M.E.(cvs)-wetenschap

december 28, 2014

Stress verandert expressie & methylatie van perforine bij CVS

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 2:09 pm
Tags: , , , , , , ,

Uit ‘DNA-methylatie modificaties geassocieerd met CVS’ onthielden we dat er een toegenomen aanwezigheid is van differentieel gemethyleerde genen gerelateerd aan de immuun-respons, het cellulair metabolisme en kinase-aktiviteit. Genen geassocieerd met immuun-cel regulering, de grootste gecoördineerde aanrijking van differentieel gemethyleerde mechanismen, vertoonden hypo-methylatie in promoters en andere gen-regulerende elementen bij M.E.(cvs). Epigenetische modificaties, zoals DNA-methylatie, die voornamelijk voorkomen op de cytosines van CpG dinucleotide sites (CpG) doorheen het genoom, zouden gen-expressie kunnen reguleren zonder de onderliggende gen-sequentie te wijzigen en optreden door genetische en milieu-factoren.

De onderzoek-groep van het CDC die onderstaande studie uitvoerde had blijkbaar eerder al bevindingen in die richting gedaan, meer bepaald dat er een link zou kunnen zijn tussen epigenetica (voor wat meer algemene achtergrond, zie ook: ‘Genetica & epigenetica van vermoeidheid’) en de dysfunkties qua ‘natural killer’ cellen. De resultaten werden echter pas een jaar na publicatie aan het algemeen publiek bekend gemaakt…

Bij het aanvallen van cellen door cytotoxische T-cellen en NK-cellen komt ook het enzyme perforine vrij; dat porieën boort in het celmembraan. De porie-achtige strukturen vergemakkelijken de toegang van granzymen in de target-cel en deze aktiveren meerdere apoptose (geprogrammeerde cel-dood) -mechanismen die het effektief doden van de target-cel verzekeren. Perforine en granzymen bleken verminderd in NK- én CD8+T-cellen bij M.E.(cvs).

Lees hier meer over de verminderde funktie van NK-cellen bij M.E.(cvs) en de mogelijke rol van een daling qua perforine-gehalte in de pathogenese van CVS: ‘Natural Killer’ Cel Funktie & Dipeptidyl Peptidase IV/CD26 – biomerkers voor CVS? & Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS.

In het stuk ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’ wordt gemeld dat basale expressie-niveaus van perforine significant verhoogd bleken bij M.E.(cvs) in vergelijking met de controle-populatie. Uit de studie hieronder komt naar voor dat PRF1-expressie significant lager is bij M.E.(cvs)-individuen dan bij niet vermoeide-controles onmiddellijk na een psychosociale belasting. Bij het CDC wordt stress nogal snel gelimiteerd tot psychologische stress. Ook inspanning is een stress en wij vragen ons dan ook af hoe de resultaten zouden zijn mocht men dergelijke metingen doen na een inspanningtest…

————————-

Genet Epigenet. (2013) 5: 1-9

Acute psychosocial stress-mediated changes in the expression and methylation of perforin in Chronic Fatigue Syndrome

Virginia R. Falkenberg, Toni Whistler, Janna R. Murray, Elizabeth R. Unger & Mangalathu S. Rajeevan

Division of High-Consequence Pathogens and Pathology, Centres for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA, USA

Samenvatting

Perforine (PRF1) is essentieel voor immuniteit-bewaking en er zijn studies die rapporteren over verminderd perforine bij het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), een ziekte die mogelijk geassocieerd is met stress en/of infektie. We hypothiseren dat stress de regulering van PRF1-expressie kan beïnvloeden, en dat deze regulering zal verschillen tussen CVS en niet-vermoeide (NF) controles. We gebruikten de Trier Sociale Stress Test (TSST) als een gestandaardiseerde acute psychosociale stress en evalueerden het effekt op PRF1-expressie en methylatie bij CVS-patiënten (n = 34) vergeleken met NF (n = 47) controles. Tijdens de TSST bleken ‘natural killer’ (NK) cellen significant verhoogd bij CVS- (P ≤ 0.0001) en NF-individuen (P ≤ 0.0001). Anders dan bij eerdere rapporten, was er geen significant verschil qua PRF1-expressie bij baseline of tijdens TSST tussen CVS en NF. PRF1-expressie in vol-bloed verhoogde echter 1,6 maal tijdens de TSST bij CVS (P = 0.0003) en NF (P ≤ 0.0001). Verder was de piek-respons onmiddellijk na de TSST lager bij CVS vergeleken met NF (P = 0.04). Daarnaast was de PRF1-expressie 1,5 uur na de TSST verhoogd bij CVS in vergelijking met NF (vol-bloed: P = 0.06; PBMC: P = 0.02). Methylatie van 7 CpG-sites in het methylatie-gevoelige gebied van de PRF1-promoter varieerde tussen 38% en 79%, zonder significante verschillen tussen CVS en NF. Hoewel de gemiddelde baseline methylatie van alle 7 CpG-sites niet verschilde tussen de CVS- en de NF-groep, was er een significante negatieve correlatie met PRF1-expressie op alle TSST-tijdstippen bij zowel CVS (P ≤ 0.0001) en NF (P ≤ 0.0001). Bij de deelnemers met een hoge gemiddelde methylatie (≥ 65%), was de PRF1-expressie significant lager bij CVS-individuen dan NF-controles onmiddellijk na TSST. Deze bevindingen suggereren dat methylatie mogelijks een belangrijke epigenetische determinant is voor de inter-individuele verschillen qua PRF1-expressie, en dat de verschillen qua PRF1-expressie en methylatie tussen CVS en NF bij de acute stress-respons verder onderzoek vereisen.

Inleiding

Stress, zowel lichamelijk of psychosociaal, leidt tot aktivatie van de hypothalamus-hypofyse-schildklier (HPA) as en de afgifte van cortisol. Studies bij het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) identificeerden een verminderde cortisol-respons bij ontwaken die voortkomt uit glucocorticoïden-resistentie, hypersensitiviteit voor de negatieve feedback werking van cortisol of gewijzigde serotonerge aktivatie van de hypothalamus. Naast deze HPA-as bevindingen werden bij CVS veranderingen qua immuun-funktie gedocumenteerd. Deze omvatten een verschuiving van Th1- naar Th2-type T-cel responsen [Torres-Harding S, Sorenson M, Jason LA, Maher K, Fletcher MA. Evidence for T-helper 2 shift and association with illness parameters in Chronic Fatigue Syndrome. Bull IACFS ME (2008) 16: 19-33] en gereduceerde cytotoxische aktiviteit van ‘natural killer’ (NK) en CD8+ cytotoxische T-cellen [Brenu EW, van Driel ML, Staines DR et al. Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2011) 9:81 – zie ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’ /// Maher KJ, Klimas NG, Fletcher MA. Chronic Fatigue Syndrome is associated with diminished intracellular perforin. Clin Exp Immunol. (2005) 142: 505-11]. Stress kan het immuunsysteem beïnvloeden via zijn interakties met de HPA-as en het sympathisch zenuwstelsel (SZS). Er werd verhoogde SZS-aktiviteit aangetoond bij CVS en dit zou de gereduceerde cytotoxiciteit kunnen beïnvloeden door het onderdrukken van Th1 en versterken van Th2 T-cel responsen, resulterend in gereduceerde cytotoxiciteit aktiviteit bij mensen en muizen. Perforine is een porie-vormend proteïne dat samenwerkt met granzymes en caspases om apoptose in doelwit-cellen te induceren, en verminderde perforine-expressie of -werking resulteert in verminderde cytotoxiciteit van NK en CD8+ T-cellen. Aangezien perforine belangrijk is voor de cytolytische aktiviteit van NK en cytotoxische CD8+ T-cellen, zou stress-regulering van het immuunsysteem gedeeltelijk gemedieerd kunnen worden via perforine. Studies door 3 verschillende groepen identificeerden verminderd perforine bij CVS-individuen. Een daling (maal 8) van perforine (PRF1) boodschapper-ribonucleïnezuur (mRNA) in perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) werd geïdentificeerd via ‘differential display’ Polymerase Ketting Reaktie (PCR) [techniek om veranderingen in gen-expressie op mRNA niveau te vergelijken en identificeren]. Verminderde werking of expressie van PRF1 bij CVS-patiënten werd herhaaldelijk aangetoond; in het algemeen is verminderd intracellulair perforine-proteïne gecorreleerd met PRF1 mRNA downregulering, hoewel één studie vond dat gereduceerde cytotoxiciteit voorkwam bij toegenomen PRF1 mRNA expressie. Studies geven aan dat methylatie een rol speelt bij de regulering van PRF1-expressie. Hypo-methylatie van de PRF1-promoter, bijzonderlijk in het methylatie-gevoelige gebied (MSR), bleek geassocieerd met verhoogde expressie van PRF1. In vitro testen toonden aan dat 70% van de totale PRF1 mRNA expressie zou kunnen gereduceerd zijn door methylatie van de 7 CpG-sites in het MSR. Daarenboven leidde behandeling van T-cellen met een methylatie-inhibitor, 5-azacytidine, tot verhoogde PRF1 mRNA expressie.

Stress-regulering van perforine werd nog niet direct onderzocht. We hypothiseren dat stress de regulering van PRF1-expressie kan beïnvloeden, en dat deze regulering zal verschillen tussen CVS en niet-vermoeide (NF) controles. We gebruikten de Trier Sociale Stress Test (TSST), een erkende en gevalideerde methode om de stress-respons te bestuderen via aktivatie van het sympathisch zenuwstelsel en de HPA-as, als een gestandaardiseerde acute psychosociale stress, en evalueerden het effekt ervan op PRF1-expressie en methylatie bij CVS (n = 34) in vergelijking met NF (n = 47) deelnemers.

Materialen & Methodes

Individuen

[…] Deze studie omvatte 81 individuen (34 CVS en 47 NF) uit een follow-up bevolking-studie naar CVS in Georgia (V.S.) die de TSST ondergingen als onderdeel van een 3-dagen durende studie […]. De CVS-gevallen voldeden aan de 1994 internationale research-definitie voor CVS (evaluatie d.m.v. gestandaardiseerde vragenlijsten, inclusief de ‘Multidimensional Fatigue Inventory’, de ‘SF-36® Health Survey’ en de ‘CDC Symptom Inventory’. Er waren geen statistische verschillen tussen CVS en NF qua gemiddelde leeftijd (CVS: 45 ± 9 jaar, NF: 46 ± 9 jaar; P = 0.75), geslacht (CVS: 82% vrouwen, NF: 77% vrouwen; P = 0.53), ras (CVS: 76% Kaukasisch; NF: 85% Kaukasisch; P = 0.23) of BMI (CVS: 28 ± 5, NF: 26 ± 5; P = 0.075).

Trier sociale stress test

De TSST werd uitgevoerd om stress-geïnduceerde regulering van neuro-endocriene, autonome en immuun-responsen te bepalen. De TSST werd consistent op hetzelfde tijdstip van de dag gestart om een gelijkaardige diurnale [de dagelijkse cyclus volgende] respons voor alle deelnemers te verzekeren. De test bestaat uit een voorbereidende en anticipatie-fase (start om 1:15 pm) gevolgd door 10 min. spreken voor een publiek en een mentale rekenkundige test van 10 min. voor 3 getrainde staf-medewerkers (het TSST-panel, 1:30 pm tot 1:50 pm). Er werd een katheter voor bloedafname ingebracht om 7:30 am. Er werd bloed afgenomen voor micro-array analyse om 8:00 am en om 1:00 pm (baseline), alsook onmiddellijk vóór het TSST-panel om 1:30 pm, onmiddellijk ná het TSST-panel om 1:50 pm, en op opéénvolgende 15 minuten intervallen tot 3:05 pm. Er werd ook bloed afgenomen voor PBMC-isolatie om 10:00 am (3,5 uur vóór de TSST) en om 3:05 pm (1,5 uur ná de TSST). Er werden ook cel-tellingen gedaan.

DNA/RNA-extractie

Micro-array procedure

Kwantitatieve ‘reverse’ transcriptie PCR (qRT-PCR)

Kwantitative methylatie via bisulfiet-pyrosequentie-bepaling

Bioinformatische analyse van het PRF1 MSR [methylatie-gevoelige gebied]

Statistische analyse

Resultaten

Impact van TSST op bloedcel-tellingen en PRF1-expressie

Er was een significante toename in globaal percentage NK-cellen bij CVS- (P < 0.0001) en NF- (P < 0.0001) individuen tijdens de TSST, zonder significant verschil tussen de groepen. Ook de andere cel-type percentages (neutrofielen, T-cellen en B-cellen) verhoogden in respons op TSST en verschilden niet met betrekking tot ziekte-status (gegevens niet getoond).

Micro-array analyse van vol-bloed toonde een significante toename qua PRF1-expressie tussen de introductie/voorbereiding-fase en onmiddellijk vóór de TSST mondelinge presentatie (1:00 pm-1:30 pm) van ca. 1,6 maal in NF (P < 0.0001) en CVS (P = 0.0003). PRF1-expressie bleef stijgen bij NF-individuen tijdens de TSST mondelinge presentatie (1:30-1:50 pm) terwijl de expressie lichtjes daalde bij de CVS-individuen, resulterend in een significant verschil tussen NF- en CVS-individuen (P = 0.04) om 1:50 pm. Gedurende de 45 min. na de TSST, daalde de PRF1-expressie en keerde terug naar baseline waarden in beide groepen (om 2:35 pm). PRF1-expressie bij NF-individuen bleef afnemen maar nam toe bij CVS-individuen, resulterend in 1,3 maal hogere expressie bij CVS i.v.m. NF op dat moment (P = 0.06).

PRF1-expressie om 10:00 am en 3:05 pm in PBMCs – bepaald via qRT-PCR – was over het algemeen consistent met de resultaten van de vol-bloed micro-array. PRF1-expressie in PBMCs verschilde niet tussen CVS en NF om 10:00 am, maar om 3:05 pm was de PRF1-expressie hoger bij CVS dan NF (1,4 maal; P = 0.02).

Impact van TSST op PRF1-methylatie

Site-specifieke CpG-methylatie in het MSR om 10 am varieerde tussen 38% en 79%, en steeg op alle 7 CpG-sites met 2,1% tot 4% na de TSST (om 3:05 pm) voor de ganse studie-populatie (P < 0.0001 tot P = 0.01). Bij CVS-individuen was de toename qua methylatie na TSST echter significant voor slechts 2 CpG-sites, terwijl bij NF-controles de stijging significant was voor 4 CpG-sites. Er waren geen significante globale verschillen tussen CVS en NF in termen van site-specifiieke methylatie of gemiddelde methylatie voor alle 7 CpG-sites voor of na de TSST.

Impact van PRF1-methylatie op zijn expressie

Om te impact te onderzoeken van PRF1-methylatie op PRF1-expressie, bekeken we correlaties tussen gemiddelde methylatie van de 7 CpG-sites en gen-expressie voor elke deelnemer en tijdstip in vol-bloed en PBMCs. De gemiddelde baseline methylatie (10:00 am) was negatief gecorreleerd met PRF1-expressie in vol-bloed op alle 8 tijdstippen in CVS en NF, statistisch significant voor alle tijdstippen uitgenomen één bij NF (2:35 pm). De gemiddelde methylatie om 3:05 pm was ook negatief gecorreleerd met PRF1-expressie in vol-bloed om 3:05 pm bij NF- en CVS-individuen, hoewel de correlatie niet significant was bij CVS. Er werden gelijkaardige negatieve correlaties tussen PRF1-methylatie en PRF1-expressie in PBMCs geobserveerd bij NF- en CVS-individuen.

We gebruikten lineaire regressie om het verband te kwantificeren tussen PRF1 gemiddelde methylatie om 10:00 am en vol-bloed PRF1-expressie op alle tijdstippen. Bij CVS-individuen voorspelde deze analyse een stijging van 3% qua PRF1-expressie […] bij elke 1% toename van de PRF1-methylatie […]. Er werd een gelijkaardig omgekeerd verband gevonden bij NF-individuen, maar 31% en 14% van de variantie qua PRF1-expressie werd verklaard door PRF1-promoter methylatie bij CVS en NF, respectievelijk.

We gebruikten de mediane opsplitsing van het gemiddeld methylatie-niveau van de 7 CpG-sites om 10:00 am om de individuen te categoriseren met hoge (≥ 65%) en lage (< 65%) methylatie. Vol-bloed PRF1-expressie was significant hoger in de lage-methylatie groep op alle TSST tijdstippen (P-waarde van 0.0002 tot 0.05). Wanneer de groepen met hoge- of lage-methylatie werden gestratificeerd op basis van ziekte, werd enkel om 1:50 pm (onmiddellijk na TSST) een significant verschil opgemerkt tussen CVS en NF. De CVS hoge-methylatie groep had een significant lagere PRF1-expressie dan de NF hoge-methylatie groep (P = 0.005).

Bespreking

Deze studie toont aan dat acute psychosociale stress een impact heeft op PRF1 gen-expressie en dat PRF1-methylatie bijdraagt tot individuele verschillen qua PRF1-expressie. De PRF1-expressie steeg ca. 1,6 maal (t.o.v. baseline) in respons op TSST en dit niveau van verandering valt binnen de relatieve perforine-expressie verandering die wordt gezien bij andere paradigma’s. De piek PRF1-expressie in respons op TSST was echter verminderd bij CVS– t.o.v. NF-individuen (P = 0.04). NK-cellen namen af in respons op de TSST bij CVS en NF, en aangezien PRF1-expressie grotendeels beperkt blijft tot NK-cellen, is het waarschijnlijk dat de toegenomen expressie van PRF1 in respons op de TSST gerelateerd kan zijn met NK-cel aantallen. Aangezien we de heterogeniteit qua NK-cellen naar gelang hun ontwikkeling niet beschreven, kunnen we niet onderscheiden of alle NK-cellen of slechts een deel van de rijpe NK-cellen bijdroegen tot de PRF1-expressie na TSST. Verdere analyses gebruikmakend van aangerijkte NK-cellen zijn nodig ter evaluatie van de toename qua PRF1-expressie in termen van transcript-copieën/cel, en het verband met NK-cel heterogeniteit in respons op acute stress.

We vonden ondersteuning voor het feit dat methylatie een regulering-mechanisme van PRF1-expressie is, aangezien er een significante negatieve correlatie bestond tussen de gemiddelde methylatie van alle 7 CpG-sites in de PRF1-promoter en zijn expressie. We zagen dit verband op alle TSST-tijdstippen, wanneer de methylatie op een continue schaal werd uitgezet of gecategoriseerd op basis van alge of hoge status. Op basis hiervan is het mogelijk dat ontbreken van een significant verschil qua gemiddelde methylatie van alle 7 CpG-sites tussen CVS en NF zou kunnen bijdragen tot het ontbreken van een verschil qua PRF1-expressie tussen CVS en NF in deze studie. Onze resultaten suggereren dat methylatie een belangrijke epigenetische determinant voor inter-individuele verschillen qua PRF1-expressie zou kunnen zijn en zodoende dat de gemiddelde methylatie van alle 7 CpG-sites verantwoordelijk kan zijn voor de gerapporteerde discrepanties (stijging, daling of geen verandering) qua PRF1-expressie bij verschillende CVS-studies. Deze resultaten impliceren verder het belang van het meten van PRF1-methylatie én -expressie voor het begrijpen van de mechanismen van PRF1-expressie bij immuniteit-bewaking. Hoewel er geen verschil was qua methylatie-niveaus tussen CVS en NF, vertoonden deze groepen enkele verschillen wat betreft het verband tussen methylatie en expressie, onmiddellijk na TSST (1:50 pm) en op het laatste tijdstip na TSST (3:05 pm). Het lijkt er op dat om 1:50 pm (na de TSST), een subgroep CVS-individuen met hoge baseline methylatie (10:00 am) in het MSR bijdroeg tot de afgestompte respons qua PRF1-expressie in vergelijking met NF-individuen. Op het laatste tijdstip na de TSST (3:05 pm) wanneer PRF1-expressie significant steeg bij CVS (zowel vol-bloed als PBMCs), werd zijn negatieve relatie met methylatie op het dichtste tijdstip (3:05 pm) niet-significant. Een verklaring voor de ziekte-specifieke verschillen die werden gezien in deze studie blijkt ingewikkeld. We focusten ons op het verband tussen PRF1-promoter methylatie en mRNA, maar er zouden veel andere mechanismen kunnen betrokken zijn om de expressie van PRF1 te reguleren, inclusief een GRE [glucocorticoïd responsief element; korte DNA-sequentie in de promoter van een gen dat kan binden met de glucocorticoïd receptor] en de op IL-2 reagerende regulering van ‘enhancers’ [enhancer = kort stuk DNA dat kan binden met proteïnen (aktivatoren) om transcriptie van (een) gen(en) te aktiveren] in de PRF1-promoter. Er zijn ook mechanismen waarbij post-transcriptionele, post-translationele en circadiane regulering van PRF1 betrokken zijn, die kunnen bijdragen tot de differentiële expressie of aktiviteit.

Er zijn meerdere beperkingen bij deze studie. De grootte van de groep is beperkt, hoewel deze vergelijkbaar is met eerdere studies die gebruik maken van de TSST. De deelnemers aan de studie werden gescreend op medicatie en niemand gebruikte immunosuppressors. De impact van medicijnen op HPA-as responsiviteit, als er al één is, is echter onbekend. Hoewel statistisch significant, waren de geobserveerde verschillen (2.6%-6.8%) qua CpG-site specifieke methylatie in het MSR tussen pre- (10:00 am) en post- (3:05 pm) TSST stalen klein, mogelijks verstoord door de mengeling van cel-types aanwezig bij PBMCs. Het methylatie-profiel van het PRF1 MSR in deze studie (81 individuen) was verschillend van een eerdere studie (5 individuen), mogelijks omwille van een substantieel verschil tussen deze studies wat betreft het aantal stalen. Eén van de belangrijke vragen is echter of het klein percentage veranderingen qua methylatie dat werd gezien bij deze studie een belangrijk biologisch mechanisme voor de regulering van PRF1-expressie is. Enkele studies suggereren dat kleine wijzigingen qua DNA-methylatie (2%-10%) zich inderdaad kunnen vertalen naar veranderingen (1,5- tot 32 maal) qua gen-expressie. [geen studies bij M.E.(cvs)-patiënten maar bv. hartfalen] Hoewel deze gerapporteerde schattingen van de impact van DNA-methylatie op expressie aanzienlijk variëren afhankelijk van het gen, weefsel, milieu en statistische analyse, komt onze schatting van een 3% toename qua PRF1-expressie met elke 1% afname qua methylatie overéén met de schatting van de impact of FXN [gen coderend voor het mirochondriaal proteïne frataxine] -methylatie op zijn expressie. Deze resultaten ondersteunen de visie dat subtiele epigenetische wijzigingen de gen-expressie kunnen beïnvloeden in respons op de omgeving.

Besluit

We documenteerden een toename qua PRF1-expressie die evenwijdig loopt met een verhoging van NK-cellen in respons op acute psychosociale stress, waarbij patiënten met CVS een afgestompte respons vertoonden vergeleken met NF-controles. Deze afgestompte expressie bij CVS zou kunnen verband houden met de hoge baseline PRF1-promoter methylatie die een belangrijke epigenetische determinant bleek voor de inter-individuele verschillen qua PRF1-expressie. Er zijn verdere studies nodig om deze resultaten te bevestigen en verklaringen voor de geobserveerde PRF1-expressie dynamiek te evalueren. Het zal ook interessant zijn de signaal-transductie die resulteert in perifere influx van NK-cellen te onderzoeken, alsook PRF1-expressie en zijn funktionele rol in de context van acute stress, en de molekulaire mechanismen te identificeren die overéénkomen bij stress en infektie.

december 13, 2014

CVS & FM na immunisatie met hepatitis-B vaccin

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 8:32 am
Tags: , , , ,

Professor Yehuda Shoenfeld is de oprichter en het hoofd van het ‘Zabludowicz Centre for Auto-immune Diseases’ aan het ‘Sheba Medical Centre’, dat geaffilieerd is met de Faculteit Geneeskunde van de Universiteit van Tel-Aviv (Israël). Zijn klinisch en wetenschappelijk werk focust op auto-immune en reumatische ziekten, en er werd hem reeds meerdere prijzen toegekend. Hij merkte dat vier aandoeningen: siliconosis (siliconen implantaat syndroom, SIMS), Golf Oorlog Syndroom (GWS), macrofage myofasciitis syndroom (MMF; zeldzame spierziekte met als symptomen spier-/gewricht-pijn, spier-zwakte, vermoeidheid, koorts) en post-vaccinatie fenomenen gelinkt waren met voorafgaande blootstelling aan een adjuvant, en dat de patiënten ook gelijkaardige klinische symptomen vertoonden. In 2011 (zie ‘ASIA (auto-immuun/inflammatoir syndroom geïnduceerd door adjuvanten) syndroom’) suggereerde hij dat deze vergelijkbare aandoeningen zouden moeten worden gegroepeerd onder de naam ‘ASIA’. Hij fungeerde ook als expert-getuige in zaken over nadelige vaccin-reakties in het “no-fault U.S. National Vaccine Injury Compensation Program”.

Onderstaande studie leidt hem er toe te suggereren dat hepatitis-B vaccinatie verband zou kunnen houden met de (auto-)immune problemen die zich voordoen bij sommige CVS- en FM-patiënten. Iets dat veelvuldig door M.E.(cvs)-patiënten werd gemeld. (zie ook ‘Vaccinatie en CVS’)

————————-

Immunol Res. 2014. [pre-print]

Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia following immunization with the hepatitis-B vaccine: another angle of the ‘auto-immune (auto-inflammatory) syndrome induced by adjuvants’ (ASIA)

Agmon-Levin N, Zafrir Y, Kivity S, Balofsky A, Amital H, Shoenfeld Y

The Zabludowicz Centre for Auto-immune Diseases, Chaim Sheba Medical Centre, Tel-Hashomer, Israel

Samenvatting

De doelstellingen van deze studie waren het verzamelen van informatie betreffende demografische en klinische karakteristieken van patiënten met een diagnose van fibromyalgie (FM) of chronische vermoeidheid (CVS [criteria onduidelijk]) na hepatitis-B vaccinatie (HBVv), en het toepassen van criteria voor auto-immune (auto-inflammatoire) syndromen geïnduceerd door adjuvanten (ASIA), om gemeenschappelijke kenmerken te identificeren die een associatie zouden kunnen suggereren tussen fibromyalgie, chronische vermoeidheid en HBV-vaccinatie. De medische dossiers van 19 patiënten met CVS en/of fibromyalgie volgend op HBVv immunisatie werden geanalyseerd. Ze werden allen geïmmuniseerd tussen 1990-2008 in verschillende centra in de V.S. Alle medische dossiers werden geëvalueerd wat betreft demografische gegevens, anamnese, aantal vaccin-dosissen, alsook onmiddellijke en lange-termijn post-immunisatie bijwerkingen en klinische manifestaties. Daarnaast werden de beschikbare bloed-testen, beeldvorming-resultaten, behandelingen en uitkomsten geanalyseerd. De ASIA-criteria werden toegepast op alle patiënten. De gemiddelde leeftijd van de patiënten was 28,6 ± 11 jaar; 68,4 % waren vrouwen. 21,05 % had een persoonlijke of familiale achtergrond van auto-immune ziekte. De gemiddelde latentie-periode – van de laatste dosis HBVv tot aanvang van de symptomen – was 38,6 ± 79,4 dagen, variërend van dagen tot jaren. Acht patiënten (42,1 %) gingen door met het immunisatie-programma, ondanks de bijwerkingen die ze ervaarden. Manifestaties die courant werden gerapporteerd omvatten neurologische manifestaties (84,2 %), musculoskeletale (78,9 %), psychiatrische (63,1 %), vermoeidheid (63,1 %), gastro-intestinale klachten (58 %) en mucocutane manifestaties (36,8 %). Er werden auto-antilichamen gedetekteerd in 71 % van de geteste patiënten. Alle patiënten voldeden aan de ASIA-criteria. Deze studie suggereerde dat in sommige gevallen CVS en FM tijdelijk gerelateerd kunnen zijn met immunisatie, als onderdeel van het ASIA-syndroom. De aanwezigheid van bijwerkingen tijdens immunisatie, de auto-immune vatbaarheid en hogere concentraties auto-antilichamen kunnen allemaal worden gesuggereerd als risico-factoren.

Inleiding

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie (FM) maken deel uit van een breed spectrum van ‘centrale sensitiviteit syndromen’, waaronder ook prikkelbare darm syndroom en temporomandibulair [kaak] gewricht aandoeningen vallen. CVS en FM delen meerdere klinische manifestaties zoals vermoeidheid, slaap-stoornissen, hoofdpijn, verstoord geheugen, verminderd concentratie-vermogen, psychiatrische symptomen en musculoskeletale pijn. Beide zijn een moeilijke diagnose omwille van de niet-specifieke aard van de klachten van de patient en stellen dus een diagnostisch dilemma voor de klinicus, met enkele differentiële diagnoses. De ongelukkigen die één van de syndromen oplopen, kunnen significante verstoring van hun leven en dagelijkse aktiviteiten ondervinden.

De geschatte prevalentie van CVS varieert tussen 0,2 en 2,5 % en van FM ca. 2 %. Beide komen frequent voor bij jonge vrouwen, en de gemiddelde leeftijd bij aanvang schommelt tussen 20 en 50 jaar; de aandoeningen kunnen echter ook bij jonge kinderen voorkomen. Hoewel de pathogenese van beide ziekten nog moet worden opgehelderd, werden vele etiologieën voorgesteld, inclusief genetische voorbestemdheid (zoals COMT-gen polymorfisme Val158Met), endocriene abnormaliteiten, immune ontregeling, psychologische en psychosociale factoren, en meer. Andere studies hebben een verband gesuggereerd met infekties, adjuvanten en verscheidene vaccins [Rosenblum H, Shoenfeld Y, Amital H. The common immunogenic etiology of Chronic Fatigue Syndrome: from infections to vaccines via adjuvants to the ASIA syndrome. Infect Dis Clin North Am. (2011) 25: 851-63; zie link in onze inleiding] inclusief hepatitis-B virus vaccin [zie o.a. Zafrir Y, Agmon-Levin N, Paz Z, Shilton T, Shoenfeld Y. Autoimmunity following hepatitis-B vaccine as part of the spectrum of ‘Autoimmune (Auto-inflammatory) Syndrome induced by Adjuvants’ (ASIA): analysis of 93 cases. Lupus. (2012) 21: 146-52]. De term ‘auto-immune (of auto-inflammatoire) syndromen geïnduceerd door adjuvanten’ (ASIA) werd gesuggereerd voor symptomen die verschijnen na vaccinatie, siliconen-implantatie of blootstelling aan pristaan [tetramethylpentadecaan; organische verbinding die wordt gebruikt als smeermiddel of immunologisch adjuvant], aluminium en andere adjuvanten. ASIA syndroom omvat 4 majeure en 4 mineure criteria, en om de diagnose van ASIA te stellen, moet worden voldaan aan 2 majeure, of 1 majeure plus 2 mineure criteria [Shoenfeld Y, Agmon-Levin N. ‘ASIA’- autoimmune/inflammatory syndrome induced by adjuvants. J Autoimmun. (2011) 36: 4-8].

In deze studie hier, hebben we de klinische dossiers geëvalueerd van 19 patiënten die een diagnose van fibromyalgie of chronische vermoeidheid na HBVv hadden gekregen. We hebben hun demografische en klinische karakteristieken geanalyseerd en de criteria voor ASIA toegepast. We hypothiseerden dat beide syndromen deel uitmaken van het ASIA syndroom volgend op HBV-vaccinatie.

Patiënten en gegevens-analyse

Patiënten

We analyseerden een grote groep van 114 Amerikaanse patiënten die lijden aan post-immunisatie bijwerkingen tussen 1990 en 2008. De vaccinatie werd uitgevoerd volgens de CDC-protocollen en all patiënten zochten juridisch advies na hun diagnose. We identificeerden 19 patiënten die CVS of FM (ACR-criteria) ontwikkelden tot 1 jaar na HBVv immunisatie, en hun medische verslagen werden verzameld. De studie kreeg goedkeuring van het ethisch comité en voldeed aan de ethische richtlijnen van de verklaring van Helsinki.

Methodes

Alle medische verslagen van de patiënten werden geëvalueerd wat betreft demografie (leeftijd, geslacht, tewerkstelling) en medische voorgeschiedenis persoonlijk en familiaal). Daarnaast werden data en aantal injekties, lokale en onmiddellijke bijwerkingen, alsook klinische manifestaties en hun relatie in de tijd met HBVv verzameld. Alle beschikbare bloed-testen (bloed-tellingen, -chemie, serologie, enz.), beeldvorming (Röntgen-, C.T.- en MRI-scans, enz.), behandelingen en uitkomsten werden ook geanalyseerd. De ASIA-criteria werden toegepast op elke patient.

Resultaten

Bij de patiënten die ziek werden na HBV-vaccinatie waren er 11 met de diagnose van FM en 8 met CVS. Dertien op 19 patiënten in onze groep (68,4 %) waren vrouwen (negen in de FM-groep). Op het moment van de HBVv-injektie waren 14 mensen (73,6 %) ouder dan 18 (gemiddelde leeftijd 28,6 ± 11). Auto-immune vatbaarheid, gedefinieerd als het hebben van een persoonlijke of familiale voorgeschiedenis van auto-immuniteit, werd gedocumenteerd in vier (21,05 %) van de patiënten – twee hadden een persoonlijke (hypothyroïdisme, hyperthyroïdisme) en twee familiale (prikkelbare darm syndroom en Multipele Sclerose) voorgeschiedenis van auto-immuniteit. Op te merken valt dat zeven patiënten (36,8 %) gezondheid-personeel waren. De HBVv-immunisatie werd uitgevoerd volgens het aanbevolen CDC-protocol (3 dosissen op 0, 1 en 6 maanden). Drie patiënten (15,7 %) kregen slechts één HBVv-dosis, vier patiënten (21,05 %) kregen 2 dosissen en 12 (63,1 %) kregen alle 3 de injekties (gemiddelde: 2,47 dosissen). Acht (42,1 %) patiënten gingen door met het immunisatie-programma ondanks het feit dat ze bijwerkingen ervaarden. De gemiddelde latentie-periode van de laatste HBVv-immunisatie tot de aanvang van symptomen was 38,6 ± 79,4 dagen (variërend van een dag tot 1 jaar).

Klinische manifestaties en auto-antilichamen van FM/CVS-patiënten na HBVv

Er werden verscheidene systemische en lokale klinische manifestaties beschreven en gegroepeerd naargelang de betrokken organen of systemen.

Constitutionele en systemische symptomen werden gerapporteerd bij 15 patiënten (78,9 %) en omvatten vermoeidheid (63,1 %), malaise (31,5 %), koorts (26,3 %), rillingen (15,7 %) en vergrote lymfeklieren (10, 5 %).

Neurologische manifestaties werden gedocumenteerd bij 84,2 % van de groep en omvatten sensorische veranderingen (paresthesie [prikkelend, tintelend of brandend gevoel], gevoelloosheid, brandend gevoel, hyperesthesie [overmatige gevoeligheid]; 42,1 %), korte-termijn geheugen-verlies (36,8 %), duizeligheid (26,3 %), cognitieve dysfunktie (21,05 %), hoofdpijn (10,5 %), vertigo [draaierigheid] (10,5 %) en urinaire retentie (10,5 %).

Psychiatrische stoornissen werden ervaren door 63,1 % van de patiënten en omvatten slaap-stoornissen (47,3 %), depressie (21,05 %), prikkelbaarheid (21,05 %) en obsessief-compulsieve aandoening (5,2 %).

Gastro-intestinale klachten werden gerapporteerd bij 58 % van de patiënten en omvatten gewicht-verlies (26 %), misselijkheid (26 %), braken (26 %), abdominale pijn (21,05 %), diarree (15,7 %) en verlies van etenslust (10,5 %).

Musculoskeletale manifestaties werden gerapporteerd bij (78,9 %) van de gevallen, en deze omvatten gewricht-pijn (57,8 %), rug-pijn (42 %), spierpijn (27,5 %), stijve gewrichten (21,05 %), arthritis (10,5 %) en spier-spasmen (10,5 %).

Mucocutane manifestaties werden opgetekend bij 36,8 % en omvatten licht-gevoeligheid (21,05 %), huid-uitslag (21,05 %), oedeem (10,5 %), kaalheid [alopecia] (5,2 %), slijmvlies-zweertjes [aften] (10,5 %) en haar-verlies (5,2 %).

Ophthalmologische manifestaties kwamen naar voor bij 21 % van de patiënten en omvatten gezichtveld-veranderingen.

Auto-antilichamen werden gemeten bij 14 patiënten; daarvan hadden er 10 (71 %) (2 CVS en 8 FM) detekteerbare auto-antilichamen (6 hadden anti-nucleaire antilichamen, 6 anti-reumatoïde factor, 4 anti-thyroglobuline, 1 anti-thyroperoxidase, 3 anti-Sm antilichamen, 2 anti-myeline ‘basic’ proteïne en 1 had antilichamen gericht tegen RO, LA en ribonucleoproteïne antigenen).

ASIA-criteria en FM/CVS na HBVv

De ASIA-criteria werden toegepast op alle patiënten. In deze groep voldeden alle patiënten 2 majeure criteria, vereist voor ASIA: één majeur criterium is de voorafgaande blootstelling aan externe stimuli (HBV-vaccin); het tweede majeur criterium zijn de ‘typische’ ASIA-manifestaties, die allemaal werden ervaren door de patiënten. Daarnaast hadden 10 patiënten een positieve serologie voor auto-antilichamen en voldeden daarom aan een mineur criterium.

 

ASIA-criteria

Majeure criteria (aanwezig in de post-HBVv groep)

Blootstelling aan externe stimuli (infektie, vaccinatie, siliconen, adjuvanten) voorafgaandelijk de klinische manifestaties: 100 %

Verschijnen van ‘typische’ klinische manifestaties (spierpijn, spier-ontsteking of spier-zwakte, gewricht-pijn en/of arthritis, chronische vermoeidheid, niet-verfrissende slaap of slaap-stoornissen, neurologische manifestaties, cognitieve stoornis, geheugen-verlies, koorts, droge mond): 100 %

Verwijdering van of prikkelende agentia induceert verbetering: niet relevant

Typisch biopt van betrokken organen: niet bepaald

Mineure criteria (aanwezig in onze post-HBVv groep)

Verschijnen van auto-antilichamen of antilichamen tegen het verdacht adjuvant: 71 % (van de 14 geteste patiënten)

Andere klinische manifestaties (prikkelbare darm syndroom): niet bepaald

Specifieke HLA (HLA DRB1, HLA DQB1): niet bepaald

Betrokkenheid van auto-immune ziekte (MS, Systemische Sclerose): geen

 

Bespreking

In de huidige studie beschreven we een reeks patiënten met de diagnose van CVS of FM na HBVv; zowel CVS als FM zijn aandoeningen met een onduidelijke pathofysiologie.

Verscheidene omgeving-factoren werden gelinkt met deze ziekten, inclusief de blootstelling aan vaccins, infektueuze agentia, alsook adjuvanten.

HBVv bestaat uit recombinante virale antigenen die tot expressie wordt gebracht in Saccharomyces cerevisiae [bakkers- of brouwers-gist] cellen gekoppeld met aluminium adjuvant. Chronische HBV-infektie bleek geassocieerd met FM; daarom kan dit suggereren dat de blootstelling aan antigen in het vaccin zelf FM kan induceren. Bovendien werden hoge waarden van anti-Saccharomyces cerevisiae antilichamen gevonden bij patiënten met auto-immune ziekten (inclusief anti-fosfolipiden syndroom, Systemische Lupus Erythematosus, type-1 diabetes mellitus en Reumatoïde Arthritis. In het verleden werden adjuvanten, aanwezig in de meeste vaccins, beschouwd als zijnde inert voor het immuun-systeem. Ondertussen werd hun capaciteit om immune of auto-immune reakties te induceren duidelijk gedocumenteerd; bovendien toonde een studie dat immunisatie met een adjuvant hoge waarden anti-fosfolipiden antilichamen induceert [in muizen]. Daarnaast hebben dieren-studies het vermogen aangetoond van vaccins om immuun-gemedieerde manifestaties (in het centraal en perifeer zenuwstelsel) te veroorzaken.

De associatie tussen auto-immune ziekten en FM of CVS is nog steeds niet goed gedefinieerd. Er zijn echter enkele rapporten die deze zienswijze ondersteunen: meerdere studies toonden aan dat patiënten die lijden aan auto-immune ziekten zoals Systemische Lupus Erythematosus, Reumatische Arthritis en psoriatische arthritis [specifieke vorm van ontstekingsreuma met aantasting van de huid] ook de diagnose FM kregen. In onze groep hadden 4 patiënten een persoonlijke of familiale voorgeschiedenis van auto-immuniteit. Dit versterkt een associatie tussen een auto-immune achtergrond en CVS & FM. Meerdere studies toonden hogere waarden van cytokinen, zoals IL-6, IL-8 & IL-1RA, bij patiënten met FM, wat suggereert dat een immuun-proces deel uitmaakt van de pathogenese van deze ziekte. Een andere link die de auto-immune aard van CVS en FM ondersteunt, is de aanwezigheid van auto-antilichamen die werden gedocumenteerd in meerdere studies. Er werd bv. een verband tussen auto-antilichamen tegen 68/48 kDa proteïne gedocumenteerd [antigen voorkomend in componenten van de hippocampus of amygdala, de centra voor korte-termijn geheugen; CVS-patiënten met anti-68/48 kDa antilichamen vertoonden meer frequent hypersomnie en cognitieve aandoeningen; Nishikai M, Tomomatsu S, Hankins RW, et al. Autoantibodies to a 68/48 kDa protein in Chronic Fatigue Syndrome and primary fibromyalgia: a possible marker for hypersomnia and cognitive disorders. Rheumatology. (2001) 40: 806-10]. Terwijl in een andere studie de aanwezigheid van anti-thyroperoxidase antilichamen [thyroperoxidase = een schildklier-enzyme] in euthyroïde [met goed werkende schildklier] patiënten met de diagnose van FM werd gerapporteerd. Opmerkelijk in deze groep is dat verschillende auto-antilichamen werden gedocumenteerd bij 71 % van de geteste sera. Deze observatie kan verder onderzoek van een groot aantal auto-antilichamen bij CVS/FM-patiënten ondersteunen en in het bijzonder bij degenen die de diagnose kregen volgend op immunisatie.

In onze groep waren 75 % van de patiënten vrouwen, wat een ander typische auto-immuun fenomeen is, en in het bijzonder bij patiënten met de diagnose van ASIA. Interessant is dat hoewel CVS en FM worden beschouwd als zijnde zeldzaam in de kindertijd, in onze groep 26,4 % jonger dan 18 was, wat verder de link tussen blootstelling aan het vaccin op jonge leeftijd als deel van het vaccinatie-programma en het verschijnen van CVS/FM verder ondersteunt.

In onze studie was de latentie-periode (van de laatste HBVv tot het opkomen van symptomen) 38 dagen (tussen enkele dagen en een jaar). Traditioneel werd slechts een latentie-periode van 3-6 weken (van blootstelling tot het verschijnen van een immuun-gemedieerde ziekte) overwogen. Steeds meer bewijsmateriaal suggereert echter dat er een grotere latentie-periode (van immunisatie of blootstelling aan externe stimuli) bestaat. Bv. de associatie tussen HBVv en immuun-gemedieerde neuronale schade werd gedocumenteerd 3 jaar na vaccinatie, en macrofage myofasciitis werd gediagnostiseerd tot 8 jaar na injektie met vaccin. Onze observatie ondersteunt verder het idee dat de latentie-periode variabel is en klinische symptomen kunnen voorkomen lang na blootstelling aan stimuli.

Meerdere risico-factoren voor de relatie tussen vaccin en auto-immuniteit werden geobserveerd in onze groep: 21,05 % had een persoonlijke of familiale voorgeschiedenis van immuun-gemedieerde ziekten en 36,8 % vervolgde het immunisatie-protocol ondanks het feit dat ze verscheidene bijwerkingen ervaarden. We kunnen dus speculeren dat patiënten die een bijwerking ervaren na blootstelling aan de eerste dosis HBVv of zich een voorgeschiedenis van post-vaccinatie bijwerkingen herinneren, en misschien zij met persoonlijke of familiale auto-immuniteit, kunnen worden beschouwd als ‘hoog-risico’ patiënten.

Neuro-psychiatrische manifestaties waren aanwezig in 89,4 % van de patiënten, terwijl exclusieve neurologische of psychiatrische symptomen werden gerapporteerd bij 84,2 en 73,6 % van de patiënten, respectievelijk. Zowel het HBV-antigen en de adjuvanten, bijzonderlijk aluminium, bleken neurotoxisch. Meerdere studies uitgevoerd op dieren toonden dan ook verstoringen qua leren en geheugen alsook neuronaal verlies in de hippocampus aan volgend op blootstelling aan aluminium. Onze observatie ondersteunt verder de link tussen ASIA en neuro-cognitieve stoornissen.

In onze groep voldeden alle patiënten aan twee majeure criteria (ze waren blootgesteld aan een externe stimulus, het vaccin, en ervaarden de ‘typische’ manifestaties van ASIA) en 71 % vertoonden sera-positiviteit voor verschillende auto-antilichamen waardoor ze dus voldeden aan een bijkomend mineur criterium. Dit kan er op duiden dat veel patiënten met een diagnose van CVS-FM lijden aan ASIA; een diagnose die kan worden gesteld gezien de hoge mate van verdenking en na de nauwgezette afname van de anamnese.

Er dienen enkele beperkingen bij onze studie te worden gemeld. Dit is een retrospectieve studie zonder controle-groep en daarom kan geen causale associatie worden bewezen tussen immunisatie en de uiteindelijke uitkomst. De grote meerderheid van de patiënten zocht juridische hulp, wat betekent dat dit een zeer partijdige groep betreft. De individuen trachten een wettelijke compensatie te bekomen en dus overschatten ze het verband van hun symptomen met immunisatie. Een andere beperking komt voort uit onze beslissing enkel patiënten in de studie op te nemen die een nieuwe aanvang van auto-immune fenomenen ervaarden; daardoor werden de gevallen uitgesloten die een verergering van eerder gediagnostiseerde ziekten ervaarden. Deze beperkingen zouden in de toekomst moeten worden aangepakt in grotere en prospectieve studies, alsook via dier-modellen om ev. oorzakelijkheid te evalueren.

Besluit

Deze studie suggereert een associatie tussen immunisaties met HBVv of één van zijn componenten met CVS en FM, als onderdeel van het ASIA syndroom. Hoewel een causaal verband niet kon worden bewezen, was een associatie in de tijd evident in deze groep. Een belangrijk punt dat dient te worden benadrukt, is dat dit temporaal verband langer kan duren dan wat gewoonlijk wordt verwacht en in onze groep werd vastgesteld dat dit tot een jaar na de immunisatie kan zijn. Er werden meerdere risico-factoren opgemerkt: de aanwezigheid van bijwerkingen tijdens immunisatie die een verhoogd risico op het ontwikkelen van post-immunisatie ziekten kan impliceren, of de aanwezigheid van auto-immune vatbaarheid gedocumenteerd door een persoonlijke of familiale voorgeschiedenis, of de aanwezigheid van auto-antilichamen. Ten laatste maar niet ten minste: de ASIA-criteria werden voldaan door alle patiënten wat wijst op een plausibele connectie tussen ASIA en CVS/FM. Verdere studies zijn nodig om onze observatie te ondersteunen en mogelijks een licht te werpen op genetische, auto-immune en met vaccin(-ingredient) geelateerde risico-factoren.

november 29, 2014

Oraal Co-enzyme Q10 plus NADH voor M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 7:00 pm
Tags: , , , , ,

Bij onze zoektocht naar therapeutische middelen die de oxidatieve stress bij M.E.(cvs) – en daardoor hopelijk ook de post-exertionele malaise – kunnen voorkomen of verlichten (zodat misschien de drempel om tot inspanning te komen kan worden verlaagd), komen we steeds meer mogelijkheden of aanpassingen op bestaande behandelingen tegen – hier de combinatie van Co-enzyme Q10 met NADH. Deze dienen nog steeds te worden onderzocht bij grotere groepen.

Lees ook andere verwante stukken op deze pagina’s (bv. ‘CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)’, ‘Rol van mitochondriale dysfunkties bij pijn (CVS & FM)’, enz.).

Onderstaand werk – ondersteund door de firma die het middel op de markt brengt – werd uitgevoerd door het team van de CVS Research Eenheid van het Vall d’Hebron Universitair Ziekenhuis in Barcelona dat al meerdere publicaties hieromtrent op z’n naam heeft.

————————-

Antioxid Redox Signal. 2014 [pre-print]

Does oral Coenzyme Q10 plus NADH supplementation improve fatigue and biochemical parameters in Chronic Fatigue Syndrome?

Castro-Marrero J, Cordero MD, Segundo MJ, Saez-Francas N, Calvo N, Román-Malo L, Aliste L, Fernandez de Sevilla T, Alegre-Martin J

Vall de Hebron Univ Hospital Research Institute, CFS Research Unit, Barcelona, Spain

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een chronische en zeer invaliderende ziekte die wordt gekenmerkt door langdurige vermoeidheid en meerdere symptomen met een ongekende oorzaak; zonder diagnostische test of doeltreffende behandeling. Inflammatie, oxidatieve stress, mitochondriale dysfunktie en CoQ10-deficiëntie werden goed gedocumenteerd bij CVS. We voerden een 8 weken durende gerandomiseerde, dubbel-blinde, placebo-gecontroleerde proef uit om de voordelen van oraal CoQ10 (200 mg/dag) plus NADH (20 mg/dag) te evalueren, wat betreft vermoeidheid en biochemische parameters bij 73 Spaanse CVS-patiënten. Deze studie werd geregistreerd bij ClinicalTrials.gov (NCT02063126). Er werd een significante verbetering qua vermoeidheid (reductie van de FIS totale score; p < 0.05) gerapporteerd voor de behandelde groep vs. placebo. Daarnaast werd ook een herstel van de biochemische paramters gerapporteerd. NAD+/NADH (p < 0.001), CoQ10 (p < 0.05), ATP (p < 0.05) en citraat-synthase (p < 0.05) waren significant hoger en lipoperoxiden (p < 0.05) significant lager in bloed mononucleaire cellen (BMCs) van de behandelde groep. Deze observaties leiden tot de hypothese dat orale toediening van CoQ10 plus NADH potentiële therapeutische voordelen zou kunnen opleveren wat betreft vermoeidheid en biochemische parameters bij CVS. Proeven bij grotere groepen om deze bevindingen te bevestigen zijn gerechtvaardigd.

INLEIDING

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) […] De etiologie blijft onduidelijk; studies hebben echter aangetoond dat oxidatieve stress en mitochondriale verstoringen naar energie-behoeften toe geassocieerd kunnen zijn met de pathogenese [Castro-Marrero J, Cordero MD, Sáez-Francàs N, Jimenez-Gutierrez C, Aguilar-Montilla FJ, Aliste L, Alegre-Martin J. Could mitochondrial dysfunction be a differentiating marker between Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia? Antioxid Redox Signal (2013) 19: 1855-1860; zie ‘Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?]. Het is onzeker of oxidatieve stress en mitochondriale abnormaliteiten het gemeenschappelijke eindpunt is voor alle dysfunkties aanwezig bij de aandoening. Behandelingen voor CVS zijn grotendeels gericht op symptoom-beheersing. […] Er is een dringende noodzaak aan nieuwe behandelingen. Een beter begrip van de multifactoriële etiologie en pathofysiologie-mechanismen zal inzicht bieden naar geschikte behandelingen toe. CVS is ook geassocieerd met meerdere gerelateerde biochemische en immune abnormaliteiten in multipele inflammatoire, en oxidatieve en nitrosatieve stress (O&NS) mechanismen. Deze mechanismen omvatten: 1) immuun-aktivatie; 2) intracellulaire inflammatie; 3) dysfunktionele mitochondrieën; 4) verlaagde anti-oxidante status; 5) verhoogde oxidatieve en nitrosatieve stress (O&NS), resulterend in schade aan het DNA, essentiële vetzuren (lipiden), proteïnen, mitochondrieën en zelfs rode bloedcellen; en 6) verhoogde translokatie van gram-negatieve bakterieën (lekke darm). Al deze belangrijke processen bleken betrokken bij de ontwikkeling en progressie van de aandoening, en kunnen een instrument vormen voor toekomstige behandeling van CVS. Gegevens suggereren dat CoQ10- en NADH-deficiënties betrokken zijn bij CVS en fibromyalgie (FMS) [Alegre J, Roses JM, Javierre C, Ruiz-Baques A, Segundo MJ, De Sevilla TF. Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Rev Clin Esp (2010) 210: 284-288 /// Cordero MD, Alcocer-Gomez E, De Miguel M, Culic O, Carrion AM, Alvarez-Suarez JM, Bullon P, Battino M, Fernandez-Rodriguez A, Sanchez-Alcazar JA. Can co-enzyme Q10 improve clinical and molecular parameters in fibromyalgia? Antioxid Redox Signal (2013) 19: 1356-1361]. Zowel CoQ10 en NADH spelen een kritieke rol bij mitochondriale ATP-produktie en homeostase van het cellulair metabolisme. Er werd gesuggereerd dat combinaties van natuurlijke anti-oxidante supplementen significant de vermoeidheid kunnen verminderen en zelfs de mitochondriale funktie op lange termijn kunnen herstellen bij CVS-patiënten met onhandelbare vermoeidheid. Preliminaire gegevens tonen een opmerkelijke klinische verbetering na het inzetten van orale supplementering met NADH of CoQ10 bij patiënten met CVS en FMS. Daarom was het onze bedoeling een 8-weken gerandomiseerde, dubbel-blinde, placebo-gecontroleerde proef (RCT) uit te voeren, om het nu te evalueren van oraal CoQ10 plus NADH wat betreft vermoeidheid en biochemische parameters geassocieerd met oxidatieve stress, bio-energetische status en mitochondriale dysfunktie bij 73 Spaanse CVS-patiënten.

RESULTATEN

Deelnemers aan de studie

[…] Diagnose van CVS volgens de 1994 CDC Fukuda criteria […]. 73 vrouwen met CVS kwamen in aanmerking voor de studie en werden gerandomiseerd (kregen CoQ10 plus NADH of placebo) (gemiddelde leeftijd: 49,3 ± 7,1 jaar). […].

[Exclusie-criteria: acute infektueuze ziekten 4 weken voorafgaand aan de studie; neurologische, psychiatrische (depressie/angst), metabole, auto-immune, met allergie verwante ziekten; dermale of chronische inflammatoire aandoeningen; ongewenste gewoontes (bv. roken, alkohol-misbruik); orale ziekten (bv. periodontitis); aandoeningen behandeld met glucocorticoïden, statinen of antidepressiva/anxiolytica; borstvoeding. Alle patiënten hadden een sedentaire levensstijl. Behandeling met eenvoudige analgetica (NSAIDs, aspirine en COX-2 inhibitoren) was toegelaten tijdens de studie. Slechts 2 patiënten rapporteerden het gebruik van analgetica (paracetamol/ibuprofen).]

[39 CVS-patiënten kregen oraal 200 mg/dag Coenzyme-Q10 plus 20 mg/dag NADH (Vitae Natural Nutrition) in soft-gel capsules – in 2 dosissen per dag gedurende 8 weken.]

[Uitkomst-metingen: verandering (baseline – 8 weken behandeling) qua vermoeidheid-index en waarden van biochemische parameters in BMCs geassocieerd met oxidatieve stress status en mitochondriale dysfunktie. De vermoeidheid-index werd bepaald via de symptomen-vragenlijst FIS-40 (0 tot 160); een hogere totale score wijst op meer ernstige symptomen.]

Effekt van CoQ10 plus NADH op klinische symptomen bij CVS-patiënten

Er werd een significante verbetering van de vermoeidheid geobserveerd bij CVS-patiënten na 8 weken CoQ10 plus NADH vs. placebo: een reductie van de FIS totale score (p < 0.05) […]. Er werden geen nadelige effekten gerapporteerd.

Effekt van CoQ10 plus NADH op NAD+/NADH bij CVS-patiënten

NADH is een co-enzyme dat de energie-produktie kan stimuleren via het aanvullen van de uitgeputte cellulaire ATP-voorraad. De verhouding NAD+/NADH speelt een alomtegenwoordige rol bij het reguleren van de intracellulaire redox-status, en daarom vertegenwoordigt het een funktie van de metabole toestand. Gezien de belangrijke funktie van deze 2 nucleotiden bij het behouden van normale cellulaire homeostase tijdens inflammatie, zouden verdere studies naar de biologische rollen van NAD+/NADH ons begrip omtrent de potentiële rol in relatie met therapieën bij CVS en andere chronische vermoeiende ziekten kunnen vergroten. Naar ons weten is er geen goed gedocumenteerde informatie betreffende de rol van de NAD+/NADH status bij de pathogenese van CVS. We hebben NAD+/NADH waarden gemeten in BMCs van 73 CVS-patiënten behandeld met CoQ10 plus NADH en placebo. Alle patiënten zaten in een klinisch stabiele fase. Na 8 weken behandeling, vertoonden patiënten behandeld met een combinatie van CoQ10 plus NADH significant lagere waarden aan NAD+ vergeleken met placebo (86,9 ± 1,4 vs. 189,4 ± 8,9 pmol/106 cellen; p < 0.001). We observeerden ook significant hogere waarden aan NADH (247,3 ± 5,1 vs. 98,2 ± 4,6 pmol/106 cellen; p < 0.001) en een significant lagere NAD+/NADH ratio (0,36 ± 0,009 vs. 1,92 ± 0,038 pmol/106 cellen; p < 0.001) bij CVS-patiënten na toediening van CoQ10 plus NADH vs. placebo, respectievelijk. Deze resultaten tonen dat NAD+/NADH-waarden in BMCs geassocieerd zijn met verstoring van de bio-energetische status en mitochondriale dysfunktie bij CVS. Gezien het belang van de NAD+/NADH-homeostase bij het behouden van een normale cellulaire werking, is het waarschijnlijk dat deze molekule van therapeutisch belang is bij CVS en andere chronische vermoeiende aandoeningen. Volgens de resultaten van deze studie, kan een verstoord pyridine-nucleotide metabolisme een gevolg zijn van verstoorde mitochondriale respiratoire funktie en kan, ten minste gedeeltelijk, toegeschreven worden aan een verhoogde NAD+/NADH-ratio die aanleiding heeft tot aanmaak van vrije radikalen. Samengevat: deze resultaten geven duidelijk aan dat er een verband is tussen NAD+ en NADH in BMCs bij CVS. Als we de vitale rol van NAD+ (niet enkel voor het behoud van mitochondriale energie-produktie maar ook voor genomische integriteit) in overweging nemen, is het zeer waarschijnlijk dat dit pyridine-nucleotide pathogenisch belangrijk kan zijn bij CVS. De voornaamste vraag of gewijzigd NAD+/NADH bij CVS aktief en direct geassocieerd is met de pathogenese van de ziekte, of een epi-fenomeen van mitochondriale dysfunktie en verstoorde of immuun-cel gemedieerde mechanismen vertegenwoordigt, blijft onduidelijk. De resultaten van deze studie geven duidelijk significante systemische energie-uitputting aan in BMCs van CVS-patiënten.

CVS-patiënten behandeld met CoQ10 plus NADH vertonen uitgesproken toename van de CoQ10-waarden

CoQ10-deficiëntie bleek reeds geassocieerd met een waaier aan menselijke aandoeningen, waarvan enkel werden veroorzaakt door een direct defekt van de CoQ10-biosynthese genen of als een secundair gevolg van andere ziekten. Aangezien werd gesuggereerd dat CoQ10-waarden een potentieel bruikbare biologische merker kunnen zijn voor mitochondriale dysfunktie [Cordero MD, Alcocer-Gomez E, Culic O, Carrion AM, De Miguel M, Diaz-Parrado E, Perez-Villegas EM, Bullon P, Battino M, Sanchez-Alcazar JA. NLRP3 Inflammasome Is Activated in Fibromyalgia: The Effect of Co-enzyme Q. Antioxid Redox Signal (2014) 20: 1169-1180; zie ‘NLRP3 Inflammasoom geaktiveerd bij Fibromyalgie: effekt van Coenzyme Q10], hebben we CoQ10-waarden gemeten in BMCs van behandelde CVS-patiënten versus placebo. Er werd een significante toename van de CoQ10-waarden gezien bij patiënten behandeld met de combinatie van CoQ10 plus NADH vergeleken met de placebo-groep (361,8 ± 37 vs. 155,1 ± 26 pmol/mg proteïnen, p < 0.05 respectievelijk).

CoQ10 plus NADH toont significant gewijzigde mitochondriale werking bij CVS-patiënten

Als indicator voor cellulaire bio-energetische status, hebben we totaal ATP in BMCs van alle CVS-patiënten gemeten. Gemiddeld vertoonden CVS-patiënten behandeld met CoQ10 plus NADH significant hogere ATP-produktie dan placebo (119,24 ± 31,43 vs. 67,45 ± 15,1 nmol/mg proteïne, p < 0.05 respectievelijk). Daarnaast hebben we de citraat-synthase aktiviteit, een enzyme-merker voor mitochondriale massa, in BMCs van CVS-patiënten gemeten in beide interventie-groepen. Interessant is dat we een significante toename qua citraat-synthase aktiviteit bij behandelde CVS-individuen versus placebo observeerden (77,4 ± 22 vs. 46,9 ± 14,1 μmol/min/mg proteïne, p < 0.05 respectievelijk). Deze gegevens tonen een interessante verbetering van de mitochondriale funktie en massa bij CVS-patiënten na 8 weken behandeling met een combinatie met 2 belangrijke bio-energetische co-factoren (CoQ10 & NADH).

CoQ10 plus NADH verminderen oxidatieve schade door de reductie van lipoperoxiden bij CVS-patiënten

Het is geweten dat mitochondriale dysfunktie dikwijls gepaard gaat met een verhoogde aanmaak van mitochondriale ROS/RNS. Aan de andere kant werd voorgesteld dat oxidatieve stress een relevante gebeurtenis is in de pathogenese van CVS en FMS [Cordero MD, Cotan D, Del-Pozo-Martin Y, Carrion AM, De Miguel M, Bullon P, Sanchez-Alcazar JA. Oral co-enzyme Q10 supplementation improves clinical symptoms and recovers pathologic alterations in blood mononuclear cells in a fibromyalgia patient. Nutrition (2012) 28: 1200-1203]. Omdat zowel CoQ10 als NADH een belangrijke anti-oxidante kracht bleken te hebben, hebben we het effekt bepaald van de combinatie bij schade door oxidatieve stress, vergeleken met placebo. Om de oxidatieve stress te bepalen, werden lipoperoxiden geanalyseerd in BMCs van behandelde CVS-patiënten vs. placebo. CVS-patiënten behandeld met CoQ10 plus NADH vertoonden significant lagere waarden qua lipiden-peroxidatie vs. placebo (7,9 ± 2,7 vs. 14,9 ± 3,9 nmol/106 cellen, p < 0.05 respectievelijk).

[Lipiden-peroxidatie werd bepaald via meting van Thiobarbituurzuur Reaktieve Substanties (TBARS) in BMCs].

BESPREKING & TOEKOMSTIGE RICHTINGEN

CoQ10 & NADH zouden 2 potentiële kandidaat-medicijnen kunnen zijn bij de behandeling van CVS en misschien andere chronische vermoeiende ziekten; omwille van 3 belangrijke redenen. Ten eerste: CoQ10 & NADH zijn bio-energetische co-factoren met het potentieel de mitochondriale funktie aan te zwengelen. Ten tweede: CoQ10 plus NADH zijn krachtige opruimers van vrije radikalen die lipiden-peroxidatie en DNA-schade veroorzaakt door oxidatieve stress kunnen verlichten; en ten slotte: het is plausibel dat de potentiële voordelen die via deze studie werden aangetoond (energie-produktie en verbetering van vermoeidheid) ten dele te wijten kan zijn aan hun krachtige anti-oxidante eigenschappen. De huidige studie toont voor de eerste keer aan dat NAD+ en NADH in BMCs significant gewijzigd kunnen zijn bij CVS-patiënten. Eén van de belangrijkste bijdragende factoren tot NADH-depletie bij CVS is chronische oxidatieve stress en een slechte mitochondriale funktie die leidt tot verminderde cellulaire levensvatbaarheid. Oxidatieve stress kan worden gemedieerd door verhoogde reaktieve zuurstof/stikstof soorten (ROS/RNS) en daaropvolgend verslechteren wanneer de cellulaire capaciteit tot detoxificatie van de ROS/RNS gecompromitteerd is. Meerdere pathofysiologische gebeurtenissen bij CVS werden opgehelderd. Aangroeiend bewijs impiceert oxidatieve schade, mitochondriale dysfunktie en stoornissen van het bio-energetisch metabolisme in de pathogenese van CVS. In lijn met deze resultaten rapporteren we voor de eerste keer dat supplementering met oraal CoQ10 plus NADH kan resulteren in een veilige en doeltreffende therapie om de vermoeidheid te reduceren, de mitochondriale funktie en bio-energetisch metabolisme kan helpen herstellen, en oxidatieve schade bij CVS verbeteren. We kunnen ons een centrale rol indenken voor de combinatie van natuurlijk anti-oxidanten (CoQ10 plus NADH) ter aanbeveling, als nuttig voor en tot inzicht van de pathogenese van deze aandoening. Volgens onze resultaten kunnen de veranderingen qua NAD+/NADH inhoud, CoQ10-waarden, lipiden-peroxidatie, intracellulair ATP en aktiviteit van mitochondriaal citraat-synthase echter verklaren dat cellulaire bio-energetische stoornissen, oxidatieve stress en van mitochondriale dysfunktie afhankelijke mechanismen courant voorkomen bij CVS-patiënten en betrokken kunnen zijn bij de ernst van de symptomen. Daarom kunnen CoQ10 plus NADH worden gebruikt als een mogelijke alternatieve en complementaire therapie voor deze aandoening en zelfs voor andere chronische ziekten geassocieerd met vermoeidheid. Er is echter verder onderzoek vereist om de precieze mechanismen op te helderen waarmee de combinatie van anti-oxidante supplementen zouden kunnen bijdragen tot de pathogenese en potentiële therapeutische mechanismen bij CVS en andere chronische ziekten.

INNOVATIE

Klinische rapporten over CVS suggereren een rol voor van mitochondriale dysfunktie afhankelijke gebeurtenissen en oxidatieve schade op cellulair niveau. De tot hier toe gebruikte medicijnen zijn weinig doeltreffend, ze zijn allemaal gericht op het management van ziekte-symptomen. Volgens deze studie zouden het samen toedienen van CoQ10 plus NADH een nieuwe alternatieve en complementaire therapie voor CVS-patiënten kunnen zijn. Bovendien induceerde de combinatie CoQ10 plus NADH een significante vermindering van de vermoeidheid, afname van de oxidatieve schade, verbetering van de mitochondriale funktie een verhoogde energie; wat de potentiële rol in de fysiopathologie van de aandoening aantoont. De hier beschreven resultaten kunnen dienen als een nieuwe manier om experimenten te ontwerpen die kunnen leiden tot een beter begrip van de doeltreffendheid van op mitochondrieën gerichte therapie bij de behandeling van CVS, FMS en zelfs andere chronische aandoeningen.

november 15, 2014

Mitochondriaal anti-oxidant MitoQ

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 7:42 pm
Tags: , , , ,

In 2013 publiceerde een team van het ‘Neurogenetics Laboratory’ van de ‘Oregon Health & Science University’ een artikel (Mao P et al. ‘MitoQ, a mitochondria-targeted antioxidant, delays disease progression and alleviates pathogenesis in an experimental autoimmune encephalomyelitis mouse model of Multiple Sclerosis’. Biochim Biophys Acta. 1832: 2322-31) over het bestudeerden van de effekten van MitoQ (een anti-oxidant specifiek op mitochondrieën gericht, afgeleid van co-enzyme Q10 bij muizen met auto-immune encefalomyelitis (EAE) – een aandoening die op Multipele Sclerose lijkende symptomen geeft. Men rapporteerde dat “behandeling met MitoQ beschermend werkt op neuronen, en axonale inflammatie en oxidatieve stress reduceert”. Deze “nieuwe kandidaat voor de behandeling van M.S.” kreeg vanzelfsprekend veel aandacht in de pers.

Niettegenstaande de aanwijzingen door studies bij dieren werd tot hier toe weinig vooruitgang geboekt qua therapeutisch gebruik bij mensen. Het zou bv. geen effekt hebben bij Parkinson (zie artikel). Meerder researchers rapporteerden echter dat MitoQ een anti-oxidante rol heeft en aangezien reaktieve zuurstof-soorten (ROS) betrokken bleken bij de pathologie van M.S. werd dit getest.

In een muis-model voor amyotrofe laterale sclerose (ALS; neurodegeneratieve aandoening gekenmerkt door aftakeling van de motorische neuronen waartoe ook mitochondriale dysfunktie en oxidatieve stress zou bijdragen) bleek MitoQ de aftakeling van de mitochondriale funktie in het ruggemerg en de quadriceps te vertragen. Deze studie door Miquel E et al. van de Faculteit Geneeskunde van de ‘Universidad de la República’ van Montevideo, Uruguay (‘Neuroprotective effects of the mitochondria-targeted antioxidant MitoQ in a model of inherited amyotrophic lateral sclerosis’) werd gepubliceerd in Free Radic Biol Med. (2014) 70: 204-13).

Wat betreft M.E.(cvs) zijn er ook studies die aangeven dat oxidatieve stress en mogelijks mitochondriale dysfuntie ook een rol spelen. Het lijkt ons daarom niet absurd na te gaan of MitoQ hierbij therapeutisch een rol van betekenis zou kunnen spelen. We geven onderstaand artikel mee om onderzoekers in te lichten en aan te sporen dit na te gaan. Wij willen patiënten geenszins aanzetten dit middel zomaar te gaan gebruiken. Te meer omdat de auteurs patenten hebben op gebied van op mitochondrieën gerichte anti-oxidanten en consultanten zijn voor Antipodean Pharmaceuticals die het produceert en op de markt brengt (en tevens voor een deel van de financiering zorgde). Er zijn overigens nog andere zgn. ‘rechargeable mitochondria-targeted anti-oxidants’ (RMA) naast MitoQ, nl. de SkQ types (plastoquinon) die ook als veelbelovend als potentieel medicijn worden aangekondigd door Russische onderzoekers…

Ter herinnering: Oxidatieve fosforylatie zorgt voor ATP, bron van cellulaire energie. Het Ox-Fos systeem omvat meer dan 100 proteïnen, geordend in 5 enzym-complexen (I t/m V) gelokaliseerd in het mitochondriaal binnenste membraan: Complex I: NADH/ubiquinon oxidoreductase – krijgt elektronen van NADH en geeft deze door aan co-enzyme Q10 (ubiquinon); elektronen worden verder doorgegeven aan Complex II: succinaat-degydregenase, Complex III: ubiquinol/ferrocytochroom-c oxidoreductase en Complex IV: cytochroom-c oxidase – ze reageren met zuurstof en vormen water; en Compex V: proton-transporterend ATPase gebruikt de protonen om ATP te vormen.

Lees ook onze eerdere artikels (M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte / Rol van mitochondriale dysfunkties bij pijn (CVS & FM) / Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM? / Mogelijke therapeutische interventies voor mitochondriale dysfunktie / Quercetine – Effekt op mitochondriale biogenese & inspanning-tolerantie) en andere…

————————-

Ann N Y Acad Sci. 2010 Jul;1201:96-103

Animal and human studies with the mitochondria-targeted anti-oxidant MitoQ

Robin A.J. Smith (1) and Michael P. Murphy (2)

1 Department of Chemistry, University of Otago, Dunedin, New Zealand

2 MRC Mitochondrial Biology Unit, Wellcome Trust-MRC Building, Hills Road, Cambridge, United Kingdom

Aangezien mitochondriale oxidatieve schade bijdraagt tot een brede waaier aan ziekten bij de mens, werden anti-oxidantia ontwikkeld die ontworpen werden om te accumuleren in mitochondrieën in vivo. Het meest uitgebreid bestudeerde op mitochondrieën gerichte anti-oxidant is MitoQ, dat het anti-oxidant quinon bevat, dat is gebonden aan een lipofiel trifenylfosfonium kation [TPP; positief geladen molekule die mitochondrieën als het ware lijkt op te zoeken]. MitoQ werd gebruikt in een groot aantal in vivo studies bij ratten en muizen en in 2 fase-II proeven [om bij een beperkte groep de veiligheid controleren en na te gaan of het beoogde effekt op korte termijn wordt bereikt] bij mensen. Hier maken we een overzicht van wat werd geleerd uit deze dieren- en mensen-studies met MitoQ.

Inleiding

Mitochondrieën zijn een belangrijke bron van reaktieve zuurstof soorten (ROS) en ze zijn ook bijzonder kwetsbaar voor oxidatieve schade. Bijgevolg stapelt oxidatieve schade zich in mitochondrieën op, wat bijdraagt tot mitochondriale dysfunktie en cel-dood, en dit is gerelateerd aan een waaier van ziekten. Om mitochondriale oxidatieve schade te verminderen, werden een aantal op mitochondrieën gerichte anti-oxidanten gebruikt [Q10/ tocoferol (vitamine-E)/ cel-doorgankelijke kleine (Szeto-Schiller) peptiden die selektief naar het binnenste mitochondriaal membraan gaan en intrinsieke mito-protektieve eigenschappen hebben/ plastoquinon] en de basis vormen voor nieuwe farmaceutica. Idealiter zouden op mitochondrieën gerichte anti-oxidanten farmaceutisch handelbare en stabiele kleine molekulen met een aanvaardbare orale bio-beschikbaarheid moeten zijn, die selektief worden opgenomen door de mitochondrieën in organen waar ze oxidatieve schade controleren en, in de ideale situatie, terug kunnen worden gerecycleerd naar de aktieve anti-oxidante vorm. Het best gekarakteriseerde op mitochondrieën gericht anti-oxidant tot op heden is MitoQ, dat bestaat uit een quinon-deel verbonden met een trifenylfosfonium-deel door een 10 koolstof-atomen lange alkyl-keten. We schetsen hier de in vitro eigenschappen van MitoQ vooraleer de kennis verkregen uit in vivo studies met deze molekule te bespreken.

In vitro eigenschappen van MitoQ

Lipofiele TPP-kationen kunnen makkelijk door fosfolipide dubbel-lagen [Een membraan bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden, waarbij de hydrofobe staarten naar elkaar toe liggen in het midden en de hydrofiele koppen aan de twee oppervlakte-lagen.] passeren omdat hun lading doeltreffend wordt opgegeven en omgeven door een beschermende organische chemische ‘laag’ die hun accumulatie in de mitochondriale matrix in respons op het mitochondriaal membraan-potentiaal [De belangrijkste funktie van het binnenste membraan van de mitochondrieën is het elektronen-transport van de oxidatieve fosforylatie. Dit binnenste membraan is nl. ondoordringbaar voor molekulen waardoor het mogelijk is om een zeer sterk membraan-potentiaal te vormen.] toelaat. […] De TPP van MitoQ laat zo zijn accumulatie in mitochondrieën toe. Eens binnen in de mitochondrieën wordt bijna al het geaccumuleerde MitoQ geadsorbeerd op het matrix-oppervlakte van het binnenste membraan, waar het continu wordt gerecycleerd naar de aktieve quinol anti-oxidante vorm door complex-II in de ademhaling-keten [reductie van quinon geeft hydroquinon of quinol]. MitoQ kan de ademhaling in mitochondrieën zonder coenzyme-Q niet herstellen omdat de gereduceerde quinol-vorm van MitoQ niet wordt geoxideerd door complex-III en daarom niet als een elektron-drager kan werken; bijgevolg zijn de meeste van de effekten van MitoQ in vitro waarschijnlijk te wijten aan de accumulatie van de anti-oxidante quinol-vorm, hoewel de quinon-vorm ook direct kan reageren met superoxide. Wanneer de quinol-vorm van MitoQ als een anti-oxidant werkt, wordt het geoxideerd tot de quinon-vorm, die dan snel wordt her-gereduceerd door complex-II, waardoor zijn anti-oxidante werkzaamheid wordt hersteld. Aangezien MitoQ grotendeels wordt gevonden geadsorbeerd op het mitochondriaal binnenste membraan en zijn verbinding-keten toelaat zijn aktieve quinol anti-oxidante component diep te penetreren in de membraan-kern, werd er een doeltreffende anti-oxidante werking tegen lipiden-peroxidatie verwacht, wat werd bevestigd voor geïsoleerde mitochondriën. MitoQ bleek ook te beschermen tegen peroxynitriet-schade hoewel, zoals bij andere quinolen, de reaktiviteit met waterstof-peroxide verwaarloosbaar is.

De opname van MitoQ door cellen in cultuur werd uitgebreid bestudeerd en bleek adequaat te worden beschreven door de Nernst-vergelijking [verband tussen het potentiaal-verschil en de concentraties van de betrokken componenten]. Deze studies geven aan dat er een snelle equilibratie is van MitoQ over het plasma-membraan, aangedreven door het plasma-membraan potentiaal, gevolgd door de accumulatie van MitoQ in mitochondriën in de cellen. […] Zoals verwacht door zijn opname en aktivatie in gecultiveerde cellen, werd MitoQ gebruikt bij een groot aantal cel-modellen voor mitochondriale oxidatie [overzicht: Murphy MP & Smith RA. Targeting antioxidants to mitochondria by conjugation to lipophilic cations. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. (2007) 47: 629-656], waar werd getoon dat het beschermt tegen schade. Deze bevindingen dat MitoQ beschermend werkt in en reeks van studies op geïsoleerde mitochondrieën en cellen leidde er toe dat dit werd uitgebreid tot studies in vivo, zoals hieronder beschreven.

MitoQ bij mitochondrieën in vivo en de effekten op het dierlijk metabolisme

Om te kunnen werken als een potentieel therapeutisch, op mitochondrieën gericht anti-oxidant in vivo, moet worden aangetoond dat MitoQ langdurig veilig, zonder toxiciteit, kan worden toegediend aan dieren en dat het in vivo accumuleert in mitochondrieën aan voldoende concentraties om beschermend te werken. De eertse studies bepaalden de intraveneuze (IV) toxiciteit van MitoQ bij muizen. Er was geen toxiciteit bij 750 nmol MitoQ/muis (~20 mg MitoQ/kg) maar de toxiciteit was evident bij 1.000 nmol MitoQ/muis (~27 mg MitoQ/kg). Om orale toxiciteit bij muizen te meten, kregen ze MitoQ toegediend in hun drink-water en er werd getoond dat het goed werd getolereerd tot 500 µM, maar toxisch bleek bij hogere concentraties. Sinds dan werd MitoQ aan muizen toegediend in hun drink-water aan 500 µM zonder evidente toxiciteit, zelfs na 28 weken. In deze studie correspondeert de gebruikte hoeveelheid MitoQ met een orale dosis van ~3.2 µmol MitoQ/dag/muis, of 95-138 µmol MitoQ/dag/kg. Dus kunnen substantiële hoeveelheden MitoQ worden toegediend aan muizen via intraveneuze of orale weg zonder nadelige toxische effekten.

De opname van MitoQ in verscheidene weefsels werd initieel bekeken via [radioaktief gelabeld met 3H] MitoQ en IV injektie. Deze experimenten toonden dat MitoQ snel uit het plasma werd verwijderd en accumuleert in het hart, de hersenen, skelet-spieren, lever en nieren. Oraal toegediend [3H] MitoQ werd opgenomen in het plasma en van daaruit in het hart, brein, de lever, nieren en spieren. Gelijkaardige studies gaven aan dat MitoQ werd uitgescheiden in de urine en de gal als onveranderd MitoQ maar ook met sulfatie en glucuronisatie [binding van afvalstoffen om uitscheiding te vergemakkelijken] van de quinol-ring, zonder aanwijzing voor andere metabolieten.

Met de [vloeistof-chromatografie tandem massa-spectrometrie (LC/MS/MS)] techniek kon 0,1 pmol MitoQ/100 mg weefsel worden gedetekteerd. Bij muizen die 500 µM MitoQ in hun drink-water kregen gedurende 4-6 maanden, was de accumulatie ~113 pmol MitoQ/g in het hart, ~20 pmol MitoQ/g in de lever en ~2 pmol/g in de hersenen. In andere studies waar ratten 2 weken MitoQ kregen was dat ~20 pmol MitoQ/g in het hart; en na 12 weken ~40 pmol MitoQ/g in het hart en ~200 pmol MitoQ/g in de lever. Dus: langdurige toediening van MitoQ in het drink-water leidde tot substantiële accumulatie van MitoQ (bij muizen) in het hart en de lever, significant minder in het brein.

De effekten van langdurige ad libitum [vrij beschikbaar] orale toediening van MitoQ op het gedrag, metabolisme, de gen-expressie en accumulatie van merkers voor oxidatieve schade bij jonge muizen werd onderzocht. Er waren geen veranderingen qua fysieke aktiviteit, O2-verbruik, voedsel-consumptie en respiratoir quotient [RQ = geëlimineerd CO2 / geconsumeerd O2] bij muizen die 500 µM MitoQ kregen gedurende 24-28 weken […]. Uit studie van het effekt van MitoQ op beweging-coördinatie en evenwicht was bleek een kleine, globale verbetering qua prestaties. Toediening van MitoQ leidde niet tot verschillen qua gewicht maar er was een daling van het percentage lichaamsvet te wijten aan een daling van sommige vet-depots. Analyse toonde aan dat er geen effekt van MitoQ was op beender-densiteit of mineralen-inhoud. Toediening van MitoQ leidde tot een daling van de triglyceriden in de lever en ook verminderde adipocyten [vet-cellen]. Consumptie van MitoQ wijzigde het plasma-cholesterol of vrije vetzuren niet, maar verminderde de plasma-triacylglyceriden significant. MitoQ-toediening veranderde de glucose- of insuline-waarden niet (al dan niet na vasten), en de glucose- en insuline-tolerantie testen toonden ook geen verschillen.

Om te bepalen hoe orale toediening van MitoQ de gen-expressie beïnvloedde, werden RNA-waarden in hart- en lever-weefsel vergeleken bij met MitoQ behandelde (~20 weken) en controle-muizen voor 28.853 genen. De globale gen-expressie in beide weefsels was niet aanzienlijk veranderd door MitoQ. Uit het bestuderen van het klein aantal wijzigingen dat voorkwam […], bleek dat er geen biologische processen significant over-vertegenwoordigd waren. De veranderingen qua gen-expressie in het hart en de lever na langdurige blootstelling aan MitoQ waren relatief miniem en leken geen verband te houden met bepaalde cellulaire processen. Belangrijk: er waren verwaarloosbare wijzigingen qua mitochondriale of anti-oxidante gen-expressie. De afwezigheid van veranderingen qua gen-expressie na MitoQ-toediening stelt ons ook in staat de mogelijkheid te elimineren dat langdurig gebruik van een anti-oxidant zou leiden tot een compenserende daling van de expressie van de endogene anti-oxidante verdediging. Zodoende kunnen we ook uitsluiten dat de beschermende effekten van MitoQ die worden gezien in vivo, te wijten zouden kunnen zijn aan hormese [biologische effekt dat een stof die in hoge dosis schadelijk is, bij lage dosis positieve effekten kan hebben], waarbij een stijging qua ROS-produktie de expressie van genen van de anti-oxidante verdediging upreguleert. Deze bevindingen zijn consistent met het feit dat MitoQ een relatief kleine impact heeft op de anti-oxidante verdeding in vivo bij jonge muizen na toediening aan concentraties die beschermen tegen een reeks pathologieën.

Om te bepalen of toediening van MitoQ de oxidatieve stress wijzigde, werd de accumulatie van een aantal merkers voor mitochondriale oxidatieve schade gemeten in lever- en hart-mitochondrieën van muizen di MitoQ kregen gedurende ~20 weeks. Deze omvatten de meting van oxidatieve schade aan het fosfolipide cardiolipine [belangrijk bestanddeel van het binnenste membraan van mitochondrieën; aanwezig in cellen die metabool aktief zijn, zoals hart- en spier-cellen], de accumulatie van proteïne-carbonylen [proteïne-carbonyl concentraties zijn een maat voor proteïne-oxidatieverhoogd bij M.E.(cvs)-patiënten, wijzend op oxidatieve stress], de aktiviteit van mitochondriale ademhaling complexen, mtDNA ‘copy-number’ en schade aan het mtDNA (via PCR). Deze gegevens gaven aan dat langdurige blootstelling aan MitoQ geen effekt op een reeks merkers voor oxidatieve schade bij muizen. Langdurig gebruik van MitoQ had ook geen effekt op de expressie van het mitochondriaal matrix enzyme mangaan-superoxide-dismutase, MnSOD. Aangezien expressie van het gen dat hiervoor codeert gevoelig wordt ge-upregueerd in respons op verhoogde mitochondriale ROS-aanmaak, geeft dit aan dat MitoQ oxidatieve stress of de flux van ROS in mitochondrieën in vivo niet verhoogt.

Het aantonen dat MitoQ niet pro-oxidant was in vivo is belangrijk, aangezien alle quinolen mogelijks superoxide kunnen produceren. [James AM, Smith RA, Murphy MP. Anti-oxidant and pro-oxidant properties of mitochondrial Co-enzyme Q. Arch Biochem. Biophys. (2004) 423: 47-56] […] Hoewel pro-oxidante reakties van MitoQ en andere quinonen meetbaar zijn in vitro, komen ze in vivo niet voor.

Deze bevindingen geven aan dat MitoQ langdurig en veilig kan worden toegediend aan jonge muizen aan concentraties die beschermend werken in pathologische modellen. Dit suggereert dat de effekten van MitoQ in vivo te wijten zijn aan hun anti-oxidante eigenschappen en niet aan andere factoren, een stevige basis bieden voor het gebruik van MitoQ bij het onderzoek van het mitochondriaal ROS-metabolisme in vivo.

Beschermende effekten van MitoQ in dier-modellen voor menselijke ziekte

De hierboven besproken studies geven aan dat langdurige toediening van MitoQ aan muizen veilig is. De volgende stap is: bepalen of de accumulatie van MitoQ in de mitochondrieën van deze dieren in vivo kan werken als een beschermende behandeling in dier-modellen voor ziekten waarbij mitochondriale oxidatieve schade betrokken is. Een aantal in vivo studies met MitoQ werden uitgevoerd [cardiopathie/ sepsis/ ischemie-reperfusie letsel].

De eerste studie naar de beschermende effekten van MitoQ was bij cardiaal ischemie/reperfusie (I/R) letsel [weefselschade veroorzaakt wanneer de bloed-toevoer wordt hersteld na een periode van zuurstof-gebrek]. Hierbij werd gedurende 2 weken 500 µM MitoQ toegediend aan ratten via hun drink-water, hun hart werd geïsoleerd en blootgesteld aan I/R lestel. Er werd aangetoond dat MitoQ bescherming gaf tegen hart-dysfunktie, weefsel-schade en mitochondriale werking vergeleken met methyl [CH3] -TPP of korte-keten quinol als onafhankelijke controles voor de 2 verschillende funktionele groepen MitoQ. Daarna toonde een gelijkaardige studie ook aan dat MitoQ beschermend was voor I/R letsel in het hart.

MitoQ beschermde tegen de schade aan endotheliale cellen in vivo gassocieerd met chronische blootstelling aan nitroglycerine, te wijten aan de bescherming tegen oxidatieve schade van nitroglycerine-metaboliserende enzymen in mitochondrieën. MitoQ was beschermend tegen een toename van de bloeddruk in een rat-model voor spontane hypertensie waarvan wordt gedacht dat de toename van de bloeddruk voortkomt uit verhoogde mitochondriale oxidatieve schade in endotheliale cellen.

Sepsis is een andere pathologie waarbij er aanzienlijk bewijs is dat mitochondriale oxidatieve schade bijdraagt tot de weefsel-schade geassocieerd met de aandoening. Voorafgaande toediening van MitoQ aan ratten of muizen vóór de inductie van sepsis door endotoxine leidde tot uitgebreide bescherming tegen hart-schade. Dit was geassocieerd met minder apoptose, verhoogde merkers voor oxidatieve schade aan proteïnen, alsook significante bescherming tegen beschadiging van de mitochondriale funktie. In een studie door een andere groep die een lipopolysaccharide-model voor sepsis gebruikte, leidde infusie van MitoQ op het moment dat sepsis werd veroorzaakt tot significante bescherming tegen lever-schade.

Intraperitoneaal toegediend MitoQ was beschermend tegen hart-schade geassocieerd met de anti-kanker molekule adriamycine. In een knaagdier-model voor 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) toxiciteit, beschermde MitoQ tegen beschadiging van de substantia nigra, behield locomotor-aktiviteit en dopamine-inhoud en verminderde de mitochondriale merkers voor oxidatieve schade. Een aantal andere studies suggereren dat MitoQ ook bescherming zou kunnen bieden andere dier-modellen van ziekten waarbij mitochondriale oxidatieve schade is betrokken, inclusief vette-lever ziekte [aandoeningen waarbij vet zich opstapelt in de lever-cellen], nier-schade bij type-I diabetes, nier ischemie-reperfusie letsel en neurodegeneratie. Alles te samen suggereren deze bevindingen dat MitoQ bescherming biedt tegen pathologische veranderingen in een aantal dier-modellen voor mitochondriale oxidatieve schade die relevant zijn voor ziekten bij mensen.

Studies met MitoQ bij mensen

De positieve dier-studies geven aan dat MitoQ een aantrekkelijke kandidaat is voor interventies bij menselijke ziekten. Bijgevolg ontwikkelde Antipodean Pharmaceuticals Inc. (antipodeanpharma.com) MitoQ als farmaceutisch middel. Er werd gevonden dat voor een stabiele formulering het voordelig is MitoQ te maken gebonden aan het anion methaansulfonaat en dit te complexeren met β-cyclodextrine [ringvormige molekule bestaande uit 5 of meer suiker-eenheden; zorgt ervoor dat stoffen met ‘neutrale’ lading toch oplossen in water]. Dit preparaat werd snel als tabletten gemaakt die voldeden bij conventionele dier-toxiciteit studies. De orale bio-beschikbaarheid werd bepaald op ca. 10% en belangrijke metabolieten in de urine waren glucuroniden en sulfaten van de gereduceerd quinol-vorm samen met gedemethyleerde afgeleiden. In menselijke Fase-1 proeven vertoonde MitoQ goede farmacokinetische eigenschappen bij een orale dosering van 80 mg (1 mg/kg), resulterend in een maximale plasma-concentratie van 33,15 ng/ml na ~1h.

Aangezien er bewijsmateriaal is dat wijst op mitochondriale oxidatieve stress als een mogelijke pathogene oorzaak voor Parkinson’s disease (PD), werd MitoQ beproefd om te zien of het de ziekte-progressie kom vertragen. Deze studie was geregistreerd op clinicaltrials.gov als NCT00329056. In 13 centra in Nieuw-Zeeland en Australië 128 werden nieuw gediagnosticeerde, onbehandelde patiënten met PD opgenomen in een dubbel-blinde studie van 2 dosissen MitoQ (40 & 80 mg/dag) vergeleken met placebo, om te zien of, na 12 maanden, MitoQ de progressie van PD zou vertragen […]. Deze studie toonde geen verschil tussen MitoQ en placebo wat betreft PD-progressie. [Snow BJ et al. A double-blind, placebo-controlled study to assess the mitochondria-targeted antioxidant mitoQ as a disease modifying therapy in Parkinson’s disease. Movement Disord (2010) 25: 1670-4] Er zijn meerdere mogelijke verklaringen voor deze bevinding, hoewel methodologische problemen zoals onvoldoende grootte van het staal of ongeschikte uitkomstmetingen onwaarschijnlijk lijken. De meest waarschijnlijke verklaring voor het ontbreken van een effekt is dat van zodra Parkison’s klinisch duidelijk is, ca. 50% van de dopaminerge neuronen verloren zijn. Het is mogelijk dat bij de diagnose het lot van de overblijvende neuronen reeds is bepaald en neuron-bescherming in deze fase hun dood niet meer kan voorkomen. Het gebrek aan doeltreffendheid van MitoQ zou ook kunnen te wijten zijn aan de onvoldoende penetratie in de hersenen. Wanneer MitoQ echter oraal wordt toegediend aan knaagdieren accumuleert het toch enigermate in het brein. Hoedanook kan het zijn dat er te weinig was om brein-mitochondrieën te beschermen tegen oxidatieve schade en we kunnen deze mogelijkheid niet geheel uitsluiten. In een knaagdier-model voor MPTP-toxiciteit beschermde MitoQ wel tegen substantia nigra schade, hielp het locomotor-aktiviteit en dopamine-inhoud te bewaren, alsook mitochondriale merkers voor oxidatieve schade te verminderen. Hoewel er geen therapeutische efficiëntie werd gevonden, leverde deze studie wel belangrijke veiligheid-gegevens op wat betreft de langdurige toediening van MitoQ aan mensen en werd aangetoond dat MitoQ veilig aan patiënten kan worden toegediend als dagelijkse orale tablet gedurende een jaar.

De tweede test met MitoQ bij mensen was de proef bij patiënten met chronische hepatitis-C virus (HCV). [Gane EJ et al. The mitochondria-targeted antioxidant mitoquinone decreases liver damage in a phase-II study of hepatitis-C patients. Liver Int. (2010) 30: 1019-1026] Deze studie werd op clinicaltrials.gov geregistreerd als NCT00433108. HCV-patiënten die niet reageerden op conventionele behandelingen tegen HCV werden gekozen omdat er bij deze groep patiënten bewijs is voor verhoogde oxidatieve stress en daaropvolgende mitochondriale schade (die een belangrijke rol speelt bij lever-schade). Daarom werd het effekt van oraal MitoQ op serum-aminotransferasen [lever-enzymen, de mate en duur van de verhoging van het gehalte aan ALAT en het ASAT, en de onderlinge verhouding geven een aanwijzing van de soort lever-ziekte] en HCV RNA-niveaus in met HCV geïnfekteerde patiënten bepaald in een dubbel-blinde, gerandomiseerde, parallel ontworpen test van 2 verschillende dosissen MitoQ (en placebo) bij patiënten met een gedocumenteerde geschiedenis van chronische HCV-infektie. De deelnemers werden 1:1:1 gerandomiseerd en kregen 40 mg, 80 mg of placebo gedurende 28 dagen. Beide behandel-groepen vertoonden significante dalingen qua serum alanine-transaminase (ALT) van baseline tot dag 28. Er was geen effekt van MitoQ op virale lading, wat er op wijst dat het op mitochondrieën gericht anti-oxidant enkel de lever-schade geassocieerd met HCV-infektie beïnvloedde en de mogelijkheid van het virus om te repliceren in de lever niet inhibeerde. Deze gegevens suggereren dat MitoQ lever-schade bij HCV-infektie kan reduceren. Meer algemeen is deze studie is de eerste die rapporteert over een mogelijk klinisch nut van het gebruik van op mitochondrieën gerichte anti-oxidanten bij mensen. Gekoppeld aan de veiligheid-gegevens betreffende MitoQ in de Parkinson’s studie, suggereert dit dat de doeltreffendheid van MitoQ voor andere chronische lever-ziekten (waarvan wordt gedacht dat mitochondriale oxidatieve schade betrokken is), zoals niet-alkoholische vette-lever ziekte, de moeite waard zijn om te bestuderen.

Vanuit het standpunt van de farmaceutische ontwikkeling is het belangrijk dat geen ernstige nadelige gebeurtenissen werden gerapporteerd. Het meest courante met behandeling gerelateerd nadeel was matige misselijkheid die dosis-afhankelijk was. Aangezien er geen dosis-afhankelijkheid naar efficiëntie toe werd vastgesteld in de lever-studie, zou het in toekomstige studies mogelijk moeten zijn de misselijkheid te beperken met behoud van efficiëntie door de MitoQ dosis te verlagen. Het is mogelijk dat het toediening-protocol met overnacht vasten voor inname en daaropvolgende 1 h zonder voedsel de misselijkheid heeft verergerd; daarom zou het bij toekomstige studies te prefereren zijn het met wat voedsel in te nemen en daarbij zorgvuldig na te gaan hoe dit de bio-beschikbaarheid beïnvloedt.

Besluiten

Dier-experimenten hebben aangegeven dat MitoQ doeltreffend is als anti-oxidant in een aantal weefsels in vivo. Er werd ook aangetoond dat MitoQ kan worden aangeboden als een doeltreffend farmaceutisch middel dat met succes oraal kan worden toegediend aan mensen. Studies bij mensen tot nu geven aan dat MitoQ veilig kan worden toegediend aan patiënten, zelfs tot een jaar lang en dat deze dosissen doeltreffend zijn bij het verminderen van lever-schade. Deze bevindingen openen de weg voor het gebruik van MitoQ gedurende langere tijd en grotere fase-IIB studies bij lever-aandoeningen zoals vette-lever ziekte. Meer algemeen suggereren deze bevindingen dat oraal toegediend MitoQ en verwante op mitochondrieën gerichte anti-oxidantia ook toepasbaar kunnen zijn bij een brede waaier menselijke pathologieën waarbij mitochondriale oxidatieve schade betrokken is. Hopelijk zal nieuw werk aangeven of MitoQ en verwante stoffen mitochondriale oxidatieve schade kunnen doen dalen bij een aantal ziekten en of dit de uitkomst voor de patient verbetert.

november 1, 2014

Gebruik van SNPs om gen-expressie te onderscheiden bij M.E.(cvs)-subtypes

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 8:10 am
Tags: , , ,

Prof. Jonathan Kerr, destijds verbonden aan de afdeling Cellulaire & Molekulaire geneeskunde van de St. George’s University of London, publiceerde in 2008, samen met onderzoekers van andere universiteiten en ziekenhuizen het artikel: Gene expression subtypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (in J Infect Dis (2008) 197: 1171-84; en zie ook Curr Rheumatol Rep (2008) 10: 482-491). Daarin werd gen-expressie in perifeer bloed van 25 M.E.(cvs)-patiënten onderzocht. De genen met veranderde expressie (t.o.v. gezonde bloed-donoren) werden via een tweede methode verder geanalyseerd bij 55 M.E.(cvs)-patiënten. Er werd differentiële expressie gevonden voor 88 genen. Veel voorkomende funkties waren hematologische aandoeningen, immunologische ziekte, kanker, cel-dood, immuun-respons en infektie. De patiënten konden worden onderverdeeld in 7 subtypes.

In een bijkomend artikel (Kerr JR, Burke B, Petty R et al. Seven genomic subtypes of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a detailed analysis of gene networks and clinical phenotypes. J Clin Pathol (2008) 61: 730-9) wordt gerapporteerd hoe van elk M.E.(cvs)-subtype die genen werden geïdentificeerd waarvan de expressie significant verschilde van normale bloed-donoren, en hoe gen-interakties, associaties met ziekten en molekulaire & cellulaire funkties van die genen-sets werden bepaald. Er werden enkele gemeenschappelijke (neurologische, hematologische, kanker) en enkele afzonderlijke (metabole, endocriene, cardiovasculaire, immunologische, inflammatoire) ziekte-associaties voor subtypes gevonden.

Gegevens uit de eerste studie werden later – door een team waartoe hij zelf ook behoorde – bevestigd bij 62 nieuwe M.E.(cvs)-patiënten (Microbial infections in eight genomic subtypes of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Pathol (2009) 63:156-64).

Ook de Schotse onderzoekers John Gow, Peter Behan & Abhijit Chaudhuri (A Gene Signature for Post-Infectious Chronic Fatigue Syndrome. BMC Medical Genomics (2009) 2:38) vonden “verschillen in gen-expressie verspreid over het ganse genoom tussen post-infektueuze, niet-psychiatrische mannelijke patiënten met CVS en gezonde controles” (zie Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’) maar zijn merkten op dat er een “gebrek aan correlatie tussen verschillende publikaties over gen-arrays” is. Zij stipten aan: “een micro-array is een moment-opname en niet noodzakelijk het chronische biologische proces inherent aan de aandoening weerspiegelt”.

Het bleef geruime tijd stil rond dit alles maar hier rapporteert Prof. Kerr over zijn vervolg-onderzoek met een andere, wellicht meer reproduceerbare techniek. Hij onderzocht kleine mutaties – ‘single-nucleotide’ polymorfismen (SNPs) – in genen met differentiële expressie bij M.E.(cvs) en vond er die significant geassocieerd zijn met de ziekte en met afzonderlijke subtypes. Het vinden van deze SNPs zou kunnen leiden tot het ontwikkelen van een subtype-specifieke diagnostische test. Over de betekenis van de ‘aangetaste’ genen / transcriptie-factoren wordt (nog) niet gespeculeerd.

Het onderzoek werd mede gefinancierd door ‘ME Research UK’.

————————-

J Clin Pathol (Publicatie September 2014)

Use of single-nucleotide polymorphisms (SNPs) to distinguish gene expression subtypes of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME)

Nana Shimosako (1), Jonathan R Kerr (1,2)

1 CFS Group, Department of Cellular & Molecular Medicine, St George’s University of London, London, UK

2 Escuela de Medicina y Ciencias de Salud, Universidad del Rosario, Bogota, Colombia

Samenvatting

Doelstellingen We rapporteerden eerder over gen-expressie veranderingen bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.) en het feit dat dergelijke gen-expressie gegevens kunnen worden gebruikt om subtypes van CVS/M.E. met afzonderlijke klinische fenotypes te identificeren. Omwille van moeilijkheden bij het gebruik van een vergelijkende gen-expressie methode als hulpmiddel bij de diagnose van CVS/M.E. en de subtypes, hebben we geprobeerd een dergelijke methode gebaseerd op ‘single-nucleotide’ polymorfisme (SNP) analyse te ontwikkelen.

Methodes Om SNP-allel associaties met CVS/M.E. en CVS/M.E.-subtypes te identificeren, hebben we genomisch DNA getest van patiënten met CVS/M.E. (n = 108), patiënten met endogene depressie (n = 17) en normale bloed-donoren (n = 68) op 504 menselijke SNP-allelen gelokaliseerd in 88 met CVS geassocieerde menselijke genen gebruikmakend van een SNP genotypering test. 360 ‘afkomst informatieve merkers’ (AIM) werden ook onderzocht.

Resultaten 21 SNPs bleken significant geassocieerd met CVS/M.E. vergeleken met depressie en normale controle. 148 SNP-allelen vertoonden een significant verband met één of meer CVS/M.E.-subtypes. Voor elk subtype hadden de geassocieerde SNPs de neiging zich te groeperen in afzonderlijke genen. AIM SNPs gaven aan dat 4 individuen van Aziatische origine waren en de rest Kaukasisch. Hiërarchisch clusteren van de AIM-data onthulde het verwantschap tussen 2 koppels patiënten met CVS en bevestigde de globale heterogeniteit van alle individuen.

Besluiten Deze studie levert bewijs dat menselijke SNPs gelokaliseerd in met CVS/M.E. geassocieerde genen gerelateerd zijn met afzonderlijke genomische subtypes van CVS/M.E. Er is verder werk vereist om dit te ontwikkelen tot een klinisch bruikbare subtype-specifieke diagnostische test.

Inleiding

[…] De precieze onderliggende ziekte-mechanismen en manieren waarop de abnormaliteiten verband houden bij patiënten met CVS/M.E. moeten nog worden opgehelderd.

We hebben eerder gerapporteerd over de differentiële expressie van 88 menselijke genen bij CVS/M.E. die werden geïdentificeerd m.b.v. een omvangrijke micro-array [‘gen-chips’] studie met bevestiging van de of genen via ‘real-time’ PCR. [Kerr JR, Petty R, Burke B et al. Gene expression subtypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME). J Infect Dis (2008) 197: 1171-84] Deze gegevens werden later geconfirmeerd in een follow-up studie. [Zhang L, Goudh J, Christmas D et al. Microbial infections in eight genomic subtypes of Chronic Fatigue syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Pathol (2009) 63:156-64] Clusteren van gen-expressie gegevens onthulde 8 genomische CVS/M.E.-subtypes met duidelijke verschillen qua Short Form-36 (SF-36) scores, klinische fenotypes, ziekte-graad en geografische distributie.

Het werd al erkend dat CVS/M.E.-subtypes bestaan en er wordt gedacht dat dergelijke subtypes, ten minste gedeeltelijk, de afzonderlijke etiologische factoren kunnen weerspiegelen. [Jason LA, Corradi K, Torres-Harding S et al. Chronic Fatigue Syndrome: the need for subtypes. Neuropsychol Rev (2005) 15: 29-58] Een op symptomen gebaseerde benadering heeft wat succes gekend wat betreft de identificatie van musculoskeletale, inflammatoire en neurologische subtypes; deze groepen vertoonden echter slechts kleine verschillen in algemene funktionele ernst in tegenstelling met deze van onze gen-expressie studies.

Hoewel het intrigerend is dat dergelijke subtypes kunnen worden geïdentificeerd door gebruik te maken van gen-expressie methodes, is het onwaarschijnlijk dat zo’n benadering bruikbaar zou kunnen zijn in de klinische praktijk om dergelijke subtypes te identificeren, aangezien het moeilijk is referentie-waarden te definiëren voor elk gen bij elk subtype. Daarom probeerden we zo’n test te bekomen gebruikmakend van ‘single-nucleotide’ polymorfismen (SNPs) gelokaliseerd in de 88 met CVS/M.E. geassocieerde genen. Deze studie toont aan dat er 148 menselijke SNPs waren die significante associaties hadden met één of meer CVS/M.E. genomisch subtype. Hoewel deze studie geen robuust subtype-differentiërende test voorstelt, bieden de resultaten bewijs dat zo’n benadering haalbaar is.

Methodes

Recrutering van indviduen en klinische karakterisatie

CVS/M.E.-patiënten (n = 108) Fukuda diagnostische criteria. 6 na Q-koorts; de rest idiopathisch. Majeure psychiatrische ziekte uitgesloten, alsook drug- of alkohol-misbruik […]. De patiënten maakten deel uit van een eerder gepubliceerde studie over gen-expressie waar ze een genomisch subtype was toegewezen. [zie Zhang et al. hierboven]

[…]

[…] Lichamelijke en mentale vermoeidheid werd bepaald d.m.v. de Chalder vermoeidheid-schaal [niet de meest geschikte voor M.E.(cvs)], mate van invaliditeit vai de ‘Medical Outcomes Survey SF-36’; symptomen werden gekarakteriseerd d.m.v. de ‘Somatic and Psychological Health Report’; slaap-abnormaliteiten d.m.v. de ‘Pittsburgh Sleep Questionnaire’; en type en ernst van de pijn d.m.v. de ‘McGill Pain Questionnaire’.

[…]

Bloed-afname en DNA-extractie

[…]

Totaal-genoom amplificatie

[…]

Afkomst informatieve merkers

Om de DNA-stalen te screenen op test-prestaties vóór het uitvoeren van de genotypering en wat informatie te verkrijgen betreffende de afkomst van elk individu, gebruikten we 360 SNPs gekozen als genomische controles die wellicht niet met ziekte geassocieerd zijn.

SNPs in CVS/M.E.-geassocieerde menselijke genen

We zochten naar SNPs in de promoter- en coderende gebieden (inclusief introns [overbodige, niet-coderende stukken] in 88 menselijke genen die eerder differentiële expressie bleken te vertonen bij CVS/M.E.-patiënten vergeleken met normale bloed-donoren. Zo selekteerden we 504 SNPs voor de analyse: 1-8 SNPs per CVS/M.E.-geassocieerd menselijk gen.

SNP-genotypering test

Van de te testen SNPs (360 afkomst informatieve merkers (AIM) SNPs & 504 CVS/M.E.-geassocieerd gen SNPs) werd het waarschijnlijk succes van elk SNP voor het ontwikkelen van een test bepaald. Enkel SNPs met een goede waarschijnlijkheid op succes werden verder bekeken.

[…]

Mogelijke invloed van CVS/M.E.-geassocieerde SNPs op eerdere gen-expressie resultaten

[voor techneuten:] We onderzochten elk van de SNPs die geassocieerd bleken met CVS/M.E. op hun positie t.o.v. de zogenaamde ‘interrogatie-positie’ van de sondes die worden gebruikt in de gen-expressie array. Deze ‘interrogatie-positie is het nucleotide dat doelbewust werd gemuteerd in de ‘mismatch’ sonde-sequentie vergeleken met de perfect gematchte sonde. De mogelijkheid bestaat dat bij een SNP in deze positie, de ‘mismatch’ sonde sterker bindt dan de perfect gematchte sonde […].

Vergelijkende sequentie-analyse voor het detekteren van gewijzigde transcriptie-factor binding-plaatsen

Elk van de 21 SNP loci die CVS/M.E. van depressie / normaal of CVS/M.E. van normaal differentieerden werd onderzocht op mogelijke lokalisatie binnen binding-plaatsen van CVS/M.E.-geassocieerde transcriptie-factoren en mogelijke effekten op CVS/M.E.-geassocieerde transcriptie-factor (TF) binding op CVS/M.E.-geassocieerde genen. […] (NFKB1 [nucleaire factor NF-kappa-B], NHLH1 [helix-lus-helix proteïne 1], GABPA [GA-bindende proteïne alfa keten], REPIN1 [replicatie initiator 1], EGR1, EGR3 [EGR = ‘early growth response’ proteïne], ETS1 [ETS = familie transcriptie-factoren]) […]

Gegevens-analyse en visualisering

Voor de patiënten met CVS/M.E., werden de CVS/M.E.-geassocieerde SNP haplotypes [genetische varianten; combinaties van allelen zoals die voorkomen op een chromosoom] omgezet naar nummers (AA=1, AB=2, BB=3, waar A = allel A en B is allel B) en geanalyseerd d.m.v. grafische programma’s […]

Statistische analyse

[…]

Resultaten

Individuen

Deze studie omvatte 108 CVS/M.E.-patiënten, 17 patiënten met endogene depressie en 68 normale bloed-donoren. […]

Afkomst informatieve merkers

Er werden gegevens betreffende AIM SNP-allelen verkregen voor alle CVS/M.E.-patiënten, alle patiënten met endogene depressie en 29 van de 68 normale bloed-donoren. Deze gaven aan dat alle normale bloed-donoren en depressie-patiënten van Europese origine waren; alsook alle CVS/M.E.-patiënten, uitgezonderd 4 die van Aziatische origine waren.

Bij onderzoek naar de graad van verwantschap tussen de deelnemers aan de studie bleek dat – met uitzondering van 6 individuen – ze niet nauw verwant waren met elkaar […].

CVS/M.E.-gessocieerd gen SNP-allelen bij CVS/M.E., depressie en normale controles

We vonden dat 21 CVS/M.E.-geassocieerd gen SNPs een frequentie-distributie over de CVS/M.E-., depressie- en normale groepen hadden, die niet als toevallig kan worden beschouwd en die significant was. Interessant was dat 7 van deze SNPs in het BMP2K gen [coderend voor een kinase-enzyme dat een rol speelt bij skelet-ontwikkeling] & 2 in het IL6ST gen [interleukine-6 signaal-transducer; deel van het cytokine receptor complex] lagen. Wat betreft CVS/M.E.-geassocieerd gen SNPs die een onverwachte distributie tussen CVS/M.E. en normalen vertoonden, waren er 10 die significant bleken [Deze worden genoemd maar er wordt verder niet over uitgewijd.].

SNP-allelen bij CVS/M.E.-subtypes

Er waren 148 SNPs met een distributie over de CVS/M.E.-subtypes die niet alles toevallig kan worden beschouwd. Alle 148 werden geïdentificeerd door de allel-distributie in één subtype te vergelijken met deze in alle andere subtypes gecombineerd. […]. De distributie van afzonderlijke SNP-allelen over afzonderlijke CVS/M.E.-subtypes is interessant en toont dat elk subtype geassocieerd is met afzonderlijke SNP-allelen en dat deze SNP-allelen gegroepeerd zijn in afzonderlijke genen voor elk CVS/M.E.-subtype, op die manier dat bv. SNP-allelen in ACTR3 [actine-gerelateerd proteïne 3; maakt deel uit van een complex dat essentieel is voor cel-vorm en -beweeglijkheid] geassocieerd zijn met subtype-F, terwijl SNP-allelen AKAP10 [codeert voor A-kinase anker-proteïne dat gelokaliseerd is in mitochondrieën] geassocieerd zijn met subtype-G [De rest wordt ook opgesomd maar er wordt verder niet over uitgeweid.].

Mogelijke invloed van CVS/M.E.-geassocieerde SNPs op eerdere gen-expressie resultaten

We vonden dat slechts 1 SNP zich in de interrogatie-positie van een sonde-sequentie van één van de 88 CVS/M.E.-geassocieerde menselijke genen bevond. Dit SNP was rs2228431 in het ARSD gen […]. Bij het her-bekijken van de eerder gepubliceerde data-set over gen-expressie bij CVS/M.E. versus normale controles, zagen we dat deze sonde deze resultaten niet beïnvloedde aangezien het werd uitgesloten van de analyse omwille van zijn gebrek aan specificiteit voor het ARSD gen.

Vergelijkende sequentie-analyse voor het detekteren van gewijzigde transcriptie-factor binding-plaatsen

Vergelijkende sequentie-analyse voorspelde dat 4 van de 21 CVS/M.E.-geassocieerde SNPs gewijzigde CVS/M.E.-geassocieerde transcriptie-factor binding met CVS/M.E.-geassocieerde menselijke genen vertoonden. [NHLH1, GABPA, REPIN1, ETS1]

Gegevens-analyse en visualisering

[…] Gebruikmakend van de SNP-haplotype gegevens kwam er enige mate van afscheiding van de verschillende CVS/M.E.-subtypes naar voor […]. Deze subgroepen vertoonden 73% correlatie met de gen-expressie subtypes (gegevens niet getoond).

Bespreking

Deze studie werd ondernomen om CVS/M.E.-geassocieerde SNPs te identificeren die voorkomen in de promoter- en coderende sequenties van 88 CVS/M.E.-geassocieerde menselijke genen. Deze 88 menselijke genes werden oorspronkelijk geïdentificeerd via analyse van het perifeer bloed van 55 CVS/M.E.-patiënten en 75 normale bloed-donoren gebruikmakend van uitgebreide gen-expressie micro-array (en bevestiging van de resultaten via ‘real-time’ PCR.

Het is belangrijk te bevestigen dat er geen significante verwantschap onder de individuen – die de resultaten zou verstoren – in de studie werd vastgesteld; dit werd geconfirmeerd via de AIM SNP-allel gegevens van het DNA test-panel. Het is ook belangrijk te verzekeren dat elke gevonden SNP-allel associaties niet het resultaat zijn van een significante over-vertegenwoordiging van een ras vergeleken met de andere in een groep, en dit werd ook uitgesloten door de resultaten van de AIM SNP gegevens.

We hebben getoond dat de allel-frequentie voor elk van de 21 SNPs een statistisch significante en onverwachte verdeling over de CVS-M.E./ depressie/ normale groepen heeft en dat voor 10 van deze 21 SNPs, afzonderlijke allelen geassocieerd zijn met CVS/M.E. vergeleken met normale controles. Hoewel SNP-allel associaties eerder werden gerapporteerd bij CVS/M.E., kan deze lage opbrengst (21 van 504) verrassend lijken gezien het feit dat deze SNP-loci voorkwamen in genen waarvoor differentiële expressie werd gevonden bij CVS/M.E. Deze observatie is echter waarschijnlijk te verklaren door de gekende heterogeniteit van CVS/M.E. in het algemeen en het bestaan van subtypes in deze CVS/M.E.-groep, die werden onthuld gebruikmakend van clustering van de gen-expressie gegevens [zie Zhang L et al.]. Deze subtypes hadden een apart klinisch fenotype en ernst-graad. Deze veronderstelling wordt verder ondersteund door de vondst van 148 SNP-allelen die geassocieerd bleken met één of meer CVS/M.E.-subtypes. De verdeling van afzonderlijke SNP-allelen over afzonderlijke CVS/M.E.-subtypes is interessant. Dit hield echter geen waarneembaar verband met de gen-expressie gegevens voor elk van deze subtypes (gegevens niet getoond) in.

Het is geruststellend dat onze analyse van de lokatie van deze SNPs t.o.v. de sonde-sets van de gen-array, die oorspronkelijk werd gebruikt om de differentiële expressie van deze genen te identificeren, geen significante invloed van de gen-expressie gegevens in het algemeen ondersteunde.

Het feit dat werd voorspeld dat 4 van de SNP-allelen die geassocieerd bleken met CVS/M.E. verminderde binding met CVS/M.E.-geassocieerde transcriptie-factoren zou vertonen [Deze worden genoemd maar er wordt hier verder niet over uitgewijd.], suggereert dat dergelijke mutaties wel eens de gen-expressie signaturen die werden gevonden bij patiënten met CVS/M.E. zouden kunnen beïnvloeden; in het bijzonder omdat bij 3 van de 4, het allel geassocieerd was met de ganse CVS/M.E.-groep en niet enkel één subtype en aangezien deze transcriptie-factoren talrijke binding-plaatsen hebben in de promoter-gebieden van deze genen.

Een mogelijke toepassing van de kennis dat deze SNPs significant verschillende distributie vertonen over de CVS/M.E.-subtypes, is de ontwikkeling van een subset SNPs voor een subtype-specifieke diagnostische test. Dit kan nuttig zijn eens het bestaan van de eerder gepubliceerde gen-expressie CVS/M.E.-subtypes onafhankelijk werd bevestigd en wanneer we meer over ze weten in termen van natuurlijke geschiedenis, triggers, respons op verschillende behandelingen, enz. Een dergelijk op SNPs gebaseerde test is zeer wenselijk vergeleken met een op gen-expressie gebaseerde test aangezien dit robuust en makkelijk reproduceerbaar is; anders dan de vergelijkende gen-expressie methode die werd gebruikt om deze 88 menselijke genen te identificeren. Dit zal echter uitgebreide verdere testen en validering vereisen vooraleer het kan worden aanbevolen voor dit doel.

Tot besluit: in dit artikel rapporteren we over 21 SNP-allelen die significant geassocieerd zijn met CVS/M.E. vergeleken met depressie-patiënten en normale controles, en over 148 SNP-allelen die geassocieerd zijn met één of meer CVS/M.E.-subtypes – waarvan er 27 een p-waarde ≤ 0.05 vertoonden. De grootte van de groep in deze studie, en bijzonderlijk de grootte van elk gen-expressie subtype, is te klein om stevige conclusies te trekken. Als we echter veronderstellen dat deze resultaten kunnen worden gerepliceerd, zou het mogelijk moeten zijn om een subtype-specifieke diagnostische test te ontwikkelen gebruikmakend van een SNP-subset, wat het onderzoek en klinisch management van patiënten met CVS/M.E zou kunnen helpen.

oktober 17, 2014

Variaties qua cytokinen bij M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek,Immunologie — mewetenschap @ 8:14 am
Tags: , ,

In Volume 70, Nummer 1 van het wetenschappelijk tijdschrift Cytokine (November 2014) – het ‘ICIS Abstract Issue’ over de ‘ICIS Conference’ Melbourne, Australia (26-29 October 2014) staan 3 rapporten over de rol van cytokinen bij Chronische Vermoeidheid Syndroom / Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.). De ICIS, ‘International Cytokine and Interferon Society’, is een vzw van meer dan 600 wetenschappers die research doen met betrekking tot cytokine, interferon en chemokine cel-biologie, molekulaire biologie, biochemie en het klinisch gebruik van deze molekulen.

We hebben hier al meermaals aangegeven dat voorzichtig dient te worden omgesprongen met veralgemenende conclusies over cytokinen bij deze aandoening. De bepaling-techniek, het soort staal, het tijdstip van afname (zie ‘Cytokinen bij CVS ’s nachts’), de duur van de ziekte, de subgroep, diagnostische criteria, de relatie met inspanning, enz. kunnen de waarden heel erg beïnvloeden.

De hier beschreven onderzoeken zijn van de hand van het team rond Sonya Marshall-Gradisnik & Ekua Brenu van de Griffith University – die al heel erg productief bleken met publicaties aangaande het immuunsysteem bij M.E.(cvs) (zie bv. ‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’, ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ of ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’) – breiden de mogelijke klassificaties nog verder uit. Dit betekent o.i. dat één (of zelfs meerdere) cytokine(n) ons niet in staat zullen stellen de diagnose M.E.(cvs) zomaar te stellen; M.E.(cvs)-patiënten en hun behandelaars kunnen dus maar beter voorzichtig zijn met de interpretatie van resultaten van cytokine-bepalingen. Zoals Prof. Klimas reeds stelde: “Ondanks bewijzen voor immunologische en molekulaire mediatoren, werd er geen individuele merker of combinatie of merkers gevonden die voldoende geassocieerd bleek met CVS om als een biomerker voor de diagnose of het management van CVS te gebruiken.” (zie ‘Cytokinen in plasma bij vrouwen met CVS’).

————————-

————————-

Cytokine Vol 70, #1 Page 31 November 2014

The role of cytokines in the cerebrospinal fluids of patients with Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME)

Sonya Marshall-Gradisnik (1), Gunnar Gottschalk (2), Sandra Ramos (1), Ekua Brenu (1), Don Staines (1), Dan Peterson (2)

1 Griffith University, Parklands, QLD, Australia

2 Simmaron Research, Incline Village, NV, USA

Doelstellingen Eerdere research leverde bewijs voor een ontregeling van de cytokine-concentraties in het perifeer bloed van patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom / Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.). Weinig studies hebben cytokinen in het cerebrospinaal vocht onderzocht. Het doel van deze research is het bekijken van de rol van cytokinen bij de symptoom-presentering bij of CVS/M.E-patiënten.

Methodes Er werd cerebrospinaal vocht (CSV) van 18 CVS/M.E-patiënten en 5 gezonde controles verzameld. De CSV-stalen werd onderzocht wat betreft expressie van 27 cytokinen (IL-1beta, IL-1ra, IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12p70, IL-13, IL-15, IL-17, ‘basic’ FGF [‘fibroblast growth factor’], eotaxine [een chemokine], G-CSF [granulocyt kolonie-stimulerende factor], GM-CSF [granulocyt-macrofaag kolonie-stimulerende factor], IFN-gamma, IP-10, MCP-1 [monocyten chemo-attractant proteïne; een inflammatoire mediator gesecreteerd door geaktiveerde microglia], [Macrofaag Inflammatoir Proteïne] MIP-1alfa, MIP-1beta, [platelet-derived growth factor’] PDGF-BB, RANTES [selektief chemotactisch cytokine voor T-lymfocyten en monocyten], TNF-alfa en VEGF [vasculaire endotheliale groeifactor]) d.m.v. de bioplex test voor 27 menselijk cytokinen.

Resultaten Van de onderzochte cytokinen waren er slechts vier significant gereduceerd bij de CVS/M.E.-patiënten in vergelijking met de controles.

Besluiten De resultaten tonen een daling qua pro-inflammatoire cytokinen in het CSV van CVS/M.E-patiënten en dit zou kunnen bijdragen tot de klinische ziekte-progressie.

[gerelateerd:

Lloyd A, Hickie I, Brockman A, Dwyer J, Wakefield D. Cytokine levels in serum and cerebrospinal fluid in patients with Chronic Fatigue Syndrome and control subjects. J Infect Dis. (1991) 164: 1023-4. (artikel niet on-line beschikbaar)

Natelson BH, Weaver SA, Tseng CL, Ottenweller JE. Spinal fluid abnormalities in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Diagn Lab Immunol. (2005) 12: 52-5. “11 cytokinen detekteerbaar in het CSV – GM-CSF lager bij patiënten t.o.v. controles – IL-8 hoger bij patiënten met plotse aanvang t.o.v. graduele aanvang – IL-10 hoger bij patiënten met abnormale CSV t.o.v. normale CSV of controles.”]

————————-

Cytokine Vol 70, #1 Page 45 November 2014

Serum cytokines in patients with moderate and severe Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME)

Sharni L. Hardcastle, Ekua Brenu, Naomi Wong, Samantha Johnston, Thao Nguyen, Teilah Huth, Ally Hawthorn, Rachel Passmore, Sandra Ramos, Ali Salajegheh, Don Staines, Sonya Marshall-Gradisnik

National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, Griffith University, Gold Coast, QLD, Australia

Doelstellingen Chronische Vermoeidheid Syndroom / Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.) is een invaliderende ziekte met een ongekende etiologie en de diagnose is gebaseerd op symptoom-specifieke criteria. Immunologische ontregeling en cytokine-abnormaliteiten komen consistent voor bij CVS/M.E. Aangezien studies het belang hebben beklemtoond van het bepalen van ziekte-ernst subgroepen, was het doel van deze studie de relatie tussen ernst-subgroepen bij CVS/M.E. verder te onderzoeken, via het bepalen van Th1/Th2/Th17 en inflammatoire cytokinen bij patiënten met ernstige (bedlegerig) en matige (mobiel) CVS/M.E.

Methodes We gebruikten de 1994 CDC Criteria voor CVS/M.E. om de deelnemers te definiëren en ernst-schalen zoals de ‘Fatigue Severity Scale’ (FSS), ‘Dr. Bell’s Disability Scale’, de ‘FibroFatigue Scale’ en de ‘Karnofsky Performance Scale’ (KPS) werden aangewend ter bevestiging van subgroepen met matige (mobiel) of ernstige (bedlegerig) CVS/M.E. De deelnemers omvatten gezonde controles (n = 22; 40,14 ± 2,38 jaar), mobiele (n = 22; 42,09 ± 2,72 jaar) en bedlegerige (n = 19; 40,21 ± 1,57 jaar) CVS/M.E-patiënten. De serum-stalen werden beoordeeld d.m.v. de Bio-Plex Test voor cytokine-analyse. De cytokinen die werden gemeten, waren IL-1beta, IL-1ra, IL-2, IL-7, IL-10, IL-17, TNF-alfa en IFN-gamma.

Resultaten De resultaten toonden dat IL-1beta significant was gereduceerd bij ernstige CVS/M.E. vergeleken met matige CVS/M.E. (p = 0.002). IL-7 was significant verhoogd in de groep met ernstige CVS/M.E. vergeleken met controles en matige CVS/M.E. (p = 0.000, 0.000 respectievelijk). IFN-gamma was ook verhoogd bij ernstige CVS/M.E. vergeleken met matige CVS/M.E. (p = 0.025).

Besluit Dit is de eerste studie die variaties qua cytokinen aantoont bij matige en ernstige CVS/M.E.-patiënten waarbij alle significante verschillen liggen tussen de CVS/M.E.-ernst groepen. Deze studie ondersteunt de notie dat het noodzakelijk lijkt de CVS/M.E.-patiënten in subgroepen te klassificeren volgens ernst-graad, en dit zowel in research- als klinische settings.

[gerelateerd:

Stringer EA, Baker KS, Carroll IR, Montoya JG, Chu L, Maecker HT, Younger JW. Daily cytokine fluctuations, driven by leptin, are associated with fatigue severity in Chronic Fatigue Syndrome: evidence of inflammatory pathology. J Transl Med. (2013) 11: 93. (zie: ‘Leptine – verband met cytokinen & vermoeidheid bij CVS’)

White AT, Light AR, Hughen RW, Bateman L, Martins TB, Hill HR, Light KC. Severity of symptom flare after moderate exercise is linked to cytokine activity in Chronic Fatigue Syndrome. Psychophysiology (2010) 47: 615-24. (zie: Symptoom-opflakkering verbonden met cytokine-aktiviteit bij CVS’)]

————————-

Cytokine Vol 70, #1 Page 76 November 2014

Cytokine profiles of Chronic Fatigue Syndrome and Multiple Sclerosis patients

Naomi Wong, Ekua Brenu, Sharni Hardcastle, Samantha Johnston, Thao Nguyen, Teilah Huth, Ally Hawthorn, Rachel Passmore, Sandra Ramos, Ali Salajegheh, Simon Broadley, Don Staines, Sonya Marshall-Gradisnik

National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, School of Medical Sciences, Griffith University, Gold Coast, Qld, Australia

Doelstellingen Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Multipele Sclerose (MS) zijn aandoeningen met ernstige neuro-immune symptomen, inclusief cognitieve stoornissen, immuun-dysfunktie en abnormale cytokine-expressie. Het doel van deze studie was de T helper (Th) 1, Th2 en Th17 cytokine-profielen van CVS- en MS-patiënten te bepalen.

Methodes Deze studie heeft de cytokine-profielen van CVS-patiënten (n = 16; leeftijd 49,88 ± 9,542), MS-patiënten (n = 16; leeftijd 52,75 ± 12,809) en gezonde controles (n = 16; leeftijd 50,06 ± 11,846) gemeten. De diagnostische selektie-methode die werd gebruikt om CVS-patiënten te identificeren was de ‘International Consensus Criteria’. Cytokinen werden bepaald in het serum d.m.v. de Bio-Plex Pro(TM) kit voor Th1 (IFN-gamma, TNF-alfa), Th2 (IL-4, IL-6, IL-10, IL-13) en Th17 (IL-17) -cel cytokinen.

Resultaten Bij vergelijking van de 3 groepen, werd gevonden dat TNF-alfa (p = 0.011, p = 0.012), IL-4 (p = 0.000, p = 0.000), IL-6 (p = 0.039, p = 0.031), IL-13 (p = 0.000, p = 0.000) en IL-17 (p = 0.004, p = 0.038) allemaal significant hoger lagen bij de MS-patiënten vergeleken met de CVS-patiënten en de controles, respectievelijk. Bij de MS-patiënten en CVS-patiënten lagen de serum-waarden van IL-13 en IFN-gamma echter significant hoger (p =< 0.001) vergeleken met de controles. IFN-gamma was significant verschillend tussen MS en CVS (p = 0.001), waarbij MS hogere IFN-gamma serum-waarden vertoonde.

Besluit Cytokine-patronen ondersteunen Th1 én Th2 cytokine-profielen bij CVS en MS. Gelijkenissen qua cytokine-profielen bij MS en CVS, in combinatie met de reeds erkende overéénkomsten qua immuun-cel funktie en symptomen, suggereren een neuro-immune pathologie voor CVS die parallel loopt met die van MS. Bijkomende studies naar de cytokine-profielen van CVS én MS dienen te worden ondernomen, met grotere studie-groepen, om het begrip omtrent de pathologieën van beide aandoeningen verder uit te breiden.

oktober 10, 2014

MicroRNAs in plasma bij CVS/M.E.

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 5:55 am
Tags: , , , ,

Onderstaand artikel komt van dezelfde onderzoeksgroep die eerder rapporteerde over veranderingen qua miRNAs in cytotoxische cellen die de funktionele capaciteit van deze cellen kunnen verminderen en de effektieve cytotoxische aktiviteit, samen met andere immuun-funkties bij CVS/ME-patiënten verstoren. Zie ‘Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)’.

‘High-Throughput Sequencing’ is een techniek voor de bepaling van de sequentie (de volgorde van de nucleotiden) van DNA of RNA waarbij er veel materiaal in één keer (geautomatiseerd) kan worden verwerkt. Het wordt ook ‘next-generation sequencing’ genoemd en levert duizenden of miljoenen sequenties terzelfder tijd op. RT-qPCR, ‘reverse transcriptase’-kwantitatieve polymerase ketting-reaktie, is een techniek waarbij met vertrekt van RNA dat via ‘omgekeerde transcriptie’ wordt omgezet in cDNA (complementair DNA) om zo de gen-expressie te bepalen.

————————-

PLoS One. 2014 Sep 19;9(9): e102783

High-Throughput Sequencing of Plasma MicroRNA in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis

Brenu EW (1), Ashton KJ (2), Batovska J (2), Staines DR (3), Marshall-Gradisnik SM (1)

1 School of Medical Science, Griffith Health Centre, Griffith University, Gold Coast, Queensland, Australia; The National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, Griffith University, Gold Coast, Queensland, Australia

2 Faculty of Health Sciences and Medicine, Bond University, Robina, Queensland, Australia

3 The National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, Griffith University, Gold Coast, Queensland, Australia; Queensland Health, Gold Coast Public Health Unit, Robina, Gold Coast, Queensland, Australia

Samenvatting

ACHTERGROND: MicroRNAs (miRNAs) reguleren vele biologische processen en hun ontregeling bleek geassocieerd met een waaier aan ziekten inclusief Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME). De ontdekking van stabiele en reproduceerbare miRNAs in plasma heeft de mogelijkheid verhoogd dat circulerende miRNAs zouden kunnen dienen als diagnostische merkers. De doelstelling van deze studie was het bepalen van de rol van plasma-miRNAs bij CVS/M.E.

RESULTATEN: Gebruikmakend van Illumina ‘high-throughput sequencing’ [HTS] identificeerden we 19 miRNAs met differentiële expressie in het plasma van CVS/M.E.-patiënten vergeleken met niet-vermoeide controles. Na RT-qPCR analyse, waren we in staat de significante upregulering van 3 miRNAs (hsa-miR-127-3p, hsa-miR-142-5p & hsa-miR-143-3p [has = Homo sapiens]) bij de CVS/M.E.-patiënten te bevestigen.

BESLUIT: Onze studie is de eerste om circulerende miRNAs bij CVS/M.E.-patiënten te identificeren en ook om 3 differentieel tot expressie komende circulerende miRNAs bij CVS/M.E.-patiënten te bevestigen, en zo een basis te bieden voor verdere studie om bruikbare CVS/M.E.-biomerkers te vinden.

Inleiding

[…]. Er is bewijsmateriaal dat een belangrijke ontwrichting van immunologische processen bij CVS/M.E. suggereert en deze zou gekenmerkt kunnen zijn door verminderde cytotoxische aktiviteit en verhoogde regulerende T-cellen [zie onze inleiding]. Daarnaast kunnen patiënten met CVS/M.E. differentiële expressie van mRNA en microRNA (miRNA) genen – die verscheidene fysiologische processen reguleren waarvan is geweten dat ze ontregeld zijn bij CVS/M.E., inclusief cytotoxiciteit, cytokine-secretie en apoptose – vertonen. Ondanks intensieve research wordt de pathofysiologie van CVS/M.E. nog niet volledig begrepen en blijven duidelijke diagnostische biomerkers ongrijpbaar.

MicroRNAs zijn een klasse van kleine (typisch 18-25 nucleotiden groot) enkel-strengige, niet-coderende RNAs die gen-expressie reguleren op post-transcriptioneel niveau [optredend na de overschrijving van DNA naar RNA]. Hun regulerende rollen bleken betrokken bij de meeste biologische processen, ook immunologische, neurologische en fysiologische. Differentiële expressie van miRNAs bleek geassocieerd met meer dan 300 ziekten, waaronder kanker, cardiomyopathieën [hartspier-ziekten], neurologische aandoeningen en onverklaarde aandoeningen zoals CVS/M.E. Er circuleren stabiele en reproduceerbare extracellulaire miRNAs in het bloed en andere bio-vloeistoffen, waar ze werden geïdentificeerd. Er werd voorgesteld dat deze miRNAs het potentieel hebben om te worden aangewend als niet-invasieve nieuwe biomerkers voor ziekte-diagnose en -prognose.

In deze studie gebruikten we ‘high-throughput sequencing’ om het profiel te tekenen van de expressie van circulerende miRNAs. Dit werd gevolgd door bevestigende ‘reverse transcription-quantitative’ PCR (RT-qPCR) om de differentiële miRNA-expressie bij CVS/M.E. te bepalen.

Materialen en Methodes

Deelnemers

CVS/M.E.-patiënten (n = 20, 44,5 ± 6,0 jaar) […]. Inclusie-criteria […] CDC 1994 definitie. Niet-vermoeide controles (n = 20, 47,3 ± 6,7 jaar) […].

Staal-verwerking en RNA-extractie

[…] 10 ml vol bloed […].

MicroRNA-profilering d.m.v. sequentie-bepaling

De 6 CVS/M.E.-patiënten en 6 niet-vermoeide controles met de hoogste hoeveelheid klein RNA werden gebruikt voor HTS. […] cDNA constructie via ‘reverse transcription-PCR’ (RT-PCR) uit klein RNA, zuivering, isolatie van miRNAs en sequentie-analyse […]

Sequentie data-analyse

[…]

Kwantificering van miRNAs d.m.v. RT-qPCR

De expressie van 8 miRNAs werd gevalideerd […]. Daarnaast werd van 4 miRNAs (miR-10, miR-15b, miR-16 & miR-24) bekeken om te zien of ze geschikt zijn als een stabiel referentie-gen. […].

Statistische analyse

[…] Statistische significantie P < 0.05.

Resultaten

Karakteristieken van de individuen

[…] Er waren geen significante verschillen qua leeftijd en tellingen op vol bloed tussen de CVS/M.E.- en controle-groepen. […] Er werd een significant verschil qua percentages lymfocyten en granulocyten, aantal lymfocyten en distributie-breedte van rode bloedcellen gezien tussen de CVS/M.E.- en controle-groepen [telkens de 6 hierboven vermelde stalen].

HTS van plasma-miRNAs bij CVS/M.E.

Om kandidaat plasma-miRNAs met differentiële expressie bij CVS/M.E. te selekteren, voerden we een initiële screening uit naar klein RNA over het ganse genoom bij 6 CVS/M.E.-patiënten en 6 niet-vermoeide controles d.m.v. HTS. [verwerking van de gegevens leidde tot een ‘bibliotheek’] Initiële analyse van de RNA-lengtes in de ‘bibliotheek’ toonde pieken aan bij 22 en 32 nucleotiden. Deze RNA-groepen bleken miRNA en lang niet-coderend RNA (lncRNA) sequenties te bevatten. […] 17% was matuur miRNA, 80,5% was ander RNA (inclusief lncRNA en snoRNA [‘small nucleolar RNA’; klasse van kort enkelstrengig RNA dat tussenkomt bij modificaties van andere RNAs]). 75,1% van het ander RNA bestond uit lncRNA dat gekend staat als ‘Ro-associated’ RNA Y4 (RNY4) [Y RNAs zijn kleine niet coderende RNAs; oorspronkelijk geïdentificeerd als de RNA-component van ribonucleoproteïnen] […]. Bij het bekijken van de unieke RNA-stukken, bestond 44,3% uit miRNA, de andere RNA-soorten uit slechts 7%.

Differentiële expressie van plasma-miRNA bij CVS/M.E.

[…] Een totaal van 19 microRNAs was significant ontregeld bij CVS/M.E. vergeleken met niet-vermoeide controles. Van die 19 miRNAs waren er 16 waarvan de hoeveelheid als laag werd beschouwd […], hun detektie bleek onbetrouwbaar […]. De overblijvende 3 miRNAs (hsa-miR127-3p, hsa-miR-142-5p & hsa-miR-143-3p) waren allemaal ge-upreguleerd bij CVS/M.E. vergeleken met niet-vermoeide controles.

RT-qPCR bevestiging van de plasma-miRNA sequentie-gegevens

De keuze van een stabiel referentie-gen is kritiek voor accurate gen-expressie analyse via RT-qPCR. Van de 4 vermeende referentie-genen die werden getest, bleek hsa-miR-16-5p de meest stabiele expressie te vertonen. Om de RNA-Seq resultaten (n = 6/groep) te valideren, voerden we RT-qPCR uit bij uitgebreidere groepen (n = 20/groep). Drie miRNAs met differentiële expressie (hsa-miR127-3p, hsa-miR-142-5p & hsa-miR-143-3p) en vier miRNAs met niet-differentiële expressie (hsa-miR-21-5p, hsa-miR-103-3p, hsa-miR-146a-5p & hsa-miR-223-3p) werden geselekteerd en hun expressie gekwantificeerd gebruikmakend van RT-qPCR. De vier miRNAs met niet-differentiële expressie werden geselekteerd omdat ze eerder ontregeld bleken in cytotoxische lymfocyten van CVS/M.E.-patiënten, hoewel HTS geen differentiële expressie in plasma identificeerde. Alle RT-qPCR resultaten voor de overblijvende drie miRNAs waren consistent met de RNA-Seq gegevens.

Bespreking

Screenen op CVS/M.E. is tot nu toe gebaseerd op wel-omschreven definities. Profilering van circulerende miRNAs zou kunnen dienen om de molekulaire diagnose van CVS/M.E. te versterken. Gebruikmakend van Illumina HTS, identificeerde de huidige studie 19 miRNAs met differentiële expressie bij CVS/M.E.-patiënten. Daarvan werden er slechts 3 bevestigd als zeer overvloedig bij de CVS/M.E.-patiënten in vergelijking met controles. Deze resultaten suggereren dat miR-127-3p, miR-142-5p & miR-143-3p betrokken zouden kunnen zijn bij de pathogenese van CVS/M.E.

Hoewel er momenteel geen definitieve bron werd geïdentificeerd voor de aanwezigheid van miRNAs in bio-bloeistoffen, zouden bloedcellen – in het bijzonder reticulocyten [voorlopers van erythrocyten], myeloïde cellen [differentiëren naar erythrocyten, leukocyten en bloedplaatjes], lymfoïde cellen [differentiëren naar B-, T-, NK- en dendritische cellen], bloedplaatjes – cellen uit de lever, longen en nieren of gelyseerde cellen miRNAs kunnen afgeven in de circulatie. Ook zouden miRNAs in het plasma kunnen worden uitgescheiden na weefsel-schade – circulerend miR-1 & miR-133a zijn bv. significant verhoogd na acuut hart-infarct. De miRNAs in de huidige studie komen tot expressie in verscheidene weefsels. MiR-127-3p wordt gevonden in de testikels en het zenuwstelsel, miR-143-3p komt tot expressie in het colon, terwijl miR-142-5p tot expressie komt in cellen van het immuunsysteem. Er werd echter gerapporteerd dat miR-142-5p & miR-143-3p behoren tot de miRNAs die frequent worden gevonden in plasma en serum. Over-expressie van miR-142-5p werd gezien bij de meeste kanker-gerelateerde en immunologische aandoeningen. Dit miRNA komt overvloedig voor in de meeste haematopoïetische [haematopoïese = vorming van bloedcellen] cel-lijnen en zou betrokken kunnen zijn bij het counteren van inflammatoire processen. Bij Systemische Lupus Erythematosus (SLE) voorkomt verhoogde expressie van miR-142-5p in CD4+ T-cellen auto-immuniteit, terwijl een downregulering zou kunnen leiden tot autoreaktieve T-cellen en hyperaktieve B-cellen.

MiR-142-5p is belangrijk voor T-cel ontwikkeling […]. Inhibitie van miR-142-5p zou de expressie van CD84, IL-10, SAP [met SLAM – ‘signaling lymphocyte activation molecule’ – geassocieerd proteïne, een signaal-overdragend eiwit dat tot expressie komt op immuun-cellen] en IgG-produktie kunnen verhogen. CD84 is een belangrijke T-cel regulerende merker aangezien het cytokine-produktie, funktie, adhesie en interaktie met B-cellen reguleert. De waarden van IL-10 bleken dubbelzinnig bij CVS/M.E.-patiënten. De oorzaak van een stijging qua miR-142-5p is onbekend; het is echter waarschijnlijk dat dit verband zou kunnen houden met verhoogde Treg-suppressie en bijkomende auto-immune responsen.

MiR-143-3p […] is een tumor-suppressor gen en is sterk gedownreguleerd bij dikkedarm-kanker. Het inhibeert het oncogen KRAS [mutatie in het KRAS gen is essentieel voor de ontwikkeling van veel kankers]. Over-expressie van miR-143-3p doet in de meeste kanker-cellen de groei van tumoren en kanker-cellen stagneren aangezien het BCL2 [B-cell lymfoma 2] mRNA kan reduceren, waardoor het de proliferatie van tumor- of kanker-cellen voorkomt en apoptose bevordert. miR-143-3p werd geïdentificeerd als een neutrofiel-specifiek miRNA. Belangrijk: de expressie ervan wordt ge-upreguleerd in gevallen van verhoogde erythropoïese [vorming van rode bloedcellen] zoals bij polycytemie [abnormale toename van het aantal rode bloedcellen in het bloed]. Bij CVS/M.E. komt verhoogde neutrofiel-apoptose voor bij sommige patiënten [Zie: Verhoogde neutrofiel apoptose bij CVS] en dit komt mogelijks voort uit gestegen waarden van miR-143-3p.

MiR-127-3p interfereert met ERK-signalisering [‘extracellular signal-regulated kinases’], een tumor-suppressor, en upregulering bleek apoptose te verhogen. Belangrijk: het richt zich op BCL6 [B-cell lymfoma 6], een transcriptie-factor die p53 expressie verhoogt [tumor-proteïne 53, een transcriptie-factor, reguleert de cel-cyclus en funktioneert als een tumor-suppressor]. BCL6 inhibeert de produktie van IL-10; daarom: het dempen van BCL6 tengevolge miR-127 upregulering zou kunnen resulteren in significante toenames van IL-10. In CVS/M.E. waren de rapporteringen over IL-10 waarden dubbelzinnig en een over-expressie van miR-127-3p zou in zekere matige sommige van deze patronen kunnen verklaren. BCL6 is een belangrijke transcriptie-factor die nodig is voor ontwikkeling van kiem-centra B-cellen [kiem-centra of ‘germinal centres’ zijn plaatsen in de lymfeknopen en het perifeer lymfe-weefsel waar rijpe B-lymfocyten snel prolifereren] en folliculaire [in de lymfe-klieren] helper T-cellen. Onregelmatigheden in de expressie van BCL6 zouden kunnen leiden tot afwijkende inflammatoire responsen en de ontwikkeling van verscheidene lymfomas.

[De volgende 3 alinea’s bespreken de technische uitdagingen qua methodiek.]

De aanwezigheid van een een hoog perecntage RNA Y4 in bij de kleine RNAs reduceerde de capaciteit van de miRNA sequentie-bepaling. Y RNAs zijn componenten van Ro ribonucleoproteïnen (RNPs) en werden eerst geïdentificeerd in het serum van patiënten met de auto-immune aandoening lupus erythematosus. Y RNAs zijn gelijkaardig qua grootte en struktuur als miRNAs aangezien ze beide vergelijkbare strukturen hebben. Deze overéénkomsten zouden de aanwezigheid van Y RNA na constructie van de kleine-RNA ‘bibliotheek’ kunnen verklaren. Efficiënte depletie van Y RNA zou ‘HTS’ miRNA gegevens van hogere kwaliteit opleveren, leidend tot diepere sequentie-bepaling. Methodes voor het verminderen van Y RNA op een zelfde manier als rRNA-depletie zou aangewend kunnen worden om de ratio van bruikbare miRNA-gegevens te verbeteren. De meeste studies over extracellulair miRNA zeggen niets over de overvloedigheid van Y RNAs in de circulatie […].

Plasma-miRNAs lijken beloftevol als mogelijke niet-invasieve biomerkers maar momenteel zijn de precieze en accurate meting nog een uitdaging. Een aantal factoren, inclusief cellulaire contaminatie, haemolyse en lage kwantitieit, kan leiden tot een vertekend beeld dat de oorspronkelijke biologische toestand van het staal niet weerspiegelt. De huidige research omtrent circulerend miRNA wijst aan dat haemolyse de beschikbaarheid van circulerende miRNAs kan beïnvloeden. Haemolyse kan worden geëvalueerd in gearchiveerde gegevens via het onderzoeken van de delta Cq [methode voor het bepalen van de genormaliseerde concentratie in een staal bij qPCR] van miR-451 en miR-23a. In gezonde individuen kunnen 194 miRNAs worden gedetekteerd in zowel gehaemolyseerde als niet-gehaemolyseerde bloedstalen; 40,2% vertoont upregulering bij haemolyse, 13% downregulering en 28,9% blijkt onveranderd door haemolyse. In de huidige studie zijn onze 3 kandidaat-miRNAs (miR-127-3p, miR-143-3p & miR-142-5p) bij de miRNA-genen die niet veranderen door haemolyse (bij gezonde individuen).

Het voordeel van circulerende miRNAs als biomerkers voor ziekten houdt verband met een aantal kenmerken zoals mindere complexiteit vergeleken met proteïnen, stabiliteit, geconserveerde sequenties bij verscheidene soorten en beperkte expressie in specifieke weefsels en biologische processen. Er werd gesuggereerd dat 206 miRNAs tot expressie komen in bloedcellen, serum en plasma; dus is het bij de meeste plasma- en serum-studies heel erg noodzakelijk strikte staal-verwerking-procedures in acht te nemen om er zeker van te zijn dat de stalen cel-vrij zijn. Contaminatie van bio-vloeistoffen met cellulaire inhoud kan worden beperkt door gebruik te maken van bijkomende centrifugatie-stappen tijdens de initiële plasma-afscheiding om mogelijke contaminatie met cellulair afval en haemolyse te verminderen. Daarnaast kan het belangrijk zijn bloedcel-aantallen en lyse te bepalen tijdens de staalname aangezien variatie qua plasma-waarden van miRNAs in sommige gevallen werd toegeschreven aan de effekten van circulerende bloedcellen. De begin-concentratie van miRNA varieert naar gelang het individu door de leeftijd, het geslacht en andere factoren, en dit kan een significante impact hebben op de uitkomsten van verschillende expressie-studies. Tot op heden zijn er geen vastgelegde referentie-waarden voor miRNAs bij normale individuen en dit kan noodzakelijk zijn wil men ze als diagnostische merker gaan gebruiken; vandaar dat de inclusie van geschikte calibrator-controles tijdens de RT-qPCR analyse noodzakelijk is. Niettemin: ondanks deze uitdagingen zijn miRNA-signaturen van normale individuen reproduceerbaar, met gelijklopende expressie-patronen en een beperkte mate variabiliteit.

Besluiten

De huidige studie suggereert dat plasma een bevredigende parameter zou kunnen zijn voor het bepalen van miRNAs als biomerkers bij CVS/M.E. De gegevens illustreren dat miR-127-3p, miR-142-5p & miR-143-3p mogelijke plasma-biomerkers voor CVS/M.E.-diagnose zouden kunnen zijn. Verdere studies zijn echter vereist om deze bevindingen te valideren bij een grotere groep om de diagnostische kracht van deze bevindingen vast te stellen. De tekortkomingen bij het gebruik van bio-vloeistofen is de minieme hoeveelheid RNA, dus is een grote hoeveelheid staal dikwijls vereist om hoge opbrengsten en kwaliteit van het RNA te verkrijgen. Momenteel staat het gebruik van HTS als een middel om mogelijke veranderingen in miRNAs bij ziekten te detekteren in zijn kinderschoenen. Verdere studies zijn vereist om de methode ter verbetering van de detektie en het verkrijgen van betrouwbare gegevens die over verschillende studies kunnen worden gerepliceerd, te evalueren en verfijnen.

september 26, 2014

Verlies van stress-respons ten gevolge een virale infektie

Filed under: Celbiologie,Infektie — mewetenschap @ 12:38 pm
Tags: , , , , ,

Onderstaand artikel brengt het idee naar voor – wat wie hier op deze paginas al meermaals uitdroegen – dat wellicht niet één enkel pathogeen organisme M.E.(cvs) veroorzaakt maar dat er meerdere zijn die door de onderliggende aanwezigheid van een (sub)cellulair defekt voor meer schade kunnen zorgen. Zoeken naar één bepaald virus (zoals het debacle omtrent XMRV ook bewees) “als verantwoordelijke voor een aandoening zoals het Chronische Vermoeidheid Syndroom is misschien niet de moeite waard als de ziekte simpelweg een niet-specifieke respons op virale infektie is”.

Philip Hooper (een onderzoeker op het gebied van suikerziekte; hij stelde vast dat abnormaliteiten qua ‘heat-shock’ proteïnen – Hsps – belangrijk zijn voor het begrijpen van de pathogenese ervan) et al. stellen voor dat een gebrekkige (cellulaire) stress-respons door een afname van Hsps bij M.E.(cvs)-patiënten zorgen voor een minder goede reaktie op fysiologische stress en meer oxidatieve stress. Er zijn tal van verschillende virale infekties die de oorzaak kunnen zijn van deze gestoorde Hsps. Anderen vonden dat ‘heat-shock’ proteïnen na inspanning bij M.E.(cvs) significant gedaald zijn. Lees daaromtrent onze eerdere bijdragen ‘‘Heat-shock’ proteïnen en inspanning bij CVS’ & ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning’. Jammes Y et al. stellen ook dat dit vooral bij postvirale M.E.(cvs) een rol speelt (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 => ‘Infektie vóór CVS: oxidante status, kalium-uitstroom en spier-prikkelbaarheid bij inspanning’.

Wij blijven er hierdoor dan ook van overtuigd dat M.E.(cvs)-research zich best focust op de subcellulaire stoornissen eerder dan op het zoeken naar infektueuze agentia.

————————-

Cell Stress Chaperones (2012) 17(6): 647-55

Loss of stress response as a consequence of viral infection: implications for disease and therapy

Philip L. Hooper1 Lawrence E. Hightower2 & Paul L. Hooper3,4

1Division of Endocrinology, Metabolism & Diabetes, School of Medicine, University of Colorado, Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045 USA

2Department of Molecular and Cell Biology, University of Connecticut, Storrs, CT 06269 USA

3Department of Anthropology, University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131 USA

4Santa Fe Institute, Santa Fe, NM 87501 USA

Samenvatting

Hier stellen we voor dat virale infektie een gebrekkige cellulaire stress-respons kan induceren, en daardoor de stress-tolerantie kan aantasten en weefsels kwetsbaar kan maken voor beschadiging. Beschikken over een geldig paradigma om de pathologische impact van virale infekties aan te pakken, zou kunnen leiden tot doeltreffende nieuwe therapieën voor ziekten die voorheen niet reageerden op interventies. De respons van een gastheer op virale infekties kan ook leiden tot auto-immune ziekten zoals type-1 diabetes. In het geval van het ‘Newcastle disease’ virus, zouden de effekten van virale infektie op ‘heat-shock’ proteïnen als hefboom kunnen dienen voor kanker-therapie. [Het bestuderen van NDV toonde dat een verminderde stress-proteïne response in de gastheer correleert met de ernst van de door het virus toegebrachte ziekte.] Ten slotte: de zoektocht naar een specifiek virus als verantwoordelijke voor een aandoening zoals het Chronische Vermoeidheid Syndroom is misschien niet de moeite waard als de ziekte simpelweg een niet-specifieke respons op virale infektie is.

Inleiding

Veel virale infekties geven de gastheer chronische vermoeidheid, pijn, myalgie en orgaan-inflammatie. Deze aanhoudende symptomen geassocieerd met virale infekties zouden het resultaat kunnen zijn van het verliezen van de op proteïnen gebaseerde stress-respons van de gastheer. Anders dan bij eukaryoten en bakterieën, hebben virussen geen ‘heat-shock’ proteïnen (Hsps) en vertrouwen ze op de Hsps van de gastheer voor virale proteïne-opvouwing. Ten gevolge daarvan zijn processen die stress-proteïnen van de gastheer reguleren wellicht doelwitten voor strategische manipulatie door zowel virussen als geïnfekteerde gastheren. Sommige virussen profiteren van de geaktiveerde cellulaire stress-respons van een gastheer en zijn in staat replicatie te verhogen als de Hsps hoog zijn. Meerdere virussen stimuleren met dit doel in feite een belangrijke toename qua Hsps; bv. humaan papillomavirus, adenovirus, polyomavirussen en dengue-virussen. Andere virussen ondervinden echter verminderde replicatie wanneer de Hsps van de gastheer hoog zijn, bv. humaan immunodeficiëntie virus (HIV) en influenza-A, waar Hsp70 de virale gen-expressie en replicatie inhibeert. Het is daarom niet verrassend dat sommige virussen die bekend staan voor het induceren van chronische vermoeidheid en malaise, zo werken dat ze de stress-respons van de gastheer beperken, inclusief influenza-A, ‘West Nile’ virus, herpes simplex virus en hepatitis-C. Gastheren kunnen anderzijds op virale infekties reageren d.m.v. meerdere verdeding-manoeuvres: het opwekken van koorts, immunologische verdediging, interferon-produktie en reductie van de eiwit-synthese – inclusief vermindering van de Hsp-synthese.

Dit artikel zal de gevolgen voor gastheren adresseren wanneer de Hsp stress-respons is aangetast door virale infektie. De achtergrond voor research op dit vlak wordt geleverd door de gedetailleerde studie van ‘Newcastle disease’ virus (NDV). Daarna geven we een kort overzicht van sluimerende virale ziekten die geassocieerd zijn met een verstoorde weefsel stress-respons. Daarna richten we ons op 2 aandoeningen: type-1 diabetes en Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) – die allebei zouden kunnen voortkomen uit een virale aanval en verstoorde Hsps. […].

[…]

Chronische Vermoeidheid Syndroom

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), ook bekend als Myalgische Encefalomyelitis, is een aandoening zonder specifieke etiologie, maar die geassocieerd blijkt met een waaier aan virale en bakterële infekties. Voorbeelden omvatten EBV en XMRV [belangrijke artikels hieromtrent werden echter ingetrokken en er is consensus dat dit retrovirus geen rol speelt]. Deze benadrukken de moeilijkheden bij het in verband brengen van CVS met een afzonderlijk pathogen.

We stellen voor dat CVS niét het resultaat is van een specifieke infektie maar eerder een meer algemene respons van het lichaam op infektie. In het bijzonder: infektueuze verstoring van de stress-respons, zoals de voorbeelden die we beschreven suggereren, zouden individuen kwetsbaar kunnen maken voor zelfs lichte stressoren en letsel. Inderdaad: individuen met CVS herstellen niet van stressoren; een opvallend minimale stress, zoals enkele honderden meter wandelen, kan een persoon met CVS meerdere dagen uitgeput achterlaten. In studies die individuen met CVS vergelijken met gezonde controle-individuen, is de stress-proteïne respons bij inspanning significant afgestompt. Een studie die serum Hsp27 en Hsp70 bij CVS-patiënten vergeleek met die van controle-individuen vóór en na een oplopende uitputtende fiets-inspanning vond lagere baseline Hsp70-waarden in de CVS-groep vergeleken met de controle-groep. Hsp27 en Hsp70 bleken ook niet in staat zo snel tot hoge waarden te klimmen in de CVS-groep als bij hun gezonde tegenhangers [Jammes Y et al. Chronic Fatigue Sydrome combines increased exercise-induced oxidative stress and reduced cytokine and Hsp responses. J Intern Med (2009) 266: 196-206; zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning]. Een andere studie bij CVS-patiënten maakte een onderverdeling tussen zij die CVS ontwikkelden na infektie en anderen. De Hsp27- en Hsp70-waarden stegen niet bij inspanning in individuen met infektie-geassocieerde CVS, en daalden zelfs onder basale waarden – wat wellicht verklaart waarom CVS-individuen klagen over uitputting na matige inspanning [Jammes Y et al. 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 Intern Med (2012) 272(1): 74-84]. Bovendien bevatten CVS spier-biopten mitochondrieën met funktionele en morfologische defekten consistent met een verstoorde intracellulaire verdeding [Myhill S, et al. (2009) Chronic Fatigue Syndrome and mitochondrial dysfunction. Int J Clin Exp Med (2009) 2: 1-16]. Ten slotte rapporteerden onderzoekers bij het bestuderen van ouder-wordende individuen dat monocytair en lymfocytair Hsp27 positief correleert met resistentie tegen vermoeidheid.

Hoewel de etiologie van CVS als multifactorieel word beschouwd, zijn voorafgaande infekties – bijzonderlijk virale – waarschijnlijk belangrijke triggers voor CVS. Ter ondersteuning van een infektueuze boosdoener: een studie van CVS- versus controle-individuen noteerde verhoogde concentraties PKR-proteïne [proteïne-kinase R; signaal-transductie enzyme dat centraal staat bij de cellulaire respons op stress-signalen zoals pathogenen, cytokinen, bestraling, enz.] en interferon, met een minimale overlapping van de waarden van de controle-groep [Vojdani A et al. Elevated apoptotic cell population in patients with Chronic Fatigue Syndrome: the pivotal role of protein kinase RNA. J Intern Med (2007) 242: 465-478]. Er werden ook gestegen interferon-concentraties gedetekteerd bij zieke Golf Oorlog veteranen met chronische vermoeidheid. Toediening van interferon levert zelf vermoeidheid op en werd gebruikt als model om CVS te bestuderen (persoonlijke communicatie met J. Jones van het CDC).

Als de symptomen van CVS een verstoorde Hsp-toestand weerspiegelen, dan zou het verbeteren van Hsp-respons de aandoening moeten verbeteren. Inderdaad: een voeding-supplement (Adapt-232 forte) – een combinatie van extracten van 3 kruiden (Eleutherococcus senticosus, Schisandra chinensis en Rhodiola rosea) – verhoogt Hsps in respons op inspanning. Ditzelfde produkt was doeltreffend bij het verminderen van vermoeidheid en het verbeteren van de prestaties in een placebo-gecontroleerde proef bij CVS-patiënten [Panossian et al. Adaptogens exert a stress-protective effect by modulation of expression of molecular chaperones. Phytomedicine (2009) 16: 617-622].

[…]

Implicaties en uitbreidingen

Veel chronische ziekten – diabetes, myocarditis, nefritis, arthritis, encefalitis, asthma, bronchitis en Chronische Vermoeidheid Syndroom – worden dikwijls voorafgegaan door een niet-specifieke virale ziekte. Researchers hebben voorgesteld dat PKR als een pathogen-sensor optreedt die inflammatoire processen aanwakkert die aan de basis liggen van de pathogenese van metabole ziekten. [Restoring endoplasmic reticulum function by chemical chaperones: an emerging therapeutic approach for metabolic diseases. Diabetes Obes Metab (2010) 12: 108-115 => 4-fenylbboterzuur (PBA) en tauroursodeoxycholinezuur (TUDCA) werden door de FDA goedgekeurd] Ze suggereren dat PKR-aktivatie een sleutel-rol spelt bij het initiëren van type-1 én -2 diabetes, en merken op dat PKR-aktivatie bij hepatitis-C kan bijdragen tot de hoge prevalentie van diabetes geassocieerd met deze infektie. Relevant is dat beide types diabetes geassocieerd zijn met verstoorde cellulaire stress-respons en worden verbeterd door het herstel van de stress-respons [bv. van Eden W et al. Heat-shock proteins induce T-cell regulation of chronic inflammation. Nat Rev Immunol (2005) 5: 318-330]. Daarom stellen we de vraag: “Is een virale verstoring van de cellulaire stress-respons een belangrijke bijdragende factor tot de pathogenese van talrijke diverse zieketen?”.

Een opmerkelijke post-virale ziekten waar een pathogene verklaring ontbreekt, is Syndroom van Reye. Deze acute rampzalige ziekte komt typisch voor bij kinderen die worden behandeld met aspirine tijdens een virale ziekte [waterpokken; Varicella zoster]. Het kind wordt snel ziek en ontwikkelt multi-orgaan falen. Er worden lage Hsps gezien bij sepsis [ontsteking-reaktie van het hele lichaam als respons op een infektie] en acuut respiratoir ‘distress’ syndroom [ernstige longaandoening]. Leidt het feit dat aspirine eIF2α [‘eukaryote translatie initiatie factor’; interferon, PKR en eIF2α mediëren het effekt van virale infektie op proteïne-translatie inclusief Hsp 70] – dezelfde molekule die wordt geaktiveerd door interferon en virale ziekte – aktiveert, tot een verdubbelde impact van verstoorde Hsp-proteïne translatie en verlies van weefsel-verdediging? Inderdaad: er werd een intra-mitochondriaal defekt in mitochondriale enzyme verwerking geobserveerd bij Reye’s syndroom en er werd voorgesteld dat een toestand van gereduceerd Hsp verantwoordelijk is voor deze abnormaliteit.

Gezien de interaktie tussen virale infekties en de stress-respons van de gastheer, kan men voorspellen dat een molekule die Hsps doet stijgen, de klinische impact van een virale infektie zou kunnen veranderen. Inderdaad: Salidroside – een extract van R. rosea dat in Adapt-232 [zie hierboven] zit – bleek de ernst van Coxsackie myocarditis te reduceren. Toediening van salidroside vermindert myocardiale inflammatie en apoptose, wat de myocardiale werking in met Coxsackie geïnfekteerde dieren behoudt. Ook geranylgeranylaceton (GGA), een Hsp-inducer, heeft een doeltreffende antivirale werking tegen influenza-A infektie. GGA beperkt virale replicatie, blokkeert de synthese van het virulent viraal proteïne NS1 [influenza eiwit] en beperkt gewichtsverlies en pulmonaire infiltratie. GGA wordt al tientallen jaren klinisch gebruikt voor het behandelen van maagzweren, is veilig voor mensen en goedkoop.

Naast influenza-A worden andere virale infekties die hoge Hsp-expressie geven – en die daarom gevoelig zouden kunnen zijn voor Hsp-verhogende middelen – veroorzaakt door rhinovirus , rotavirus, poliovirus, vesiculair stomatitis virus, Sindbis virus, leukemie virus type-1 en HIV1. Het beschikbaar hebben van middelen die ziekte kunnen behandelen gaande van de alomtegenwoordige verkoudheid tot de fatale HIV, of die een hoge impact hebben zoals influenza-pandemieën, zou een zegen voor de mensheid zijn. Zou een Hsp-inducer kunnen worden toegediend wanneer de diagnose van type-1 diabetes voor het eerste wordt gesteld en zo de vernietiging van beta-cellen kunnen beperken? Op een soortgelijke manier werden symptomen van Parkinson’s geobserveerd na seizoensgebonden influenza. Aangezien het geweten is dat Hsps een beschermende rol hebben bij het beperken van de impact van Parkinson’s, zouden Hsp-inducerende medicijnen de ultieme impact van influenza-infekties op de gezondheid kunnen beperken. Het valt echter op te merken dat hoewel het verhogen van Hsps beschermend zou kunnen zijn in geval van sommige virale infekties, het in andere gevallen, theoretisch, virale replicatie zou kunnen doen stijgen.

Het bestuderen van de interaktie tussen virus en gastheer als het gaat om stress-proteïnen kan inzichten bieden die een nieuwe visie over ziekte-causatie en -presentatie genereren. We hopen dat de hier opgeworpen gedachten nieuwe hypothesen zullen genereren die kunnen worden getest en zouden kunnen leiden tot werkzame therapieën voor heel wat ziekte-toestanden.

september 12, 2014

Vermoeidheid correleert met daling van de parasympathicus na cognitieve belasting

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 12:46 pm
Tags: , , , , ,

Hoe kan vermoeidheid objectief gemeten worden? Mensen met M.E.(cvs) krijgen van kennissen en zelfs van klinici dikwijls als antwoord “Ik ben ook moe.”. Een objectieve maatstaf zou normale vermoeidheid kunnen onderscheiden van de uitputting die M.E.(cvs)-patiënten ervaren. Japanese researchers denken dit te hebben gevonden.

In studies bij gezonde mensen bleek een korte vermoeidheid-inducerende mentale oefening te resulteren in een verminderde aktivatie van het parasympathisch zenuwstelsel en een verhoogde aktivatie van het sympathisch zenuwstelsel (PZS & SZS, onderdelen van het autonoom zenuwstelsel). Dit was ook zo voor langere testen. Bij M.E.(cvs) is een dergelijke verstoring van het autonoom zenuwstelsel ook dikwijls aanwezig.

Bij de ‘Kana pick-out test’ (KPT; een cognitieve test ontwikkeld in Japan voor het evalueren van de werking van de frontale hersen-kwab en het screenen op dementie) dient men een verhaal te lezen en terzelfdertijd de ‘kana-karakters’ (fonetische symbolen of ‘klinkers’) te tellen; daarna worden vragen gesteld over het verhaal. Dit duurt 4 minuten. Hier werden de deelnemers (gezonde vrouwen) gevraagd voor- en achteraf 3 min te rusten met open ogen en 3 min met gesloten ogen. Al die tijd werd hun elektrocardiogram (ECG) geregistreerd om na analyse de werking van het autonoom zenuwstelsel te kunnen beoordelen. De ‘very-low-frequency’ (VLF; 0-0,05 Hz), ‘low-frequency’ (LF: 0,04-0,15 Hz) en ‘high-frequency’ (HF; 0,15-0,4 Hz) componenten worden geanalyseerd. De LF/HF-verhouding is een merker voor afname van de parasympathetische sinus modulatie. (Zie ook ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitieve prestaties bij CVS’) De deelnemers beoordeelden voor elke periode ook zelf hun vermoeidheid op een schaal van 0 tot 100. De zelf-gerapporteerde vermoeidheid bleek, zoals voorheen, positief gecorreleerd met gedaalde parasympathische (‘rest and digest’) aktiviteit (wanneer het lichaam in rust is: sexuele opwinding, speeksel-/traan-/urine-produktie, vertering en ontlasting) en gestegen sympathische (‘fight or flight’; fysiologische reaktie op een aanval of bedreiding) aktiviteit.

De Japanese onderzoekers richten zich op de pre-frontale hersenschors vooraan in het brein. Dit deel is verantwoordelijk voor het temperen van de sympathische bedreiging-circuits; m.a.w. het hersen-deel dat de respons op bedreiging “af zet”. Er zijn studies die suggereren dat de pre-frontale cortex inderdaad een ‘slag’ heeft gekregen bij M.E.(cvs). Ook de Japanese groep vond eerder dat verminderde grijze-stof in de pre-frontale cortex sterk geassocieerd was met vermoeidheid bij M.E.(cvs): Okada T, Tanaka M, Kuratsune H, Watanabe Y, Sadato N. Mechanisms underlying fatigue: a voxel-based morphometric study of Chronic Fatigue Syndrome. BMC Neurol. (2004) 4: 14. Verminderde acetylcarnitine-uptake in de pre-frontale kwab (en andere hersen-delen) was een andere bevinding: Neuroimage (2002) 17: 1256-65. Brain-regions involved in fatigue-sensation: reduced acetylcarnitine-uptake into the brain. Kuratsune H et al. Het zou kunnen dat de pre-frontale cortex niet goed kan communiceren met de rest van de hersenen. De zuurstof-bevoorrading zou gereduceerd kunnen zijn bij inspanning of lactaat-waarden (zoals bij het Golf Oorlog Syndroom die cognitief minder presteren na inspanning) zouden verhoogd kunnen zijn.

Vermoeidheid blijkt gecorreleerd te zijn met de mate waarmee het parasympathisch zenuwstelsel niet in staat is zich te laten gelden bij het rusten. Als deze researchers gelijk hebben zou het feit dat mensen met M.E.(cvs) niet in staat zijn doeltreffend te rusten en te herstellen van ‘stress’ (door schade in -een deel van- de hersenen) een weerspiegeling kunnen zijn van het feit dat het sympathisch zenuwstelsel niet in staat is ‘bedreigingen’ te overwinnen en de ‘parasympatische rust’ te herstellen. Mensen met M.E.(cvs) gaan dikwijls in het donker rusten als ze vermoeid zijn, of ze sluiten de ogen. Bij gezonde mensen blijkt hier dat de sympathische aktiviteit hoger is met ogen open. Het ECG laat geen verschillen zien in het sympathisch zenuwstelsel bij rusten met gesloten of open ogen vóór de cognitieve test. Erna is (met de ogen open) de sympathische aktiviteit echter verhoogd en de parasympathische verlaagd. Met de ogen gesloten is de sympathische aktiviteit echter verlaagd en de parasympathische verhoogd; de zelf-gerapporteerde vermoeidheid gereduceerd. Het lijkt er op dat de belasting door de cognitieve test tijdelijk het vermogen van de hersenen van gezonde mensen om hun sympathicus in toom te houden, weg is als ze de ogen open houden. M.E.(cvs)-patiënten zullen dit zeker herkennen: in het donker of met gesloten ogen liggen, helpt. Er zijn echter ook studies die aangeven dat het sympathisch zenuwstelsel bij M.E.(cvs) de neiging heeft om te blijven ‘aan staan tijdens…

De auteurs laten weten dat de mate waarop de parasympathische aktiviteit geïnhibeerd is in de rust-fase met gesloten ogen, afhankelijk zou kunnen zijn van het vermoeidheid-niveau. Studies bij mensen met ernstig vermoeiende aandoeningen (M.E.(cvs), Multipele Sclerose en primaire biliaire cirrhose) geven aan dat vermoeidheid geassocieerd is met een gewijzigde werking van het autonoom zenuwstelsel (verhoogde sympathische en gedaalde parasympathische aktiviteit.

Het hier beschreven test-protocol zou de mate van door inspanning gïnduceerde vermoeidheid snel en makkelijk kunnen bepalen. De mate waarop de parasympathicus faalt om naar een normale rust-toestand terug te keren na een korte cognitieve test zal de vermoeidheid-graad bepalen. Het zou een belangrijke stap zijn om het verschil tussen de vermoeidheid bij M.E.(cvs) en gezonde mensen objectief te kunnen beoordelen. Een pathologische toestand van vermoeidheid geassocieerd met een pathofysiologische bevinding – een beschadigd parasympathisch zenuwstelsel – zou de ernst van M.E.(cvs) valideren.

Merk ook op dat de auteurs ook deel uitmaakten van de groep die rapporteerde over neuro-inflammatie in de hersenen bij M.E.(cvs). Zie: Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie.

————————-

Behav Brain Funct. 2014; 10(1): 25

Fatigue correlates with the decrease in parasympathetic sinus modulation induced by a cognitive challenge

Kei Mizuno (1, 2, 3) Kanako Tajima (1), Yasuyoshi Watanabe (1, 3, 4) & Hirohiko Kuratsune (5, 6, 7)

1 Pathophysiological and Health Science Team, RIKEN Centre for Life Science Technologies, 6-7-3 Minatojima-minamimachi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan

2 Department of Medical Science on Fatigue, Osaka City University Graduate School of Medicine, 1-4-3 Asahimachi, Abeno-ku, Osaka City, Osaka 545-8585, Japan

3 Osaka City University, Centre for Health Science Innovation, 3-1 Ofuka-cho, Kita-ku, Osaka City, Osaka 530-0011, Japan

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

5 Department of Health Science, Faculty of Health Science for Welfare, Kansai University of Welfare Sciences, 3-11-1 Asahigaoka, Kashihara, Osaka 582-0026, Japan

6 Clinical Centre for Fatigue Science, Osaka City University Hospital, 1-5-7 Asahimachi, Abeno-ku, Osaka City, Osaka 545-8586, Japan

7 Department of Comparative Pathophysiology, Veterinary Medical Sciences, Graduate School of Agricultural and Life Science, The University of Tokyo, 1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, Japan

Samenvatting

ACHTERGROND: Het is geweten dat verbetering van de sympathische aktiviteit gebaseerd op een daling qua parasympathische aktiviteit, geassocieerd is met vermoeidheid die wordt geïnduceerd door mentale taken die meer dan 30min duren. Om de funktie van autonome zenuwen te meten en vermoeidheid-niveaus te beoordelen in klinische en industriële settings, zijn echter kortere experimenten en meer gevoelige meet-methodes nodig. Het doel van de huidige studie was: het vastleggen van een verbeterde methode voor het induceren van vermoeidheid en het evalueren van het verband met aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel.

METHODES: 28 gezonde vrouwelijke studenten namen aan de studie deel. We gebruikten een ‘kana pick-out test’ (KPT) als korte verbale cognitieve taak en registreerden het elektrocardiogram (ECG) om autonome aktiviteit te meten. Het experimenteel ontwerp bestond uit 16min ECG: een periode vóór de taak met open ogen (3 min) en gesloten ogen (3min), KPT (4min) een een rust-fase na de taak met open ogen (3min) en gesloten ogen (3min).

RESULTATEN: Het basale vermoeidheid-gevoel, gemeten d.m.v. een visuele analoge schaal vóór het experiment, was geassocieerd met daling qua parasympathische sinus modulatie, aangegeven door de verhouding lage-frequentie (LF) op hoge-frequentie (HF), tijdens de KPT. De LF/HF-ratio tijdens de rust na KPT met open ogen had de neiging groter te zijn die tijdens de KPT en correleerde met vermoeidheid-gevoel. Het vermoeidheid-gevoel was negatief gecorreleerd met logaritmisch getransformeerde HF, wat een index is voor parasympathische sinus modulatie, tijdens de post-KPT rust met open ogen.

BESLUITEN: De hier beschreven methode is bruikbaar voor het bepalen van het verband tussen vermoeidheid-gevoel en autonome aktiviteit.

Achtergrond

Vermoeidheid, gedefinieerd als de moeilijkheid om vrijwillige aktiviteiten te initiëren of volhouden, wordt door veel mensen ervaren tijdens of na een langdurige periode van aktiviteit. Grote gemeenschap-bevragingen hebben gemeld dat tot de helft van de volwassen bevolking vermoeidheid rapporteren. Dit is ook zo in Japan, waar meer dan een derde van de bevolking chronische vermoeidheid rapporteert. Epidemiologische studies hebben gewag gemaakt van het feit dat de vrouw/man verhouding van mensen met chronische vermoeidheid in de bevolking ongeveer 2:1 is en er werd gerapporteerd dat het vermoeidheid-niveau hoger was bij vrouwelijke universiteit-studenten dan bij mannelijke. Acute vermoeidheid is een normaal fenomeen dat verdwijnt na een periode van rust. Chronische vermoeidheid, daarentegen, is soms onomkeerbaar en compenserende mechanismen die nuttig zijn bij het reduceren van acute vermoeidheid blijken niet doeltreffend. Chronische vermoeidheid wordt veroorzaakt door de aanhoudende accumulatie van acute vermoeidheid. Om chronische vermoeidheid te vermijden, is het dus belangrijk om objectieve metingen voor vermoeidheid, en doeltreffende strategieën voor het herstel van en het vermijden van de accumulatie van acute vermoeidheid, te ontwikkelen.

Er werden reeds wijzigingen van de autonome funkties veroorzaakt door vermoeidheid bij gezonde mensen gemeten d.m.v. een elektrocardiogram (ECG) en ‘accelerated plethysmography’ [APG; versnelde plethysmografie, techniek voor het meten van de hartslag-variabiliteit (HRV)], en deze kunnen objectieve biomerkers voor vermoeidheid opleveren. Verminderde parasympathische sinus modulatie en verhoogde sympathische sinus modulatie werden bij gezonde vrijwilligers opgewekt na 30min durende vermoeidheid-inducerende mentale taken [Tanaka M, Mizuno K, Tajima S, Sasabe T, Watanabe Y. Central nervous system fatigue alters autonomic nerve activity. Life Sci (2009) 84: 235-239 /// Tanaka M, Mizuno K, Yamaguti K, Kuratsune H, Fujii A, Baba H, Matsuda K, Nishimae A, Takesaka T, Watanabe Y. Autonomic nervous alterations associated with daily level of fatigue. Behav Brain Funct (2011) 7: 46]. Na een langdurige cognitieve belasting gedurend 8h, corresponderend met een normale werkdag, vonden we dat sympathische hyperaktiviteit, gebaseerd op verminderde parasympathische sinus modulatie, positief was gecorreleerd met de subjectieve vermoeidheid [Mizuno K, Tanaka M, Yamaguti K, Kajimoto O, Kuratsune H, Watanabe Y. Mental fatigue caused by prolonged cognitive load associated with sympathetic hyperactivity. Behav Brain Funct (2011) 7:17]. Dit suggereert dat verbetering van sympathische sinus modulatie nauw verband houdt met vermoeidheid geïnduceerd door lange mentale taken (30min tot 8h). Om de autonome funktie en vermoeidheid-niveaus te meten in klinische en industriële settings, zijn echter betere experimentele ontwerpen, inclusief kortere mentale taken en meer gevoelige metingen voor het detekteren van veranderingen in het sympathico-vagaal evenwicht [tussen het sympathische en parasympathische (vagale) systeem; weerspiegeld door de LF/HF-ratio], vereist.

In [hierboven vermelde] eerdere studies hebben we, als vermoeidheid-inducerende en vermoeidheid-evaluerende testen, 30min of meer van de ‘2-back test’ [meerdere gegevens – beelden – in je geheugen houden, in de juiste volgorde, en dan het beeld opnoemen dat je zag 2 beelden voor het huidige] en een geavanceerde ‘trail-making test’ [opeenvolgende genummerde cirkels verbinden op een werk-blad en dan de opeenvolgende verbonden genummerde en geletterde cirkels afwisselend volgens nummers en letters te ordenen] gebruikt; die allebei werk-geheugen of selektieve aandacht vereisen, om het verband te onderzoeken tussen vermoeidheid en funktie van het autonoom zenuwstelsel. De ‘kana pick-out’ test (KPT) is een test voor verdeelde aandacht (tweeledige taak) die ook werd aangewend als een vermoeidheid-inducerende en -evaluerende mentale taak. De KPT vergt parallele verwerking tijdens een taak van 4min. De deelnemers moeten een subset van letters die vervat zit in een verhaal selekteren, terwijl ze dit verhaal gedurende 2min begrijpend lezen, waarna ze 10 vragen moeten beantwoorden over de inhoud van het verhaal gedurende 2min. In de huidige studie gebruikten we de KPT als een korte maar moeilijke mentale taak.

De autonome funktie tijdens mentale vermoeidheid werd beoordeeld tijdens de KPT en tijdens een rust-periode waar de deelnemers rustig men hun ogen gesloten of open zaten gedurende enkele minuten vóór en na de KPT. We hebben eerder ECG en ‘accelerated plethysmography’ geregistreerd bij mensen met hun ogen open [Tanaka M, Shigihara Y, Funakura M, Kanai E, Watanabe Y. Fatigue-associated alterations of cognitive function and electroencephalographic power densities. PLoS One (2012) 7: e34774] of gesloten tijdens rust, maar bij een vermoeidheid-inducerende taak enkel met open ogen. De aandacht-niveaus zijn verschillend met ogen open of gesloten, daarom wordt het sympathico-vagaal evenwicht als verschillend beschouwd, wat suggereert dat de controle van het sympathico-vagaal evenwicht geëvalueerd kan worden via vergelijking van deze condities [Hori K, Yamakawa M, Tanaka N, Murakami H, Kaya M, Hori S. Influence of sound and light on heart-rate-variability. J Hum Ergol (2005) 34: 25-34]. Daarom hebben we in de huidige studie ECGs geregistreerd met zowel gesloten als open ogen, om de gevoeligheid te onderzoeken van onze meet-methode voor het detekteren van veranderingen qua autonomie aktiviteit geïnduceerd door vermoeidheid. Het doel van de huidige studie was om een verbeterde methode vast te leggen van een methode voor het meten van vermoeidheid voor het bepalen van het verband tussen vermoeidheid-gevoel en autonome aktiviteit bij gezonde vrouwelijke vrijwilligers. We registreerden het ECG gedurende een periode van 16min: een pre-KPT rust-toestand met ogen open (3min) en ogen gesloten (3min), 4min KPT uitgevoerd met ogen open, en een post-KPT rust-toestand met ogen open (3min) en ogen gesloten (3min); en onderzochten de correlatie tussen baseline vermoeidheid-gevoel en veranderingen qua autonome aktiviteit geïnduceerd door de KPT.

[…]

Bespreking

Gedurende de KPT tweeledige taak, was er een daling qua parasympathische sinus modulatie vergeleken met de pre-KPT rust met ogen open, en het vermoeidheid-gevoel was geassocieerd met de daling qua parasympathische sinus modulatie en toename qua sympathische sinus modulatie. Dit verband tussen de verandering van de autonome aktiviteit en vermoeidheid-gevoel tijdens de tweeledige taak zou gerelateerd kunnen zijn met interakties in de neurale substraten van de KPT, vermoeidheid en autonome funktie. Wij en andere studie-groepen hebben funktionele magnetische resonantie beeldvorming aangewend om aan te tonen dat de dorsolaterale pre-frontale cortex en cingulate cortex geaktiveerd zijn tijdens de KPT. We hebben ook positron-emissie-tomografie gebruikt om regionale cerebrale bloeddoorstroming te evalueren en toonden aan dat de orbito-frontale cortex geassocieerd is met het vermoeidheid-gevoel (beoordeeld via VAS). Een centraal autonoom netwerk dat het sympathico-vagaal evenwicht controleert, omvat de orbito-frontale cortex, de mediale pre-frontale cortex, de anterieure cingulate cortex, de insula, de amygdala, bed nucleus van de stria terminalis [kleine hersenstruktuur die van belang is bij van sexueel gedrag], de hypothalamus, de peri-aqueductale grijze-stof, de pons en de medulla oblongata [verlengd ruggemerg; onderste helft van de hersenstam]. De anterieure cingulate cortex speelt een cruciale rol in de centrale controle van het sympathico-vagaal evenwicht. Er zijn anatomische en funktionele verbindingen tussen de dorso-laterale pre-frontale cortex en mediale pre-frontale cortex, inclusief de anterieure cingulate cortex en de orbito-frontale cortex. Dit geeft aan dat er interakties zijn tussen de aktiviteiten van taak-afhankelijke gebieden, met vermoeidheid-gevoel gerelateerde gebieden en met autonome funktie geassocieerde gebieden. Sympatho-exciterende sub-corticale bedreiging-circuits vallen normalerwijs onder de inhiberende controle van de mediale pre-frontale cortex. Tijdens de KPT waren bredere pre-frontale gebieden, inclusief de dorso-laterale pre-frontale cortex en een deel van de mediale pre-frontale cortex, meer aktief bij de enkelvoudige taak dan bij de tweeledige taak. Meer aktivatie van pre-frontale gebieden, wat mentale inspanning weerspiegelt, is ook gerelateerd met vermoeidheid tijdens een verbale werk-geheugen taak [Lange G, Steffener J, Cook DB, Bly BM, Christodoulou C, Liu WC, Deluca J, Natelson BH. Objective evidence of cognitive complaints in Chronic Fatigue Syndrome: a BOLD fMRI study of verbal working memory. Neuroimage (2005) 26: 513-524]. Deze resultaten suggereren dat vermoeidheid die grotere pre-frontale aktiviteit induceert, correspondeert met de mentale inspanning om vragen accurater te beantwoorden, en resulteert in verminderingen qua parasympathische aktiviteit en inhiberende capaciteit voor sympatho-excitatorische respons.

In de huidige studie, richtten we ons op het verschil qua autonome aktiviteit tussen open en gesloten ogen. Eerder werd sympathische hyperaktiviteit geobserveerd in de conditie met gesloten ogen na het uitvoeren van een vermoeidheid-inducerende taak van 30min en 8h. Hoewel sympathische en parasympathische sinus modulatie gelijkaardig waren tijdens pre-KPT rust met open ogen en pre-KPT rust met gesloten ogen, was de sympathische aktiviteit hoger en parasympathische aktiviteit lager tijdens post-KPT rust met ogen open dan tijdens post-KPT rust met ogen gesloten. Omdat het aandacht-niveau verschilt tussen condities met open en gesloten ogen, wordt gedacht dat de sympathische aktiviteit hoger is bij open ogen dan bij gesloten ogen. Vóór het uitvoeren van de KPT werd de mate van het verschil qua sympathische sinus modulatie tussen open en gesloten ogen echter niet gezien omdat het hersen-netwerk inclusief de pre-frontale en anterieure cingulate hersenschors – die een belangrijke rol spelen bij de regulering van de autonome aktiviteit – niet was aangestuurd; zodoende was de controle-capaciteit van de hersen-gebieden voldoende om de toename qua sympathische sinus modulatie en de daling qua parasympathische sinus modulatie bij open ogen te inhiberen. Omdat deze hersen-gebieden geaktiveerd zijn tijdens de KPT, kon de toename qua sympathische sinus modulatie en afname qua parasympathische sinus modulatie sinus bij open ogen niet voldoende worden geïnhibeerd na de KPT. Inhibitie van parasympathische sinus modulatie en de correlatie tussen deze aktiviteit en vermoeidheid-gevoel was vooral aanwezig bij deze conditie, wat suggereert dat een korte mentale taak kan worden aangewend om de verandering qua autonome aktiviteit bij vermoeidheid te evalueren als de conditie met open ogen wordt gebruikt. Vermoeidheid-gevoel was echter ook geassocieerd met een daling qua parasympathische sinus modulatie in de post-KPT rust met gesloten ogen. Daarom zou de mate waarin parasympathische aktiviteit wordt geïnhibeerd in de herstel-fase van de rust-toestand met gesloten ogen afhankelijk kunnen zijn van het vermoeidheid-niveau.

Sommige researchers vonden een verschil qua vermoeibaarheid tussen vrouwen en mannen met betrekking tot lichamelijke en spier-vermoeidheid. In het geval van cognitieve vermoeidheid, waren de prestaties voor de Stroop-test [cognitieve test voor selektieve aandacht: verschillende woorden verschijnen in verschillende kleuren op een witte achtergrond in het midden van een scherm…] bij vermoeidheid lager bij vrouwen dan bij mannen. Voor de huidige studie recruteerden we enkel gezonde vrouwen. Dit om was de analyse te vereenvoudigen en te versterken, en omdat epidemiologische studies hebben aangetoond dat het aantal vrouwen met chronische vermoeidheid in de algemene bevolking tweemaal hoger is dan het aantal mannen, en het vermoeidheid-niveau bij vrouwelijke universiteit-studenten ligt hoger dan dat bij mannelijke. Ter ondersteuning van onze bevindingen: het sympathico-vagaal evenwicht was geassocieerd met vermoeidheid bij vrouwelijke vrijwilligers tussen 19 & 24 jaar, maar niet bij mannelijke vrijwilligers van dezelfde leeftijd.

Met vermoeidheid gerelateerde veranderingen van de autonome aktiviteit werden gerapporteerd bij patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom [Newton JL, Okonkwo O, Sutcliffe K, Seth A, Shin J, Jones DE. Symptoms of autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. QJM (2007) 100: 519-526; ; zie ook ‘Verminderde fysieke aktiviteit & autonome regulering bij CVS], Multipele Sclerose en primaire biliaire cirrhose. Hier hebben we aangetoond dat ECG-registratie gedurende een periode van 16min voldoende is voor het evalueren van het verband tussen basaal vermoeidheid-gevoel en veranderde autonome aktiviteit tijdens en na een korte cognitieve belasting. Het is mogelijk dat deze methode voor vermoeidheid-meting bruikbaar is om de ernst van symptomen en behandeling-effekten te beoordelen bij deze patiënten, en de meting veroorzaakt voor hen geen buitensporige belasting.

Beperkingen

Er zijn beperkingen bij deze studie. Om onze resultaten te kunnen veralgemenen, is verdere studie bij een groter aantal deelnemers essentieel. We hielden in de huidige studie geen rekening met de menstruatie-cycli van de deelnemers. Eerdere rapporten maakten gewag van een verband tussen vermoeidheid en menstruatie, en toekomstige studies zouden dat moeten in overweging nemen.

Besluiten

Vermoeidheid-gevoel was gecorreleerd met een daling qua parasympathische sinus modulatie tijdens en na een cognitieve test van 4 minuten; dit suggereert dat we een praktische methode vastlegden die kan worden gebruikt voor het beoordelen van het verband tussen vermoeidheid-gevoel en veranderingen qua autonome aktiviteit die worden geïnduceerd door een korte cognitieve test. Deze nieuwe methode kan bijdragen tot het evalueren van de mate van fysiologische vermoeidheid en dit niet enkel bij gezonde mensen, maar ook bij personen met vermoeiheid-gerelateerde aandoeningen. Daarnaast kunnen deze methodes ook bijdragen aan onderzoeken naar het effekt van interventies op het herstel van vermoeidheid via normalisatie van parasympathische veranderingen [Tajima K, Tanaka M, Mizuno K, Okada N, Rokushima K, Watanabe Y. Effects of bathing in micro-bubbles on recovery from moderate mental fatigue. Ergon IJE HF (2008) 30: 134-145 /// Tanaka M, Yamada H, Nakamura T, Watanabe Y. Effects of pellet-stove on recovery from mental fatigue. Med Sci Monit (2012) 18: CR148-153 — Volgens de auteurs zou “warmte (het verhogen van de kern-temperatuur, een soort ‘ver infrarood effekt’) vermoeidheid verlichten, door het bevorderen van de circulatie (cerebrale bloeddoorstroming) en het verwijderen van zuurstof-radikalen”…].

augustus 28, 2014

DNA-methylatie modificaties geassocieerd met CVS

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 6:04 am
Tags: , , , ,

Prof. Patrick O. McGowan, Ph.D. is één van de door het ‘Solve ME/CFS Initiative’ (solvecfs.org) gefinancierde onderzoekers. Hij is assistent-professor aan het Departement Biologische Wetenschappen van de Universiteit van Toronto (Canada).

Onderstaande studie werd aangekondigd als de eerste die epigenetische modificaties (die de manier beïnvloeden waarop genen aan- en afgezet worden zonder de gen-sequenties zelf te veranderen) vond in het genoom van (vrouwelijke) M.E./CVS-patiënten. De auteurs hadden blijkbaar nog geen weet van een gelijkaardige studie waar we eerder over rapporteerden (zie ‘Methylatie-profiel van CD4+ T-cellen bij CVS/M.E.’). De resultaten hier bevestigen (op een onafhankelijke manier) grotendeels deze van de Australische groep (“epigenetische veranderingen in CD4+ T-cellen kunnen een rol spelen bij de immunologische veranderingen die worden gezien bij CVS/M.E.-patiënten”). Er waren heel wat epigenetische modificaties in en rond immuun-genen en deze veranderingen kunnen de werking van immuun-cellen aantasten.

Deze research zou kunnen leiden tot de identificatie van diagnostische merkers en behandelingen voor M.E./CVS. Ze toont ook eens te meer onbetwistbaar aan dat er een biologische basis is voor de aandoening.

————————-

PLoS One. 9 (8): e104757 Aug 2014

DNA Methylation Modifications Associated with Chronic Fatigue Syndrome

Wilfred C. de Vega (1,2,3), Suzanne D. Vernon (4), Patrick O. McGowan (1,2,3)

1 Centre for Environmental Epigenetics and Development, University of Toronto, Scarborough, ON, Canada

2 Department of Biological Sciences, University of Toronto, Scarborough, ON, Canada

3 Department of Cell and Systems Biology, University of Toronto, Toronto, ON, Canada

4 CFIDS Association of America, Charlotte, North Carolina, United States of America

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), ook Myalgische Encefalomyelitis genoemd, is een complexe multifactoriële ziekte die wordt gekenmerkt door de aanhoudende aanwezigheid van vermoeidheid en andere symptomen gedurende minimum 6 maanden. De symptomen gaan niet weg na voldoende rust en hebben nefaste effekten op het dagdagelijks funktioneren van zij die lijden aan CVS. Het is een multi-systeem ziekte met een heterogene patiënten-populatie die een brede waaier aan funktionele gebreken vertoont en de biologische basis blijft slecht begrepen. Er werden stabiele wijzigingen van de werking van genen van het immuunsysteem gerapporteerd in meerdere studies bij CVS. Epigenetische modificaties bleken betrokken bij de de lange-termijn effekten op de werking van genen. Epigenetische modificaties, over gans het genoom, geassocieerd met CVS werden echter, naar ons weten, nog niet onderzocht. Wij keken naar het DNA-methyloom [het geheel van DNA-methylaties in een genoom] in perifeer bloed mononucleaire cellen geïsoleerd bij CVS-patiënten en gezonde controles d.m.v. de ‘Illumina HumanMethylation450 BeadChip array’ […]. Er werd gen-ontologie (GO) en netwerk-analyse van differentieel gemethyleerde genen uitgevoerd om mogelijke biologische mechanismen te bepalen die veranderingen in DNA-methylatie vertonen bij CVS. We vonden een toegenomen aanwezigheid van differentieel gemethyleerde genen gerelateerd aan de immuun-respons, het cellulair metabolisme en kinase-aktiviteit. Genen geassocieerd met immuun-cel regulering, de grootste gecoördineerde aanrijking van differentieel gemethyleerde mechanismen, vertoonden hypomethylatie in promoters en andere gen-regulerende elementen bij CVS. Deze gegevens zijn consistent met bewijs voor multi-systemische ontregeling bij CVS en impliceren de betrokkenheid van DNA-modificaties bij de CVS-pathologie.

Inleiding

[…]. Symptomen verbonden met immuun-ontregeling en abnormaliteiten in de werking van het immuunsysteem zijn een consistent kenmerk van CVS.

Studies die gen-regulering onderzoeken gebruikmakend van vol-bloed en perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs), die voornamelijk zijn samengesteld uit lymfocyten en monocyten, geven abnormaliteiten aan wat betreft lymfocyten-funktie bij CVS. Mensen die lijden aan CVS vertonen een ontwrichting van de homeostase tussen de Th1- (cel-gemedieerde) en Th2- (humorale) immuun-respons, waarbij CVS geassocieerd is met een overwegende Th2-gemedieerde immuun-respons. Deze verschuiving naar Th2-responsen wordt vergezeld door gerapporteerde verhogingen qua anti-inflammatoire cytokinen bij CVS. De cytokine-profiel veranderingen bij CVS blijven echter onduidelijk, aangezien andere micro-array en cytokine-profilering studies bewijs hebben gevonden voor verhoogde pro-inflammatoire cytokine expressie bij CVS. Er werd gemeld dat de funktie van ‘natural killer’ verstoord is bij CVS. Een verschil in CD8+ T-cel aktivatie is ook een overheersende bevinding. Het blijft dus onduidelijk welk immuun-cel type het meest relevant is bij de CVS-pathologie, en discrepanties in de immunologische resultaten zouden verklaard kunnen worden door studie-parameters zoals methodologische verschillen, alsook heterogeniteit qua klinische kenmerken gelinkt aan CVS.

Een groeiend aantal studies heeft epigenetische modificaties geassocieerd met immuun-responsen onderzocht in de context van ziekte. Epigenetische modificaties, zoals DNA-methylatie, die voornamelijk voorkomen op de cytosines van CpG dinucleotide sites (CpG) doorheen het genoom, zouden gen-expressie kunnen reguleren zonder de onderliggende gen-sequentie te wijzigen en optreden door genetische, stochastische [door toeval bepaald] en milieu-factoren. Naar ons weten werden epigenomische veranderingen geassocieerd met CVS nog niet onderzocht. [zie referentie in onze inleiding]

Voor deze studie selekteerden we 12 vrouwelijke CVS-patiënten en 12 gezonde vrouwelijke controles (uit een groep van 231 patiënten gerecruteerd uit 4 klinische centra) gematcht voor leeftijd en ‘body-mass-index’ (BMI), waarbij obese individuen en personen die immunomodulerende medicatie namen, werden uitgesloten, aangezien dit epigenetische en immuun-profielen zou kunnen wijzigen. De methylomen werden onderzocht in PBMCs gebruikmakend van de ‘Illumina HumanMethylation450 Bead-Chip (450 K) array’, die meer dan 480.000 CpG-sites en 98,9% van RefSeq genen [De Referentie Sequentie database is een verzameling nucleotide-sequenties (DNA, RNA) en hun proteïnen die toegankelijk is voor het publiek.] in het menselijk genoom beslaat. We voerden gen-ontologie (GO) en gen-netwerk analyse uit op differentieel gemethyleerde genen om biologische mechanismen geassocieerd met methylatie-veranderingen bij CVS te bepalen.

Materialen & Methodes

Ethische verklaring

[…]

Individuen & selektie-criteria

[…] De RAND-36, een gevalideerde zelf-rapportering inventaris werd gebruikt om de met gezondheid gerelateerde levenskwaliteit te bepalen. CVS-diagnose was gebaseerd op de Fukuda- en de Canadese criteria. Mensen met AIDS, HIV en/of Hepatitis-C werden uitgesloten. […] We selekteerden blanke vrouwelijke individuen van 52 jaar of jonger, met een BMI < 30 en die geen immunomodulerende medicijnen en medicatie met gekende effekten op epigenetische mechanismen [6-mercaptopurine, 6-thioguanine, aldosteron, amitriptyline, azacitidine, betamethason, carbamazepine, cortison-acetaat, decitabine, deoxycorticosteron-acetaat (DOCA), dexamethason] innamen. […] Alle CVS-individuen hadden een infektie-fenotype (griep-achtige ziekte vóór de CVS-diagnose). Na toepassing van deze exclusie-criteria bleven 12 CVS-patiënten en 12 gematchte gezonde controles (23-52 jaar en een BMI tussen 18,6-29,8) over.

Bloed-afname en PBMC-isolatie

[…] [De Australische groep onderzocht CD4+ T-cellen]

Extractie en bereiding van genomisch DNA

[…]

Verzameling van gegevens van de epigenomische micro-array

[…] De ‘Infinium HumanMethylation450 BeadChip’ (450 K) array beslaat 480.000 CpG methylatie-sites inclusief promoters, onvertaalde gebieden (UTRs), gen-lichamen en CpG-eilanden. […]

Validering van de micro-array

[…]

Gen-ontologie (GO) en netwerk-analyse

[…]

Statistische analyses

[…]

Resultaten

[De Australische groep vond “overwegend hypomethylatie bij de CVS/M.E.-patiënten en die was overwegend in de promoter-gebieden van genen gelokaliseerd”.]

Demografie, kenmerken en RAND-36 scores van de individuen

[…] De groepen verschilden niet significant qua leeftijd en BMI. Er was een impact op meerdere aspecten van het lichamelijk en sociaal funktioneren van de CVS-patiënten, en dit was significant verschillend van de gematchte gezonde controles (RAND-36). De scores voor Emotionele Rol en Mentale Gezondheid waren gelijkaardig.

Identificatie van differentieel gemethyleerde CpG-sites bij CVS

[…] Er werden 1.192 CpG-sites geïdentificeerd als differentieel gemethyleerd […] corresponderend met 826 genen. […]

Een totaal van 934 differentieel gemethyleerde CpG-sites werden gevonden in of in de nabijheid van genen (gen-gerelateerde lokaties) en 448 differentieel gemethyleerde CpG-sites werden in kaart gebracht met betrekking tot hun ligging ten opzichte van CpG-eilanden [gebieden waar veel CpG-sites voorkomen; formeel: een gebied van minstens 200 bp met een GC-percentage > 50%]. In de gen-gerelateerde gebieden vertoonde 30% van de differentieel gemethyleerde gebieden hypomethylatie en 70% hypermethylatie. Differentiële methylatie kwam overwegend voor in gebieden 1.500 bp en 200 bp proximaal aan transcriptie-startplaatsen [TSS] (31% in TSS1500 [binnen 1500 bp van een TSS] en TSS200 [binnen 1500 bp van een TSS]) en breder binnen gen-regulerende elementen (78% in TSS1500, TSS200, 5’UTR en 3’UTR [UTR = ‘untranslated regions’; geven start- en stop-signalen aan voor translatie]). Gen-lichamen bevatten 22% differentiële methylatie. […]

Validering van de micro-array resultaten d.m.v. ‘pyrosequencing’

Drie als significant verschillend geïdentificeerde CpG-sites werden geselekteerd voor ‘pyrosequencing’ [moderne vorm van sequentie-bepaling]. Ze lagen in de genen LY86, HIPK3 en LCN2. De methylatie-verschillen werden bevestigd […].

Gen-mechanisme aanrijking via differentiële DNA-modificatie bij CVS

[…] Er werden 4 cluster-groepen geïdentificeerd, bestaande uit 57 GO-termen: 4 GO-termen voor cellulaire componenten, 13 GO-termen voor positieve metabole regulering, 18 GO-termen voor kinase-aktiviteit en 22 GO-termen voor immuun-cel regulering. […]

Binnen de 4 cluster-groepen, waren 511 unieke genen met een totaal aantal van 637 CpG-sites significant ge-hypermethyleerd bij de CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles en 184 unieke genen met 237 CpGs significant ge-hypomethyleerd. […] Om de mogelijke biologische betekenis van de differentieel gemethyleerde CpG-sites te onderzoeken, bepaalden we de lokalisatie van de differentieel gemethyleerde CpGs in promoter-gebieden binnen 1500 bp en 200 bp van transcriptie-start sites, in gen-regulerende elementen en coderende gen-gebieden (gen-lichaam). Voor de ge-hypermethyleerde genen was het aandeel differentieel gemethyleerde CpGs in TSS, regulerende elementen en gen-lichaam gebieden 73,05%, 70,83% & 74,17%, respectievelijk. Voor ge-hypomethyleerde genen: 26,95%, 29,17% & 25.84%.

Daarna onderzochten we differentiële methylatie van specifieke genen in de immuun-cel regulering cluster, gezien deze de grootste gecoördineerde aanrijking van differentieel gemethyleerde gen-mechanismen vertoonde, met 22 GO-termen. In het totaal bevatte de immuun-cel regulering cluster 124 unieke genen met 144 ge-hypermethyleerde CpG-sites en 68 unieke genen met 96 ge-hypomethyleerde CpG-sites bij CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles. In genen van de immuun-cel regulering cluster was het aandeel ge-hypermethyleerde CpGs in TSS, regulerende elementen en gen-lichaam 52,73%, 54,9% & 63,77%, respectievelijk Voor ge-hypomethyleerd CpGs was dat 47,27%, 45,09% & 36,23%. Vergeleken met alle 4 GO-clusters vertoonden genen in de immuun-cel regulering cluster een significante aanrijking qua relatief aandeel ge-hypomethyleerde CpGs in TSS en gen-regulerende elementen […] maar niet in gen-lichaam gebieden. […] Over het algemeen was een groter deel van de differentieel gemethyleerde CpG-sites ge-hypomethyleerd bij genen in alle gebieden van de immuun-cel regulering cluster (40%) vergeleken met deze in alle 4 de cluster-groepen (27,12%), wat een verschuiving aangeeft naar ge-hypomethyleerde immuun- genen bij CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles.

Bespreking

CVS is een ernstige en invaliderende aandoening die wordt gekenmerkt door een constellatie lichamelijke symptomen en waarvan bekend is dat ze optreedt na infektie. Deze studie focuste op een subgroep individuen die een plotse, infektueuze aanvang van hun CVS meldden en post-exertionele malaise langer dan 24 uur, cognitieve stoornissen en minstens 2 van deze RAND-36 scores (vitaliteit ≤ 35, sociaal funktioneren ≤ 62,5, rol lichamelijk funktioneren ≤ 50) vertoonden. Alle lichamelijke en sociale concepten die werden gemeten, waren significant verschillend tussen patiënten en controles, terwijl 2 sub-schalen van de mentale gezondheid niet verschilden. Er was een ernstige impact op het lichamelijk en sociaal funktioneren bij CVS […], een zeer consistente bevinding. Dit geeft ook aan dat zelfs al betrof het een kleine studie-groep, deze zorgvuldige geselekteerd was en hoogstwaarschijnlijk representatief voor CVS met een plotse aanvang.

Deze studie rapporteert meerdere belangrijke bevindingen. We identificeerden differentieel gemethyleerde CpG-sites in PBMCs van vrouwelijke CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles, die waren gematcht om te controleren voor mogelijke invloeden op de epigenetische profielen van leeftijd, BMI en medicatie. We vonden significante verschillen qua DNA-methylatie tussen CVS-patiënten en gezonde controles op 1.192 CpG-sites in 826 genen, en differentiële DNA-methylatie aanwezig in promoters, gen-regulerende elementen en binnen coderende gebieden van genen. Er waren GO-termen gerelateerd met cellulaire processen, positieve metabole regulering, kinase-aktiviteit en de immuun-respons aangerijkt bij CVS-patiënten; gelijkaardige GO-termen werden gevonden via kwantitatieve kenmerken-analyse van de gen-expressie in een afgebakende populatie CVS-patiënten [Whistler T, Taylor R, Craddock RC, Broderick G, Klimas N, Unger ER. Gene-expression correlates of unexplained fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 395-405]. Het organiseren van de GO resulteert in een netwerk dat een over-representatie van termen die verband houden met immuun-cel regulering aangeeft, wat consistent is met eerdere studies die de funktionele veranderingen in immuun-profielen geassocieerd met CVS onderzochten. Differentieel gemethyleerde genen gerelateerd met immuun-cel regulering vertooden een verhoogd aandeel ge-hypomethyleerde CpG-sites bij de CVS-patiënten, in het bijzonder in promoters en in gen-regulerende elementen, met betrekking tot de verdeling van differentieel gemethyleerde sites in het netwerk als geheel.

Differentiële methylatie van gen-regulerende elementen wordt klassiek geassocieerd met veranderingen qua gen-expressie. In genen van de immuun-cel regulering cluster, vonden we een aantal differentieel gemethyleerde CpGs in gen-regulerende elementen die geassocieerd zijn met de immuun-respons. Deze gegevens zijn consistent met eerdere observaties van een Th1- naar Th2-gemedieerde verschuiving van de immuun-respons bij CVS [Broderick G, Fuite J, Kreitz A, Vernon SD, Klimas N, Fletcher MA: A formal analysis of cytokine networks in Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2010), 24: 1209-1217 – zie ‘Cytokine-netwerken bij CVS]. Een aantal studies hebben een veranderde werking van het immuunsysteem gelinkt met CVS, en hebben gevonden dat gen-expressie verschillen in sommige immuun-genen in PBMCs kunnen worden aangewend om CVS-patiënten en gezonde controles van elkaar te onderscheiden [Carmel L, Efroni S, White PD, Aslakson E, Vollmer-Conna U et al. Gene expression profile of empirically delineated classes of unexplained chronic fatigue. Pharmacogenomics (2006) 7: 375-386. /// Presson AP, Sobel EM, Papp JC, Suarez CJ, Whistler T et al. (2008) Integrated weighted gene co-expression network analysis with an application to Chronic Fatigue Syndrome. BMC Syst Biol (2008) 2: 95]. Transcriptie-profilering heeft aangegeven dat er verstoringen zijn in T-cel [Kaushik N, Fear D, Richards SC, McDermott CR, Nuwaysir EF et al. Gene expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Clin Pathol (2005) 58: 826-832 /// Powell R, Ren J, Lewith G, Barclay W, Holgate S et al. Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of Chronic Fatigue Syndrome patients. Clin Exp Allergy (2003) 33: 1450-1456 /// 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 B-cel aktivatie [Aspler AL, Bolshin C, Vernon SD, Broderick G. Evidence of inflammatory immune signaling in Chronic Fatigue Syndrome: A pilot study of gene expression in peripheral blood. Behav Brain Funct (2008) 4: 44 = Bewijs voor inflammatoire immuun-signalisering bij CVS], en ontregeling van de gen-expressie was in grote lijnen gerelateerd met immuun-responsen [Kerr JR, Petty R, Burke B, Gough J, Fear D et al. Gene expression subtypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Infect Dis (2008) 197: 1171-1184]; veranderingen die parallel lopen met andere studies die een veranderde produktie van interleukine en interferon bij CVS-patiënten aantoonden. Consistent met deze observaties, zagen we ook veranderingen in DNA-methylatie binnen een aantal genen waarvan is geweten dat ze de adaptieve immuun-respons reguleren. Bv.: BCL10, FCER2 en IL1RL1/ST2 waren ge-hypermethyleerd bij de genen in de immune GO-cluster. BCL10 is een gekende aktivator van het NF-κB mechanisme, wat in lijn ligt met de immuun-respons verschillen die worden gezien bij CVS. FCER2 bleek betrokken bij B-cel aktivatie en er werden expressie-verschillen gezien in B-cellen geïnfekteerd met het Epstein-Barr virus. Ten slotte: IL1RL1/ST2 is een gekende Th2-cel merker die MAP-kinasen aktiveert. Op dit moment weten we niet of deze epigenetische modificaties homeostatische compensaties aangeven of het gevolg zijn van een adaptie van de immuun-respons aan milieu-blootstellingen. Deze resultaten zijn consistent met DNA-methylatie als een mogelijk mechanisme voor langdurige effekten op de regulering van gen-expressie en de bekende lange-termijn wijzigingen in de gen-expressie die werden gezien in eerdere studies bij CVS.

CpG-sites met hypomethylatie waren significant aangerijkt in promoters en gen-regulerende elementen van genen die verband houden met immuun-signalisering. Het is mogelijk dat deze immuun-genen verhoogde transcriptie of een verhoogd transcriptioneel potentieel vertonen, ten minste bij de CVS-groep die in deze studie werd geselekteerd; aangezien promoter-hypomethylatie over het algemeen geassocieerd is met een toename van de gen-expressie. Het is geweten dat CVS-symptomen erger worden en significante zwakte na inspanning veroorzaken, gepaard met een verhoging van de expressie van inflammatoire genen [Light AR, Bateman L, Jo D, Hughen RW, Vanhaitsma TA et al. Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia Syndrome. J Intern Med (2012) 271: 64-81 = Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM]. Dergelijke gegevens suggereren dat latente wijzigingen in de werking van het immuunsysteem zouden kunnen ‘ontmaskerd’ worden onder belastende omstandigheden. Toekomstige studies gericht op het onderzoeken van het verband tussen epigenetische en gen-expressie profielen bij CVS-patiënten onder basale en uitdagende omstandigheden zullen informatief blijken bij het ophelderen van de relatie tussen epigenetische mechanismen en funktionele wijzigingen van de gen-regulering bij CVS.

Epigenomische studies gericht op het karakteriseren van de eigenschappen van immuun-cellen hebben duidelijke profielen tussen cellulaire subtypes gedocumenteerd. Epigenetische verstoringen in immuun-cellen kunnen leiden tot chronische stoornissen in de funktie van belangrijke immuun-cel subtypes en zijn betrokken bij verscheidene aandoeningen met een immunologische component, zoals chronische depressie, lupus en Reumatoïde Arthritis. Hoewel de gegevens verzameld in deze studie de mogelijkheid van verschillen qua epigenetische variatie van specifieke subtypes immuun-cellen binnen onze gemengde PBMC cel-populatie niet uitsluiten, is het vermeldenswaardig dat de relevante cel-populaties die zijn aangetast bij CVS nog onbekend blijven. Niettemin leveren onze gegeven bewijs dat epigenetische variatie bij CVS onderscheidend zou kunnen zijn, ten minste gedeeltelijk, van verwante aandoeningen met een immunologische component. Bijvoorbeeld: epigenomische analyse van totaal-bloed bij fibromyalgie- (FM) patiënten gaf differentiële methylatie aan in genen geassocieerd met strukturele en zenuwstelsel-ontwikkeling, en neuronale differentiatie. Hoewel FM een gelijkaardig symptoom-profiel heeft als en co-morbide is met CVS, dragen onze resultaten bij tot het groeiend aantal studies die biologische verschillen tussen de twee ziekten aangeven.

Hoewel het immuunsysteem de meeste veranderingen qua DNA-methylatie vertoonden, vonden we ook een aanrijking in genen-sets gelinkt met cellulaire componenten, kinase-aktiviteit en positieve metabole aktiviteit, wat eerdere gegevens, die verschillen aangeven in de expressie van genen geassocieerd met cellulair metabolisme en oxidatieve stress in PBMCs van CVS-patiënten, ondersteunt. Bij CVS zijn ontwrichtingen van mechanismen gerelateerd met strukturele componenten van de cel en metabole proteïnen, via cellulaire stress verbonden met gewijzigde funktionele uitkomsten. Bijvoorbeeld: er werd verhoogde apoptose in leukocyten gezien bij CVS, wat verklaard zou kunnen worden door stijgingen qua proteïne-kinase aktiviteit. De specifieke rol van kinasen bij CVS wordt echter nog niet goed begrepen en er is meer research vereist om hun bijdrage aan de CVS-pathologie op te helderen.

De resultaten van deze studie geven niet aan of deze geobserveerde epigenetische verschillen een oorzaak of een gevolg zijn van CVS. We leveren echter bewijs dat een mogelijke rol suggereert voor epigenetische wijzigingen bij de pathofysiologie van CVS. We controleerden voor genetische polymorfismen die gekend zijn voor hun overlap met array-sondes die worden gebruikt om DNA-methylatie direct te kwantificeren. Het blijft mogelijk dat genetische verschillen […] bijdragen tot verschillen in epigenetische signalisering. Een analyse van genetische verschillen over gans het genoom in een CVS-groep identificeerde 65 enkelvoudige nucleotide-polymorfismen (SNPs) geassocieerd met CVS, gelokaliseerd in 9 chromosomen, wat wijst op het feit dat genetische verschillen in het genoom kunnen bijdragen tot CVS-pathologie. Het feit echter dat genetische variaties slechts in twee van deze SNPs gelinkt waren met veranderingen in gen-expressie, suggereert dat andere mechanismen van gen-regulering waarschijnlijk betrokken zijn bij CVS. Er werden epigenetische effekten van het verband tussen genotype en fenotype voorgesteld en deze verbanden kunnen de moeite waard zijn om te onderzoeken via bepalingen van het ziekte-risico. Het onderzoeken van epigenetische modificaties bij CVS is van bijzonder belang aangezien epigenetische veranderingen lange-termijn effekten kunnen uitoefenen op gen-expressie en ze zijn potentieel vatbaar voor therapeutische interventie. Bijvoorbeeld: therapeutische interventies gericht op epigenetische mechanismen bij kanker waren succesvol wat betreft het wijzigen van inflammatorire mechanismen. Bijzondelijk 5-azacytidine, een DNA-hypomethylerend medicijn, bleek DNA-methylatie van immune mechanismen te veranderen in bepaalde long-kanker cel-lijnen, met inbegrip van genen betrokken bij virale verdediging, stress-respons en humaan leukocyten antigeen (HLA) klasse I verwerkende mechanismen. HLA-E en HLA-H, die een onderdeel zijn van het HLA klasse I verwerkend mechanisme, behoren tot deze die de grootste verschillen bij CVS vertoonden in de immuun-gen GO-cluster en zouden kunnen dienen als merkers voor toekomstige therapeutische studies bij CVS. Longitudinale studies die verschillen in de epigenomen van CVS-patiënten onderzoeken in de context van variatie met de tijd en CVS-symptomatologie, kunnen helpen met de identifcatie van deze interakties en de stabiliteit bepalen van de epigenomische verschillen die in deze studie werden gezien.

Besluiten

Naar ons weten is dit de eerste studie die epigenetische veranderingen over het ganse genoom geassocieerd met CVS heeft onderzocht. Netwerk-analyse van aangerijkte GO-termen geassocieerd met differentieel gemethyleerde genen identificeerde GO-clusters gerelateerd met cel-struktuur en -funktie, waarbij de grootste cluster gerelateerd was met de immuun-respons. Gen-regulerende elementen binnen de immuun-cluster waren significant ge-hypomethyleerd in verhouding tot het algemeen netwerk. Deze gegevens zijn consistent met eerder bewijs voor of immunologische ontregeling bij CVS en impliceren de betrokkenheid van DNA-modificaties bij de CVS-pathologie.

« Vorige paginaVolgende pagina »

Het Rubric thema. Maak een gratis website of blog op WordPress.com.

Volg

Ontvang elk nieuw bericht direct in je inbox.

Doe mee met 69 andere volgers