M.E.(cvs)-wetenschap

januari 19, 2014

Palmitoylethanolamide, een natuurlijk middel tegen neuropathische pijn

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 2:28 pm
Tags: , , , ,

Op zoek naar een hulpmiddelen tegen de pijn die ons weerhoudt van lichamelijke inspanning, botsten we op het artikel ‘Palmitoylethanolamide and stearoylethanolamide levels in the interstitium of the trapezius muscle of women with chronic widespread pain and chronic neck-shoulder pain correlate with pain intensity and sensitivity’ (Pain 154 (2013): 1649-58) van een Zweedse onderzoek-groep.

“Chronische wijdverspreide pijn (CWP) is een complexe aandoening gekenmerkt door centrale hyper-exiteerbaarheid en veranderde dalende nociceptie-controle. Er wordt echter gesuggereerd dat nociceptieve input van diepe weefsels een belangrijke drive is. N-Acylethanolaminen (NAE) zijn endogene lipide mediatoren betrokken bij de regulering van ontsteking en pijn. Eerder hebben we verhoogde niveaus van de 2 NAE – het peroxisoom-proliferator geaktiveerde receptor type-α ligand N-palmitoylethanolamine (PEA) en N-stearoylethanolamine (SEA) – bij chronische nek-/schouder-pijn (CNSP) gemeld. In de huidige studie werden de niveaus van PEA en SEA bij vrouwen met CWP (n = 18), CNSP (n = 34) en gezonde controles (n = 24 ) onderzocht. […] Er werd microdialyse-dialysaat van de trapezius afgenomen voor en na een repetitieve lage-kracht oefening en via massa-spectrometrie geanalyseerd. De waarden van PEA en SEA waren significant hoger na de inspanning bij CNSP ten opzichte van CWP, en zowel pre – en post-inspanning in vergelijking met controles. Niveaus van zowel NAE daalde aanzienlijk pre – tot post- oefening in CWP. Er waren inter-correlaties tussen aspecten van pijn-intensiteit en gevoeligheid op het niveau van de 2 NAE bij CWP en CNSP . Dit is de eerste studie waaruit blijkt dat CNSP en CWP verschillen wat betreft NAE na lage-kracht inspanning die pijn veroorzaakt. Verhogingen van de pijn-intensiteit ten gevolge lage-kracht inspanning bleken geassocieerd met lage niveaus van PEA en SEA bij CNSP en CWP. Deze resultaten geven aan dat PEA en SEA anti-nociceptieve rollen spelen bij mensen.”

Zoals geweten vertonen patiënten met M.E.(cvs) en fibromyalgie (vooral na inspanning) langer en meer spierpijn. PEA wordt door het lichaam zelf aangemaakt: het heeft fysiologische funkties bij de homeostase en bindt op een aantal receptoren, zoals de TRPV1 receptor (geaktiveerd door een diversiteit aan stimuli, inclusief hitte, zuur, lipiden, enz.) en de peroxisoom proliferator geaktiveerde receptoren (PPAR; groep van receptor-eiwitten in de kern die als transcriptie-factoren de expressie van bepaalde genen reguleren) en werkt daardoor waarschijnlijk pijnstillend en anti-inflammatoir.

Er zijn dan wel anecdotische meldingen van pijn-verlichting door toediening van palmitoylethanolamide-supplement (PeaPure tabletten of Normast sublinguaal) bij chronische idiopatische axonale polyneuropathie (CIAP): “Het neemt in het algemeen de pijn voor een groot deel weg, zonder bijwerkingen.”. Dit is echter niet wetenschappelijk onderzocht; zeker niet bij M.E.(cvs).

Wat wel gepubliceerd werd:

PEA oefent anti-nociceptieve effekten uit in meerdere dier-modellen (LoVerme J et al. Rapid broad-spectrum analgesia through activation of peroxisome proliferator activated receptor-α. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics (2006) 319: 1051-1061), voorkomt neurotoxiciteit en neurodegeneratie, en inhibeert perifere inflammatie en mest-cel degranulatie. Endogeen en exogeen PEA kan de macrofaag-respons moduleren (Solorzano C et al. Selective N-acylethanolamine hydrolyzing acid amidase inhibition reveals a key role for endogenous palmitoylethanolamide in inflammation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2009) 106: 20966-971).

De anti-infammatoire effekten van PEA bleken geassocieerd met peroxisoom proliferator geaktiveerde receptor (PPAR) -α aktivatie (LoVerme J et al. The nuclear receptor peroxisome proliferator activated receptor-α mediates the anti-inflammatory actions of palmitoylethanolamide. Molecular Pharmacology (2005) 67: 15-19), een nucleaire receptor die fundamenteel is bij de controle van inflammatoire responsen en tot expressie komt in verscheidene cellen van het immuunsysteem.

Wij raden niemand aan PEA onoordeelkundig, zonder toezicht van eer arts in te nemen maar gezien onderstaand artikel, willen wij onderzoekers toch aanmanen te bekijken in hoeverre palmitoylethanolamide een hulpmiddel tegen de (chronische) pijn (en inflammatie) kan zijn bij M.E.(cvs).

————————-

Inflammopharmacology [November 2013; pre-print]

Palmitoylethanolamide, a naturally occurring disease-modifying agent in neuropathic pain

Skaper SD, Facci L, Fusco M, Della Valle MF, Zusso M, Costa B, Giusti P

Department of Pharmaceutical and Pharmacological Sciences, University of Padua, Italy

[…] Van alle types chronische pijn, steekt neuropathische pijn boven alle ander uit: dit is pijn voortkomend uit schade of ziekte van het somato-sensorisch zenuwstelsel [dat de zintuigelijke informatie komende van het lichaam-oppervlak en diepere weefsels (spieren, pezen en gewrichten ontvangt/verwerkt], en deze blijft grotendeels onbehandelbaar. Met weinig beschikbare behandel-opties, vertegenwoordigt neuropathische pijn een domein met significante en steeds meer onvervulde medische noden. De behandeling voor perifere neuropathische pijn tot nu toe omvat meerdere klassen van medicijnen: opioïden, gabapentinoïden [gabapentine = anti-epileptisch medicijn dat veel gebruikt wordt voor de behandeling van neuropathische pijn], antidepressiva, anti-epileptische medicijnen, lokale anaesthetica en capsaicine [aktiveert sensorische zenuw-vezels die dan neuropeptiden zoals bv. substantie-P afgeven]. Niettemin heeft dit slechts bij de helft van de patiënten gedeeltelijke verlichting. Dit overzicht bespreekt een nieuwe benadering van de beheersing van neuropathische pijn, gebaseerd op kennis over de rol van glia- en mest-cellen bij pijn en neuro-inflammatie; de aangeboren mechanismen van het lichaam om cellulaire homeostase te behouden bij confrontatie met externe stressoren die bv. inflammatie uitlokken. De ontdekking dat palmitoylethanolamide, een lid van de N-acylethanolamine familie - dat op aanvraag wordt aangemaakt door de lipiden-‘bilayer’ [dubbele laag lipide-molekulen die het celmembraan vormen] – is in staat anti-allodynische [allodynia = pijn ervaren bij een gewoonlijk niet-pijnlijke prikkel] en anti-hyperalgetische effekten uit te oefenen via downmodulering van microgliale en mest-cel aktiviteit; en heeft geleid tot de toepassing van dit vetzuur-amide in meerdere klinische studies over neuropathische pijn, met voordelige uitkomsten en zonder indicatie van nadelige effekten bij farmacologische dosissen. Te samen genomen geven de bevindingen aan dat palmitoylethanolamide verdient verder te worden onderzocht als een ziekte-modificerend agens voor het controleren van inflammatoire responsen en gerelateerde chronische en neuropathische pijn.

januari 11, 2014

Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 9:08 am
Tags: , , , , , ,

In onderstaande studie (door de groep rond Staines, Brenu en Marshall-Gradisnik van de Australische Griffith Universiteit) werden een aantal ‘nieuwe’ actoren van het immuunsysteem onderzocht bij M.E.(cvs).

Rapporten over T regulerende cellen (Tregs, een 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’) en B-cellen zijn hier al gepasseerd…

γδT-cellen (gamma delta T-cellen) vertegenwoordigen een kleine subgroep of T-cellen die een speciale T-cel receptor (TCR) op hun oppervlak dragen. De meeste T-cellen hebben een TCR die bestaat uit de glycoproteïne-ketens α en β. Bij γδ T-cellen is dat een γ- en een δ-keten. Deze T-cellen komen minder courant voor maar het meest in darm-mucosa. Er is nog weinig over geweten maar men spreekt over een rol bij ‘eerste-lijn verdediging’, als ‘regulerende cellen of brug tussen aangeboren en adaptieve responsen’.

Dendritische cellen (DCs; een type witte bloedcellen) zijn antigen-presenterende cellen die immuun-responsen initiëren en reguleren; m.a.w. rijpe dendritische cellen van het aangeboren immuunsysteem zijn in staat antigenen te verwerken en dan rustende B-lymfocyten & T-lymfocyten te aktiveren en stimuleren door hen verwerkte antigenen aan te bieden. Ze zijn boodschappers tussen het aangeboren en adaptief immuunsysteem. Er zijn 2 fenotypes: conventionele dendritische cellen (ook myeloïde genoemd, cDC of mDC; produceren IL-12) en plasmacytoïde dendritische cellen (pDC; produceren interferon-alfa). Er werd hier ook al meer over dendritische cellen gemeld…

Voor wat uitleg over neutrofielen: zie onze inleiding bij ‘Verhoogde neutrofiel apoptose bij CVS’. Het ‘humaan neutrofiel antigen (HNA) systeem omvat 7 antigenen onderverdeeld in 5 antigen-groepen (Slechts de 3 HNA1 zijn specifiek voor neutrofielen, de andere komen ook tot expressie op andere cel-types.). Deze antigenen zijn betrokken bij verscheidene immuniteit-aandoeningen. Over hun rol bij M.E.(cvs) is weinig gekend…

————————-

International Immunology (Pre-print 16 december 2013)

The Role of Adaptive and Innate Immune Cells in Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis

Ekua Weba Brenu (1,2,*), Teilah K. Huth (2), Sharni L. Hardcastle (2), Kirsty Fuller (2), Manprit Kaur (2), Samantha Johnston (2), Sandra B. Ramos (2), Don R. Staines (2,3) and Sonya M. Marshall-Gradisnik (1,2)

1 School of Medical Science, Griffith University, Gold Coast, Australia

2 The National Centre for Neuro-immunology and Emerging Diseases, Griffith Health Institute, Griffith University, Gold Coast, Australia

3 Queensland Health, Gold Coast Public Health Unit, Robina, Australia

Samenvatting

Verstoringen van immuun-processen zijn kenmerkend voor een aantal auto-immune en inflammatoire aandoeningen. Chronische Vermoeidheid Syndroom / Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME) is een inflammatoire aandoening met een mogelijk auto-immuun verband, gekarakteriseerd door gereduceerde Natural Killer (NK) cel aktiviteit, stijgingen qua regulerende T-cellen (Tregs) en ontregelde cytokine-waarden. De doelstelling van dit artikel is het onderzoeken van aangeboren en adaptieve immuun-cel fenotypes en funktionele karakteristieken die niet eerder werden nagekeken bij CVS/ME-patiënten. Er werden 30 patiënten met CVS/ME en 25 niet-vermoeide controles gerecruteerd voor deze studie. Er werden van alle deelnemers bloedstalen afgenomen om cel-fenotypes, funktionele eigenschappen, receptoren, adhesie-molekulen, antigenen en intracellulaire proteïnen te bepalen, gebruikmakend van flow-cytometrie. De onderzochte cellen omvatten: NK-cellen, dendritische cellen (DCs), neutrofielen, B-cellen, T-cellen, gamma delta T-cellen en Tregs. Er werden significante veranderingen gezien in B-cel subsets, Tregs, CD4+CD73+CD39+ T-cellen, cytotoxische aktiviteit, granzyme-B, neutrofiel-antigenen, TNF-alfa en IFN-gamma bij de CVS/ME-patiënten in vergelijking met de niet-vermoeide controles. Wijzigingen qua B-cellen, Tregs, NK-cellen en neutrofielen suggereren significante stoornissen van de immuun-regulering bij CVS/ME en deze zouden gelijkaardig kunnen zijn met een aantal auto-immune aandoeningen.

INLEIDING

Chronische Vermoeidheid Syndroom / Myalgische Encephalomyelitis (ME/CVS) blijft een controversiële aandoening in de research en de klinische geneeskunde. Aanhoudende slopende vermoeidheid en frequente episoden van griep-achtige symptomen die niet vermindert door rust of medicijnen behoren tot de kenmerken van deze enerverende stoornis. Hoewel bepaalde behandelingen als succesvol worden voorgesteld bij sommige patiënten, heeft de overgrote meerderheid van de patiënten geen nut van klinische interventies. Momenteel worden 6 klassificatie-systemen gebruikt om de diagnose CVS/ME te stellen en patiënten kunnen worden gegroepeerd in verschillende subgroepen op basis van de ernst of invaliderende aard van hun symptomen. Ondanks uitgebreid onderzoek in de afgelopen decennia, worden de oorzaken van CVS/ME nog niet volledig begrepen, terwijl verbeterde prognostische indicatoren, meer superieure en efficiënte gerichte behandeling en ‘coping’-strategieën ongrijpbaar blijven.

Coördinatie tussen het aangeboren en adaptieve immuunsysteem is noodzakelijk voor de gezondheid en het welzijn aangezien het zorgt voor overleving, rijping, proliferatie en funktionaliteit van cellen. Verstoringen in deze gesynchroniseerde processen kenmerken de meeste auto-immuunziekten en inflammatoire aandoeningen, en kunnen verminderde NK-cel lyse, verschuivingen in het cytokine-profiel, proliferatie van bepaalde T-cellen en abnormale cel-funkties omvatten. Gebreken in cellulaire processen tasten de fysiologische homeostase op een significante manier aan en werden bevestigd bij een aantal CVS/ME-patiënten [zie ‘Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)?’ /// ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS]

Belangrijk: rapporten over basale immuun-cel aantallen bij CVS/ME zijn inconsistent en dit kan gerelateerd zijn aan een aantal factoren, waaronder de ernst en de cyclische aard van de aandoening. Toch blijft verminderde NK cytotoxische aktiviteit een consistente bevinding bij de meeste ME/CVS-patiënten, wat wellicht een mogelijke storing in het cytotoxisch mechanisme van deze cellen bijCVS/ME suggereert. Verminderde NK-cel funktie en significante verhogingen qua Tregs bij CVS/ME-patiënten [zie ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)] kan een verhoging suggereren qua Treg-onderdrukking die het gedaald cytotoxisch vermogen van de NK-cellen bij CVS/ME-patiënten kan verklaren. Evenzo kunnen verhoogde Treg-waarden de antigeen-presenterende cellen substantieel onderdrukken door binding aan co-receptoren CD80 [een signaal-proteïne nodig voor T-cel aktivatie] en CD86 [proteïne dat tot expressie komt op antigen-presenterende cellen, geeft co-stimulerende signalen nodig voor T-cel aktivatie], en MHC II molekulen [voor wat uitleg over antigen-presentatie zie onze inleiding bij ‘Gewijzigde funktionele B-cel subgroepen bij M.E.(cvs)] op het oppervlak van dendritische cellen (DCs), via de proteïnen cytotoxische T-lymfocyt antigeen 4 [CTLA-4, geeft een inhiberend signaal aan T-cellen] en lymfocyt-aktivatie gen 3 (LAG-3), respectievelijk. De onderdrukkende funkties van Tregs op DCs kan van belang zijn bij CVS/ME, aangezien een gebrek aan rijpe DCs de antigeen-presenterende funktie van DCs kan aantasten en in het bijzonder cytokine-secretie door T helper (Th) cellen kan veranderen. Interessant is dat werd aangetoond dat co-stimulerende molekulen zoals CD86 ofwel verlaagd of verhoogd zijn op de oppervlakken van DCs bij bepaalde ziekten [Multipele Sclerose & Reumatoïde Arthritis]. Bij CVS/ME is weinig bekend over de rol van DCs; gezien het feit dat DCs centraal staan bij een inéénstorting van de immuun-tolerantie is het noodzakelijk om hun rol bij ME/CVS te bepalen. DCs staan er om bekend de produktie van auto-reaktieve immuun-responsen aan te wakkeren, leidend tot de aanmaak van pathogene auto-antilichamen en chronische inflammatie.

DCs interageren ook met andere antigeen-presenterende cellen waaronder γδT-cellen [zie onze introductie] en dat is een krachtig mechanisme voor CD86-expressie. In de periferie vertegenwoordigen γδT-cellen ongeveer 1-10% van de lymfocyten en 2-5% van de totale T-cel populatie. Bij de mens zijn er 2 subsets γδT-cellen: Vδ1 en Vδ2. Vδ1 overheersen in de milt en thymus, terwijl Vδ2 in overvloed voorkomen in de periferie, de huid, de amandelen en de lymfe-knopen. γδT cellen funktioneren gelijkaardig als cytotoxische cellen, NK-cellen en CD8+ T-cellen. Deze cellen scheiden ook cytokinen af die CD4+ T-cel proliferatie inhiberen, apoptose induceren, B-cel antilichamen bevorderen en betrokken zijn bij een aantal ziekten; dus kunnen ze een rol spelen bij CVS/ME. Perifere γδT-cellen kunnen afnemen in aanwezigheid van hoge FOXP3-waarden [‘forkhead box P3’, een proteïne dat betrokken immuun-responsen; belangrijke regulator bij de ontwikkeling en werking van regulerende T-cellen (Tregs)]. Directe bevestiging van de rol van deze cellen bij het reguleren van immuun-mechanismen CVS/ME is er nog niet. Zo zijn er ook geen meldingen over de rol van menselijke neutrofiel antigenen (HNAs) bij CVS/ME-patiënten. Dit is de eerste studie die de mogelijke rol van aangeboren en adaptieve immuun-cel fenotypes en funktionele eiwitten van γδT-cellen, DCs en HNAs bij een CVS/ME symptoom-profiel onderzoekt.

METHODES

Deelnemers

[…] CVS/ME-patienten voldeden aan de CDC 1994 criteria […] uitgesloten: auto-immune aandoeningen, psychose, epilepsie, hart-aandoeningen, zwangerschap of borstvoeding. […]

Staal-afname

[…]

Cel-fenotypering

[…]

Bepaling van oppervlate-antigenen, adhesie-molekulen en receptoren

Neutrofielen-antigenen […] HNA-1 (CD16b), HNA-2 (CD177), HNA-4 (CD11b) & HNA-5 (CD11a). NK-receptoren […] CD158a/h (KIR2DL1/S1), CD158e (KIR3DL1), CD158b (KIR2DL2/DL3), CD158i (KIR2DS4) & NKG2D. Migratie-potentieel van γδT-cellen […] CD11a & CD62L merkers, CD94 MHC-herkenning. […]

Intracellulaire kleuring van funktionele proteïnen

[…]

NK-cel cytotoxische aktiviteit, degranulatie en IFN-γ

[…]

RESULTATEN

Bloed-karakteristieken van de patiënten

Voorafgaandelijk aan alle flow-cytometrische testen van immuun-cel fenotypes, werden bij alle deelnemers de bloed-karakteristieken nagegaan. Er waren significante verschillen tussen CVS/ME-patiënten en de niet-vermoeide controles qua bloed-parameters, inclusief bloedplaatjes, haematocriet en erythrocyten-sedimentatie-snelheid. Alle andere parameters bleven onveranderd. Alle CVS/ME-patiënten voldeden aan de CDC 1994 criteria. De duur van CVS/ME was meer dan 2 jaar.

Wijzigingen qua Tregs, B-cellen en DC-subsets bij CVS/ME

Het totaal aantal lymfocyten, monocyten of neutrofielen verschilde niet tussen de 2 groepen. Ook routine bloed-bepalingen toonden gelijkaardige bloed-karakteristieken. Er werd een significant verschil geobserveerd qua cel-subsets van DCs, B-cel fenotypes en Tregs. DC-fenotypes, in het bijzonder pDCs, waren significant gedaald in de CVS/ME-groep, terwijl de mDCs – hoewel verhoogd in de CVS/ME-groep – geen statistische significantie bereikten. De CVS/ME-patiënten vertoonden een significante daling qua onrijpe B-cellen en een stijging van de geheugen B-cellen [antilichaam-producerende cellen] in vergelijking met de niet-vermoeide controle-populatie. Tregs en CD4+CD73+CD39- T-cellen waren gestegen in de CVS/ME-groep in vergelijking met de niet-vermoeide controles terwijl er geen verschil werd gezien qua CD4+CD73-CD39+ cellen. [zie bespreking]

Dalingen qua antigenen zonder significante veranderingen qua oppervlakte-receptoren bij CVS/ME

HNA2 (CD177+) waren significant verminderd op de oppervlakken van neutrofielen bij ME/CVS-patiënten in vergelijking met de niet-vermoeide controles. Wanneer we de expressie van co-stimulerende merkers CD80 en CD86 pre- en post-stimulatie onderzochten, konden we geen enkele significante verandering vaststellen qua expressie van deze merkers op het oppervlak van DCs. Ook waren er geen significante verschillen tussen de twee groepen deelnemers qua expressie van KIR [‘Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors’] -receptoren of NKG2D [aktiverende receptor] op de oppervlakken van geïsoleerde NK-cellen. Er werden geen significante verschillen waargenomen wat betreft cel-oppervlak molekulen op γδ T-cellen […].

Een gereduceerde cytotoxische aktiviteit kan een prominent kenmerk van CVS/ME zijn aangezien het consistent wordt gerapporteerd bij CVS/ME-patiënten. In de huidige studie bevestigden we significante verminderingen wat betreft het vermogen van NK-cellen van CVS/ME-patiënten om K562-cellen [leukemie-cellen die makkelijk worden gedood door NK-cellen] te lyseren […]. Omgekeerd was degranulatie verhoogd bij CVS/ME-patiënten […]. Ook IFN-γ producerende CD3-CD56+ NK-cellen waren verhoogd bij de CVS/ME-patiënten vergeleken met de niet-vermoeide controles. Aangezien de cytotoxische aktiviteit routine-matig gedaald is bij CVS/ME-patiënten, bepaalden we de intracellulaire waarden van de lytische proteïnen (perforine, GZA en GZB) in NK- en T-cellen. Er waren geen significante verschillen in de waarden van perforine of GZA in de NK-cellen. GZB was echter significant gereduceerd terwijl IFN-γ waarden in CD3-CD56+ NK-cellen verhoogd waren bij de CVS/ME-patiënten.

Correlatie-studies

[…] Er werd een positieve correlatie gezien tussen de volgende variabelen: Tregs & CD73+ T-cellen […], HNA2 & onrijpe B-cellen […], degranulatie & IFN-γ […] en HNA2 & NK cytotoxische aktiviteit […]. Negatieve correlaties werden vastgesteld tussen de volgende parameters: degranulatie & NK cytotoxische […], Tregs & cytotoxische aktiviteit […], HNA2 (CD177+) & HNA2 (CD177-) […] en ten slotte tussen HNA2 & degranulatie […].

BESPREKING

CVS/ME wordt gezien als een multi-factoriële en heterogene aandoening met wisselende immunologische abnormaliteiten. Dit is de eerste studie die de rol van immuun-cel fenotypes – in het bijzonder γδT-cellen, DCs en Treg subsets – en neutrofiel-antigenen bij CVS/ME-patiënten onderzoekt. Dit is ook de eerste studie die rapporteert over de NK-cel degranulatie bij CVS/ME. De resultaten van de huidige studie suggereren dat het mechanisme voor CVS/ME dalingen qua NK-cel aktiviteit, NK lytische proteïnen, pDCs, IFN-γ, HNA2-antigenen en geheugen B-cellen zou kunnen omvatten, samenlopend met stijgingen qua onrijpe B-cellen, NK-cel degranulatie, TNF-α en NK-cel specifiek IFN-γ. Neutrofiel-antigenen hebben een klinische betekenis bij zowel allo-immune en auto-immune ziekten. Op dit moment zijn 5 neutrofiel-antigenen geklassificeerd: HNA-1, HNA-2, HNA-4, HNA-5 & HNA-3, en 4 daarvan hebben gekende ‘carrier’-glycoproteïnen: CD16b, CD177, CD11b & CD11a respectievelijk. Het glycoproteïne specifiek voor HNA-3 is momenteel onbekend. HNA-2 is het meest polymorfe neutrofiel-antigen en komt niet tot expressie op alle neutrofielen. Het is verhoogd bij patiënten met bakteriële infekties; dit kwam echter niet voor in de huidige studie. Gewijzigde expressie van CD177 werd gerapporteerd bij een aantal auto-immune aandoeningen. CD177 is een essentiële molekule bij neutrofiel-migratie doorheen het endotheliaal oppervlak [endothelium = bedekkende cellen van bloedvaten] aangezien het bindt op ‘platelet endothelial cell adhesion molecule’ (PECAM)-1 op de endotheliale cellen. Verhoogde trans-migratie van neutrofielen van het bloed naar infektie-plaatsen zou mogelijks lage waarden aan neutrofielen die CD177 tot expressie brengen, kunnen veroorzaken in de periferie van patiënten met CVS/ME. Dit kan ook wijzen op mogelijke abnormaliteiten bij de migratie-eigenschappen van de neutrofielen. Aangezien ook werd gerapporteerd dat de ‘respiratory burst’ [de snelle afgifte van ROS (superoxide radikalen en waterstof-peroxide)] verhoogd is in neutrofielen [zie ref. in inleiding] van CVS/ME-patiënten, zou een diepgaand onderzoek van andere neutrofielen-eigenschappen hun profiel bij CVS/ME kunnen verduidelijken. De oorzaak van de stijgingen qua bloedplaatjes en erythrocyten-sedimentatie-snelheid bij de CVS/ME-patiënten is niet helemaal begrijpbaar aangezien ze niet consistent worden aangetoond bij CVS/ME. Zoals bij eerdere studies, bevestigde de huidige studie dalingen qua NK cytotoxische aktiviteit bij de CVS/ME-patiënten. Bij CVS/ME zou een reductie van de NK cytotoxische aktiviteit geassocieerd kunnen zijn met differentiële expressie in miRNA [microRNAs; zie ref. inleiding], mRNA en concentraties aan lytische proteïnen [zie ref. in inleiding]. Lytische proteïnen, perforine en granzymes zijn belangrijke factoren bij granule-afhankelijke cytotoxische mechanismen. Na afgifte van granzymes in geïnfekteerde cellen, aktiveren deze proteïnen […] paden die apoptose van virus-geïnfekteerde of tumor-cellen verzekeren. Overdadige hoeveelheden GZB zijn voordelig aangezien het virale inhiberende signalen uitschakelt en de persistentie van virale pathogenen voorkomt. Gebreken qua GZB kan de uitstelling bevorderen van processen – zoals snelle celkern-desintegratie of DNA-fragmentatie van virus-geïnfekteerde cellen – die toelaten dat bepaalde virussen blijven bestaan. Belangrijk: GZB is het meest prominente bestanddeel van de NK-granules, dus: een reductie qua granzyme-B in de NK-cel kan mogelijk bijdragen tot de gedaalde cytotoxiciteit van NK-cellen bij CVS/ME-patiënten. De synergie tussen perforine en GZB is noodzakelijk voor de inductie van apoptose. Gereduceerde NK cytotoxische aktiviteit vergezeld van NK-degranulatie wijst op substantiële defekten qua in NK cytotoxische aktiviteit. Gewoonlijk is NK-cel degranulatie direct gecorreleerd met NK-cel cytotoxische aktiviteit; in de huidige studie was gereduceerde NK cytotoxische aktiviteit omgekeerd gecorreleerd met een toename van NK-cel degranulatie en IFN-γ. De NK-cellen van de CVS/ME-patiënten zijn dus vermoedelijk sterk geaktiveerd in respons op een mogelijke virale overbelasting maar niet in staat de virussen te elimineren. Daarnaast is een overvloed aan Tregs een bijkomende belemmering voor de NK cytotoxische aktiviteit bij de CVS/ME-patiënten.

Hoewel verlaagde pDCs omgekeerd gecorreleerd waren met verminderde cytotoxische aktiviteit, kunnen deze ook bijdragen aan het NK cytotoxische profiel bij CVS/ME-patiënten, aangezien pDCs belangrijke producenten zijn van type-I interferonen [IFN-I; binden op de IFN-α receptor] die de NK cytotoxische aktiviteit verrsterken. Verminderde pDCs kunnen dus resulteren in verminderde IFN-I die doeltreffende eliminatie van pathogenen bij ME/CVS-patiënten belemmert. IFN-I omvatten IFN-α en IFN-β. In vitro studies hebben een bescherming-mechanisme aangetoond van deze molekulen op geheugen B-cellen, waar zij bleken de levensduur van geheugen B-cellen te behouden en bevorderen, door het inhiberen van cel-dood. IFN-α is verhoogd bij sommige CVS/ME-patiënten en dit verbetert mogelijks de overleving van geheugen B-cellen.

Het B-cel distributie-patroon dat werd gezien in deze studie werd gerapporteerd bij auto-immune ziekten zoals Multipele Sclerose (MS) en Reumatoïde Arthritis (RA). Bij RA-patiënten zijn naïeve [nog niet aan een antigen blootgestelde] B-cellen gedaald en dit kan samenvallen met een toename van de geheugen B-cellen. Op dezelfde manier vertonen patiënten met geaktiveerde Systemische Lupus Erythematosus [SLE; een auto-immune aandoening] een vergelijkbare trend qua B-cellen, terwijl patiënten met MS verhoogde waarden qua geheugen B-cellen hebben. Er werd verstoorde B-cel homeostase gezien bij CVS/ME-patiënten [zie ‘Gewijzigde funktionele B-cel subgroepen bij M.E.(cvs)]. Hoge waarden geheugen B-cellen kunnen defekten weerspiegelen wat betreft priming-mechanismen [priming = snellere herkenning of reaktie door het immuunsysteem als men een antigen al eerder heeft ontmoet] vereist voor B-cel differentiatie naar antilichaam-secreterende cellen of migratie van deze cellen uit andere weefsels zoals de milt. Geheugen B-cellen zijn heterogeen en kunnen daarom verder worden onderverdeeld in de fenotypes IgD+ en IgD-, respectievelijk ‘unswitched’ en ‘switched’ [al dan niet niet van immuunglobuline-isotype gewisselde] geheugen-cellen. Wijzigingen in deze fenotypes bleken geassocieerd met een aantal auto-immune ziekten, bv. bij Sjögren’s ziekte zijn IgM+ geheugen B-cellen toegenomen, terwijl toenames van dubbel-negatieve IgD-CD27- ‘switched’ geheugen-cellen werden geobserveerd bij SLE.

Het Treg-profiel in deze studie was gelijkaardig met eerdere bevindingen [hier wordt als ref. o.a. ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS’ vermeld, waar ook verhoogde waarden Tregs gevonden…]. De oorzaak van verhoogde waarden van Tregs bij CVS/ME is ongekend. Expressie van CD73 op het oppervlak van CD4+ T-cellen was gecorreleerd met een toename van Tregs bij de CVS/ME-patiënten. CD73 is een ectonucleotidase [enzyme dat tussenkomt bij het metabolisme van nucleotiden] dat vereist is voor de aanmaak van adenosine [een nucleoside, onderdeel van het energierijke ATP]. Onder optimale omstandigheden produceren CD4+ T-cellen (in het bijzonder Tregs) kleine hoeveelheden adenosine-deaminases [ADA, bij mensen van belang bij ontwikkeling en onderhoud van het immuunsysteem] die adenosine afbreken. Hoge waarden CD73 met beperkte hoeveelheden ADA doet de waarden toenemen van extracellulair adenosine in de circulatie en dit kan accumuleren in immuun-cellen en hun werking veranderen. Op het cel-oppervlak van veel leucocyten, inclusief Tregs, bindt ADA op CD26; wat anti-inflammatoir adenosine elimineert en suppressie door Tregs reduceert. Er werden verminderde waarden aan CD26 gerapporteerd op lymfocyten bij CVS/ME-patiënten en dit, samen met een toename van CD73, kan Treg-suppressie verhogen bij CVS/ME [zie ‘‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS?]. Tregs kunnen NK cytotoxische aktiviteit en helper T-cellen onderdrukken via een aantal mechanismen, inclusief de aanmaak van adenosine door CD39 [ectonucleotidase; zie eerder] en CD73 molekulen. In aanwezigheid van adenosine produceren NK-cellen ook veel IFN-γ . Extracellulair adenosine heeft anti-inflammatoire effekten op zowel de aangeboren en adaptieve immuniteit; meer specifiek: het kan de aktivatie dempen van Th1 en Th17 cellen. Adenosine kan ook CD8+ T-cel cytotoxische aktiviteit inhiberen en de afgifte van pro-inflammatoire cytokinen door CD4+ T-cel subsets. Bij muizen reduceert de aanwezigheid van adenosine-receptor agonist de NK cytotoxische aktiviteit door een daling van cAMP. In T-cellen tempert CD73 de afgifte van pro-inflammatoire cytokinen via inhibitie van de NFκB-aktivatie, wat een Th2 respons bevordert. Hoge waarden aan adenosine of ATP aktiveren een negatief feedback-proces dat de neutrofiel-funktie inhibeert en beschermt tegen langdurige inflammatie of beschadiging.

Samengevat: de bevindingen van deze studie bevestigen een substantiële inéénstorting van de immuun-tolerantie en inflammatoire mechanismen bij patiënten met CVS/ME. Daarbij zijn waarschijnlijk significante stoornissen van de NK-cel werking, over-reaktieve Tregs, defekte DCs, neutrofielen, ontregeling van cytokine-waarden en abnormale aanmaak van adenosine betrokken. Te samen genomen zijn deze defekten overweldigend en verdere bevestigende studies zijn vereist omwille van de multi-factoriële en heterogene aard van de aandoening. Belangrijk: het kan noodzakelijk zijn om de waarden van circulerende IFN-I bij CVS/ME-patiënten te bevestigen, en het exact profiel van geheugen B-cellen en onrijpe B-cellen die disproportioneel zijn bij CVS/ME.

december 29, 2013

Infektie vóór CVS: oxidante status, kalium-uitstroom en spier-prikkelbaarheid bij inspanning

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 4:18 pm
Tags: , , , , , , ,

Onderstaande studie toont aan dat een infektie verantwoordelijk kan zijn voor langdurige veranderingen qua oxidatieve stress die stoornissen van kalium-uitstroom uit de spiercellen na inspanning en qua membraan-prikkelbaarheid bij CVS-patiënten kan verklaren. Er zijn meerdere soorten infekties die de stoornissen kunnen veroorzaken.

————————-

Open Journal of Internal Medicine, 2013, 3: 98-105

Chronic Fatigue Syndrome with history of severe infection combined altered blood oxidant status and reduced potassium efflux and muscle excitability at exercise

Yves Jammes (1,2), Jean Guillaume Steinberg (2), Regis Guieu (1), Stephane Delliaux (1,2)

1 UMR MD2, Faculty of Medicine, Aix-Marseille University, Marseille, France

2 Clinical Respiratory Physiology, Exercise Testing Laboratory, North Hospital, Public Health-Hospitals in Marseille, Marseille, France

SAMENVATTING

Er werd gedocumenteerd dat het Chronisch Vermoeidheid Syndroom (CVS) een combinatie is van verhoogde oxidatieve stress met veranderde spier-prikkelbaarheid. Onze hypothese was dat deze stoornissen kunnen worden versterkt wanneer ernstige infektie de CVS-symptomen voorafging. Deze ‘case-control’ studie vergeleek 55 CVS-patiënten met een gematchte controlegroep van 40 gezonde individuen. Bij 55 CVS-patiënten werd ernstige infektie gerapporteerd binnen een periode van 3-7 maand voorafgaand aan de CVS-symptomen. De anderen hadden sport beoefend op hoog niveau. Plasma-concentraties van kalium, een merker voor lipiden-peroxidatie (thiobarbituurzuur reaktieve stoffen, TBARS) en een endogeen anti-oxidant (gereduceerd ascorbinezuur, RAA) werden gemeten. Er werd een aktie-potentiaal (‘M-wave’) uitgelokt in de vastus lateralis spier om de prikkelbaarheid van spier-membranen te onderzoeken. Alle individuen voerden een maximale toenemende fiets-inspanning uit. In vergelijking met controle-individuen hadden alle CVS-patiënten verhoogde TBARS-waarden in rust en, tijdens en na inspanning, een gewijzigde ‘M-wave’ configuratie. Een voorgeschiedenis van infektie was geassocieerd met duidelijke significante toename van TBARS-waarden in rust, versterkte ‘M-wave’ veranderingen en ook verminderde inspanning-geïnduceerde kalium-efflux. De omvang van de inspanning-geïnduceerde ‘M-wave’ veranderingen was proportioneel met de basale TBARS-waarde. Ernstige infektie voorafgaand aan CVS lijkt een stressor te zijn die een veranderde oxidant-status in het bloed en een verminderde spier-prikkelbaarheid bij inspanning induceert.

1. INLEIDING

Het Chronisch Vermoeidheid Syndroom (CVS) resulteert geeft een ernstige verstoring van de dagelijkse aktiviteiten. Er wordt een door inspanning geïnduceerde CVS-pathologie vermoed. CVS volgt echter vaak op een ernstige bakteriële of virale infektie en diverse vermoedelijke pathogenen – zoals het Epstein-Barr virus, cytomegalovirus, humaan herpesvirus, enterovirus, parvovirus en Mycoplasma, worden overwogen. Eerdere studies hebben uitgesproken veranderingen qua biologische en fysiologische reakties op maximale inspanning bij CVS-patiënten (in vergelijking met gezonde sedentaire personen) gerapporteerd [Jammes Y, Steinberg JG, Mambrini O, Brégeon F, Delliaux S. Chronic Fatigue Syndrome: assessment of increased oxidative stress and altered muscle excitability in response to incremental exercise. J Int Med (2005) 257: 299-310 /// Vecchiet J, Cipollone F, Falasca K et al. Relationship between musculoskeletal symptoms and blood-markers of oxidative stress in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Neurosci Lett (2003) 335: 151-154; beide zie ‘Oxidatieve stress /// Jammes Y, Steinberg JG, Delliaux S, Bregeon F. Chronic Fatigue Syndrome combines increased exercise-induced oxidative stress and reduced cytokine and Hsp responses. J Int Med (2009) 266: 196- 206; zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning’ / e.a.]. Deze verschillen omvatten duidelijke wijzigingen van de spier-membraan prikkelbaarheid na inspanning, een vroege en verlengde inspanning-geïnduceerde oxidatieve stress en een verzwakte ‘heat-shock’ proteïnen respons (HSP) [bv. Jammes Y, Steinberg JG, Delliaux S. Chronic Fatigue Syndrome: Acute infection and history of physical activity affect resting levels and response to exercise of plasma oxidant/anti-oxidant status and heat shock proteins. J Int Med (2012) 272: 74-84].

Een overmatige produktie van reaktieve zuurstof soorten (ROS), verantwoordelijk voor membraan lipiden-peroxidatie, oefent gekende effekten uit op geïsoleerde menselijke en dierlijke weefsels, inclusief verlies van membraan-exciteerbaarheid door een veranderde aktivatie van kalium (K+) kanalen in hart-myocyten [spiercellen] en de skeletspier-vezels. Bij gezonde mensen hebben spier-biopten aangetoond dat de sterkte van membraan-excitatie evenredig is met de K+-uitstroom, detekteerbaar in het plasma. Een verhoogde ROS-produktie oefent een remmende werking uit op de Na+/K+-pomp aktiviteit, waardoor de kalium-uitstroom en de spier-membraan exciteerbaarheid vermindert. De CVS-studie door Fulle et al. [Fulle S, Belia S, Vecchiet J et al. Modification of the functional capacity of sarcoplasmic reticulum membranes in patients suffering from Chronic Fatigue Syndrome. Neuromuscul Disord. 2003 Aug;13(6):479-484; zie ook ‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS] heeft een ontregeling van de Na+/K+- en Ca2+-ATPase pompen en de veranderingen van ryanodine-kanalen [zie ook ‘Molekulair mechanisme voor verminderde inspanningscapaciteit’, ‘Ryanodine receptor & inspanning’ & ‘Transcriptie-profiel van spieren bij CVS] in het sarcoplasmatisch reticulum membranen bevestigd. [sarcoplasma = vloeistof die de myofibrillen van dwarsgestreepte spiervezels omgeeft] Deze auteurs hypothiseerden dat de ontregeling van de pomp-aktiviteiten het gevolg zou kunnen zijn van een toegenomen fluïditeit [omschrijvig van de viscositeit van de lipiden-lagen van een cel-membraan] van het sarcoplasmatisch membraan ten gevolge de door ROS geïnduceerde vorming van lipiden-hydroperoxiden. Het is goed gedocumenteerd dat ernstige bakteriële [Staphylococcus aureus] en virale [rhino-virus, influenza-virus, RSV] infekties, oxidatieve stress induceren. Zodoende zou infektie verantwoordelijk kunnen zijn voor een veranderde membraan-prikkelbaarheid ten gevolge van verminderde K+-uitwisselingen doorheen de spier-membranen.

Het opnemen van samengestelde uitgelokte aktie-potentialen in de spieren (‘M-wave’) [‘evoked compound muscle-potential’; een zenuw wordt elektrisch gestimuleerd en de opgewekte respons kan worden gemeten; een manier om perifere spier-vermoeidheid bij inspanning te meten] met oppervlakte-elektroden is een niet-invasieve methode die courant gebruikt wordt om de spier-membraan prikkelbaarheid te onderzoeken in rust en bij inspanning [Arnaud S, Zattara-Hartmann MC, Tomei C, Jammes Y. Correlation between muscle metabolism and changes in M-wave and surface electromyogram: Dynamic constant load leg exercise in untrained subjects. Muscle & Nerve (1997) 20: 1197-1199 /// Jammes Y, Zattara-Hartmann MC, Caquelard F, Arnaud S, Tomei C. Electromyographic changes in vastus lateralis during dynamic exercise. Muscle & Nerve (1997) 20: 247-249]. Een verstoorde excitatie van de spier-vezels wordt vastgesteld wanneer de ‘M-wave’ afneemt en breder wordt. Bij gezonde sedentaire personen, treden bescheiden veranderingen op qua duur en amplitude van de ‘M-wave’ tijdens en na een maximale oplopende fiets-inspanning. Aan de andere kant vertonen CVS-patiënten een significante verlenging van de neuromusculaire geleiding-tijd (CT), een vermindering van de ‘M-wave’ amplitude en verlengde ‘M-wave’ duur; de veranderde spier-prikkelbaarheid blijft vaak aanhouden op het einde van een herstel-periode van 30 min.

We hypothiseerden dat de stoornissen qua oxidant-status in het bloed en gewijzigde spier-membraan exciteerbaarheid versterkt zouden kunnen zijn bij CVS-patiënten met een voorgeschiedenis van ernstige infektie.

2. METHODES

2.1. Individuen

55 CVS-patiënten; inclusie-criteria: 1) klinisch: persistente of terugkerende vermoeidheid gedurende minstens 6 opéénvolgende maanden of langer an 4 of meer van deze symptomen: post-exertionele malaise, verstoord geheugen of concentratie, niet-verfrissende slaap, spier-pijn, gewricht-pijn, gevoelige lymfe-klieren, pijnkijke keel, hoofdpijn; 2) biologisch: combinatie van inspanning-geïnduceerde veranderingen van spier-membraan exciteerbaarheid [een aktie-potentiaal is een golf van elektrische ontlading over het membraan van een exciteerbare (prikkelbare) cel zoals een neuron of een spiercel], en een vroege en verlengde inspanning-geïnduceerde oxidatieve stress. Patiënten met depressie en chronische ziekte werden uitgesloten. In retrospect werden 2 groepen CVS-patiënten geïdentificeerd (op basis van hun sportieve voorgeschiedenis en ernstige acute infektie). 30 patiënten hadden veel sport beoefend op hoog niveeau (> 6 h per week) gedurende meer dan 6 jaar voor de symptomen optraden en geen voorgeschiedenis van ernstige infektie (vastgesteld door hun artsen). 25 patiënten deden niet regelmatig aan sport en hadden een gerapporteerde ernstige infektie (griep, longontsteking, encefalomyelitis, sepsis of niet-geïdentificeerd) binnen 3-7 maand voor de aanvang van de CVS-symptomen. De 2 groepen CVS-patiënten werden ‘NI’ (niet geïnfekteerd) en ‘I’ (geïnfekteerd) genoemd. De gegevens werden vergeleken met deze van een controle-groep van 40 Caucasische vrijwilligers gematcht voor geslacht, leeftijd en gewicht uit dezelfde socio-economische klasse. […]

2.2. Fysiologische Metingen

[…] arteriële bloeddruk, zuurstof-saturatie (SpO2), ventilatie en ademhaling-gassen. […] Inspanning op een fiets-ergometer […]: 2 min 0 W, oplopende inspanning (20 W/min) tot piek O2-opname (VO2max). De criteria om VO2max vast te stellen: plateau van VO2 om voorspelde maximale waarden van VO2 en HR te bereiken, en meting van het respiratoir quotient > 1,1. [RQ = geëlimineerd CO2 / geconsumeerd O2]

2.3. Elektromyografische (EMG) Opnames en Analyses

[…] De elektrodes werden tussen het motor-punt [punt op de spier waar toediening van een minimale elektrische stroom een waarneembare samentrekking van de oppervlakkige spier-vezels veroorzaakt] en de proximale pees geplaatst. […] Aktie-potentialen (‘M-waves’) werden in de spieren opgewekt door directe spier-stimulatie […]. Een kleine (1×1 cm) negatieve zilver-elektrode op het belangrijkste motor-punt (plaats waar de sterkste contractie werd verkregen met de laagste puls-amplitude) van de vastus lateralis [spier aan de voorzijde van het dijbeen] en een grote (3×3 cm) positieve zilver-elektrode op de tegenovergestelde kant van de dij. […] Berekening van 1) piek ‘M-wave’ amplitude; 2) de duur ervan; 3) de geleiding-tijd (tijd tussen stimulus en de piek EMG-respons). […]

2.4. Biochemische Analyses

[…] Melkzuur (LA) en kalium (K+) concentraties werden gemeten via specifieke elektrodes […]. Een plasma-merker voor lipiden-peroxidatie (thiobarbituurzuur reaktieve substanties, TBARS) en een anti-oxidant (gereduceerd ascorbinezuur, RAA) werden geanalyseerd […].

2.5. Inspanning-Protocol

1) 30 min rust (meting variabelen en bloed-afname); 2) 2 min 0 W arbeid; 3) inspanning; 4) 30 min herstel. Bij VO2max: afname bloed en ‘M-wave’ opname. Tijdens herstel na inspanning: bloed-afname en ‘M-wave’ opname na 5 en 30 min.

2.6. Statistische Analyses

[…] Significantie: 0.05.

3. RESULTATEN

3.1. Onderzoek in Rust

Er werden geen verschillen genoteerd tussen basale concentraties van LA, K+ en RAA, terwijl de gemiddelde waarde van TBARS in rust significant hoger was bij CVS-patiënten en bijna verdubbeld in de ‘I’ CVS-groep. De ‘M-wave’ kenmerken gemeten in de vastus lateralis in rust verschilden niet significant tussen de groepen.

3.2. Respons op Toenemend Maximaal Fietsen

VO2max en maximale LA-concentratie verschilden niet tussen de controle- en CVS-groepen. De TBARS-waarde bereikte een toppunt bij VO2max bij alle individuen. De maximale RAA-afname werd gemeten bij VO2max bij CVS-patiënten maar later bij gezonde individuen, en de K+-concentratie bereikte steeds een hoogste waarde bij VO2max. In vergelijking met controles was de maximale TBARS-toenname bijna altijd verdubbeld bij ‘NI’ CVS-patiënten, maar niet significant verschillend was in de ‘I’ CVS-groep. Er werden geen verschillen tussen de groepen genoteerd qua maximale RAA-afname. De piek K+-stijging was significant verzwakt in de ‘I’ CVS-groep.

Er traden uitgesproken ‘M-wave’ veranderingen op bij CVS-patiënten bij VO2max en die hielden aan na het beëindigen van de inspanning. De significantie van inter-groep verschillen was reeds aanwezig bij VO2max en bleef op de 5e en 30e min. De ‘M-wave’ veranderingen waren een combinatie van verminderde ‘M-wave’ amplitude en verlenging qua duur van zowel de ‘M-wave’ als de geleiding-tijd.

Omdat onze CVS-patiënten werden onderzocht 6 tot 23 maanden na de aanvang van de spier-vermoeidheid, zochten we naar verbanden tussen deze vertraging en de grootte-orde van rust-waarden en inspanning-geïnduceerde variaties van TBARS, RAA, K+ en ‘M-wave’ karakteristieken bij de ‘NI’ en ‘I’ CVS-groepen. We vonden dat de duur van de klinische aandoeningen de biochemische en elektrofysiologische variabelen niet beïnvloedde.

3.3. Relaties tussen Biochemische en Elektrofysiologische Variabelen

De veranderingen in ‘M-wave’ amplitude en CT na inspanning waren evenredig met de basale TBARS-waarde, de sterkste veranderingen werden gemeten in de ‘I’ CVS-groep. Ondanks het feit dat hun veranderingen bijna gelijktijdig optraden, waren de maximale ‘M-wave’ variaties niet gecorreleerd met de maximale inspanning-geïnduceerde veranderingen in TBARS, RAA, K+ en LA.

4. BESPREKING

De huidige studie bevestigt gegevens die eerder warden gerapporteerd bij CVS-patiënten: een stijging qua oxidant-status van het bloed in rust, een toegenomen inspanning-geïnduceerde oxidatieve stress en een verminderde spier-prikkelbaarheid. De nieuwe bevinding was de significante toename van oxidant-status stoornissen in het bloed in rust en hypo-exciteerbaarheid van de spieren bij inspanning bij CVS-patiënten met een recente ernstige infektie (‘I’ CVS-groep ). Er moet worden opgemerkt dat de oxidatieve stress na inspanning (TBARS-toename) significant versterkt was in de ‘NI’ CVS-groep, maar niet in de ‘I’ CVS-groep. Dit zou het resultaat kunnen zijn van de uitgesproken verhoging qua basale TBARS-concentratie bij ‘I’ CVS-patiënten, waardoor kan worden verondersteld dat de stoornissen van hun oxidant-status bijna al maximaal zijn. De chronische verhoging van de basale TBARS-waarden lijkt een belangrijke rol te spelen in de spier-prikkelbaarheid bij inspanning. Inderdaad: we meten de grootste veranderingen van spier-prikkelbaarheid na inspanning in de ‘I’ CVS-groep. We merkten ook een significante vermindering qua kalium-uitstroom in de spieren in respons op maximale inspanning in deze groep.

De sterkte van deze studie was de betrekkelijke toegankelijkheid door de meeste universitaire ziekenhuizen tot de instrumenten die werden gebruikt om de diagnose van CVS te stellen (‘M-wave’ opnames en plasma oxidant/anti-oxidant status). De beperking was de afwezigheid van gegevens betreffende waarden van de ‘heat-shock’ proteïnen (HSP) in onze CVS-groepen. Inderdaad: onze eerdere studies hebben duidelijk aangetoond dat zowel de basale waarden en inspanning-geïnduceerde variaties van HSPs significant lager zijn bij deze patiënten. Deze metingen werden niet herhaald in de huidige studie omdat HSP-metingen met immuno-assay-kits relatief duur zijn.

Onze vergelijkingen tussen controle-undividuen en CVS-patiënten bij inspanning zijn waardevol omdat hun VO2max en maximale inspanning-kracht, en dus de totale duur van toenemende inspanning, niet significant verschilde. De afwezigheid van verstoord aëroob metabolisme bij onze CVS-patiënten bevestigt meerdere eerdere observaties, gebaseerd op hetzelfde of bijna hetzelfde inspanning-protocol. De toegenomen inspanning-geïnduceerde oxidatieve stress bij CVS-patiënten kan wellicht deels de afwezigheid van een stoornis van hun aëroob metabolisme bij inspanning verklaren. Inderdaad: super-oxide aktiveert de mitochondriale ontkoppeling [lekken van protonen (H+) naar de mitochondriale matrix zodat niet alle energie die vrijkomt, wordt gebruikt om ATP te vormen maar verloren gaat als warmte en er dus minder ATP beschikbaar is voor cellulaire processen] proteïnen [eiwitten die de ‘mitochondrial permeability transition pore’ (mitochondriale ‘porie’ die de binnenste en buitenste mitochondriale membranen overspant) regelen] en het is welbekend dat de ontkoppeling-processen de zuurstof-opname verhogen door hun invloed op de mitochondriale ademhaling-keten.

De huidige studie bij CVS-patiënten meldde geen enkel verschil qua waarden in rust van de neuromusculaire transmissie (geleiding-tijd) en spier-membraan prikkelbaarheid in vergelijking met gezonde individuen. Aan de andere kant hebben we duidelijke veranderingen gemeten qua spier-prikkelbaarheid bij inspanning die reeds significant waren op het einde van de toenemende inspanning en aanhielden tijdens de herstel-periode . De vermindering van de ‘M-wave’ amplitude en de verlenging van de neuromusculaire geleiding-tijd (CT) waren significant toegenomen bij CVS-patiënten met een recente ernstige infektie. De toegenomen veranderingen van spier-membraan exciteerbaarheid na inspanning in onze ‘I’ CVS-groep waren geassocieerd met een significante reductie van de maximale kalium-uitstroom gemeten bij het einde van de inspanning. We hebben in de literatuur al gegevens gerapporteerd die nauwe relaties aantonen tussen oxidatieve stress, K+-uitwisseling via het sarcolemma [celmembraan van een dwarsgestreepte spiervezel] en spier-prikkelbaarheid . Zoals aangetoond door Marcos en Ribas [European Journal of Applied Physiology (1995) 71, 207-214], kan een extracellulaire kalium-accumulatie fungeren als een negatief feedback-signaal voor sarcolemma-prikkelbaarheid en zou een mogelijk mechanisme voor de ‘M-wave’ veranderingen na inspanning kunnen betekenen.

De huidige studie geeft aan dat CVS-patiënten met antecedenten van ernstige infektie meer biologische en EMG-stoornissen vertonen dan andere patiënten die enkel een hoge lichamelijke aktiviteit vóór het optreden van vermoeidheid-symptomen rapporteerden. Het is goed gedocumenteerd dat een acute infektie een stressor betekent die verantwoordelijk is voor oxidatieve stress. Onze belangrijkste constatering was dat infektie verantwoordelijk was voor meer langdurige veranderingen van de oxidant-status in rust. Inderdaad: de infektie trad op binnen 6 tot 7 maand voorafgaand aan de aanvang van de CVS-symptomen en onze CVS-patiënten werden onderzocht 6 tot 23 maanden na het begin van vermoeidheid. Een aanhoudende verhoogde oxidant-produktie wordt er sterk van verdacht de aanmaak van de tumor necrose factor alfa, de best gedefinieerde mediator van contractiele dsfunctie, te triggeren. Sommige studies konden geen abnormale plasma cytokine-waarden aantonen bij CVS-patiënten in rust vergelijking met gezonde individuen, terwijl anderen een verhoging van plasma-waarden van transformerende groeifactor beta, IL-6 en IL-1α rapporteerden.

Tot besluit: we verifieerden onze hypothese dat ernstige infektie een stressor betekent die verantwoordelijk is voor een langdurige wijziging van de oxidant-status in het bloed die de verstoorde inspanning-geïnduceerde kalium-uitstroom in de spieren en de gewijzigde membraan-prikkelbaarheid bij CVS-patiënten zou kunnen verklaren. Bij deze patiënten kan schade door vrije radikalen een bijdrage zijn aan de onderliggende funktionele defekten tijdens inspanning de symptomen.

december 15, 2013

β-Endorfine concentratie is gedaald bij CVS & Fibromyalgie

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 2:01 pm
Tags: , , , , , ,

Bij het bekijken van gelijkenissen en verschillen van M.E.(cvs) en fibrimyalgie, vonden we ietwat oudere publicatie van een groep Italiaanse onderzoekers (waaronder Vecchiet & Pizzigallo, waarvan we al eerder onderzoekwerk rapporteerden – zie o.a. Afwijkende Pijndrempels en Morfologie in de Spieren bij CVS). Naar ons weten werd dit onderzoek aangaande beta-endorfine, een lichaam-eigen ‘pijnstiller’, nog niet bevestigd bij grotere groepen maar het lijkt o.i. nuttig dit te doen, gezien de vragen rond pijn-verlichting en de overweging van sommige klinici om de opioïd-receptor antagonist naltrexon – een lage dosis (LDN) lijkt in staat endorfinen te verhogen – bij M.E.(cvs)-patiënten te gebruiken (een gedeeltelijk blokkering van de opioïd-receptoren zou het brein meer lichaam-eigen opiaten laten publiceren * publicaties ontbreken weliswaar nog – een studie aan Stanford University bij 31 fibromyalgie-patiënten vond een significante reductie van baseline pijn maar geen effekten op vermoeidheid of slaap). Naltrexon (hulpmiddel bij het bestrijden van alkohol-verslaving) mag overigens niet worden verward met naloxon (geneesmiddel tegen een overdosis opioïden; zie artikel).

————————-

The Clinical Journal of Pain 18: 270-273 (2002)

Peripheral Blood Mononuclear Cell β-Endorphin Concentration Is Decreased in Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia but Not in Depression: Preliminary Report

Alberto E. Panerai, M.D. (1), Jacopo Vecchiet, M.D. (2), Paolo Panzeri, M.D. (3), PierLuigi Meroni, M.D. (3), Silvio Scarone, M.D. (4), Eligio Pizzigallo, M.D. (2), Maria A. Giamberardino, M.D. (5) & Paola Sacerdote, Ph.D. (1)

(1) Department of Pharmacology and (3) Department of Internal Medicine & Immunology and Istituto di Ricerca e Cura a Carattere Scientifico, Istituto Auxologico Italiano, University of Milan; (2) Department of Infective Diseases and (5) Department of Medicine and Science of Aging, University of Chieti; (4) Department of Psychiatry, University of Milan

Samenvatting

Doelstelling: Het doel van deze studie was het onderzoeken van de mogelijke rol van het immuunsysteem in de pathofysiologie van het Chronische Vermoeidheid Syndroom en van het fibromyalgie-syndroom, en de differentiële diagnose van depressie door het beoordelen van veranderingen qua hoeveelheid β-endorfine, een endogeen opioïd met een gekende betrokkenheid bij de regulering van de werking van het immuunsysteem, in perifeer bloed mononucleaire cellen.

Ontwerp: De β-endorfine concentraties werden gemeten via een radio-immuno-assay [bepaling-methode a.h.v. radio-aktief gelabelde antilichamen] in perifeer bloed mononucleaire cellen van gezonde controles (n = 8) en patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom (n = 17), fibromyalgie-syndroom (n = 5) of depressie (n = 10).

Resultaten: De β-endorfine concentraties waren significant lager bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom of fibromyalgie-syndroom dan bij normale individuen en depressieve patiënten (p < 0.001 & p < 0.01, respectievelijk). Ze waren significant hoger bij depressieve patiënten dan bij controles (p < 0.01).

Besluiten: De evaluatie van β-endorfine concentraties in perifeer bloed mononucleaire cellen zou een diagnostisch instrument voor Chronische Vermoeidheid Syndroom en fibromyalgie kunnen betekenen en helpen bij de differentiële diagnose van deze syndromen versus depressie. De resultaten zijn ook consistent met de hypothese dat het immuunsysteem geaktiveerd is bij Chronische Vermoeidheid Syndroom en fibromyalgie-syndroom.

INLEIDING

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie-syndroom (FMS) zijn chronische ziektebeelden waarvan de klinische definities lang controversieel geweest zijn. Bij CVS is het belangrijkste symptoom een overweldigende, veralgemeende spier-vermoeidheid die vergezeld gaat met somatische en cognitieve symptomen die het dagelijks leven van de getroffen patiënten diepgaand veranderen. Bij FMS is de belangrijkste klacht diffuse musculoskeletale pijn met onzekere etiologie waarbij het gedrag en het dagelijks leven van de patient fel wordt aangetast. Eén gemeenschappelijk punt bij beide syndromen is de uitgebreide diagnostische overlapping met depressie.

De etiologieën van CVS en FMS zijn grotendeels onbekend. Bij CVS werden diverse infektueuze ziekten aangeduid als factoren die de ontwikkeling van de symptomen triggeren, omdat het syndroom vaak een post-infektueuze aanvang heeft, maar er werd geen specifieke agens geïdentificeerd. Er werd gesuggereerd dat een aktivatie van de immuun-respons, met een verhoogde afgifte van cytokinen, optreedt bij patiënten met CVS; wat de vermoeidheid en spier-pijn, en neurologische of psychiatrische symptomen die vaak waargenomen bij dit syndroom, kan verklaren. Het verband met een infektie en de betrokkenheid van het immuunsysteem worden ook verondersteld factoren te zijn die bijdragen tot het ontstaan en het voortbestaan van symptomen bij FMS.

Samengevat: zowel CVS als FMS doen zich voor als syndromen met musculaire, neuropsychiatrische en immuun-gerelateerde symptomen, wat een betrokkenheid van het centraal zenuwstelsel (CZS) en het immuunsysteem suggereert. Daarom is het bij het zoeken naar de etiologie redelijk het profiel te onderzoeken van stoffen die beide systemen kunnen aantasten, zoals cytokinen of neuropeptiden. [Vaeroy H, Helle R, Forre O et al. Cerebrospinal fluid levels of beta-endorphin in patients with fibromyalgia (fibrositis syndrome). J Rheumatol (1988) 15: 1804-6] Er werd uitgebreid aangetoond dat verschillende hormonen en neuropeptiden de immuunresponsen beïnvloeden, zowel in vitro als in vivo. Het endogeen opioïd β-endorfine is waarschijnlijk het best bestudeerde neuropeptide wat betreft effekten op het zenuwstelsel en op immuunresponsen. Het opioïd bleek constitutief aanwezig in immuun-cellen, en de synthese en afgifte ervan kan worden gestimuleerd door zowel door het immuunsysteem als door het zenuwstelsel gegenereerde stimuli. In het CZS is β-endorfine betrokken bij stress-responsen, analgesie en stemming-stoornissen. Bovendien: er werd bewezen dat zowel β-endorfine afgeleid van het CZS als van perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) een inhiberend effekt op immuunresponsen uitoefenen. Consistent met het inhiberend effekt van β-endorfine op het immuunsysteem, lijken de concentraties van het opioïd in PBMCs toegenomen bij met immunosuppressie gerelateerde aandoeningen (bv. aanwezigheid van HIV of stress), terwijl ze verminderd zijn wanneer het immuunsysteem geaktiveerd is (bv. bij Reumatoïde Arthritis, ziekte van Crohn en Multipele Sclerose).

Het is interessant dat β-endorfine concentraties en hun modulatie in PBMCs, maar niet in plasma, het patroon van het opioïd in het CZS lijkt te weerspiegelen. Deze suggestie komt voort uit verscheidene observaties in studies met proefdieren en mensen, pathologische aandoeningen van zowel het zenuwstelsel als het immuunsysteem, en de farmacologische modulatie van β-endorfine uit PBMCs en de hypothalamus. [Sacerdote P, Rubboli F, Locatelli L et al. Pharmacological modulation of neuropeptides in peripheral mononuclear cells. J Neuroimmunol (1991) 32: 35-41].

Op basis van deze stellingen, leek het zinvol β-endorfine concentraties in PBMCs van patiënten met CVS en FMS, vergeleken met die van depressieve patiënten en controle-patiënten, te onderzoeken.

MATERIALEN & METHODES

Individuen

[CVS – ‘Centres for Disease Control and Prevention’ criteria 1994. FMS – diagnose volgens de criteria van het ‘American College of Rheumatology’ 1990. Majeure depressie – diagnose volgens de criteria gerapporteerd door de 4e revisie van de ‘Diagnostic and Statistical Manual of Mental Diseases’ (DSM-IV). * Endocriene abnormaliteiten, sub-acute infekties en onderliggende auto-immune ziekten werden uitgesloten. Alle individuen waren medicatie-vrij gedurende minstens 2 weken: geen specifieke medicatie / andere medicijnen die in staat zijn β-endorfine concentraties te modificeren (bv. tricyclische antidepressiva) of die interfereren met de GABA (γ-aminoboterzuur) -erge, serotoninerge of dopaminerge systemen.]

Methodes

[…]

Statistische analyse

[…]

RESULTATEN

De β-endorfine concentraties in PBMCs (gemiddelde ± SEM) waren zeer homogeen bij patiënten met CVS (13,85 ± 1,32) en FMS (16,7 ± 1,87) en significant lager dan die bij gezonde individuen (25,43 ± 1,43; p < 0.001 en p < 0.01 respectievelijk). De β-endorfine concentraties bij patiënten met CVS en FMS waren ook significant lager dan die waargenomen bij depressieve patiënten (53,2 ± 6,02, p < 0.001 en p < 0.01 respectievelijk), die op hun beurt significant hoger waren dan bij de controlegroep (p < 0.01).

BESPREKING & BESLUITEN

De resultaten van deze studie bevestigen eerdere gegevens die door onze groep warden gerapporteerd die aantonen dat de concentratie van het opioïd β-endorfine gedaald is in PBMCs van patiënten met CVS in vergelijking met normale individuen. [Sacerdote P, Calella G, Meroni PL et al. Beta-endorphin concentrations are decreased in peripheral blood mononuclear cells of Chronic Fatigue Syndrome patients: comparison with depression. J Musculoskel Pain (1999) 7: 303-7 /// Conti F, Pittoni V, Sacerdote P et al. Decreased immunoreactive beta-endorphin in mononuclear leukocytes from patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Exp Rheumatol (1998) 16: 729-32] Daarnaast tonen ze dat β-endorfine concentraties ook gedaald zijn bij FMS (in dezelfde mate als bij CVS) maar anderzijds verhoogd zijn bij depressieve patiënten.

Zoals reeds vermeld in de inleiding, zijn de etiologieën van CVS en FMS nog onbekend; er is echter bewijsmateriaal dat de twee aandoeningen linkt met veranderingen in her CZS en/of het immuunsysteem. Er werd gesuggereerd dat β-endorfine, aanwezig in zowel het CZS en PBMCs, een inhiberend effekt uitoefent op het zenuwstelsel én het immuunsysteem, gezien de toename qua CZS-prikkelbaarheid en immuunresponsen die wordt gezien na toediening van de opiaat-receptor antagonist naloxon of anti-β-endorfine γ-globulinen [type antilichamen]. De lage concentraties van β-endorfine in PBMCs bij CVS en FMS zouden kunnen worden geïnterpreteerd als een weerspiegeling van de gepostuleerde immuun-aktivatie bij deze syndromen. Omgekeerd zou de hoge concentraties β-endorfine in PBMCs bij depressie de gepostuleerde toestand van immunosuppressie bij deze ziekte kunnen weerspiegelen, een hypothese die reeds door anderen naar voor werd gebracht in een rapport over een studie bij depressieve patiënten, waarbij een verhoogde concentratie β-endorfine in het plasma (die positief correleerde met specifieke parameters voor cel-gemedieerde immuniteit) werd gedocumenteerd. In deze optiek zouden PBMC β-endorfine concentraties kunnen worden beschouwd als een bijkomend voorbeeld van de funktionele link tussen het immuunsysteem en het centraal zenuwstelsel.

Omgekeerd werd ook aangetoond dat β-endorfine in PBMCs, maar niet in het plasma, goed correleert met het opioïd in het CZS bij aandoeningen van het immuunsysteem en het CZS (zoals bv. depressie – waar een toegenomen β-endorfine in het cerebrospinaal vocht werd genoteerd – of migraine – waar β-endorfine is toegenomen in beide). Het is dus ook mogelijk dat de veranderingen qua β-endorfine concentraties in PBMCs die bij deze studie werden gevonden, de centrale homeostase van het opioïd reflekteren, onafhankelijk van de immuun-profielen bij de 3 aandoeningen.

We kunnen niet vaststellen of onze resultaten gerelateerd zijn met immuun-aktivatie bij CVS en FMS, en de immunosuppressie bij depressie, of de centrale homeostase van het opioïd weerspiegelen (zoals net vermeld). We kunnen echter een bijkomend element voorstellen ter ondersteuning van de hypothese dat CVS en FMS gerelateerde en overlappende syndromen zouden kunnen zijn, ten minste wanneer pijn-symptomen aanwezig zijn bij CVS, zoals bij de huidige studie. Al onze patiënten met CVS hadden spier-pijn, en de intensiteit van hun gemiddelde spontane pijn verschilde niet significant van die in de FMS-groep. Er werd al aangetoond dat bij patiënten met hoofdpijnen van het spanning-type, de β-endorfinen in PBMCs positief correleren met spier-pijn gevoeligheid (druk-pijn drempels).

Op basis van deze observatie kunnen we de mogelijkheid niet uitsluiten dat de β-endorfine waarden in PBMCs lichtjes verschillend (minder verlaagd) zouden zijn bij de CVS-patiënten zonder spier-pijnen. Deze hypothese moet verder worden onderzocht in experimenten waarbij CVS-patiënten betrokken zijn die enkel spier-vermoeidheid en geen spier-pijn melden. Er moet echter worden aan gedacht dat spier-pijnen bij CVS veel voorkomen (tot 94% volgens de statistieken); daarom kunnen de patiënten in onze studie – die allemaal diffuse spier-pijn rapporteerden – worden beschouwd als redelijk representatief voor de CVS-groep.

Enkele studies suggereren dat mononucleaire cellen uit het bloed β-endorfine receptoren hebben. Een mogelijke verklaring voor onze bevinding van gedaalde waarden qua PBMC β-endorfinen bij CVS en FMS is dus dat het aantal of de affiniteit van opioïd-receptoren op PBMCs veranderd is bij deze ziekten. Hoewel deze hypothese interessant is en verder onderzoek verdient in binding/RNA-expressie studies, kan worden uitgesloten dat de lage hoeveelheid β-endorfine gevonden in PBMCs te wijten is aan binding met specifieke membraan-receptoren in het cellulair afval aangezien dit werd verwijderd via centrifugatie; de cellen werden ook uitgebreid gewassen en het zuur milieu laat ook geen specifieke binding van β-endorfine toe.

De resultaten van de huidige studie zijn preliminair, gezien het beperkt aantal individuen in de FMS-groep, en dienen te worden bevestigd in een bijkomende studie bij een groot aantal personen. De resultaten suggereren echter sterk een trend en, indien bevestigd, zou dit een nieuw diagnostisch instrument voor CVS en FMS kunnen bieden, en voor hun differentiatie met depressie.

december 1, 2013

Effekten van Gc-Macrofaag Aktiverende Factor op menselijke neuronen

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:19 pm
Tags: , , , , , , ,

Na Ampligen, Nexavir, enz. wordt er een ander ‘wonder’-middel aangeprezen voor de behandeling van M.E.(cvs). Wij willen onze mede-patiënten graag informeren over GcMAF maar er bestaan hierover (nog) geen publicaties. We hebben enkel weet van (ongepubliceerde) ‘resultaten’ gepresenteerd op de IACFS/ME bijéénkomst (in Ottawa – Canada – in 2011) door Dr Lapp. Ook ‘XMRV guru’ Judy Mikovits spreekt er over op de ‘Second GcMAF Immunology Conference 2013’…

Onderstaand artikel gaat over een studie naar de effekten in vitro (in een lab, niet bij patiënten) op menselijke neuronen. De mogelijke implicaties voor behandeling bij M.E.(cvs)-patiënten wordt besproken maar dient dus nog wel degelijk te worden onderzocht.

Het artikel is mede-gepubliceerd door David J. Noakes – de CEO van Immuno Biotech Ltd, het bedrijf dat het GcMAF proteïne isoleert, zuivert en verkoopt). Een andere co-auteur, Marco Ruggiero, is wetenschappelijk directeur van hetzelfde bedrijf…

Het tijdschrift waarin dit artikel (weliswaar onder ‘peer review’) werd in gepubliceerd, American Journal of Immunology, wordt niet opgenomen in de databases ‘Web of Science’ en ‘US National Library of Medicine’ (Pubmed). Ook een artikel waar regelmatig naar wordt gerefereerd (Thyer, L., E. Ward, R. Smith, J.J.V. Branca, G. Morucci et al. Therapeutic effects of highly purified de-glycosylated GcMAF in the immunotherapy of patients with chronic diseases. Am. J. Immunol. (2013) 9: 78-84.) werd in hetzelfde tijdschrift gepubliceerd. Dit omvat 7 ‘case-reports’ waarvan 1 over M.E.(cvs). De auteurs waarschuwen daarbij: “dit was een niet-gecontroleerde, retrospectieve analyse, voorzichtigheid is geboden bij het toeschrijven van oorzaak en gevolg” en verder: “beoordeling van behandeling met GcMAF dient te gebeuren via bepaling van Nagalase-waarden en VDR gen-polymorfismen”…

————————-

American Journal of Immunology 9 (4): 120-129, 2013

Effects of GC-Macrophage Activating Factor in human neurons; Implications for treatment of Chronic Fatigue Syndrome

Rodney Smith (1), Lynda Thyer (1), Emma Ward (1), Elisabetta Meacci (2), Jacopo J.V. Branca (3), Gabriele Morucci (3), Massimo Gulisano (3), Marco Ruggiero (2), Alessandra Pacini (3), Ferdinando Paternostro (3), Di Cesare Mannelli Lorenzo (4), David J. Noakes (5) and Stefania Pacini (3)

1 Macro Innovations Ltd, Cambridge, UK [macroinnovations.co.uk; “small biotech service company”]

2 Department of Experimental and Clinical Biomedical Sciences, University of Firenze, Firenze, Italy

3 Department of Experimental and Clinical Medicine, University of Firenze, L.go Brambilla, 3, 50134 Firenze, Italy

4 Department of Neuroscience, Psychology, Drug Research and Child Health, University of Firenze, Firenze, Italy

5 Immuno Biotech Ltd; Channel Isles, Guernsey [immunobiotech.eu]

SAMENVATTING

Myalgische Encefalomyelitis / Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een slopende ziekte met een multi-factoriële etiologie, gekenmerkt door dysfunktie van het immuunsysteem, wijdverspreide ontsteking, multi-systemische neuropathologie en aanhoudende pijn. Gezien de centrale rol van het immuunsysteem in de pathogenese van het syndroom, bestudeerden we het effekt van een krachtige modulator van het immuunsysteem bij in vitro en in vivo modellen, die de rol en indicaties bij ME/CVS-behandeling kunnen helpen ophelderen. Daartoe hebben we de effekten bestudeerd van de macrofaag aktiverende factor afgeleid van vitamine-D bindend eiwit [DBP of Gc-globuline; een polyvalent transport-eiwit] (ook aangeduid als Gc-Macrofaag Aktiverende Factor of GcMAF) op menselijke neuronale cellen en op de aanhoudende pijn geïnduceerd door osteo-articulaire [aan beenderen en gewrichten] schade bij ratten. GcMAF, in een concentratie van pM [picomolair; 10-12 molair], verhoogde de levensvatbaarheid van neuronale cellen en hun metabolisme via verhoogde mitochondriale enzyme aktiviteit . Deze effekten gingen gepaard met cAMP-vorming [cyclisch AMP; een signalisering-molekule] en met morfologische veranderingen die representatief waren voor neuronale differentiatie. Onze hypothese is dat deze effekten worden toegeschreven aan de interconnectie tussen de GcMAF en de vitamine-D receptor (VDR) signalisering-mechansimen. De hier gepresenteerde resultaten bevestigen – op een experimenteel niveau – de therapeutische effekten van GcMAF bij ME/CVS en verduidelijken de mechanismen waarmee GcMAF verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dergelijke therapeutische effekten.

1. INLEIDING

Myalgische Encefalomyelitis / Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een complexe aandoening gekenmerkt door immuunsysteem-dysfunktie, wijdverspreide ontsteking en multi-systemische neuropathologie. Dysfunktie van het immuunsysteem omvat abnormale funkties en distributies van T-lymfocyten, B-lymfocyten, ‘natural killer’ cellen en monocyten/macrofagen. De etiologie van ME/CVS moet nog duidelijk worden omschreven en meerdere factoren zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor haar het ontstaan en de progressie van de ziekte, wat krediet geeft aan de hypothese dat zowel de etiologie en pathogenese multi-factorieel zijn. […]

Onder de cellen van het immuunsysteem die een rol spelen bij de pathogenese van ME/CVS, worden macrofagen als primair belangrijk beschouwd aangezien het zenuwstelsel en het immuunsysteem onderling samenwerken via afgifte van mediatoren van zowel neurologische als immunologische oorsprong. Macrofagen, afkomstig van de migratie en differentiatie van circulerende monocyten in vrijwel alle weefsels, zijn extreem flexibele en plastische cellen. Zij spelen vitale homeostatische rollen in zowel het zenuwstelsel als het immuunsysteem, dat wil zeggen in die systemen die veranderd zijn bij in ME/CVS.

Eén van de belangrijkste regulatoren van macrofaag-funktie is de macrofaag aktiverende factor afgeleid van vitamine-D bindend eiwit, ook aangeduid als Gc-macrofaag aktiverende factor of GcMAF. Macrofaag-aktivatie door GcMAF induceert een significante variatie van oppervlakte-receptoren die op hun beurt afwijkingen herkennen in het oppervlak van kwaadaardige cellen, en apoptose induceren bij kanker-cellen en virus-geïnfekteerde cellen.

De interesse voor klinisch gebruik van GcMAF bij verschillende aandoeningen komt voort uit de waarneming dat verschillende ziekten waarbij het immuunsysteem is betrokken – zoals kanker, virale infekties en auto-immuunziekten – verhoogde waarden in het serum van alfa-N-acetyl-galactosaminidase (Nagalase) vertonen, een enzyme dat vitamine-D bindend eiwit deglycosyleert [verwijdering van een suiker-moleule van een glycoproteïne]. Dit resulteert in het verlies van GcMAF-precursor aktiviteit en de daaruit voortvloeiende dysfunktie van het immuunsysteem. Zodoende werd serum Nagalase aktiviteit gebruikt als diagnostische indicator voor een verscheidene aandoeningen, variërend van kanker tot autisme. In deze laatste studie werd aangetoond dat behandeling met GcMAF van autistische kinderen met een verhoogd Nagalase geassocieerd was met een significante verbetering van autisme-symptomen, waardoor de verbondenheid tussen het immuunsysteem en het zenuwstelsel verdere wordt benadrukt.

Er moet echter worden opgemerkt dat GcMAF, naast het stimuleren van macrofagen, een aantal andere biologische eigenschappen vertoont die bijdragen tot zijn therapeutische effekten. Deze variëren van inhibitie van angiogenese [vorming van bloedvaten], tot directe inhibitie van proliferatie van menselijke kanker-cellen en metastatisch potentieel, tot een verhoogde produktie van energie op mitochondriaal niveau. We hebben aangetoond dat deze veelzijdige effekten van GcMAF kunnen worden geïnterpreteerd rekening houdend met de onderlinge verbinding tussen de GcMAF en de vitamine-D receptor (VDR) signalisering-mechanismen.

Daarom zijn op basis van deze stellingen, er solide wetenschappelijke redenen om het gebruik van GcMAF bij ME/CVS, een syndroom gekenmerkt door veranderingen die zouden kunnen worden aangepakt door dit proteïne, voor te stellen. In deze studie beschrijven we in vitro en in vivo resultaten die consistent zijn met een direct effekt van GcMAF op menselijke neuronale levensvatbaarheid & metabole aktiviteit, en op met ontsteking geassocieerde pijn.

2. MATERIALEN & METHODES

[…]

3. RESULTATEN

3.1. Effekten van GcMAF op Menselijke Neuronen

Het staat vast dat belangrijke neuro-anatomische veranderingen optreden bij ME/CVS en deze zijn consistent met de neuropathologische symptomen die kenmerkend zijn voor dit syndroom. Zoals aangetoond, is de meest duidelijke neuro-anatomische verandering in de hersenen van ME/CVS-patiënten de vermindering van het volume grijze- en witte-stof in meerdere anatomische gebieden van de hersenen. [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] Er kan worden verondersteld dat de vermindering van het volume grijze- en witte-stof overéénkomt met verminderde connectiviteit tussen neuronen, met als gevolg funktie-stoornissen zoals waargenomen bij autisme. Derhalve kan worden voorgesteld dat factoren die de neuronale levensvatbaarheid en metabolisme stimuleren, een dergelijke vermindering van het volume grijze-stof en connectiviteit zou kunnen tegenwerken, waardoor de klinische symptomen bij ME/CVS-patiënten zou verbeteren. Toen een aanzienlijke verbetering van neurologische symptomen bij ME/CVS-patiënten werd opgemerkt (zie hieronder), besloten we om de effekten van GcMAF op de menselijke neuronen te bestuderen, gebruikmakend van een goed ingeburgerd in vitro experimenteel systeem. Daartoe gebruikten we menselijke SH-SY5Y neuronale cellen, een cellulair in vitro model dat als nuttig wordt beschouwd in veel gebieden van neuro-wetenschappelijk onderzoek. In feite vertegenwoordigen deze cellen een model-systeem om de neurobiologie van neurodegeneratieve ziekten te bestuderen en ze worden gebruikt om de neuroprotectieve effekten van een verscheidenheid aan stoffen te evalueren. Daarnaast brengen deze cellen de VDR-receptor tot expressie, waardoor ze geschikt zijn om die effekten van GcMAF, die zijn verbonden met VDR-receptor signalisering, te bestuderen [Thyer et al.; zie onze inleiding]. GcMAF (8-800 pM) zorgt voor de significante toename van de neuronale cel levensvatbaarheid en metabole aktiviteit op een dosis-afhankelijke wijze, met significante effekten waargenomen bij zelfs de laagste concentratie. Deze effekten op de levensvatbaarheid van de cellen waren geassocieerd met dosis-afhankelijke intracellulaire cAMP produktie. De resultaten werden verkregen in serum-vrij medium, waardoor de gevolgen van mogelijke verstorende factoren aanwezig in het serum worden uitgesloten.

Verhoogde levensvatbaarheid en metabole aktiviteit na GcMAF-stimulatie, alsook cAMP-vorming, waren consistent met de door GcMAF geïnduceerde morfologische veranderingen in menselijke neuronen. In afwezigheid van GcMAF hadden SH-SY5Y neuronale cellen […] het voorkomen van kleine, relatief ongedifferentieerde cellen met grote kernen. Na 24 uur stimulatie met 8 pM GcMAF vertoonden verschillende cellen een significante verandering qua morfologie die consistent was met de inductie van neuronale differentiatie en verhoogde connectiviteit. Het cytoplasma was vergroot en een aantal cytoplasmatische verlengingen kon worden waargenomen. Na 72 uur incubatie met 8 pM GcMAF waren deze morfologische veranderingen duidelijker en er konden goed gedifferentieerde cellen worden waargenomen. Na incubatie met GcMAF leken de cellen verbindingen met elkaar te maken. Samengenomen geven deze resultaten aan dat GcMAF in pM concentratie de neuronale cel-levensvatbaarheid, metabolie aktiviteit en differentiatie doet toenemen, waarbij de eerste effekten worden waargenomen na 24 uur. Gezien de aangetoonde rol van cAMP bij de inductie van SH-SY5Y differentiatie, kan worden verondersteld dat deze effekten van GcMAF worden gemedieerd door het cAMP signalisering-mechanisme waarbij het Extracellulair signaal geReguleerde proteïne-Kinase (ERK) en de nucleaire factor kappa-B (NF-κB) trajecten zijn betrokken. Zoals werd aangetoond, is dit laatste signalisering-mechanisme strikt verbonden met de VDR-signalisering in menselijke mononucleaire cellen, waardoor ondersteuning wordt verleend aan de hypothese dat de effekten van GcMAF het gevolg zijn van een complex, onderling verbonden netwerk van intracellulaire signalisering . Het is het vermelden waard dat de test die we gebruikten om cel-levensvatbaarheid te bepalen, mitochondriale aktiviteit meet; en mitochondriale dysfunktie is een bekend kenmerk van ME/CVS. Daarom zouden de hier beschreven effekten van GcMAF direct één van de fundamentele veranderingen van ME/CVS op sub-cellulair niveau kunnen tegenwerken.

3.2. Effekten van of GcMAF op Inflammatoire Pijn

Er bestaan meerdere dier-modellen om de neurobiologie van vermoeidheid te bestuderen en veel van hen zijn gericht op immunologisch geïnduceerde vermoeidheid. Het is echter goed bekend dat, naast vermoeidheid, aanhoudende pijn en systemische inflammatie de meest invaliderende symptomen van ME/CVS zijn. Omwille van deze overweging, besloten we om de effekten van GcMAF op een experimenteel model voor aanhoudende pijn in plaats van met behulp van een model voor vermoeidheid te evalueren.

Er is de hypothese dat mitochondriale dysfunktie betrokken is bij spier-pijn en centrale sensitisatie wordt meestal waargenomen bij deze patiënten. [Meeus M, Nijs J et al. The role of mitochondrial dysfunctions due to oxidative and nitrosative stress in the chronic pain or chronic fatigue syndromes and fibromyalgia patients: Peripheral and central mechanisms as therapeutic targets? Expert Opin. Therapeutic Targets (2013) 17: 1081-1089] Omdat we zagen dat er belangrijke stimulerende effekten waren van GcMAF op de mitochondriale aktiviteit in menselijke neuronen, besloten we om de effekten ervan te bestuderen in een goed gekend model van inflammatoire pijn: osteo-arthritische pijn veroorzaakt door MIA [natrium-monoiodoacetaat; induceert degeneratie van gewricht-kraakbeen]. Het is goed geweten dat morfologische veranderingen geassocieerd met een persistente inflammatoire pijn, die vanaf de 14e dag na de MIA-injektie optreden, een neuropathische component hebben. Niet-steroïdale anti-inflammatoire geneesmiddelen zoals diclofenac [bv. Voltaren] kunnen MIA-afhankelijke pijn verminderen tijdens de eerste infalammatoire fase, maar ze zijn niet doeltreffend in de degeneratieve neuropathische fase; terwijl gabapentine, een anti-epileptisch medicijn dat veel gebruikt wordt voor de behandeling van neuropathische pijn bij volwassen patiënten, wel werkt.

De doeltreffendheid van GcMAF werd beoordeeld na acute intraperitoneale [IP; in de buikholte, binnen het buikvlies] administratie (25 ng, 15 min voor de test). Zoals verwacht was, veertien dagen na MIA, het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale [aan dezelfde kant gelegen] poot significant verminderd in vergelijking met de contra-laterale [aan de andere kant gelegen] poot en met de controle-dieren. Het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale poot was 30 ± 4 g , terwijl het gewicht getolereerd op de contra-laterale gezonde poot en bij controle-dieren 60 ± 5 g was. GcMAF verhoogde, 15 min na IP administratie, de terugtrek-drempel en was nog steeds werkzaam na 24 uur. Het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale poot was 55 ± 6 g, wat vrijwel identiek is met het gewicht getolereerd op de contra-laterale poot en bij controle-dieren . Het is de moeite waard op te merken dat GcMAF het gewicht dat wordt verdragen op de contra-laterale gezonde poot niet veranderde, dat bleef 60 ± 5 g. Dit toont aan dat de effekten van GcMAF niet mogen worden toegeschreven aan niet-specifieke analgesie. Analoog met de door andere onderzoekers voorgestelde resultaten kan worden geconcludeerd dat GcMAF de degeneratieve neuropathische fase die verantwoordelijk is voor de neuropathische pijn tegenwerkt.

4. BESPREKING

ME/CVS is een invaliderende ziekte met een multi-factoriële etiologie waarbij wellicht infektueuze en niet-infektueuze factoren betrokken zijn. Er werd waargenomen dat de symptomen vaak volgen op een virale infektie of een periode van stress, hoewel een causaal verband met een bepaald type besmettelijke agens nog moet worden gedefinieerd. Hoewel de etiologie nog steeds onduidelijk is, lijken de pathogenetische mechanismen echter meer gedefinieerd en omvatten immuunsysteem dysfunktie en anatomische veranderingen in bepaalde gebieden van de hersenen die de neurologische funkties bij ME/CVS-patiënten vermindert.

GcMAF is een proteïne dat een aantal zaken controleert op molekulair en cellulair niveau, die resulteren in een verscheidene biologische effekten; deze worden benut om verschillende klinische aandoeningen, gaande van kanker tot autisme te behandelen. De rationale voor het gebruik van GcMAF bij dergelijke uitéénlopende klinische aandoeningen komt voort uit de observatie dat bij die aandoeningen de endogene produktie van GcMAF is aangetast door verhoogde serum-spiegels van Nagalase. Nagalase is een enzyme waarvan de aktiviteit is verhoogd in het serum van kanker-patiënten en in het serum van patiënten met virale infekties of auto-immuunziekten. Nagalase benadeelt de endogene produktie van GcMAF omdat het vitamine-D bindend proteïne, de voorloper van GcMAF, deglycosyleert, waardoor de omzetting van vitamine-D bindend eiwit naar aktief GcMAF wordt verhinderd. Bewijs suggereert echter dat de therapeutische resultaten waargenomen met GcMAF niet alleen het gevolg zijn van macrofaag-aktivatie, maar ook van andere directe effekten van GcMAF op cel-signalisering en de stofwisseling. We hebben voorgesteld dat deze effekten kunnen worden verklaard gezien de inter-connectie tussen GcMAF en VDR signalisering-mechanismen [Thyer et al.; zie onze inleiding]. De resultaten die worden gepresenteerd in deze studie wijzen op een verdere inter-connectie met andere signalisering-mechanismen, inclusief ERK en NF-κB. Dit complex web van intracellulaire signalisering zou dan verantwoordelijk kunnen zijn voor de diverse effekten van GcMAF in verschillende cel-types en dus bij verschillende ziekten.

In deze studie tonen we voor de eerste keer een direct effekt van GcMAF op menselijke neuronen aan. GcMAF verbetert significant de levensvatbaarheid en het metabolisme van menselijke neuronale cellen en het werkt doeltreffend tegen inflammatoire/neuropatische pijn bij proefdieren. Gezien het feit dat neurologische symptomen, inflammatie en aanhoudende pijn de meest invaliderende kenmerken van ME/CVS zijn, verklaren de gerapporteerde resultaten de therapeutische effekten gemeld door artsen en patiënten die GcMAF bij ME/CVS gebruiken. Meerdere klinische observaties over de werkzaamheid van GcMAF bij ME/CVS werden gepresenteerd op internationale congressen. Deze omvatten de resultaten gepresenteerd op de tweejaarlijkse bijeenkomst van de Internationale Vereniging voor CVS en ME in Ottawa in 2011 [‘IACFS/ME international conference summary’] en deze voorgesteld door onderzoekers en patiënten op de GcMAF Immunologie Conferentie (Frankfurt, 2013). Consistent met deze congres-presentaties is een peer-reviewed artikel dat de therapeutische effekten van GcMAF op verscheidene neurologische ziekten, met inbegrip van ME/CVS [Thyer et al.; zie onze inleiding] rapporteerde.

De hier beschreven resultaten suggereren dat de therapeutische werkzaamheid van GcMAF bij ME/CVS en andere verwante aandoeningen zoals autisme, kunnen worden toegeschreven, naast immunomodulatie, aan directe effekten op neuronen en neuropathische pijn.

De resultaten en de hierboven geciteerde klinische waarnemingen doen twee vragen opkomen:

* Is GcMAF in staat om door de bloed-hersen-barrière te passeren en rechtstreeks in te werken op neuronen van het centraal zenuwstelsel en zo hun metabole aktiviteit te verhogen en connectiviteit te herstellen?

* Wat is het mechanisme achter de snelle effekten van GcMAF op inflammatoire pijn?

Hoewel we geen experimentele gegevens hebben om de eerste vraag te beantwoorden, kan worden verondersteld dat de inter-connectie tussen GcMAF en VDR-signalisering het transport door de bloed-hersen-barrière kan bevoordelen. Transport van macro-molekulen over de bloed-hersen-barrière vereist zowel specifieke als niet-specifieke interakties tussen macro-molekulen en proteïnen/receptoren die tot expressie komen op de […] oppervlakken van capillaire endotheel-cellen in de hersenen. Aangezien VDR-signalisering brein-bloed transport door de bloed-hersen-barrière lijkt te verbeteren door middel van zowel genomische als niet-genomische akties, kan worden verondersteld dat de interaktie tussen GcMAF en VDR [Thyer et al.; zie onze inleiding] GcMAF-transport naar de hersenen kan bevoordelen.

De inter-connectie tussen GcMAF en VDR signalisering-mechanismen zou ook verantwoordelijk kunnen zijn voor de snelle effekten van GcMAF op inflammatoire neuropathische pijn die worden waargenomen bij ratten met door MIA geïnduceerde osteo-arthritis. Een rapport toonde aan dat de aktivatie van VDR geassocieerd was met een significante vermindering van musculoskeletale pijn geassocieerd met acute fase inflammatoire respons bij vrouwen.

5. BESLUIT

De hier voorgestelde resultaten bevestigen – op experimenteel niveau – de therapeutische effekten van GcMAF bij ME/CVS en verhelderen de molekulaire werking-mechanismen via dewelke GcMAF verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dergelijke therapeutische effekten.

november 17, 2013

Potentiële speeksel-biomerkers bij M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 7:22 am
Tags: , , , , ,

Proteomica, de studie van het proteoom (de verzameling van alle eiwitten van een organisme of een cel), is belangrijk omdat proteïnen de eigenlijke funktionele molekulen in de cel vertegenwoordigen. Wanneer mutaties in het DNA optreden, zijn het de proteïnen die uiteindelijk worden aangetast en zij doen het meeste werk in het lichaam. We vermelden hier al meerdere gen-expressie studies maar de resultaten moeten uiteindelijk worden gevalideerd door te kijken of de waarden van de proteïnen waarvoor ze coderen, gedaald of gestegen zijn. Eén gen kan meerdere proteïnen opleveren en enkel de over-expressie van een gen rapporteren, zegt in feite niets over welk proteïne werd geproduceerd. Dat is veel complexer. Er zijn nog weinig dergelijke studies uitgevoerd bij M.E.(cvs). De groep rond Baraniuk (zie CVS-gerelateerd proteoom in cerebrospinaal vocht’) rapporteerde al over een piloot-studie die een set proteïnen in het ruggermerg-vocht vond. Een follow-up studie zou positief zijn maar een publicatie blijft uit.

Speeksel, als biologisch staal is makkelijker verkrijgbaar en heeft een eenvoudiger samenstelling (ca. 30% van de proteïnen in het bloed worden in speeksel aangetroffen). Op een congres werd al gewag gemaakt van een mogelijke speeksel-merker (zie ‘PRB4-peptide – Biomerker in speeksel bij CVS?’) maar dit is naar ons weten niet gepubliceerd.

De Italiaanse researchers hier (die eerder proteomisch onderzoek bij Sjögren’s syndroom, Reumatoïde Arthritis en fibromyalgie deden) voerden een kleine studie uit op het speeksel van een tweeling-paar waarvan er één M.E.(cvs) heeft.

————————-

J Transl Med. (2013) 11: 243 (pre-print)

A multidisciplinary approach to study a couple of monozygotic twins discordant for the Chronic Fatigue Syndrome: a focus on potential salivary biomarkers

Federica Ciregia1, Laura Giusti1, Ylenia Da Valle1, Elena Donadio1, Arianna Consensi2, Camillo Giacomelli2, Francesca Sernissi2, Pietro Scarpellini2, Fabrizio Maggi3, Antonio Lucacchini1* & Laura Bazzichi2

1 Department of Pharmacy, University of Pisa, Italy

2 Department of clinical and experimental medicine, Division of Rheumatology, University of Pisa, Italy

3 Virology Unit, Pisa University Hospital, Italy

Samenvatting

ACHTERGROND: Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een ernstige, systemische ziekte die wordt gekenmerkt door aanhoudende, invaliderende en medisch onverklaarde vermoeidheid. De etiologie en pathofysiologie van CVS blijft onduidelijk, en de diagnose wordt gesteld via de medische geschiedenis van de patient en uitsluiting van andere medische oorzaken. De beschikbaarheid van biomerkers voor CVS zou nuttig zijn voor klinische research. In deze studie gebruikten we een proteomische benadering om de algemene veranderingen in het speeksel-profiel te evalueren bij 2 monozygote tweelingen die niet overéénstemmen wat betreft de aanwezigheid van CVS. Het doel was verschillen qua proteïne-expressie in het speeksel te evalueren bij de CVS-patient in vergelijking met zijn gezonde tweeling-helft.

METHODES: De speeksel-stalen werden onderworpen aan twee-dimensionele elektroforese (2DE) [elektroforese = scheiding van molekulen op basis van hun elektrische lading]. De gels werden gekleurd en er werd een vergelijking uitgevoerd tussen het CVS-individu en de gezonde tweeling-helft met de ‘Progenesis Same Spot’ software, inclusief analyse van de variantie. De proteïne-spots met een ≥ 2-voudige kwantiteit-verandering en p < 0.05, werden geïdentificeerd via ‘Nano-liquid’ chromatografie elektrospray-ionisatie tandem massa-spectrometrie. Om de expressie-veranderingen van 5 proteïnen te evalueren die werden gevonden met 2DE (14-3-3 proteïne zeta/delta [betrokken bij de regulering van meerdere intracellulaire signalisering-mechanismen], cyclofiline-A [CYPA; enzyme dat het opvouwen van proteïnen, van belang bij verschillende cellulaire processen], Cystatine-C [rol bij proteïne-katabolisme, regulering van hormoon-verwerking, inflammatie, antigen-presentatie en T-cel afhankelijke immuun-responsen alsook resistentie tegen verscheidene bakteriële en virale infekties], Proteïne S100-A7 [geassocieerd met verhoogde inflammatoire cel infiltraten , o.a. bij inflammatoire aandoeningen], en zink-alfa-2-glycoproteïne [verantwoordelijk voor lipiden-afbraak; ook een rol bij de aktivatie van AMP-kinase, een belangrijke regulator van het energie-metabolisme in skelet-spieren]), gebruikten we ‘western blot’ analyse. Bovendien werden de proteïnen die differentieel tot expressie kwamen funktioneel geanalyseerd gebruikmakend van de ‘Ingenuity Pathways Analysis’ software, met als doel de overheersende mechanismen en het betrokken interaktie-netwerk te bepalen.

RESULTATEN: De analyse van de proteïne-profielen liet ons toe 13 proteïnen te vinden met een verschillende expressie bij CVS met betrekking tot de controle. 9 spots waren ge-upreguleerd bij CVS en 4 ge-downreguleerd. Deze proteïnen behoren tot verschillende funktionele klassen, zoals inflammatoire respons, immuunsysteem en metabolisme. In het bijzonder: het netwerk opgebouwd met onze proteïnen benadrukt, zoals aangetoond via de pad-analyse, de betrokkenheid van de inflammatoire respons bij CVS-pathogenese.

BESLUITEN: Deze studie toont de aanwezigheid van differentieel tot expressie komende proteïnen in het speeksel van de 2 monozygote tweeling-helften die verschillen qua CVS, waarschijnlijk gerelateerd met de ziekte. Bijgevolg geloven we dat de proteomische benadering nuttig zou kunnen zijn om een panel potentiële diagnostische biomerkers te definiëren en een nieuw licht te werpen op het begrijpen van de pathogenetische mechanismen van CVS.

Achtergrond

[…]

CVS wordt beschouwd als een multi-factoriële ziekte met een onbekende etiologie en pathofysiologie. Er werden genetische studies uitgevoerd om genen te karakteriseren die bruikbaar zouden kunnen zijn als CVS-biomerkers. Er werd voorgesteld dat CVS geassocieerd is met immunologische en inflammatoire ziekten. De over-expressie van pro-inflammatoire proteïnen, zoals interferon-γ (INF-γ), interleukine-1 (IL-1) en tumor necrose factor-α (TNF-α), werd gerapporteerd bij CVS. Daarnaast ondersteunen ge-upreguleerde immuun-gerelateerde genen, zoals lactotransferrine, defensine-α1, integrinen [zie Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’], CMRF35 antigen, IL-8, HD proteïne [Vernon SD, Unger ER, Dimulescu IM, Rajeevan M, Reeves WC: Utility of the blood for gene-expression profiling and biomarker-discovery in Chronic Fatigue Syndrome. Dis Markers 2002, 18: 193-199] en cathepsine-C [Powell R, Ren J, Lewith G, Barclay W, Holgate S, Almond J: Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of Chronic Fatigue Syndrome patients. Clin Exp Allergy 2003, 33: 1450-1456], bij CVS-patiënten de notie dat de ziekte wordt gekenmerkt door immuunsysteem-aktivatie. Niettemin zijn er tot op heden geen specifieke merkers voor inflammatie en/of immuun-aktivatie die nuttig zouden kunnen zijn bij de evaluatie van patiënten met CVS, wat de behandeling ingewikkelder maakt.

Virale infektie werd gewoonlijk als oorzakelijk agens voorgesteld maar ondanks de inspanningen voor de opheldering van de rol van een virus, zijn de resultaten controversieel omwille van een gebrek aan een gemeenschappelijk standaard klinische definitie en specifieke biomerkers voor de ziekte. Ook vaccins werden door sommige geleerden belangrijk geacht bij de aanvang van CVS [zie bv. ‘ASIA (auto-immuun/inflammatoir syndroom geïnduceerd door adjuvanten) syndroom], terwijl anderen deze mogelijkheid hebben verworpen en verzekeren dat ze veilig zijn.

Een Internationaal Consensus Panel definieerde in 2011 de Internationale Consensus Criteria die de karakteristieke patronen van de symptoom-clusters van CVS identificeerde maar de diagnose wordt gesteld via de geschiedenis van de patient, en uitsluiting van andere medische oorzaken en psychiatrische problemen. Daarom zou de beschikbaarheid van biomerkers voor CVS van groot kunnen zijn bij klinische research.

Aangezien genetica wordt verondersteld een rol te spelen in de etiologie van CVS, zijn tweelingen-studies een onderzoek-gebied dat nuttig zou kunnen zijn bij het ophelderen van de rol van genetische en omgeving-factoren bij CVS. Niettemin kon een studie door Byrnes et al. [zie ‘Gen-expressie bij tweelingen met/zonder chronische vermoeidheid] (bij monozygote tweelingen die verschillen qua CVS) geen biomerker voor CVS identificeren in het transcriptoom [verzameling van alle boodschapper-RNA (mRNA) molekulen – ‘transcripten’ , tot expressie komende genen – geproduceerd in een cel of populatie van cellen] van perifeer bloed leukocyten (veronderstellende dat de positieve bevindingen bij eerdere studies het resultaat zouden kunnen zijn van experimenteel vooroordeel). Daarom gingen we over tot het bestuderen van proteïnen en gebruikten we, voor de eerste keer, een proteomische benadering de globale veranderingen in speeksel bij CVS te evalueren.

Het aantal publicaties gerelateerd aan het speeksel-proteoom zijn significant toegenomen, wat suggereert dat menselijk speeksel als biologisch vocht een enorm potentieel heeft wat betreft het weerspiegelen van systemische gezondheid-aandoeningen. Speeksel heeft veel voordelen: lage invasiviteit, minimale kosten, en eenvoudige staal-name en -verwerking. Bovendien heeft speeksel een minder complexe proteïnen-samenstelling dan serum of plasma, wat het risico op niet-specifieke interakties vermindert en terzelfdertijd vertegenwoordigt het een nuttig diagnostisch instrument, aangezien ca. 30% van de proteïnen in het bloed ook aanwezig zijn in het speeksel. Daarom heeft menselijk speeksel proteomica bewezen een nieuwe benadering te zijn in de zoektocht naar proteïne-biomerkers voor het opsporen van ziekten. De laatste jaren verkregen we in het bijzonder bemoedigende resultaten uit de proteomische analyse van menselijk speeksel bij reumatische aandoeningen [bv. Bazzichi L, Ciregia F, Giusti L, Baldini C, Giannaccini G, Giacomelli C, Sernissi F, Bombardieri S, Lucacchini A. Detection of potential markers of primary fibromyalgia syndrome in human saliva. Proteomics Clin Appl (2009) 3: 1296-1304]. Vandaar dat we in de huidige studie het proteomisch speeksel-profiel onderzochten bij een monozygote tweeling die verschilt qua CVS. Verschillen qua proteïne-expressie in het speeksel bij de CVS-patient t.o.v. de gezonde tweeling-helft kon strikt gecorreleerd worden met de ziekte zelf aangezien de tweeling enkel wat betreft de aanwezigheid van CVS verschilt.

Methodes

Studie-ontwerp

[…]

Patiënten

[…] beiden kregen voor de eerste keer een influenza-vaccin […] Onmiddellijk na de vaccinatie ontwikkelde de patient, die eerder gezond was, asthenie [veralgemeende lichaamszwakte, krachteloosheid], progressief gewicht-verlies, vergeetachtigheid en concentratie-moeilijkheden, slaap-stoornissen, duizeligheid en koorts, leidend tot werk-onbekwaamheid.

Vragenlijsten

[…]

Laboratorium-testen

[…] Er werd een verschil in haemato-chemische parameters gevonden betreffende TNF-α (18,1 pg/ml & 2,6 pg/ml in patient en gezonde tweeling-helft, respectievelijk) en IL-2 (10 pg/ml & 46 pg/ml in patient en gezonde tweeling-helft, respectievelijk). […]

Speeksel-afname

[…]

Twee-dimensionele elektroforese

[…]

2DE statistische analyse

[…]

NanoLC-ESI-MS/MS Analyse d.m.v. LTQ-Orbitrap Velos analyse

(‘Nano-liquid’ chromatografie ‘elektrospray’ ionisatie tandem massa-spectrometrie)

[…]

Proteïne-identificatie

[…]

‘Western blot’ analyse

[…] [Methode die met behulp van antilichamen specifiek proteïnen kan aantonen. De proteïnen in een staal worden eerst gescheiden en dan naar een drager getransfereerd d.m.v. een elektrische stoom. Op de drager kunnen dan de (gemerkte) antilichamen binden zodat één bepaald eiwit kan worden gevisualiseerd en gemeten.]

‘Western blot’ statistische analyse

[…]

Signalisering-mechanisme analyse

[…]

Resultaten

Proteomische analyse en validering via ‘western blot’

Bij vergelijking van de speeksel-profielen van de gezonde tweeling-broer en de CVS-patient vonden we 13 spots met verschillende expressie (variatie ≥ 2-voud). Negen spots waren ge-upreguleerd bij CVS en 4 ge-downreguleerd. […]

Er werd western blot analyse met specifieke antilichamen gebruikt om de expressie-veranderingen van 4 proteïnen te valideren: 14-3-3 proteïne zeta/delta, CYPA, Cystatine-C en Proteïne S100-A7. […] Met 2DE vonden we een significante toename bij CVS van 14-3-3 proteïne zeta/delta, CYPA en Proteïne S100-A7 (p = 0.0009, 0.02 & 0.004 respectievelijk) die werd bevestigd via western blotting. Ook de stijging van Cystatine-C (p = 0.001) werd bevestigd via western blot. Deze validdatie-experimenten werden uitgevoerd op speeksel verzameld in 2007 en in 2011 […] en in beide gevallen ondersteunden de resultaten deze van de 2DE studie.

Daarenboven deden we ook één-dimensionele western blot analyse voor ZAG, maar de lagere waarde bij de tweeling-helft met CVS was niet significant (variatie van of 2,0 en 1,2 maal in 2007 en 2011 respectievelijk). Bij 2DE vonden we feitelijk 2 spots dicht bijéén corresponderend met ZAG en de één-dimensionele elektroforese liet ons niet toe het werkelijke verschil van dit proteïne in het speeksel te schatten. Daarom voerden we 2DE immunoblotting uit om de verschillen qua expressie in de spots te evalueren. Er werden 4 immuun-reaktive spots gedetekteerd […]. De significante stijging bij CVS – in vergelijking met controle – werd voor alle via 2DE immunoblotting gedekteerde spots geobserveerd; wat de resultaten verkregen via 2DE en NanoLC-ESI-MS/MS bevestigt.

Potentiële Biomerkers gevoden bij CVS

[…] We voerden een preliminaire validatie uit op een groter aantal patiënten voor één van deze proteïnen: CYPA (gegevens niet getoond). Er werd een ELISA voor CYPA uitgevoerd op speeksel van 20 patiënten met CVS en 20 gezonde individuen: de upregulering van dit proteïne werd bevestigd: de p-waarde was 0.03 en de verhoging van dit proteïne bij CVS in vergelijking met controles was 2,4 maal.

Mechanisme- en netwerk-analyse

De 13 proteïnen die het speeksel van de CVS-patient onderscheiden van het gezond individu werden gebruikt voor bio-informatische analyse om biologische funktie en mechanismen te identificeren bij CVS, gebruikmakend van IPA: IPA-software laat toe het verband tussen deze proteïnen en verscheidene biologische mechanismen te onderzoeken. […] De software genereerde verschillende netwerken. Deze met de hoogste score (een waarde van 21) omvatte 35 proteïnen en was geassocieerd met ‘Cellulaire Beweging, Haematologisch Systeem Ontwikkeling & Funktie, Immuun-cel ‘Trafficking’ [hoe immuun-cellen zich verplaatsen]. Acht van deze proteïnen werden in onze analyse gevonden. De top funktie gelinkt met deze biomerkers was de inflammatoire respons […] die geassocieerd is met 8 van onze proteïnen.

Bespreking

Dit werk maakte, voor het eerst, gebruik van een proteomische benadering om de globale veranderingen in het speeksel van een patient met CVS te evalueren. We selekteerden een patient met een monozygote tweeling-broer uit een grote groep CVS-patiënten; ondanks het feit dat ze dezelfde genetische aanleg, opleiding, levensstijl en hetzelfde soort werk hadden, ontwikkelde één van hen CVS na een vaccinatie. Hoewel deze piloot-studie slechts 2 individuen analyseerde, kunnen de verschillen qua proteïne-expressie in het speeksel gelinkt zijn met de ziekte, aangezien de tweeling-helften slechts verschilden wat betreft aanwezigheid van CVS. Op die manier liet onze studie toe te focussen op enkele biomerkers die de voorbode vertegenwoordigden op een doelgerichte zoektocht naar deze proteïnen bij een groot aantal patiënten, om hun bruikbaarheid bij de diagnose en behandeling van CVS te bevestigen. Tot op heden werden weinig proteomica-studies bij CVS uitgevoerd, op cerebrospinaal vocht [bv. ‘CVS-gerelateerd proteoom in cerebrospinaal vocht] en op serum, terwijl we voor onze studie beslisten het speeksel van een CVS-patient te onderzoeken om zo op een minder invasieve manier stalen te verzamelen. Hoewel het speeksel een minder complexe samenstelling heeft, bleek het een beloftevol diagnostisch instrument, en we vonden een wijziging in de proteïne-patronen tussen patient en controle.

Immuunsysteem

Wat betreft de proteomische analyse van speeksel, toonden onze resultaten een toename van CYPA met 2,6 maal, welke ook werd bevestigd via western blot analyse en gecontroleerd in speeksel verzameld in verschillende jaren. CYPA bleek eerder geupreguleerd in speeksel van patiënten Sjögren’s syndroom [auto-immune aandoening] en systemische sclerose [verharding van het bindweefsel in de huid] wat de rol van CYPA bij de pathogenese van immuun-gemedieerde aandoeningen schraagt. Bovendien werd ontdekt dat virale infekties de secretie van CYPA bevorderen; wat de hypothese ondersteunt dat een persistente virale infektie zou kunnen bijdragen tot de pathogenese van CVS.

Daarnaast zou de afname van Ig alfa-1 keten C [Ig alfa is de belangrijkste immunoglobuline-klasse in lichaamsvochten; helpt te verdedigen tegen lokale infektie en verhindert de toegang van vreemde antigenen tot het algemeen immunologisch systeem] en van polymere immunoglobuline receptor [pIgR; bindt polymerisch IgA & IgM op het oppervlak van epitheliale cellen, dit complex wordt dan gesecreteerd en gesplitst] die we zagen, de virale infektie / immunologische verandering kunnen hebben bevorderd. Ig alfa-1 keten C heeft in feite een rol bij het voorhinderen van de toegang van vreemde antigenen tot het algemeen immunologische systeem. PIgR verzekert de humorale verdediging [met humorale immuniteit wordt bedoeld: die waar de B-lymfocyten en hun produkten (antistoffen, complement-proteïnen en bepaalde anti-microbiële peptiden) in tussenkomen] tegen binnenkomende pathogenen in de slijmvliezen en het is verantwoordelijk voor intracellulaire neutralisatie van sommige virussen. […] Het immuunsysteem van de mucosa [slijmvliezen] is primair verantwoordelijk voor het voorkomen van infektie veroorzaakt door luminale [in de darm-holte] micro-organismen, via inhibitie van bakteriële vasthechting of invasie, en er werd voorgesteld dat pIgR noodzakelijk kan zijn voor het behoud van de basale tonus van de aangeboren immuniteit in de darm. Daarom ondersteunen deze studies de betrokkenheid van pIgR bij de bescherming tegen omgeving-antigenen.

Bovendien is de gewijzigde regulering van het immuunsysteem bij CVS-patiënten één van de interesse-gebieden in de research naar biomerkers voor CVS. Brenu et al. vonden immunologische abnormaliteiten, m.n. een gereduceerde cytotoxische aktiviteit van de aangeboren immuun-cellen, die ze voorstelden als een mogelijk diagnostisch instrument voor CVS.

In die richting kan ook de toename van Humaan S100A7 (psoriasine), die tot over-expressie komt bij inflammatoire ziekten, worden gezien.

Inflammatoire respons

Psoriasine bleek geassocieerd met verhoogde inflammatoire cel-infiltraten bij borst-kanker en verscheidene inflammatoire aandoeningen. Zoals getoond door de ‘pathway’-analyse: het netwerk opgebouwd met onze proteïnen beklemtoont de betrokkenheid van de inflammatoire respons bij de CVS-pathogenese.

Onder de proteïnen die waren veranderd bij CVS t.o.v. het gezonde individu, vonden we 2 proteïnen die behoren tot de familie van de cysteïne-proteinase inhibitoren: cystatine-C & -B. Cystatinen funktioneren als strak-bindende inhibitoren van cathepsinen, welke cysteïne-proteinasen [bepaalde eiwit-splistende enzymen] zijn, betrokken bij een aantal belangrijke cellulaire processen – inclusief inflammatie. Er werd een breed spectrum aan biologische rollen gesuggereerd voor cystatinen, o.a. een rol bij proteïne-katabolisme, bij de regulering van hormoon-verwerking en beender-resorptie [‘afbraak’ van de proteïne- en minerale componenten van de bot-matrix; een onderdeel van de normale ontwikkeling, groei en reparatie van bot], bij inflammatie, bij antigen-presentatie en T-cel afhankelijke immuun-respons, alsook as resistentie tegen verscheidene bakteriële en virale infekties. Cystatinen in het speeksel oefenen waarschijnlijk bepaalde antivirale effekten uit, aangezien ze kunnen interfereren met virale replicatie. Onze resultaten toonden een upregulering van cystatine-B [intracellulaire proteinase inhibitor; bindt met cathepsinen] en een downregulering van cystatine-C. Deze 2 cystatinen behoren tot 2 verschillende subtypes cystatine, type I & II respectievelijk. Er werd aangetoond dat ze verschillende funkties hebben […]. Daarom geloven we dat onze bevindingen kunnen suggereren dat het evenwicht tussen cysteïne-proteinasen en hun inhibitoren verstoord is bij CVS.

Signaal-transductie

In het speeksel van onze CVS-patient, detekteerden we de significante stijging van 2 leden van de 14-3-3 famile in vergelijking met zijn gezonde broer. Deze familie is een klasse van […] proteïnen betrokken bij de regulering van heel wat intracellulaire signalisering. Veel organismen brengen meerdere isoformen tot expressie en we vonden de isoformen sigma & zeta/delta. Daarom zijn 14-3-3 proteïnen betrokken bij een brede waaier van pathologische processen en de toename is waarschijnlijk niet CVS-specifiek. Bijvoorbeeld: we vonden eerder een upregulering van 14-3-3 proteïnen bij Reumatoïde Arthritis. Daarnaast vonden Matsuo et al. dat het 14-3-3 proteïne verhoogd was in een patient met Sjögren’s syndroom (Oorspronkelijk werd gedacht dat de patient de ziekte van Creutzfeldt-Jakob (CJD) had, aangezien 14-3-3 proteïne werd beschouwd als een belangrijke diagnostische merker voor CJD.). Dit ondersteunt de veronderstelling dat 14-3-3 niet-specifiek verhoogd is bij verscheidene ziekten.

Metabolisme

Tenslotte observeerden we een downregulering van ZAG bij CVS. We vonden 2 spots in 2DE-gels die met dit proteïne overéénkomen […] en met western blotting vonden we 2 andere spots, wat de toename bevestigt. ZAG staat voornamelijk bekend als een adipokine [adipokinen of adipocytokinen zijn cytokinen die worden afgegeven door vet-weefsel] verantwoordelijk voor lipiden-afbraak die een verlies aan adipeus weefsel [opslagplaats voor energie] bij kanker-cachexie [veralgemeende zwakte-toestand] veroorzaakt. Naast deze werking is echter een rol voor ZAG bij de aktivatie van AMP-kinase (AMPK), een belangrijke regulator van energie-metabolisme in cellen van menselijke skelet-spieren opgedoken. Het mechanisme zou betrokken kunnen zijn bij het mediëren van de effekten van ZAG met betrekking tot toegenomen energie-gebruik. Dit is interessant als we bedenken dat meerdere studies een organische oorzaak voor CVS, gerelateerd met defekten in het oxidatief metabolisme, suggereren. In het bijzonder: individuen met CVS raken sneller uitgeput (in aanwezigheid van gereduceertde ATP-concentraties in het sarcoplasma) in vergelijking met gezonde individuen met versnelde glycolyse in werkende skelet-spieren als resultaat [zie ‘Specifieke correlaties tussen oxidatieve stress in de spieren en CVS]. Bovendien zijn spier-pijn en -zwakte de belangrijkste symptomen bij CVS; waarschijnlijk ten gevolge cellulaire veranderingen zoals een daling qua aantal ‘motor-units’ en atrofie […]. Overwegende dat onderzoekers het vermogen van ZAG om de aanmaak van reaktieve zuurstof soorten (ROS) te reduceren, en spier-atrofie geassocieerd met insuline-resistentie en andere katabole aandoeningen tegen te gaan hebben aangetoond, lijkt de afname van ZAG die we vonden in speeksel de hypothetische rol van oxidatieve stress bij CVS te ondersteunen. Vanuit hetzelfde standpunt kunnen we de toename qua 6-fosfogluconaat-dehydrogenase in het speeksel bij CVS verklaren. Dit is een enzyme […] dat de produktie van NADPH (nodig voor bescherming tegen ROS) toelaat.

Besluiten

Deze studie bij een monozygoot tweeling-paar verschillend qua CVS, wijst enkele proteïnen aan die bruikbaar zijn om een panel van potentiële diagnostische biomerkers te definiëren en een nieuw licht te werpen op het begrijpen van de pathogenetische mechanismen van CVS. Er is een duidelijke noodzaak om onze resultaten uit te breiden naar een groter aantal individuen met een gelijkaardige medische geschiedenis, en onze preliminaire resultaten moedigen een toekomstige studie aan.

november 3, 2013

Piloot-studie gen-expressie bij kanker versus M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek,Genetica — mewetenschap @ 7:25 am
Tags: , , , , , , ,

De groep rond het echtpaar Light (universiteit van Utah) publiceerde al meermaals over veranderde gen-expressie bij M.E.(cvs) en een aantal van deze studies werden hier reeds vermeld. Zie onder andere (maar niet uitsluitend) ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’, ‘Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM’) en Expressie van metaboliet-detekterende, adrenerge & immune genen na inspanning (CVS, FM, MS)’.

Onderstaande studie (ondersteund door de ‘National Institutes of Health’ en de ‘Cancer Control and Population Sciences Pilot Grant Award Program’) betreffende gen-expressie profielen bij patiënten met behandelde prostaat-kanker (die vermoeidheid geeft verwant aan M.E.(cvs) maar er ook van verschilt) en mensen met M.E.(cvs), gaf zowel gelijkenissen als verschillen aan qua gen-expressie bij mechanismen die relevant zijn voor vermoeidheid. Er werden veel meer mRNA-verschillen gevonden t.o.v. controles in de prostaat-kanker groep.

Een gen dat reeds betrokken bleek bij M.E.(cvs) in een studie door andere onderzoekers was HSPA2 (verminderde expressie); dit suggereert dat er iets verkeerd zit bij de mitochondriale mechanismen (een probleem bij energie-produktie of het resultaat van vermoeidheid en inaktiviteit?)

De abnormale expressie van de genen die door het echtpaar Light eerder bij M.E.(cvs) werd aangetoond bleek nu afwezig (De vermoeidheid–mechanismen die ontregeld zijn bij M.E.(cvs) komen duidelijker naar voor na inspanning dan in rust.) maar ze vonden wel abnormaal hoge expressie van een gen dat nog niet werd getest: P2RX7. Dit gen dat (met inflammatie geassocieerde) pijn reguleert was significant ge-downreguleerd bij kanker-vermoeidheid.

De genen coderend voor de diazepam-bindende inhibitor (DBI) en de vaso-aktief intestinaal peptide receptor (VIPR2) bleken gelinkt met vermoeidheid- en pijn-ernst bij beide aandoeningen; terwijl de genen coderend voor de purinergische 2Y1 receptor (P2RY1), andere vasodilaterende mechanismen en energie/mitochondriale genen enkel bij de kanker-groep betrokken bleken. De vermoeidheid-graad bij M.E.(cvs) werd best voorspeld door lagere expressie van het DBI gen en hogere expressie van het TNF gen.

————————-

Psychoneuroendocrinology (pre-press 2013)

Differing leukocyte gene expression profiles associated with fatigue in patients with prostate-cancer versus Chronic Fatigue Syndrome

Kathleen C. Light (a), Neeraj Agarwalb (c), Eli Iacoba (d), Andrea T. Whitea (e), Anita Y. Kinney (b, c), Timothy A. VanHaitsma (e), Hannah Aizad (a), Ronald W. Hughen (a), Lucinda Bateman (a, f), Alan R. Light (a, d)

a Department of Anaesthesiology, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

b Department of Medicine, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

c Huntsman Cancer Institute, University of Utah, Salt Lake City, UT, USA

d Neuroscience Program, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

e Department of Exercise and Sport Science, University of Utah, Salt Lake City, UT, USA

f Fatigue Consultation Clinic, Salt Lake City, UT, USA

Samenvatting

Achtergrond: Androgeen-deprivatie therapie [ADT; hormonale behandeling waarbij wordt gezorgd dat de mannelijke hormonen niet of minder gevormd worden] verergert dikwijls vermoeidheid bij patiënten met prostaat-kanker, wat aanleiding geeft tot symptomen die gelijkaardig zijn met het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Het vergelijken van de expressie (mRNA) van meerdere met vermoeidheid gerelateerde genen bij patiënten met ADT-behandelde prostaat-kanker versus CVS versus gezonde controles, en het correleren van mRNA met vermoeidheid-graad zou de uitéénlopende mechanismen die ten grondslag liggen aan de vermoeidheid bij deze aandoeningen kunnen ophelderen.

Methodes: Kwantitatieve ‘real-time’ PCR werd uitgevoerd op leukocyten van 30 vermoeide, ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten (PCF), 39 patiënten met CVS en 22 controles van 40-79 jaar, samen met het bepalen van de vermoeidheid- en pijn-ernst. 46 genen van de volgende ‘pathways’ werden opgenomen: (1) adrenerge/monoamine/neuropeptiden, (2) immune, (3) metaboliet-detekterende, (4) mitochondriale/energie, (5) transcriptie-factoren.

Resultaten: PCF-patiënten vertoonden een hogere expressie dan controles of CVS voor 2 immune transcriptie genen (NR3C1 & TLR4), chemokine CXCR4 en mitochondriaal gen SOD2. Ze vertoonden een lagere expressie voor 2 vasodilatie-grelateerde genen (ADRB2 & VIPR2), 2 cytokinen (TNF & LTA) en 2 metaboliet-detekterende receptoren (ASIC3 & P2RX7). CVS-patiënten vertoonden een hogere expressie voor P2RX7 en een lagere voor HSPA2 versus controles en PCF. Correlaties met vermoeidheid-graad waren enkel voor DBI, de GABA-A receptor modulator (r = -0.50, p < 0.005 & r = -0.34, p < 0.05) gelijkaardig bij PCF en CVS. P2RY1 was enkel met PCF vermoeidheid en pijn-ernst (r= + 0.43 & + 0.59, p = 0.025 & p = 0.001) gecorreleerd.

Besluiten: PCF-patiënten verschilden van controles en CVS qua gemiddelde expressie voor 10 genen van alle 5 de ‘pathways’. Correlaties met vermoeidheid-graad impliceerde DBI bij beide patiënten-groepen en P2RY1 bij PCF alleen. Deze mechanismen zouden nieuwe doelwitten kunnen aanwijzen voor interventies om vermoeidheid te verminderen.

[…]

Eén benadering die wordt gebruikt om mechanismen te onderzoeken die geassocieerd zijn met kanker-gerelateerde vermoeidheid (CRF), moeheid tijdens behandeling met interferon-alfa bij chronische hepatitis, en aandoeningen zoals Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Multipele Sclerose (MS), is het beoordelen van gen-expressie (mRNA) van meerdere met vermoeidheid gerelateerde genen [zie o.m. White et al. 2012; ref. zie inleiding] in perifere bloed-cellen. Deze methode is efficiënt doordat het mogelijk is vele fysiologische doelwitten te onderzoeken in één bloedstaal en het mRNA weerspiegelt zowel genetische (overgeërfde) als milieu-invloeden. Omdat omgeving-factoren variëren (bij verschillende individuen en met de tijd bij hetzelfde individu), is dit een sterkte-punt of kwetsbaarheid afhankelijk van het feit of stabiliteit een belangrijke bezorgdheid is. Bij CVS bleken studies die probeerden gen-expressie als een stabiele en reproduceerbare diagnostische biomerker te grbruiken niet in staat een consistent profiel van verschillen met controles te genereren, dit ten dele door de heterogeniteit van het syndroom en de variaties qua ziekte-status met verloop van tijd [zie o.m. Kerr et al. Gene profiling of patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Curr Rheumatol Rep (2008) 10: 482-491]. Het minder uitdagend objectief bij de huidige studie was het gebruik van gen-expressie in leukocyten, om mogelijks ontregelde mechanismen gelinkt met pathologische vermoeidheid bij met ADT behandelde prostaat-kanker of CVS te identificeren. Hiervoor moet hetzelfde patroon van verschillende effekten niet noodzakelijk aanwezig zijn bij alle of zelfs de meerderheid van deze patiënten, maar mogelijks enkel bij subgroepen waarvan de waarden de groep-gemiddelden beïnvloeden. Van specifiek belang hierbij zijn de patiënten wiens huidig vermoeidheid-niveau ernstiger is.

Vele vermoeidheid-gerelateerde symptomen die worden gerapporteerd door ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten overlappen met gerapporteerd door CVS-patiënten, inclusief vroegere vermoeidheid-aanvang en verminderde prestaties tijdens inspanning, een laag energie-niveau, verstoorde slaap, spier-zwakte en verhoogde ‘mentale mist’, en immuun-gerelateerde symptomen zoals onwel voelen. Andere symptomen lijken specifiek voor CVS: post-exertionele malaise, wijdverspreide spier- en gewricht-pijn zonder bewijs voor een letsel, en orthostatische intolerantie. Het is dus plausibel dat de invaliderende dagelijkse vermoeidheid bij deze 2 chronische aandoeningen zowel gedeelde als verschillende fysiologische mechanismen kan omvatten.

In de huidige studie gebruikten we 46 genen die 5 algemene mechanismen vertegenwoordigen: (1) adrenerge, mono-amine en peptiden; (2) immuun-respons en inflammatie; (3) sensorische ion-kanaal-receptoren responsief voor adenosine-trifosfaat (ATP) en andere metabolieten van spier-aktiviteit; (4) mitochondriale en andere genen betrokken bij lipiden/energie-metabolisme; en (5) transcriptie- en groei-factoren. Hierbij zitten genen die tot over-expressie kwamen bij onze vorige studies naar post-exertionele vermoeidheid bij CVS: sensorische (ASIC3, P2RX4, TRPV1) en adrenerge receptoren (ADRA2A, ADRA2C, ADRB1, ADRB2), en cytokinen IL-6, IL-10, TNF (vroeger TNF-α) en LTA ([lymfotoxine-alfa] vroeger TNF-β). Omwille van het belang van ATP bij spier-aktiviteit, onderzochten we ook andere purinerge ion-kanaal ATP-receptoren, P2RX1 & P2RX7, en G-proteïne gekoppelde purinerge receptoren P2RY1 & P2RY2; alsook een ander subtype uit de zuur-voelende familie, ASIC1, en een andere ‘transient vanilloid’ receptor [‘transient receptor potential vanilloid’; ion-kanaal dat tot expressie komt in nociceptieve neuronen], TRPV4. Op basis van eerdere research [o.m. Saiki T, Kawai T, Morita K et al. Identification of marker-genes for differential diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607], keken we ook naar genen met belangrijke rollen bij mitochondriale funktie en energie-/lipiden-/hitte-metabolisme (ATP5E, COX5B, DBI, HSPA2, NDUFS5 & SOD2) en regulatoren van de transcriptie en cel-proliferatie (APP, CREB1, CXCR4, PPARA, SIRT1, STAT5A, TLR4, VEGFA, VIPR2, NR3C1, NRG1 & NFKB1). Een belangrijk lid van de energie-, immune en transcriptie-subgroepen, de diazepam-bindende inhibitor (DBI, de GABA-type A receptor modulator) – betrokken bij het lipiden-metabolisme – is in staat benzodiazepinen op de GABA-receptor te verplaatsen en zodoende stemming-regulering te beïnvloeden, en controleert transcriptie van bijnier-steroïden die de immuun-funktie (inclusief cortisol) beïnvloeden. TLR4, NR3C1 en NFKB1 spelen belangrijke rollen bij de regulering van de transcriptie van cytokinen en andere inflammatoire mechanismen die verondersteld werden bij te dragen tot ziekte- en malaise-gewaarwordingen, veranderde slaap en eet-patronen en andere componenten van CRF.

Ook van speciaal belang waren vermoeidheid-relevante genen die eerder geassocieerd bleken met metastatische tumoren. Deze omvatten chemokine-receptor CXCR4, een gen dat geassocieerd bleek met prognose en metastasen bij prostaat-kanker, en superoxide-dismutase-2 (SOD2), een intracellulair mitochondriaal anti-oxidant enzyme geassocieerd met verhoogd prostaat-kanker risico bij Caucasiërs. Twee andere genen in ons profiel, vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) en vaso-aktieve intestinale peptide receptor (VIPR2), zijn gelinkt met cellulaire proliferatie en prostaat-kanker progressie; en VIPR2-aktiviteit beïnvloedt vasodilatie en bloeddoorstroming in de hersenen en andere weefsels. Meerdere andere doelwit-genen beïnvloeden ook vasodilatie – inclusief adrenerge receptor types alfa-2a (ADRA2A) & -2c (ADRA2C) en beta-2 (ADRB2), het oxytocine pre-pro-peptide (OXT) en zijn receptor (OXTR). Eerdere bevindingen aangaande verminderde expressie bij ADT-behandelde prostaat-kanker cellen van deze vaso-aktieve genen, zette ons aan te focussen op de ADRB2. Als ADT ook leidt tot vermindering qua ADRB2 receptoren in de bloedvaten, zou dit vermoeidheid kunnen versterken via een gedaalde bloeddoorstroming naar de spieren en de hersenen tijdens lichamelijke en mentale aktiviteit.

1. Overzicht van dit onderzoek

Onze 2 primaire doelstellingen waren: (1) bepalen of ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten met dagelijkse vermoeidheid (PCF-groep) verschillen vertoonden t.o.v. niet-vermoeide controles en CVS-patiënten, qua mRNA-niveaus van 46 genen die relevant zijn voor vermoeidheid, aangezien deze verschillen funktionele ontregeling van mechanismen die betrokken zijn bij vermoeidheid zouden kunnen aangeven; (2) bepalen welke mRNAs van onze 46 voor vermoeidheid relevante genen verband houden met huidige vermoeidheid-graad, gebruikmakend van eenvoudige correlatie en stapsgewijze regressie benaderingen. Er werd kwantitatieve ‘real-time’ polymerase-ketting-reaktie (QPCR) gebruikt om mRNA-niveaus van deze 46 genen in leukocyten te bepalen. De gemiddelde mRNA-waarden van 30 PCF-patiënten, 39 CFS-patiënten en 22 controles werden vergeleken. Hoewel alle individuen met prostaat-kanker ouder dan 40 waren, hebben we niet getracht de PCF- en CVS-patiënten-groepen te matchen voor vermoeidheid-graad of geslacht. PCF-patiënten zijn natuurlijk altijd mannen en CVS-patiënten zijn voornamelijk vrouwen, met een geslacht-ratio van 6:1 of meer. In plaats daarvan was ons opzet om representatieve stalen van patiënten binnen elke groep te recruteren en te testen, opdat onze bevindingen makkelijk te veralgemenen zouden zijn voor de PCF- en CVS-populaties van ouder dan 40. We namen ook individuen op met vermoeidheid-symptomen variërend van mild tot ernstiger om onze tweede doelstelling te ondersteunen: onderzoeken of een hogere vermoeidheid-graad geassocieerd was met hogere up- of downregulering van één of meerdere van deze genen. De inter-correlaties van mRNA-niveaus voor verschillende genen werden ook onderzocht via cluster-analyse, om vast te stellen of dalingen qua expressie van de bestudeerde genen samen veranderden op een gecoördineerde manier. Dergelijke inter-correlatie clusters kunnen de manieren onthullen waarop modificatie van één of twee belangrijke met vermoeidheid gerelateerde genen vele andere zou kunnen beïnvloeden en zodoende brede effekten zou kunnen geven.

2. Methodes

2.1. Deelnemers

2.2. Procedure

2.3. mRNA-extractie en analyse

2.4. Statistische analyse

3. Resultaten

3.1. Vermoeidheid- en pijn-ernst, depressie, slaap en inspanning in de 3 groepen

3.2. Gemiddelde groep-verschillen qua gen-expressie

3.3. Zijn hogere of lagere mRNA-waarden geassocieerd met huidige vermoeidheid- en pijn-ernst: correlaties en stapsgewijze regressie-modellen

3.4. Patronen van up- of downregulering van meerdere vermoeidheid-relevante genen: clusters gebaseerd op inter-correlaties van mRNA-waarden

4. Bespreking

[We focussen ons hier op de resultaten bij CVS.]

4.1. Gemiddelde groep-verschillen qua gen-expressie

Onze bevindingen versterken de interpretatie dat CRF een complex fenomeen is, ten dele omdat de systemen die vermoeidheid beïnvloeden zeer ingewikkeld zijn. Die complexiteit wordt weerspiegeld in onze bevinding dat 10 genen (1 of meer van elk van de 5 bestudeerde mechanismen) tot over- of onder-expressie kwamen in de PCF-groep. Voor elk van die 10 genen, verschilde de PCF-groep op dezelfde manier van de gezonde controles als van de CVS-groep […].

[…]

Hsiao et al. (2013) rapporteerde zowel ge-up- als downreguleerde expressie van verschillende mitochondriale genen bij PCF-patiënten. Van de 6 energie/mitochondriale genen in onze studie, was SOD2 mRNA gestegen bij PCF en HSPA2 mRNA gedaald bij CVS. […] Onze bevinding van gedaald HSPA2 bij CVS was ook een replicatie van eerdere research [Saiki et al. 2008; zie eerder]. Hoewel ontregeling qua mitochondriale gen-expressie een resultaat kan zijn van vermoeidheid en inaktiviteit alsook vermoeidheid kan veroorzaken, suggereren deze bevindingen dat mechanismen betrokken bij energie-funkties mogelijks doelwitten zijn voor nieuwe therapieën om vermoeidheid te verminderen bij zowel PCF als CVS.

Andere genen die ge-downreguleerd waren in de PCF-groep omvatten 3 genen die we associeerden met post-exertionele verslechtering van vermoeidheid bij CVS: ASIC3, P2RX4 & ADRB2 [Light et al.; ref. zie inleiding]. ASIC3 & P2RX4 receptoren werken samen als een receptor-complex om ATP, lactaat en andere metabolieten van spier-aktiviteit te detekteren, en ADRB2 receptoren zijn komen ook met hen samen voor en kunnen de aktiviteit van deze metaboliet-detekterende receptoren moduleren. In onze voorafgaande inspanning-studies, was mRNA voor deze receptoren uitgesproken verhoogd 8, 24 en 48 h na inspanning bij CVS-patiënten, samenvallend met toegenomen vermoeidheid en pijn. In de huidige studie, zoals in de voorafgaande, vertoonde de CVS-groep geen veranderde expressie van deze receptoren bij afwezigheid van inspanning. In feite waren slechts 2 genen (P2RX7 & HSPA2) ofwel ge-up- of downreguleerd in deze rustende CVS-groep […]. Het wordt erkend dat omwille van het feit dat dit staal CVS-patiënten allemaal ouder dan 40 waren en overwegend peri- en post-menopausale vrouwen omvatten, deze bevindingen misschien niet representatief zijn voor jongere CVS-patiënten, die dikwijls worden bestudeerd tussen de leeftijd van 20 en 40. Niettemin versterkt dit onze eerdere interpretatie dat ontregelde vermoeidheid–mechanismen bij CVS duidelijker blijken na inspanning dan in rust.

P2RX7 was niet opgenomen in onze voorafgaand onderzoek maar het wordt ook geaktiveerd door ATP, en zoals P2RX4, heeft het een rol bij modulatie van nociceptie, in het bijzonder bij toestanden met inflammatoire pijn. In deze studie was de expressie van P2RX7 gedaald in de PCF-groep. Dit in tegenstelling met de CVS-patiënten, die verhoogde expressie van P2RX7 vertoonden. Aangezien een daling qua mRNA mogelijks een secundaire respons op verhoogde waarden van specifieke receptoren kan weerspiegelen, zijn toekomstige studies die proteïne-niveaus van deze purinergische receptor onderzoeken, noodzakelijk zijn om te verifiëren of beide patiënten-groepen gelijkaardige of verschillende verandering qua P2RX7-funktie vertonen.

[…]

4.2. mRNA-waarden gecorreleerd met vermoeidheid- of pijn-ernst en met expressie van andere vermoeidheid-gerelateerde genen

[…] Bij CVS-patiënten werd vermoeidheid-graad best voorspeld door lager DBI en hoger TNF. De diazepam-bindende inhibitor (meer algemeen bekend als de GABA-receptor modulator [GABA = gamma-aminoboterzuur; een neurotransmitter], DBI, is een gen dat betrokken is bij energie-regulering via lipiden-metabolisme, modulering van stemming via de GABA-A receptor en transcriptie van bijnier-steroïden met inbegrip van testosteron en corticosteron (met hierdoor een invloed op de immuun-funktie). DBI kan dus vermoeidheid op een directe manier beïnvloeden via alle algemene mechanismen die we onderzochten – uitgezonderd metaboliet-detekterende sensorische ion-kanalen, en het zou dit laatste mechanisme indirect kunnen beïnvloeden aangezien onze cluster-analyse aanwees dat DBI sterk gecorreleerd is met P2RX7 & ASIC3. […] Ontregeling van DBI mRNA werd eerder gerapporteerd bij een staal CVS-patiënten [Saiki et al. 2008; zie eerder] […]. Wat betreft P2RY1-funkties: aktivatie van deze G-proteïne gekoppelde metabotrope receptor [Ionotrope receptoren vormen één geheel met het ion-kanaal; bij metabotrope receptoren zijn receptor en ion-kanaal gescheiden.] verhoogt mobilisatie van intracellulaire calcium-ionen en het beïnvloedt signalisering via thermale polymodale receptoren, microgliale aktiviteit en de ernst van inflammatie-gerelateerde pijn. Er werd ook getoond dat P2RY1 mRNA verhoogd was in het ganglion van de dorsale wortel bij ratten met door kanker geïnduceerde bot-pijn, en toediening van een P2RY1-antagonist reduceerde nociceptief gedrag. Deze observaties versterken de interpretatie dat sommige ontregelde mechanismen, zoals DBI, voorkomen bij vermoeide patiënten met beide aandoeningen, maar andere zoals P2RY1, lijken specifiek voor PCF. Verhoogd TNF was geassocieerd met meer vermoeidheid en pijn bij CVS maar niet bij de PCF-groep, die lagere TNF- en LTA-waarden hadden dan controles of CVS. Studies die probeerden vermoeidheid-graad te correleren met hogere bloed-waarden van meerdere pro-inflammatoire cytokinen bij kanker-patiënten, hebben zowel positieve als negatieve bevindingen opgeleverd. TNF bleek niet gerelateerd met CRF-ernst in een meta-analyse van 18 correlationele studies.

Vermoeidheid-graad was sterk gecorreleerd met pijn-ernst bij zowel de PCF- als de CVS-groepen […], wat gedeeltelijk kan verklaren waarom DBI een voorspeller was voor beide symptomen van CVS, en P2RY1 een voorspeller voor beide symptomen bij PCF. Eerdere studies hebben laten optekenen dat pijn, vermoeidheid en depressie een onderdeel zijn van een samen-voorkomende symptoom-cluster bij overlevers van kanker; en patiënten met die symptomen vertonen frequent tekenen van ontregelde adrenerge, HPA-as en immune funkties. Onze bevindingen ondersteunen over het algemeen dit patroon. Zoals aangetoond in onze inter-correlatie clusters voor de PCF-group, correleerden DBI en de glucocorticoïd receptor NR3C1 (beiden betrokken bij transcriptie van immuun-genen) met de cytokinen TNF & LTA, en met vasodilatorende genen en ion-kanaal-receptoren die responsief zijn voor ATP en andere metabolieten van spier-aktiviteit. In de andere inter-correlatie cluster, correleerde P2RY1-expressie met de adrenerge receptoren ADR2A, ADR2C & ADRB1 alsook met de mitochondriale genen ATP5E, NDUFS5 & HSPA2. Een hogere pijn-ernst in de PCF-groep was ook gecorreleerd met expressie van deze adrenerge en mitochondriale genen, alsook P2RY1. Deze inter-correlatie clusters geven aan dat er bij vermoeidheid en pijn bij PCF (en in mindere mate, bij CVS) meerdere mechanismen betrokken zijn die relatief strak geïntegreerd zijn. Zodoende: door het beïnvloeden van individuele componenten, zou het mogelijk kunnen zijn meerdere of alle cluster-componenten te beïnvloeden en zo een bredere impact kunnen hebben op de symptomen van de patient. Pijn en aktiviteit van het sympathisch zenuwstelsel bleken in veel studies direct geassocieerd, en zowel alfa- en beta-adrenerge antagonisten hebben analgetische alsook anti-inflammatoire effekten [ref. zie inleiding]. Omwille van zijn primaire rol bij energie-regulering, heeft mitochondriale dysfunktie een meer voor de hand liggende connectie met vermoeidheid en verminderde aktiviteit dan met pijn [o.a. Saiki et al. 2008; zie eerder]; anderen hebben echter manieren beschreven waarop mitochondriale dysfunktie sensorische zenuw-vezels kan beïnvloeden en leiden tot hyper-aktiviteit in primaire afferente nociceptoren.

Een ander mechanisme met bewijs voor ontregeling bij beide patiënten-groepen was VIPR2: onder-expressie bij de CVS-patiënten met hogere vermoeidheid-graad, en downregulering bij PCF-patiënten. Dit gen speelt rollen bij het reguleren van vasodilatie en hypoxie in het centraal zenuwstelsel en de periferie, welke zowel lichamelijke als mentale vermoeidheid zou kunnen beïnvloeden, en ook nociceptie en immuun-funktie [zie ‘Fosfodiesterase-inhibitoren tegen vermoeidheid?]. Brenu et al. Rapporteerden in 2011 [zie ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)] een verhoogde expressie van dit gen in een jongere groep CVS-patiënten. Onze bevindingen bij CVS-patiënten tussen 40-71 kunnen verschillen van eerdere observaties maar ze zijn consistent in het identificeren van dit mechanisme als zijnde ontregeld bij CVS en suggereren dat deze ontregeling kan bijdragen tot vermoeidheid bij prostaat-kanker patiënten ook.

[…] Het APP gen beïnvloedt meerdere mechanismen, inclusief cel-adhesie, neuronale ontwikkeling, synaptogenese [ontstaan of aanleg van synapsen] en neurieten-uitgroei [neuronen maken verbindingen in respons op stimuli], transcriptionele regulering en apoptose. In ons labo bleek een lager plasma-oxytocine [hormoon & neurotransmitter] geassocieerd met verminderde vasodilatie bij stressoren, en OXT voegt een derde mechanisme toe aan de lagere VIPR2 & ADRB2 die reeds werden beschreven als vasodilaterende factoren die ge-downreguleerd bleken bij PCF-patiënten. ADRB2-, OXT- & APP-expressie waren niet gerelateerd met vermoeidheid of pijn-ernst in de CVS-groep; wat er weerom op wijst dat niet alle met vermoeidheid gerelateerde mechanismen bij beide aandoeningen voorkomen.

[…]

4.3. Studie-beperkingen

Een beperking bij deze initiële studie is dat ons protocol gelimiteerd was tot leukocyten gen-expressie, niet werd bekeken in de hersenen, spieren of andere weefsels, en omvatte geen bepaling van proteïne-niveaus geassocieerd met de genen die werden onderzocht. Verhoogd of gedaald mRNA duidt er niet noodzakelijk op dat proteïnen/receptoren gecodeerd door dat specifiiek gen veranderd zijn en toekomstige studies zouden moeten bevestigen dat de mRNA- en proteïne-verschillen hetzelfde zijn. […] Wat betreft ons staal: het leeftijd-bereik en medische geschiedenis van onze patiënten limiteren de veralgemeenbaarheid van de bevindingen. […] Onze CVS-patiënten waren allemaal 40 en ouder en de meesten kregen de diagnose vele jaren geleden. Onze bevindingen zouden dus wel es niet toepasbaar kunnen zijn op jongere CVS-patiënten of degene die in de vroege stadia van de aandoening zitten. Zoals bij de meeste studies bij oudere volwassenen, hadden onze PCF- en CVS-groepen andere leeftijd-gerelateerde gezondheid-problemen, inclusief matige hypertensie en klinische depressie, en sommige kregen medicatie om deze problemen te behandelen. OM ons staal te beperken tot die patiënten die dergelijke problemen niet hebben, zou recrutering moeilijk maken en verder zou on staal niet-representatief zijn voor de typische patiënten-populaties die van belang zijn. Omdat de PCF-groep in dezelfde richting verschilde als de CVS-patiënten, met gelijkaardige gezondheid-problemen/medicatie als de gezonde controles die grotendeels vrij van dergelijke mogelijk verstorende factoren waren, besluiten we dat deze factoren onze bevindingen niet substantieel beïnvloeden. Ten laatste: aangezien geen belasting zoals inspanning (die zeer nuttig werd bevonden bij het onthullen van een gewijzigde funktie van een aantal van de bestudeerde mechanismen bij CVS-patiënten) werd gebruikt, zouden onze bevindingen de mechanismen die ontregeld zijn in beide patiënten-groepen kunnen onderschatten.

oktober 19, 2013

Fibromyalgie potentiële ‘small-fibre’ neuropathie

Filed under: Diagnostiek,Neurologie — mewetenschap @ 8:34 am
Tags: , , , , ,

In ons verslag ‘Small-fibre’ polyneuropathie i.p.v. fibromyalgie’ gaven we mee dat mensen die de diagnose ‘fibromyalgie’ (FM) krijgen misschien wel zgn. ‘small-fibre’ polyneuropathie (SFPN) zouden kunnen hebben en dat deze zouden hun kunnen worden geholpen door het testen op SFPN en het onderzoeken van de onderliggende oorzaken.

Onafhankelijk daarvan is er nu een andere groep die tot dezelfde conclusie komt en rapporteert over methodes om dit verder te helpen uitklaren…

Zogenaamde CSP-latenties (uitleg hieronder) in armen en benen van FM-patiënten zijn langer dan bij gezonde mensen. De onderzoekers vinden dat dit resultaat ondersteuning biedt voor de theorie dat abnormale pijn-mechanismen betrokken zijn bij de pathogenese van FM. Deze abnormaliteiten kunnen te wijten zijn aan veranderingen in het ruggemerg of aan de ‘small-fibre’ neuropathie. Er werd ook gevonden dat de verlengde CSP-latentie in de benen geassocieerd is met de ernst van de ziekte en de invaliditeit.

Twee onafhankelijke studies die in dezelfde richting wijzen… Toeval lijkt onwaarschijnlijk…

————————-

Rev Bras Reumatol. 2013 Jun;53(3):288-295

Importance of cutaneous silent period in fibromyalgia and its relationship with disease characteristics, psychological disorders and quality of life of patients

Ebru Umay (a), Umit Ulas (b), Ece Unlu (a), Hakan Akgun (b), Aytul Cakci (a), Zeki Odabasi (b)

a Ministry of Health Ankara Diskapi Yildirim Beyazit Training and Research Hospital, Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Ankara, Turkey

b Gulhane Military Medical Academy, Department of Neurology, Ankara, Turkey

Samenvatting

INLEIDING: De ‘Cutaneous silent period’ (CSP) is een inhiberende beschermende ruggemerg-reflex en zijn afferenten zijn Aδ-zenuwvezels. [Pijn-prikkels worden voornamelijk gegenereerd door sensorische zenuw-uiteinden van ongemyeliniseerde Aδ- (snelle transmissie; reageren voornamelijk op sterke mechanische stimuli, zoals het prikken in de huid met een naald) en dun-gemyeliniseerde (trage transmissie) C-vezels.] We evalueerden patiënten met fibromyalgie (FM) en gezonde controles om verschillen tussen de groepen vast te stellen wat betreft CSP-duur en -latentie, en – indien aanwezig – te bepalen of er enig verband is met ziekte-kenmerken, psychologische stoornissen en levenskwaliteit.

MATERIALEN & METHODES: 32 patiënten met FM en 32 gezonde vrijwilligers werden in de studie opgenomen. De patiënten- en controle-groepen werden vergeleken wat betreft CSP-latentie en -duur in zowel de bovenste als de onderste ledematen. Ziekte-kenmerken, psychologische stoornissen en levenskwaliteit van de patiënten werden bepaald gebruikmakend van de ‘Fibromyalgia Impact Questionnaire’ (FIQ) en de ‘Short Form-36’ (SF-36). Patiënten met CSP-metingen gelijk aan of lager dan die van de controle-groep werden vergeleken met die met hogere waarden (dan controles) wat betreft ziekte-kenmerken, psychologische stoornissen en levenskwaliteit.

RESULTATEN: Er werden significant verlengde CSP-latenties in zowel bovenste als onderste ledematen vastgesteld bij patiënten vergeleken met controles. We vonden dat verlenging van de CSP-latentie in de onderste ledematen geassocieerd is met ziekte-ernst en funktionele handicap.

BESLUITEN: CSP-latenties in zowel de bovenste als de onderste ledematen bij patiënten met FM zijn langer dan bij gezonde vrijwilligers. Bovendien is de verlenging van CSP-latentie in de onderste ledematen geassocieerd met ziekte-ernst en lichamelijk funktioneel onvermogen.

Inleiding

[…]

[…] Studies hebben aangetoond dat hyper-exciteerbaarheid van spinale en supra-spinale neuronen [van het ruggemerg en zenuwweefsel boven de ruggegraat] een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling en het bestendigen van chronische pijn bij FM.

Studies die de nociceptieve flexie reflex [NFR; beschermende fysiologische terugtrek-reflex op pijn-stimuli] gebruikten om de exciteerbaarheid van neuronen van de dorsale hoorn van het ruggemerg – perifere C-vezels (een nociceptieve afferent) – aan te tonen, hebben gemeld dat deze prikkelbaarheid bij FM-patiënten centrale sensitisatie en chronische pijn veroorzaakt.

De methode voor beoordeling van de Aδ-vezel (de andere nociceptieve afferent) is de ‘cutaneous silent period’ (CSP) [korte pauze in de EMG-aktivieit die optreedt in respons op een pijnlijke stimulus van een cutane zenuw]. De NFR en CSP zijn – respectievelijk – de prikkelende en inhiberende delen van dezelfde spinale beschermende reflex. Hoewel de CSP werd gemeten aan verscheidene spieren met verschillende methodes, is er slechts één studie, en daarbij werden slechts de bovenste ledematen geëvalueerd. Naar ons weten zijn er geen studies die het verband tussen CSP & ziekte-duur, pijn-niveau, aantal symptomen en ‘tender-points’, ernst van de FM, psychologische stoornissen en levenskwaliteit hebben geëvalueerd.

Daarom was het onze bedoeling FM-patiënten te vergelijken met gezonde controles om verschillen qua in CSP-duur en -latentie te bepalen in de bovenste en onderste ledematen en – indien aanwezig – te bepalen of er enig verband bestaat tussen CSP en ziekte-kenmerken, psychologische stoornissen en levenskwaliteit.

Materialen & methodes

Studie-populatie

Elektrofysiologische testen

[…] elektromyogram (EMG) […]

Zenuw-geleiding testen

Sensorisch: aan de rechter mediane [arm], linker ulnaire [elleboog] en rechter surale [onderbeen] zenuwen. Motor-testen: aan de rechter mediane, linker ulnaire, rechter peroneale [kuit] en linker tibiale [scheen] zenuwen. Distale motor-latentie [DML; tijd tussen stimulatie en motorische respons] (ms) en motor-geleiding-snelheid (MCV) in motor-zenuwen en sensorische geleiding-snelheid (SCV) (m/s) van sensorische zenuwen werden opgenomen.

CSP-onderzoek

Sensorische zenuwen werden aan de onderste ledematen met een staaf-elektrode en aan de bovenste ledematen met een ring-elektrode gestimuleerd. Eerst werd de sensorische drempel bepaald. Daartoe werd een elektrische stroom met een duur van 0,5 ms toegediend (start-intensiteit 0,6 mA) aan de laterale malleolus [enkel-knobbel aan de buitenzijde van het been] van de onderste ledematen en aan de tweede vinger van de bovenste ledematen. De intensiteit – bepaald door de intensiteit gradueel te verhogen tot deze door het individu werd gevoeld – werd bepaald als de sensorische intensiteit drempel. CSP-metingen werden uitgevoerd aan de bovenste en onderste ledematen gebruikmakend van de abductor pollicis brevis [APB; spier die zorgt voor abductie (beweging van het lichaam weg) van de duim] en tibialis anterior [TA; spier aan de voorzijde van het onderbeen], respectievelijk. De tweede vinger (rechter-hand) werd gestimuleerd en opnames verkregen aan de APB-spier. Tijdens de opname werd de patient gevraagd de duim van het lichaam weg te bewegen met maximale kracht en de maximale motor-unit aktie-potentiaal (MUAP) amplitude werd gemeten. [motor-unit = een motor-neuron en alle spier-vezels die het bezenuwt; de impuls (aktie-potentiaal) wordt van het motor-neuron naar de spier overgedragen – naar alle bezenuwde spier-vezels van de motor-unit; de som van al deze elektrische aktiveit = MUAP] Er werd de individuen gevraagd de duim van het lichaam weg te bewegen met MUAP-amplitudes van minstens 25% van de maximale MUAP-amplitude. Terwijl de patient constant deze abductie uitvoerde, werd de mediane zenuw gestimuleerd met een intensiteit van 15 maal de sensorische drempel. Er werden 5 opnames verkregen met 30 sec interval. De CSP-latentie en -duur werden gemeten via het beoordelen van het gemiddelde van 5 tracées. Het eindpunt waarbij een observeerbare clear-cut inhibitie van spier-akiviteit begon, werd beschouwd als de CSP-latentie (ms). De CSP-duur (ms) werd bepaald via het meten van de tijd tussen het punt van inhibitie van spier-aktiviteit en het punt waarbij deze aktiviteit begint terug te keren naar baseline waarden. De surale zenuw werd gestimuleerd aan de laterale malleolus van het rechter-been en er werden opnames verkregen aan de TA-spier via dezelfde methode.

Klinische testen

[…]

Vergelijkingen

[…]

Statistische analyse

[…]

Resultaten

 […]

Bespreking

[…]

Theorieën bleken tot nu toe onvoldoende om de chronische en wijdverspreide pijn bij FM te verklaren. De gedaalde pijn-drempel bij FM en de pijn blijven niet beperkt tot de ‘tender-points’, en er is een verhoogde gevoeligheid voor niet-specifieke stimuli zoals mechanische druk en koude/hitte gewaarwordingen in gebieden buiten de ‘tender-points’ of gebieden zonder spontane pijn. Bovendien is er een afwijking qua centrale pijn-mechanismen. In de literatuur zijn studies te vinden over het feit dat hyper-exciteerbaarheid van spinale en supra-spinale neuronen een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling en het handhaven van chronische pijn.

Indirect bewijsmateriaal zoals een regionaal toegenomen cerebrale bloeddoorstroming van sommige hersen-gebieden, veranderingen van het nociceptief modulerend systeem, centrale sensitisatie, toename qua temporale sommatie [zie ‘Centrale sensitisatie & pijn-behandeling], sensitiviteit van C-vezels en verandering qua substantie-P, die er om bekend staan een rol te spelen in pijn-transmissie bij patiënten met FM, werden in de literatuur gerapporteerd.

Perifere nociceptoren kunnen gestimuleerd worden bij weefsel-trauma en/of upregulering van nociceptor-expressie. Impulsen van perifere nociceptoren worden overgedragen naar het ruggemerg via gemyelineerde Aδ- en ongemyelineerde C-vezels. Pijn wordt gemedieerd via Aδ-vezels en chronische pijn treedt op via C-vezels bij een continue stimulus. Hoewel studies die C-vezels evalueren via NFR in de literatuur te vinden zijn, heeft slecht één studie Aδ-vezels geëvalueerd gebruikmakend van CSP-metingen.

Daarom was het onze bedoeling patiënten met FM te vergelijken met gezonde controles om verschillen te evalueren qua CSP-latentie en -duur in de bovenste en onderste ledematen, en indien aanwezig, te bepalen of er enig verband bestaat tussen CSP en ziekte-kenmerken, psychologische stoornissen en levenskwaliteit.

Op basis van de resultaten van onze studie was er, hoewel significant verlengde CSP-latenties in zowel bovenste als onderste ledematen werden gevonden bij patiënten vergeleken met de controle-groep, geen significant verschil tussen de groepen wat betreft CSP-duur. Daarnaast vonden we dat verlenging van CSP-latentie in de onderste ledematen gecorreleerd was met ziekte-ernst en lichamelijke funktionele invaliditeit van de patiënten.

De CSP is een beschermende reflex die een pauze veroorzaakt in vrijwillige spier-contractie in aanwezigheid van pijnlijke stimuli van een huid-zenuw. De afferente impulsen die de CSP genereren worden gedragen door Aδ-vezels, maar het centraal mechanisme van CSP is niet gekend. De CSP is nuttig om de componenten en segmenten van Aδ-vezels te evalueren (wat niet via moderne elektrodiagnostische methodes kan) en om ziekten van het centraal zenuwstelsel (CZS) met motorische en sensorische stoornissen te begrijpen. Sommige studies maakten gebruik van CSP om de funktie van nociceptieve mechanismen op spinaal en supra-spinaal niveau te evalueren bij patiënten met neuropathische pijn.

Studies in de literatuur hebben aangetoond dat CSP werd beoordeeld bij verscheidene sensorische neuropathieën […] en aandoeningen van het CZS zoals Parkinson’s en dystonie [zeldzame neurologische aandoening gekenmerkt door motorische stoornissen, aanhoudende samentrekking van spieren of spiergroepen en/of herhaalde bewegingen]. Daarenboven hebben studies gerapporteerd dat CSP-metingen kunnen worden uitgevoerd bij verscheidene spieren en met verschillende methodes. Een studie die gelijkaardig is met onze studie, toonde dat CSP-latentie opgenomen bij de APB-spier met stimulatie van de 5e vinger van FM-patiënten (n = 28) langer was dan bij de controle-groep (n = 18), maar er was geen significant verschil tussen groepen wat betreft CSP-duur. In hun studie werden enkel de bovenste ledematen geëvalueerd. [Sahin O, Yildiz S, Yildiz N. Cutaneous silent period in fibromyalgia. Neurol Res (2011) 33: 339-43]

Bij de huidige studie werd, hoewel we verschillende stimulatie-methodes gebruikten dat die in literatuur, een significante verlenging van de CSP-latenties gevonden (gemeten in APB- & TA-spieren) in zowel bovenste als onderste ledematen bij patiënten vergeleken met controles. Bovendien was er geen verschil qua CSP-duur. Dit resultaat is compatibel met wat werd gerapporteerd in de hierboven vermelde studie.

Studies hebben gemeld dat CSP-latentie optreedt bij: perifere geleiding-tijd door Aδ-vezels, de tijd vereist voor inhibitie in het ruggemerg en de tijd van het ruggemerg tot motor-vezels van de spieren. Onze resultaten zijn compatibel met theorieën die veranderingen in het pijn-mechanisme citeren. Studies hebben gerapporteerd dat CSP-duur verkort is en de -latentie verhoogd in perifere neuron aandoeningen zoals neuropathie en een verlies aan Aδ-vezels. Verder zijn zowel CSP-latentie en -duur verlengd bij Parkinson’s en dystonie. Geen enkele van onze patiënten vertoonde bewijs dat suggestief is voor neuropathie in geleiding-snelheid studies of bewijs van verlies aan Aδ-vezels zoals bij myelopathie, enz. Studies bij Parkinson’s hebben uitgelegd dat verlengde CSP-duur gerelateerd is met langduriger aktiviteit in inhiberende circuits in het ruggemerg.

Volgens onze resultaten was, hoewel er een lichte verkorting van de CSP-duur bij onze patiënten werd vastgesteld in vergelijking met de controle-groep, het verschil niet statistisch significant. Hoewel onze patiënten geen majeure aandoening suggestief voor een verlies van Aδ-vezels hadden, rapporteerden onderzoekers over een studie uitgevoerd bij patiënten zonder grote vezel neuropathie met diabetes mellitus in een vroeg stadium, en anderen in een studie uitgevoerd bij patiënten met Rusteloze Benen Syndroom [RLS]; dat verlengde CSP-latentie gerelateerd is met ‘small-fibre’ neuropathie. Bovendien evalueerde een onderzoek-groep de aanwezigheid van dysautonomie [funktie-stoornis van het autonoom zenuwstelsel] bij FM en toonden dat de latentie van sympathische huid-respons langer is dan in de controle-groep, en ze rapporteerden ook dat dit resultaat een indicator zou kunnen zijn voor ‘small-fibre’ neuropathie bij patiënten met FM.

In het licht van deze informatie, denken we dat onze patiënten een ‘small-fibre’ neuropathie kunnen hebben. Uitgezonderd voor de hierboven vermelde mogelijkheden, zou de reden voor de normale CSP-duur kunnen gerelateerd zijn met technische problemen tijdens de metingen.

In de literatuur werd gerapporteerd dat pijn 2 emotionele componenten heeft. Het primair pijn-effekt is het onaangenaam zijn van de gewaarwording, terwijl het secondair pijn-effekt het voorkomen van negatieve gevoelens zoals depressie, woede en angst is. FM tast de psychologische en funktionele emotionele gezondheid aan, alsook de levenskwaliteit van patiënten door de chroniciteit van de pijn. Studies over de pathogenese van FM hebben aangetoond dat depressie en onrust worden beïnvloed door gelijkaardige neuro-endocriene mechanismen. Een resultaat van onze studie was dat, hoewel er geen verband tussen CSP-latentie en niveaus van angst en depressie werden gevonden, de door ons gevonden niveaus voor onrust en depressie boven de normale waarden lagen. Zoals gerapporteerd in de literatuur zouden deze psychologische stoornissen risico-factoren kunnen zijn voor de ontwikkeling van FM, en er is een theorie die stelt dat deze stoornissen aanwezig zijn van bij de aanvang van de ziekte.

Instrumenten voor de beoordeling van de levenskwaliteit kunnen generisch of specifiek zijn. We gebruikten de SF-36 voor generische beoordeling en de FIQ voor specifieke beoordeling. Studies hebben gerapporteerd dat de levenskwaliteit beoordeeld via de FIQ en de SF-36 bij patiënten met FM significant slechter was dan bij gezonde vrijwilligers. Onze resultaten konden niet worden vergeleken, aangezien er geen studie is te vinden die CSP-latentie onderzocht bij FM-patiënten.

Onderzoekers evalueerden de levenskwaliteit van patiënten met FM gebruikmakend van de FIQ en de SF-36, en meldden dat de FIQ dikwijls beter is voor de beoordeling dan de SF-36. Deze studie toonde ook een beperking qua lichamelijk funktioneren bij FM-patiënten: 10 maal gereduceerd t.o.v. de controle-groep.

Onze resultaten, die aangeven dat verlenging van CSP-latentie geassocieerd is met de FIQ-scores en de sub-schaal lichamelijke gezondheid van de SF-36, toonden aan dat de abnormaliteit qua pijn-mechanismen wordt weerspiegeld in het lichamelijk funktioneren van de patiënten. Verder is dit resultaat mogelijks gerelateerd met een potentiële ‘small-fibre’ neuropathie. Als we de hierboven besproken resultaten in overweging nemen, zou de aanwezigheid van een potentiële ‘small-fibre’ neuropathie bij deze patiënten het gebrek aan verschil qua mentale gezondheid gemeten via de SF-36 sub-schaal, en de onrust en depressie kunnen verklaren. Hoewel grootschalige studies nodig zijn, denken we dat de evaluatie van CSP-latentie bij patiënten met FM een licht kan werpen op hun funktionele invaliditeit.

Het verband tussen CSP-latentie aan de onderste ledematen en ziekte-ernst en beperking van het lichamelijk funktioneren zou kunnen worden verklaard door het feit dat metingen aan de bovenste ledematen werden uitgevoerd in zit-houding, terwijl de metingen aan de onderste ledematen werden uitgevoerd in rug-lig, wat meer comfortabel is. Daarom is het behoud van vrijwillige spier-contractie wellicht makkelijker in rug-lig dan in zit. Studies hebben gerapporteerd dat spier-afstand een effekt kan hebben op latentie en duur van CSP. Het effekt van deze reflex verhoogt van de proximale naar de distale spieren. De bovenste ledematen hebben een kort reflex-pad vergeleken met de onderste gezien de lengte van de ledematen; daarom zou funktionele invaliditeit geassocieerd kunnen zijn met de verlenging van CSP-latentie in de onderste ledematen.

Studie-beperkingen

[…] Er werd geen klinische beoordeling van de controle-groep uitgevoerd; adequate vergelijkingen konden dus niet worden gemaakt. Er werden in onze studie geen testen zoals huid-bioptie of studie van het autonoom zenuwstelsel uitgevoerd om de diagnose van ‘small-fibre’ neuropathie te bevestigen, waardoor een definitief resultaat niet mogelijk was.

oktober 6, 2013

Quercetine – Effekt op mitochondriale biogenese & inspanning-tolerantie

Filed under: Behandeling,Inspanning — mewetenschap @ 6:40 am
Tags: , , , , , ,

Eerder (zie ‘Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?’): >>PGC-1α (Peroxisoom proliferator geaktivateerde receptor-γ co-aktivator) is een lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme (mitochondriale inhoud). PGC-1α stimuleert mitochondriale biogenese en bevordert het her-modeleren van spier-weefsel (naar een vezel-type samenstelling die metabool meer oxidatief en minder glycolytisch van aard is.<<

We vonden rapporteringen over effekten op mitochondriale biogenese via PGC-1alfa van een natuurlijke molekule (voorkomend in bv. groene thee, fruit -bessen, druiven, appels- en groenten -broccoli, kool, rode ui), quercetine, een flavonoïde (plant-pigmenten die o.a. beschermen tegen UV, oxidatie en hitte) met anti-oxidante en anti-inflammatoire aktiviteit, die dus blijkbaar ook zorgt voor de ontwikkeling van mitochondrieën (de cellulaire ‘energie-fabriekjes’).

Hoewel de effekten bij mensen van quercetine op mitochondriale biogenese en inspanning-tolerantie nog dubbelzinnig werden gevonden (zie Med Sci Sports Exerc. (2011) 43: 2396-404. Quercetin and endurance exercise capacity: a systematic review and meta-analysis: “Quercetine heeft een statistisch significant voordeel op menselijke uithouding en inspanning-capaciteit maar dit effekt is eerder klein…”), vinden wij dat een studie naar het effekt van quercetine op de inspanning-capaciteit bij M.E.(cvs) aan de orde is! Gelijkaardig onderzoek met andere molekulen zoals luteoline, rutine of resveratrol kunnen ook worden overwogen…

————————-

American Journal of Physiology. Regulatory Integrative and Comparative Physiology (2009) 296(4): R1071-7

Quercetin increases brain and muscle mitochondrial biogenesis and exercise-tolerance

Davis JM, Murphy EA, Carmichael MD, Davis B

Univ. of South Carolina, Dept. of Exercise Science, PHRC #301, 921 Assembly St., Columbia SC, 29208

Quercetine is één molekule uit een brede groep van natuurlijke polyfenolische flavonoïden die worden onderzocht op hun voordelen voor de gezondheid. Deze voordelen worden algemeen toegeschreven aan de combinatie van een anti-oxidante en anti-inflammatoire aktiviteit, maar in vitro bewijsmateriaal suggereert dat verbeterde mitochondriale biogenese een belangrijke rol zou kunnen spelen. De in vivo effekten van quercetine op mitochondriale biogenese en inspanning-tolerantie zijn onbekend [2009]. We onderzochten de effekten van 7 dagen toediening quercetine bij muizen op merkers voor de mitochondriale biogenese in skelet-spier en hersenen, en op uithouding-inspanning-tolerantie. Muizen werd willekeurig toegewezen aan één van de 3 behandeling-groepen: placebo, 12,5 mg/kg quercetine of 25 mg/kg quercetine. Na 7 dagen behandeling werden de scholspier en de hersenen van de muizen geanalyseerd wat betreft mRNA-expressie van de peroxisoom proliferator-geaktiveerde receptor-gamma co-aktivator (PGC-1alfa) en sirtuine-1 (SIRT1), en mitochondriaal DNA (mtDNA) en cytochroom-c. De muizen ondergingen ook een loopband-prestatie-test (tot vermoeidheid) of werden in een kooi met ‘voluntary activity wheel’ [rad waar op een vrijwillige manier aktiviteit kan worden ondernomen] geplaatst waar hun vrijwillige aktiviteit (afstand, tijd en piek-snelheid) werden geregistreerd. Quercetine verhoogde de mRNA-expressie van PGC-1alfa en SIRT1 (P < 0.05), mtDNA (P < 0.05) en cytochroom-c concentratie (P < 0.05). Deze veranderingen qua merkers voor mitochondriale biogenese waren geassocieerd met een stijging qua maximale uithouding-capaciteit (P < 0.05) en ‘vrijwillig rad-lopen’ (P < 0.05). Deze voordelige effekten op de gezondheid van querectine zonder inspanning-training kunnen belangrijke implicaties hebben voor de verbetering van atletische en militaire prestaties, en zouden ook kunnen worden doorgetrokken naar preventie en/of behandeling van chronische ziekten.

Mitochondriale dysfunktie in perifere weefsels en het brein spelen een belangrijke rol in de etiologie van vele ziekten, inclusief neurodegeneratieve aandoeningen, kanker, diabetes en cardiovasculaire myopathieën, alsook het veroudering-proces en slechte inspanning-tolerantie. Hoewel slechte inspanning-tolerantie duidelijk een probleem is voor atleten en militair personeel, is het ook een risico-factor voor ontwikkeling van deze aandoeningen. Er wordt algemeen gedacht dat inspanning-training de beste strategie is om het aantal spier-mitochondrieën en de spier-funktie te verhogen, hoewel er weinig bekend is over het effekt van inspanning op hersen-mitochondrieën. Gezien de moeilijkheden betreffende het aanhouden van een regelmatig inspanning-programma, hebben andere strategieën met betrekking tot voeding en medicijnen meer en meer aandacht gekregen. Onder de meest doeltreffende: calorie-beperking, natuurlijke flavonoïden (zoals resveratrol) en medicijnen waarvan werd aangetoond dat ze mitochondriale biogenese verhogen via een toename van de transcriptionele co-activatoren sirtuine-1 (SIRT1) en peroxisoom proliferator-geaktiveerde receptor-γ co-aktivator (PGC-1α) [Rasbach K, RG, Schnellmann. Isoflavones promote mitochondrial biogenesis. J Pharmacol Exp Ther 325: 536-543]. PGC-1 α wordt beschouwd als de “master regulator” van mitochondriale biogenese; SIRT1 interageert met PGC-1α en verhoogt de PGC-1α aktiviteit. Strategieën waarbij calorie-restrictie, natuurlijke flavonoïden of medicijnen zijn betrokken, focusten echter niet op de effekten op inspanning-tolerantie of op brein-mitochondrieën, en misschien nog belangrijker: het gaat dan om lange-termijn interventies, mega-dosissen, en/of medicijnen met twijfelachtige nevenwerkingen.

Quercetine, een natuurlijk polyfenolisch flavonoïde, is aanwezig in een brede waaier van voeding-planten, inclusief rode uien, appels en bessen, en bleek in combinatie met andere anti-oxidanten en caffeïne, de uithouding op een fiets-ergometer te verbeteren bij mensen die het 6 weken innamen [MacRae HS, Mefferd KM. Dietary antioxidant supplementation combined with quercetin improves cycling time trial performance. Int J Sport Nutr Exercise Metab (2006) 16: 405-419]. De biologische mechanismen van deze observatie werden echter niet bestudeerd en er is geen bewijs voor een effekt van quercetine op mitochondriale biogenese. Gezien de gelijkenis qua struktuur van quercetine met resveratrol en andere flavonoïde afgeleiden waarvan verhoogde mitochondriale biogenese [bv. Lagouge M et al. Resveratrol improves mitochondrial function and protects against metabolic disease by activating SIRT1 and PGC-1alpha. Cell (2006) 127: 1109-1122] werd aangetoond en in vitro bewijs voor een effekt van quercetine op de energetica van geïsoleerde mitochondrieën, hypothiseerden we dat quercetine mitochondriale biogenese zou verhogen in spieren en dat dit zou geassocieerd zijn met een toename van de inspanning-tolerantie. We evalueerden ook effekten van quercetine op mitochondriale biogenese in de hersenen om de mogelijke en dikwijls miskende rol van het centraal zenuwstelsel (CZS) in inspanning-gedrag (bv. CZS vermoeidheid) te onderzoeken.

Het doel van deze studie was het evalueren van de rol van korte-termijn supplementering met quercetine aan een dosis die veilig is én praktisch qua gebruik als voeding-supplement, bij mitochondriale biogenese in de hersenen en de scholspier [musculus soleus; achterzijde van het scheenbeen en kuitbeen] en uithouding-inspanning-tolerantie. De scholspier werd gekozen omwille van zijn voor de hand liggende relevantie bij uithouding-capaciteit. We gebruikten een experimenteel muis-model om de effekten te onderzoeken van 7 dagen quercetine op merkers voor mitochondriale biogenese, inclusief gen-expressie van PGC-1α en SIRT1, mitochondriaal DNA (mtDNA) en cytochroom-c enzyme concentratie. Daarnaast onderzochten we de effekten van quercetine op inspanning-tolerantie gebruikmakend van regimes ontworpen om zowel vrijwillige als onvrijwillige loop-prestaties te testen, die onevenredig worden beïnvloed door centrale en perifere factoren, respectievelijk.

METHODES

[…]

RESULTATEN

mRNA-expressie van PGC-1α & SIRT1. Quercetine gedurende 7 dagen resulteerde in een verhoging qua PGC-1α en SIRT1 mRNA in ‘slow-twitch’ [trage vezels; zie inleiding] spieren en in het brein (P < 0.05). We vonden een ca. 100% toename voor PGC-1α gen-expressie in de scholspier voor beide dosissen en een 50 & 100% toename in de hersenen na toediening van 12,5 en 25 mg/kg. SIRT1-expressie verhoogde bijna 200% in de spier voor beide dosissen en met 50 en 100% in de hersenen.

mtDNA-inhoud. […] mtDNA was ongeveer verdubbeld in de spier en het brein […] bij de dosis van 25 mg/kg (P < 0.05) maar er was geen verandering bij de dosis van 12,5 mg/kg.

Cytochroom-c concentratie. […] Quercetine verhoogde de cytochroom-c concentratie in zowel spieren als hersenen (P < 0.05): in de spieren 18 en 32% (voor 12,5 & 25 mg/kg) […]; in de hersenen 17% (12,5 mg/kg) & 21% (25 mg/kg).

Loop-band prestaties (maximale uithouding-capaciteit). […] Beide dosissen quercetine waren geassocieerd met verhoogde inspanning-capaciteit (P < 0.05). Voor de 12,5 mg/kg dosis nam de loop-tijd toe met 36% en voor de 25 mg/kg dosis met 37%.

Rad-loop prestaties (vrijwillige lichamelijke aktiviteit). […] Vrijwillige lichamelijke aktiviteit werd 24 h/dag gemeten tijdens de 7 dagen behandeling en 7 dagen er na. Loop-afstand, tijd in het rad en top-snelheid werden geanalyseerd. Quercetine verlengde de afstand op dagen 6-14 (P < 0.05), tijd in het rad op dagen 7 & 14 (P < 0.05) en piek-snelheid op dagen 2 & 3 (P < 0.05).

BESPREKING

Quercetine is één van een brede groep van natuurlijke polyfenolische flavonoïden waarvan de gezondheid-voordelen worden onderzocht. Deze worden algemeen toegeschreven aan de combinatie van anti-oxidante en anti-inflammatoire aktiviteit maar in vitro bewijsmateriaal suggereert dat verhoogde mitochondriale biogenese een belangrijke rol zou kunnen spelen. De effekten van quercetine op mitochondriale biogenese en inspanning-tolerantie zijn echter ongekend. Deze studie onderzocht de effekten van korte-termijn quercetine op merkers voor mitochondriale biogenese, inclusief expressie van PGC-1α en SIRT1, mtDNA en cytochroom-c concentratie in skelet-spier en hersenen. De gegevens geven aan dat korte-termijn toediening van het flavonoïde quercetine mRNA-expressie van PGC-1α en SIRT1, en mtDNA en cytochroom-c kan verhogen in skelet-spier en hersenen. Bovendien bepaalden we of deze veranderingen qua mitochondriale biogenese geassocieerd waren met een verhoging qua maximale uithouding-capaciteit en ‘vrijwillig rad-lopen’; beide waren verhoogd na 7 dagen toediening van quercetine.

PGC-1α bleek een belangrijke rol te spelen bij het stimuleren van mitochondriale biogenese volgend op fysiologische noden en nutritionele input, zoals inspanning of het flavonoïde resveratrol. Anders dan de meeste gekende transcriptionele co-activatoren, is PGC-1α expressie verhoogd in weefsels met hoge-capaciteit mitochondriale systemen; het bevordert de vorming van ‘slow-twitch’ spier-vezels en is een kritieke regulator van skelet-spier brandstof-voorraden, welke allemaal essentieel zijn voor uithouding-inspanning-capaciteit. Hoewel dikwijls miskend, spelen de hersenen echter ook een primaire rol bij inspanning-tolerantie. Het cerebraal metabolisme heeft belangrijke gevolgen voor motivatie, stemming (bv. dynamiek, vermoeidheid, onrust, depressie) en de centrale beweging-aandrijving vanuit de hersenschors; en verhoogde mitochondriale aktiviteit in de hersenen kan zeker het cerebraal metabolisme verhogen. PGC-1α expressie is verbonden met de vraag naar mitochondriale ATP-aanmaak en intracellulaire calcium-waarden, welke beide bekend staan te stijgen bij fysiologisch belastende toestanden zoals inspanning en energie-uitputting. PGC-1α aktiveert mitochondriale biogenese en verhoogt oxidatieve fosforylatie door het vergemakkelijken van transcriptie, translatie en replicatie. Daardoor wordt de piek zuurstof-opname verhoogd en vermoeidheid vertraagd tijdens langdurige inspanning. SIRT1 werkt samen met PGC-1α om mitochondriale biogenese te bevorderen; SIRT1 interageert met en deacetyleert PGC-1α op meerdere lysine-sites, waardoor de PGC-1α aktiviteit verhoogt. Deze informatie heeft geleid tot grote interesse betreffende het ontwikkelen van medicijnen die zich richten op het SIRT1/PGC-1α co-aktivator complex, of verwante signalisering-mechanismen in de spieren die de effekten van inspanning zouden nabootsen of potentiëren, om metabole ziekten te behandelen. Er zijn echter geen studies die zich op dit effekt in de hersenen focussen. Onze gegevens geven aan dat PGC-1α en SIRT1 expressie significant verhoogd zijn in zowel skeletspieren als het brein na slechts 7 dagen toediening van quercetine. We hebben de proteïne-concentratie van PGC-1α of SIRT1 niet gemeten maar veranderingen in mRNA van deze factoren weerspiegelen echter over het algemeen veranderingen qua proteïne en aktivieit.

Deze toename van SIRT1 en PGC-1α gen-expressie wordt algemeen geassocieerd met een verhoging qua mitochondriale biogenese maar het specifiek effekt van quercetine op mitochondriale biogenese werd niet bepaald. Hier tonen we de effekten van quercetine toediening op merkers voor mitochondriale biogenese. Een toename van mtDNA wordt bepaald door een stijging van het relatief ‘copy-number’ [aantal copieën] van mtDNA per kern-genoom [nucleair DNA]. Cytochroom-c is een component van de elektron-transport-keten die wordt gecodeerd door nucleaire genen. Stijgingen van de cytochroom-c concentratie komt typisch voor in combinatie met gelijkaardige stijgingen van andere mitochondriale enzymen van de elektron-transport-keten, en enzymen van de TCA-cyclus [ook citroenzuur- of Krebs-cyclus genoemd; complexe reeks biochemische processen betrokken bij het oxidatief metabolisme van glucose; levert energie] en het β-oxidatie mechanisme [afbraak van vetzuren] dat leidt tot een globale toename van de mitochondriale capaciteit. Hoewel toenames qua spier-mtDNA en mitochondriale enzymen goed gekende voordelen op de inspanning-tolerantie hebben, is veel minder geweten over de impact van deze veranderingen in de hersenen. De afwezigheid van een toename qua mtDNA-inhoud bij de dosis van 12,5 mg/kg quercetine kan worden verklaard door de korte toediening. Inderdaad: stijgingen van mitochondriale enzymen bleken sneller en bij minder stimuli op te treden dan toename van de mitochondriale replicatie. Deze snelle inductie van cytochroom-c is consistent met andere meldingen van door inspanning geïnduceerde stijgingen van in mitochondriale enzymen binnen 2 à 7 dagen bij ratten en mensen, en door andere flavonoïden in vitro.

Een toename van de mitochondriale biogenese in spieren is misschien wel de belangrijkste factor die verantwoordelijk is voor toegenomen uithouding-inspanning-tolerantie in respons op inspanning-training. De typische verdubbeling van de spier-mitochondrieën die voorkomt bij inspanning-training is grotendeels verantwoordelijk voor het gestegen zuurstof-gebruik, verschuivingen qua substraat-gebruik naar verhoogde oxidatie van vet in verhouding tot koolwaterstoffen en een verhoogde lactaat-drempel; welke primair beperkende factoren zijn voor uithouding-prestaties. De VO2max wordt ook beïnvloedt door mitochondriale oxidatieve capaciteit van de spieren maar, t.o.v. uithouding-capaciteit, is het voor een grotere mate beperkt door zuurstof-afgifte door het cardiovasculair systeem. Daarom bepaalden we of de door quercetine geïnduceerde toenames qua mitochondriale biogenese geassocieerd waren met een verhoogde uithouding-inspanning-tolerantie. We gebruikten 2 verschillende vormen van inspanning (loopband-aktiviteit en rad-lopen). Hoewel beiden courant aangewende inspanning-modellen zijn, zijn de stimuli zeer verschillend. Tijdens het lopen op een loopband, lopen muizen met een bepaalde intensiteit tot ze het ritme dat nodig is om mee te kunnen met de loopband niet meer kunnen aanhouden, zelfs als men ze voorzichtig met de hand aanspoort of een elektrische schok geeft. Er wordt gedacht dat deze vermoeidheid allereerst voortkomt uit de beperkingen in de periferie (bv. cardiovasculair systeem en spieren). Het gedrag bij vrijwillig rad-lopen wordt, bijna per definitie, meer centraal beïnvloed. In een rad lopen muizen gedurende frequente korte periodes wisselende afstanden met verschillende intensitieiten, op basis van hun eigen wilskracht, een situatie die gelijkaardiger is met deze die wordt ervaren in een ongestruktureerde, vrij-levende omgeving. Loopband-aktiviteit is een betere indicator voor de maximale loop-capaciteit van een muis, in tegenstelling tot rad-lopen, dat sterk wordt beïnvloed door gedragmatige factoren. Beide gedragingen worden duidelijk beïnvloed door een toename van zowel spier- als brein-mitochondrieën, hoewel de hersenen zelden worden vermeld in deze context. Quercetine-toediening verhoogde vrijwillige aktiviteit tijdens de toediening-periode alsook tijdens de 7 dagen daarna. Deze verlengde respons is waarschijnlijk te wijten aan de gecombineerde effekten van quercetine en de inspanning zelf op mitochondriale biogenese, aangezien de quercetine-groep significant meer liep dan de placebo-groep gedurende die tijd. Het plasma half-leven [tijd nodig om de concentratie in het bloed-plasma van een substantie te halveren] van quercetine is 6 à 12 h, wat een argument tegen een trage verwijdering van quercetine is. De loop-afstand in het rad was verhoogd met ca. 35% op dag 6 in de quercetine-groep in vergelijking met de placebo-groep, wat ten dele te wijten was aan toenames qua tijd in het rad en toegenomen piek-snelheid. We interpreteren dit als zijnde ten minste gedeeltelijk het resultaat van een toename qua mitochondriale biogenese in zowel de spieren als het brein. De motivatie/bereidwilligheid om lichamelijke aktiviteit te ondernemen wordt meer gedreven door CZS-factoren, hoewel spier-specifieke verhogingen van het oxidatief metabolisme ook kunnen bijdragen via spier-moeheid. Anderzijds, is de door quercetine geïnduceerde toename van de maximum-snelheid die werd gevonden op dagen was 2-3 wellicht niet te verklaren door een significante verandering qua mitochondriale capaciteit gedurende deze korte tijdspanne. Quercetine bleek, net zoals caffeïne, een adenosine-A1 receptor [vertraagt metabole aktiviteit] antagonist in vitro, wat ten minste gedeeltelijk verantwoordelijk is voor de psycho-stimulerende en ergogene [prestatie-bevorderende] effekten van caffeïne. Daarom zou quercetine, naast zijn effekten op mitochondriale biogenese, inspanning-tolerantie kunnen verbeteren via zijn aktiviteit als adenosine-A1 receptor antagonist in de hersenen.

Samengevat: kort-termijn toediening van relatief lage dosissen van het natuurlijk voorkomend flavonoïde quercetine kan mitochondriale biogenese versterken in spieren en de hersenen, geassocieerd met een toename van maximale uithouding-loop-capaciteit en aktieve betrokkenheid bij langdurige inspanning-aktivieit. Van bijzonder belang is het effekt in het brein – wat dikwijls wordt miskend in voeding-studies en deze met betrekking tot inspanning-tolerantie. We geloven dat deze verhoogde inspanning-tolerantie ten minste gedeeltelijk te wijten is aan een verhoogd oxidatief metabolisme in zowel de spieren als het brein, maar er zou ook een bijkomend voordeel van quercetine als een adenosine-A1 receptor antagonist in de hersenen kunnen zijn. Dit wordt bewezen door de toename van de loop-prestaties in 2 zeer verschillende inspanning-modellen die onevenredig worden beïnvloed door factoren in de spieren en de hersenen. De maximale inspanning-capaciteit werd verbeterd in een omgeving waar muizen werden ‘gedwongen’ aan een constante snelheid te lopen tot ze uitgeput waren. Anderzijds weerspiegelt de toename qua vrijwillig lopen over het algemeen de bereidwilligheid/motivatie om aktief te zijn. Het praktisch belang van deze ontdekking ligt in het feit dat – anders dan van flavonoïden zoals resveratrol, die worden bestudeerd omwille van hun voordelen voor de gezondheid en prestaties – de plantaardige bron quercetine relatief goedkoop is om te groeien en te oogsten, en de zuivering van quercetine is eenvoudig. Er werd ook aangetoond dat het veilig en doeltreffend is bij relatief lage dosissen (bv. 500-1.000 mg/dag). Als deze resultaten zich klinisch laten vertalen, zouden deze voordelen van querectine  belangrijke implicaties kunnen hebben voor de verbetering van atletische en militaire prestaties. Het is ook intrigerend om de mogelijke relevantie van deze voordelen van quercetine te overwegen voor verscheidene chronische ziekten zoals cardiovasculaire, metabole (bv. type-2 diabetes) en neurodegeneratieve aandoeningen waarbij lichamelijke inaktiviteit en mitochondriale dysfunktie ijkpunten zijn.

————————-

Int J Sport Nutr Exerc Metab. (2010) 20: 56-62

The dietary flavonoid quercetin increases VO2max and endurance capacity

Davis JM, Carlstedt CJ, Chen S, Carmichael MD, Murphy EA

Div. of Applied Physiology, Dept. of Exercise Science, Arnold School of Public Health, University of South Carolina, Columbia, SC 29208, USA

Samenvatting

Quercetine, een natuurlijk polyfenolische flavonoïde molekule aanwezig in verscheidene voeding-planten, bleek in vitro en in dier-studies een brede waaier aan voordelen voor de gezondheid en prestaties te vertonen, resulterend uit een combinatie van biologische eigenschappen, inclusief anti-oxidante en anti-inflammatoire aktiviteit, alsook het vermogen mitochondriale biogenese te verhogen. Er is echter weinig gekend over de effekten bij mensen, in het bijzonder wat betreft inspanning-prestaties. De auteurs bepaalden of quercetine-inname de maximale aërobe capaciteit zou verhogen en vermoeidheid vertragen tijdens langdurige inspanning bij gezonde maar ongetrainde deelnemers. 12 vrijwilligers werden willekeurig toegewezen aan 1 van de 2 behandelingen: (a) 500 mg quercetine opgelost in met vitaminen aangerijkte fruit-drank (2-maal daags) of (b) niet te onderscheiden placebo (fruit-drank). De basale VO2max en fiets-rijtijden tot vermoeidheid werden bepaald. De behandelingen duurden 7 dagen en de studie had een gerandomiseerd, dubbel-blind, placebo-gecontroleerd, cross-over ontwerp. Na behandeling werden VO2max en rij-tijden tot vermoeidheid bepaald. 7 dagen quercetine waren geassocieerd met een bescheiden toename qua VO2max (3,9% vs. placebo; p < .05) samen met een substantiële (13,2%) toename van de rij-tijd tot vermoeidheid (p < .05). [Een dergelijke toename zou bij M.E.(cvs)-patiënten wel eens hoger kunnen liggen…] Deze gegevens suggereren dat slechts 7 dagen quercetine-supplementering de uithouding zonder inspanning-training in ongetrainde deelnemers kan verhogen. Deze voordelen van quercetine kunnen belangrijke implicaties voor verbetering van atletische en militaire prestaties hebben. Deze klaarblijkelijke toename qua fitness zonder inspanning-training kan implicaties hebben die strekken tot prestatie-verbetering, gezondheid-bevordering en ziekte-preventie.

september 21, 2013

Rol van mitochondriale dysfunkties bij pijn (CVS & FM)

De groep rond Jo Nijs en Mira Meeus presenteert hier een literatuur-studie die aansluit bij onze eerdere vermeldingen van studies betreffende het verlagen van oxidatieve stress. Als fysiotherapeuten verliezen zij natuurlijk het ‘axioma’ van inspanning nooit uit het oog. Toch lijkt stilaan te worden afgestapt van het adagio “GOT herstelt zomaar eender welke dysfunktie”. Voorstanders van CGT/GOT (gedrag- en oefentherapie) geloven dat de mitochondriale veranderingen te wijten zijn aan deconditionering en dat ze omkeerbaar zijn door inspanning. Nijs et al. hebben ook al uitspraken gedaan over de (zogezegde) voordelen van CGT/GET. Komt er nu toch een kentering in hun denken? Wordt een combinatie van anti-oxidantia (met inspanning) in de praktijk gebracht om de verergering qua M.E.(cvs)-symptomen te vermijden? Voorlopig hieromtrent geen studies in het vooruitzicht?

Volgens clinicaltrials.gov loopt er aan het ‘Columbia University Medical Centre NY; Department of Clinical Genetics’ een studie die tot doel heeft een behandeling, waarvan werd aangetoond dat ze nuttig is bij mitochondriale ziekten, te evalueren bij CVS. Patiënten krijgen dagelijks 30 à 40 min. conditionerende inspanning, een dieet met hoog proteïne-gehalte en supplementen: 300 mg alfa-liponzuur (Alpha Lipoic Sustain 300), 2x daags 500 mg acetyl-L-carnitine, omega-3 vetzuren (300 mg maxDHA), 100 mg CoQ10 (Ubiquinol QH-absorb), plus een multi-vitamine (Centrum Silver; 2x daags ½ tab). De evaluatie geschiedt d.m.v. meting van de VO2max (maximum zuurstof-consumptie) en lactaat in het bloed (tijdens & na loopband-inspanning), een wandel-test van 6 min en een vermoeidheid-vragenlijst. Er wordt ook gekeken of de behandeling de verhoogde waarden van glutathion in het cerebrospinaal vocht en gedaalde waarden in het brein corrigeert.

Om te vermijden dat elke M.E.(cvs)-patient onoordeelkundig CoQ10 gaat gaan slikken, toch even meegeven dat sommige onderzoekers vonden dat CoQ10 enkel een effekt heeft in dosissen van boven 1.200 mg/dag…

————————-

Expert Opinion on Therapeutic Targets (Pre-print Juli 2013)

The role of mitochondrial dysfunctions due to oxidative and nitrosative stress in the chronic pain or chronic fatigue syndromes and fibromyalgia patients: peripheral and central mechanisms as therapeutic targets?

Mira Meeus PhD (1,2), Jo Nijs PhD (3), Linda Hermans MSc (2), Dorien Goubert MSc (2) & Patrick Calders PhD (2)

1 University of Antwerp, Faculty of Medicine and Health Sciences, Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Pain in Motion Research Group, Antwerp, Belgium

2 Ghent University and Artevelde University College, Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Ghent Campus Heymans (UZ) 3 B3, De Pintelaan 185, Ghent, Belgium

3 Vrije Universiteit Brussel, Faculty of Physical Education & Physiotherapy, Departments of Human Physiology and Rehabilitation Sciences, Pain in Motion Research Group, Brussel, Belgium

Samenvatting

Inleiding Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie (FM) worden gekenmerkt door aanhoudende pijn en vermoeidheid. Er wordt gehypothiseerd dat reaktieve zuurstof soorten (ROS), veroorzaakt door oxidatieve en nitrosatieve stress, via het inhiberen van de mitochondriale funktie betrokken kan zijn bij spierpijn en centrale sensitisatie, welke typisch is bij deze patiënten.

Behandelde domeinen Het bewijsmateriaal betreffende oxidatieve en nitrosatieve stress, en mitochondriale dysfunktie bij CVS & FM wordt voorgesteld met betrekking tot chronische wijdverspreide pijn. Mitochondriale dysfunktie bleek aanwezig in leukocyten van CVS-patiënten en in spiercellen van FM-patiënten, wat de spierpijn zou kunnen verklaren. Daarnaast: als mitochondriale dysfunktie ook aanwezig is in centrale neurale cellen, zou dit kunnen resulteren in gedaalde ATP-voorraden in neurale cellen, wat leidt tot veralgemeende hypersensitiviteit en chronische wijdverspreide pijn.

Experten-opinie Verhoogde ROS bij CVS & FM, resulterend in verstoorde mitochondriale funktie en verlaagd ATP in spieren en neurale cellen, zou kunnen leiden tot chronisch wijdverspreide pijn bij deze patiënten. Daarom zou het aanpakken van verhoogde ROS (d.m.v. anti-oxidanten) en de mitochondriale biogenese een oplossing kunnen bieden voor de chronische pijn bij deze patiënten. De rol van oefen-therapie bij het herstellen van mitochondriale dysfunktie dient nog te worden onderzocht, en biedt belangrijke mogelijkheden voor toekomstig onderzoek in dit domein.

1. Inleiding

1.1 Definiëren van Chronische Vermoeidheid Syndroom en fibromyalgie

[…]

1.2 Oxidatieve & nitrosatieve stress

[…]

Er is bewijs (bij andere myopathieën en perifere neuropathieën) dat de mitochondrieën bijdragen aan de pathogenese en/of de pathofysiologie. Bij CVS en FM blijft de rol van mitochondrieën bij de chronische wijdverspreide pijn van deze patiënten duister en te weinig onderzocht. Toch poneren we de hypothese dat de mitochondriale funktie in de spieren, het bloed en het ruggenmerg aangetast is bij CVS en FM, dit ten gevolge verhoogde oxidatieve en nitrosatieve stress, en dat deze stoornissen – onder meer – aanleiding kunnen zijn van perifere bronnen van nociceptie en centrale sensitisatie; wat de chronische wijdverspreide pijn en andere systemische klachten bij deze patiënten zou verklaren. Dit artikel geeft een overzicht van het bestaande bewijsmateriaal met betrekking tot mitochondriale dysfunktie bij deze patiënten; en verklaart hoe deze afwijkingen kunnen leiden tot de chronische pijn die wordt gezien bij deze patiënten. Verder worden mogelijke therapeutische doelwitten besproken.

2. Bewijsmateriaal

[Veel van het hier aangehaalde bewijsmateriaal is te vinden op onze paginas daarom slechts enkele korte vermeldingen…]

2.1 Mitochondriale dysfunkties in witte bloedcellen en skelet-spieren van CVS-patiënten?

[…] In witte bloedcellen: gedaalde mitochondriale funktie resulterend in verminderd ATP. […] Sommigen stelden dat de hoofd-oorzaak een verlaagde citraat-synthase inhoud is, een uitdrukking van het aantal mitochondrieën. Anderen vonden een verlaagde aktiviteit van andere enzymen (complexen) […].

Beperkt aantal studies betreffende musculaire mitochondriale funktie […] tegenstrijdige gegevens […] door verschillende inclusie-criteria […] en methodologie […].

[…]

2.2 Mitochondriale dysfunkties in witte bloedcellen en skelet-spieren van FM-patiënten?

Meer substantiële literatuur betreffende mitochondriale dysfunktie. Meerdere auteurs rapporteren mitochondriale dysfunktie in witte bloedcellen én spier-biopten […].

De degeneratieve spier-veranderingen in membranen, mitochondrieën en capillaire vaten kan verband houden met defekten in membranaire ion-kanalen, transport van zuurstof en metabolieten, en ATP-produktie via oxidatieve fosforylatie. [andere gegevens ondersteunen] defekten qua oxidatief metabolisme en ATP-synthese.

2.3 Musculaire mitochondriale dysfunkties leidend tot wijdverspreide perifere spierpijn

[…].Mitochondrieën bevatten cytochroom-c en apoptogenen [apoptose-inductoren], die [bij dyfunktie] in het cytoplasma komen en caspase aktiveren, wat cellulaire schade veroorzaakt en kern-fragmentatie induceert.

[…].

Er werd voorgesteld dat ROS-schade de permeabiliteit van de transitie-porieën in het binnenste mitochondriaal membraan kan verhogen, leidend tot […] mitofagie […].

Mitochondriale dysfunktie houdt verband met de niveaus circulerende cytokinen […].

[…] Andere mechanismen nog niet duidelijk […] het is niet bekend mitochondriale dysfunktie bv. kan leiden tot spier-bechadiging en verminderde aërobe capaciteit bij CVS of FM, met spierpijn en perifere sensitisatie tot gevolg […].

2.4 Mitochondriale dysfunkties in het centraal zenuwstelsel die leiden tot centrale sensitisatie en chronische pijn

[…] Er werd aangetoond dat NMDA-receptoren in de dorsale hoorn van het ruggemerg en periaqueductale grijze-stof een rol spelen bij de ontwikkeling van centrale sensitisatie.

[…].

Een ander concept in pijn-research is dat oxidatieve stress een kritiek rol speelt bij chronische pijn door centrale sensitisatie. […]

3. Besluit

Het lijkt aannemelijk dat oxidatieve en nitrosatieve stress tesamen met mitochondriale dysfunktie een belangrijke rol spelen bij beide syndromen. Niettemin is sterker bewijsmateriaal nodig wat betreft de exacte mechanismen en de klinische relevantie. In het bijzonder: het verband tussen oxidatieve en nitrosatieve stress tesamen met mitochondriale dysfunktie, en centrale sensitisatie werd nog niet onderzocht. Gezien het consistente en overweldigend bewijs ter ondersteuning van een kardinale rol voor centrale sensitisatie  bij zowel FM als CFS, is dit een belangrijke tekortkoming wat betreft ons begrip van deze syndromen. Verder onderzoek zou zich op deze lacunes moeten focussen, omdat de huidige rationale interessante therapeutische doelwitten biedt voor deze populaties: het aanpakken van de anti-oxidante toestand en het optimaliseren van de mitochondriale funktie.

4. Experten opinie

Zoals hierboven vermeld, is de aanwezigheid van mitochondriale dysfunktie bij CVS- zowel als FM-patiënten een relevante plausibele hypothese, gebaseerd op de huidige gegevens, die mogelijk pijn en vermoeidheid bij deze patiënten verklaart. Mitochondriale dysfunktie bij CVS- en FM-patiënten in de spieren, het perifeer en centraal zenuwstelsel, kan worden geïnduceerd door een grote hoeveelheid ROS. Deze zuurstof-radikalen worden geproduceerd door de mitochondrieën zelf. De toegenomen hoeveelheid vrije radikalen in dit weefsel is een gevolg van een negatieve balans tussen ROS-produktie van de mitochondrieën enerzijds, en het anti-oxidant gehalte in het weefsel anderzijds. De relatieve hoeveelheden ROS-produktie en afbraak bepalen hun ‘steady-state’ [evenwicht-toestand] concentratie en, uiteindelijk, hun potentieel om weefsel-letsel te veroorzaken.

Het is mogelijk dat de produktie van ROS verhoogd is door een verhoogde frequentie van aktie-potentialen in de neuronen van het pijn-systeem (perifeer zowel als centraal) ten gevolge een traumatisch letsel of infektie die vaak voorafgaat aan de syndromen. Door het letsel of infektie, zullen verschillende cellen necrotisch worden en meerdere humorale factoren, zoals bradykinine en kalium, zullen naar de omgeving lekken, en zich mogelijks richten tegen nociceptoren van de pijn-neuronen. In dit geval is er een constant onevenwicht op het niveau van het membraan-potentiaal dat moet worden hersteld door de Na/K-ATPase-pompen. Deze pompen zijn ATP-afhankelijk, wat de mitochondriale funktie onder drukt zet en resulteert in een verhoogde aanmaak van zuurstof-radikalen. Deze hypothese wordt ondersteund door Mattson en Liu die rapporteerden dat mitochondrieën in axonen en pre-synaptische uiteinden ATP-bronnen bieden voor de ion-pompen die in deze strukturen zijn geconcentreerd, voor een snel herstel van de ion-gradiënten na depolarisatie en neurotransmitter-release [Energetics and oxidative stress in synaptic plasticity and neurodegenerative disorders. Neuromolecular Med (2002) 2: 215-31].

Mitochondrieën zouden ook een belangrijke rol kunnen spelen bij de regulering van de synaptische werking vanwege hun vermogen om calcium-niveaus en ROS-produktie te reguleren. ROS gegenereerd in respons op synaptische aktiviteit staan er om bekend bij te dragen tot de regulering van lange-termijn strukturele en funktionele veranderingen in neuronen. De hoge-energie eisen van de synapsen, tesamen met hun hoge niveaus qua ROS-aanmaak, betekenen een risico tijdens omstandigheden van verhoogde stress, die optreden bij veroudering, neurodegeneratieve aandoeningen (zoals Alzheimer’s en Parkinson’s), en na acute traumatische en ischemische aanvallen.

Naast een verhoogde ROS-produktie, is het ook mogelijk dat de niveaus van meerdere anti-oxidanten in het weefsel verlaagd zijn [Desai KM et al. Oxidative stress and aging: is methylglyoxal the hidden enemy? Can J Physiol Pharmacol (2010) 88: 273-84; methylglyoxal is een cytotoxisch metaboliet dat dient opgeruimd d.m.v. detoxificerende mechanismen]. De eliminatie van sterke oxidanten is een niet-enzymatisch proces en gebeurt via vitamine-C, vitamine-E, ubiquinon, carnosine, enz. De verwijdering van minder reaktieve soorten wordt gedaan door specifieke enzymen aanwezig in het cytosol, peroxisomen of mitochondrieën. Het mitochondrion heeft zijn eigen set van enzymen en andere anti-oxidanten. De mitochondriale matrix bevat Mn-superoxide-dismutase (SOD-2) en de inter-membraan ruimte bevat de cytosolische isoform van superoxide-dismutase (Cu,Zn-SOD of SOD-1).

Naast verhoogde ROS-produktie en verlaagde waarden qua anti-oxidanten, kunnen inflammatoire stoffen, zoals TNF-α en interleukinen, ook een directe impact op de mitochondriale funktie hebben in bij inflammatie. In lever-weefsel, rapporteerden Weidinger et al., induceerde ontsteking, te wijten aan hypoxie, mitochondriale dysfunktie. bij CVS- en FM-patiënten werden toegenomen inflammatie-biomerkers gerapporteerd, en er kan derhalve worden gehypothiseerd dat verhoogde inflammatie-niveaus kunnen leiden tot mitochondriale dysfunktie.

Op basis van het hierboven vermelde bewijsmateriaal, kunnen verschillende therapeutische doelwitten worden gedefinieerd.

Om de oorzaak van de mitochondrial dysfunktie te counteren, kan behandeling zich richten op het op peil houden van de niveaus anti-oxidanten en op mitochondriale anti-oxidante werking.

Bij FM-patiënten zowel als bij CVS-patiënten rapporteerden meerdere auteurs verlaagde waarden qua Coenzyme-Q10 en verscheidene mineralen zoals zink, koper, magnesium en mangaan, die gerelateerd zouden zijn aan pijn-klachten. Cordero meldde dat supplementering met Coenzyme-Q10 positieve effekten had op de mitochondriale funktie door het verminderen van oxidatieve stress, leidend tot een positief effekt op hoofdpijn-symptomen, ‘tender-points’, VAS-score en de ‘Fibromyalgia Impact Questionnaire’ bij FM-patiënten [Cordero et al.]. Bij jongere FM-patiënten verminderde dergelijke supplementering ook zelf-gerapporteerde vermoeidheid. Er zijn voor zover wij weten geen studies beschikbaar die het effekt van supplementering met Coenzyme-Q10 op pijn bij CVS evalueren [bij FM: ‘NLRP3 Inflammasoom geaktiveerd bij Fibromyalgie: effekt van Coenzyme Q10]. Verdere klinische proeven die focussen op de anti-oxidante status bij deze patiënten en op supplemetering met anti-oxidanten die van belang zijn bij oxidatieve stress, mitochondriale funktie gemeten in bloedcellen en spierweefsel, en evalutie van de associatie met verschillende klachten, vooral pijn en vermoeidheid, zijn vereist.

Een interessant anti-oxidant is carnosine (β-alanyl-L-histidine), een dipeptide van de aminozuren β-alanine en histidine. Het is sterk geconcentreerd in spieren en het centraal zenuwstelsel. Carnosine heeft bewezen reaktive zuurstof soorten (ROS) op te ruimen, alsook α-β onverzadigde aldehyden die worden gevormd bij de peroxidatie van cel-membraan vetzuren tijdens oxidatieve stress. In dier-modellen bleek carnosine kanker-groei te vertragen en te beschermen tegen door alkohol geïnduceerde oxidatieve stress alsook tegen door ethanol geïnduceerde chronische lever-beschadiging. Carnosine is ook neuroprotectief tegen permanente cerebrale ischemie [zuurstof-tekort] bij muizen [Boldyrev et al. Carnosine as a natural anti-oxidant and gero-protector: from molecular mechanisms to clinical trials. Rejuvenation Res (2010) 13:156-8].

Carnosine bleek peroxynitriet-afhankelijke eiwit-wijzigingen zoals tyrosine-nitratie en daardoor ook cel-schade tegen te gaan [Derave W et al. Muscle carnosine metabolism and beta-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med 201) 40: 247-63]. Boldyrev et al. rapporteerde na twee proeven dat carnosine-waarden verlaagd waren bij Parkinson’s en na beroerte, en dat supplementering resulteerde in een daling van proteïne-carbonylen en lipiden-hydroperoxiden (ROS-indicatoren) in het bloed-plasma, en dit ging gepaard met verhoogde cerebrale bloed-doorstroming, locomotor- en cognitieve funktie. Het kan interessant zijn om de inhoud van carnosine in spierweefsel en bloed bij CVS- en FM-patiënten te evalueren, en als carnosine verlaagd is, dienen supplementering-studies te worden uitgevoerd.

Een derde element bij de mogelijke oplossingen voor het doen dalen van ROS en het doen stijgen van het anti-oxidant vermogen in de cel, is medicatie-specifieke ‘targeting’ van de mitochondriale biogenese. Als voorbeeld noemen we resveratrol of esveratrol (3,5,4’-trihydroxy-trans-stilbeen) wat een stilbenoid is, een type natuurlijk fenol, en een fytoalexine [organische verbinding] dat op een natuurlijke manier door meerdere planten wordt aangemaakt, in het bijzonder door de wortels van de Japanese Duizendknoop, waaruit het commercieel wordt gewonnen. De effekten van resveratrol zijn onderwerp van talrijke studies bij dieren en mensen. In experimenten met muizen en ratten, werden anti-kanker, anti-inflammatoire, bloedsuiker-verlagende en andere voordelige cardiovasculaire effekten van resveratrol gerapporteerd [Xu Q, Si LY. Resveratrol role in cardiovascular and metabolic health and potential mechanisms of action. Nutr Res (2012) 32(9): 648-58].

Er zou kunnen worden gespeculeerd dat dergelijke types medicatie het gehalte mitochondrieën kunnen verhogen en daardoor de hoeveelheid anti-oxidanten, wat zou helpen de hoeveelheid ROS te verminderen; maar verder onderzoek bij patiënten met FM & CVS is vereist.

Tenslotte: omwille van het feit dat deze patiënten een mitochondriale inhoud hebben die te wijten is aan de pathologie maar ook aan fysieke deconditionering, is het wenselijk de fysieke aktiviteit te verhogen, bv. door lichamelijke inspanning. Bij gezonde individuen induceren aërobe, kracht-, gecombineerde inspanning- en interval-training morfologische, metabole en gen-regulerende aanpassingen in de skeletspier, inclusief toename van respiratoire capaciteit van de spier, onderdelen van de mitochondriale respiratoire keten, ATP-synthase, en enzymen van de Krebs-cyclus en de β-oxidatie. Het effekt van de inspanning-training op de anti-oxidant funktie van mitochondrieën blijft echter onderwerp van discussie. Lichamelijke aktiviteit veroorzaakt normaal een toename van de NO-produktie. Als dit effekt zou worden versterkt door de reeds verhoogde hoeveelheden NO, zou dit de typische pijn-verergering, malaise en vertraagd herstel na lichamelijke aktiviteit die wordt gezien bij FM- en CVS-patiënten kunnen verklaren. De resultaten van Jammes et al. bevestigen inderdaad een verlengde en geaccentueerde oxidatieve stress na inspanning bij patiënten met CVS, voldoende om spierpijn en malaise na inspanning [zie ‘Oxidatieve stress] te verklaren. Bovendien: een subgroep van CVS-patiënten vertoonde een significant lagere ATP-synthese tijdens herstel, wat duidt op verminderde mitochondriële oxidatieve fosforylering.

Bovendien zal pathologische over-produktie van NO het zuurstof-verbruik verlagen en de anaërobe glycolyse (lactaat-produktie) verhogen door het moduleren van de mitochondriale ademhaling en het ijzer-metabolisme. Deze effekten, naast de oxidatieve schade aan cel-membranen [zie ‘Specifieke correlaties tussen oxidatieve stress in de spieren en CVS], strukturele eiwitten (zoals actine) en DNA, kunnen de inspanning-capaciteit compromitteren en lichamelijke aktiviteiten responsen verergeren. Dus, hoewel de stijging van NO één van meerdere gunstige effekten van inspanning door gezonde mensen kan zijn, is meer onderzoek nodig bij CVS- en FM-patiënten om het effekt van inspanning op NO-produktie te bestuderen, ter opheldering van de voordelen of de gevaren van inspanning. Daarnaast moet nader onderzoek naar de mogelijke positieve effekten van inspanning op de mitochondriale funktie worden uitgewerkt, en zeker de meest optimale vorm met betrekking tot de klachten.

« Vorige paginaVolgende pagina »

Het Rubric thema. Blog op WordPress.com.

Volg

Ontvang elk nieuw bericht direct in je inbox.

Doe mee met 57 andere volgers