitieve prestaties niet veranderd waren door een compenserend mechanisme, het mentale facilitering-systeem.

Zoals eerder beschreven, kunnen frequentie-domein analyses van elektrocardiografie hartslag-intervallen worden gebruikt om de aktiviteit van het sympathisch zenuwstelsel te evalueren, en bevindingen geven aan dat het sympathisch zenuwstelsel aktief is tijdens een vermoeidheid-inducerende mentale taak. Verhoogde motivatie voor mentale inspanning was geassocieerd met verhoogde sympathische aktivatie; daarom zou de verhoogde sympathische aktivatie tijdens de mentale taak een verhoging kunnen weerspiegelen wat betreft de bijdrage van motivatie voor mentale inspanning om te blijven presteren bij cognitieve taken in aanwezigheid van mentale vermoeidheid. Er is aanzienlijk bewijsmateriaal dat deze veronderstelling ondersteunt; bv.: een verhoogde motivatie resulteerde in een verbetering van de prestaties tijdens een vermoeidheid-inducerende mentale taak.

Oscillerende hersen-ritmes worden beschouwd hun oorsprong te vinden in synchrone synaptische aktiviteiten van een groot aantal neuronen. Synchronisatie van neurale netwerken kunnen integratie van informatie-verwerking weerspiegelen, en continu interagerende dynamische neurale netwerken worden beoordeeld via de synchronisatie van oscillaties in bepaalde frequentie-banden. Dergelijke synchronisatie-processen kunnen worden geëvalueerd d.m.v. magneto-encefalografie [funktionele neuro-beeldvorming techniek om hersen-aktiviteit in kaart te brengen] frequentie-analyses. De ‘power’ van de alfa-band (8-13 Hz) in de frontale cortex was lager na een vermoeidheid-inducerende mentale taak dan er vóór. Grootschalige ritmische oscillaties in de hersen-aktiviteit in de alfa-band frequenties worden gegenereerd door interakties tussen thalamo-corticale neuronen en GABAerge (γ-amino-boterzuur) cellen in de thalamische reticulaire kern [deel van de thalamus]. Daarom suggereert onderdrukte spontane alfa-band ‘power’ (d.i. desynchronisatie omwille van intrinsieke gebeurtenissen in de frontale cortex veroorzaakt door mentale vermoeidheid), een over-aktivatie van het thalamisch-frontale circuit. Als we in overweging nemen dat de prestaties behouden bleven tijdens de vermoeidheid-inducerende mentale testen, is dit thalamisch-frontaal circuit een kandidaat neuraal substraat voor het mentale facilitering-systeem dat verband houdt met motivatie voor mentale inspanning.

Een lichamelijk taak met matige intensiteit verbeterde de cognitieve funktie en versterkte de respons in het frontaal gebied. Deze bevinding impliceert dat het fysieke facilitering-systeem gemeenschappelijke neurale substraten deelt met het mentale facilitering-systeem; d.w.z.: aktivatie van het lichamelijke facilitering-systeem kan het mentale facilitering-systeem versterken via aktivatie van gemeenschappelijke neurale netwerken, inclusief het frontaal gebied. Het fysieke facilitering-systeem is een ‘re-entrant’ neuraal circuit dat het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, DLPFC, ACC, SMA en M1 verbindt. De studie-resulaten […] geven aan dat evaluatie van voorspelde beloningen en potentiële risico’s centraal staan bij mentale vermoeidheid, en het evaluatie-systeem werd beschouwd als bestaande uit een neuraal circuit dat het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, DLPFC en ACC verbindt. Daarnaast was de rCBF in rust (bepaald via fMRI in de thalamus en frontale cortex) positief geassocieerd met prestaties op cognitieve taken tijdens mentale vermoeidheid. Vandaar dat het mentale facilitering-systeem een neuraal circuit kan zijn dat het limbisch system, de basale ganglia, de thalamus en de frontale cortex verbindt, en een toename van de motivatie-input naar dit facilitering-systeem het systeem kan aktiveren en compenseren voor de effekten van mentale vermoeidheid.

Chronische vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Dysfunktie van het facilitering-systeem bij individuen met chronische vermoeidheid werd aangetoond door wijzigingen van de cognitieve funktie. Bij Stroop-testen aktiveren kleuren en woorden de geassocieerde responsen, resulterend in een conflict tussen de geaktiveerde responsen en een verhoogde kans op fouten. Er wordt voorgesteld dat dit conflict een conflict-monitor in de ACC aktiveert, die op zijn beurt de controle-funktie in de DLPFC engageert. Het engagement van de DLPFC verhoogt de aandacht, resulterend in verbeterde prestaties. Omdat de ernst van de chronische vermoeidheid positief was geassocieerd met het aantal fouten bij de Stroop-testen, zou chronische vermoeidheid verslechtering qua respons-inhibitie kunnen veroorzaken door verstoorde funkties in de ACC en/of DLPFC.

Er werd voorgesteld dat vermoeidheid geassocieerd met neurologische aandoeningen optreedt door een falen van het facilitering-systeem [Chaudhuri A, Behan PO. Fatigue and basal ganglia. J Neurol Sci. (2000) 179: 34-42 /// Chaudhuri A, Behan PO. Fatigue in neurological disorders. Lancet (2004) 363: 978-988]. In een PET-studie vertoonden individuen met vermoeidheid door Multipele Sclerose (MS) verminderde opname [van een merker voor glucose-opname] in de hersen-gebieden betrokken bij het circuit dat de frontale lob verbindt met de basale ganglia. Bij MS-patiënten zonder verstoorde hand-funktie, werden sterkere fMRI-responsen t.o.v. gezonde deelnemers gerapporteerd tijdens eenvoudige hand-bewegingen in de contra-laterale M1, terwijl deze MS-patiënten geen sterkere aktivatie vertoonden in dit hersen-gebied na vermoeidheid-inducerende handgreep-testen (hoewel gezonde deelnemers die wel vertoonden). Deze resultaten kunnen als volgt worden geïnterpreteerd: dysfunktie van het facilitering-systeem draagt bij tot chronische vermoeidheid bij deze patiënten. Zoals bij CVS, leidt zelfs een lichte aktiviteit tot significante verergering van vermoeidheid, hoewel deze patiënten een normale of bijna-normale aërobe capaciteit en spier-funktie hebben. CVS-patiënten vertonen anatomische en/of metabole stoornissen in de hersen-gebieden betrokken bij het facilitering-systeem […]. Zodoende lijkt dysfunktie van het facilitering-systeem bij te dragen tot de pathofysiologie van met chronische vermoeidheid gerelateerde ziekten syndromen.

Versterking van het facilitering-systeem kan neurale aktivatie (hoger niveau en breder gebied) veroorzaken […] en de afgifte van grote hoeveelheden exciterende aminozuren (zoals glutamaat en aspartaat) induceren. Afgegeven glutamaat bindt op verschillende receptoren (de belangrijkste is die van het N-methyl-D-aspartaat subtype) waarvan de aktivatie mobilisatie van vrij calcium in het cytosol veroorzaakt. Overmatige intracellulaire calcium-concentraties leiden tot over-aktivatie van bepaalde calcium-afhankelijke enzymen, wat resulteert in het genereren van pro-inflammatoire cytokinen, chemokinen, inflammatoire mediatoren en reaktieve zuurstof en stikstof soorten, die oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie veroorzaken […]. Vandaar dat herhaaldelijk en langdurig overwerk en/of stress zonder voldoende herstel om het facilitering-systeem te versterken, oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie in het centraal zenuwstelsel lijken te induceren en neurale schade gevolgd door dysfunktie van het facilitering-systeem veroorzaken. Chronische aktivatie van aanhoudende oxidatieve stress, inflammatie, en secundaire mitochondriale dysfunktie en verstoord energie-metabolisme in het centraal zenuwstelsel wordt ook beschouwd als zijnde betrokken bij de pathofysiologie van CVS.

Op basis van deze bevindingen, presenteren we hier een hypothetisch model voor de ontwikkeling van chronische vermoeidheid […]. Wanneer individuen acuut vermoeid zijn door overwerk en/of stress, verhogen ze progressief hun vrijwillige inspanning om hun prestaties te kunnen aanhouden ter compensatie van acute vermoeidheid totdat het werk een maximale inspanning vereist; op dat moment wordt het facilitering-systeem in het centraal zenuwstelsel geaktiveerd (intensiteit en gebied) om de acute vermoeidheid te overwinnen. Het facilitering-system bestaat uit een ‘re-entrant’ neuraal circuit dat het limbisch systeem, basale ganglia, thalamus, OFC, PFC en ACC verbindt, en een motivatie-input in dit systeem aktiveert. Daarnaast wordt, naargelang individuen acuut vermoeid raken, een alarm-signaal geaktiveerd om te rusten (inhiberend systeem) om verdere vermoeidheid te vermijden. Het inhibitie-systeem bestaat uit een neuraal mechanisme waarbij het insula-cortex (IC) en posterieure cingulate cortex (PCC) is betrokken. We stellen voor dat na herhaald en langdurig overwerk en/of stress die het facilitering-systeem aktiveert en zonder voldoende herstel, er een dysfunktie van het facilitering-systeem optreedt, door neurale schade veroorzaakt door oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie. Individuen vertonen verstoorde informatie-verwerking in het centraal zenuwstelsel. Daarnaast stellen we voor dat herhaald en langdurig overwerk en/of stress, centrale sensitisatie en klassieke conditionering [het leren van voorwaardelijke reflexen; adaptief mechanisme waardoor organismen leren toekomstige prikkels met een overlevingswaarde te voorspellen] van inhibitie-systeem kan veroorzaken. Dit alles leidt tot een langdurig in alarm-signaal voor rust, een aanhoudend vermoeidheid-gevoel en funktionele invaliditeit. [Merk op: chronische vermoeidheid staat niet gelijk met M.E.(cvs)!]

Neurale mechanismen voor vermoeidheid-gevoel

Vermoeidheid-gevoel

Het vermoeidheid-gevoel werkt als een biologisch alarm voor rust om de homeostase te behouden en vormt het inhibitie-systeem voor vermoeidheid. Als het vermoeidheid-gevoel echter over-geaktiveerd wordt, zoals dat voorkomt via klassieke conditionering en/of centrale sensitisatie, kan een achteruitgang van de prestaties bij mentale en lichamelijke aktiviteiten optreden. Daarom is het belangrijk de neurale mechanismen van vermoeidheid-gevoel te begrijpen en te testen of vermoeidheid-gevoel kan worden veroorzaakt door klassieke conditionering en/of centrale sensitisatie.

[Beschrijving van een aantal experimenten] Er werd aangetoond dat de PCC niet enkel betrokken is bij de neurale mechanismen van het vermoeidheid-gevoel maar ook bij de neurale mechanismen voor het nemen van beslissingen in aanwezigheid van vermoeidheid. Als individuen niet rusten, ondanks tekenen van vermoeidheid, zullen ze zicht overwerkt voelen, wat het beginpunt voor chronische vermoeidheid kan zijn. Daarom is de beslissing al dan niet te rusten, op basis van het vermoeidheid-niveau, belangrijk. […]

Klassieke conditionering van vermoeidheid-gevoel

Er werd klassieke conditionering gerelateerd met vermoeidheid gerapporteerd bij ratten. In die studie kregen ratten gepaarde geconditioneerde (het geven van een sucrose-oplossing) en ongeconditioneerde stimuli (injektie van synthetisch dubbel-strengig poly I:C RNA, om de ratten vermoeid te maken). Na 4 dagen conditionering vertoonden de ratten minder spontane aktiviteit.

Gezien de hypothese dat het vermoeidheid-gevoel geïnduceerd door klassieke conditionering een oorzaak van chronische vermoeidheid kan zijn, is het belangrijk te onderzoeken of het vermoeidheid-gevoel klassiek geconditioneerd kan worden bij mensen en de neurale mechanismen gerelateerd met de klassieke conditionering van vermoeidheid (als dit optreedt) te verduidelijken. Er werd aangetoond dat mentaal en lichamelijk vermoeidheid-gevoel klassiek kan worden geconditioneerd bij mensen onder experimentele omstandigheden. […] Bevindingen suggereren dat mentaal en lichamelijk vermoeidheid-gevoel klassiek geconditioneerd kunnen worden bij mensen, en dat de PCC en IC hierbij betrokken lijken. Als we deze bevindingen in overweging nemen, zijn de PCC en IC betrokken bij de neurale mechanismen van inhibitie-systemen, en lijken ze belangrijke rollen te spelen in de pathofysiologie van chronische vermoeidheid.

Besluit

De informatie met betrekking tot de mechanismen die aan de basis liggen van vermoeidheid is nog onvolledig. Een belangrijk obstakel om dit te begrijpen zijn beperkingen qua evaluatie-methodes om de complexe, dynamische en interaktieve aard van vermoeidheid te begrijpen. Er moet aan meerdere uitdagingen, in het bijzonder gevorderde gedrag-, fysiologische en neuro-beeldvorming studies bij de mens, worden tegemoetgekomen om voldoende informatie te verkrijgen om de mechanismen te begrijpen die aan de basis liggen van vermoeidheid.

De beste behandeling voor elke ziekte is het voorkomen van de ziekte voor die zich manifesteert. In die zin, op basis van het risico of voorspellende factoren voor een ziekte, zou een vroege selektie van een groep met verhoogd risico en intensieve preventieve interventies voor deze groep een doeltreffende preventieve strategie voor de ziekte kunnen zijn. Het belang van het ontwikkelen van geïndividualiseerde preventieve strategieën zouden in het bijzonder moeten worden benadrukt. Als de interventie onvoldoende wordt toegepast, zal de ziekte zich waarschijnlijk ontwikkelen. Het is echter moeilijk de beste preventieve methode voor chronische vermoeidheid te kiezen, als er weinig gegevens beschikbaar zijn om de ziekte te voorspellen. Het zou dus voordelig zijn om een differentiële toekomstige diagnose te stellen voor elk individu, gebaseerd op de individuele informatie van het individu, inclusief symptomatische, historische, familiale, lichamelijke, laboratorium-, gedrag-, fysiologische, molekulaire beeldvorming en neuro-imaging gegevens, en een preventieve interventie met de focus op de ziekte uit te voeren (preventieve geneeskunde). We verwijzen naar deze voorspellende diagnostische methode als ‘voorspellende differentiële diagnose’. Om deze preventieve strategieën vast te leggen, zijn goed-ontworpen studies, met en groot aantal deelnemers in meerdere landen, essentieel. Omdat chronische vermoeidheid bijdraagt tot meerdere ziekten, zou het een belangrijk doel moeten zijn bij preventieve geneeskunde. Deze preventieve geneeskunde zou een beloftevolle en sterke strategie voor de bevordering van de gezondheid kunnen zijn.

[…]

november 11, 2015

M.E. meer funktioneel verstoord en meer symptomen dan CVS

Filed under: Diagnostiek,M.E. - algemeen — mewetenschap @ 7:22 am
Tags: , ,

Op regelmatige basis duiken nieuwe criteria-definities op voor de aandoening waar wij op deze paginas naar verwijzen als M.E.(cvs). Wij blijven (voorlopig) opteren voor het gebruik van de Myalgische Encefalomyelitis International Consensus Criteria (zie ‘Myalgische Encefalomyelitis: Internationale Consensus Criteria’ & ‘Vergelijking empirische CVS-definitie vs Canadese M.E.(cvs) definitie’). Prof. Leonard Jason doet nauwgezet verder onderzoek naar het gebruik van M.E.(cvs)-criteria. In 2014 deed hij nog de oproep dat “Research verder moet zoeken naar empirische ondersteuning voor de kern-symptomen van M.E. & CVS om verder vooruitgang te boek in de zoektocht naar biologische merkers en behandelingen.” (‘Examining case definition criteria for Chronic Fatigue Syndrome and Myalgic Encephalomyelitis’, Fatigue (2014) 2: 40-56). Daarnaast moeten ook drempels worden gespecificeerd wat betreft de minimum frequentie/ernst van de symptomen om de kans op verkeerde klassificatie te verminderen.

Eerder had hij al gepubliceerd dat de M.E.-ICC definitie een meer homogene groep individuen met ernstiger symptomen en beperkingen identificeert. (referentie zie hieronder). Daar gaat hij hier nu op verder…

————————-

J Health Psychol. 2015

Are Myalgic Encephalomyelitis and Chronic Fatigue Syndrome different illnesses? A preliminary analysis

Leonard A Jason (1), Madison Sunnquist (1), Abigail Brown (1), Meredyth Evans (1) & Julia L Newton (2)

1 Centre for Community Research, DePaul University, USA

2 Institute for Ageing and Health, Newcastle University, UK

Samenvatting

Er is aanzienlijk wat discussie over het feit of Chronische Vermoeidheid Syndroom een afzonderlijke ziekte is van Myalgische Encefalomyelitis. Een eerdere studie vergeleek de Myalgische Encefalomyelitis International Consensus Criteria (M.E.-ICC; Carruthers et al. 2011) met de Fukuda et al. (1994) CVS criteria en vond dat de M.E.-ICC een subset van patiënten identificeerde met meer funktionele stoornissen, en lichamelijke, mentale en cognitieve problemen dan de grotere groep die voldeed aan de Fukuda et al. criteria. De huidige studie analyseerde 2 afzonderlijke gegevens-sets en vond dat de M.E.-ICC meer geïnvalideerde individuen met ernstiger symptomen identificeerde.

Inleiding

De term Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) werd voor het eerst gebruikt in een anoniem editoriaal in een nummer van de Lancet (1956). Gebruikmakend van deze term publiceerde Ramsay (1988) een definitie voor M.E. Daaropvolgend werd een definitie ontwikkeld gebruikmakend van de term Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS; Carruthers et al. 2003), die bekend staat als de 2003 ‘Canadian Clinical ME/CFS definition’. Deze criteria vereisen het voorkomen van 7 specifieke M.E./CVS-symptomen. Meerdere individuen die betrokken waren bij het creëeren van de ME/CVS-criteria publiceerden, samen met andere wetenschappers en klinici, de International Consensus Criteria voor Myalgische Encefalomyelitis (M.E.-ICC; Carruthers et al. 2011). Naast de vereiste voor de aanwezigheid van 8 symptomen uit 4 domeinen, specificeren deze criteria dat de impact van de ziekte moet resulteren in een reductie van 50% of meer wat betreft het aktiviteit-niveau van de patient van vóór de ziekte.

In tegenstelling daarmee hebben de meeste wetenschappers de Fukuda et al. (1994) definitie gebruikt bij research naar Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Deze definitie vereist dat een individu 6 maanden of meer chronische vermoeidheid ondervindt met nieuwe of duidelijk omschreven aanvang en die niet substantieel wordt verlicht door rust, niet het resultaat is van inspanning of, en die resulteert in een substantiële vermindering qua beroep-, sociale en persoonlijke aktiviteiten. De Fukuda et al. definitie maakt gebruik van een polythetische benadering [gedefinieerd op basis van meerdere karakteristieken] voor het beoordelen van de symptomatologie. In tegenstelling met de ME/CVS & M.E.-ICC definities, vereisen de Fukuda et al. criteria 4 symptomen van de 8 mogelijke, dus is het mogelijk dat individuen die voldoen aan de Fukuda et al. criteria geen kern CVS-symptomen zoals post-exertionele malaise vertonen.

In een studie met individuen die de diagnose via de Fukuda et al. (1994) CVS criteria kregen, werd onderzocht [Brown AA, Jason LA, Evans MA et al. Contrasting case definitions: The ME International Consensus criteria vs. the Fukuda et al. CFS criteria. North American Journal of Psychology (2013) 15: 103-120] of deze deelnemers ook voldeden aan de ME-ICC. De bevindingen gaven aan dat de ME-ICC individueren met een ernstiger symptomatologie en funktionele invaliditeit identificeerden dan deze die enkel aan de Fukuda et al. Criteria voldeden. Jammer genoeg waren er 2 beperkingen bij deze poging om CVS en M.E.-ICC te vergelijken. Ten eerste: de gerecruteerde individuen moesten de diagnose CVS hebben, dus deze vereiste zou tot een selektie-bias [vooringenomenheid] kunnen hebben geleid. Ten tweede: het instrument dat werd gebruikt om M.E.-ICC symptomen te meten, was ontworpen voorafgaand aan de publicatie van de criteria, zodat een aantal van de symptomen enkel indirect kon worden beoordeeld. De huidige studie gebruikte een nieuw instrument dat de M.E.-ICC symptomen beter beoordeelt en onderzocht 2 groepen deelnemers die werden gerecruteeerd via verschillende vaststelling-methodes om selektie-bias te verminderen. We hypothiseerden dat de M.E.-ICC een meer geïnvalideerde, symptomatische groep zou identificeren dan de Fukuda et al. criteria.

Bespreking

De huidige studie vergeleek de M.E.-ICC met de Fukuda et al. CVS-criteria door het analyseren van 2 afzonderlijke stalen. Hoewel de Fukuda et al. criteria de meest gebruikte zijn, hebben de Carruthers et al. criteria aanzienlijk wat aandacht gekregen door het groot aantal M.E.- en CVS-experten die er de auteurs van waren. Naar ons weten is er tot op heden slechts één enkele andere studie die deze 2 definities heeft vergeleken [Brown et al. 2013; zie hierboven] maar die was beperkt door de vaststelling-methode. De huidige studie vond dat de M.E.-ICC definitie patiënten identificeerde met meer funktionele beperkingen en ernstiger symptomen dan de groep patiënten die voldeden aan de Fukuda et al. criteria.

Gebruikmakend van de Fukuda et al. CVS-definitie, voldeden 96,3% in het DePaul staal [groep van Jason] en 86,5% in het Newcastle staal [groep van Newton]. Bij gebruik van de Carruthers et al. M.E.-ICC definitie voldeden echter slechts 57,1% in het DePaul staal en 58,3% in het Newcastle staal aan de criteria. Deze consistente bevindingen suggereren dat ca. 60% van de patiënten voldoen aan de M.E.-ICC definitie, terwijl de Fukuda et al. criteria een grotere groep patiënten identificeren.

De M.E.-ICC groep vertoonde significant slechtere scores op de subschalen die lichamelijke gezondheid meten maar er werden geen verschillen gevonden op de subschalen die mentale gezondheid meten. Daarnaast rapporteerde de M.E.-ICC groep ergere symptomen dan de CVS-groep. Deze bevindingen ondersteunen de notie dat de M.E.-ICC een staal met meer beperkingen identificeerde, zelfs bij gebruik van verschillende recrutering-methodes.

De eerste Amerikaanse definitie van Holmes et al. (1988) vereist dat patiënten minstens 8 van 11 mineure symptomen melden. De vereiste van 8 of meer mineure symptomen wekte de bezorgdheid dat deze definitie onbedoeld individuen met psychiatrische problemen zou selekteren. Enkele jaren later ontwikkelde een internationale werkgroep de verbeterde definitie voor CVS (Fukuda et al. 1994), die werd gevolgd door het creëeren van de M.E./CVS (Carruthers et al. 2003) en M.E.-ICC (Carruthers et al. 2011) definities die meer specifieke symptoom-vereisten opnamen. Anderen toonden het belang aan van de vereiste voor specifieke symptomen door individuen met Fukuda-gedefinieerde CVS onder te verdelen in 2 groepen: CVS met post-exertionele malaise en CVS zonder post-exertionele malaise. Deze studie toonde dat individuen met post-exertionele malaise ernstiger symptomen en meer more immuun-abnormaliteiten hadden dan deze zonder.

Hoewel post-exertionele malaise een vereist symptoom zou kunnen zijn voor definities, werd voor de Canadese M.E./CVS-criteria (Carruthers et al. 2003) 7 symptomen vereist, i.p.v. van de 4 gevraagd door de Fukuda et al. (1994) en de M.E.-ICC (Carruthers et al. 2011) vereiste 8 symptomen, hetzelfde aantal dat werd gevraagd door Holmes et al. (1988). De implicaties van de vereiste van grotere aantallen symptomen zou moeten worden overwogen, bijzonderlijk wat betreft psychiatrische co-morbiditeit. Hoewel de huidige studie geen verschillende psychiatrische co-morbiditeit vond tussen de CVS en de M.E.-ICC groepen, waren deze bevindingen niet gebaseerd op een gestruktureerd klinisch interview.

De auteurs van de M.E.-ICC definitie publiceerden een inleiding (Carruthers et al. 2012) waarin ze richtlijnen gaven om te bepalen of symptomen voldoen aan de drempels voor criteria. Als voorbeeld werd naar post-exertionele malaise verwezen als post-exertionele neuro-immune uitputting (PENE). In de zelf-rapportering vragenlijst opgenomen in de inleiding, wordt PENE gekarakteriseerd als (a) “Uitgesproken, snelle lichamelijke of cognitieve vermoeibaarheid in respons op inspanning” (b) “Symptomen die verergeren bij inspanning” (c) “Post-exertionele uitputting” (d) “Uitputting verlicht niet met rust” en (e) “Substantiële vermindering van het aktiviteit-niveau van voor de ziekte te wijten aan een lage drempel voor lichamelijke en mentale vermoeibaarheid”. Deze onnauwkeurige specificatie leidt tot een aantal problemen bij het operationaliseren van de criteria. Ten eerste: het is onduidelijk of alle 5 kenmerken moeten aanwezig zijn voor PENE. Verder is de precieze definitie van deze karakteristieken nog ambigu. Bv.: de omschrijving van de aanvang en duur van PENE is vaag, en ook de periode dat de individuen deze symptomen moeten ervaren om te voldoen aan de criteria wordt niet gespecificeerd.

Daarnaast gaf de M.E.-ICC inleiding ernst-graden aan voor de beoordeling van aktiviteit-reductie; deze waarden weken echter af van de oorspronkelijke definitie. In plaats van de 3 ernst-graden aangegeven in de M.E.-ICC, gebruikt de inleiding er 4 (mild, matig, ernstig en zeer ernstig): ‘mild’ betekent da teen individu “voldoet aan de criteria” en “significante” verminderingen qua aktiviteit ervaart; ‘matig’ betekent dat een persoon een 50 % reductie qua aktiviteit-niveau in vergelijking met voor de ziekte heeft ervaren; de ernstige graad betekent dat individuen niet in staat waren om buitenshuis te funktioneren; en zeer ernstig betekent dat individuen bedlegerig waren en moeilijkheden ondervinden om in hun eigen basisnoden te voorzien. Het is onduidelijk of de M.E. inleiding 4 ernst-graden voor aktiviteit-reductie implementeerde, terwijl er slechts 3 werden gespecifieerd in de M.E.-ICC. Belangrijker: de milde graad kwam overéén met een reductie van ca. 50 % qua aktiviteit in de Carruthers et al. (2011) criteria maar de matige graad kwam overéén met een reductie van 50 % in de Carruthers et al. (2012) criteria. Bovendien ontbraken bij het taalgebruik in de M.E.-ICC en de M.E. specifieke definities en beoordeling-instrumenten om consistent en accuraat de substantiële aktiviteit-reducties en symptoom-ernst bij individuen met de ziekte. Het is bv. onduidelijk op welke manier moet worden bepaald of iemand een “significante” reductie qua aktiviteit of 50 % reductie in ondervindt. Zonder duidelijk gedefinieerde criteria en adequate beoordeling-instrumenten, wordt het bepalen of een individu voldoet aan deze criteria overgelaten aan het klinisch goeddunken, iets wat sterk kan verschillen van klinicus tot klinicus. Zodoende kunnen wetenschappers en klinici betrouwbaarheid-problemen tegenkomen bij het gebruiken van deze nieuwe definitie.

Bronnen voor variantie kunnen worden onderverdeeld in de volgende 5 categorieën […]. Criterium-variantie is verantwoordelijk voor de grootste bron van diagnostische onbetrouwbaarheid en is treedt meest waarschijnlijk op wanneer operationeel expliciete criteria voor diagnostische categorieën niet bestaan. Met andere woorden: inclusie- en exclusie-criteria moeten consistent zijn om de vermoeidheid-toestanden bij patiënten adequaat te kunnen vergelijken. Wanneer diagnostische categorieën niet betrouwbaar zijn, is de validiteit (d.w.z. bruikbaarheid) van een diagnostische categorie inherent beperkt. Met andere woorden: de mate waarop een diagnostische categorie onbetrouwbaar is, bepaalt zijn mogelijke validiteit voor éénder welk klinisch, research of administratief gebruik.

Diagnostische criteria zouden moeten specificeren welk diagnostisch instrument dient te worden gebruikt, welke individuen dienen te worden geïnterviewd, en hoe de aanwezigheid en de ernst van symptomen dient te worden bepaald. Het is ook noodzakelijk om het aantal en het type symptomen, dat aanwezig moet zijn om een bepaalde diagnose te stellen, te specificeren. Definities van vermoeidheid zouden ook specifieke richtlijnen, behorende tot het belang van de symptoom-ernst in de diagnostische procedure, moeten omvatten. Bv.: als een patient een symptoom zoals post-exertionele malaise bevestigt, zouden gestandardiseerde vragen de duur, frequentie en ernst van het symptoom, inclusief de aanvang, het patroon, intensiteit en andere geassocieerde factoren, moeten identificeren.

Op basis van de huidige analyses, lijkt de M.E.-ICC een meer funktioneel verstoorde en symptomatische groep individuen te selekteren vergeleken met deze die voldeden aan de Fukuda et al. (1994) criteria. Gezien de grote interesse van klinici en wetenschappers betreffende de M.E.-ICC, zou meer research moeten worden gedaan om te onderzoeken hoe deze criteria, alsook de specifieke instrumenten ontwikkeld om deze criteria te bepalen, mogelijks patiënten-groepen verschillende van de Fukuda et al. criteria selekteren. Bijkomende studies zijn nodig om te bepalen of er biologische en psychiatrische verschillen bestaan tussen individuen die voldoen aan deze 2 definities. Daarnaast zouden researchers moeten verdergaan met het operationaliseren van de huidige criteria om de criterium-variantie te reduceren en meer gesofisticeerde analytische technieken gebruiken om de cruciale dimensie van deze ziekten te identificeren.

oktober 31, 2015

Abnormale funktionele connectiviteit (brein in rust) bij CVS

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 1:01 pm
Tags: , , , ,

Rust-toestand fMRI is een funktionele hersen beeldvorming methode voor het evalueren van regionale interakties die voorkomen wanneer een individu geen bepaalde taak uitvoert. Deze brein-aktiviteit in rust wordt geobserveerd via veranderingen in bloeddoorstroming in de hersenen die een zgn. ‘blood-oxygen-level dependent’ (BOLD) signaal geven; dat kan worden gemeten d.m.v. fMRI. Omdat de hersenen ook aktief zijn in afwezigheid van een opgedragen taak, zal om het even welk hersen-gebied spontaan fluctueren qua BOLD-signalen. De benadering in rust is nuttig om de funktionele organisatie van het brein te verkennen en te onderzoeken of er veranderingen zijn bij bepaalde ziekten. Research naar de funktionele connectiviteit toonde een aantal netwerken aan die systematisch worden gevonden bij gezonde individuen, in verschillende stadia van bewustzijn, en specifieke patronen van synchrone aktiviteit vertegenwoordigen.

Funktionele connectiviteit in rust tussen verschillende hersen-gebieden weerspiegelt de herhaalde co-aktivatie patronen tussen deze gebieden, waarbij ze kunnen dienen als een maat voor de plasticiteit (wijzigingen in neurale mechanismen en synapsen door veranderingen in gedrag, omgeving, neurale processen, denken en emoties – alsook na lichamelijk letsel). Funktionele connectiviteit (iets anders dan anatomische connectiviteit) is de connectiviteit tussen hersen-gebieden die dezelfde funktionele eigenschappen delen. Er werd gesuggereerd dat het een expressie is van het netwerk-gedrag dat aan de basis ligt van cognitieve funkties van hoog niveau.

Het ‘default mode network’ (DMN) is een netwerk van hersen-gebieden die aktief zijn wanneer een individu wakker is en rust. Het is een intern verbonden en anatomisch gedefinieerd brein-systeem dat aktief is wanneer individuen zich focussen op interne taken (dagdromen, zich de toekomst voorstellen, herinneringen ophalen en perspectieven van anderen aftoetsen). Het is negatief gecorreleerd met hersen-systemen die focussen op externe visuele signalen.

Studies hebben gerapporteerd over andere neurale netwerken die sterk funktionele connectiviteit vertonen tijdens rust. Deze, zogenaamde ‘componenten’, omvatten: de sensorisch/motorische component, de uitvoerende controle component (management van cognitieve processen zoals werk-geheugen, redeneren, taak-flexibiliteit en problemen oplossen, en planning en uitvoering), 3 verschillende visuele componenten, 2 frontaal (vooraan gelegen)/ pariëtale (achter de frontale hersen-kwab gelegen) componenten, de gehoor-component en de temporaal (aan de slaap gelegen)/ pariëtale component.

————————-

Brain Connectivity (Pre-print 9 oktober 2015)

Abnormal resting-state functional connectivity in patients with Chronic Fatigue Syndrome: Results of seed and data-driven analyses

Charles Gay (1), Michael E Robinson (1), Song Lai (1), Andrew O’Shea (1), Jason Craggs (2), Donald D Price (1), Roland Staud (1)

1 University of Florida, Gainesville, Florida, United States

2 University of Missouri, Columbia, Missouri, United States

Samenvatting

Hoewel gewijzigde funktionele connectiviteit in rust-toestand een kenmerk is van veel chronische pijn aandoeningen, werd dit nog niet geëvalueerd bij patiënten met chronische vermoeidheid. Het was onze doelstelling om het verband tussen vermoeidheid en gewijzigde funktionele connectiviteit in rust-toestand te onderzoeken bij Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS). 36 vrouwen – 19 met ME/CVS en 17 gezonde controles – vulden een vermoeidheid-vragenlijst in vooraleer ze funktionele magnetische-resonantie beeldvorming ondergingen. Er werden 2 methodes – 1) ‘data-driven’ [door gegevens bepaald] & 2) ‘model-based’ – gebruikt om de intra-regionale funktionele connectiviteit te bepalen en vergelijken tussen beide groepen tijdens de rust-toestand (RS). De eerste benadering werd toegepast om 5 RS [‘resting state’, rust-toestand] -netwerken te onderzoeken: het ‘default mode’ [standaard-modus] netwerk (DMN), het ‘salience’ netwerk (SN) [De ‘salience’ (of ‘saliency’) van iets/iemand is de toestand waarbij het opvalt t.o.v. zijn buren. De detektie ervan wordt beschouwd als een belangrijk aandacht-mechanisme dat het leren en overleven faciliteert, door organismen in staat te stellen hun beperkte waarneming en cognitie te focussen op de meest pertinente beschikbare gegevens.], linker en rechter fronto-pariëtale netwerken (LFPN, RFPN), en sensorisch-motorisch netwerk (SMN). De tweede benadering gebruikte a-priori geselekteerde ‘seed’ gebieden [seed = lijst van elementen waarvan wordt vermoed dat ze een rol zullen spelen] die abnormale regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) vertonen bij ME/CVS-patiënten in rust. Bij ME/CVS-patiënten identificeerde de eerste methode verminderde intrinsieke connectiviteit tussen gebieden binnen de LFPN. Bovendien waren de funktionele connectiviteit van de linker anterieure (voorste) midden-cingulate cortex in de SMN en de connectiviteit van de posterieure (achterste) cingulate cortex in het SN significant verminderd. Bij de tweede methode werden 5 afzonderlijke clusters binnen de rechter para-hippocampus [hersenschors-gebied rond de hippocampus] en occipitale lobben [achteraan in de hersenen], die significante dalingen qua rCBF bij ME/CVS-patiënten vertoonden, gebruikt als ‘seeds’. De ‘seed’ in de para-hippocampus en deze in de 3 occipitale lobben vertoonden gewijzigde funktionele connectiviteit met andere hersen-gebieden. De graad van abnormale connectiviteit correleerde met het niveau van de zelf-gerapporteerde vermoeidheid. Onze resultaten bevestigen veranderde funktionele connectiviteit in rust-toestand bij patiënten met ME/CVS die significant was gecorreleerd met de ernst van hun chronische vermoeidheid.

1. Inleiding

Myalgische Encefalitis [sic]/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) treft meer dan 1,3 miljoen individuen in de V.S. en vermindert de levenskwaliteit naar niveaus vergelijkbaar met deze van mensen met hart-falen. Behandelingen voor ME/CVS blijven grotendeels inefficiënt wat betreft het verminderen van de symptomen. Om de zorg voor deze individuen te verbeteren, is een groter begrip van de pathofysiologie van ME/CVS nodig. De rol van abnormale immuniteit als mechanisme dat tot ME/CVS leidt, werd onderzocht maar er was minder aandacht voor de centrale mechanismen van aanhoudende vermoeidheid. Vermoeidheid is een courant symptoom in de algemene bevolking maar gewoonlijk lost zich dat op door slaap. ME/CVS is echter een aandoening die wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid en cognitieve abnormaliteiten die niet-responsief lijkt voor rust. Er werd gelijkaardige maar dikwijls minder ernstige vermoeidheid gerapporteerd bij andere chronische aandoeningen zoals depressie, artritis en chronische pijn waar de symptomen gedurende lange periodes persisteren.

Door de vooruitgang op het gebied van neuro-beeldvorming is de rol van de hersenen bij aanhoudende aandoeningen, zoals ME/CVS, een belangrijk aandacht-punt in de research geworden. Vroegere onderzoeken van brein-abnormaliteiten bij ME/CVS waren meestal niet overtuigend. Er is tegenstrijdig bewijsmateriaal voor een gewijzigde hersen-struktuur bij deze ziekte: enkele studies meldden globaal verminderde grijze-stof of lokale abnormaliteiten in meerdere hersen-gebieden [Puri BK et al. Regional grey and white matter volumetric changes in Myalgic Encephalomyelitis (Chronic Fatigue Syndrome): a voxel-based morphometry 3T MRI study. Br. J. Radiol. (2012) 85: E270-E273 /// Okada T, Tanaka M, Kuratsune H, Watanabe Y, Sadato N. Mechanisms underlying fatigue: a voxel-based morphometric study of Chronic Fatigue Syndrome. BMC Neurol. (2004) 4: 14], terwijl anderen rapporteren niets te vinden [1 referentie].

Er werden globale of regionale verminderingen qua cerebrale bloeddoorstroming (CBF) in rust gemeld bij ME/CVS [Biswal B, Kunwar P, Natelson BH. Cerebral blood-flow is reduced in Chronic Fatigue Syndrome as assessed by arterial spin labeling. J. Neurol. Sci. (2011) 301: 9-11 /// Yoshiuchi K, Farkas J, Natelson BH. Patients with Chronic Fatigue Syndrome have reduced absolute cortical blood-flow. Clin. Physiol. Funct. Imaging. (2006) 26: 83-86 /// e.a.] maar sommige onderzoekers vonden geen groep-verschillen qua CBF in vergelijking met normale controles. [1 referentie] Funktionele MRI (fMRI) heeft echter veranderde corticale aktivatie tijdens cognitieve belastingen aangetoond bij ME/CVS.

Funktionele connectiviteit (FC) in rust is dikwijls verstoord bij chronische aandoeningen zoals fibromyalgie, rug-pijn en temporo-mandibular gewricht aandoening [pijn in en dysfunktie van kaakgewricht], en kan bijdragen tot langdurige symptomen. FC werd echter nog niet onderzocht bij patiënten met ME/CVS. Het onderzoeken van FC tussen hersen-gebieden in afwezigheid van belasting (d.w.z. in rust-toestand) kan inzichten verschaffen over waarom dergelijke patiënten aanzienlijke moeilijkheden ondervinden bij het uitvoeren van belastende taken, zoals de ‘Psychomotor Vigilance Test’ [reaktie-tijd taak waarbij individuen zo snel mogelijk moeten reageren op een enkelvoudige stimulus die kort en met willekeurige intervallen wordt aangeboden].

Er kunnen 2 algemene benaderingen worden aangewend om de funktionele connectiviteit tussen hersen-gebieden te evalueren. Eén ervan vereist voorafgaande kennis van ‘seed’-gebieden (d.w.z. gebaseerd op een model), terwijl de andere wordt gestuurd door de verkregen gegevens (d.w.z. data-gestuurd). De resultaten van deze benaderingen zijn complementair en als ze worden gecombineerd, kunnen ze sterke inzichten bieden over de neurale basis van klinische aandoeningen, zoals ME/CVS.

Hier gebruikten we beide benaderingen om FC bij patiënten met ME/CVS te beoordelen. Onze data-gestuurde benadering was gelijkaardig met deze die werd gebruikt bij patiënten met fibromyalgie [Napadow V et al. Intrinsic brain connectivity in fibromyalgia is associated with chronic pain intensity. Arthritis Rheumatol. (2010) 62: 2545-2555]. We onderzochten FC tussen hersen-gebieden bij ME/CVS-patiënten en normale, niet-vermoeide controles (HC) in rust-toestand in 5 netwerken, de ‘default’ modus (DMN), ‘salience’ (SN), sensorisch-motorisch (SMN), en de linker & rechter fronto-pariëtale (LFPN, RFPN) netwerken. We hypothiseerden dat zelf-gerapporteerde vermoeidheid geassocieerd zou zijn met gewijzigde FC binnen deze netwerken. Bovendien verwachten we, in vergelijking met HC, dat bij de ME/CVS-patiënten in rust-toestand er bijkomende hersen-gebieden (zoals de insula [deel van de hersenschors betrokken bij veel verschillende funkties], pariëtale en frontale lobben) zouden connecteren.

Voor de tweede set analyses gebruikten we de ‘model-based’ benadering om de FC tussen hersen-gebieden te testen, gebruikmakend van ‘seed’-regionen die bleken een gedaalde regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) te vertonen bij ME/CVS-patiënten […]. Deze gebieden lagen in de para-hippocampale en occipitale kwabben. Gezien de gedaalde rCBF in deze brein-clusters, verwachtten we dat de FC met andere hersen-gebieden verstoord zou zijn en geassocieerd met meldingen van vermoeidheid bij patiënten met ME/CVS.

2. Methodes & Procedures

[…]

3. Resultaten

[…]

4. Bespreking

Om de neurale correlaten van zelf-gerapporteerde vermoeidheid te identificeren, vergeleken we patronen van funktionele connectiviteit in rust bij ME/CVS-patiënten met voor leeftijd en geslacht gematchte normale controle-individuen. Om complementaire informatie te verkrijgen over funktionele connectiviteit van meerdere brein-netwerken bij ME/CVS, werden 2 verschillende analyse-methodes gebruikt: 1) ICA (‘Independent Component Analysis’ [methode om multi-variate signalen onder te verdelen in sub-componenten]) vertrouwt op statistische associaties van neurale aktiviteit tussen hersen-gebieden en 2) een ‘seed-based’ benadering die de associaties van brein-aktiviteit onderzoekt met a-priori vastgelegde hersen-gebieden. Onze resultaten tonen dat ME/CVS geassocieerd is met gewijzigde funktionele connectiviteit in rust van meerdere brein-netwerken en de graad van gewijzigde connectiviteit is significant gerelateerd met zelf-gerapporteeerde vermoeidheid. Beide benaderingen toonden dat ME/CVS geassocieerd is met verminderde intrinsieke connectiviteit in de LFPN en met verminderde connectiviteit tussen gebieden in de cingulate cortex en de SMN & SN.

Neurale netwerken die meerdere hersen-gebieden omvatten, vertonen gesynchroniseerde aktiviteit in rust. De FPN is één van deze netwerken die is samengesteld uit laterale pre-frontale gebieden en onderste pariëtale cortex, en dikwijls lateralisatie [sommige funkties of cognitieve processen hebben de neiging meer dominant te zijn in één hemisfeer t.o.v. de andere] vertoont in rechter en linker componenten. Dit rust-toestand netwerk is betrokken bij in cognitieve controle, aandacht, taal-verwerking en werk-geheugen, en verbindt de bilaterale insula-gebieden en anterieure cingulate cortex. Er werd gesuggereerd dat coherente aktivatie tussen het FPN en het ‘default mode network’ (DMN) een belangrijke rol speelt bij ‘salience’-processen [zie hierboven] van cognitie bij mensen, inclusief ‘mind-wandering’ [afdwalen van de gedachten, in het bijzonder wanneer men geen aandacht-vragende taak uitvoert], doel-gericht gedrag en zichzelf in verband met de buitenwereld zien. Er is aanzienlijk bewijsmateriaal dat suggereert dat het FPN, in het bijzonder het linker FPN, een pivotale controlerende rol speelt bij doel-gerichte cognitie, het mediëren van het dynamisch evenwicht tussen DMN en dorsale aandacht-netwerken. Minder funktionele connectiviteit binnen het linker FPN, wat werd gezien bij ME/CVS-patiënten, zou een belangrijk kenmerk kunnen zijn van de aandoening dat meer onderzoek vereist om zijn rol volledig te begrijpen.

Het SN bestaat hoofdzakelijk uit de insula-cortex en de anterieure cingulate cortex. Dit rust-toestand netwerk is betrokken bij een brede waaier aan funkties zoals: detektie van ‘salient’ stimuli [die sneller aandacht trekken], interoceptie, gehoor, pijn, misleiding, muziek en klassieke conditionering. Omwille van de heterogene waaier aan funkties, werd het SN beschouwd als een overgangsnetwerk [kenmerkend voor een bepaald proces of periode] dat cognitie en emotie/interoceptie verbindt. Het SN beïnvloedt oorzakelijk het DMN en het FPN. Het medieert ook het ‘switchen’ tussen aktivatie van het DMN & het FPN en uitvoerende controle-netwerken om geschikte responsen op ‘salient’ stimuli te begeleiden. In onze studie was er verminderde funktionele connectiviteit bij ME/CVS-patiënten tussen het SN en de posterieure cingulate cortex (PCC), wat een sleutel-kern van het DMN is. Minder efficiënte connectiviteit tussen deze gebieden was sterk geassocieerd met meer vermoeidheid. Daarom lijkt het dat verminderde funktionele connectiviteit tussen deze gebieden indicatief kan zijn voor verminderde ‘drive’ [aandrift, daadkracht] om gedachten weg te leiden van de zelf-referentiële ervaring [zelf-referentie suggereert dat mensen binnenkomende informatie interpreteren in relatie met zichzelf, op basis van hun zelf-concept (hoe men zich zelf ziet; omvat academische prestaties gender-rol & sexualiteit, en raciale identiteit)] van vermoeidheid naar extern gerichte cognitie.

Het SMN omvat primaire sensorisch-motorische cortexen en is geassocieerd met aktie en somesthesie [Alle verscheidene sensorische systemen in de huid en andere lichaamsweefsels die verantwoordelijk zijn voor tast, warmte & koude, pijn, jeuk; samen met positionering en beweging.]. De ME/CVS-deelnemers vertoonden verminderde connectiviteit tussen dit rust-toestand netwerk en de anterieure midden-cingulate cortex (aMCC). De aMCC speelt een belangrijke rol bij de cognitieve aspecten van beweging-ontwikkeling, d.i. intentionele motor-controle. We vonden dat vermoeidheid sterk voorspellend was voor een omgekeerde relatie van functionele connectiviteit tussen dit rust-toestand netwerk en de aMCC. Er is verdere research vereist om het gewijzigd verband van SMN en aMCC bij ME/CVS beter te begrijpen. De verstoorde lichamelijke, affectieve en cognitieve funkties van ME/CVS-patiënten en de verminderde connectiviteit tussen de ruimtelijke kaarten van deze rust-toestand netwerken in acht nemend, kan worden geargumenteerd dat patronen van funktionele connectiviteit binnen of tussen deze netwerken verstoord kunnen zijn bij ME/CVS. We denken dat onze bevindingen een nieuw licht werpen op het begrijpen van chronische vermoeidheid en hoe de intrinsieke connectiviteit van de hersenen wordt beïnvloed door de symptomen van ME/CVS-patiënten.

Onze ‘seed-based’ benadering was gebaseerd op hersen-gebieden waarvan een veranderde werking tijdens beeldvorming werd aangetoond, blijkens gereduceerde rCBF. Het toonde aan dat de para-hippocampus en occipitale kwabben van ME/CVS-patiënten gewijzigde funktionele connectiviteit vertonen. Hoewel we de eersten zijn die abnormale funktionele connectiviteit in rust-toestand bij ME/CVS-patiënten rapporteren, hebben anderen gewijzigde strukturen en taak-gerelateerde dysfunktie binnen enkele van dezelfde gebieden (gebruikmakend van andere beeldvorming-methodes) beschreven. [o.a. Cook et al. Functional neuro-imaging correlates of mental fatigue induced by cognition among Chronic Fatigue Syndrome patients and controls. Neuroimage (2007) 36: 108-122 /// De Lange et al. Gray matter volume reduction in the Chronic Fatigue Syndrome. Neuroimage (2005) 26: 777-781] Daarnaast vonden researchers […] ontregelde witte-stof connectiviteit in de rechter onderste fronto-occipitale fasciculus [lange bundel die verscheidene delen van de hersenen verbindt; de exacte funktie ervan is onderwerp van debat] bij veteranen met Golf Oorlog Syndroom die worden gekenmerkt door ernstige vermoeidheid en malaise. De rechter onderste fronto-occipitale fasciculus verbindt posterieure hersen-strukturen zoals de para-hippocampus en occipitale lob met anterieure hersen-strukturen. Onze resultaten kunnen dergelijke ontregelde kanalen ondersteunen omdat het verband van hersen-aktiviteit tussen achterste en intermediaire hersen-strukturen is verminderd bij ME/CVS-patiënten. Zo rapporteerde een studie ook dat patiënten met Multipele Sclerose die significante vermoeidheid meldden, verminderde corticale aktiviteit hadden binnen de pre-cuneus, cuneus [deel van de occipitale kwab] en middenste frontale gyrus [deel van de frontale kwab] vergeleken met MS-patiënten zonder vermoeidheid.

Het ‘default mode network’ (DMN), het meest courant bestudeerde rust-toestand netwerk omvat de pre-cuneus/ posterieure cingulate cortex, de mediale frontale cortex en bilaterale inferieure pariëtale gebieden. De aktiviteit en connectiviteit van het DMN werden gelinkt aan centrale processen van menselijke cognitie, inclusief integratie van cognitieve en emotionele hersen-aktiviteit, monitoring van de omgeving en ‘mind-wandering’. Er werden abnormaliteiten qua DMN-connectiviteit gerapporteerd bij ‘attention deficit disorder’, Multipele Sclerose en Alzheimer’s, die allemaal overlappende klinische kenmerken met ME/CVS, inclusief aandacht- en geheugen-problemen, vertonen. Verrassen genoeg vonden we geen vermoeidheid-gerelateerde DMN-abnormaliteiten. Het DMN kan worden voorgesteld als één enkele onafhankelijke component of het kan in 2 of 3 componenten worden opgesplitst. Een dergelijke decompositie wordt frequent gezien bij scheiding in anterieure en posterieure netwerken. In onze studie kozen we de componenten die ‘best passen’ bij het ruimtelijk patroon van een ‘typisch’ DMN. Onderzoek met terugwerkende kracht van alle componenten toonde echter 3 die aspecten van het DMN vertoonden. De capaciteit van netwerken om zich te splitsen in meer dan één component is een beperking van de door ons toegepaste methodes en kan verklaren waarom het DMN geen gewijzigde connectiviteit vertoonde tussen de ME/CVS- en HC-groepen.

4.1 Beperkingen

Er dient enige omzichtigheid in acht te worden genomen bij het interpreteren van onze resultaten, gezien ons staal enkel vrouwelijke deelnemers omvatte. Hoewel ME/CVS meer vrouwen dan mannen treft, zou het kunnen dat onze resultaten niet van toepassing zijn op mannen. Ten tweede: onze ‘model-based’ resultaten zijn afhankelijk van onze ‘seed’-selektie methode. Terwijl andere researchers alternatieve ‘seed’-gebieden kunnen gebruiken voor connectiviteit-analyses, kozen we onze ‘seeds’ empirisch volgens a-priori gedetekteerde rCBF-abnormaliteiten bij ME/CVS. Deze benadering van ‘seed’-selektie liet ons toe te focussen op hersen-gebieden die duidelijk geassocieerd zijn met ME/CVS. Groep-afhankelijke rCBF-bevindingen bieden een rationale om funktionele connectiviteit te verkennen tussen die gebieden en de rest van de hersenen.

4.2 Besluiten

ME/CVS blijkt een chronische ziekte die meerdere verschillende hersen-gebieden aantast en geassocieerd is met abnormale neuronale connectiviteit. Gebruikmakend van 2 verschillende analyse-methodes werden significante verschillen qua funktionele connectiviteit in rust-toestand gedetekteerd tussen ME/CVS en HC. Bovendien waren deze veranderingen significant gecorreleerd met zelf-gerapporteerde vermoeidheid. Bijkomende beeldvorming-studies zullen nodig zijn om de bijdrage van deze hersengebieden tot ME/CVS beter te begrijpen.

————————-

In dit artikel wordt geen gewag gemaakt van de studie ‘Right Arcuate Fasciculus Abnormality in Chronic Fatigue Syndrome’ door een team rond dr. Jose Montoya van de ‘Stanford University School of Medicine’ (Radiology (2015) 274: 517-26). Daarin wordt gemeld dat bij een groep van 15 CVS-patiënten MRI een verminderd volume (“bilaterale atrofie”) witte hersenstof (zenuwcellen) toonde. Met een andere beeldvorming-techniek werd een abnormaliteit aangetoond in het deel van de rechter hemisfeer dat 2 delen (frontale en temporale lob) van de hersenen verbindt: de rechter boogvormige fasciculus: de ‘fractionele anisotropie’ (een waarde die de mate van diffusie van water aangeeft; het is een index van anatomische eigenschappen van de witte-stof, zoals myelinisatie, doorsnede en dichtheid van zenuwvezels) was gedaald en dit in relatie met de ziekte-ernst. Deze waarnemingen werd nog versterkt door een derde bevinding: een verdikking van de grijze materie van de twee gebieden van de hersenen die door de rechter boogvormige fasciculus (‘boog-bundel’) worden verbonden. Resultaten die o.i. nauw aansluiten met het bovenstaande artikel.

oktober 16, 2015

Verminderde sympathische reaktivatie tijdens herstel na inspanning bij M.E.(cvs)

Filed under: Inspanning,Neurologie — mewetenschap @ 11:43 am
Tags: , , , ,

In een ‘review’ (J Clin Rheumatol. (2014) 20: 146-50) werd gerapporteerd dat overheersing van het sympathisch zenuwstelsel veel voorkomt bij M.E.(cvs) en fibromyalgie.

Een Japanees onderzoek-team meldde reeds dat vermoeidheid gecorreleerd blijkt met de mate waarmee het parasympathisch zenuwstelsel niet in staat is zich te laten gelden bij het rusten. Mensen met M.E.(cvs) zouden niet in staat zijn doeltreffend uit te rusten en te herstellen van ‘stress’ (door schade in -een deel van- de hersenen); (zie ‘Vermoeidheid correleert met daling van de parasympathicus na cognitieve belasting’).

Ook Australische researchers van de Universiteit van New South Wales vonden een significant verband tussen gedaalde cardiale vagale tonus en cognitieve stoornissen bij CVS (zie ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitive prestaties bij CVS’).

Prof. Nijs en zijn medewerkers presenteerden op het congres van de ‘World Confederation for Physical Therapy’ de resultaten van een onderzoek (gefinancierd door het ‘Ramsay Research Fund’ van de ‘ME Association’ (Verenigd Koninkrijk) dat besloot dat er sprake kan zijn van verminderde parasympathische reaktivatie tijdens het herstel van een lichamelijke inspanning bij M.E.(cvs). Er wordt hier geen gewag gemaakt van hoe de parasympathicus zou kunnen gereaktiveerd worden. In de literatuur wordt er geschreven over aangepaste trainingschema’s, onderdompeling in koud water en water drinken (bij atleten en gezonde mannen); wat ons nogal simplistisch lijkt, gezien de post-exertionele malaise bij M.E.(cvs)…

————————-

WCPT Congress 2015 / Physiotherapy 2015; Volume 101, Supplement 1 eS1091

Reduced Parasympathetic Reactivation During Recovery From Exercise In Myalgic Encephalomyelitis (ME)/ Chronic Fatigue Syndrome (CFS)

Van Oosterwijck (1,2,3), U. Marusic (4), I. De Wandele (3), M. Meeus (1,3,5), L. Paul (6), L. Lambrecht (7), G. Moorkens (8), J. Nijs (1,2,9)

1 Pain in Motion, International Research Group, Brussels, Belgium

2 Vrije Universiteit Brussel, Departments of Human Physiology and Physiotherapy, Brussels, Belgium

3 Ghent University, Department of Rehabilitation Sciences and Physical Therapy, Ghent, Belgium

4 University of Primorska, Science and Research Centre, Institute for Kinesiology Research, Koper, Slovenia

5 University of Antwerp, Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Antwerp, Belgium

6 University of Glasgow, Nursing and Health Care, School of Medicine, Glasgow, United Kingdom

7 Private Practice for Internal Medicine, Ghent, Belgium

8 University Hospital Antwerp (UZA), Department of Internal Medicine, Antwerp, Belgium

9 University Hospital Brussels, Department of Physical Medicine and Physiotherapy, Brussels, Belgium

Achtergrond: Hoewel de betrokkenheid van autonome dysfunktie bij M.E./CVS werd voorgesteld, is er tegenstrijdig bewijsmateriaal dat het moeilijk maakt om stevige conclusies te trekken betreffende de aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel in rust bij M.E./CVS-patiënten. Verder werden er weinig pogingen ondernomen om autonome aktivatie in respons op lichamelijke inspanning te bestuderen – wat opmerkelijk is aangezien ernstige inspanning-intolerantie één van de hoofd-kenmerken is van M.E./CVS.

Doel: Bestuderen of autonome aktivatie in rust, tijdens inspanning en tijdens herstel van inspanning verstoord is bij patiënten met M.E./CVS.

Methodes: 22 M.E./CVS-patiënten en 20 gezonde, sedentaire controles namen deel aan deze studie. Er werden verschillende autonome variabelen, inclusief cardiale (bloeddruk (BP), hartslag (HR), en hartslag-variabiliteit metingen over tijd (RMSSD [Root Mean Square of the Successive Differences’ is één van de ‘instrumenten gebruikt om HRV te bepalen, door de verschillen tussen opéénvolgende hartslagen te bekijken]) & frequentie (LF/HF [verhouding lage-frequentie (sympathisch) op hoge-frequentie (parasympathisch) hartslag-variabiliteit (HRV); een daling is indicatief voor gedaalde sympathovagale aktiviteit]) domeinen), respiratoire en elektrodermale responsen beoordeeld, gebruikmakend van elektrofysiologische metingen. Alle beoordelingen werden uitgevoerd tijdens periodes van 10 min vóór (= in rust) en na (= herstel) een acute inspanning (= sub-maximale fiets-inspanning-test). Daarnaast werden continu cardio-respiratoire metingen uitgevoerd tijdens de inspanning-test.

Resultaten: De M.E./CVS-patiënten vertoonden gelijkaardige HR, BP, RMSSD, elektrodermale funktie en ademhaling-ritme in rust als de controles. Hoewel LF & HF bij de M.E./CVS-patiënten lager (p = .038, p = .024 respectievelijk) was dan bij de controles, was de LF/HR ratio gelijkaardig (p = .314); wat wijst op verminderde sympathische en parasympathische aktivatie bij M.E./CVS in rust met een behouden sympatho/vagaal evenwicht [weerspiegeling van de autonome toestand, resulterend uit sympathische en parasympathische invloeden].

De inspanning-capaciteit en de prestatie-parameters M.E./CVS-patiënten en controles waren gelijkaardig (p > .05); net zoals de HR- en BP-responsen tijdens inspanning. Hoewel de LF/HF ratio bij beide groepen verhoogde (wat de sympathische overheersing en parasympathische inhibitie tijdens inspanning weerspiegelt), was bij M.E./CVS de stijging niet hoog genoeg om significantie te bereiken (p = .059) – wat wel het geval was bij de controles (p = .001) – dit toont aan dat hoewel er gelijkaardige sympathische en parasympathische modulatie plaatsvindt tijdens inspanning bij M.E./CVS als bij gezonde mensen, de grootte-orde van deze modulatie verstoord is bij M.E./CVS.

Na inspanning daalde de gemiddelde HR (p < .001) voor beide groepen maar er werd een differentiële respons gezien wat betreft volledig herstel. De HR tijdens herstel verschilde niet significant t.o.v. de HR in rust (p = .578) bij de controles, wat er op wijst dat de HR snel herstelde naar basale waarden na inspanning. In de M.E./CVS-groep werd echter een significant hogere HR geobserveerd tijdens herstel t.o.v. in rust (p = .031) en de 10 min herstel waren onvoldoende om de HR naar baseline te laten terug te keren (p = .037).

Besluit(en): In rest gaven de parameters in het tijd-domein normale autonome funktie aan bij M.E./CVS, terwijl de frequentie-domein parameters duiden op de mogelijke aanwezigheid van verminderde (para)sympathische aktivatie. Hoewel een gelijkaardige (para)sympathische modulatie plaats vond tijdens inspanning bij M.E./CVS en gezonde mensen, was de grootte-orde van deze modulatie verstoord bij M.E./CVS-patiënten. Er werd voor het eerst een gereduceerde parasympathische reaktivatie tijdens herstel na inspanning gezien bij M.E./CVS.

Implicaties: Vertraagd herstel van de HR en/of een verminderd HR-herstel, zoals gezien bij M.E./CVS, bleken bij andere pathologieën geassocieerd met een slechte prognose, hoog risico op nadelige cardiale voorvallen, morbiditeit en plotse dood, wat impliceert dat toekomstige studies zouden moeten onderzoeken of dit ook het geval is bij M.E./CVS en hoe men het HR-herstel in deze populatie veilig kan verbeteren.

oktober 4, 2015

Longitudinale analyse van immune abnormaliteiten bij ernstige & matige M.E.(cvs)

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 7:48 am
Tags: , , , ,

Verder werk over de rol van ‘Natural Killer’cellen bij M.E.(cvs) door het Australisch team rond Ekua Brenu, Donald Staines & Sonya Marshall-Gradisnik.

Voor wat meer achtergrond zie ‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’, ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS’, ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ & de links meegegeven in het artikel en de stukken over hun eerder onderzoek op deze paginas.

————————-

J Transl Med. (2015) 13: 299

Longitudinal analysis of immune abnormalities in varying severities of Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis patients

Hardcastle SL, Brenu EW, Johnston S, Nguyen T, Huth T, Ramos S, Staines D, Marshall-Gradisnik S

National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, School of Medical Science, Griffith University, Parklands Drive, Gold Coast, QLD, 4222, Australia

Samenvatting

ACHTERGROND: Research heeft immunologische abnormaliteiten geïdentificeerd bij Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME), een heterogene ziekte met een onbekende oorzaak waarvoor geen diagnostische test beschikbaar is. Er zijn geen CVS/ME-studies die aangeboren en adaptieve immuun-cellen longitudinaal onderzochten bij patiënten met een verschillende ziekte-ernst. Dit is de eerste studie die immuun-cellen over een periode van 6 maand onderzoekt in relatie met de variërende symptoom-ernst bij CVS/ME-patiënten. De deelnemers werden gegroepeerd in 18 gezonde controles, 12 patiënten met matige CVS/ME en 12 met ernstige CVS/ME; en er werd flow-cytometrie toepast om cel-parameters te onderzoeken op 0 en 6 maand.

RESULTATEN: Met verloop van tijd verhoogde de CD62L [L-selectine, een cel-adhesie molekule] expressie op iNKT [invariante of type-1 NK T-cellen; dragen een invariante T-cel receptor (TCR)] significant bij matige CVS/ME-patiënten en CD56bright NK-receptoren [CD56 = ‘Neural cell adhesion molecule’, NCAM; menselijke NK-cellen kunnen worden onderverdeeld in verschillende populaties op basis van de expressie van de oppervlakte-merkers CD16 & CD56] verschilden bij ernstige CVS/ME. Naïeve [nog niet aan een antigen blootgesteld] CD8+ T-cellen, CD8CD4 en CD56CD16 iNKT fenotypes, γδ [gamma/delta] T-cellen [kleine subgroep T-cellen die een speciale TCR op hun oppervlak dragen] en effector geheugen subsets [Een antigen-specifieke ‘memory’ T-cel expandeert tot grote aantallen effector T-cellen bij her-blootstelling aan het oorspronkelijk antigen.] waren significant verhoogd bij ernstige CVS/ME-patiënten op 6 maand. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significante verminderingen qua CD56brightCD16dim NKG2D[zie bespreking], CD56dimCD16 KIR2DL2/DL3 [KIR = ‘Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors’; zie ook ‘Overmaat aan KIRs & tekort aan HLA-Bw4 bij CVS], CD9CD11a γδ T-cellen en CD62L+CD11a γδ T-cellen op 6 maand [CD9 & CD11 zijn adhesie-molekulen op het cel-oppervlak].

BESLUITEN: Patiënten met ernstige CVS/ME verschilden met verloop van tijd van controles en patiënten met matige CVS/ME en vertoonden significante wijzigingen qua expressie in iNKT cel fenotypes, merkers van CD8+ T-cellen, NK-cel receptoren en γδ T-cellen op 6 maand. Dit benadrukt het belang van het verder longitudinaal bepalen van deze potentiële immune biomerkers bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME.

Achtergrond

In het immuunsysteem worden lymfocyten onderworpen aan continue oriëntatie, signalen en regulering om succesvolle cel-ontwikkeling en homeostase, en vervolgens ziekte te voorkomen. Immuun-responsen die worden opgewekt als gevolg van deze signalen tussen aangeboren en adaptieve cellen, kunnen fluctueren en hebben een cruciale invloed op het handhaven van fysiologische homeostase [Brenu EW et al. Longitudinal investigation of natural killer cells and cytokines in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2012) 10: 88]. Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME) is een heterogene ziekte, die verschilt qua ernst en aanvang maar de research heeft consistent immunologische abnormaliteiten vastgesteld [Brenu E et al. Natural killer cells in patients with severe Chronic Fatigue Syndrome. Autoimmun Highlights. (2013) 4: 1-12 /// Brenu E et al. Immune abnormalities in patients meeting new diagnostic criteria for Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis. J Mol Biomark Diagn. (2013) 4: 4172 /// Brenu EW et al. Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2011) 9: 81 => ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs) /// enz.].

Verminderde Natural Killer (NK) cel cytotoxische aktiviteit is de meest overheersende en consistente uitkomst bij immunologische studies omtrent CVS/ME. Een aantal parameters bleek ook gewijzigd: o.a. T regulerende cellen (Tregs) [sub-populatie T-cellen die het immuunsysteem moduleren, tolerantie voor zelf-antigenen helpen behouden en auto-immuun-ziekten voorkomen; voor wat duiding zie ‘Heterologe immuniteit – overzicht], iNKT-cellen, CD8+ T-cellen en cytokinen [o.a. Hardcastle S, Brenu E et al.. Analysis of the relationship between immune dysfunction and symptom severity in patients with Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME). J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 2]. Veranderingen qua aangeboren en adaptieve immuun-cellen weerspiegelen de mate van immune ontregeling bij CVS/ME, die mogelijks gelinkt is met het pathomechanisme van de ziekte of kan bijdragen tot toekomstige diagnostische methodes.

Longitudinale studies bij CVS/ME hebben ook consistent gereduceerde NK-cel aktiviteit aangetoond terwijl cytokine-waarden met verloop van tijd variëren. Het lijkt dat longitudinale onderzoeken van immuun-cellen bij CVS/ME een beoordeling van consistente immuun-parameters als potentiële biomerkers voor de ziekte toelaten. Deze research onderzoekt verder immunologische merkers van het aangeboren en adaptief immuunsysteem op 0 & 6 maand bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME.

Methodes

Deelnemers

[…] De CVS/ME-patiënten hadden de ziekte minstens 6 maand voorafgaand aan de studie. CVS/ME werd gedefinieerd op basis van de 1994 Fukuda criteria. De ernst van de CVS/ME (matig of ernstig) werd bevestigd gebruikmakend van een uitgebreide vragenlijst die de symptomatologie, gezondheid-status, levenskwaliteit, ernst en mobiliteit beoordeelt. Deelnemers werden uitgesloten als ze eerder een diagnose van een auto-immune aandoening, psychose, hart-ziekte of schildklier-aandoening kregen, of als ze zwanger waren, borstvoeding gaven, rookten of symptomen van CVS/ME vertoonden die niet overéénkwamen met de Fukuda. […] De groep met ernstige CVS/ME was aan huis gebonden en de scores voor de ‘Fatigue Severity Scale’ (FSS), ‘Dr Bell’s Disability Scale’, de ‘FibroFatigue Scale’ en de ‘Karnofsky Performance Scale’ (KPS) werden bepaald als maat voor de ernst.

Staal

[vol bloed geanalyseerd binnen 12 uur na afname]

Intracellulaire analyse

[Merken met monoclonale antilichamen voor T regulerende cel (Treg) fenotypes, NK lytische proteïnen en CD8 lytische proteïnen (…). Expressie van FOXP3+ Tregs werd bepaald op CD4+CD25+CD127low T-cellen. NK- en CD8 T-(…) geïncubeerd met perforine, granzyme-A & granzyme-B monoclonale antilichamen om de expressie te meten.]

NK-fenotype en analyse van de receptoren

[NK-cellen gelabeld met CD56, CD16, CD3 en monoclonale antilichamen voor KIR-receptoren.]

Vol-bloed analyse

[iNKT, dendritische cellen (DC), B, γδ T en CD8+ T-cel fenotypes werden bepaald gebruikmakend van geschikte antilichamen.]

Gegevens en statistische analyse

[statistische significantie: p < 0.05]

Resultaten

Patiënten-kenmerken

Gemiddelde (± SD) leeftijd voor controles (n = 18), patiënten met matige CVS/ME (n = 12) en patiënten met ernstige CVS/ME (n = 12) was 41,94 ± 10,76, 44,73 ± 12,90 en 41,27 ± 10,05 (geen statistisch significante verschillen). Distributie volgens geslacht was ook niet significant verschillend (overwegend vrouwen: 72, 67 & 83 % voor de controles, patiënten met matige CVS/ME en patiënten met ernstige CVS/ME).

Alle CVS/ME-patiënten voldeden aan de 1994 Fukuda criteria […]. Volgens de ‘FibroFatigue Scale’ scores stelden alle CVS/ME-patiënten het significant slechter dan de controle-groep (uitgezonderd wat betreft ‘droevigheid’). Er was geen statistisch significant verschil tussen matige en ernstige CVS/ME wat betreft de ‘FibroFatigue Scale’ […]. ‘Dr Bells Disability scale’ (DRS) en de KPS waren significant verschillend tussen alle groepen: de scores van de patiënten met ernstige CVS/ME waren significant slechter t.o.v. die van de patiënten met ernstige CVS/ME.

Geen verandering qua intracellulaire parameters

Geen significante verschillen tussen de groepen (0 & 6 maand) voor Tregs, NK- of CD8+ T-cel lytische proteïnen.

Geen verandering qua vol-bloed fenotypes

Geen significante verschillen in DC of B-cel fenotypes tussen de groepen of tussen 0 & 6 maand.

iNKT-cellen

Tussen 0 & 6 maand waren iNKT-cellen die CD62L tot expressie brengen significant verhoogd op 6 maand bij patiënten met matige CVS/ME (p = 0.004).

Op 6 maand waren CD8CD4 en CD56CD16 iNKT-cellen significant verhoogd bij ernstige CVS/ME t.o.v. controles (p = 0.024 & 0.030).

KIRs

CD56brightCD16dim NK-cellen die KIR3DL1/DL2 tot expressie brengen waren significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p < 0.000 & 0.004). CD56brightCD16+ NK-cellen die KIR2DL1 tot expressie brengen waren significant verhoogd patiënten met ernstige CVS/ME na 6 maand (p = 0.011). CD56brightCD16+ NK-cellen die KIR2DL2/DL3 tot expressie brengen waren significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p = 0.018 & 0.049). CD56brightCD16+ NK-cellen die KIR2DS4/DL2 tot expressie brengen waren ook significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p = 0.038 & 0.023). Op 6 maand waren CD56brightCD16dim NK-cellen die NKG2D tot expressie brengen significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME vergeleken met patiënten met matige CVS/ME (p = 0.014). Op 6 maand was ook de KIR2DL2/DL3 expressie in CD56dimCD16 NK-cellen significant verminderd bij patiënten met ernstige CVS/ME t.o.v. controles (p = 0.045).

CD8 T-cellen

Op 6 maand waren naïeve CD8 T-cellen significant verhoogd bij patiënten met ernstige CVS/ME in vergelijking met bij patiënten met matige CVS/ME (p = 0.041).

γδ T-cellen

Op 6 maand waren de totale γδ2 T-cellen significant verhoogd bij ernstige CVS/ME t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.035 & 0.034). Op 6 maand waren de γδ2 effector geheugen en CD45RA+ effector geheugen T-cellen ook significant verhoogd in de groep patiënten met ernstige CVS/ME in vergelijking met controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.003, 0.013 & 0.017, 0.032).

Op 6 maand vertoonden de γδ1 T-cellen in de groep patiënten met ernstige CVS/ME significant lagere CD94CD11a expressie vergeleken met controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.018 & 0.047). Op 6 maand was de CD94CD11a expressie in γδ2 T-cellen van patiënten met ernstige CVS/ME significant hoger dan bij controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.019 & 0.005). De groep met ernstige CVS/ME vertoonde ook significant hogere CD94CD11a+ expressie op γδ2 T-cellen t.o.v. controles (p = 0.025) op maand 6.

Op 6 maand was de γδ1 T-cel expressie van CD62L+CD11a significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME in vergelijking met met zowel controles als patiënten met matige CVS/ME (p = 0.013 & 0.023). Op 6 maand was de expressie van CD62L+CD11a alsook CD62L+CD11a+ op de γδ2 T-cellen significant verhoogd in de groep met ernstige CVS/ME t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.002, 0.001 & 0.045, 0.018 respectievelijk).

Bespreking

De huidige studie onderzocht aangeboren en adaptieve immuun-cellen op 0 en 6 maand om longitudinale veranderingen te bekijken bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significante verschillen qua NK-cel receptoren met verloop van tijd in vergelijking met controles en patiënten met matige CVS/ME. Op 6 maand vertoonden patiënten met ernstige CVS/ME ook significante wijzigingen qua iNKT-cel fenotypes, CD8+ T-cel merkers, NK-cel receptoren en γδ T-cellen vergeleken met de controles en/of patiënten met matige CVS/ME.

Onze studie toonde immunologische variatie met verloop van tijd aangezien de groepen verschillen tussen 0 en 6 maand. iNKT-cellen werden eerder nog niet onderzocht bij CVS/ME en de huidige studie vond dat de expressie van CD62L significant was verhoogd bij patiënten met matige CVS/ME tussen 0 en 6 maand. De funktie van CD62L in iNKT-cellen is niet gekend, hoewel dit variatie in iNKT-cel merkers of adhesie met verloop van tijd bij CVS/ME kan suggereren. De CD56bright NK-cel subset varieerde ook tussen de groepen met verloop van tijd, bijzonderlijk bij ernstige CVS/ME. CD56brightCD16dim NK-cellen die KIR3DL1/DL2 tot expressie brengen, en CD56brightCD16+ NK-cellen die KIR2DS4 en KIR2DL2/DL3 tot expressie brengen, waren significant verhoogd na 6 maand bij controles en patiënten met matige CVS/ME, terwijl patiënten met ernstige CVS/ME significant verhoogde CD56brightCD16+ NK-cellen, die de KIR2DL1 receptor tot expressie brengen, hadden na 6 maand. Deze research toonde veranderingen qua NK-receptoren met verloop van tijd, in het bijzonder in CD56bright NK-cellen. CD56bright NK-cellen beslaan ca. 10 % van de totale perifere NK-cellen en zijn de voornaamste producenten van NK-cel cytokinen, vooral IFN-γ, TNF-β, macrofaag kolonie-stimulerende factor (M-CSF), IL-10 & IL-13 tijdens een aangeboren immuun-respons. Eerder werd getoond dat perifere warden van IL-10 en IFN-γ significant verhoogd waren en longitudinale analyse toonde dat het CD56brightCD16 NK-cel fenotype verlaagd was bij CVS/ME-patiënten met verloop van tijd. De huidige studie suggereert mogelijk dat de wijzigingen qua CD56bright NK-cel subsets de cytokine-produktie bij CVS/ME met verloop van tijd zouden kunnen beïnvloeden. Onevenwichten tussen pro-inflammatoire cytokinen of cytokine-inhibitoren zouden een rol kunnen spelen bij de initiatie van een aantal ziekten, vooral Th1/Th2 cytokine verschuivingen die werden aangewend om de pathogenese van immunologische ziekte te verklaren.

NK-cel receptoren zijn vooral belangrijk bij CVS/ME aangezien verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit één van de meest consistente merkers van de ziekte is [zie o.a. Huth T, Brenu E et al. Characterization of natural killer cell phenotypes in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 2]. NK-cel cytotoxische aktiviteit kan worden gereguleerd via NKG2D, dat een aktiverende receptor is die eerder significant verhoogd bleek bij CVS/ME-patiënten gedefinieerd via de ‘International Consensus Criteria’, in vergelijking met CVS/ME-patiënten gedefinieerd via de 1994 Fukuda definitie. CD94 is een NK-receptor die afhankelijk is van NKG2 proteïne associatie en ook significant verhoogd bleek bij CD56dimCD16 NK-cellen van CVS/ME-patiënten. Onze studie vond significant gedaalde NKG2D-expressie bij CD56brightCD16dim NK-cellen bij ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME op maand 6. Gereduceerd NKG2D kan daarom geassocieerd zijn met de verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit die eerder werd getoond bij ernstige CVS/ME in vergelijking met patiënten met matige CVS/ME. Eerdere research suggereerde ook dat verstoring van de NK-cel cytolytische werking gedeeltelijk kan worden veroorzaakt door verminderde aktiverende NK-cel receptoren, zoals NKG2D [onderzoek niet bij M.E.(cvs)].

KIR2DL2/DL3 is een inhiberende receptor die eerder gereduceerd bleek bij patiënten met ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME. De huidige studie ondersteunt eerdere bevindingen waarbij KIR2DL2/DL3-expressie in CD56dimCD16 NK-cellen bij ernstige CVS/ME wederom significant verminderd was in vergelijking met controles. Deze reductie van de inhiberende receptor bij CVS/ME-patiënten kan een gevolg zijn van een grotere regulerende respons op de verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit die werd aangetoond bij de ziekte, in het bijzonder aangezien CD56dim NK-cellen zeer cytotoxisch zijn.

Significant verhoogde aantallen naïeve CD8+ T-cellen bij patiënten met ernstige CVS/ME op maand 6 van deze research kunnen het vermogen bevorderen van deze ernstig aangetaste patiënten om een immuun-respons tegen nieuwe antigenen te ontwikkelen en de vatbaarheid voor infekties te verlagen. CD8+ T-cellen zijn ook verantwoordelijk voor cytotoxische aktiviteiten en bleken eerder een significant verminderde aktiviteit te vertonen bij CVS/ME-patiënten. In tegenstelling daarmee bleken CVS/ME-patiënten eerder geassocieerd met CD8+ T-cel immuun-aktivatie, een gedaald niveau qua CD8+ suppressor T-cellen en een verhoging qua in CD8+ cytotoxische T-cellen. Daarom valideert de huidige studie eerdere research waar significant versterkte CD8+ T-cel aktivatie en CD8+ T-cel aantallen werden gevonden bij CVS/ME-patiënten.

Er is weinig research aangaande iNKT-cellen bij CVS/ME-patiënten, hoewel één studie significant gestegen aantallen iNKT-cellen heeft getoond bij ernstige CVS/ME; verminderde CD8CD4, CD8aCD4 fenotypes bij patiënten met matige CVS/ME, verhoogde CD56CD16 en CCR7 [C-C chemokine receptor type-7] SLAM [‘signalling lymphocyte activation molecule’, immuun-cel receptoren] fenotypes bij ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME en controles. De huidige studie vond wederom significant verhoogde iNKT-cellen die CD56CD16 tot expressie brengen bij patiënten met ernstige CVS/ME op maand 6. De funktie van CD56 en CD16 op iNKT-cellen is niet bekend maar gewijzigde expressie van deze merkers op NK-cel fenotypes wordt echter dikwijls aangetoond bij CVS/ME-patiënten. De CD8CD4 subset van iNKT-cellen is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor cytotoxische aktiviteiten en bleek eerder gereduceerd bij patiënten met matige CVS/ME. De huidige studie heeft een significante toename qua CD8CD4 iNKT-cellen getoond bij ernstige CVS/ME, wat een mogelijk regulerend mechanisme suggereert waarbij cytotoxische aktiviteiten versterkt kunnen zijn in iNKT-cellen, aangezien een regulerende respons op de verminderde cytotoxische aktiviteit consistent werd gedocumenteerd bij NK-cellen en CD8+ T-cellen van CVS/ME-patiënten.

De huidige studie vond significant verhoogde globale aantallen γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME op maand 6. Aangezien γδ T-cellen ‘schildwacht’-cellen zijn met cytotoxische eigenschappen, kan dit een aktivatie zoals een immuun-respons op bakteriële infektie, wond-herstel, antigen-presentatie of immunoregulering suggereren. Significant verhoogde aantallen effector geheugen en CD45RA+ effector geheugen γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME suggereren dat ze een groter potentieel voor cytotoxische aktiviteit, ‘tissue-homing’ [adhesie van circulerende lymfocyten op gespecialiseerde cellen d.m.v. diverse weefsel-specifieke adhesie-molekulen] en doelwit-herkenning hebben. Effector geheugen fenotypes van γδ T-cellen belichten NK-achtige funkties, het detekteren van ‘major histocompatibility complex’ (MHC) expressie en het ondergaan van cytotoxische aktivitieiten volgende op cytokine-gedirigeerde proliferatie en regulerende mechanismen. Interessant is dat effector geheugen én CD45RA+ effector geheugen T-cel fenotypes preferentieel gemobiliseerd worden tijdens adrenerge stimulatie, wat suggereert dat immuun-responsen bij ernstige CVS/ME kunnen worden versterkt op een gelijkaardige manier als bij een situatie met psychologische stress. Er kan mogelijks een homeostatisch mechanisme plaatsvinden bij ernstige CVS/ME, die leidt tot hogere immuun-aktivatie, gelijkaardig met wat ook werd aangetoond in CD8+ T-cellen en Tregs bij CVS/ME.

CD94CD11a expressie was significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME in γδ1 T-cellen en significant verhoogd bij ernstige CVS/ME in γδ2 T-cellen. CD94 is een molekule op het cel-oppervlak met NK-achtige capaciteiten, belangrijk bij MHC-expressie detektie en hoge cytotoxische aktiviteiten, terwijl CD11a een adhesie-molekule is die migratie naar inflammatoire sites helpt. γδ2 T-cellen die CD94CD11a+ tot expressie brengen, waren ook significant verhoogd bij ernstige CVS/ME, wat suggereert dat de meerderheid van de γδ T-cellen bij deze patiënten verbeterde adhesie en migratie naar inflammatie-sites kunnen vertonen. γδ1 en γδ2 T-cellen vertoonden ook variatie qua CD62LCD11a expressie, aangezien patiënten met ernstige CVS/ME significant verminderde CD62L+CD11a γδ1 T-cellen vertoonden alsook significant gedaalde CD62L+CD11a γδ2 T-cellen. CD62L+CD11a+ expressie was gestegen in γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME, wat weerom mogelijks kan suggereren dat patiënten met ernstige CVS/ME een versterkte immuun-aktivatie hebben en een verhoogd adhesief en migratorisch vermogen kunnen hebben in vergelijking met patiënten met matige CVS/ME en controles. De alternatieve expressie van deze merkers in γδ1 en γδ2 T-cellen kan het resultaat zijn van verschillen qua γδ T cel fenotypes – γδ1 T-cellen zijn voornamelijk aanwezig in epitheliale weefsels met lage waarden in het bloed en γδ2 T-cellen vertegenwoordigen de meeste van de circulerende γδ T-cellen.

Besluiten

Dit onderzoek was het eerste om aangeboren en adaptieve immuun-cellen te bepalen met verloop van tijd bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significant gewijzigde NK-cel receptoren met verloop van tijd t.o.v. patiënten met matige CVS/ME en controles. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden ook significante veranderingen qua expressie in iNKT-cel fenotypes, CD8+ T-cel merkers, NK-cel receptoren en γδ T-cellen t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME op maand 6. Deze research benadrukte het belang van het longitudinaal bepalen bij variërende ernst-graden qua CVS/ME om de variatie que ziekte-graad en samenhang van potentiële immuun-abnormaliteiten die werden aangetoond verder te onderzoeken. Dit onderzoek kan ook bijdragen tot het verder begrijpen van CVS/ME en mogelijks bijdragen tot het vinden van een diagnostische test gebaseerd op afzonderlijke immunologische merkers.

————————-

In een daaropvolgend artikel (‘Pilot Study of Natural Killer Cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis and Multiple Sclerosis’ in Scand J Immunol. 2015) rapporteert deze groep researchers “Co-expressie van CD57 en perforine was significant verhoogd op CD56dimCD16+ NK-cellen van CVS/ME-patiënten vergeleken met MS en niet-vermoeide controles. De resultaten van deze piloot-studie suggereren dat NK-cellen van CVS/ME- en MS-patiënten verhoogde differentiatie kunnen hebben ondergaan in respons op externe stimuli, die verschillende mechanismen in het NK-cel cytotoxische aktiviteit mechanisme hebben kunnen beïnvloed.”.

september 20, 2015

Mitochondrieën-beschermende diëten voor M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:10 pm
Tags: , , , ,

Dr Courtney Craig (drcourtneycraig.com) kreeg naar eigen zeggen op jonge leeftijd de diagnose “CVS”. Nu geeft ze voedingsadvies, verkoopt ze supplementen en ‘lifestyle’ therapieën. Ze is lid van de ‘American Clinical Board of Nutrition’ en de ‘American Nutrition Association’. “Doctor” Craig is geen arts (M.D.) en wij raden patiënten ook niet aan de hier besproken ‘behandelingen’ zomaar uit te proberen. We geven het artikel mee om geschoolde artsen/onderzoekers aan te sporen dit nader te bekijken…

————————-

Med Hypotheses. [pre-print Aug 2015]

Mitoprotective dietary approaches for Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: Caloric restriction, fasting and ketogenic diets

Craig C

Privé Praktijk, Queens, NY, V.S.

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom is een idiopathische ziekte gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid en neuro-immune abnormaliteiten. Steeds meer bewijsmateriaal wijst een mitochondriale dysfunktie aan als centrale boosdoener van de ziekte, omwille van de aktivatie van immune/inflammatoire mechanismen die de mitochondrieën belasten. Dit artikel exploreert dieet-strategieën die de mitochondrieën beschermen. Cellulaire mechanismen voor ketogene diëten, vasten en calorie-beperking worden reeds decennia-lang bestudeerd en onthullen nu mitochondrieën-specifieke mechanismen die een rol zouden kunnen spelen bij de vermindering van de symptomen van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom. Toekomstig onderzoek zou de fysiologische effekten van deze dieet-strategieën bij Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom moeten verkennen.

Achtergrond

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een idiopathische ziekte die wordt gekenmerkt door invaliderende, langdurige vermoeidheid, bijzonderlijk na fysieke of mentale inspanning. Tot op heden zijn er geen medicijnen beschikbaar, aangezien de pathofysiologie onduidelijk blijft. Patiënten krijgen palliatieve zorg [gericht op verzachting of verlichting; niet genezing] waarvan het nut niet gekend is, omwille van het feit dat er beperkte gerandomiseerde, gecontroleerde testen zijn die de behandel-interventies onderzoeken. Weinig patiënten keren terug naar het funktionering-niveau van voor de ziekte en worstelen met levenslange invaliditeit.

Op basis van de huidige stand van zaken wat betreft de pathofysiolgie van ME/CVS, en deze van gelijkaardige chronische vermoeiende ziekten, kunnen dieet-interventies worden geformuleerd die verlichting van de symptomen zou kunnen bieden voor sommige patiënten. Er werden sleutel-kenmerken voor de ziekte aangetoond betreffende mitochondriale dysfunktie en oxidatieve stress. Diëten gericht op mitochondriale dysfunktie, en daardoor mitoprotectief, werden in de literatuur besproken. Deze omvatten calorische restrictie, vasten en ketogene [verhogen de concentratie keton-lichamen; energie-rijke verbindingen die o.a. andere door de hersenen worden gebruikt als brandstof in het geval van hypoglycemie] diëten.

Dieet-trends bij ME/CVS

Veel patiënten rapporteren zelf over het gebruik van speciale diëten om de symptomen van ME/CVS te beheersen. Er zijn echter weinig studies die hebben onderzocht welk effekt deze interventies hebben op de symptoom-ernst en het funktioneel vermogen. ME/CVS-patiënten hanteren heterogene voeding-restrictie patronen. Voeding-sensitiviteiten komen courant voor, wat resulteert in het vermijden van mogelijke voeding-allergenen die de vermoeidheid kunnen verergeren of de darm-klachten kunnen verergeren. Zelf-gerapporteerde gegevens duiden op het vermijden van zuivel, suikers, alkohol, gluten-bevattende granen of alle graan-produkten. Onderzoekers wezen op de geringe inname van groenten en vezels door een grote groep (247) Nederlandse patiënten. Gezien de sterke verbreiding van zelf-opgelegde dieet-restricties bij ME/CVS-patiënten, is er een enorme nood aan gevalideerde voeding-interventies.

Mitochondriale dysfunktie bij ME/CVS

Er is steeds meer bewijsmateriaal voor de rol van mitochondriale gezondheid bij verscheidene chronische ziekten met vermoeidheid als hoofd-symptoom. Dit omvat neurodegeneratieve ziekte, kanker, auto-immune ziekte en cardiovasculaire ziekte. Inderdaad: vermoeidheid is een definiërend symptoom van mitochondriale dysfunktie en er wordt dus beweerd dat deze betrokken is bij de pathofysiologie van ME/CVS. Hoewel er geen definitieve gevalideerde biomerker voor ME/CVS is, werden tekenen van inflammatie, immuun-dysfunktie en nutriënten-deficiëntie die een mitochondriale etiologie ondersteunen in de literatuur beschreven. Of mitochondriale dysfunktie een primaire etiologie of gevolg is, kan echter nog niet worden vastgesteld.

Studies bij ME/CVS-patiënten tonen een mogelijke pathognomonische [kenmerkende] rol voor mitochondriale dysfunktie aan, te wijten aan oxidatieve stress. Er werd verminderd mitochondriaal membraan elektron-transporter coenzyme-Q10 gevonden. Er werden ook significante omgekeerde verbanden geobserveerd tussen de anti-oxidante capaciteit van ME/CVS-patiënten en vermoeidheid-ernst scores. Gebruikmakend van computer-modellen die metaboliet-dynamieken in skelet-sieren tijdens inspanning en herstel simuleren, werd gedaalde mitochondriale capaciteit aangetoond. ME/CVS-patiënten hadden 70% mitochondriale capaciteit vergeleken met controles, met lactaat-accumulatie en vertraagd herstel van de ATP-concentratie [zie ‘Computer-model voor inspanning-intolerantie bij M.E.(cvs)]; een bevinding die consistent is met andere wat betreft abnormale lactaat-concentratie [zie ‘Verhoogd ventriculair lactaat & verlaagd corticaal glutathion impliceren oxidatieve stress bij CVS]. Een gerandomiseerde, dubbel-blinde placebo-gecontroleerde behandel-studie bestaande uit 8 weken supplementering met CoQ10 en NADH verbeterde de vermoeidheid en biochemische merkers voor mitochondriale dysfunktie [zie ‘Oraal Co-enzyme Q10 plus NADH voor M.E.(cvs)], wat verder suggestief is voor een of mitochondriale etiologie.

Tekorten aan glutathion (GSH), superoxide-dismutase (SOD), katalase, GSH-peroxidase en GSH-reductase werden vastgesteld in perifeer bloed van ME/CVS-patiënten. Verder werden merkers voor oxidatieve belasting opgemerkt: significant verhoogde plasma-peroxiden en 8-hydroxy-deoxyguanosine (een merker voor oxidatieve schade aan DNA).

F2-isoprostaan is de gouden standaard om objectief in vivo oxidatieve stress te meten. Een team [rond Vance Spence; Kennedy G, Spence V, McLaren M, Hill A, Underwood C, Belch J. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms. Free Radic Biol Med (2005) 39(5):584-589; zie ook:Oxidatieve stress] vond stijgingen van F2-isoprostaan bij ME/CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles. Een andere studie [zie ‘Interleukine-6 en isoprostanen bij CVS na inspanning] heeft verhoogd F2-isoprostaan gevonden bij ME/CVS-patiënten in rust en tijdens inspanning vergeleken met gezonde controles.

Mitochondrieën zijn dynamische organellen die hun morfologie wijzigen in respons op stressoren of veranderingen qua cellulair energie-metabolisme. Mitochondrieën ondergaan verlenging, fusie en splitsing; wat de recyclage van membranen toelaat en het herwinnen van onbeschadigd mtDNA om de mitochondriale funktie te behouden. Bioptie-studies bij ME/CVS-patiënten zijn niet overtuigend maar geven veranderingen qua mitochondriale morfologie aan. Een studie vond hypertrofe mitochondrieën in de vastus lateralis van ME/CVS-patiënten vergeleken met controles. Een andere noteerde mitochondriale hyperplasie in biopten, maar geen verandering qua mitochondriale struktuur. [voor een overzicht: Filler K et al. Association of mitochondrial dysfunction and fatigue: a review of the literature. BBA Clin (2014) 1: 12-23] Inderdaad: mitochondriale hyperplasie is een sleutel-kenmerk van mitochondriale ziekte en cellulaire stress via stimulatie van de mitochondriale biogenese. Meer onderzoek is aangewezen, maar deze bevindingen kunnen de mitochondriale dysfunktie als een aandrijver van de ziekte verder verduidelijken.

Chronische virale infekties kunnen verantwoordelijk zijn voor mitochondriale beschadiging. Mitochondrieën zijn gekend betrokken te zijn bij immuun-cel signalisering via stimulatie van de aangeboren immuniteit na detektie van pathogenen. Het buiten-membraan huisvest belangrijke immuun-complexen zoals Toll-like receptoren en het mitochondriaal antiviraal signalisering-proteïne [MAVS; vereist voor aktivatie van transcriptiefactoren die expressie van β-interferon reguleren en bijdragen tot antivirale immuniteit], dat het NF-κB mechanisme triggert. Door deze mechanismen hebben chronische virale infekties het potentieel om een vicieuze cyclus te creëeren die de normale mitobioenergetica verstoort en daardoor oxidatieve stress verhoogt. Onderzoekers [Anand S, Tikoo S. Viruses as modulators of mitochondrial functions. Adv Virol (2013) 738794] bekeken deze mechanismen specifiek bij Coxsackie-virus, Entero-virus en Epstein-Barr-virus – die dikwijls betrokken bleken bij de pathofysiologe van ME/CVS. Talrijke studies vonden latente, of terugkerende, virale infekties bij ME/CVS-patiënten maar een virale etiologie blijft echter onduidelijk.

Mitoprotectieve diëten: calorische restrictie & vasten

Calorische restrictie (CR) wordt dikwijls gedefinieerd als een 20-40% reductie van de calorieën-opname. Calorische restrictie bleek effekten te hebben op de mitochondriale funktie en de redox-signalisering. Deze effekten kunnen worden bekomen via interventies zoals koolhydraten-restrictie, methionine-restrictie of om de andere dag vasten. Op niveau van de mitochondrieën kan CR leiden tot adaptieve responsen die inflammatoire mechanismen, energie-metabolisme, mtDNA-herstel en modulatie van de oxidatieve stress beïnvloeden. Er wordt gedacht dat matige cellulaire stress die voorkomt bij energie-restrictie een hormetisch effekt [schadelijk bij te veel, positief bij weinig] oplevert dat leidt tot adaptieve cel-responsen en weerstand tegen ziekte.

De exacte mechanismen waarmee CR de oxidatieve belasting op de mitochondrieën moduleert, worden niet volledig begrepen maar er wordt gedacht dat het ten dele te wijten is aan de verhoogde expressie van ontkoppelende proteïnen of stress-respons transcriptie-factoren. Een ander voorgesteld mechanisme is dat CR autofagie [strikt geregeld proces waarbij de cel eigen cel-produkten verteert in de zogenaamde lysomen; maakt deel uit van normale cel-groei, ontwikkeling en homeostase, en helpt het evenwicht behouden tussen synthese, afbraak en recyclage van cellulaire produkten] van beschadigde organellen – zoals mitochondrieën en proteïnen – stimuleert. Tijdens CR ondergaan mitochondrieën splisting, wat kan bijdragen tot de verwijdering van beschadigde mitochondrieën via mitofagie [= autofagie, ‘opruiming’ van (niet-funktionerende) mitochondrieën], wat zodoende leidt tot vermindering van de oxidatieve stress geproduceerd door beschadigde mitochondriale membranen (een cellulair schoonmakend effekt).

Nucleair SIRT1 als redox-modulator

De NAD+-afhankelijke proteïne-deacetylase famile van de sirtuinen [klasse van HDACs – histoon-deacetylasen zijn enzymen die acetyl-groepen (O=C-CH3) verwijderen; van belang bij de vertaling van RNA] staan bekend om hun modulatie van de redox-status in dieren- en menselijke modellen voor CR. Voorkomend in de nucleus, moduleert SIRT1 op een directe manier de oxidatieve stress via deacetylatering van transcriptie-factoren die beschermende genen reguleren. SIRT1 deacetyleert bv. ‘forkhead box’ transcriptie-factoren (FOXO) [transcriptie-factoren die fundamentele cellulaire processen zoals metabolisme, cel-differentiatie, cel-cyclus, DNA-herstel en andere reakties op cellulaire stress controleren] die de expressie van SOD2 [superoxide-dismutase-2] genen bevordert. Op zijn beurt inhiberen ge-upreguleerde SOD2 genen pro-inflammatoire cytokinen zoals TNFα en de interleukine-familie. TNFα is een krachtige verstoorder van de mitochondriale membranen, en kan een vicieuze cyclus van oxidatieve stress in gang zetten wanneer deze voortdurend ge-upreguleerd blijft.

Verscheidene studies bij ME/CVS-patiënten hebben abnormaliteiten in deze families van pro-inflammatoire cytokinen aangetoond. Anderen hebben TNFα-inhibitoren als een potentieel medicijn gesuggereerd.

Op een zelfde manier wordt cytokine-inductie gemoduleerd door SIRT1-aktivatie via inhibitie van het proteïne-complex NF-κB. SIRT1 inaktiveert de p56 subunit van NF-κB door deacetylering. Verhoogde NF-κB aktiviteit werd voorgesteld als een sleutel-mechanisme bij de bestendiging van ME/CVS-symptomen. Na aktivatie, induceert NF-κB transcriptie van pro-inflammatoire cytokinen zoals IL-1, IL-6, TNFα en COX-2. Er werd gesuggereerd dat verhoogd NF-κB positief gecorreleerd is met vermoeidheid en malaise bij ME/CVS-patiënten. CR kan daarom een middel zijn om deze inflammatoire mechanismen te moduleren en de symptoom-ernst te reduceren.

Mitochondriaal SIRT3 als redox-modulator

Het mitochondriale sirtuine, SIRT3, speelt ook een centrale rol in de redox-signalisering en wordt gemoduleerd via CR. CR induceert peroxisoom ‘proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha’ (PGC-1α) [lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme; PGC-1α stimuleert mitochondriale biogenese], wat een ‘master regulator’ van mitochondriale genen is, betrokken bij mitochondriale biogenese, metabolisme, de adaptieve stress-respons en onderdrukking van reaktieve zuurstof soorten (ROS). Er wordt gedacht dat PGC-1α SIRT3 gen-expressie controleert en zou kunnen deelnemen in een positieve feedback-lus in respons op stijgende AMP:ATP ratios. SIRT3 stimuleert ook de aktiviteit van het Krebs-cyclus [complexe reeks biochemische processen betrokken bij het oxidatief metabolisme van glucose; levert energie] enzyme isocitraat-dehydrogenase tijdens CR via deacetylatering. Isocitraat-dehydrogenase levert het reducerend equivalent (NADP+/NADPH) voor de recyclage van glutathion, en biedt zodoende een kritiek mechanisme voor het behouden van de algemene cellulaire redox-status. Tenslotte zorgt SIRT3 voor deacetylering en aktivatie van mangaan superoxide-dismutase (MnSOD), een ander belangrijk enzyme in de anti-oxidante verdediging.

Klinisch gebruik van calorische restrictie en vasten

De klinische manifestatie van deze cellulaire effekten werden bestudeerd in klinische proeven gebruikmakend van verscheidene vast- of CR-protocols. Er zijn verschillende vast-regimes: intermitterend vasten (afwisselende dagen of 2 dagen per week vasten) of periodiek alleen-water vasten (3 dagen of meer elke 2 of meer weken). Proeven met Reumatoïde Artritis patiënten die 1 tot 3 weken enkel-water vasten ondergingen, ervaarden minder subjectieve pijn en inflammatie. Een andere proef bij astmatici met over-gewicht, die 8 weken om de andere dag aan CR deden, vertoonden een daling qua objectieve merkers voor oxidatieve stress en inflammatie. Er werden reducties qua serum-TNFα gevonden, alsook van oxidatie-produkten (o.a. protiën-carbonylen). Ten laatste werd intermitterend vastend tijdens de Ramadan onderzocht. Metingen bij 50 gezonde mannen en vrouwen vóór, tijdens en na de Ramadan vertoonden een onderdrukking van pro-inflammatoire cytokinen IL-1β, IL-6 en TNFα na het vasten.

Proeven met vastende kanker-patiënten die chemotherapie kregen, tonen vermindering van de vermoeidheid en zwakte tijdens de behandeling – die de toxiciteit temperen en een mitochondriaal beschermend effekt suggereren. Een kleine studie bij fibromyalgie-patiënten (dikwijls co-morbide met ME/CVS) vergeleek traditionele reumatologische behandeling met een integratieve benadering die vasten omvatte. Na een periode van 2 weken, vertoonden de CR-patiënten verbeteringen van de ‘Fibromyalgia Impact Questionnaire’ (FIQ) scores alsook qua stemming [Michalsen A et al. In-patient treatment of fibromyalgia: a controlled non-randomized comparison of conventional medicine versus integrative medicine including fasting therapy. Evid Based Complement Alternat Med (2013) 908610]. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen of deze effekten kunnen worden bereikt in proeven met goed geselekteerde ME/CVS-patiënten.

Mitoprotectieve diëten: ketogene diëten

Een ketogeen dieet (KD) – gedefinieerd als een dieet met veel vet, zeer weinig koolhydraten – kan de effekten van CR of vasten nabootsen. De keton-lichamen aceto-acetaat en β-hydroxyboterzuur (βHOB) worden aangemaakt tijdens lipolyse via het genereren van acetyl-CoA, zoals voorkomt bij vasten of bij diëten met zeer weinig koolhydraten en veel vetten. De mitochondriale effekten van KD zijn gelijkaardig met deze die worden gezien bij CR (mechanismen verwant met zoals hierboven beschreven). Het is eigenlijk moeilijk te bepalen of de positieve cellulaire effekten die worden gezien bij CR en ketogene studies te wijten zijn aan verhoogde keton-lichamen, glucose-reductie of de unieke metabole en cellulaire adaptieve toestand die er het resultaat van is.

KD, wat traditioneel wordt gebruikt bij het managen van moeilijk te behandelen epilepsie, staat al lang bekend om zijn neuroprotectieve effekten, mogelijks voortvloeiend uit mitochondriale veerkracht en biogenese. Kanker-research toonde de rol aan van KD bij de verbetering van de mitochondriale werking en bio-energetica. Ketogene diëten werden voorgesteld als een therapeutische benadering voor ziekten die worden gekenmerkt door mitochondriopathie, zoals neurodegeneratieve ziekte. Bij knaagdieren bleken ketonen te leiden tot verhoogd fosfocreatine [belangrijke energie-voorraad in spieren en hersenen] in hartspier-cellen en substantiële verhogingen qua ATP in geïsoleerde hersen-mitochondrieën.

Mitochondriale effekten van β-hydroxyboterzuur

Studies bij knaagdieren tonen dat βHOB een endogene en specifieke inhibitor is van klasse-I histoon-deacetylasen [zie hierboven] – wat resulteert in algemene veranderingen zoals o.a. gen-transcriptie van oxidatieve stress resistentie factoren zoals FOXO3a. Zoals SIRT3-aktiviteit bij CR, richt FOXO3a zich op mitochondriaal MnSOD en katalase om radikalen te ‘doven’, wat βHOB een waardevolle mitochondriale bewaker tegen oxidatieve stress maakt. Bij knaagdieren verbeteren KD de GSH:GSSG ratio door upregulering van de expressie van glutamaat-cysteine-ligase (GCL) in de hypocampus, het bepalend enzyme bij glutathion-biosynthese. Toediening van exogene ketonen [aceto-acetaat, β-hydroxyboterzuur] in vivo en in vitro bleek ook het vermogen te hebben om ROS te reduceren [Masino S, Ruskin D. Ketogenic diets and pain. J Child Neurol (2013) 28: 993-1001]. Andere onderzoekers vonden dat βHOB het NLRP3-inflammasoom – een proteïne dat een rol speelt bij inflammatoire mechanismen en apoptose – kan blokkeren. Daarom zouden KD een middel kunnen bieden om de cytoprotectieve effekten van mitofagie te bevorderen […].

Ketonen en ‘mammalian target of rapamycin’

Ten slotte: keton-lichamen moduleren redox-signalisering via de inhibitie van ‘mammalian target of rapamycin’ (mTOR) [een centrale regulator van de cel-groei en proliferatie in respons op omgeving-stimuli zoals groei-factoren of nutriënten]. Het mTOR-mechanisme reageert op verscheidene metabole signalen die beïnvloed kunnen worden via het dieet. mTOR wordt gestimuleerd door insuline-signalisering, groei-factoren (IGF-1, IGF-2), ATP:AMP ratios en hyperglycemie. Verminderde mTOR-aktiviteit bevordert glycolytische mechanismen en mitofagie. Verhoogde aktiviteit is geassocieerd met hyperpolarisatie van de mitochondriale membranen en verhoogde oxidatieve molekulen. KD lijkt mTOR-aktiviteit te inhiberen via modulatie van AMPK-aktiviteit, een regulator van de mitochondriale biogenese en beta-oxidatie [de cyclus die acyl-CoA esters doorlopen totdat ze volledig geoxideerd zijn].

Klinisch gebruik van ketogene diëten

Ketogene diëten beslaan een verscheidenheid aan vet/koolhydraten verhoudingen. Veel studies gebruikten een 4:1 ratio [4 gram vetten voor elke gram proteïnen en koolhydraten], deze verhouding is echter moeilijk vol te houden en kan onsmakelijk zijn. Langdurende KD kunnen worden gepland via het monitoren van keton-waarden in het bloed t.o.v. bloed-glucose (Glucose Keton Index Calculator; GKIC) om de individuele respons te bepalen op bepaalde koolhydraten-bevattende voedingsmiddelen.

Het bereiken van een nutritionele ketose met therapeutische serum βHOB-waarden kan worden geholpen door het gebruik van mimetica [Calorie Restrictie Mimetica (CRM) = stoffen die de genetische, biochemische en fysieke werkingen van calorie-restrictie nabootsen; bv. resveratrol, metformine, carnosine, oxalo-azijnzuur, naloxon, leptine, adiponectine, rapamycine, sirtuinen]. Er werd gesuggereerd dat het aanhouden van 2-5 mmol βHOB in het bloed voordelige effekten heeft in modellen voor Alzheimer’s & Parkinson’s [Veech B et al. Ketone bodies, potential therapeutic uses. IUBMB Life (2001) 51: 241-247]. Researchers suggereerden dat synthetische esters of polymeren van βHOB in dosissen van minstens 100-150g [!!!] per dag resulteert in adequate bloed-waarden.

Twee piloot-studies toonden anti-inflammatoire effekten aan van ketogene diëten in obese patiënten met niet-alkoholische vette-lever ziekte. Dieet-proeven of interventionele studies met keton-mimetica zijn beperkt bij mensen tot het bepalen van de anti-inflammatoire of mitochondriale effekten gebruikmakend van objectieve merkers.

Besluiten

Er is steeds meer bewijsmateriaal beschikbaar dat suggestief is voor een mitochondriale etiologie bij ME/CVS. Diëten die focussen op mitochondrieën zouden daarom een veilige, kosten-besparende interventie kunnen zijn voor ME/CVS-patiënten die anders maar beperkte behandel-opties hebben. Ketogene diëten, CR of vasten – die reeds tientalen jaren worden bestudeerd – hebben een geschiedenis van gebruik voor andere aandoeningen, zoals epilepsie, kanker en inflammatoire ziekte. Deze types voeding-strategieën zouden kunnen worden geïmplementeerd onder de begeleiding van een goed opgeleide gezondheid-werker. Voeding-strategieën, in combinatie met traditionele palliatieve behandelingen, dienen ‘evidence-based’ te zijn en in lijn liggen met het huidig begrip van de ziekte. De bestaande kennis en gebrek aan goedgekeurde behandelingen voor ME/CVS, bendadrukt de nood aan ‘evidence-based’ behandel-strategieën gericht op mitochondrieën.

« Vorige paginaVolgende pagina »

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.