M.E.(cvs)-wetenschap

maart 6, 2016

Auto-antilichaam pijn

Filed under: Immunologie — mewetenschap @ 8:09 am
Tags: , , , , , ,

Dr. Andreas Goebel is een anesthetist/pijn-specialist opgeleid aan de universiteiten van Würzburg, Oxford (en – voor immunologie – Harvard). Zijn research focust op de rol van het immuunsysteem bij chronische pijn en immuun-modulerende behandelingen voor onverklaarde chronische pijn aandoeningen (vooral ‘Complex Regional Pain Syndrome’). Hij krijgt o.a. ondersteuning van de ‘Pain Relief Foundation Liverpool’. Hij ontvangt ook vergoedingen vanuit de farmaceutische industrie (Biotest AG dat Intratect IV Ig infusie test, Axsome Therapeutics Inc, CSL-Behring e.a.).

Hier heeft hij uitleg over het concept van de auto-immuniteit veroorzaakte pijn en hoe dit bij M.E.(cvs) – en andere aandoeningen – zou kunnen spelen… (Lees ook de andere stukken met betrekking tot auto-immuniteit.)

Ter info vooraf: Immunoglobulinen (Ig, of antilichamen) zijn proteïnen die bestaan uit 2 identieke zware en twee identieke lichte aminozuur-ketens. Bij elk van deze ketens is er een constant deel en een variabel deel. Het constante deel staat in voor de stabiliteit en de interaktie met lichaamseigen receptoren op (immuun)cellen. Het variabele deel bindt het antigeen. Door middel van enzymen kan een antilichaam in 3 delen worden gesplitst: 2 Fab-fragmenten (de antigen-bindende delen; bestaan uit de lichte en een deel van de zware keten) en een Fc-deel (bestaande uit een deel van beide zware ketens). Het Fc-fragment (kristalliseerbaar) is het staart-gebied van een antilichaam en interageert met cel-oppervlakte receptoren, Fc-receptoren en sommige proteïnen van het complement-systeem. Het Fab-fragment (antigen-binding) is het gebied van een antilichaam dat bindt met antigenen.

————————-

Autoimmun Rev. [pre- print 2016 Feb]

Autoantibody pain

Goebel A

Pain Research Institute, Department of Translational Medicine, University of Liverpool, & The Walton Centre NHS Foundation Trust, Liverpool, UK

Samenvatting

Als auto-antilichamen binden op doelwit-weefsels, kan Fc-gebied-afhankelijke inflammatie pijn induceren via mediatoren die nociceptoren [pijn-receptoren] exciteren. Maar er is ook een andere mogelijkheid, waarbij binding van auto-antilichamen op nociceptoren op een directe manier pijn kan veroorzaken, zonder inflammatie. Er wordt gedacht dat dit optreedt ten gevolge door Fab-gebied gemedieerde modificatie van de zenuw-overdracht, transmissie of afgifte van neuropeptiden. Bij 3 aandoeningen (complex regionaal pijn syndroom [CRPS of post-traumatische dystrofie; een uitermate pijnlijke en vaak invaliderende aandoening die doorgaans ontstaat na een botbreuk, een operatie of een ander lichamelijk trauma], auto-immuniteit tegen ‘voltage-gated’ kalium-ion-kanaal complex [voltage-gated’ ion-kanalen zijn een klasse trans-membraan ion-kanalen die worden geaktiveerd door veranderingen in het elektrisch potentiaal verschil bij dit kanaal en geven aanleiding tot elektrische signalen; ze zijn bijzonder belangrijk in zenuw- en spiercellen maar komen in veel cellen voor] & Chronische Vermoeidheid Syndroom [CVS]) was er geen of weinig inflammatie; initiële laboratorium- en test-resultaten suggereerden een mogelijke rol voor door auto-antilichamen gemedieerde mechanismen. Er is meer research vereist om de pathogene rollen van auto-antilichamen in deze en andere chronische pijn aandoeningen vast te stellen. Het concept van auto-antilichaam gemedieerde pijn biedt hoop op de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor nu nog onbeheersbare pijn.

1. Inleiding

De doelstelling van dit overzicht is om het concept ‘auto-antilichaam pijn’ te belichten. Het focust op het domein van met auto-antilichamen geassocieerde, non-inflammatoire chronische pijn aandoeningen [CRPS, auto-immuniteit tegen ‘voltage-gated’ kalium-ion-kanaal complex & CVS].

Chronische pijn is een courant gezondheid-probleem dat verbonden is met een slechte levenskwaliteit. De meeste patiënten met chronische pijn zullen met verloop van tijd zowel met pijn geassocieerde dysfunktie en psychologische co-morbiditeit ontwikkelen, zodat chronische pijn aandoeningen hoge kosten voor het individu, hun familie, gezondheid-systemen en de gemeenschap meebrengen. Erkenning van het belang van chronische pijn als een probleem in de gezondheidszorg en de noodzaak voor het vinden van doeltreffende management-strategieën werd steeds groter.

Een begrijpen van de biologische mechanismen die aan de basis van chronische pijn liggen, is vereist wil men doeltreffende pijn-therapieën ontwikkelen maar toch zijn deze mechanismen dikwijls onduidelijk. Hoewel we niet weten hoe demografische of psychosociale risico-factoren worden vertaald naar de ontwikkeling van chronische pijn, hebben deze risico-factoren, en de meeste strukturele weefsel-abnormaliteiten – zoals degeneratieve veranderingen, in feite zeer weinig voorspellende waarde voor pijn bij een individu. Aan de andere kant bleek het aanwenden van knaagdier-modellen voor het beter begrijpen van chronische pijn niet evident. Deze modellen kunnen de selektieve aanvang van chronische pijn bij mensen niet nabootsen, aangezien de meeste knaagdieren significante persistente pijn ontwikkelen; maar dit is slechts bij een minderheid van de menselijke patiënten het geval na een letsel. De variabele factoren die de ontwikkeling van chronische pijn na een letsel bij mensen bepalen, kan dus niet volledig worden begrepen d.m.v. deze modellen. Zo kunnen patiënten ook chronische pijn ontwikkelen ‘uit het niets’, zonder duidelijk voorafgaand trauma of lijden – een menselijke observatie van variabiliteit, waarvoor er geen knaagdier-model is. Analgetica ontwikkeld gebruikmakend van standaard-letsel knaagdier-modellen bleken jammer genoeg zelden succesvol in de klinische praktijk. Veel van de medicijnen die we gebruiken om chronische pijn te behandelen, hebben eerder kleine effekt-groottes, er ontstaat tolerantie bij langdurig gebruik en hun significante centrale bijwerkingen zijn een reden tot bezorgdheid.

Dus kan de kennis over pijn tot op heden de ontwikkeling van pijn voor een individuele patient niet verklaren en pijn-specialisten kunnen hen dikwijls niet behandelen met een doeltreffende therapie.

Het bestuderen van menselijke genetische varianten is beloftevol voor het begrijpen van de oorzaken van pijn-variabiliteit en de ontwikkeling van nieuwe analgetische behandelingen voor chronische pijn. Maar een andere benadering ter identificatie van biologische risico-factoren voor chronische pijn is het bestuderen van auto-antilichamen. We geven een overzicht van de mechanismen waarop auto-antilichamen pijn kunnen veroorzaken.

Van sommige auto-antilichamen worden erkend dat ze pijn veroorzaken door het induceren van een inflammatoire reaktie, getriggerd door binding van complement op hun Fc-gebied. Inflammatoire mediatoren exciteren nabijgelegen intacte zenuw-afferenten die daadwerkelijke of mogelijke weefsel-schade voelen: ‘nociceptoren’. Deze nociceptoren zijn de perifere componenten van het pijn-mechanisme. De daaruit volgende pijn wordt ‘nociceptief’ genoemd. Wanneer een dergelijke inflammatoire reaktie ook zenuw-cel-schade veroorzaakt, kan daarnaast ook ‘neuropathische’ pijn – gedefinieerd als pijn voortvloeiend uit een pathogeen proces dat op een directe manier het somatische zenuwstelsel aantast – ontstaan. Wanneer daarentegen auto-antilichamen direct binden op nociceptoren – waardoor ofwel zenuw-cel-schade ten gevolge complement-binding of een verandering van de zenuw-funktie wordt veroorzaakt – is de resulterende pijn in de eerste plaats neuropathisch.

Studie-resultaten hebben beklemtoond dat er een groep chronische pijnlijke aandoeningen bestaat die geassocieerd is met a) geen of slechts minimale regionale infiltratie van immuun-cellen en weefsel-schade, b) normale systemische inflammatoire merkers & c) specifieke perifere binding van serum auto-antilichamen die cellen aktiveren in weefsel-culturen. Bij deze aandoeningen kan een minimale vorm van auto-antilichaam geïnduceerde, complement-afkankelijke inflammatie enkel schade veroorzaken aan de gebonden cel-membraan strukturen; op een alternatieve manier kan de pertinente pathofysiologische werking van de auto-antilichamen een door een auto-antilichaam Fab-gebied gemedieerde verandering van de funktie van het gebonden doelwit omvatten, zoals:

  • directe modificatie van de werking of de expressie van receptoren of kanalen op nociceptoren; het gebonden doelwit kan verandering ondergaan, kan worden geaktiveerd, of geblokkeerd, enz. Bijgevolg wijzigt de nociceptor zijn signaal-overdracht, of zijn patroon van neuropeptide-secretie, Op zo’n manier dat die spontaan aktief wordt, en/of gevoeliger voor schadelijke of niet-schadelijke aktivatie. Inflammatie is niet vereist opdat deze veranderingen zouden optreden. Als [ion-]kanalen betrokken zijn, dan wordt het ziekte-mechanisme een ‘auto-immune channelopathie’ genoemd, parallel met channelopathieën met als voornaamste symptoom pijn, zoals bij erythromelalgie [symptoom-complex van pijn en roodheid aan handen en voeten, getriggerd door warmte, inspanning, langdurig staan, enz.].
  • modificatie van de werking of de expressie van receptoren of kanalen in andere cellen, zoals sympathetische zenuwen of keratinocyten [cellen van de opperhuid], resulterend in mediator-secretie en aktivatie/sensitisatie van nociceptoren (Fab-gemedieerde nociceptieve pijn)
  • inductie van milde nociceptor-schade; milde reductie van het aantal ‘small-fibres’ vergezelt veel chronsiche pijn aandoeningen; cel-schade zou de overlevende nociceptoren kunnen aktiveren/sensitiseren.

1.1. Auto-antilichaam pijn optredend na trauma

Sommige chronische pijnen duiken enkel op na de blootstelling van een patient aan lichamelijk of emotioneel trauma. In deze omstandigheden kan de pathogeniciteit van vooraf aanwezige, circulerende auto-antilichamen misschien worden ‘aangezet’ door de effekten uitgeoefend door trauma geïnduceerde mediatoren. Anderzijds kunnen nieuwe auto-antilichamen worden aangemaakt doordat het adaptief immuunsysteem wordt blootgesteld aan bij trauma afgegeven cryptische antigenen of na trauma-geïnduceerd verlies van immunologische tolerantie [Lanzavecchia A. How can cryptic epitopes trigger autoimmunity? J Exp Med (1995) 181:1945-1948].

[‘Self’-epitopen’ (lichaamseigen deel van een antigen dat herkend kan worden door antilichamen, B-cellen en T-cellen) die in hoge concentraties worden gevonden op het oppervlak van antigen-presenterende cellen (APC) worden dominante epitopen genoemd; ze stimuleren mechanismen die auto-reaktieve T-cellen verwijderen. ‘Self’-epitopen’ die in zeer lage concentratie voorkomen op APC worden cryptisch genoemd; ze geven géén aanleiding tot het verwijderen van auto-reaktieve T-cellen en dit veroorzaakt auto-immuniteit.]

2. Resultaten en bespreking

2.1. Complex regionaal pijn syndroom (CRPS)

[…]

2.2. Kalium-kanaal-complex antilichaam-geassocieerde chronische pijnen

[…]

2.3. Chronische Vermoeidheid Syndroom

Er is, in vergelijking met de 2 andere klinische syndromen, veel minder geweten over een mogelijke bijdrage van auto-antilichamen tot deze aandoening. Laboratorium- en klinische resultaten gaven een signaal dat er op duidde dat dit onderwerp verder dient te worden onderzocht. Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gedefinieerd als ernstige vermoeidheid die langer dan 6 maand aanhoudt, geassocieerd is met minstens 4 van 8 mogelijke bijkomende symptomen (Fukuda criteria). Van deze 8 symptomen zijn er 4 met betrekking tot pijn: nieuwe hoofdpijnen, pijn aan meerdere gewrichten, spierpijn en pijnlijke lymfeklieren. De pijn-kwaliteit bij CVS wordt beschouwd als een weerspiegeling van een spier-gerelateerd probleem. Een rapport van een consensus-groep onder de paraplu van het ‘Institute of Medicine’ suggereerde een nieuwe naam voor de aandoening, ‘Systemic Exertion Intolerance Disease’, met pertinente diagnostische kenmerken zonder inclusie van pijn. Desondanks is er overéénstemming dat naast vermoeidheid, pijnlijke symptomen frequent centraal staan bij de ervaringen van patiënten. De etiologie van CVS is onbekend en er zijn dringend betere behandelingen vereist.

In laboratorium-testen werden in het serum een waaier aan auto-antilichamen, inclusief funktioneel aktieve anti-autonome antilichamen, beschreven bij subgroepen CVS-patiënten [Loebel M, Grabowski P, Heidecke H et al. Antibodies to beta adrenergic and muscarinic cholinergic receptors in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2016) 52: 32-9], maar studies over passieve transfer van immunisatie [passieve immuniteit is een vorm van bescherming door het direct inspuiten van antistoffen] werd echter nog niet gepubliceerd.

Er zijn resultaten die suggereren dat een subgroep CVS-patiënten zouden kunnen reageren op behandeling met Rituximab, een anti CD-20 biologische molekule, die zowel pre B-cellen als rijpe B-lymfocyten laten verdwijnen. Een initiële kleine, gerandomiseerde gecontroleerde test die het effekt onderzocht van één behandel-cyclus en ontworpen met een primaire uitkomst na 3 maand, was negatief, hoewel een snelle B-cel depletie werd bevestigd. Post-hoc analyse suggereerde substantiële verbeteringen tijdens de follow-up periode, met maximale verlichting van vermoeidheid en pijn tussen 6 & 12 maand na de infusie (in vergelijking met de controle-groep) [Fluge O et al. Benefit from B-lymphocyte depletion using the anti-CD20 antibody rituximab in Chronic Fatigue Syndrome. A double-blind and placebo- controlled study. PloS one (2011) 6: e26358; zie o.a. ook ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS]. De auteurs hypothiseerden dat deze trage aanvang van de effekten verband zou kunnen houden met de pathogene aktiviteit van rijpe B-cellen. Het is bekend dat Rituximab dit cel-type wellicht niet zo goed aanvalt als de meer kort-levende cellen. Aangezien Rituximab zich doeltreffend richt op de precursor-cellen, is een langere behandeling wellicht vereist totdat het aantal riijpe plasma-cellen is verminderd door natuurlijke cel-dood. In een open vervolg-studie die herhaalde Rituximab infusies onderzocht, werden weerom significante verbeteringen (inclusief een vermindering qua pijn-intensiteit) geobserveerd, met een vertraagde start (6 maand na de eerste infusie); maximale effekten werden gezien tussen 15 & 24 maand. 50% van de patiënten in de interventie-groep vertoonden een belangrijke verbetering van hun vermoeidheid-scores [Fluge O et al. B-lymphocyte depletion in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. An Open-Label Phase II Study with Rituximab Maintenance Treatment. PLoS One (2015) 10: e0129898]. Interessant: tijdens follow-up, na beëindigen van de behandeling, vertoonden patiënten dikwijls langdurige responsen die veel langer aanhielden dan de periode van 6 maand nodig om de B-cellen her op te bouwen. De resultaten van een grote gerandomiseerde gecontroleerde test die herhaalde behandelingen over 15 maand onderzoekt, wordt verwacht in 2017. In tegenstelling daarmee gaf een grote test met enkelvoudige behandeling van Rituximab bij Sjögren’s syndroom, met vermindering van vermoeidheid als deel van de primaire uitkomst, negatieve resultaten.

3. Bespreking en vooruitzicht

Auto-antilichamen gemedieerde pijn is een nieuw ziekte-concept dat een deel van de variabiliteit achter het voorkomen van bepaalde ernstige chronische pijn aandoeningen zou kunnen verklaren. Er is bewijsmateriaal dat chronische pijn aandoeningen geassocieerd kunnen zijn met specifieke, cel-oppervlakte-receptor aktiverende immunoglobuline-G auto-antilichamen. Verhoogde pijn-sensitiviteit kan worden overgedragen van patiënten met complex regionaal pijn syndroom naar knaagdieren, via injektie van de dieren met immunoglobuline-G van patiënten. Er is ook initieel bewijsmateriaal voor de doeltreffendheid van immuun-modulerende behandelingen voor bepaalde chronische pijn aandoeningen.

De oorzaken van de abnormale B-cel respons en T-cel aktiviteiten die deze onderhouden, de aard van de auto-antilichamen en hoe hun binding chronische pijn zou kunnen veroorzaken, blijft onbekend. De klaarblijkelijke afwezigheid van infiltratie van inflammatoire cellen bij chronische pijn aandoeningen doet vermoeden dat zowel Fc-gebied afhankelijke vermindering van oppervlakte-receptoren als Fab-gebied afhankelijke modulatie van de gebonden doelwitten mogelijke kandidaat-mechanismen zijn. Studies om deze effekten verder te verduidelijken, zijn vereist.

Gezien het feit dat courante pijn-aandoeningen, zoals fibromyalgie-syndroom, soms lijken te reageren op immuun-modulatie, is het vaststellen van een bijdrage door een auto-antilichaam tot deze aandoeningen noodzakelijk [Tamburin S, Borg K, Caro XJ et al. Immunoglobulin-G for the treatment of chronic pain: report of an expert workshop. Pain Med (2014) 15: 1072-82 /// Goebel A et al.. Human pooled immunoglobulin in the treatment of chronic pain syndromes. Pain Med (2002) 3: 119-27].

Het concept van auto-antilichaam pijn biedt hoop op de ontwikkeling van nieuwe types van analgetische behandelingen. Dergelijke therapieën zouden kunnen auto-antilichaam concentraties reduceren, interfereren met doelwit-epitopen of met pathogene auto-antilichamen op een directe manier, of misschien compenserende effekten (vergelijkbaar met cholinesterase-inhibitie bij myasthenie [een auto-antilichaam tegen het acetylcholine-receptor proteïne veroorzaakt spierzwakte, myasthenia gravis]) versterken.

Aangezien pijn een ‘biopsychosociale’ aandoening is, zal de bijdrage van psychologische en sociale factoren ook dienen te worden bestudeerd. Men vraag zicht af of het mogelijk is dat in sommige gevallen de hersenen – misschien in respons op kwellende ervaringen – kan bijdragen tot aktivatie van de B-cel respons.

Advertenties

mei 29, 2015

SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 11:31 am
Tags: , , , , ,

We rapporteerden op deze pagina’s al meermaals over de mogelijke impact bij M.E.(cvs) van zgn. SNPs in bepaalde genen. Zie onder meer ‘Gebruik van SNPs om gen-expressie te onderscheiden bij M.E.(cvs)-subtypes’.

TRP-kanalen zijn ion-kanalen die cellen triggeren om te reageren op veranderingen in hun omgeving; deze kunnen worden veroorzaakt door pathogenen, oxidatieve stress, chemische stoffen, toxinen en gewijzigde zuurtegraad. In ‘Sensory TRP channels: the key transducers of nociception and pain’ (Prog Mol Biol Transl Sci. (2015)131: 73-118) lezen we: “Bij de perifere detektie van nociceptieve en pijnlijke stimuli door sensorische neuronen is een ingewikkeld repertoire van molekulaire detektoren en transducers betrokken op bepaalde zenuw-vezels. De meerderheid van die detektoren/transducers behoort tot de ‘transient receptor potential’ (TRP) familie.”. TRPs zijn bij meerdere ziekten verstoord. Het is dus mogelijk dat bepaalde variaties (SNPs) in de genen coderend voor TRP ion-kanalen geassocieerd zijn met M.E.(cvs).

De Australische researchers die onderstaand artikel publiceerden vonden dat de frequentie van 13 SNPs significant verschilde tussen M.E.(cvs) en controles. 9 daarvan lagen in het TRPM3 gen, 2 in het TRPA1 gen en 2 in het TRPC4 gen. De resultaten zijn nog preliminair maar ze geven aan dat genetische wijzigingen in TRP ion-kanalen (receptoren van belangrijke signalisering-mechanismen betrokken bij de werking van cellen en het immuunsysteem, en het reageren op bedreigingen) een rol kunnen spelen bij de ontwikkeling of het doen voortduren van M.E.(cvs).

De meldingen van SNPs bij M.E.(cvs) kunnen worden omschreven als ‘hypothese-genererend’. De vondsten kunnen worden voor het nader onderzoeken van specifieke gebieden van het genoom. Het is wel waarschijnlijk dat een complexe chronische ziekte zoals M.E.(cvs) het resultaat is van een groot aantal SNP-varianten die samen zorgen voor stoornissen.

Zie verder o.a. ook ‘Verhoogde aanwezigheid van 2 mitochondriale DNA polymorfismen bij CVS’, ‘Variaties in Pijn-perceptie zijn Genetisch bepaald’ en ‘Bewijs dat M.E.(cvs) erfelijk is’.

————————-

Immunology and Immunogenetics Insights Vol 7, pp 1-6 (2015)

Examination of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in Transient Receptor Potential (TRP) ion channels in Chronic Fatigue Syndrome patients

Sonya M. Marshall-Gradisnik (1,2,*), Peter Smith (2), Ekua W. Brenu (1,2), Bernd Nilius (3), Sandra B. Ramos (1,2) & Donald R. Staines (2)

1 School of Medical Science

2 The National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, Menzies Health Institute Queensland, Griffith University, Gold Coast, Australia

3 Department of Cellular and Molecular Medicine, Laboratory of Ion Channel Research, KU Leuven, Belgium

Samenvatting

Achtergrond. De ‘transient receptor potential’ (TRP) super-familie omvat bij mensen 27 kation-kanalen met doorlaatbaarheid voor monovalente en divalente kationen [één- of twee-waardig positief geladen ionen]. Deze kanalen komen bij mensen op vele cellen en weefsels tot expressie en ze hebben significante sensorische en regulerende rollen bij de meeste fysiologische funkties. Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een onverklaarde aandoening met veelvoudige fysiologische stoornissen.

Doelstellingen. Het doel van deze studie was om de rol te bepalen van TRPs bij CVS.

Methodes. De studie omvatte 115 CVS-patiënten […] en 90 niet-vermoeide controles […]. De CVS-patiënten werden gedefinieerd volgens de 1994 CDC criteria voor CVS. Er werden in het totaal 240 ‘single’ nucleotide polymorfismen (SNPs) bij 21 TRP ion-kanaal genen (TRPA1, TRPC1, TRPC2, TRPC3, TRPC4, TRPC6, TRPC7, TRPM1, TRPM2, TRPM3, TRPM4, TRPM5, TRPM6, TRPM7, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5 & TRPV6) bepaald. […]

Resultaten. Er waren 13 SNPs significant geassocieerd met CVS vergeleken met de controles. Daarvan waren er 9 SNPs geassocieerd met TRPM3 […], terwijl de rest was geassocieerd met TRPA1 […] en TRPC4 […].

Besluit. De gegevens van deze piloot-studie suggereren een associatie tussen TRP ion-kanalen – voornamelijk TRPM3 – en CVS. Deze en andere TRPs kunnen bijdragen tot de etiologie en het pathomechanisme van CVS.

Inleiding

‘Transient receptor potential’ (TRP) ion-kanalen zijn kation-kanalen met een vermeende rol bij vele fysiologische signalisering-mechanismen. Bij zoogdieren omvatten TRPs 6 groepen: TRPA (ankyrine), TRPC (kanoniek), TRPM (melastatine), TRPML (mucolipine), TRPP (polycystine) en TRPV (vanilloïd). In het algemeen zijn de TRPC-kanalen niet-selektieve kation-kanalen; slechts 2 zijn zeer doorlaatbare Ca2+-kanalen en 2 zijn ondoorlaatbaar voor Ca2+. Belangrijk is dat meerdere TRPs doorlaatbaar zijn voor Mg2+ en Zn2+. TRPs komen uitgebreid tot expressie op bijna alle cellen en hebben daarom waarschijnlijk significante effekten op fysiologische funkties. Ontregeling van TRPs bleek geassocieerd met pathologische aandoeningen en ziekten, inclusief chronische pijn, over-aktieve blaas, diabetes, chronische obstructieve long-ziekte, cardiale hypertrofie [verdikking hartwand], familiale Alzheimer’s, huid-ziekten, skeletale dysplasiën [misvormingen van bot/kraakbeen], motor-neuropathieën, neurosensorische neuropathieën inclusief de ziekte van Charcot-Marie-Tooth [verzamelnaam voor een aantal erfelijke ziekten waarbij de zenuwen zijn aangetast] (type 2C) en kanker. TRP ion-kanalen worden geaktiveerd na schommelingen of afwijkingen in de cellulaire omgeving. Factoren die deze veranderingen kunnen beïnvloeden zijn stressoren zoals pathogenen, temperatuur, druk, chemische stoffen, oxidatie/reductie, toxine, osmolariteit en pH.

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een onverklaarde aandoening met veelvoudige fysiologische stoornissen. Research suggereert significante immuun-stoornissen; het mechanisme van deze aandoening dient echter nog te worden bepaald. CVS-patiënten kunnen reakties vertonen op een aantal omgeving- en biologische factoren. Bovendien is er bewijs dat suggereert dat CVS een allergische component zou kunnen hebben. Atypische TRP-expressie werd gerapporteerd bij CVS; in het bijzonder upregulering van de expressie van TRPV1. [Light AR, Bateman L, Jo D 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; zie Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM] Aangezien TRPs een overvloed aan fysiologische signalisering-mechanismen reguleren, zouden ze een rol kunnen spelen bij CVS. Een aantal channelopathieën [ziekten veroorzaakt door een verstoorde funktie van ion-kanalen; zie o.a. ‘Inspanning-responsieve genen bij CVS] bleken geassocieerd met TRP-genen en die hebben gevolgen voor de cellulaire funktie. Daarnaast kunnen TRP-kanalen een doelwit zijn tijdens inflammatoire reakties, aangezien ze makkelijk geaktiveerd worden in aanwezigheid van irriterende stoffen, inflammatoire produkten en xenobiotische [lichaamsvreemde] toxinen. Daarnaast rapporteren CVS-patiënten een significante sensitiviteit voor toxinen en irriterende stoffen uit de omgeving, maar de oorzaken van deze gevoeligheden dienen nog te worden uitgeklaard. Het doel van deze piloot-studie was om te bepalen of polymorfismen in SNPs geassocieerd met TRP ion-kanaal genen een bijdragende factor zijn in de pathogenese van CVS.

Methodologie

Deelnemers. Er werden 115 CVS-patiënten en 90 niet-vermoeide controles gerecruteerd voor deze studie. Van de 115 CVS-patiënten (leeftijd 48,68 ± 1,06 jaar), waren er 84 (73,04%) vrouwen en 31 (26,96%) mannen. De 90 niet-vermoeide controles (leeftijd = 46,48 ± 1,22 jaar) omvatten 59 (65,56%) vrouwen en 31 (34,44%) mannen. De CVS-patiënten warden gedefinieerd volgens de 1994 criteria van het ‘Centre for Disease Prevention and Control’ (CDC) voor CVS. Alle deelnemers waren van Europese afkomst en inwoners van Australië […].

DNA-extractie. […]

SNP-genotypering. […]

Statistische analyse. […]

Resultaten

SNP associatie studies. Van de 240 SNPs die hier werden onderzocht, warden er 233 succesvol geïdentificeerd in beide groepen. 13 bleken significant geassocieerd met CVS. 9 van deze SNPs waren geassocieerd met TRPM3 (rs12682832; P ≤ 0.003, rs11142508; P ≤ 0.004, rs1160742; P ≤ 0.08, rs4454352; P ≤ 0.013, rs1328153; P ≤ 0.013, rs3763619; P ≤ 0.014, rs7865858; P ≤ 0.021, rs1504401; P ≤ 0041, rs10115622; P ≤ 0.050), terwijl de overblijvende SNPs geassocieerd waren met TRPA1 (rs2383844; P ≤ 0.040, rs4738202; P ≤ 0.018) en TRPC4 (rs6650469; P ≤ 0.016, rs655207; P ≤ 0.018).

Bespreking

Het doel van deze piloot-studie was om de aanwezigheid te bepalen van mogelijke SNP-variaties bij CVS-patiënten, met een specifieke focus op SNPs in de coderende sequenties van 21 TRP ion-kanaal genen. Van de 240 onderzochte SNPs, bleken 13 allelen significant geassocieerd met CVS-patiënten vergeleken met niet-vermoeide controles. Aangezien CVS een heterogene aandoening is, is het waarschijnlijk dat verdere stratificatie van patiënten meer allel-associaties zou kunnen aantonen. Deze allelen waren gelegen in de gen-sequentie van één van de kanonieke TRP ion-kanalen (TRPC4), één ankyrine (TRPA1) en één melastatine TRP ion-kanaal (TRPM3).

SNPs die in een coderende sequentie zijn gelegen veranderen de amionozuur-sequentie van het geproduceerde proteïne al dan niet noodzakelijkerwijs. Een SNP dat de polypeptide-sequentie niet wijzigt, draagt de term ‘synoniem’ (soms een ‘stille variant’ genoemd), terwijl naar een SNP dat resulteert in een verschillende polypeptide-sequentie wordt verwezen als ‘niet-synoniem’ (mogelijks resulterend in gewijzigde gen-transcripten en ziekte-fenotypes). In dit onderzoek rapporteren we TRP SNP-anomalieën, suggererend dat ze de mogelijke aanvang of klinische presentatie van CVS kunnen mediëren; dit dient echter te worden bevestigd bij grotere groepen. Niettemin suggereert deze studie de mogelijke rol voor afwijkende TRPs bij CVS. Verdere uitleg, waarbij wordt aangetoond dat TRPs significante fysiologische rollen spelen, wordt hieronder verstrekt. In het bijzonder: CVS-patiënten rapporteren symptomen die geassocieerd zouden kunnen zijn met afwijkende TRP-funktie.

TRPC4 wordt geaktiveerd via receptor-afhankelijke aktivatie van het Gq/11/PLC (fosfolipase-C)/γ mechanisme maar ook via Gαi proteïnen, PI(4,5)P2 proteïnen en ook intracellulair Ca2+. Het is voornamelijk betrokken bij vasomotor-funktie [vaat-verwijding en -samentrekking], aggregatie van bloedplaatjes en werking van gladde spieren. Ca2+ staat ook bekend vereist te zijn voor de regulering van immuun-cellen, aangezien het werkt als een tweede boodschapper [na aktivatie van G-proteïne gebonden receptoren ontstaan er intracellulair zogenaamde ‘second messengers’ die, na een aantal biochemische tussenstappen, zorgen voor het uiteindelijk fysiologisch effekt] voor de meeste cellen, bijzonderlijk T- en B-cellen. Intracellulair Ca2+ verhoogt wanneer lymfocyt-receptoren worden blootgesteld aan antigenen. Bij CVS-patiënten zijn er talrijke meldingen over gecompromitteerde immuun-funktie, maar er is slechts beperkte informatie over de rol van Ca2+ bij deze patiënten. Ontregeling van TRPCs kan echter de intracellulaire calcium-concentratie beïnvloeden en desgevallend de lymfocyten-funktie. Lymfocyten zoals ‘Natural Killer’ (NK) cellen en T-cellen bleken gecompromitteerd bij CVS. In NK-cellen versterkt Ca2+ de cytotoxische aktiviteit, en de uitputting of overmatige toevloed ervan kan ernstige gevolgen hebben op de werking van NK-cellen. Bij CVS werd verminderde cytotoxische aktiviteit consistent gerapporteerd [Brenu EW, Huth TK, Hardcastle SL et al. Role of adaptive and innate immune cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Int Immunol. (2014) 26: 233-242 = ‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’ /// Brenu EW, Ashton KJ, van Driel M et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Affect Disord. (2012) 141: 261-269 = ‘Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)?’ /// Brenu EW, van Driel ML, Staines DR et al. Longitudinal investigation of natural killer cells and cytokines in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2012) 10: 88 /// 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 = ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’ /// Brenu EW, Staines DR, Baskurt OK et al. Immune and hemorheological changes in Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med. (2010) 8: 1 = ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ /// Barker E, Fujimura SF, Fadem MB, Landay AL, Levy JA. Immunologic abnormalities associated with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Infect Dis. (1994) 18: S136-S141] en dit zou verband kunnen hebben met de ontregeling van Ca2+.

Ontregeling van TRPCs kan neuronale responsen beïnvloeden, in het bijzonder deze die geassocieerd zijn met de stimulatie van muscarine receptoren [werken als belangrijkste eind-receptor gestimuleerd door acetylcholine in het parasympathisch zenuwstelsel]. Na aktivatie van TRPCs door fosfolipase-C, treedt een influx van Ca2+ op, wat een inductie in muscarine receptoren veroorzaakt en onophoudelijk neuronaal ‘vuren’ [‘overbrengen van signalen’] onderhoudt. Secretie van Ca2+ en de beschikbaarheid van TRPCs in het neuronaal milieu zijn daarom van uiterst belang voor de optimale werking van muscarine receptoren en de globale werking van de hersenen. Belangrijk: dit proces is essentieel voor het geheugen, de aandacht, sensorische scherpte, emotie, pijn en motor-controle, en gebeurt in de amygdala, entorhinale cortex [bepaald deel van de hersenschors; o.a. van belang bij het geheugen], hippocampus en pre-frontale cortex. Neuronale gebreken met betrekking tot het geheugen en de aandacht werden geïdentificeerd bij CVS. [o.a. Nakatomi Y, Mizuno K, Ishii A et al. Neuroinflammation in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: an 11C-(R)-PK11195 PET Study. J Nucl Med. (2014) 55: 945-950; zie ‘Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie] Het gebrek/fouten aan TRPC4 kunnen ook de darm-funkie beïnvloeden. TRPC4 en TRPC6 vormen een paar met muscarine receptoren in de darm, wat depolarisatie van gladde spieren, toevloed van of Ca2+ en contractie van gladde spieren aktiveert. Intestinale dysfunktie is een component van CVS [Lakhan SE, Kirchgessner A. Gut inflammation in Chronic Fatigue Syndrome. Nutr Metab. (2010) 7: 79]; de mate van beschadiging aan de darm-wand of de exacte rol van ion-kanalen in de darm dient echter te worden bepaald. TRPC4 zou simultaan geregeld kunnen worden door G-proteïne gekoppelde receptoren [GPCRs; signaaloverdracht via een trans-membranair systeem, de G-eiwit receptor].

TRPA1 is een receptor voor meerdere chemische stoffen die werd geïdentificeerd op nociceptieve sensorische neuronen (C-vezels) en heeft een rol bij de regulering van de afgifte van neuropeptiden, pijn-sensatie en inflammatie. Het kan worden geaktiveerd door zowel exogene als endogene inflammatoire agentia, resulterend in inflammatie en pijn. GPCRs aktiveren ook TRPA1 via PLC-signalisering, waardoor het ion-kanaal wordt gesensitiseerd voor verscheidene stimuli. TRPA1 kan worden geaktiveerd en daaropvolgend geïnaktiveerd in aanwezigheid van intracellulaire en extracellulaire calcium-concentraties. Er werd voorgesteld dat het TRPA1 gen de sensitiviteit voor nociceptieve stimuli beïnvloedt; daarom zou bij CVS-patiënten met SNPs in het TRPA1 gen de sensitiviteit voor nociceptieve stimuli verhoogd kunnen zijn. In het centraal zenuwstelsel brengen astrocyten TRPA1-kanalen tot expressie en deze kanalen zijn nodig voor calcium-opname en neuronale regulering in de astrocyten. Veranderingen in qua calcium kunnen daarom de werking van astrocyten en communicatie tussen neuronen aantasten. Er werd aangetoond dat aktivatie van TRPA1 acute hoofdpijn kan induceren en dit zou kunnen gebeuren via het calcitonine-gen gerelateerd peptide [CGRP; het proteïne wordt geproduceerd door neuronen, is een krachtige vasodilator, kan tussenkomen bij pijn-transmissie], wat vasodilatie [vaat-verwijding] in de meningeale arterie [naar de hersenvliezen] kan veroorzaken. Belangrijk: hoofdpijn is een prominent symptoom van CVS. TRPA1 speelt ook een sleutelrol bij migraine, en neuropathische gewricht- en spier-pijn, die dikwijls wordt ervaren door patiënten met fibromyalgie. TRPA1 vormt funktionele hetero-tetrameren met TRPV1; daarom zouden variaties in het TRPA1 gen op funktionele gebreken aan TRPV1 kunnen wijzen, die misschien niet gerelateerd zijn aan een nucleotide-polymorfisme. Belangrijk ook is dat Spaanse onderzoekers rapporteerden dat TRPV1 bijdraagt tot de genetische voorbestemdheid voor migraine (grote studie bij 500 Spaanse deelnemers), wat suggereert dat TRPA1 en TRPV1 een rol kunnen spelen bij de symptoom-presentatie van CVS. Interessant is dat analgetica en anti-nociceptieve medicijnen gericht zijn op, respectievelijk, TRPV1 en TRPA1 om de pijn-sensatie te verlichten [tramadol, paracetamol cannabinoïden], en deze medicijnen worden routinematig voorgeschreven aan CVS-patiënten. Misschien zijn deze medicijnen bij CVS wel niet meer doeltreffend omwille van de stoornissen of variaties in deze ion-kanalen.

TRPM-kanalen zijn meestal doorlaatbaar voor magnesium en calcium. Enkel TRPM4 en TRPM5 zijn ondoorlaatbaar voor twee-waardige kationen. TRPM3 is doorlaatbaar voor kationen inclusief Ca2+ en Zn2+. Het doorlaatbaarheid-profiel hangt echter erg af van de tot expressie gebrachte variant. Er werd tot op heden geen erfelijke TRPM3 channelopathie beschreven. TRPM3 bleek betrokken bij inflammatoire pijn syndromen, Reumatoïde Arthritis en afgifte van pro-inflammatoire cytokinen. Aangezien pancreatische [insuline-producerende] β-cellen ook een groot aantal of TRPM3-kanalen dragen, bestaat de kans op verstoringen in de insuline/glucose-regulering bij CVS-patiënten. Metabole verstoring werd sinds lang geïdentificeerd als een kardinaal kenmerk van CVS. Bij mensen werd TRPM3 het meest gekarakteriseerd in het centraal zenuwstelsel en de ogen, waar een mis-sense mutatie [punt-mutatie waarbij een wijziging van één nucleotide resulteert in een ander aminozuur in het proteïne] van het TRPM3 gen ook ten grondslag bleek te liggen aan de ontwikkeling van katarakt en glaucoom. TRPM3 is betrokken bij de detektie van warmte en bij pijn-transmissie. TRPM3-deficiënte muizen vertonen duidelijke gebreken wat betreft hun vermijding-responsen ten aanzien van schadelijke warmte en bij de ontwikkeling van inflammatoire hitte hyper-algesie. Ontregeling van de thermoregulerende responsen werd gerapporteerd bij CVS-patiënten. Veralgemeende pijn is een kenmerk van CVS en treedt op in afwezigheid van weefsel-schade, en dit is suggestief voor mogelijke stoornissen van het centraal zenuwstelsel. [Meeus M, Nijs J. Central sensitization: a biopsychosocial explanation for chronic widespread pain in patients with fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome. Clin Rheumatol. (2007) 26: 465-473; zie ook ‘Centrale sensitisatie & pijn-behandeling] Aangezien TRPM3 een rol speelt bij nociceptie en thermoregulering, zou het van belang kunnen zijn bij het pathomechansime van CVS. Daarnaast wordt TRPM3 geaktiveerd door pregnenolon-sulfaat [pregnenolon = een endogeen steroïd-hormoon, de voorloper van progestogenen, mineralo- en gluco-corticoïden, androgenen, oestrogenen en neuro-aktieve steroïden], wat suggereert dat het neuro-endocriene effekten heeft en het zou ook betrokken kunnen zijn bij de regulering van glutamaterge signalisering [via de neurotranimitter glumataat] in de hersenen.

Deze preliminaire bevindingen impliceren TRP ion-kanalen bij de etiologie en het pathomechanisme van CVS. Ontregeling van TRPs, inclusief de TRPM3-familie, is waarschijnlijk betrokken bij het vatbaar maken van CVS-patiënten voor stoornissen in het calcium-metabolisme en loopt evenwijdig met de symptoom-presentatie. Mogelijks zullen de ontregelde influx van calcium-ionen in de cellen een impact hebben op een aantal vitale componenten van de cel-regulerende machinerie. Deze componenten omvatten calcium-gevoelige adenylaat-cyclasen [ACs; enzymen van belang bij het energie-metabolisme] en dus cAMP-expressie en -funktie [cyclisch AMP; een signalisering-molekule]. Zo zouden bv. geïsoleerde cel-types, waarvan werd aangetoond dat ze calcium-sensitieve cel-regulerende mechanismen vertonen bij CVS-patiënten, voor verdere opheldering van TRP ion-kanalen en de waarschijnlijke gevolgen bij CVS kunnen zorgen. Bovendien dienen bevolking-analyse van TRP-SNPs wat betreft vatbaarheid voor CVS, alsook onderzoek van de voorgestelde subtypes, te worden overwogen. Dit zal waarschijnlijk van aanzienlijk belang blijken voor de publieke gezondheid, alsook voor researchers bij het bepalen van de rol van TRP ion-kanalen bij de CVS-symptomatologie, -ernst en -voorbestemdheid.

maart 12, 2011

Ryanodine receptor & inspanning

Filed under: Celbiologie,Inspanning — mewetenschap @ 1:15 pm
Tags: , , , ,

Enige tijd geleden gaven we al informatie mee over het werk van Prof. Marks van ‘Columbia University’ die vond dat dat vermoeidheid ten gevolge inspanning wordt veroorzaakt door calcium dat lekt binnenin spier-cellen. (zie: ‘Molekulair mechanisme voor verminderde inspanningscapaciteit’).

In het kort: Het ryanodine-receptor ionkanaal-complex (RyR; een groep proteïnen die de afgifte van calcium in spiercellen tijdens samentrekking reguleren) ondergaat veranderingen tijdens felle inspanning zodat deze ‘lek’ raken en de spieren vermoeid raken. Blokkeren van dit proces d.m.v. medicijnen (S-107, JTV-519)die het Ca2+ kanaal stabiliseren, die de binding van calstabine op de RyR tijdens inspanning bewaren, zouden de inspanning-capiciteit kunnen verhogen.

Er werd duidelijk gemaakt wat op cellulair niveau gebeurt in de spieren van muizen en mensen tijdens inspanning. Het medicijn werd in de studie uit 2008 enkel bij muizen gebruikt maar daar werd de ‘lekkage’ van de complexen geblokkeerd en kon een inspanning langer worden aangehouden.

Marks is niet echt happig om te communiceren over zijn bevindingen… Columbia verkreeg een patent (omvat o.a. skelet-spier vermoeidheid, inspanning-geïnduceerde skelet-spier vermoeidheid, musculaire dystrofie) voor deze klasse medicijnen en gaf een licentie aan een ‘start-up’ bedrijfje, Armgo Pharma (hebben het op hun website ook over mogelijkheden bij skelet-spier aandoeningen én cognitieve funktie), uit New York; waarvoor hij een ‘consultant’ is.

Uit onderstaande (selektie van de vele) ‘abstracts’ blijkt dat het onderzoek hieromtrent verder gaat maar wij willen mede-patiënten en de Ryanodine Receptor experten hier zeker nog eens attent op maken en aanmoedigen dit te onderzoeken bij M.E.(cvs)…

————————-

Pflugers Arch. (2010) 460(2): 467-80

Ryanodine receptor channelopathies

Betzenhauser MJ, Marks AR

Department of Physiology, Clyde and Helen Wu Centre for Molecular Cardiology, Columbia University College of Physicians and Surgeons, New York, NY 10032, USA

Ryanodine receptoren (RyR) zijn intracellulaire Ca2+-doorlaatbare kanalen die de afgifte van Ca2+ leveren die nodig is voor de samentrekking van skeletale en cardiale spieren. RyR1 ligt aan de basis van skelet-spier contractie, en RyR2 vervult deze rol in de hart-spier. De laatste 20 jaar werden verscheidene mutaties in beide RyR isoformen geïdentificeerd en gelinkt met ziekten van de skeletale en hart-spieren. Kwaadaardige hyperthermie [erfelijke ziekte waarbij algemene verdoving de lichaam-temperatuur snel laat stijgen en de spieren fel gaan samentrekken], ‘central core disease’ [erfelijke myopathie waarbij mitochondrieën ontbreken in het centrum van veel spiervezels] en catecholaminerge polymorfe ventriculaire tachycardie [erfelijke aandoening die zich uit als inspanning-gebonden of door stress (catecholaminen) uitgelokte ventriculaire ritme-stoornissen] bleken genetisch verbonden met mutaties in RyR1 of RyR2. RyR channelopathieën zijn dus van belang omdat ze significante ziekten bij mensen veroorzaken en model-systemen bieden die kunnen worden bestudeerd om de strukturele werking van deze ion-kanalen te verduidelijken.

[Uit het artikel…

Hier wordt gewag gemaakt van een derde RyR isoform: “Bij zoogdieren zijn er drie isoformen (RyR1, RyR2 & RyR3) die subtype-specifieke weefsel-expressie vertonen. RyR1 is de voornaamste isoform skelet-spieren, RyR2 het exclusieve subtype in hart-myocyten. RyR1 en RyR2 zijn vereist voor myocyten-contractie, de rol van RyR3 is minder duidelijk, hoewel deze isoform aanwezig is bij de vroege skelet-spier ontwikkeling een een rol bij leren en geheugen werd voorgesteld [Balschun D, Wolfer DP, Bertocchini F, Barone V, Conti A, Zuschratter W, Missiaen L, Lipp HP, Frey JU, Sorrentino V. Deletion of the ryanodine receptor type 3 (RyR3) impairs forms of synaptic plasticity and spatial learning. EMBO J (1999) 18: 5264–5273].”

S-107 stabiliseert RyR-calstabine interakties, maar anders dan JTV-519 [blokkeert ook Na+, K+ kanalen in hart-myocyten], vertoont het geen aktiviteit op honderden GPCRs [‘G-protein coupled receptors’], ion-kanalen of enzymen.]

————————-

Adv Pharmacol. (2010) 59: 1-30

The ryanodine receptor in cardiac physiology and disease

Kushnir A, Marks AR

Department of Physiology and Cellular Biophysics, Clyde and Helen Wu Centre for Molecular Cardiology, College of Physicians and Surgeons of Columbia University, New York, NY, USA.

[…] Door de ‘Food and Drug Administration’ goedgekeurde farmacologische therapieën voor hart-falen omvatten diuretica [‘plas-middelen, vocht-afdrijvers’], inhibitoren van het renine-angiotensine systeem [RAS; medieert het extracellulair volume (bloed-plasma, lymfe en interstitieel vocht) en arteriële vasoconstrictie] en β-adrenerge receptor antagonisten [zie ‘CVS & de regulering van het energie-metabolisme]. Vooruitgang op het gebied van research naar de ryanodine receptor (RyR2)/calcium afgifte kanalen bracht veel bij wat betreft hart-fysiologie en de pathogenese van hart-falen. Hier bespreken we de belangrijkste observaties, controverses en ontdekkingen die hebben geleid tot de ontwikkeling van nieuwe stoffen die zich richten op RyR2/calcium release kanalen voor de behandeling van hart-falen […].

[Uit het artikel: “S-107 werd ontdekt bij het identifceren van molekulen met RyR/calstabine stabiliserende eigenschappen gelijkaardig met JTV-519 [een 1,4-benzothiazepine afgeleide] die niet significant interageerden met andere ion-kanalen. […] De therapeutische efficiëntie van S107 werd oorspronkelijk aangetoond in skelet-spieren wanneer een versterkte binding van calstabine op RyR1, en verbeterde spierkracht-ontwikkeling en inspanning-capaciteit werd gevonden [zie eerder: het artikel uit 2008].”]

————————-

Drug Discov Today Dis Mech. (2010) 7(2): e151-e157

Fixing ryanodine receptor Ca leak – a novel therapeutic strategy for contractile failure in heart and skeletal muscle

Andersson DC, Marks AR

Department of Physiology and Cellular Biophysics, Clyde and Helen Wu Centre for Molecular Cardiology, College of Physicians and Surgeons of Columbia University, New York, NY 10032, USA

Een kritieke component bij het regeluren van de samentrekbaarheid van hart- en skelet-spieren is de afgifte van Ca2+ via ryanodine receptor (RyR) Ca2+-kanalen in het sarcoplasmatisch reticulum [SR; sarcoplsama = vloeistof die de myofibrillen van dwarsgestreepte spiervezels omgeeft]. Bij hart-falen en myopathie werd gevonden dat de RyR overmatig gefosforyleerd of genitrosyleerd is, en verarmd wat betreft het RyR-stabiliserend proteïne calstabine (FK506 bindend proteïne 12/12.6) [FKBP12 & FKBP12.6 = calstabine-1 & calstabine-2; stabiliseren RyR1 & RyR2]. Dit her-modelleren van het RyR ionkanaal-complex resulteert in een intracellulair SR Ca2+-lek en gestoorde contractiliteit. Ondanks vooruitgang bij de behandeling van hart-falen, zijn er nog zeer hoge sterfte-cijfers voor deze ziekte. Bovendien zijn farmacologische behandelingen voor spier-zwakte en myopathie bijna onbestaand. Van een nieuwe klasse van RyR-stabiliserende medicijnen, rycals, die Ca2+-lekkage reduceren door het stabiliseren van de RyR kanalen, dank zij het behouden van de RyR-calstabine interaktie, werd getoond dat ze de samentrekbaarheid van hart- én skelet-spieren verbeteren. Dit biedt een nieuwe therapeutische strategie voor de behandeling van contractie-problemen in de hart- en skelet-spier.

oktober 4, 2009

Vacuolair APTase bij CVS (‘channelopathy’)

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 3:29 pm
Tags: , , , ,

Op de ‘9th International IACFS/ME Research and Clinical Conference’ (Reno, Nevada, USA 12-15 maart 2009) gaf Prof. Dr Suzanne Hagan (‘Glasgow Caledonian University’), de researcher die nauw samenwerkt met Prof. Dr John Gow, een presentatie over ‘Ion-channel function and CFS’: “Identificatie van veranderingen in gen-expressie van een aantal ATPase enzymen en ion-kanalen gebruikmakend van DNA micro-array wijst op een mogelijke rol voor ion-kanalen en ATPase-funktie bij de pathologie van CVS. Dit kan helpen bij het formuleren van een rationele hypothese voor de pathogenese van CVS.”.

In verband met de ‘Genetische basis van channelopathie bij M.E.(cvs)’ laat ze optekenen: “Er bestaan verschillende condities waarin schommelende vermoeidheid een symptoom is en vele daarvan worden veroorzaakt door abnormale ion-kanalen in het celmembraan. Deze condities omvatten genetisch bepaalde channelopathieën. Recente gegevens suggereren dat Multiple Sclerose een verworven channelopathie is. Bovendien werd recent een hypothese gesteld over de rol van de ion-channelopathieën in de pathogenese van fibromyalgie, een toestand met gelijkaardige symptomen en ontstaansgeschiedenis als die van M.E.(cvs). Bij 111 vrouwelijke M.E.(cvs)-patiënten werden significante veranderingen vastgesteld in de genen verantwoordelijk voor het ionentransport en de ionkanaal-aktiviteit. Ook een deel van de M.E.(cvs)-patiënten zou dus een ionkanaal-dysfunktie kunnen hebben, wat kan bijdragen tot de veelheid aan symptomen die geassocieerd wordt met M.E.(cvs).”.

In het artikel ‘A Gene Signature for Post-Infectious Chronic Fatigue Syndrome’ (BMC Medical Genomics 2009, 2:38) [zie ‘Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’] wordt daar echter nog niet over gerapporteerd…

Hieronder enkele stukken die verwijzen naar onderzoek dat aan de gang is en naar een patent dat Gow reeds in 2006 nam, anticiperend op resultaten die zij verder verwachten. Bron: European Patent Office (v3.espacenet.com) – August 10, 2006 – World Patent WO2006082390: Materials and Methods for Diagnosis and Treatment of  Chronic Fatigue Syndrome; John W. Gow and Abhijit Chaudhuri (Patent File Number GB0502042.5).

Misschien van belang om te geven is dat Prof. Gow, naast ‘Director for Forensic Investigation’ aan de ‘Glasgow Caledonian University’, ook oprichter en technisch directeur is van het bedrijfje ‘Crucial Genetics’ dat genetische vaderschapstesten aanbiedt…

Nog even herhalen dat er verschillende types ATPasen zijn: P-type ATPasen verbruiken ATP (Na+K+-ATPasen wisselen natrium-ionen uit voor kalium-ionen waardoor een lage Na+-concentratie en een hoge K+-concentratie binnen de cel ontstaat en een transmembraan-potentiaal wordt gecreëerd; H+K+-ATPasen zorgen voor de lage zuurgraad in de maag; Ca2+-ATPasen zorgen voor een lage intracellulaire calcium-concentratie in spiercellen.), F-type ATPasen zorgen voor de aanmaak van ATP uit ADP en anorganisch fosfaat (mitochondrieën) en V-type ATPasen gebruiken ATP om protonen (H+) te pompen naar een compartiment met een hoge zuurgraad.

Vacuolar type H+-ATPase (v-ATPase) is een sterk geconserveerd evolutionair oer-oud enzyme met opmerkelijk diverse funkties bj eukaryote (met een echte kern) organismen. v-ATPasen controleren de zuurtegraad (pH) van een brede waaier intracellulaire organellen (elk van deze vereist een specifieke interne pH) en pompen protonen (H+) doorheen de plasma-membranen van talrijke cel-types. Het v-ATPase complex kan ook deelnemen aan het waarnemen van de interne pH van de organellen

v-ATPasen koppelen de energie van ATP-hydrolyse aan protonen-transport bij intracellulaire en plasma-membranen van eukaryote cellen. v-ATPasen werken dus exclusief als een ATP-afhankelijke protonen-pomp.

In een cel kunnen v-ATPasen betrokken zijn bij verscheidene essentiële cellulaire funkties, inclusief receptor-gemedieerde endocytose (het opnemen van extra-cellulaire macrom-molekulen in de cel via insluiting door het celmembraan; dit trekt steeds iets verder naar binnen toe totdat het uiteindelijk een zelfstandig blaasje of vesikel is), post-translationle modificatie (allerlei chemische wijzigingen van een proteïne na zijn translatie uit het mRNA), proteïne-sortering (het naar zijn bestemming leiden van een nieuw aangemaakt polypeptide) via het secretoir mechansime (proteïne-synthese gebeurt op de ribosomen, de polypeptide-ketens gaan naar het Golgi-complex en worden vandaar naar hun bestemmingen geleid; dit mechanisme waarbij zo proteïnen worden gesynthetiseerd en gesorteerd wordt het secretoir mechansime genoemd), proteïne-afbraak en secundair transport.

Deze processen worden gereguleerd via modulering van de expressie op het plasma-membraan en aktiviteit van het v-ATPase.

[Vraag desgewenst naar referenties]

http://www.ahummingbirdsguide.com

CVS Patent Gow et al.

“Eerdere rapporten hypothiseerden dat CVS een vorm van ‘channelopathy’ is – een aandoening van ion-kanalen in de cel-membranen. Er zijn meerdere meldingen in de literatuur waarvan we geloven dat ze de hypothese versterken die stelt dat vacuolair H+-ATPase een pathogene rol speelt bij CVS.

Lokale anaesthetica, waarvan is geweten dat ze op ion-kanalen inwerken, hebben een ongunstig effekt op patiënten met M.E.(cvs). Er werd ook aangetoond dat er bij sommige patiënten met M.E.(cvs) morfologische veranderingen zijn bij de rode bloedcellen. Opmerkelijk: een studie door Nishiguchi et al. heeft aangetoond dat het lokaal verdovingsmiddel lidocaine omkeerbare morfologische transformatie kan induceren van menselijke rode bloedcellen en dat deze verandering wordt gemedieerd door de aktivatie van vacuolair H+-ATPase. Daarenboven hebben Li et al. getoond dat het gen betrokken is bij ijzer-binding in rode bloedcellen.

Het ion-kanaal gen is een lid van de vacuolaire H+-ATPase proton-transporterende gen-familie. Deze familie van genen is direct betrokken bij de fosfocreatine-afhankelijke [zie Metabole veranderingen in spieren en hersenen bij CVS’] glutamaat-opname door synaptische vesikels [zie items over glutamaat-opname]. Het gen is verantwoordelijk voor ‘vesicle-docking’ / exocytose [‘docking’ is het proces waarbij het vesikel (‘blaasje’ met inhoud) en het pre-synaptisch membraan zich zo positioneren dat ze klaar zijn om te fuseren; na samensmelten van de membranen ontstaat een kleine opening die groeit totdat de exocytose gebeurt en de inhoud van het vesikel wordt vrijgegeven in de synaptische ruimte.] tijdens neurotransmitter-release en is een belangrijke constituent van synaptische vesikels geassocieerd met intracellulaire membraan-strukturen. We hebben aangetoond, gebruikmakend van H-MRS, dat er een verstoring is van het choline/creatine evenwicht in het centraal zenuwstelsel [zie Metabole veranderingen in spieren en hersenen bij CVS’]. Deze bevinding werd bevestigd door Puri et al. Zoals hierboven gesteld, is dit type gen direct betrokken bij de creatine-mechanismen. We hebben eerder aangetoond dat patiënten met CVS lage kalium-waarden in het lichaan hebben. Bailey et al. hebben een verband tussen kalium-depletie en upregulering van H+-ATPase getoond.

Zoals hierboven aangegeven, werden virussen dikwijls geassocieerd met CVS. Het binnenkomen van virussen in de cellen kan worden gemedieerd door H+-ATPase. Naast virale infektie die neurotransmitter-funktie aantast, is er een grote hoeveelheid bewijs dat aantoont dat vacuolair H+-ATPase ook is betrokken.”

[Voor referenties: neem contact]

http://www.ncf-net.org [National CFIDS Foundation]

Alan Cocchetto, NCF Medical Director ©2006

Dr. John Gow, van de ‘Glasgow University in Scotland’, heeft de gen-signatuur aangekondigd die zijn research-groep heeft geïdentificeerd bij patiënten met M.E./ CFIDS (World Patent WO2006082390). Het patent reveleert een aantal geïdentificeerde genen die tot expressie komen aan abnormale waarden bij patiënten met M.E.(cvs) vergeleken met normale, gezonde individuen. Volgens Dr. Gow zouden de geïdentificeerde genen objectieve ziekte-merkers kunnen leveren die kunnen worden gebruikt in diagnostische testen ter ondersteuning van de diagnose van M.E.(cvs).

In zijn patent toonde Dr. Gow zijn interesse in het ATPase-systeem. In dit patent wordt gesteld “Op het cellulair niveau wordt vermoeidheid gelinkt met wijzigingen in de cel-membraan ion-kanaal trafiek en het ATPase-systeem. [Chaudhuri A, Watson WS, Behan PO. Arguments for a role of abnormal ionophore function in Chronic Fatigue Syndrome. In: Yehuda S, Moltofsky DI (eds). Chronic Fatigue Syndrome. New York, Plenum Press 1997; 119-30] ATPasen worden ook gelinkt met neurotransmitter-afgifte (bv. dopamine) [Goncealves PP, Meireles SM, Neves P, Vale MGP. Ca2+-sensitivity of synaptic vesicle dopamine, gamma-aminobutyric acid and glutamate transport-system. Neurochemical research 2001; 26: 75-81] en cellulair energie-metabolisme via creatine-fosfatase. Verhoogde ATPase-aktiviteit werd gerapporteerd in spier-biopten van patiënten met CVS [Gow JW, McGarry F, Behan WMH, Simpson K, Behan PO. Molecular analysis of cell-membrane ion-channel function in Chronic Fatigue Syndrome (Abstract). International Meeting on Chronic Fatigue Syndrome, Dublin 1994]. Uit eerder werk bleek de mogelijkheid dat patiënten met CVS een ion-kanaal dysfunktie zouden kunnen hebben [Chaudhuri A, Watson WS, Pearn J, Behan PO. Symptoms of Chronic Fatigue Syndrome are due to abnormal ion-channel function. Medical Hypotheses 2000; 54: 59-63]. Deze dysfunktie zou kunnen worden geïnduceerd door veranderingen in de ion-kanaal funktie, neurotransmitters betrokken bij kanaal-‘gating’ [openen en sluiten] of door een verschuiving in het evenwicht van de cellulaire ‘energie-lading’, de ratio tussen ATP en ADP, die normalerwijs een funktie is van de ATPase-aktiviteit.”.

Dr. Gow vervolgde: “Een groep aan de ‘University of Ulm’ (Duitsland) heeft gesuggereerd dat een pentapeptide (QYNAD) [klein eiwit bestaande uit 5 aminozuren Gln-Tyr-Asn-Ala-Asp] met Na+-kanaal blokkerende werking een biologische merker zou kunnen zijn van bepaalde inflammatoire en immunologische aandoeningen van het zenuwstelsel. De uitvinders vroegen zich af of het pentapeptide geïdentificeerd door de duitse groep al dan niet een rol zou kunnen spelen bij CVS. Serum-stalen werden naar ‘University of Ulm’ verzonden voor analyse. De 15 stalen omvatten 5 normale controles, 5 patiënten met CVS en 5 ziekte-controles (waarvan 2 patiënten met MS. De stalen waren 1-15 genummerd en de duitse groep was niet op de hoogte wat de stalen waren of welke stalen wat waren, tot na de beëindiging van het experiment. Toen de code werd verbroken, toonden de resultaten dat in de ziekte-controle groep de waarden van het pentapeptide 2,3x die van de normale controles waren (gelijkaardig met de gepubliceerde data) en bij de CVS-stalen lagen de waarden 3x hoger dan de gezonde controles… De duitse groep was niet in staat een endogeen gen te identificeren dat codeert voor het pentapeptide. De uitvinders voerden een […] aminozuur-vergelijking uit voor het pentapeptide QYNAD… Er werden een aantal gekloneerde nucleotide-sequenties gevonden en wanneer deze werden vergeleken met nucleotide-databases, vertoonde slechts één kloon ‘full-length’ homologie met een menselijk gen. Dit gen bleek een menselijk ion-kanaal gen – de vacuolaire protonen-pomp H+-ATPase (v-ATPase).”. Dr. Gow stelde dan: “De uitvinders vroegen zich daarna af of het v-ATPase een kandidaat gen voor een diagnostische test voor CVS vertegenwoordigt… De patiënten-stalen hebben een significant hogere waarden qua v-ATPase mRNA dan de gezonde controles. Dus: het v-ATPase gen lijkt een waarachtige biomerker voor CFS/M.E.(cvs) te vertegenwoordigen.”

[…]

Verder stelt Dr. Gow in zijn patent: “Het v-ATPase staat bekend te zijn betrokken bij de regulering van een aantal metabole funkties die verstoord zijn bij M.E.(cvs). v-ATPase upregulering zou daarom een verklaring kunnen bieden voor een aantal van de symptomen die worden geobserveerd. Bijvoorbeeld: gestegen v-ATPase aktiviteit zou de intracellulaire acidose kunnen verklaren in spieren bij inspanning, borst-pijn (syndroom X) [metabool syndroom; omvat insuline-resistentie in associatie met stoornissen van de koolhydraat-tolerantie en allerlei metabole afwijkingen]), veranderde neurotransmitter (dopamine) funktie en abnormale regulering van hypothalamische hormonen. Daarenboven zou het de verhoogde energie-conumptie en vermoeidheid geassocieerd met de aandoening kunnen verklaren.”.

[…]

Het QYNAD-verhaal blijkt nogal controversieel… Na 2006 is er ook niet meer over gepubliceerd…

Bafilomycine A1 (BFLA1), een lid van de plecomacrolide sub-klasse van macrolide antibiotica , is een krachtige en zeer specifieke inhibitor van vacuolair ATPase en intracellulaire verzuring (bij hoge concetraties). Het zou ook concentratie-afhankelijke effekten hebben op de leefbaarheid van neuronale cellen: BafA1 inhibeert de sterfte van neuronen geïnduceerd door autofage stress (autofagie, of autofagocytose, is een strikt geregeld proces waarbij de cel eigen cel-produkten verteert in de zogenaamde lysomen, het maakt deel uit van normale cel-groei, ontwikkeling en homeostase, en helpt het evenwicht behouden tussen synthese, afbraak en recyclage van cellulaire produkten.; autofage stress komt voor bij nutrienten-tekort of lysosoom-dysfunktie en kan leiden tot cel-sterfte, ook beschreven bij neurodegeneratieve aandoeningen).

Ook het struktureel gelijkaardige bafilomycine B1 en concanamycine A zijn neuroprotektief tegen chloroquine-geïnduceerde sterfte (chloroquine remt autofagie; de lysosomotrope stof chloroquine induceert autofage stress en daaropvolgende neuronale sterfte; het antibioticum bafilomycine A1 vermindert deze neuronale sterfte dramatisch.). Er zijn aanwijzingen dat plecomacroliden excitatorische synaptische transmissie kunnen blokkeren.

Andere meldingen van v-ATPase inhibite betreffen het NO-genererend S-nitrosoglutathion (SNG) en het nieuwere FR177995…

september 20, 2009

Matige inspanning verhoogt expressie van sensorische, adrenerge en immuun genen bij CVS

De studie hier wordt uitgebreid weergegeven voor degenen die er zich willen in verdiepen. Het betreft een uitbreiding van eerder aangehaald werk door Alan & Kathy Light. Leken worden verwezen naar de samenvatting en besluiten.

Korte omschrijving van dit onderzoek…

* Hypothesen:

25 minuten matige inspanning zou de gen-expressie verhogen van:

– Acid-sensing ion-channel [zuur-gevoelig ion-kanaal] (waarschijnlijk ASIC3)

– Purinerge type 2X receptoren (waarschijnlijk P2X4 en P2X5), en

– ‘Transient receptor potential vanilloid’ type 1 (TRPV1).

Dit werd getest 8, 24 en 48 uren na inspanning bij CVS-patiënten vs normale individuen.

* Resultaten:

— RT-PCR toonde dat 19 CVS-patiënten lagere expressie van beta-2 adrenerge receptoren hadden maar anders niet verschilden van 16 controle-individuen vóór inspanning.

— Na een volgehouden matige inspanning-test vertoonden CVS-patiënten grotere stijgingen qua gen-expressie voor:

– Metaboliet-detekterende receptoren ASIC3, P2X4 en P2X5

– Sympatisch zenuwstelsel (SZS) receptoren alfa-2A, beta-1, beta-2 en

– COMT en immuunsysteem (IS) genen IL10 en TLR4 van 0,5 tot 48 uur na inspanning.

— Deze verhogingen werden ook vastgesteld bij de CVS-subgroep met co-morbide fibromyalgie (FMS).

— Ze waren sterk gecorreleerd met fysieke vermoeidheid, mentale vermoeidheid en pijn.

— Deze nieuwe bevindingen suggereren ontregeling van metaboliet-detekterende receptoren zowel van het SZS en IS bij CVS en CVS-FMS.

Zie ‘Spier-metaboreceptoren’ voor meer achtergrond over ASIC3, P2X & TRPV1.

Adrenerge receptoren binden specifiek met en worden geaktiveerd door de catecholaminen adrenaline en noradrenaline; ze komen tussen bij het overbrengen van impulsen van zenuw naar eindorgaan. Er zijn vijf types, α-1 en α-2, en β-1, β-2 en β-3. Noradrenaline heeft een grotere affiniteit voor α; voor adrenaline hangt de gevoeligheid af van het subtype. Bloedvaten van skeletspieren bevatten zowel α als β.

COMT = catechol-O-methyltransferase; enzyme dat catecholaminen inaktiveert (ook dopamine is een catecholamine).

TLR4 = Toll-Like receptor die een rol speelt bij de herkenning van bakterieel lipopolysaccharide en het aangeboren immuunsysteem aktiveert.

IL10 = interleukine-10; een anti-inflammatoir cytokine; heeft effekten bij immuun-regulering en inflammatie.

————————-

J Pain. 2009 Jul 30. [Epub ahead of print]

Moderate Exercise Increases Expression for Sensory, Adrenergic and Immune Genes in Chronic Fatigue Syndrome Patients But Not in Normal Subjects

Alan R. Light*†, Andrea T. White, Ronald W. Hughen* & Kathleen C. Light*

Department of Neurobiology and Anatomy, University of Utah Salt Lake City, Utah, University of Utah Salt Lake City, Utah

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

*Department of Anaesthesiology, University of Utah Salt Lake City, Utah, University of Utah Salt Lake City, Utah

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid, dikwijls vergezeld van wijd-verspreide spier-pijn die voldoet aan de criteria voor fibromyalgie-syndroom (FMS). Symptomen verergeren uitgeproken na inspanning. Eerdere studies toonden betrokkenheid van een ontregeling van het sympatisch zenuwstelsel (SZS) en het immuunsysteem (IS) bij CVS en FMS. Recent toonden we dat ‘acid sensing ion-channel’ (waarschijnlijk ASIC3), ‘purinergic type 2X’ receptoren (waarschijnlijk P2X4 en P2X5) en de ‘transient receptor potential vanilloid type 1’ (TRPV1) molekulaire receptoren zijn in sensorische neuronen van muizen die metabolieten detekteren die acute spier-pijn en mogelijks spier-moeheid veroorzaken. Deze molekulaire receptoren worden gevonden op menselijke leukocyten, samen met SZS en IS genen. Real-time kwantitatieve PCR [techniek uit de molekulaire genetica] toonde dat 19 CVS-patiënten een lagere expressie van beta-2 adrenerge receptoren hadden maar dat ze anderzijds niet verschilden van 16 controle-individuen vóór inspanning. Na een volgehouden milde inspanning-test, vertoonden CVS- patiënten grotere stijgingen dan controle-individuen qua gen-expressie van metaboliet-detekterende receptoren ASIC3, P2X4 en P2X5, van SZS receptoren alfa-2A, beta-1, beta-2 en COMT, en van IS-genen IL10 en TLR4; en dit van 0,5 tot 48 uur (P < .05) na inspanning. Deze stijgingen werden ook gezien in de CVS-subgroep met co-morbide FMS en waren sterk gecorreleerd met symptomen van fysieke vermoeidheid, mentale vermoeidheid en pijn. Deze nieuwe bevindingen suggereren ontregeling van metaboliet-detekterende, zowel als SZS- en IS-receptoren bij CVS en CVS/FMS.

[…] Eén van de meest voorkomende aandoeningen die co-morbide zijn met CVS is fibromyalgie […], tot 70% van de patiënten met CVS hebben ook FMS (gehad). Alle symptomen van CVS en FMS zijn subjectief, wat het stellen van een diagnose en de behandeling moeilijk maakt. Er is een duidelijke nood aan objectieve biomerkers voor deze syndromen.

Zoals bij andere ziekten met een onbekende etiologie is de strategie om aanwijzingen te vinden voor de oorzaken, het gebruik van gen-expressie micro-arrays om te genen met over- of onder-expressie aan te wijzen bij CVS-patiënten. Er zijn enkele pogingen ondernomen om zo biomerkers te vinden bij kleine CVS-populaties maar de resultaten tot op heden waren dubbelzinnig. [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; Fang H, Xie Q, Boneva R, Fostel J, Perkins R, TongW: Gene-expression profile exploration of a large dataset on Chronic Fatigue Syndrome. Pharmacogenomics (2006) 7:429-440; Kerr JR, Petty R, Burke B, Gough J, Fear D, Sinclair LI, Mattey DL, Richards SC, Montgomery J, Baldwin DA, Kellam P, Harrison TJ, Griffin GE, Main J, Enlander D, Nutt DJ, Holgate ST: Gene-expression subtypes in patients with on Chronic Fatigue Syndrome / Myalgic Encephalomyelitis. J Infect Dis (2008) 197:1171-1184; Saiki T, Kawai T, Morita K, Ohta M, Saito T, Rokutan K, Ban N: Identification of marker-genes for differential diagnosis of on Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607; Whistler T, Unger ER, Nisenbaum R, Vernon SD: Integration of gene-expression, clinical and epidemiologic data to characterize Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med (2003) 1:10] Eén verklaring voor het verschil zou kunnen zijn dat er meerdere types CVS bestaan, waarbij elk type een verschillende gen-expressie profiel heeft. Zo veel als 7 subtypes van CVS werden voorgesteld op basis van gen-expressie. [Kerr et al.] Andere onderzoekers hebben een meer gerichte benadering gebruikt door gebruik te maken van kwantitative mRNA metingen van genen gerelateerd aan immuun-funktie; evenzeer met weinig overéénkomst tussen de onderzochte genen. [Natelson BH, Zhou X, Ottenweller JE, Bergen MT, Sisto SA, Drastal S, Tapp WN, Gause WL: Effect of acute exhausting exercise on cytokine gene-expression in men. Int J Sports Med (1996) 17:299-302; Sorensen B, Jones JF, Vernon SD, Rajeevan MS: Transcriptional control of complement-activation in an exercise-model of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2009) 15:34-429]

Wij hebben een verschillende strategie gevolgd bij onze pogingen om gen-expressie te gebruiken om bruikbare biomerkers voor CVS en factoren bij de initiatie en het in stand houden van dit syndroom te bepalen. We focusten op genen die zouden kunnen bijdragen tot het primair symptoom van CVS – vermoeidheid – en op 2 van de meest gebruikelijke bijkomende symptomen, spier-pijn en langdurige post-exertionele verslechtering van symptomen.

Vermoeidheid heeft veel definities: van verlies van vrijwillige spier-samentrekking tot de perceptie van ‘moe voelen’. De symptomen beschreven bij CVS en gemeten met vermoeidheid-vragenlijsten benadert echter beter het laatste fenomeen. Deze ‘vermoeidheid’ is afkomstig van de spieren en van een unieke cognitieve toestand in de hersenen. Dit gevoel van vermoeidheid van spieren (dat voorkomt met of zonder spier-pijn) wordt veroorzaakt door metabolieten die worden geproduceerd tijdens spier-samentrekking en wordt versterkt na uitputtende inspanning bij normale individuen. Matige inspanning veroorzaakt echter weinig langdurige vermoeidheid na inspanning en gewoonlijk geen spier-pijn bij normale individuen, terwijl deze symptomen dikwijls verergerd zijn zelfs na matige inspanning bij CVS-patiënten.

Om meer te weten te komen over sensorische spier-moeheid en -pijn, voerden we muis-experimenten uit om te bepalen welke types sensorische neuronen die metabolieten geproduceerd bij spier-contractie coderen. We vonden ten minste 2 klassen sensorische neuronen. Deze 2 klassen vertegenwoordigen waarschijnlijk (1) sensorische neuronen die in staat zijn signalen die worden geïnterpreteerd als fysieke vermoeidheid te versturen en (2) sensorische neuronen die in staat zijn signalen die geïnterpreteerd worden als spier-pijn. Onze analyse suggereerde, gebruikmakend van antagonisten [stof die een biologische receptor blokkeert of geneesmiddel dat de werking of een specifieke bijwerking van een geneesmiddel afremt] en agonisten [stof die een biologische receptor aktiveert en zo een reaktie of aktiviteit in gang zet], dat ten minste 4 molekulaire receptoren synergistisch werken om de metabolieten geproduceerd bij spier-contractie te detekteren. Deze omvatten een zuur-voelend ion-kanaal – ook ‘amiloride-sensitive ion-channel’ of ASIC genaamd (waarschijnlijk ASIC3), 2 purinergische receptoren van het X-type (P2X5 en/of P2X4) die worden geaktiveerd door ATP en ‘transient receptor potential vanilloid’ type 1 (TRPV1) die wordt geaktiveerd door warmte, zuur of endocannabinoïden [Endogene cannabis-achtige substanties, groep neuro-modulerende stoffen die samen met hun receptoren betrokken zijn bij eetlust, pijn-gevoel, stemming en geheugen. De cannabinoid CB1 receptor komt veel voor in hersen-gebieden betrokken bij beweging-controle, cognitie, emotionele responsen, gemotiveerd gedrag en homeostase. Buten de hersenen is het endocannabinoid systeem één van de cruciale modulatoren van het autonoom zenuwstelsel, het immuun-systeem en de micro-circulatie.]. Het verschil qua codering tussen de ‘vermoeidheid’- vs de ‘nociceptieve’ [pijn-waarnemende] mechanismen leek te zijn verbonden met de P2X5 vs P2X4 receptoren, terwijl P2X5 de verhoogde sensitiviteit overbracht nodig om lage concentraties aan metabolieten geassocieerd met ‘vermoeidheid’ te detekteren. Het delen van de meeste (maar niet alle) molekulaire receptoren door ‘vermoeidheid’- en ‘nociceptieve’ spier-afferenten [afferente neuronen brengen prikkels van de spieren/organen naar het centraal zenuwstelsel] voorspelt ten minste enige overlapping tussen vermoeidheid-symptomen bij CVS en spier-pijn symptomen. Ander onderzoekers hebben gevonden dat ASIC3 sterk verhoogd wordt door spier- en gewricht-ontsteking, die hyperalgesie  [verhoogde gevoeligheid voor pijn] omvat. Dus suggereren we dat de primaire symptomen van CVS, vermoeidheid en spier-pijn, resulteren uit versterkte aktivatie van ‘vermoeidheid’- en ‘nociceptieve’ afferenten van spieren. Hieruit volgt dat verhoogde expressie van de molekulaire receptoren coderend voor metabolieten een merker zouden kunnen zijn voor verhoogde vermoeidheid en/of spier-pijn.

Het sympatisch zenuwstelsel (SZS), omwille van zijn belangrijke rol bij het reguleren van regionale doorbloeding in respons op de opstapeling van metabolieten in werkende spieren; en het immuunsysteem (IS), omwille van zijn vermogen om de gevoeligheid van perifere én centrale sensorische mechanismen te veranderen, zou ook kunnen bijdragen tot de symptomen van CVS en FMS. De hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as bleek ook betrokken bij de inductie en instandhouding van CVS. Dit zijn dezelfde systemen waarbij ontregelde genen werden gevonden gebruikmakend van micro-array analyse bij CVS-patiënten. [referenties: zie hierboven] Specifiek: (1) adrenerge receptoren kunnen veranderd zijn bij CVS en (2) immuun-cel cytokinen en receptoren zouden kunnen veranderd zijn bij CVS, alhoewel er veel tegenstellingen bestaan. (3) Ten slotte bleken polymorfismen in HPA-as receptor genen en ontregelde waarden van HPA-hormonen en expressie of HPA-as genen ook betrokken bij CVS.

Omdat circulerende immuun-cellen reageren op adrenerge agonisten en metaboliet-stijgingen in skelet-spieren, en omdat het IS betrokken is bij CVS, zochten we naar veranderingen in mRNA van metaboliet-detekterende, adrenerge en immuun-funktie genen uit leukocyten van CVS-patiënten en vergeleken die met mRNA-wijzigingen bij controle-individuen. Omdat vermoeidheid en spier-pijn bij CVS en FMS veel meer verergeren door fysieke inspanning dan bij controle-individuen, bekeken we gen-expressie vóór en na 25 minuten matige inspanning op tijdstippen vóór, tijdens en na, waar we verhoogde gen-expressie hadden gevonden in deze 3 systemen bij normale individuen bij maximale inspanning.

Initiële experimenten met normale individuen wezen er op dat mRNA voor metaboliet-detekterende (ASIC3, P2X4, P2X5, TRPV1), adrenerge (α-2A, β-1, β-2, COMT) en immune (IL6, IL10, TNF-α, TLR4, CD14) genen ge-upreguleerd waren 8 en 24 uur na ernstige inspanning. De mRNA-verhogingen keerden terug naar bijna normale waarden 48 uur na ernstige inspanning. [Light AR, Hughen RW, Zhang J, White A, Light KC, Jensen BT, Fitschen KL: Molecular receptors for pH found on sensory neurons are also found on mouse and human leukocytes and increase 8-48 hours post-exercise in both control-subjects and fibromyalgia and chronic fatigue patients. Soc Neurosci (2007) 510:3] Dit tijdsverloop van mRNA-stijgingen bevestigde de meldingen van ‘delayed onset muscle-soreness’ (DOMS) [spierpijn en/of stijfheid die met 24-48h tot 72h vertraging optreedt; wellicht veroorzaakt door micro-scheurtjes in spier-bindweefsel en cel-membraan] en vertraagde spier-moeheid bij deze normale individuen. CVS-patiënten rapporteren dat zelfs matige inspanning moderate die niet tot DOMS of spier-moeheid leidt bij normale individuen, fysieke moeheid en pijn van ten minste 48 uur of langer veroorzaakt. Daarom testten we de hypothesen dat 25 minuten matige inspanning de gen-expressie van eerder-genoemde genen zou verhogen, gemeten 8, 24 en 48 uur na inspanning bij CVS-patiënten maar niet bij normale individuen. Verder verzamelden we subjectieve metingen voor vermoeidheid en pijn, en maten enkele fysiologische inspanning-parameters om te bepalen of de wijzigingen qua gen-expressie gelinkt waren met vermoeidheid en/of pijn-symptomen bij CVS-patiënten en controle-individuen.

Methoden

Deelnemers

[…] Door het verlies van gegevens tijdens mRNA-analyses omvat het staal van jet huidige for rapport 19 CVS-patiënten (15 vrouwen) en 16 controle-individuen (11 vrouwen). […] Eén vrouwelijk controle-individu ontwikkelde fibromyalgie binnen het jaar na de testen en werd niet opgenomen analyses. Alle CVS-patiënten voldeden aan de CDC-criteria voor CVS (Fukuda et al. 1994). Voorafgaandelijk had de screening alle andere gekende oorzaken voor persistente of terugkerende vermoeidheid uitgesloten bij deze CVS-patiënten. Exclusie-criteria omvatten aktieve infekties van de bovenste luchtwegen; gebruik van corticosteroëden, SZS-agonisten of analgetica op voorschrift die het SZS, de HPA of cytokine-aktiviteit beïnvloeden; en/of ongecontroleerde cardiovasculaire of long-ziekte. Allen stopten dergelijke medicijnen 3 dagen vóór en 3 dagen tijdens het inspanning-protocol […]. Alle patiënten werden ook gescreend voor FMS met de ‘American College of Rheumatology’ (ACR) criteria […]. Dertien van de 19 CVS-patiënten (68%) voldeden ook aan de ACR-criteria voor FMS […]. Bij de primaire analysen werden alle 19 CVS-patiënten vergeleken met de 15 controle-individuen. In afzonderlijke secundaire analysen werden de 13 patiënten die voldeden aan CVS- én FMS-criteria vergeleken met controle-individuen. Omdat slechts 6 patiënten voldeden aan de criteria voor CVS zonder FMS ontbrak het ons staal aan voldoende statistische kracht om de effekten in deze subgroep te onderzoeken.

Protocol-overzicht

Alle deelnemers onthielden zich van formele inspanning buiten de vereiste inspanning-test gedurende een periode van 4 dagen, te beginnen 48 uur vóór de inspanning-test tot na de laatste (48 uur) bloed-afname. Veneus bloed (arm) werd afgenomen bij ‘baseline’ en 0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning. Om de ernst te bepalen van vooraf-bestaande en inspanning-gerelateerde vermoeidheid en myalgie-symptomen bij elke bloed-afname, tijdens en onmiddellijk na de inspanning, gaf elk individu numerieke waarden voor mentale vermoeidheid, fysieke vermoeidheid en algemene lichaamspijn op een schaal van 0 tot 100 […]. Meteen na de ‘baseline’ bloed-afname starten de deelnemers de inspanning.

Inspanning-protocol

[…] 25-minuten, ‘whole-body’ inspanning-test. Er werd de individuen gevraagd tijdens de eerste 5 minuten van de inspanning de pedaalslag te verhogen tot 70% van de leeftijd-voorspelde maximale hartslag was bereikt. Daarna werd de arbeid aangepast opdat deze hartslag gedurende het sub-maximale inspanning-protocol kon worden aangehouden. De ervaren inspanning [‘ratings of perceived exertion’, RPE] werd elke 5 minuten gemeten op een schaal van 1 tot 10; de hartslag werd elke minuut opgenomen en de bloeddruk bij ‘baseline’, elke 10 minuten gedurende de inspanning en bij het beëindigen van de inspanning. We kozen voor een volgehouden matige inspanning i.p.v. een maximale inspanning-test (die gewoonlijk slechts 5 tot 9 minuten duurt bij CVS-patiënten) omwille van de betere gelijkenis met de natuurlijke inspanning-ervaringen die in het dagelijks leven symptomen van CVS-patiënten verslechten. Onze 25 minuten durende sub-maximale inspanning-taak veroorzaakte consistente verergering van vermoeidheid en pijn-symptomen van 8 tot 48 uur na inspanning. In tegenstelling tot een kortere maximale inspanning-taak, waar meldingen van verslechtering van CVS-symptomen inconsistent of afwezig waren tot 5 dagen na de test, een patroon dat gewoonlijk niet wordt gezien in ‘real life’. Protocollen met maximale inspanning hebben weinig verschillen aangetoond qua cardiorespiratoire en perceptuele responsen (bv. RPE) tussen CVS-patiënten en controle-individuen gematcht voor fitness. Het is echter opmerkelijk dat responsen op sub-maximale inspanning, inclusief VO2, de inspanning-prestatie piek bij CVS-patiënten niet voorspellen.

mRNA Extraktie en Analyse

[…] Baseline-waarden voor elk gen werden berekend t.o.v. TF2B [Transcriptie-initatie-factor die een belanrijke rol speelt bij aktivatie van eukaryote genen; vertoont weinig intrinsieke variatie, stijgt of daalt niet door het inspanning-protocol.] en deze werden gebruikt als ijkpunt voor alle metingen na de inspanning-periode.

Complete Blood Cell Counts

[…] Groep-verschillen waren klein en zouden de mRNA-resultaten die hier worden gerapporteerd niet mogen beïnvloeden.

Statistische Analyse

[…]

Waarden na inspanning werden voor elke meting van gen-expressie eerst genormaliseerd ten opzichte van de baseline-waarden van het individu (1,00 = baseline). Om vals-positieve resultaten bekomen bij het onderzoeken van multipele uitkomsten te minimaliseren, ondernamen we 2 stappen. Ten eerste: in plaats van groep-verschillen afzonderlijk te onderzoeken bij elke van de 4 tijdspunten na inspanning, combineerden we ze tot één enkele meting, genaamd ‘area under the curve’ (AUC) [gebied onder de curve]. De AUC na inspanning voor elke gen-expressie meting werd berekend door het totaliseren van de waarden na 0,5 / 8 / 24 en 48 uur […]. Ten tweede: […] we groepeerden eerst onze AUC-metingen in 3 categorieën (metaboliet-detekterende merkers, adrenerge merkers en immune merkers) en […] onderzochten of er betrouwbare groep-verschillen voor elke van deze 3 waren. Er waren significante globale groep-effekten in de richting van grotere mRNA-stijgingen na inspanning bij CVS-patiënten vs controle-individuen […], wat ons dan toeliet groep-effekten te onderzoeken op elke specifieke AUC-meting […].

We onderzochten of groep-verschillen gerelateerd waren met verschillen qua leeftijd, geslacht of ‘body-mas-index’ (BMI) […]. In geen enkel geval was leeftijd of geslacht een significante factor, Terwijl BMI significant was voor 2 metingen: β-1 en β-2 AUC; dus werden de resultaten vóór én na aanpassing voor BMI voor deze metingen gerapporteerd. […]

Resultaten

Primaire Analysen

[…] Groepen verschilden niet qua leeftijd, bloeddruk of hartslag bij baseline of tijdens de inspanning-taak. Beide groepen behaalden de vooropgestelde 70% van de maximum door leeftijd voorspelde hartslag tijdens inspanning. De CVS-patiënten hadden een significant hogere BMI dan controle-individuen en ze rapporteerden significant hogere gemiddelde waarden van ervaren inspanning (RPE) zelfs al leverden ze significant minder arbeid dan controle-individuen.

[…] CVS-patiënten hadden significant hogere waarden voor vermoeidheid (fysiek en mentaal) en pijn dan controle-individuen zelfs bij baseline en deze verschillen bleven op alle andere tijdpunten. Er waren ook verhogingen voor deze 3 symptomen tijdens en na inspanning, vergeleken met baseline. Midden in de inspanning vertoonden controle-individuen én CVS-patiënten verhoogde waarden voor fysieke vermoeidheid maar enkel de CVS-patiënten bleven verhoogde fysieke vermoeidheid vertonen 0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning. Ook enkel de CVS-patiënten vertoonden significant verhoogde waarden qua pijn 8 / 24 en 48 uur en verhoogde mentale vermoeidheid 8  en 48 uur na inspanning.

Gen-expressie Metingen

Bij baseline was de expressie van β-2 adrenerge receptor significant lager bij CVS-patiënten vs controle-individuen, terwijl de expressie van α-2A adrenerge receptor verwaarloosbaar hoger (P < .09) was. Geen enkele van de andere gen-expressie metingen verschilde bij baseline tussen de groepen.

Zoals eerder beschreven gaven AUC-metingen na inspanning initieel significante groep-effekten voor metaboliet-detekterende genen, adrenerge genen en immune genen. Daaropvolgende statistische testen per variabele voor metaboliet-voelende merkers gaven significante groep-verschillen na inspanning – CVS en controles – voor ASIC3, P2X4 en P2X5 maar niet voor TRPV1. […] CVS-patiënten vertoonden consistent grotere gemiddelde stijgingen voor ASIC3, P2X4 en P2X5 gen-expressie dan controle-individuen op alle tijdpunten na inspanning. TRPV1 verhogingen vertoonden ook een consistente hoewel niet-significante trend tot verhoging in de CVS-groep.

Significante groep-effekten werden ook gezien voor alle adrenerge AUC merkers na inspanning, te wijten aan consistent grotere gemiddelde verhogingen α-2a, β-1 en β-2 adrenerge receptor expressie en hogere COMT gen-expressie bij de CVS-patiënten vs controles […].

Voor β-1 en β-2, waarbij BMI een significante invloed bleek te hebben, werd de statistische analyse herhaald met opname van BMI in het model. Groep-verschillen in AUC β-2 receptor expressie na inspanning waren nog steeds significant. Verrassend was dat opname van BMI in het model, de AUC toename in β-1 receptor expressie na inspanning, waarvoor de gemiddelde groep-verschillen groter waren geweest dan om het even welke gen-expressie merker, het groep-effekt niet-significant (P = .19) deed worden.

Voor immuun-merkers na inspanning toonde statische analyse met één variabele, significante groep-verschillen in TLR4 en IL-10 AUC expressie maar niet in CD14, IL-6 of TNF-α AUC expressie. CVS-patiënten vertoonden grotere stijgingen in TLR4 en IL-10 na inspanning dan controle-individuen.

Correlaties tussen post-exertionele vermoeidheid en pijn, en de AUC gen-expressie metingen na inspanning; samen met de inter-correlaties bij de gen-expressie metingen wezen er op dat stijgingen in metaboliet-detekterende receptoren, adrenerge receptoren en bepaalde immuun-merkers na inspanning in parallel gebeurden; en grotere stijgingen bij al deze receptoren waren geassocieerd met grotere vermoeidheid. Pijn-symptomen na inspanning waren niet geassociaeerd met verhogingen in P2X4, P2X5, β-1 of TLR4 receptor expressie maar waren gelinkt met ASIC3, TRPV1, α2-A, β-2 en IL-10 stijgingen. Interessant was dat bij de CVS-patiënten de inspanning-arbeid niet correleerde met vermoeidheid, pijn of toename in eender welke metaboliet-detekterende of immuun-merker na inspanning, en omgekeerd was gerelateerd met de toename in β-1 en β-2 AUC receptor expressie.

Secundaire Analyses

Hoewel hartslag en percentage van door de leeftijd voorspelde maximum hartslag redelijk dicht bij elkaar lagen voor de groepen tijdens inspanning, leverden de controle-individuen meer arbeid dan CVS-patiënten. Wanneer we echter onze univariate statische analyse voor AUC gen-expressie na inspanning herhaalden – waarbij groepen met arbeid als een co-variabele werden vergeleken – vonden we dat het geen significante co-variabele voor om het even welke meting was uitgenomen voor β-1 receptor expressie (P < .02). Zoals met de inclusie van BMI als co-variabele, speelde arbeid een rol bij het significant worden van het groep-effekt voor β-1 AUC receptor expressie na inspanning. Dit patroon wijst er op dat een hoge BMI, lage verrichtte arbeid en stijgingen in β-1 receptor expressie na inspanning alle met elkaar zijn verbonden bij CVS.

Univariate statische analyse werd ook herhaald na weglaten van de 6 CVS-patiënten die niet voldeden aan de ACR criteria voor FMS. De bevindingen waren in essentie niet veranderd van deze gerapporteerd hierboven, uitgezonderd wat betreft de immuun-receptor, TLR4; verschillen tussen CVS/FMS-patiënten en controle-individuen waren marginaal verschillend (P=.07) voor dit gen. Voor alle andere metingen waar significante groep-verschillen werden gezien bij de primaire analyses, toonden dezelfde metingen significante verschillen tussen de CVS/FMS-patiënten en controle-individuen. Hoewel de grootte van de groep patiënten met CVS (n = 6) onvoldoende was om apart te onderzoeken, waren de gemiddelde AUC-metingen voor deze subgroep na inspanning in de meest gevallen gelijkaardig […] met die van de CVS/FMS-subgroep, met uitzondering van ASIC3 en TRPV1 stijgingen.

Om de kwestie van de verschillen qua fitheid te adresseren, werden statistische analyses die AUC-metingen na inspanning herhaald na weglating van de meest fitte controle-individuen en de minst fitte CVS-patiënten. De overblijvende 11 controle-individuen (9 vrouwen) en 10 patiënten (8 vrouwen) werden gematcht voor de geleverde arbeid nodig om 70% van de maximum voorspelde hartslag te bereieken. Deze subgroepen verschilden niet qua leeftijd, BMI, arbeid tijdens inspanning, of enige BP- of HR-meting vóór of tijdens inspanning. Niettemin vertoonden de voor fitness gematchte CVS-patiënten nog steeds grotere of marginaal grotere stijgingen dan controle-individuen na inspanning voor ASIC3 (P < .036), P2X4 (P < .07), P2X5(P < .028), β-1 (P < .045), β-2 (P < .002), COMT (P < .085) en IL-10 (P < .006), en enkel de TLR4 verschillen waren tenietgedaan. Ondanks inspanning met dezelfde arbeid, rapporteerden de patiënten ook nog steeds grotere waargenomen uitputting tijdens de taak (RPE = 4.65 vs 2.95, P < .001).

Om te onderzoeken of de tijd van staalname een belangrijke factor was, werden bijkomende statistische analyses uitgevoerd, met groep en tijd (0,5 / 8 / 24 en 48 uur na inspanning) als factoren […]. Dezelfde eerder gemelde groep-effekten werden met deze benadering bekomen, en geen effekten betreffende tijd waren significant, wat suggereert dat CVS-patiënten op dezelfde manier van controle-individuen verschilden bij alle staalnamen.

Bespreking

Belangrijkste Bevindingen

Baseline mRNA-waarden waren niet verschillend tussen controle-individuen en CVS-patiënten voor geen enkele van de metaboliet-detekterende of immuun-genen. Bij de adrenerge metingen was baseline β-2 lager en baseline α-2A had neiging tot hogere waarden bij de CVS-patiënten. Hoewel deze verschillen bij baseline bescheiden waren, zouden β-2 en verhoogde α-2A receptoren in de vasculatuur [het bloedvatenstelsel] kunnen leiden tot verhoogde totale vasculaire weerstand; zoals we rapporteerden [Light KC, Bragdon EE, Grewen KM, Brownley KA,Girdler SS, Maixner W: Adrenergic dysregulation and pain with and without acute beta-blockade in women with fibromyalgia and temporomandibular disorder. J Pain (2009) 10:542-552] voor patiënten met FMS. Geen enkele eerdere studie heeft metaboliet-detekterende gen-expressie onderzocht en vroegere studies die immuun-funktie gen-expressie vergeleken bij CVS-patiënten vs controle-individuen in rust hebben ook weinig consistente verhogingen gemeld van deze mRNAs met uitzondering van of TNF-α.

In tegenstelling tot de zeer weinige groep-verschillen bij baseline, vertoonden CVS-patiënten grotere mRNA stijgingen dan gezonde controle-individuen voor de meerderheid van de metaboliet-detekterende, adrenerge en immuun-funktie genen die hier werden onderzocht na 25 minuten matige’ whole-body’ inspanning (opgtelde waarden na 30 minuten, 8, 24 en 48 uur na inspanning). Bij deze milde inspanning vertoonden gezonde controle-indviduen geen significante verhogingen t.o.v. baseline qua expressie van deze genen, terwijl CVS-patiënten stijgingen openbaarden qua expressie van ASIC3, P2X4, P2X5, α-2A, β-1, β-2, COMT, IL10 en TLR4 die de responsen van de controle-individuen overstegen. TRPV1-expressie steeg bij CVS-patiënten significant boven baseline-waarden, terwijl de verschillen voor de controle-groep een niet-significant trend vertoonden voor deze meting.

Groepen verschilden ook niet qua verhoogde expressie van IL6 of TNF-α. Hoewel gen-expressie van IL6 en TNF-α boven baseline gestegen waren na inspanning in de CVS-groep, vertoonden controle-individuen gelijkaardige verhogingen na inspanning. Deze CVS-patiënten en controle-individuen vertoonden gelijkaardige verhogingen qua circulerend IL6 en TNF-α [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 (in press) 2009] in serum na inspanning – wat ook door anderen werd gerapporteerd. Andere studies hebben er op gewezen dat, hoewel serum-waarden van IL6 en TNF-α waren verhoogd na inspanning, mRNA-expressie in leukocyten niet was gestegen voor deze 2 cytokines. Cytokine mRNA uit spieren na inspanning (in tegenstelling tot leukocyten) vertoonde echter geen verhoogd TNF-α mRNA. Onze [hierboven aangehaalde] studie observeerde ook dat IL10 in het serum feitelijk daalde na inspanning bij controle-individuen (die geen veranderingen vertoonden qua IL10 mRNA) maar niet daalde bij CVS-patiënten (wiens IL10 mRNA steeg).

Verrassend was dat we een trend voor mRNA-stijgingen bij patiënten zagen al na 30 minuten na inspanning, meerdere uren eerder dan we stijgingen bij controle-individuen na inspanning aan hoge intensitieit hadden gezien [Light AR, Hughen RW, Zhang J, White A, Light KC, Jensen BT, Fitschen KL: Molecular receptors for pH found on sensory neurons are also found on mouse and human leukocytes and increase 8-48 hours post-exercise in both control-subjects and fibromyalgia and chronic fatigue patients. Soc Neurosci (2007) 510:3]. Verhogingen van mRNA, met uitzondering van β-1, werden niet beïnvloed door BMI of geleverde arbeid, en waren aanwezig bij CVS-patiënten met én zonder co-morbide FMS. Het volgende onderlijnt de relatie tussen de primaire symptomen die CVS definiëren: er werden sterke correlaties gevonden tussen de opgetelde scores voor fysieke en mentale vermoeidheid na inspanning, en de opgetelde verhogingen qua mRNA van de genen. Sterke correlaties werden evenzeer gevonden tussen opgetelde scores voor pijn na inspanning en ASIC3, TRPV1, α-2A, β-2 en IL10 stijgingen. Van ASIC3, TRPV1 en β-2 werd recent aangetoond dat ze een rol spelen bij spier-pijn.

Het feit dat 68% van de patiënten in ons staal voldeden aan de criteria voor CVS én FMS is ietwat problematisch omdat we nog niet kunnen onderscheiden of de geobserveerde responsen typisch zijn voor alle CVS-patiënten of slechts voor de subgroep die beide aandoeningen heeft. De huidige gegevens wijzen er op dat de groep patiënten die niet voldeden aan de criteria voor FMS (‘enkel CVS’ groep) gemiddele AUC en varianties hadden die gelijkaardig zijn met de CFS-FMS groep voor de meeste van de 13 genen die hier werden onderzocht. Opmerkelijke uitzonderingen waren ASIC3 en TRPV1, die de neiging hadden om kleinere stijgingen te vertonen bij de ‘enkel CVS’ groep. Hoewel de meeste van de gen-veranderingen toepasbaar zijn op beide groepen, zijn er dus mogelijks gen-veranderingen die deze 2 groepen onderscheiden. Onze huidige research heeft de bedoeling een uitgebreid sub-staal van patiënten met ‘alleen-CVS’ te onderzoeken om deze belangrijke kwestie op te helderen.

Het is van belang te melden dat ‘complete blood counts’ (CBC) werden afgenomen bij alle patiënten en controle-individuen op elk tijdpunt. Bij baseline, vóór inspanning, waren […] het totaal aantal witte bloed-cellen bij CVS-patiënten lichtjes hoger dan bij controle-indviduen en in het bijzonder: het aantal monocyten, eosinofielen en granulocyten was hoger voor de patiënten-groep. Tellingen bij patiënten en controle-individuen waren significant verhoogd, in vergelijking met ‘baseline’, 8 uur na inspanning maar keerden terug naar baseline-waarden na 24 en 48 uren. Haemoglobine-waarden waren echter lager bij patiënten dan bij controle-individuen en daalden na 8 uur. Deze tegenstrijdige effekten bij witte vs rode cel-tellingen wijst er op dat hydratatie-verschillen niet verantwoordelijk waren. Deze CBC-verschillen waren niet klinisch significant en gelijkaardige verschillen werden reeds eerder gemeld.

mRNAs als Biomerkers voor Vermoeidheid, Spier-pijn, CVS en FMS

De uitgesproken veranderingen qua gen-expressie in circulerende leukocyten van CVS-patiënten na inspanning suggereren dat deze zouden kunnen worden aangewend als objectieve merkers voor CVS. Kerr besprak potentiële biomerkers voor CVS inclusief meerdere micro-array experimenten die gen-expressie bekeken bij grote aantallen genen van leukocyten. Sakai et al. [Saiki T, Kawai T, Morita K, Ohta M, Saito T, Rokutan K, Ban N: Identification of marker-genes for differential diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607] stelde ook dat mRNA-veranderingen in 9 leukocyten-genen (geselekteerd uit 1.400 stress-gerelateerde genen) mogelijke biomerkers voor CVS waren. Geen enkele van de genen geïdentificeerd als specifiek voor 1 of meerdere subtypes van CVS in deze publicaties waren deze die hier werden onderzocht. De funktionele groepen van genen gevonden met de micro-array experimenten waren echter gelijkaardig aan deze die hier werden gemeten. Immuniteit en verdediging, energie-metabolisme, signaal-transductie en ion-kanaal genen werden allemaal geïdentificeerd in vroegere experimenten. Al de genen in het huidige rapport kunnen worden ondergebracht in 1 of meerdere van deze groepen.

In de huidige populatie kon ca. 90% van de CVS-patiënten worden onderscheiden van controle-indivduen door gebruik te maken van 4 van de bestudeerde genen (P2X4, β-1, β-2, IL10). Als alle van de 9 genen die verhoogd waren bij CVS/FMS-patiënten vs controles werden gebruikt, bleken de resultaten gelijkaardig. We kunnen echter nog niet besluiten dat gen-expressie veranderingen na matige inspanning specifieke biomerkers zijn voor CVS.

Mogelijks kunnen enkele van de genen die hier werden gebruikt andere oorzaken van overdreven vermoeidheid na inspanning onderscheiden en/of andere genen zouden kunnen worden aangewend om gekende oorzaken van vermoeidheid, zoals virale infekties, abnormaliteiten van het metabolisme, enz. te vinden. Een eenvoudige bloed-test die een objectieve meting biedt voor overmatige en invaliderende vermoeidheid, zou diagnostisch waardevol zijn voor artsen en patiënten met CVS (of chronische vermoeidheid door andere oorzaken). Daarenboven zouden dergelijke testen subtypes van CVS, en de verschillende contribuerende ontregeling(en) betrokken bij elk van die subtypes, kunnen helpen afbakenen. Uiteindelijk zouden deze testen kunnen worden gebruikt om het succes van verscheidene behandelingen voor chronische vermoeidheid en fibromyalgie syndromen objectief te evalueren.

Funktie van Genen waarvan de Expressie was Gewijzigd bij CVS-patiënten vergeleken met Controle-individuen

We onderzochten het mRNA van meerdere receptoren die zelden werden beschreven bij witte bloed-cellen, vooral deze die essentieel zijn voor het detekteren van metabolieten geproduceerd door sensorische neuronen bij inspanning [zie ‘Spier-metaboreceptoren]. ASIC3, P2X4, P2X5 en TRPV1 (telkens mRNA én proteïne) werden gevonden in monocyten. De funktie van ASIC3, P2X4 en TRPV1 receptoren in leukocyten is niet gekend maar zou verbonden kunnen zijn met de recrutering van monocyten en lymfocyten die voorkomt na inspanning. Het ontbreekt het P2X5-eiwit bij de meeste mensen aan het essentieel stuk van het porie-vormend deel van het kanaal, zo dat het niet in staat is om ionen te pompen en waarschijnlijk ook niet om te worden ingevoegd in het plasma-membraan. […]

β-Adrenerge receptoren zijn normal geassocieerd met cardiovasculaire funktie. Van aktivatie van β-1 receptoren is geweten dat het de hartslag en -samentrekbaarheid verhoogt, en aktivatie van β-2 receptoren zorgt voor dilatatie van arterieën en arteriolen die de skelet-spieren voeden. Deze receptoren spelen een belangrijke rol bij het onderhouden van een voldoende doorbloeding van skelet-spieren tijdens inspanning en vermijden overmatige accumulatie van metabolieten. β-2-adrenerge receptoren kunnen ook de SZS effekten op het IS mediëren. Minder zekerheid bestaat over effekten van α-adrenerge receptoren op circulerende immuun-cellen. Onze resultaten tonen dat leukocyten substantiële adrenerge α2-A, β-1 en β-2 receptor mRNAs hebben, zowel als hoge waarden aan COMT mRNA – een belangrijk enzyme betrokken bij de inaktivering van epinefrine and norepinefrine. Polymorfismen in COMT bleken betrokken bij depressie en een aantal pijn-aandoeningen. Inspanning verhoogde het mRNA van al deze genen met adrenerge funktie bij CVS-patiënten veel meer dan bij in controle-individuen. Deze uitermate versterkte upregulering suggereert krachtige upstream signalisering naar het IS bij CVS.

IL10 mRNA was ge-upreguleerd na inspanning bij CVS-patiënten vergeleken met controle-individuen. IL10 is een anti-inflammatoir cytokine dat de produktie van pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF-α inhibeert. De toename van IL10 mRNA die hier werd geobserveerd is consistent met een melding die suggereert dat bij FMS-patiënten een anti-inflammatoir profiel tot expressie komt dat gerelateerd zou kunnen zijn met enkele van hun symptomen. Onze patiënten hadden gestegen serum-waarden voor anti-inflammatoir IL10 en IL13 8 uur na inspanning maar enkel bij deze met CVS die meer en langer vermoeidheid en pijn rapporteerden. Deze patiënten vertoonden echter ook verhogingen qua pro-inflammatoir IL1β, IL8 en IL12 zowel als IL6, wat algemene immuun-aktivatie suggereert. Het mRNA voor TLR4 was ook verhoogd door inspanning bij CVS-patiënten maar niet bij controle-individuen; hoewel dit verschil bij de subgroepen gematcht voor fitness afwezig was, wat suggereert dat het te wijten was aan de verminderde fitheid bij de CVS-groep. TLR4 is een immuun-funktie receptor die bakteriële invasie signaleert door het detekteren van de lipopolysaccharide-mantel van bakteriën. Het is van belang bij de preventie van infektie.

Implicaties van Ontregelde mRNAs voor CVS

Stijgingen in mRNA kunnen worden veroorzaakt door gestegen transcriptie en/of verhoogde stabiliteit van mRNA (verminderde afbraak). Transcriptie én stabiliteit kunnen worden gewijzigd door omgeving-factoren. Voor de meeste van de hier onderzochte genen zijn transcriptionele veranderingen via gekende transcriptie-factoren gedocumenteerd. Regulering van deze genen door RNA-modulerende factoren is ook aannemelijk. De correlaties tussen veranderingen in veel van de geteste genen suggereert dat courante upstream transcriptie-factoren [eiwit dat bindt op specifieke DNA-sequenties en de transcriptie regelt; upstream betekent dat ze binden vóór de initiatie-plaats] geaktiveerd kunnen zijn bij CVS-patiënten. Deze bevindingen ondersteunen ook eerdere studies die interaktieve wijzigingen tussen SZS, IS en sensorische systemen bij CVS suggereren.

Bewijs dat Metaboliet-detektie en Adrenerge Betrokkenheid bij Verhoogde Vermoeidheid bij CVS Ondersteunt

De snelle en aanhoudende verhogingen qua mRNA van sensorische genen (ASIC3, P2X4, P2X5) en adrenerge β-1 en β-2 receptoren zowel als sterke correlaties tussen deze receptoren bij CVS-patiënten na matige inspanning, suggereren een mogelijk mechanisme voor het kenmerkende symptoom van CVS, sensorische vermoeidheid, en zijn versterking na inspanning. Wijzelf en anderen ontdekten dat ASIC3 en P2X5, en mogelijks P2X4 en TRPV1, op sensorische neuronen van spieren, samenwerken om de metabolieten geproduceerd bij spier-samentrekking – die kunnen leiden tot de signalisering van spier-moeheid en pijn – te detekteren. Als het aantal van deze receptoren sterk verhoogd zou zijn in deze sensorische neuronen, zouden basale waarden van metabolieten sensorische vermoeidheid afferenten kunnen aktiveren, en zo een continu signaal van sensorische vermoeidheid in de spieren kunnen zenden naar het centrale SZS en ontregeling van SZS-reflexen veroorzaken, en naar het centraal zenuwstelsel – aanleiding gevend tot de cognitieve herkenning van versterkte vermoeidheid.

Ander werk in ons laboratorium suggereert dat β-adrenerge receptoren op sensorische neuronen een rol spelen bij sensorische vermoeidheid van de spieren én spier-pijn. Ten eerste: bij muizen met ontstoken spieren reageren afferente neuronen in de spieren op veel lagere concentraties metabolieten als β-agonisten samen met de metabolieten worden aangewend (Light AR, ongepubliceerde observaties). Ten tweede: adrenerge β-1 en β-2 receptor mRNAs waren ge-upreguleerd in ‘dorsal root ganglia’ [zie ‘Spier-metaboreceptoren] van mannelijke muizen 24 uur tot 8 dagen na inflammatie van skeletspieren van de achterpoot door carrageenan [polysaccharide uit zeewier]. [Light AR, Hughen RW, Zhang J: Increases in receptor mRNA in mouse dorsal root ganglion (DRG) neurons following carrageenan induced inflammation of mouse hindlimb muscle. Soc Neurosci (2008) 174:16] Ten derde: klinische pijn werd snel verminderd bij patiënten met FMS of ‘temporomandibular disorder’ [TMD; aandoening van het scharniergewricht in de kaak gepaard gaan met pijn e.a. symtomen] wanneer de a-specifieke β-antagonist propranolol werd toegediend in lage dosissen. [Light KC, Bragdon EE, Grewen KM, Brownley KA, Girdler SS, Maixner W: Adrenergic dysregulation and pain with and without acute beta-blockade in women with fibromyalgia and temporomandibular disorder. J Pain (2009) 10: 542-552] Ten slotte sugeereerden Khasar et al. een mechanisme van het SZS en de hypothalamus-hyspofyse-bijnier as (HPA) waarbij stress zou kunnen bijdragen tot hyperalgesie gemedieerd door adrenerge en hormoon-receptoren op sensorische neuronen. Al deze gegevens suggereren dat β-adrenerge receptoren op sensorische afferenten van spieren de metaboliet-signalen kunnen versterken, in het bijzonder bij patiënten met FMS. Als de upregulering van mRNA voor sensorische en adrenerge receptoren geobserveerd in leukocyten bij CVS-patiënten ook voorkomt in de sensorische afferenten van hun spieren (sensorische vermoeidheid afferenten), kunnen CVS-patënten dus een versterkt sensorisch signaal voor vermoeidheid hebben dat verder wordt verhoogd na inspanning. De gelijkaardige transcriptionele controle voor al deze molekulaire receptoren kan ook verklaren waarom een groot percentage CVS-patiënten ook FMS hebben. Omdat de sensorische afferente neuronen die sensorische vermoeidheid van spieren en spier-pijn detekteren enigzins verschillende combinaties van molekulaire receptoren gebruiken die differentieel geregeld worden, zouden patiënten echter sensorische spier-vermoeidheid én spier-pijn, of elk symptoom onafhankelijk van elkaar kunnen ervaren.

Een andere mogelijkheid is dat leukocyten dezelfde sensorische receptoren gebruiken om metabolieten geproduceerd bij spier-samentrekking te detekteren. Als deze receptoren verhoogd zijn bij CVS-patiënten, is het mogelijk dat lage waarden aan metabolieten leukocyten kunnen aktiveren, en matige inspanning zou het signaal kunnen versterken, waarbij cytokine-waarden, die sensorische afferenten sensitiseren die vermoeidheid van spieren signaliseren, verhogen. Aanzienlijk bewijs voor cytokine-sensitisatie van sensorische afferenten bestaat. Dit en het voorgaande mechanisme kunnen samenwerken.

Versterking van perifere sensorische signalen, wat deze hypothesen ondersteunt, werd aangetoond bij patiënten met FMS en CVS. Omdat het signaal voor sensorische vermoeidheid van spieren waarschijnlijk de SZS-reflexen aktiveert, die normaal toereikende bloed-doorstroming naar de hersenen en de skelet-spieren onderhouden, kan een tonisch [tegengesteld van fasisch] signaal van vermoeidheid-afferenten leiden tot SZS-ontregeling omdat vasculaire adrenerge receptoren van gladde spieren desensitiseren door de aanhoudende afgifte van catecholaminen. Deze ontregeling zou kunnen leiden tot zuurstof-tekort in de spieren en perioden van verhoogde metabolieten die de sensorische receptoren verder zouden aktiveren. Het zou ook kunnen leiden tot orthostatische intolerantie die dikwijls geassocieerd is met CVS. Interessant is dat ASIC3, P2X en TRPV1 receptoren betrokken bleken bij versterkte signalen van de darm in dier-modellen voor prikkelbare darm syndroom en dat TRPV1 geassocieerd is met multipele chemische gevoeligheid. ASICs werden ook geassocieerd met veranderingen in het gehoor en hyperacusis werd ook geassocieerd met CVS en FMS. Misschien kan courante regulering van de transcriptie van deze receptoren voorkomen in een aantal weefsels, wat zou resulteren in enkele van de co-morbiditeiten die gewoonlijk voorkomen bij CVS.

Ten slotte kan langdurige aktivatie van sensorische receptoren leiden tot sensitisatie van ruggemerg- en hersen-systemen die vermoeidheid-signalen overbrengen, wat langdurige versterking van vermoeidheid in het CZS zou veroorzaken. Dergelijke wijzigingen in hersen-transmissie werden aangetoond bij chronische pijn en bij CVS en FMS.

Besluiten

De experimenten die hier worden gerapporteerd tonen dat 25 minuten matige inspanning grote en snelle stijgingen genereren qua gen-expressie in leukocyten van CVS-patiënten maar niet bij controle-individuen. Er werden stijgingen van mRNA gevonden voor genen die verhogingen kunnen detekteren in door spieren geproduceerde metabolieten (ASIC3, P2X4, P2X5), genen die essentieel zijn voor SZS-processen (adrenerge α-2A, β-1 en β-2, zowel als COMT) en immuun-funktie genen (IL10 en TLR4). Deze bevindingen bevestigen eerdere hypothesen die suggereren dat wijzigingen in alle delen van de HPA-as symptomen van CVS en FMS kunnen mediëren en bestendigen. Deze gen-veranderingen suggereren een mogelijke rol voor wijzigingen qua perifere sensorische signalisering bij de symptomen van CVS, zoals werd voorgesteld bij FMS. Ze suggereren ook dat een bloed-test zou kunnen worden ontworpen als een objectieve biomerker voor sensorische spier-vermoeidheid en spier-pijn bij CVS.

Nog even over de schijnbare tegenstrijdigheid (zie ‘Resultaten’:) “TRPV1 verhogingen vertoonden ook een consistente alhoewel niet-significante trend om hoger te zijn in de CVS-groep.”  versus (zie ‘Bespreking’:) TRPV1 expressie verhoogde enkel bij CFS-patiënten significant boven baseline.”… Prof. Light verduidelijkt (persoonlijke communicatie): “Het lijkt contradictorisch maar is het niet. TRPV1 verhoogde niet significant bij de CVS-patiënten (alle CVS-patiënten, met én zonder FMS) vergeleken met controles. TRPV1 verhoogde echter signficant boven baseline bij de CVS-patiënten (alle CVS-patiënten, met én zonder FMS). Uit de gegevens van het groter staal waarover we nu beschikken, blijkt dat de reden voor deze statistische anomalieën is dat de ‘enkel CVS’ patiënten bijna geen verschil vertonen qua TRPV1 verhogingen in vergelijking met controles. Alle verschillen lijken te wijten aan de toevoeging van fibromyalgie bij de ‘CVS+FMS’ patiënten.”

augustus 29, 2009

Inspanning-responsieve genen bij CVS

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 12:39 pm
Tags: , , , , ,

In zijn commentaar op gen-expressie onderzoek (zie ‘Gen-expressie bij tweelingen met/zonder chronische vermoeidheid’) liet Prof. Pall noteren dat de zoektocht naar specifieke biomerker-testen volgens hem zou moeten focussen op specifieke responsen op inspanning, responsen waar M.E.(cvs)-patiënten verschillen van normale controles. Het meest specifieke symptoom van M.E.(cvs) is de zogenaamde post-exertionele malaise, waarbij inspanning het hele spectrum van symptomen die kenmerkend zijn voor M.E.(cvs)-patiënten upreguleert. Onderstaande studie heeft zich eerder al gericht op inspanning-responsieve genen…

Het ‘Gen Ontologie’ projekt (zie methodiek) [Ashburner M, Ball CA, Blake JA, Botstein D, Butler H, Cherry JM et al.: Gene-ontology: tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium. Nat Genet 2000, 25: 25-29] is een belangrijk bio-informatica initiatief met het doel de voorstelling van genen en gen-produkten bij verschillende species en databases te standardiseren. Het projekt voorziet een gecontroleerd vocabularium met termen die gen-produkt karakteristieken en gegevens van leden van het ‘GO Consortium’ beschrijven, alsook instrumenten om toegang te krijgen tot deze data en ze te verwerken. (www.geneontology.org).

Ion-kanalen zijn kleine kanaaltjes in de celwanden, proteïnen die het kleine voltage-verschil op het plasma-membraan controleren en die er voor zorgen dat ionen (zo zijn er natrium-, kalium-, calcium- en chloor-kanalen) van buiten naar binnen en van binnen naar buiten worden gepompt. Kanalopathieën zijn ziekten (genetisch bepaald of verworven) veroorzaakt door een verstoorde funktie van ion-kanaal subunits of de proteïnen die ze reguleren. Bij spieren geven ze aanleiding tot een overprikkelbaarheid van de spiervezel of een verminderde prikkelbaarheid, leidend tot spierzwakte. De prikkelbaarheid van de celwand wordt gereguleerd door zogenaamde voltage-afhankelijke ion-kanalen: de aktiviteit van deze kanalen is afhankelijk van de stroomspanning. ‘Voltage-gated’ ion-kanalen zijn een klasse trans-membraan ion-kanalen die worden geaktiveerd door veranderingen in het elektrisch potentiaal verschil bij dit kanaal en geven aanleiding tot elektrische signalen; ze zijn bijzonder belangrijk in zenuw- en spiercellen maar komen in veel cellen voor.

ATPase katalyseert de reaktie: ATP + H2O = ADP + fosfaat. Het betreft een groep enzymen die werken als pomp en daarbij het energierijke ATP omzetten in ADP of andersom. Er zijn verschillende types ATPasen: P-type ATPasen verbruiken ATP (Na+K+-ATPasen wisselen natrium-ionen uit voor kalium-ionen waardoor een lage Na+-concentratie en een hoge K+-concentratie binnen de cel ontstaat en een transmembraan-potentiaal wordt gecreëerd; H+K+-ATPasen zorgen voor de lage zuurgraad in de maag; Ca2+-ATPasen zorgen voor een lage intracellulaire calcium-concentratie in spiercellen.), F-type ATPasen zorgen voor de aanmaak van ATP uit ADP en anorganisch fosfaat (mitochondrieën) en V-type ATPasen gebruiken ATP om protonen (H+) te pompen naar een compartiment met een hoge zuurgraad. Bij M.E.(cvs) werd een significante inhibitie van de RBC-membraan Na+K+-ATPase aktiviteit gevonden [zie: ‘Dysfunktie van het Isoprenoid Systeem bij M.E.(cvs)’].

De resultaten van deze studie tonen een groep van gen-ontologie categorieën die goed overéénkomen met funktionele groepen waarvan werd gevonden dat ze CVS van niet-vermoeide indviduen onderscheiden. Inspanning-responsieve genen verschilden tussen CVS-gevallen en controles. Dat was bij genen geklassificeerd in chromatine- en nucleosoom-opbouw, cytoplasmische vesikels, membraan-transport en G-proteïne gekoppelde receptor ontologieën. Verschillen qua ion-transport aktiviteit/ ion-kanaal aktiviteit waren evident bij aanvang en waren verhoogd na inspanning zoals bewezen door een groter aantal differentiële genen voor deze molekulaire funkties.

BMC Physiol. 2005 Mar 24;5(1):5

Exercise-responsive genes measured in peripheral blood of women with Chronic Fatigue Syndrome and matched control-subjects

Toni Whistler, James F. Jones, Elizabeth R. Unger and Suzanne D. Vernon

Viral Exanthems and Herpesvirus Branch, Centres for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA 30333, USA

Achtergrond

In een gezonde toestand heeft fysieke inspanning een kwantificeerbaar effekt op neuro-endocriene, autonome en immuunsystemen die metabole en immuun-responsen beïnvloeden. In de initiële fase van acute ziekte is er echter een vermijden van fysieke stressoren opdat energie wordt voorbehouden voor het genezen en een terugkeer naar homeostase. Terwijl fysiologische stoornissen bij acute ziekte van voorbijgaande aard zijn, vertonen chronische ziekten – zoals Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) – langer stoornissen die een invaliderend effekt hebben, fysiologisch en psychologisch. Aktiviteiten die fysiologische stressoren zijn, zoals fysieke inspanning, verergeren bijgevolg de symptomen die CVS definiëren.

[…]

Misschien wel het grootste methodologisch probleem bij het bestuderen van CVS is dat veel individuen die werden geïdentificeerd bij populatie-studies al ten minste 5 jaar ziek zijn. Gedurende die tijd ‘komt en gaat’ de ziekte, waardoor het moeilijk wordt biomerkers te identificeren of de pathogenese te definiëren. Fysieke, mentale en emotionele stress verergeren CVS en resulteren in de definiërende post-exertionele vermoeidheid met meetbare fysiologische verschillen. Daarom is inspanning van mensen met CVS een effektieve methode om CVS-individuen te controleren en zodoende de waarschijnlijkheid van uniform identificerende biomerkers en/of fysiologische abnormaliteiten te verhogen.

We gebruikten gen-expressie profilering van perifeer bloed om verschillen tussen CVS-individuen en sedentaire gezonde controles voor en na een inspanning te evalueren. Globaal vonden we dat de gen-expressie profielen vrij gelijkaardig waren en, belangrijk, dat de meeste verschillen aanwezig waren vóór de inspanning. Die verschillen lagen bij G-proteïne gekoppelde receptor [GPCR: een grote proteïnen-familie trans-membraan receptoren die molekulen buiten de cel ‘voelen’ en in de cel signaal-transductie mechansimen aktiveren; uiteindelijk worden daardoor cellulaire responsen in gang gezet], en ion-transport en ion-kanaal aktiviteit ontologieën. De laatste bleek verhoogd na inspanning, zoals aangegeven door de differentiële expressie van een groter aantal genen betrokken bij molekulaire funkties. Verschillen bleken ook evident bij inspanning-respons; inclusief chromatine- en nucleosoom-assemblage, [chromatine (complex van DNA en eiwitten in de celkern) -assemblage is een belangrijk proces dat nauw verbonden is met DNA-replicatie, het laat de cel toe de chromosomen correct te dupliceren; een nucleosoom is een complex van DNA en histoon-eiwitten dat de gen-expressie regelt, een onderdeel van een chromatine-ketting] cytoplasmische vesikels [kleine membraan-blaasjes die kunnen versmelten met het cel-membraan zodat de stof die ze bevatten kan vrijkomen], membraan-transport en G-proteïne gekoppelde receptor ontologieën. Deze verschillen kunnen de symptomen van CVS helpen verklaren.

Methoden

Studie-individuen

[…] Vrouwen die ambulant een CVS vermoeidheid-kliniek bezochten, namen vrijwillig aan de studie deel. Allen voldeden aan de huidige definitie voor CVS [Fukuda ‘94] […]. Gezonde controles […] gematcht voor leeftijd, geslacht en aktiviteit-graad (sedentair tot matig aktief). […] Inspanningstest 5 tot 10 dagen na de eerste dag van hun menstruatie-cyclus. Alle individuen werden gevraagd geen inhalatie- of systemische corticosteroïden, anti-histaminen of anti-inflammatoire medicatie te gebruiken gedurende 7 dagen voor de inspanningstest. […] sub-maximale (70% van de voorspelde maximum arbeid), evenwichtige inspanning gedurende 20 minuten op een fiets-ergometer. […] Bloed-stalen werden afgenomen direct voor en 24 uur na inspanning. De selektie van de individuen voor de gen-expressie piloot-studie focuste op degenen zonder allergieën: 5 vrouwen met CVS en 5 vrouwelijke controles.

RNA-isolatie

[…]

Preparatie en hybridisatie van gelabeld cDNA

[…] Atlas Human 3.8I oligonucleotide glazen micro-chips (Clontech Laboratories, Palo Alto, CA) […].

Data-analyse

Voor-verwerking gegevens: […] Genen waarvan de expressie ten minste 1,5 maal verschilde van de mediaan bij ten minste 20% van de arrays [DNA-chips] werden behouden (3.699 genen), zodat genen die minimale variatie vertoonden over de set van arrays werden uitgesloten. Als een expressie-waarde ontbrak of was weggefilterd in meer dan 50% van de arrays, werd deze niet opgenomen; dit gaf een totaal van 3.682 genen voor analyse.

Analyse

We gebruikten meerdere analytische benaderingen om te zoeken naar differentiële expressie onder vier vooraf gedefinieerde klassen: controle-individuen vóór inspanning, controle-individuen na inspanning, CVS-individuen vóór inspanning en CVS-individuen na inspanning. Vergelijkingen omvatten gepaarde analyses van controles vóór versus na inspanning en CVS-gevallen vóór versus na inspanning. Daarenboven onderzochten we controles versus CVS-individuen vóór inspanning (baseline) en controles versus CVS-individuen na inspanning.

Analytische benadering 1: De meer gangbare benadering gebruikt voor micro-chip gen-expressie analyse is vaststellen of gen-expressie profielen verschillen tussen individuen in vooraf-bepaalde klassen en de genen identificeren die verantwoordelijk zijn voor de verschillen. De ‘Class Comparison’ analyse-methode [hier aangewend] gebruikt deze benadering met toepassing van een willekeurige variantie t-test [bepaalde statistische benadering om gegevens te verwerken]. Dit is een verbetering […] aangezien het toelaat informatie over intra-klasse variatie onder genen te delen zonder aan te nemen dat alle genen dezelfde variantie [Maat voor de spreiding van de verschillende metingen in een onderzoek; d.i. de mate waarin de waarden onderling verschillen. Hoe groter de variantie, hoe meer de afzonderlijke waarden onderling verschillen en dus ook hoe meer de waarden van het gemiddelde afwijken.] hebben. Het is een aan te raden wijziging als de aantallen stalen per klasse klein zijn. Genen werden statistisch significant beschouwd als de p-waarde minder dan 0.005 was. Daarna werd een multivariate permutatie-test [statische test] uitgevoerd om te bepalen of de expressie-profielen verschilden tussen de klassen […].

Het EASE software-pakket werd dan gebruikt om de biologische significantie te evalueren van de ontologie van genen met differentiële expressie geïdentificeerd via klasse-vergelijking. EASE voert een statistische analyse uit van gen-categorieën in een genen-lijst met betrekking tot alle genen op de chip en berekent een variant van de standaard ‘Fisher exact probability’ [test voor statistische significantie], genaamd de EASE-score. De meest significante categorieën, zoals aangegeven met de EASE score, worden beschouwd als ‘themas’ van de genen-lijst. Deze themas corresponderen met de systematische en getandardiseerde nomenclatuur ontwikkeld door het ‘GO (Gene Ontology) Consortium’ [Gene-ontology: tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium. Nat Genet 2000, 25: 25-29]. De drie organiserende principes van ‘GO’ zijn molekulaire funktie, biologisch proces en cellulaire component, en momenteel zijn reeds 22.665 menselijke gen-produkten opgenomen. De associatie van genen met gerelateerde ‘GO’-termen draagt bij tot de interpretatie van expressie-patrnonen. Een ‘GO’-categorie omvat genen die worden beschreven door die term [benaming] en deze opgenomen in eender welke subset (of ‘afstammelingen’) van die ‘GO’-term. Een gen kan gecategoriseerd zijn in meer dan één ontologie-categorie.

Om de afzonderlijke gen-clusters te tonen, voerden we een twee-weg hiërarchische cluster-analyse [Techniek om binnen een bepaalde populatie de te bestuderen onderzoeksobjecten (hier genen) te klassificeren op basis van overeenkomstige kenmerken.] uit bij de genen die werden geïdentificeerd via deze analytische benadering […].

Analytische bendaring 2: We gebruikten de Gen-Ontologie vergelijkingsmodule van BRB Array tools [software-pakket voor de visualisering en statistische analyse van DNA micro-array gen-expression data] als een tweede analytische benadering. Bij deze methode krijgen de genen ‘GO’-termen toegewezen voorafgaand aan de analyse. Voor elke ‘GO’-term werd het totaal aantal genen op de chip behorende tot die categorie bepaald. […] de p-waarden [significantie] werden berekend […]. Dit levert een lijst op met ‘GO’-categorieën die meer genen met differentiële expressie hebben onder de klassen dan per toeval kan worden verwacht. We beschouwden een GO-categorie differentieel gereguleerd als die significantie kleiner was dan 0.005. Alle ‘GO’-categorieën met tussen 5 en 100 genen vertegenwoordigd op de array werden bekeken.

Resultaten

Inspanning-respons genen werden geëvalueerd d.m.v. een willekeurige variantie t-test in een gepaarde, klasse-vergelijking van controle-individuen vóór en na inspanning; en 21 genen met een differentiële expressie werden geïdentificeerd. [Zie tabel (http://www.biomedcentral.com/1472-6793/5/5/table/T2) – Lijst van genen met differentiële expressie bij controle-individuen na inspanning: De p-waarde is een maat voor de significantie.] De waarschijnlijkheid dat deze 21 genen per toeval, zonder echte verschillen tussen de groepen, zouden zijn geïdentificeerd was 0,056 […]. Van de 21 genen konden 16 worden gecategoriseerd in de ‘Gene Ontology’ (GO) bij biologische processen en 15 bij molekulaire funktie. De meest significante categorieën of ‘themas’ van deze inspanning-responsieve genen, zoals bepaald door een EASE-score van < 0,10, behoorden bij het biologisch proces van transport (vesikel-gemedieerd én proteïne-transport). 5 van de 21 genen waren bij dit proces betrokken.

Aangezien deze 21 genen de perifeer bloed gen-expressie respons op inspanning van gezonde individuen weerspiegelen, redeneerden we dat de expressie van deze genen zou gewijzigd zijn bij CVS-individuen. Om een visuele presentatie van deze verschillen te bekomen, werd de genen-lijst [tabel van hierboven] gebruikt voor een […] cluster-analyse {{Figuur 1 – Hiërarchische clustering van inspanning-responsieve genen bij controle-individuen: (http://www.biomedcentral.com/1472-6793/5/5/figure/F1) De 21 genen met differentiële expressie (Tabel 2) werden geclusterd […]. In de matrix stelt elke rij de resultaten voor van één gen en elke kolom een individu. Transcript-waarden worden afgebeeld als boven (rood) of onder (groen) het gemiddelde. De dendogrammen [boom-strukturen die mogelijke verwantschappen aangeven] illustreren […] hiërarchische clustering van individuen (boven) en genen (links). […]}}. De respons van 10 van de 21 genen was vrij gelijkaardig qua grootte-orde en richting voor CVS- en controle-individuen. Voor de andere 11 genen was de grootte-orde van de verandering na inspanning aanzienlijk kleiner bij CVS-individuen dan bij controle-indivduen. Met betrekking tot de ‘GO’-categorieën van deze 21 genen, waren 10 genen geassocieerd met binding en 8 met metabolisme, allen daarvan waren gelijk verdeeld over de twee respons-types (# in Figuur 1). 5 genen geklassificeerd bij vesikel-gemedieerd en proteïne-transport ontologieën verschilden echter tussen CVS- en controle-individuen (geel in Figuur 1).

Er werden geen genen met differentiële expressie geïdentificeerd d.m.v. klasse-vergelijking analyse (significantie-niveau p > 0.005) voor CVS-indviduen vóór en na inspanning, voor CVS-indviduen vóór inspanning vergeleken met controles vóór inspanning, of voor CVS-indviduen na inspanning vergeleken met controles na inspanning.

Omdat genen met differentiële expressie werden geïdentificeerd d.m.v. klasse-vergelijking voorafgaand aan de inspanning, redeneerden we dat een vergelijking van gen-expressie bij CVS- en controle-indviduen, gebruikmakend van genen gecategoriseerd volgens ontologie, meer efficiënt de verstoorde fysiologishe mechanismen zou blootleggen. Figuren 2 en 3 tonen de resultaten van deze analyses. ‘GO’-termen met gedefinieerde ouder-kind relaties werden gegroepeerd […]. {{Figuur 2 – Significante gen-ontologie categorieën die inspanning-gerelateerde veranderingen bij controles (a) en CVS-individuen (b) definiëren: (http://www.biomedcentral.com/1472-6793/5/5/figure/F2) De drie organiserende principes van GO (voorgesteld in de grijze kaders) zijn molekulaire funktie, biologisch proces en cellulaire component. Gerelateerde ontologieën en/of subgroepen van de ontologieën worden aangegeven door kaders met dezelfde kleur. Ontologieën weergegeven op deze figuren waren significant met een p-waarde < 0.005. […]}} Slechts twee inspanning-responsieve ‘GO’-categorieën [fosfolipiden-binding en chromatine-architektuur waren gelijkaardig bij controles en CVS-individuen. Voor de chromatine-architektuur categorie benadrukte de CVS-vergelijking echter 7 overlappende ontologieën (met 59 unieke genen), vergeleken met 1 ontologie van 33 genen bij de controle-vergelijking. De 33 genen overlappen met de 59 die werden geïdentificeerd bij de CVS-vergelijking. De fosfolipiden-binding ontologieën waren identiek qua gen-samenstelling. Veranderingen gerelateerd aan inspanning die enkel bij controle-individuen als significant werden geïdentificeerd, waren verbonden met genen betrokken bij vesikel- (geel), dehydrogenase-, ATPase- en transporter-aktiviteiten. Inspanning-gerelateerde veranderingen die enkel bij CVS-individuen werden gezien, waren verbonden met G-proteïne gekoppelde receptor signalisering.

Gen-ontologie vergelijking werd ook gebruikt om verschillen tussen controle- en CVS-individuen te evalueren (d.i. baseline en na inspanning. {{Figuur 3 – Gen Ontologie categorieën geïdentificeerd als significant verschillend tussen controles en CVS-gevallen vóór (a) en na (b) inspanning: (http://www.biomedcentral.com/1472-6793/5/5/figure/F3)}} Baseline-verschillen tussen CVS-individuen en controles die bleven na inspanning waren ‘GO’-termen gerelateerd aan ion-transport. Na inspanning lijken deze verschillen versterkt te zijn, zoals blijkt uit het verhoogd aantal genen aanwezig in deze GO-categorieën en ook uit het feit dat meer GO-termen behoren bij de ATPase trans-membraan beweging van ionen. G-proteïne-gekoppelde receptor binding, onderdeel van de brede funktionele categorie van signaal-overdracht, verschilde tussen CVS-individuen en controles vóór inspanning. Dit baseline verschil tussen controles en CVS-individuen was niet significant na inspanning. Interessant was dat complement-aktivatie één van de door inspanning geïnduceerde verschillen was tussen CVS-individuen en controles die enkel aanwezig was na inspanning. Genen in de meeste van de als verschillend geïdentificeerde ontologieën tussen CVS- en controle-individuen hadden lagere expressie-waarden bij CVS-individuen.

Bespreking

Gen-expressie profilering biedt een unieke kans om CVS te karakteriseren op biologisch niveau. Veranderingen qua gen-expressie liggen aan de basis van veel biologische processen en zouden inzicht kunnen bieden in ziekte-specifieke gen-expressie en de respons van genen op omgeving-stimuli. In een ‘bewijs-van-concept’ studie, vonden we dat CVS-patiënten verschillende gen-expressie patronen in mononucleaire cellen uit bloed hadden in vergelijking met niet-vermoeide controles [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 dat CVS een heterogene ziekte is, zoals werd bewezen via verschillende gen-expressie profielen voor patiënten die een graduele aanvang van hun ziekte melden vergeleken met degenen die een plotse aanvang melden [Whistler T, Unger ER, Nisenbaum R, Vernon SD: Integration of gene-expression, clinical and epidemiologic data to characterize Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med 2003, 1: 10]. Daarenboven identificeerde ‘differential display’ PCR [techniek om gen-expressie bij een experimentele en controle-groep (op zicht) te vergelijken; echter minder gevoelig en nauwkeurig dan kwantitatieve PCR] bij een klein aantal CVS- en controle-individuen kandidaat biomerkers in perifeer bloed [Powell R, Ren J, Lewith G, Barclay W, Holgate S, Almond J: Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of Chronic Fatigue Syndrome patients. Clin Exp Allergy 2003, 33: 1450-1456 — Steinau M, Unger ER, Jones J.F., Rajeevan MS: Differential display PCR of peripheral blood for biomarker-discovery in Chronic Fatigue Syndrome. Molecular Medicine 2004, 82: 750-755].

CVS wordt gedefinieerd door een post-exertionele vermoeidheid die niet vermindert binnen 24 uur na fysieke stress. In tegenstelling daarmee, induceert inspanning bij gezonde, ongetrainde mensen veranderingen qua cellulaire homeostase in 1 tot 4 uur en een terugkeer naar basale waarden binnen 24 uur, gemeten in spieren. Analyse van perifeer bloed gen-expressie bij de gezonde controle-individuen bevestigde deze observatie aangezien de meerderheid van de gen-expressie waarden dezelfde waren vóór en 24 uur na inspanning. Dit impliceerde dat de expressie terugkeerde naar basale waarden óf onveranderd was ten gevolgde de inspanning. Inderdaad: veel van de 21 door inspanning geïnduceerde genen met differentiële expressie bij controle-individuen werd gekenmerkt door ‘GO’s die een diverse set molekulaire funkties, nodig voor cel-funktie en -leefbaarheid, weerspiegelen. (Deze ontologieën overlapten met deze geïdentificeerd bij de ‘GO’-vergelijking analyse in Figuur 2a.). Figuur 1 illustreert duidelijk het patroon van gen-expressie bij de 21 genen voor de meeste van de controle-indivduen. In tegenstelling daarmee waren 11 van de genen ongewijzigd bij CVS-individuen vóór en na inspanning; waarbij er 5 werden geklassificeerd in een transport-gerelateerde ontologie. Omdat dit verschil qua gen-expressie zo dramatisch is, impliceert het een fundamentele verstoring van de biochemische aktiviteit van lymfocyten en monocyten uit perifeer bloed bij CVS-individuen vergeleken met controle-individuen; die de klassieke immunologische merkers (CD45) [algemeen leukocyten-antigen] – waarvan werd aangetoond dat ze niet waren aangetast bij CVS-patiënten – niet beïnvloedt. Lage expressie van deze genen kunnen veeleer subtiele effekten hebben op immuun-funktie. De betrokkenheid van immuun-dysfunktie bij de pathogenese van CVS is niet altijd even consistent gebleken.

Klassen-vergelijking, gebruikt om deze 21 genen met differentiële expressie te identificeren, wees op de mogelijke verstoring van biologische mechansimen (Figuur 1). Om deze mogelijkheid te onderzoeken, gebruikten we de ‘GO’-vergelijking die is gebaseerd op de kennis dat gen-expressie waarden onafhankelijke variabelen zijn bij biologische processen, cellulaire componenten en molekulaire funkties. Op deze manier versterken multipele genen in dezelfde categorie elkaar en verhogen ze de sterkte voor het identificeren van de significantie van de categorie. De ‘GO’-categorieën die als significant verschillend (p < 0.005) werden beschouwd bij het vergelijken van CVS-individuen met controles na inspanning, waren deze behorende tot ion-transporter aktiviteit (een totaal van 87 genen in deze categorie) en ATPase-aktiviteit gekoppeld met trans-membraan beweging (42 genen). Als de CVS- en controle-klassen worden vergeleken vóór inspanning, worden ion-transport aktiviteit en ‘voltage-gated’ ion-kanaal aktiviteit geïdentificeerd (38 en 44 genen in de respectievelijke ‘GO’-categorieën).

Het is duidelijk dat ion-transport en ion-kanaal aktiviteit de gevallen onderscheiden van controles en dat inspanning deze verschillen lijkt te intensifiëren. Van meerdere andere aandoeningen is geweten dat de fluctuerende vermoeidheid die optreedt wordt veroorzaakt door abnormale ion-kanalen. Deze aandoeningen omvatten genetisch bepaalde ‘channelopathieën’ [ziekten veroorzaakt door een verstoorde funktie van ion-kanaal] en verworven aandoeningen zoals neuromyotonie, myasthenische syndromen, Multipele Sclerose en polyneuropathieën [Chaudhuri A, Behan PO: Fatigue in neurological disorders. Lancet 2004, 20: 978-988 — Chaudhuri A, Watson WS, Pearn J, Behan PO: The symptoms of Chronic Fatigue Syndrome are related to abnormal ion-channel function. Med Hypotheses 2000, 54: 59-63].

Er zijn andere trans-membraan funkties geassocieerd met verschillen tussen controles en CVS-patiënten, o.a. signaal-overdracht aktiviteit via receptor-binding/aktiviteit (Figuur 3a). Signaal-transductie van trans-membraan receptoren gebeurt via een aantal mechanismen, waaronder strukturele veranderingen, ion-kanalen en wijzigingen van trans-membraan potentialen. De G-proteïne gekoppelde receptoren spelen een belangrijke rol bij de membraan-trafiek machinerie. De meest opvallende inspanning-geïnduceerde veranderingen bij CVS-gevallen behoren tot gen-regulering op het punt van chromatine-struktuur; of deze veranderingen de verschillen weerspiegelen die worden gezien bij de mRNA-transcripten verbonden met verschillen qua membraan-traffiek tussen gevallen en controles, is nog niet bepaald.

Eén interessante samenhang bij deze studie was de bevinding dat het complement-mechanisme significante verschillen vertoonde tussen CVS- en controle-individuen na inspanning. Dit werd eerder gerapporteerd bij de analyse van gelijkaardige inspanning-leverende indivduen. Sorensen et al. [Sorensen B, Streib JE, Strand M, Make B, Giclas PC, Fleshner M et al.: Complement-activation in a model of Chronic Fatigue Syndrome. J Allergy Clin Immunol 2003, 112: 397-403; zie: ‘Complement-aktivatie na Inspanning bij CVS’] maten concentraties complement-afbraakprodukten in de sera van deze individuen en vonden verschillen tussen CVS- en controle-individuen bij C4a na inspanning. Complement-aktivatie werd geïdentificeerd als een ontologie die significant verschillend was tussen CVS- en controle-individuen na inspanning. De correlatie bij deze data is interessant aangezien hun studie proteïne-waarden (d.w.z.. gen-produkt) mat en onze studie mat de transcript-waarden.

[…] Het gebrek aan statistische significantie bij de 3 andere klasse-vergelijking analysen die werden uitgevoerd (CVS-gevallen vergeleken vóór en na inspanning, vergelijking van gevallen met basale controles en de vergelijking van gevallen met controles 24 uur na inspanning) weerspiegelt de lage experimentele gevoeligheid, waarschijnlijk te wijten aan het klein aantal individuen, eerder dan een afwezigheid van biologisch effekt. […]

Verder onderzoek zal grotere aantallen individuen omvatten voor de expressie-arrays. De nadruk bij dergelijke studies zal liggen op het ontwikkelen van een op gen-expressie gebaseerde multivariate funktie, of voorspeller, die het behoren tot een klasse van een nieuw staal correct voorspelt gebaseerd op de expressie-niveaus van belangrijke genen. Instrumenten voor het ontdekken van klassen zullen ook worden toegepast op expressie-profielen van CVS-individuen, in een poging afzonderlijke sub-groepen van deze ziekte verder te beschrijven op basis van gen-expressie; zoals we hebben gedaan voor graduele en plotse aanvang van de ziekte. De methoden gebruikt bij deze studie zullen echter ook worden toegepast op deze data-sets aangezien deze analytische instrumenten zeer nuttig zullen blijken bij het definiëren van de pathofysiologie of CVS. We hopen dat deze bredere, meer omvattende benadering van CVS-research veel deuren zal openen naar het begrijpen van dit syndroom en misschien van vermoeidheid en ziekte in het algemeen.

Blog op WordPress.com.