M.E.(cvs)-wetenschap

oktober 19, 2013

Fibromyalgie potentiële ‘small-fibre’ neuropathie

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

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

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

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

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

————————-

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

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

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

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

Inleiding

[…]

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

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

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

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

Materialen & methodes

Studie-populatie

Elektrofysiologische testen

[…] elektromyogram (EMG) […]

Zenuw-geleiding testen

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

CSP-onderzoek

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

Klinische testen

[…]

Vergelijkingen

[…]

Statistische analyse

[…]

Resultaten

 […]

Bespreking

[…]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Studie-beperkingen

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

Advertenties

september 21, 2013

Rol van mitochondriale dysfunkties bij pijn (CVS & FM)

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

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

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

————————-

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

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

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

1. Inleiding

1.1 Definiëren van Chronische Vermoeidheid Syndroom en fibromyalgie

[…]

1.2 Oxidatieve & nitrosatieve stress

[…]

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

2. Bewijsmateriaal

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

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

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

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

[…]

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

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

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

2.3 Musculaire mitochondriale dysfunkties leidend tot wijdverspreide perifere spierpijn

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

[…].

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

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

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

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

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

[…].

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

3. Besluit

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

4. Experten opinie

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

september 8, 2013

NLRP3 Inflammasoom geaktiveerd bij Fibromyalgie: effekt van Coenzyme Q10

Hieronder weerom een studie bij FM-patiënten die (gezien de overlap met CVS) zeker relevant kan zijn…

Dit is een vervolg op ‘CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)’.

Lees ook ‘Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?’.

Inflammasomen zijn multi-proteïne molekulaire complexen die een brede waaier aan pathogenen ‘voelen’ en een rol spelen bij de inflammatoire respons. Hoewel ze deel uitmaken van de immuun-respons, kan de inflammatoire respons – wanneer er overweldigende schade of infektie is – chronisch worden en schadelijk voor het lichaam.

Jaklien C. Leemans et al. (Immunol Rev. (2011) 243: 152-162. Sensing damage by the NLRP3 inflammasome) hebben aangetoond dat mitochondriale dysfunktie de aktivatie triggert via het NLRP3 inflammasoom. Onderstaande studie vond dat behandeling van fibromyalgie-patiënten met CoQ10 (dat de mitochondriale funktie ondersteunt), ook NLRP3 inflammasoom aktivatie reduceert.

Voor de ‘specialisten’:

Het inflammasoom bestaat uit caspase-1, PYCARD (gen dat codeert voor een adaptor-proteïne dat is samengesteld uit 2 proteïne-proteïne interaktie-gebieden: (PYD) een PYRIN-PAAD-DAPIN domein en (CARD) een caspase-recrutering domein), NLRP, ook NALP genaamd (type NOD-‘like’ receptor (NLR, nucleotide-bindende oligomerisatie-domein receptoren – intracellulaire sensoren voor PAMPs (‘pathogen-associated molecular pattern’) – die de cel binnenkomen via fagocytose of poriën – en DAMPs (‘danger-associated molecular patterns’) die geassocieerd zijn met cel-stress. Ze maken deel uit van patroon-herkenning receptoren en spelen belangrijke rollen bij de regulering van de aangeboren immuun-respons.). NALP-proteïnen zijn een onderdeel van de aangeboren immuniteit en detekteren geconserveerde pathogeen-kenmerken. Er wordt gedacht dat NALP-proteïnen inherent gevaar ‘voelen’ en linken dit aan mikrobiële produkten, wat een respons creëert onder het concept van het inflammasoom waarbij K+ efflux en caspase-1 aktivatie zijn betrokken. NALP werden bleek ook geassocieerd met auto-immuun-ziekten….

Het inflammasoom komt tot expressie in myeloïde cellen en is een component van het aangeboren immuun-systeem. De exacte samenstelling van een inflammasoom hangt af van de aktivator die inflammasoom-opbouw initieert, bv. dubbelstrengig RNA zal een bepaalde inflammasoom-opbouw triggeren terwijl asbest zorgt voor een andere variant. Het inflammasoom bevordert de ontwikkeling van de inflammatoire cytokinen interleukine-1β (IL-1β) en interleukine-18 (IL-18). Het inflammasoom is verantwoordelijk voor aktivatie van inflammatoire processen en bleek cel-pyroptose, een proces van geprogrammeerde cel-dood dat verschilt van apoptose en geassocieerd is met anti-mikrobiële responsen, te induceren.

Tijdens een infektie is één van de eerste vormen van verdediging die gebruikt wordt bij de aangeboren immuun-respons, een groep of patroon-herkeninning receptoren (PRRs) die molekulaire patronen herkennen die tot expressie zijn gekomen bij binnendringende pathogenen. Deze kunnen zich op het membraan-oppervlak (bv. ‘Toll-like’ receptoren, TLRs, en C-type Lectine Receptoren, CLRs), of in het cytoplasma (bv. ‘Nod-like’ receptoren, NLRs, en ‘RIG-I-like’ receptoren, RLRs) bevinden. Een subset NLRs genaamd NLRP1 is in staat te oligomeriseren tot een struktuur die de caspase-1 cascade aktivateert, wat leidt tot de produktie van pro-inflammatoire cytokinen (vooral IL-1B & IL-18). Dit NLRP1 multi-molekulair complex werd het ‘inflammasoom’ genoemd. Later werden nog andere inflammasomen ontdekt, waarvan er 2 ook NLR-subsets – NLRP3 & NLRC4 zijn. NLRP1, NLRP3 & NLRC4 zijn subsets van de NLR-familie en hebben dus 2 gemeenschappelijk kenmerken: (1) een nucleotide-bindend domein (NBD; gebonden via ribonucleotide-fosfaten (rNTP) en belangrijk voor zelf-oligomerisatie); (2) een leucine-rijke ‘repeat’ (LRR) aan het C-uiteinde, die dient als een ligand-herkenning-domein voor andere receptoren (bv. TLR) of mikrobiële liganden.

Analoog met het apoptosoom, dat apoptotische cascades aktiveert, aktiveert het inflammasoom een inflammatoire cascade. Eens aktief bindt het inflammasoom met pro-caspase-1 (de voorloper van caspase-1). Daarna wordt dit omgevormd tot caspase-1, wat een waaier aan processen in respons op het initieel inflammatoir signaal in gang kan zetten: de splisting van pro-IL-1β tot IL-1β, splitsing van pro-IL-18 tot IL-18 (wat IFN-γ secretie en NK-cel aktivatie induceert), splitsing en inaktivatie van IL-33, DNA-fragmentatie en vorming van cel-poriën, inhibitie van glycolytische enzymen, aktivatie van lipiden-biosynthese en secretie van weefsel-herstel mediatoren zoals pro-IL-1α. Interferon-induceerbaar proteïne AIM2 (deel van het inflammasoom) bevat ook een domein dat vreemd cytoplasmisch dsDNA ‘voelt’ en bindt, en NF-κB aktiveert; een rol die cruciaal is bij bakteriële en virale infektie.

Wij roepen hierbij op tot deskundig onderzoek omtrent de rol van NOD-‘like’ receptoren en inflammasomen bij M.E.(cvs). Mutaties in NLR-genen bleken reeds geassocieerd met auto-inflammatoire en -immune aandoeningen zoals Crohn’s, arthritis, diabetes, , astma, atopische eczema, enz. Zoals gezegd reguleren NLRs NF-κB signalisering (zie o.a. ‘NF-κB en Inspanning’, ‘Vitamine-D, VDR, NF-kB, chronische inflammatie & vermoeidheid’, enz.) en interferon-responsen. Een subset van de NLR-proteïnen is ook verantwoordelijk voor de aanmaak van of interleukine-1ß & -18 via aktivatie van caspase-1 & -11 (zie o.m. ‘Symptoom-opflakkering verbonden met cytokine-aktiviteit bij CVS’, ‘Het Cholinergisch Anti-inflammatoir Mechanisme’, enz.). Dit alles werd al gesuggereerd betrokken te zijn bij M.E.(cvs)…

————————-

Antioxid Redox Signal. 2013 Jul 25. [pre-print]

NLRP3 Inflammasome is activated in Fibromyalgia: the effect of Coenzyme Q10

Mario D. Cordero (1), Elísabet Alcocer-Gómez (1), Ognjen Culic (2), Angel M. Carrión (3), Manuel de Miguel (1), Eduardo Díaz-Parrado (1), Eva M. Pérez-Villegas (3), Pedro Bullón (4), Maurizio Battino (5), José Antonio Sánchez-Alcazar (6)

1 Dpto. Citología e Histología Normal y Patológica, Facultad de Medicina. Universidad de Sevilla, 41009 Sevilla-Spain

2 Faculty of Pharmacy and Biochemistry, University of Zagreb, A. Kovacica 1, 10000 Zagreb, Croatia

3 División de Neurociencias, Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, Carretera de Utrera Km. 1, Sevilla, Spain

4 Dept. de Periodontología, Facultad de Odontología, Universidad de Sevilla, Spain

5 Dipartimento di Scienze Cliniche Specialistiche ed Odontostomatologiche – Sez. Biochimica, Università Politecnica delle Marche, 60100, Ancona, Italy

6 Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), Universidad Pablo de Olavide-CSIC-Junta de Andalucía and Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), ISCIII, Sevilla, Spain

Samenvatting

Doelstellingen: Fibromyalgie (FM) is een chronisch pijn syndroom gekenmerkt door veralgemeende hyperalgesie geassocieerd met een breed spectrum aan symptomen, zoals vermoeidheid en gewricht-stijfheid. De diagnose van FM is moeilijk door het gebrek aan betrouwbare diagnostische biomerkers; de behandeling is grotendeels ontoereikend. We hebben de rol van coenzyme-Q10 (CoQ10) deficiëntie en mitochondriale dysfunktie bij inflammasoom-aktivatie onderzocht in bloedcellen van FM-patiënten, en in vitro en in vivo CoQ10-deficiëntie modellen.

Resultaten: Mitochondriale dysfunktie ging gepaard met verhoogde expressie van IL-1β, NLRP3 en caspase-1 aktivatie, en verhoogde serum-waarden van pro-inflammatoire cytokinen (IL-1β & IL-18). CoQ10-deficiëntie geïnduceerd via behandeling met p-aminobenzoaat in BMCs en muizen vertoonde NLRP3-inflammasoom aktivatie met uitgesproken algesie [pijn-gevoeligheid]. Een placebo-gecontroleerde test met CoQ10 in FM-patiënten toonde een gereduceerde NLRP3-inflammasoom aktivatie en IL-1β & IL-18 serum-waarden.

Nieuwigheden: Deze resultaten tonen een belangrijke rol van het NLRP3-inflammasoom in de pathogenese van FM en het vermogen van CoQ10 om het inflammasoom onder controle te houden.

Besluiten: Deze bevindingen bieden nieuwe inzichten in de pathogenese van FM en suggereren dat inhibitie van NLRP3-inflammasoom een nieuwe therapeutische interventie voor de ziekte vertegenwoordigt.

INLEIDING

[…] Er zijn nieuwe diagnostische merkers voor FM nodig. Meerdere pathologische veranderingen werden gedocumenteerd bij FM-patiënten. Bijvoorbeeld: studies hebben oxidatieve stress geïmpliceerd bij de pathogenese van FM, wat er op wijst dat mitochondriale dysfunktie geassocieerd kan zijn met dit syndroom. [Zo ook voor M.E.(cvs)] Bovendien zijn er enkele hypothesen die suggereren dat cytokinen een rol kunnen spelen bij FM. Inderdaad: een daling qua mitochondriale massa en coenzyme-Q10 (CoQ10) -waarden, alsook verminderde produktie van mitochondriale reaktieve zuurstof-soorten (ROS), werden gedetekteerd in bloed mononucleaire cellen (BMCs) van FM-patiënten [Cordero MD et al. Coenzyme Q10 distribution in blood is altered in patients with fibromyalgia. Clin Biochem (2009) 42: 732-735 /// Cordero MD et al. Mitochondrial dysfunction and mitophagy activation in blood mononuclear cells of fibromialgia patients: implications in the pathogenesis of the disease. Arthritis Res Ther (2011) 12: R17 * zie onze inleiding]. Aan de andere kanten bleken ROS ook een belangrijke aktivator van inflammasoom-gemedieerde inflammatie [Zhou R et al. A role for mitochondria in NLRP3 inflammasome activation. Nature (2011) 469: 221-5]. Het NLRP3 (‘NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3’ [zie onze inleiding]) -inflammasoom is een molekulair platform dat wordt geaktiveerd na tekenen van cellulair ‘gevaar’, om aangeboren immune verdediging te triggeren via de ontwikkeling van pro-inflammatoire cytokinen (interleukinen IL-1β & IL-18). Om een mogelijke implicatie van mitochondriale dysfunktie bij inflammasoom-aktivatie in FM te onderzoeken, bestudeerden we pathologische mechanismen in BMCs van FM-patiënten en bij 2 modellen, in vitro en in vivo, voor CoQ10-deficiëntie.

EXPERIMENTELE PROCEDURES

[…]

Patiënten

[…] ‘American College of Rheumatology’ diagnostische criteria […] Exclusie-criteria: acute infektueuze ziekten 3 weken voorafgaand aan de studie; neurologicsche, psychiatrische, metabole, auto-immune, met allergie verwante, huid- of chronische inflammatoire ziekte; ongewenste gewoonten (bv. roken, alkohol, enz.); medische aandoeningen die glucocorticoïden-behandeling, analgetica of antidepressiva vereisen; drug-gebruik; zwangerschap of borstvoeding. […] Alle patiënten en controles volgden een standaard evenwichtig dieet (dieet-programma). […]

Interventie

[…] CoQ10 (aangekocht bij Pharma Nord, Vejle, Denemarken) soft-gel capsulen, 40 dagen (300 mg/dag in 3 dosissen) […].

RESULTATEN

Mitochondriale karakteristieken in BMCs van FM-patiënten

BMCs van FM-patiënten vertoonden een significante downregulering van meerdere genen die gerelateerd zijn met mitochondriale biogenese (PGC-1α, TFAM, NRF1). Parallel hiermee: BMCs vertoonden een reductie van expressie-waarden van mitochondriale complexen (complex-I, complex-III & cytochroom-c) [De aktiviteiten van NADH:coenzyme Q1 oxido-reductase (complex-I), succinaat-dehydrogenase (complex-II), cytochroom-c oxidase (complex-IV), ubiquinol:cytochroom-c oxido-reductase (complex-III), succinaat:cytochroom-c reductase (complex-II + complex-III) werden gemeten.] gepaard met verminderde aktiviteiten van complexen van de mitochondriale keten bij 50-60% patiënten, vergeleken met controles. CoQ10 is een belangrijke component van de mitochondriale ademhaling die reducerende equivalenten van complex-I & -II naar complex-III transfereert, en deficiënties van deze elektron- en proton-drager zijn geassocieerd met mitochondriale dysfunktie bij verscheidene aandoeningen bij mensen. Hierbij aansluitend bleken CoQ10-waarden gereduceerd tot 46% van de gemiddelde controle waarde in BMCs van FM-patiënten. Daarnaast: om het effekt van mitochondriale dysfunktie op cellulaire bio-energetica te bepalen, maten we intracellulair ATP [drager van chemische energie, ‘cellulaire brandstof’] in BMCs van controles en FM-patiënten. ATP-waarden waren gereduceerd tot 76% met betrekking tot controles (P < 0.001).

Oxidative stress in BMCs van FM-patiënten

Het is goed bekend dat mitochondriale dysfunktie geassocieerd is met de inductie van ROS-produktie in mitochondrieën. Bovendien werd oxidatieve stress voorgesteld als een relevante gebeurtenis in de pathogenese van FM en een significante positieve correlatie met de klinische symptomen vertoont. Om oxidatieve stress bij FM te kunnen beoordelen, bepaalden we mitochondriale ROS-produktie in BMCs van controles en FM-patiënten d.m.v. MitoSOX, een mitochondriale superoxide indicator [MitoSOX™ rood is een een fluorogene kleurstof ontwikkeld en gevalideerd voor zeer selektive detektie van superoxide in de mitochondrieën van levende cellen.]. De aanmaak van mitochondriaal superoxide was significant verhoogd in BMCs van FM-patiënten in vergelijking met controles (P < 0.001). daarnaast bepaalden we, als merker voor oxidatieve stress, de expressie van 8-oxoguanine glycosylase (OGG1) [enzyme 8-oxoguanine DNA glycolase-1 is een DNA-herstel enzyme], een DNA-glycosylase enzyme [DNA-herstel enzyme dat de beschadigde DNA-base verwijdert maar de suiker-ruggegraat intact houdt.] verantwoordelijk voor de afsplitsing van 7,8-dihydro-8-oxoguanine (8-oxoG), een mutageen base-nevenprodukt dat voorkomt ten gevolge blootstelling van DNA aan ROS, en 8-oxoG waarden in BMCs van patiënten. Gemiddeld vertoonden FM-patiënten significant hogere waarden OGG1 en 8-oxoG in hun BMCs.

Inflammasoom-aktivatie via oxidatieve stress betrokken bij FM-pijn

De post-inflammatoire inductie van mitochondriale biogenese ondersteunt de metabole werking en cel-leefbaarheid, en helpt inflammatie te controleren. Omdat genen betrokken bij mitochondriale biogenese gedownreguleerd bleken in BMCs van FM-patiënten, analyseerden we de aktivatie van inflammasoom-gerelateerde proteïnen. We vonden verhoogde NLRP3 en caspase-1 gen-expressie [caspasen = eiwit-afbrekende enzymen, die een essentiële rol vervullen bij apoptose (geprogrammeerde cel-dood); caspase-1 bleek al ge-upreguleerd bij CVS (zie o.a. ‘Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’)], verhoogd NLRP3 proteïne expressie en caspase-1 splitsing, suggestief voor inflammosoom-aktivatie. […] BMCs behandeld met lipopolysaccharide (LPS [molekule die het immuunsysteem aktiveert door het nabootsen van pathogenen]) van Escherichia coli [bakterie] werd gebruikt als positieve controle voor of caspase-1 splitsing. Interessant is dat werd beschreven dat geoxidieerd mtDNA een krachtige aktivator van het NLRP3-inflammasoom is [Shimada K et al. Oxidized Mitochondrial DNA Activates the NLRP3 Inflammasome during Apoptosis. Immunity (2012) 36: 401-14]. Bovendien bleken andere proteïnen betrokken bij inflammasoom- en inflammatie-aktivatie (IL-1β & IL-18) verhoogd in het serum van FM-patiënten. Bij FM-patiënten geïsoleerde en gecultiveerde BMCs vertoonden verhoogde waarden qua IL-1β eiwit; wat aantoont dat deze cellen de cytokinen aktief produceren. Interessant is ook dat BMCs gecultiveerd met 30μM CoQ10 na 24 h een belangrijke reductie van IL-1β en caspase-1 proteïne vertoonden. IL-1β serum-waarden bij FM-patiënten vertoonden een significante negatieve correlatie (P < 0.05) met CoQ10-waarden en een significante positieve correlatie (P < 0.001) met mitochondriale ROS-waarden. De incubatie met CoQ10 van BMCs geïsoleerd bij patiënten induceerde een reductie van IL-1β proteïne. Verder vertoonden IL-1β serum-waarden hoge positieve correlatie met scores op de pijn-schaal voor FM-patiënten. Deze gegevens suggereren dat hoge IL-1β en IL-18 waarden een rol zouden kunnen spelen in de pathofysiologie van FM. Interessant: er werd beschreven dat IL-1β en IL-18 betrokken zijn bij de verhoogde gevoeligheid van de sensorische receptoren, wat betekent dat ze direct pijn veroorzaken of ten minste moduleren [bv. Li WW et al. The NALP1 inflammasome controls cytokine production and nociception in a rat fracture model of complex regional pain syndrome. Pain (2009) 147: 277-86]

Coenzyme-Q10 deficiëntie induceert inflammasoom-aktivatie bij FM

Om de rol van CoQ10 bij het inflammatoir proces bij FM te verifiëren, induceerden we CoQ10-deficiëntie in BMCs van 5 gezonde controles door inhibitie van de endogene CoQ10-biosynthese met 1 mM p-aminobenzoaat (PABA [inhibitor van polyprenyl-4-hydroxybenzoaat transferase, een essentieel enzyme bij de CoQ10-biosynthese]) gedurende 24 h. CoQ10-deficiëntie werd ook geïnduceerd bij muizen d.m.v. sub-chronische behandeling met PABA (2x/daags à 20 mg/kg/dag). De inhibitie van CoQ10 in BMCs had een opmerkelijk effekt op cellulaire bio-energetica: inductie van een daling van 57% van het intracellulair ATP, wat kon worden hersteld na behandeling met 10μM CoQ10. CoQ10-deficiëntie in BMCs induceerde ook verhoogde DNA-oxidatie (OGG1) en inflammasoom-aktivatie (aangetoond door verhoogde expressie van NLRP3 en caspase-1 splitsing), geassocieerd met een significante stijging van IL-1β & IL-18 in het cultuur-medium. Interessant: supplementering met 10 μM CoQ10 induceerde een significante reductie qua DNA-oxidatie, inflammosoom-aktivatie en IL-1β & IL-18 in het cultuur-medium van CoQ10-deficiënte BMCs.

Bij muizen reduceerde PABA-behandeling de waarden van CoQ9 & CoQ10 in BMCs met 30% & 49%, respectievelijk (P < 0.001), vergeleken met onbehandelde controles. Dit effekt ging gepaard met verhoogde expressie van NLRP3, inductie van caspase-1 splitsting in BMCs en verhoogd IL-1β & IL-18 in serum. Eénmalige injecties met PABA in muizen gaf geen verschil tussen onbehandelde en met PABA geïnjekteerde muizen met betrekking tot hitte-pijn (gegevens niet getoond). Toediening van PABA gedurende 5 opéénvolgende dagen gaven echter een uitgesproken algesie bij de warmte-plaat test [‘hot-plate test: muizen worden in een glazen cilinder gehouden om dan te worden losgelaten op een verwarm oppervlak (45-52,5 ± 0,5ºC), de tijd tot ze aan hun pootjes likken wordt gemeten] wanneer de warmte-stimuli 45ºC bereikten (Warmte-plaat test: bij 50ºC waren de latenties 12,06 ± 1,64 & 6.,67 ± 0,61 sec voor onbehandelde en met PABA geïnjekteerde muizen, respectievelijk (P = 0.013); bij 52,5ºC 5,2 ± 0,88 & 3,03 ± 0,23 sec (P = 0.041).), en voor de ‘tail-flick’ (latenties 5,95 ± 0,13 & 3,64 ± 0,26 sec; P < 0.001). [‘tail-flick’ test: staart wordt ondergedompeld in een bad met een temperatuur van 48 ± 0,5ºC en de tijd tot een start-reflex optreedt wordt gemeten] Interessant is dat de IL-1β serum-waarden een sterke positieve correlatie vertoonden met scores op de pijn-schaal bij muizen, gelijkaardig met wat wordt geobserveerd bij FM-patiënten. Routine serum biochemische parameters werden niet beïnvloed door de sub-chronische toediening van PABA bij muizen (data niet getoond).

Orale toediening van CoQ10 bij FM-patiënten reduceert inflammasoom-aktivatie

Een belangrijk obstakel voor de succesvolle behandeling van FM is de beperkte doeltreffendheid van de beschikbare farmacologische behandelingen. Zowat de helft van alle behandelde patiënten ervaarden slechts een matige reductie van hun symptomen, wat er op wijst dat veel FM-patiënten nood hebben aan alternatieve behandelingen. In veel gevallen bleek CoQ10 doeltreffend bij de behandeling van FM [Cordero MD et al. Coenzyme Q10: a novel therapeutic approach for Fibromyalgia? Case series with 5 patients. Mitochondrion (2011) 11: 623-5]. Identificatie van pathofysiologische mechanismen die worden aangepakt met CoQ10-behandeling bij FM is een belangrijk research-doelwit. In dit opzicht voerden we een placebo-gecontroleerde, dubbel-blinde proef uit bij 20 FM-patiënten, om het effekt van CoQ10 op inflammasoom gen-expressie en inflammasoom serum-merkers te evalueren. Na CoQ10-supplementering bleken NLRP3 en IL-1β genen gedownreguleerd. CoQ10-waarden in BMCs werden hersteld na CoQ10-behandeling (gegevens niet getoond). IL-1β & IL-18 serum-waarden werden significant verminderd in vergelijking met placebo.

BESPREKING

Er werd aangetoond dat inhibitie van complex-I of -III van de mitochondriale respiratoire keten leidt tot de inductie van ROS-produktie en NLRP3-inflammasoom aktivatie. In BMCs van FM-patiënten detekteerden we dysfunktie van de mitochondriale respiratoire keten, CoQ10-deficiëntie, en verhoogde mitochondriale ROS-produktie en OGG-1 expressie (een merker voor geoxideerd DNA), allebei aktivatoren van het inflammasoom en inflammatie. Het inflammasoom kwam naar voor als een onverwachte sensor voor metabool gevaar en stress. Inderdaad: het bleek betrokken bij de ontwikkeling van belangrijke ziekten zoals jicht, type-2 diabetes en obesitas-geïnduceerde insuline-resistentie. Bovendien werd het NLRP3-inflammasoom steeds meer verdacht een belangrijke rol te spelen bij andere menselijke pathologieën zoals kanker, asbestose [stof-long] en Alzheimer’s. FM-patiënten vertoonden verhoogde aktivatie van het inflammasoom in BMCs en verhoogde serum-waarden van pro-inflammatoire cytokinen, zoals IL-1β en IL-18. Interessant: de compenserende aktivatie van mitochondriale biogenese genen was verstoord in BMCs van FM-patiënten. In respons op mitochondriale dysfunktie en inflammatie, verwijderen cellen beschadigde mitochondrieën via autofagie [strikt geregeld proces waarbij de cel eigen cel-produkten verteert in de zogenaamde lysomen; maakt deel uit van normale cel-groei, ontwikkeling en homeostase, en helpt het evenwicht behouden tussen synthese, afbraak en recyclage van cellulaire produkten] en, als een compenserend mechanisme, induceren ze mitochondriale biogenese en upregulering van anti-oxidante en anti-inflammatoire verdediging genen. Er werd mitofagie [Autofagie van (niet-funktionerende) mitochondrieën wordt ook mitofagie genoemd.] bij FM-patiënten gerapporteerd. Er werd echter beschreven dat compenserende mechanismen verstoord zijn in BMCs van FM-patiënten, leidend tot verminderde mitochondriale massa, gereduceerde anti-oxidante waarden en een voorbestemdheid voor inflammatoire schade. Inflammatie bleek geassocieerd met FM-symptomen: sterke positieve correlaties tussen IL-1β & IL-18 serum-waarden en pijn-scores; wat een inflammatoire component bij de inductie van pijn suggereert. Desondanks zijn er discrepanties met betrekking tot de pathologische rol van IL-1β serum-waarden bij FM. Onderzoekers hebben de betrokkenheid getoond van MEFV (gen dat codeert voor pyrine [eiwit geproduceerd door neutrofielen, eosinofielen en monocyten, dat een rol speelt bij inflammatie en de strijd tegen infekties], een belangrijke regulator van het inflammasoom-platform dat caspase-1 aktivatie en IL-1β controleert), dus hun preliminaire data komen overéén met onze resultaten. Wat betreft de betrokkenheid van inflammatoire cytokinen bij FM-pathogenese, hebben we een mitochondriale dysfunktie-afhankelijke toename van TNF-alfa serum-waarden bij FM-patiënten aangetoond, die werd gereduceerd door CoQ10-behandeling.

Overéénkomstig onze resultaten is de negatieve correlatie tussen IL-1β & IL-18 levels en CoQ10-waarden, en de positieve correlatie met mitochondriale ROS-waarden en pijn-schaal scores, ondersteunend voor de hypothese dat inflammatie bij FM afhankelijk is van mitochondriale dysfunktie. Naar ons weten is dit de eerste melding die inflammasoom-aktivatie en zijn associatie met verhoogde waarden qua pro-inflammatoire cytokinen bij FM-patiënten beschrijft. Bovendien droeg deze studie meerdere nieuwe parameters voor die zouden kunnen worden gebruikt als diagnostische biomerkers voor FM. De verdere validatie hiervan (alleen of in combinatie) zou kunnen helpen bij de creatie van objectieve diagnostische testen voor FM [Zo ook voor M.E.(cvs) wellicht]. Toch denken we, niettegenstaande onze resultaten aangaande het inflammasoom bij FM, dat het inflammasoom tot de pathofysiologie van deze ziekte bijdraagt samen met andere inflammasoom-onafhankelijke inflammatoire gebeurtenissen, zoals IL-6, IL-8 of TNF-alfa. Deze inflammatoire parameters zijn geassocieerd met NF-kappaB. Immunohistochemische studies van FM-weefsels onthulden een sterkere expressie van NF-kappaB in spieren, en IL-6, IL-8 & TNF-alfa zijn NF-kappaB-afhankelijke pro-inflammatoire cytokinen.

Samengevat: we hebben (in vitro en in vivo) de betrokkenheid van CoQ10-deficiëntie getoond bij het pathologisch proces van inflammasoom-aktivatie en afgifte van pro-inflammatoire cytokinen. Aangezien pathologische processen kunnen worden omgekeerd door CoQ10-supplementering, stellen we voor dat CoQ10 een geschikte behandeling  zou kunnen zijn voor FM-patiënten. Meer uitgebreide, gecontroleerde klinische proeven zijn nodig om gegevens te verstrekken aangaande de doeltreffendheid van CoQ10 bij FM.

Innovatie

Het inflammasoom krijgt steeds meer aandacht van fundamentele en klinische researchers. Zijn betrokkenheid bij de pathofysiologie van meerdere ziekten genereert nieuwe therapeutische strategieën. Onze studie onthult dat het inflammasoom-complex betrokken is bij de pathofysiologie van FM gemedieerd door CoQ10-deficiëntie. Behandeling met oraal CoQ10 reduceert inflammasoom-aktivatie. Deze bevindingen bieden nieuwe inzichten in de pathogenese van FM en geven nieuwe mogelijke molekulaire doelwitten aan voor de behandeling van deze ziekte.

augustus 17, 2013

‘Small-fibre’ polyneuropathie i.p.v. fibromyalgie

Filed under: Diagnostiek,Neurologie — mewetenschap @ 7:03 am
Tags: , , , , , ,

Wij zijn er van overtuigd dat veel mensen die de diagnose CVS krijgen, misschien wel een andere diagnose zouden krijgen als ze sneller en diepgaander onderzocht zouden worden bij het begin van de ziekte. Ons gezondheid-economisch systeem lijkt echter dikwijls meer gericht op economische doelstellingen (besparingen) dan op medische (genezing of voorkomen van invaliditeit). Onderstaande studie toont aan dat doorgedreven onderzoek bij mensen met wat in eerste instantie en al te snel dikwijls wordt gelabeld als ‘medisch onverklaard’ of zelfs ‘onverklaarbaar’, wellicht sneller en beter zouden kunnen worden geholpen. Het artikel spreekt over fibromyalgie-patiënten maar aangezien de overlap met CVS substantieel is, zouden de conclusies o.i. ook kunnen opgaan voor mensen die al te snel de diagnose ‘CVS’ hebben gekregen!

Bij de hier onderzochte patiënten die eerder de diagnose ‘fibromyalgie’ hadden gekregen kwam significant veel neuropathie voor (niet bij de controle-groep). 13 op 27 (de helft!) had een uitgesproken verminderde zenuwvezel-dichtheid in de huid, abnormale autonome funktie testen of beide, wat wijst op polyneuropathie van de kleine zenuwvezels.

De studie werd uitgevoerd door onderzoekers van een ziekenhuis verbonden met de gerenommeerde Harvard Medische School. De financiering kwam van de overheid (de ‘Public Health Service’ en het ‘Department of Defense Gulf War Illness Research Program’) en van private liefdadigheid.

————————-

Pain (pre-print juni 2013; gepresenteerd op de meeting van de ‘American Neurological Association’ in 2012)

Objective evidence that small-fibre polyneuropathy underlies some illnesses currently labeled as fibromyalgia

Anne Louise Oaklander (a,b), Zeva Daniela Herzog (a), Heather M. Downs (a), Max M. Klein (a)

a Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

b Department of Pathology (Neuropathology), Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA

Samenvatting

Fibromyalgie is een courant, invaliderend syndroom dat chronische wijd-verspreide pijn plus diverse bijkomende symptomen omvat. Er kunnen geen specifieke objectieve abnormaliteiten worden geïdentificeerd; wat definitieve testen, ziekte-modificerende behandelingen en identificatie van oorzaken uitsluit. In tegenstelling daarmee is ‘small-fibre’ polyneuropathie (SFPN), ondanks de gelijkaardige symptomen, per definitie een ziekte die wordt veroorzaakt door de dysfunktie en degeneratie van perifere ‘small-fibre’ neuronen [de kleine niet-gemyeliniseerde (zonder myeline-schede) perifere zenuw-vezels (C-vezels) bezenuwen de huid (somatische vezels) en helpen de autonome funktie (autonome vezels) controleren]. SFPN heeft vastgestelde oorzaken, waarvan sommige diagnostiseerbaar en zeker behandelbaar zijn (bv. diabetes). Om de hypothese te evalueren dat sommige patiënten die als fibromyalgia-patiënten werden gelabeld on-herkende SFPN hebben die hun symptomen veroorzaakt, analyseerden we met SFPN geassocieerde symptomen, resultaten van neurologisch onderzoek, en pathologische en fysiologische merkers bij 27 patiënten met fibromyalgie en 30 gematchte normale controles. De patiënten met fibromyalgie moesten voldoen aan de ‘American College of Rheumatology’ criteria (2010) plus bewijs leveren van een diagnose van fibromyalgie door een arts. De in de studie gebruikte instrumenten waren het ‘Michigan Neuropathy Screening Instrument’ (MNSI), de ‘Utah Early Neuropathy Scale’ (UENS), neuro-diagnostische huid-biopten (been), plus testen voor de autonome funktie (AFT). We vonden dat 41% van de huid-biopten van individuen met fibromyalgie (versus 3% of bij controle-individuen) diagnostisch voor SFPN waren, en dat de MNSI- en UENS-scores hoger waren bij patiënten met fibromyalgie in vergelijking met controle-individuen (telkens P ≤ 0.001). Abnormale AFTs waren in gelijke mate aanwezig, wat suggereert dat met fibromyalgie geassocieerde SFPN voornamelijk somatisch is. Bloed-testen bij individuen met fibromyalgie en SFPN-diagnostische huid-biopten gaven inzicht wat betreft de oorzaken. Alle glucose-tolerantie-testen waren normaal, maar 8 individuen vertoonden dysimmune merkers [dysimmuniteit = immunologische stoornis], 2 hadden een hepatitis-C serologie en 1 familie vertoonde een klaarblijkelijke genetische oorzaak. Deze bevindingen suggereren dat sommige patiënten met chronische pijn die als fibromyalgie werd gelabeld, onherkende SFPN hebben, een aparte ziekte waarvoor objectief kan worden getest en soms definitief kan worden behandeld.

1. Inleiding

Het fibromyalgie syndroom (FMS) is een verzameling slecht-gedefinieerde symptomen, inclusief chronische wijdverspreide pijn (CWP; gedefinieerd als ≥ 3 maanden axiale, plus linker- en rechter-zijde, plus boven- en onder-lichaam pijn). FMS komt courant voor: een prevalentie van 1 à 5% in Westerse landen, vrouwen hebben het 3 à 4 maal meer dan mannen en het brengt hoge kosten mee qua gezonheid-zorg. Het ‘American College of Rheumatology’ formuleerde en reviseerde de diagnostische criteria zodat het bewustzijn voor FMS groeide en goedkeuring voor medicijnen ter verlichting van de symptomen vergemakkelijkte, maar de biologische oorzaken van FMS bleven onbekend. Interpretaties benadrukken een biopsychosociaal model waarbij ‘centrale sensitisatie’ pijnlijke responsen op stress en stimuli veroorzaakt. De veranderingen, gezien bij beeldvorming van de hersenen bij FMS-patiënten, die deze hypothese voortbracht, werden nadien echter geherinterpreteerd als niet-specifieke gevolgen i.p.v. oorzakelijk.

‘Small-fibre’ polyneuropathie (SFPN) is een neurologische oorzaak van CWP. Anders dan FMS heeft SFPN een identificeerbare pathologie, fysiologie en oorzaken, en is dus is per definitie een ziekte. SFPN wordt veroorzaakt door dysfunktie en degeneratie van de on-gemyeliniseerde (C) en dun-gemyeliniseerde (A-delta) perifere axonen met een kleine diameter die nociceptie mediëren. De symptomen beginnen gewoonlijk distaal met pijnlijke voeten of benen, maar bij gevorderde gevallen kunnen ze zich ook proximaal verspreiden naar de romp. Occasionele patiënten hebben in het begin onregelmatige, proximale of veralgemeende […] symptomen veroorzaakt door een aanval gericht tegen neuronale cel-lichamen (ganglionopathie [ganglia op craniale en spinale zenuwcellen vormen verbindingen tussen het CZS (brein en ruggemerg) en het perifeer zenuwstelsel; sensorische neuronopathieën of ganglionopathieën (vormen een specifieke subgroep perifere neuropathieën gekenmerkt door primaire en selektieve vernietiging van ‘dorsal root ganglia’ (DRG)] of neuronopathie). Veel patiënten met SFPN hebben ook cardiovasculaire, gastro-intestinale, micro-vasculaire of zweet-klachten voortkomend uit verstoorde efferente effekten van somatische en autonome ‘small-fibres’ op interne organen, bloedvaten en zweet-klieren.

SFPN blijft vaak ongediagnostiseerd omdat CWP-klachten subjectief en niet-specifiek zijn, en de kracht en reflexen van patiënten gewoonlijk bewaard blijken bij onderzoek. Diagnostische testen die gebruik maken van oppervlakte-elektromyografie en zenuw-geleiding studies zijn ongevoelig voor SFPN. De beste objectieve diagnostische testen voor SFPN zijn huid-bioptie van het distaal been die immuun-gelabeld wordt om de dichtheid van ‘small fibre’ epidermale innervatie na te gaan (niveau-C aanbeveling van de ‘American Academy of Neurology’; niveau-A aanbeveling van de ‘European Federation of Neurological Societies’), en de testen voor autonome funktie (AFT): cardiovagale, adrenerge en sudomotorische [zweetklier-stimulerende] ‘small-fibre’ funktie (‘American Academy of Neurology’ niveau-B aanbeveling). Kwantitatieve sensorische testen [nagaan van het somato-sensorisch funktioneren (reageren op prikkels -temperatuur/vibratie- op de huid); bepalen van de schade aan de uiteinden van zenuwen] wordt niet aanbevolen omdat dit berust op subjectieve meldingen. De beste instrumenten voor het meten van de symptomen en tekenen van SFPN zijn deze die in deze studie werden toegepast. De waarde van het diagnostiseren van SFPN is dat de oorzaak soms kan worden geïdentificeerd en de aandoening genezen. Veel-voorkomende oorzaken van SFPN omvatten diabetes, haematologische maligniteiten, auto-immuunziekten, infekties, toxinen (inclusief medicijnen) en genetische mutaties.

SFPN en FMS hebben gemeenschappelijke symptomen – niet enkel multi-focale CWP maar ook Raynaud fenomeen [verkleuring van de vingers, tenen en soms andere gebieden door verminderde bloed-toevoer], duizeligheid, gastro-intestinale en urologische symptomen, vermoeidheid en hoofdpijn, en veel patiënten met SFPN rapporteren dat hun ziekte als FMS werd geïnterpreteerd vóór de diagnose van SFPN. Elektrodiagnostische testen voor ‘large-fibre’ demyeliniserende polyneuropathie bij 58 patiënten met het label fibromyalgie onthulden neuropathische abnormaliteiten bij 33%, en vergelijking van sensorische symptomen bij 1.434 patiënten met FMS en 1.623 patiënten met pijnlijke diabetische polyneuropathie identificeerde enkele gemeenschappelijke kenmerken. Meerdere studies suggereren dat SFPN en FMS zouden overlappen. Onze ontdekking van objectief bevestigde SFPN bij 59% van patiënten met CWP begonnen in de kindertijd, waarvan vele aanvankelijk als FMS werden gelabeld, waren de aanleiding voor deze studie.

2. Methodes & individuen

2.1. Studie-ontwerp & recrutering

[…] Er werden geen proefpersonen uit een neurologie-praktijk of –kliniek gerecruteerd. […] Respondenten werden telefonisch gescreend voor opname in de studie [criteria hieronder]; medische dossiers die eerdere FMS-diagnoses bevestigden, werden opgevraagd en alle in aanmerking komende respondenten werden uitgenodigd. Asymptomatische vrijwilligers werden geselekteerd op basis van demografische kenmerken die matchten met die van de FMS-groep.

Inclusie-criteria: minstens 18 jaar oud zijn en over het vermogen beschikken om het protocol te begrijpen en uit te voeren. Uitsluiting-criteria: onvermogen om geïnformeerde toestemming te geven en contra-indicatie voor AFT of huid-biopt. FMS-patiënten moesten bovendien medische dossiers voorleggen die diagnose via een voorafgaande door een onafhankelijke arts gedocumenteerde van fibromyalgie indienen; ze moesten ook voldoen aan de ‘American College of Rheumatology’ (ACR) 2010 diagnostische criteria voor FMS (vaststelling via vragenlijst). […]

2.2. Verwerving van gegevens

Om de symptomen te kwantificeren, stemde de individuen toe om de ‘Michigan Neuropathy Screening Instrument (MNSI) vragenlijst in te vullen; die bestaat uit 15 ja/nee-vragen met betrekking tot voet-sensaties (zoals pijn, gevoelloosheid en gevoeligheid voor temperatuur). Bij diabetische ‘small fibre’-predominante polyneuropathie was de sensitiviteit van de MNSI 80%, de specificiteit 95%, positieve voorspellende waarde 97% en negatieve voorspellende waarde 74%. Alle proefpersonen ondergingen ook een gericht neurologisch onderzoek (gecodeerd met behulp van de ‘Utah Early Neuropathy Scale’ – UENS) van de onderbenen en voeten, ontworpen om ‘small fibre’-overheersende sensorische neuropathie te detekteren. Dit richt zich vooral op het verlies van de ‘small-fibre’-gemedieerde (door naalden uitgelokte) nociceptie. Om aanvullende informatie te verstrekken over de representativiteit van de FMS- en controle-groepen, vulden alle individuen de ‘Beck Depression Inventory’ (BDI-21) en de ‘Medical Outcomes Study Short Form Health Survey’ (SF-36) in. Deze gevalideerde vragenlijsten hebben gekende profielen voor patiënten met FMS en normale controles. […]

Neuro-diagnostische huid-biopten werden verwerkt en geanalyseerd door ons geaccrediteerd klinisch-diagnostisch laboratorium volgens consensus-standaarden. We verwijderden stukjes (verdoofde) huid van 2 of 3 mm (distaal been). Sekties van 50µm werden immunohistochemisch gelabeld voor PGP9.5, een pan-neuronale merker om epidermale zenuwvezels (ENFs) aan te tonen en standaard metingen van hun dichtheid toe te laten. Bijna alle PGP9.5-immuun-reaktieve epidermale neurieten [uitlopers van zenuwcellen in de huid] zijn nociceptieve ‘small-fibre’ uiteinden, en axonale lokalisatie van epidermale PGP9.5 immunolabeling werd ultrastruktureel geverifieerd. Eén enkele ervaren morfoloog (in het ongewisse over tot welke groep het individu behoorde) mat de ENF-dichtheid. Ons laboratorium rapporteert ENF-dichtheden per mm2 huid-oppervlakte om te controleren voor variërende dikte van de huid-sektie tussen laboratoria. Bevestiging van SFPN via huid-bioptie vereiste het voldoen aan de standaard klinisch-diagnostische criteria voor SFPN-diagnose, namelijk ENF-densiteit < 5e percentiel [kleiner dan 5% van de data] van de voorspelde laboratorium-norm. De geslacht-, leeftijd- en ras-specifieke normen van ons laboratorium zijn gebaseerd op de multivariate analyse van 240 gescreende biopten van normale vrijwilligers.

Er werd ook AFT uitgevoerd, gebruikmakend van standaard klinisch-diagnostische methodes, apparatuur en interpretaties aanbevolen voor SFPN-diagnose. De individuen werden opgedragen het dragen van nauw-sluitende kledij te vermijden en niet te roken, eten of alkohol/caffeïne te gebruiken gedurende 4 h vóór de testen. Hun medicijn-gebruik werd bekeken en mogelijks interfererende medicijnen warden gestopt 24 tot 48 h vóór de testen (inclusief alle medicijnen met anticholinergische effekten, pijn-medicatie, antidepressiva, antihistaminica, hoest- en verkoudheid-remedies, en cardiovasculaire modulatoren, inclusief adrenergische middelen, diuretica [vocht-afdrijvende middelen], anti-hypotensie agentia en medicijnen tegen aandacht-deficiet). We maten hartslag-variabiliteit bij diep ademhalen (6/m in ruglig) en bij het Valsalva-manoeuvre [VM; poging tot uit-ademen met gesloten mond en neus (neus met duim en wijsvinger dichtknijpen en met gesloten mond blazen); in de geneeskunde bedoeld als test voor de hart-funktie en autonome controle van het hart. Het VM triggert een reeks veranderingen qua bloeddruk en hartslag om het lichaam in staat te stellen het evenwicht weer in te stellen. In de tweede van de 4 fasen daalt de bloeddruk aanvankelijk maar dan vernauwen de bloedvaten zodat de druk weer stijgt.], haemodynamische responsen op 80 graden kanteling gedurende 10 min en door acetylcholine uitgelokte zweet-produktie [de neurotransmitter acetylcholine afgegeven door sympathische cholinergische neuronen geeft een signaal aan de zweetklieren om meer zweet te produceren]. We pasten een gevalideerd kwantitatieve score-systeem (‘Composite Autonomic Scoring Scale’) met latere modificaties toe, en gebruikten appartuur-specifieke referentie-waarden. Bevestiging van SFPN via AFT vereiste ten minste 2 op 4 abnormale AFT-subtest resultaten.

Er werden standaard – voor geslacht en leeftijd gecorrigeerde – definities voor abnormaliteit gebruikt: abnormale hartslag-respons bij de diepe ademhaling (< 2,5e percentiel van de voorspelde norm) en abnormale reaktie op het Valsalva-manoeuvre (geen verandering qua fase II [zie hierboven] of Valsalva-ratio [verhouding van de hartslag fase IV/ fhase II, een maatstaf voor vagale funktie] < 2,5e percentiel). Abnormale kantel-tafel responsen omvatten verandering qua hartslag ≥ 30, vermindering van de systolische bloeddruk ≥ 20 of verlaging van de diastolische bloeddruk ≥ 10. Abnormale zweet-produktie omvat ten minste 2 plaatsen met < 50% van het 5e percentiel van de norm voor leeftijd en geslacht. Omdat we gebruik maakten van een Q-Sweat machine [commerciële test van sympathische sudomotor-axonen voor de diagnose van of ‘small-fibre’ neuropathieën] maar gepubliceerde diagnostische normen kwantitatieve sudomotorische axon-reflex testen (QSART [routine sudomotor-funktie test van de ‘Mayo Clinic’; meting van de zweet-produktie uitgelokt door acetylcholine]) eenheden gebruiken, rekenden we onze metingen om naar QSART.

2.3. Uitkomst-variabelen en data-analyse

[…]

3. Resultaten

3.1. Validering van de studie-groepen

Patiënten met fibromyalgie en controle-individuen waren demografisch gelijkaardig en patiënten met FMS waren vergelijkbaar in leeftijd, geslacht en ras met grotere groepen van FMS-patiënten, o.m. deze die werden gebruikt om het syndroom te definiëren. De gemiddelde leeftijd bij aanvang van FMS in de huidige groep was 28,8 ± 3,0 jaar en de ziekte-duur gemiddeld 19,1 ± 2,7 jaar. BDI-scores identificeerden de controle-individuen als niet depressief en FMS-indivduen gemiddeld als licht depressief; wat in overéénstemming is met eerdere FMS-groepen. De scores voor fysieke en mentale componenten van de SF-36 kwamen voor controle-individuen uit op of nabij het populatie-gemiddelde van 50, terwijl FMS-patiënten significant lagere scores hadden, overéénstemmend met de ziekte (beide p < 0.001). De gemiddelde scores voor de mentale component bij FMS-patiënten (40,2) was vergelijkbaar met de deze gerapporteerd in grotere FMS-groepen (38,6 & 43,1), maar hun scores voor fysieke component (35,6) waren minder abnormaal (28,0 & 29,6); wat suggereert dat de huidige groep een iets lichtere lichamelijke handicap kan hebben gehad dan de historische FMS-groepen.

3.2. Symptomen en neurologisch onderzoek consistent met SFPN

De MNSI heeft een bereik van mogelijke scores tussen 0 en 15, waarbij abnormale eerder gedefinieerd werden als > 2. De MNSI-scores van 28 controle-individuen lagen, gemiddeld, binnen het normaal bereik (1,3 ± 0,3), terwijl scores van de 23 FMS-patiënten, gemiddeld, abnormaal waren en consistent met polyneuropathie (5,8 ± 0,6; P ≤ 0.001). Resultaten van het UENS gestandaardiseerd neurologisch onderzoek waren beschikbaar voor 27 patiënten met FMS en 26 controle-individuen. UENS-scores kunnen variëren tussen 0 en 42, waarbij de ideale score 0 is. Er is geen vastgestelde ‘cut-off’ tussen normaal en abnormaal UENS-scores maar de scores van patiënten met FMS waren significant hoger dan de scores van de controle-individuen (3,1 ± 0,7 versus 0,5 ± 0,2; P ≤ 0.001), wat bewijs levert voor het feit dat de FMS-groep, maar niet de controle-groep, bij het onderzoek bevindingen vertoonden die consistent zijn met SFPN. Van belang bij de resultaten van de MNSI en UENS was een ontbreken van allodynia [pijn ervaren bij een gewoonlijk niet-pijnlijke prikkel] bij patiënten met FMS [tenen en voeten] zowel bij de UENS en sensorische categorie van de MNSI.

3.3. Objectieve testen bevestigen SFPN-diagnose

Globaal gezien hadden 50% van de individuen met fibromyalgie, in tegenstelling tot 17% van de controles; één of meer objectieve test-resultaten consistent met SFPN (P ≤ 0.001). De huid-biopt resultaten bepaalden dit verschil: 41% van de biopten van FMS-patiënten, versus 3% van deze van controle-individuen, hadden ENF-dichtheden < 5e percentiel van de voorspelde laboratorium-norm (P ≤ 0.001). […]. De AFT-resultaten waren over het algemeen gelijkaardig tussen fibromyalgie-patiënten en controle-individuen (P = 0.27). Eén individu in elke groep had abnormaal gereduceerde hartslag-veranderingen bij diepe ademhaling (P = 0.46); 7 FMS-individuen versus 3 controles hadden een abnormale respons op Valsalva (P = 0.0006); 9 individuen in elke groep hadden abnormale responsen op kanteling (P = 0.50) en 4 FMS-individuen versus 0 controles hadden een lage zweet-produktie op meer dan 1 plaats.

3.4. Vergelijking van de resultaten fibromyalgie-individuen subjects met vs. zonder huid-biopten die SFPN bevestigen

Gezien de zeer significante verschillen qua huid-biopt resultaten en het ontbreken van verschillen qua AFT-resultaten tussen FMS- en controle-individuen, voerden we een secundaire analyse uit om de andere test-resultaten tussen FMS-individuen, die al dan niet aan de huid-biopt criteria voor SFPN voldeden, te vergelijken. FMS-individuen met SFPN-diagnostische huid-biopten waren gelijkaardig qua geslacht en leeftijd (70% vrouwen, gemiddelde leeftijd 46,4 ± 2,8 jaar) vergeleken met FMS-individuen met niet-diagnostische huid-biopten (77% vrouwen, gemiddelde leeftijd 46,7 ± 3,7 jaar). Alle FMS/SFPN-individuen waren echter Caucasisch; vergeleken met slecht 57% voor de niet-SFPN/FMS-individuen (P = 0.003). De gemiddelde ENF waarde bij de FMS/SFPN-individuen was 3,8 ± 1,9, terwijl het bij het populatie-gemiddelde lag (48,2 ± 7,2) bij de niet-SFPN/FMS-individuen (P < 0.001). Daarnaast hadden 39% van de SFPN/FMS-individuen abnormale AFT-resultaten, terwijl geen enkele (0) van de niet-SFPN/FMS-individuen dergelijke resultaten hadden. Voor de MNSI, UENS, BDI & SF-36 hadden beide groepen grotendeels gelijkaardige resultaten.

3.5. Onderliggende oorzaken voor SFPN bij patiënten met fibromyalgie

Het testen voor gekende oorzaken van SFPN bij FMS/SFPN-individuen was niet gepland maar het werd door zoveel individuen met huid-biopten die diagnostisch voor SFPN bleken, gevraagd zodat we hen allemaal de aanbevolen bloed-testen aanboden. Alle 13 FMS/SFPN-individuen hadden een haemoglobine-A1C [geglyceerd (‘versuikerd’) haemoglobine; weerspiegelt de gemiddelde bloedsuikers van de laatste 2-3 maanden] < 6,0 mg/dl. voor 2-h glucose-tolerantie-testen (75 g toegediend) bleken 8 op 11 individuen normaal volgens de criteria van de ‘American Diabetes Association’. Twee individuen hadden nauwelijks verstoorde nuchtere glucose-waarden (100 mg/dl & 102 mg/dl), één ging gepaard met een marginale glucose-intolerantie (2 h = 140 mg/dl). De 2 FMS/SFPN-individuen die geen glucose-tolerantie-testen ondergingen, hadden normale glucose-waarden (90 & 100 mg/dl). 2 op 11 patiënten testten positief voor hepatitis-C; voor één een gekende oorzaak, voor de ander een nieuwe diagnose. Bij alle 13 individuen bleken serum-chemische testen, bloed-tellingen, schildklier-funktie, folaat-waarden, triglyceriden, C-reaktief proteïne, angiotensine converterend enzyme, testen voor Lyme, Lupus, Sjögren’s en coeliakie (IgA weefsel-transglutaminase auto-antilichamen) niet bij te dragen. Geen enkel van de 12 individuen die werden getest (via immun-fixatie) hadden monoclonale gammopathieën [overschot aan één type gammaglobulinen, kan goed- of kwaadaardig zijn]. Alle 11 individuen die werden getest, hadden vitamine-B12 waarden die binnen de referentie lagen.

De meest courante bloed-test abnormaliteiten bij individuen met FMS/SFPN waren serologische merkers voor dysimmuniteit (die geassocieerd zijn met SFPN van juveniele oorsprong). Specifiek: 5 op 13 individuen hadden verhoogde erythrocyten-sedimentatie-snelheden (≥ 25 mm/h); 4 op 13 hadden titers antinucleaire antilichamen die groter dan of gelijk aan 1:160 waren; en 3 op 13 hadden laag complement-C4, waarvan 2 op 3 ook laag complement-C3. Globaal hadden 62% van de FMS/SFPN-individuen 1 of meer van de merkers voor dysimmune funktie.

[…]

4. Bespreking

De hier gepresenteerde resultaten tonen aan dat de helft van een kleine groep patiënten met FMS uit de gemeenschap, ook symptomen, tekenen en objectieve test-resultaten hadden die worden geaccepteerd als zijn diagnostisch voor SFPN, een biologisch aannemelijke oorzaak van hun FMS-symptomen . Het verschil tussen de labels FMS en SFPN is niet louter semantisch; SFPN is een gekende ziekte en er is aanzienlijke informatie wat betreft de pathogenese, terwijl FMS een verzameling van symptomen is zonder voorafgaand bewijs of biologische basis. Anders dan FMS kan SFPN objectief worden getest (zoals hier), en sommige oorzaken van SFPN kunnen definitief worden behandeld. Het verbeteren van de ‘diagnose’ van een patient – van FMS naar SFPN – suggereert mogelijke oorzaken, waarvan enkele kunnen worden getest en behandeld. Een huid-biopt bevestigde SFPN bij 41% van de FMS-individuen in tegenstelling tot 3% bij normale controles; terwijl beide groepen gelijkaardige resultaten vertoonden qua autonome funktie testen, wat impliceert dat een primair somatische en distale ‘small-fibre’ polyneuropathie pijn-neuronen aantast. Dit is consistent met de CWP als centraal kenmerk i.p.v. dysautonome symptomen [t.g.v. een funktie-stoornis van het autonoom zenuwstelsel] als het definiërend kenmerk voor het FMS-fenotype.

Deze prospectieve studie wordt beperkt door zijn kleine omvang. Ze werd ontworpen om grote (maar niet kleine) effekten te detekteren, dus AFT zou opnieuw moeten worden geëvalueerd in een grotere groep; vooral zweet-produktie en responsen op Valsalva (waarvoor FMS-patiënten verschilden van controles). De waarneming dat FMS-patiënten met SFPN meer waarschijnlijk Causasiërs zijn dan die zonder SFPN (P = 0.003), dient ook opnieuw te worden geëvalueerd in een grotere studie. Hoe klein ook, onze FMS-groep was demografisch representatief voor grotere FMS-groepen, bv. de 258 patiënten van wie de huidige ACR diagnostische criteria zijn afgeleid (92% vrouwen, gemiddelde leeftijd 55 jaar, 87% niet-latijnsamerikaans blank) en een groep van 10.129 patiënten met FMS (63% vrouwen, gemiddelde leeftijd 46 jaar, ras niet gemeld). Een andere beperking is de onzekere sensitiviteit en specificiteit van het huid-biopt en van de autonome funktie testen. Er is geen absolute of gouden standaard diagnostische test voor SFPN waarmee deze kunnen worden vergeleken, zodat hun sensitiviteit en specificiteit niet kunnen worden gedefinieerd tenzij ten opzichte van elkaar. Zelfs deze best-beschikbare testen zijn onvolmaakt; inderdaad: 13% van de controle-individuen hadden abnormale AFT-resultaten. Afwijkende kantel-tafel testen kwamen het meest voor, wat in overéénstemming is met de prevalentie van orthostatische hypotensie bij de algemene bevolking. In tegenstelling daarmee: huid-bioptie, die laat-stadium axonale degeneratie meet, had een specificiteit van 97% bij controle-individuen in de huidige studie. Een andere beperking is dat we de individuen niet testten voor andere vormen van neuropathie (zoals demyeliniserende neuropathieën, motor of ‘large-fibre’ sensorische axonopathieën, focale letsels en auditieve neuropathieën). Er is steeds meer erkenning voor het feit dat verschillende types neuronen in verschillende mate aangetast zijn bij de meeste polyneuropathieën, ongeacht hoe ze zijn geklassificeerd, in het bijzonder bij ernstige of langdurige gevallen, en bewijs voor ‘large-fibre’ motorische of sensorische polyneuropathie ontkracht de aanwezigheid van ‘small-fibre’ polyneuropathie niet.

Sterke punten van de studie omvatten de recrutering uit de gemeenschap zodat verwijzing- of onderzoeker-vooroordelen werden geminimaliseerd, en het gebruik van strenge criteria voor FMS. We vereisten een reeds bestaande, onafhankelijke FMS-diagnose plus het voldoen aan de ACR research-criteria, omdat ze tegenstrijdig kunnen zijn. Dezelfde rigoureuze en op consensus gebaseerde evaluatie voor SFPN was een extra sterkte. Merk op: zowel fysiologische (AFT) als anatomische testen voor ‘small-fibre’ polyneuropathie werden toegepast. We hebben ook evaluaties voor depressie en invaliditeit opgenomen, die de representativiteit van de studie-groep hielpen valideren.

Een ander sterk punt is dat we gegevens verwierven met betrekking tot mogelijke onderliggende oorzaken van SFPN bij individuen met SFPN-diagnostische huid-biopten. We hebben geen controles onderzocht omdat de definitie van ‘abnormaal’ bij klinische bloed-testen gebaseerd is op uitgebreide testen bij zowel normale als niet-normale stalen. Hoewel diabetes de meest voorkomende oorzaak van SFPN is in ontwikkelde landen, vonden we geen bewijs voor een oorzakelijke bijdrage van diabetes of hyperglycemie. Anderzijds testten 2 van de 11 patiënten positief voor hepatitis-C, inclusief 1 eerder gediagnostiseerde patient die werd verwezen voor behandeling van hepatitis-C (omdat de meeste gevallen nu te genezen zijn). Onder onze patiënten waren er verscheidene die serologische merkers voor auto-immuniteit hadden die geassocieerd werden met juveniele SFPN, een nieuw type SFPN dat wordt geassocieerd met orgaan-specifieke, complement-verbruikende, humorale dysimmuniteit en waarvan enkele gunstig reageren op immunomodulerende behandelingen [corticosteroïden en/of intraveneuze immuunglobulinen]. Hoewel de meeste van de FMS-patiënten van middelbare leeftijd waren op het moment van de studie, rapporteerden ze de aanvang van FMS in hun jeugd; wat betekent dat sommige langdurige gevallen van juveniele SFPN zouden kunnen hebben.

We stelden vast dat 3 individuen met FM/SFPN verwant waren – een moeder en 2 dochters. Gezien deze resultaten, wilden andere leden van hun familie die ook leden FMS met juveniele aan vang ook onderzocht worden op SFPN: dit leidde tot een herziening van de diagnoses naar objectief bevestigde SFPN bij 6 familie-leden over 4 generaties. Er werd een genetische oorzaak verondersteld en genetische evaluatie werd aanbevolen. De goed-gekende erfelijke sensorische en autonome neuropathieën werden als onwaarschijnlijk beschouwd omwille van de afwezigheid van trofische [in verband met de voeding] tekenen (bv. pijnlijke maagzweren). SFPN werd ook gelinkt met mutaties in het SCN9A gen dat codeert voor de Nav1.7 natrium-ionkanaal isoform die preferentieel tot expressie komt in ‘small-fibre’ nociceptieve neuronen, maar commerciële testen daarvoor zijn nog niet overal beschikbaar. FMS bleek geassocieerd te zijn met een specifiek SCN9A polymorfisme [Vargas-Alarcon G, Alvarez-Leon E, Fragoso JM, Vargas A, Martinez A, Vallejo M, Martinez-Lavin M. An SCN9A gene-encoded dorsal root ganglia sodium-channel polymorphism associated with severe fibromyalgia. BMC Musculoskelet Disord (2012) 13: 23-8], wat mogelijks bijkomend bewijsmateriaal levert voor de convergentie tussen FMS en SFPN. Hoewel er nog geen genezing is voor de genetische vormen van SFPN, loopt er een proef met L-serine [een aminozuur] voor erfelijke sensorische en autonome neuropathie type 1 [Garofalo K, Penno A, Schmidt BP, Lee HJ, Frosch MP, von EA, Brown RH, Hornemann T, Eichler FS. Oral L-serine supplementation reduces production of neurotoxic deoxysphingolipids in mice and humans with hereditary sensory autonomic neuropathy type 1. J Clin Invest (2011) 121: 4735-45]; en de identificatie van specifieke mutaties kan patiënten de weg wijzen naar doelgerichte therapieën die gewoonlijk niet worden overwogen voor patiënten met FMS (zoals natrium-ionkanaal blokkers).

Tot besluit: deze studie levert objectief bewijsmateriaal voor het feit dat bijna de helft van een kleine groep patiënten die de diagnose van FMS kregen, objectief bewijs dragen van een neurologische oorzaak van hun CWP en andere symptomen van fibromyalgie, namelijk SFPN, een aparte ziekte van de perifere zenuwen. Bloed-testen bij de kleine groep patiënten met SFPN-diagnose suggereerden dat gekende oorzaken voor SFPN bij jongeren (dysimmune, genetische en infektueuze) meer courant waren dan oorzaken voor SFPN bij volwassenen (bv. diabetes, kanker, vitamine-deficiënties of toxinen); en ze identificeerden enkele behandelbare of geneesbare oorzaken zoals hepatitis-C. Patiënten die het FMS-label hebben gekregen, zouden hun artsen kunnen vragen of het testen op SFPN en de onderliggende oorzaken hen kunnen helpen.

mei 11, 2013

Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 7:17 am
Tags: , , , , , ,

Research door een Spaanse groep suggereert dat merkers voor mitochondriale dysfunktie en oxidatieve stress zouden kunnen helpen bij het onderscheiden van mensen met fibromyalgie en M.E.(cvs).

Zowel CVS- als FM-patiënten bleken lage CoQ10- en ATP-waarden, en verhoogde oxidatieve stress (lipiden-peroxidatie) te vertonen. Maar enkel FM-patiënten verschilden van de controles voor mitochondriaal citraat-synthase (zie ook ‘Oxidatieve fosforylatie na herhaalde inspanning bij CVS’); mitochondriale DNA-inhoud, en expressie  van PGC-1α en TFAM. Het lijkt er dus op dat de mitochondriale problemen meer verband houden met fibromyalgie….

PGC-1α (Peroxisoom proliferator geaktivateerde receptor-γ co-aktivator) is een lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme (mitochondriale inhoud). Het wordt sterk geïnduceerd door blootstelling aan koude (waardoor deze omgeving-stimulus aan adaptieve thermogenese – warmte-ontwikkeling door het lichaam – wordt gelinkt). PGC-1α stimuleert mitochondriale biogenese en bevordert het her-modeleren van spier-weefsel (naar een vezel-type samenstelling die metabool meer oxidatief en minder glycolytisch van aard is.

We gaven op onze paginas overigens al eerder mee dat er gen-expressie veranderingen (verschuiving van het vezel-type van traag naar snel) zijn bij CVS (zie ‘Transcriptie-profiel van spieren bij CVS’) en de her-modelering van spieren gericht is naar het snelle fenotype bij CVS-patiënten zie ook ‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS). Zie ook Lin J et al. ‘Transcriptional co-activator PGC-1 alpha drives the formation of slow-twitch muscle fibres’ in Nature (2002) 418: 797-801), medieert contractiele aktiviteit (samentrekking) en het participeert in de regulering van het koolhydraten- en lipiden-metabolisme. Het is ook zeer waarschijnlijk dat PGC-1α nauw betrokken is bij aandoeningen zoals obesitas, diabetes en cardiomyopathie.

B Martin Hallberg & Nils-Göran Larsson in Nature Structural & Molecular Biology (2011) 18: 1179-1181: “De mitochondriale transcriptie-factor A (TFAM) wordt gecodeerd in de kern en geïmporteerd in de mitochondrieën, waar het funktioneert als een aktivator van mtDNA-transcriptie en mtDNA verpakt in DNA/proteïne-aggregaten (mitochondriale nucleoïden). Tfam buigt mtDNA in een scherpe U-vormige bocht, waardoor het een molekulair mechanisme biedt voor de expressie en het onderhoud van mtDNA.”. Studies in muizen hebben aangetoond dat dit gen-produkt vereist is voor de regulering van het aantal copieën van het mitochondriaal genoom en essentieel is voor embryonale ontwikkeling.

Hood DA in ‘Contractile activity-induced mitochondrial biogenesis in skeletal muscle’, J Appl Physiol. 2001 Mar;90(3):1137-57: “Tfam wordt in de mitochondrieën geïmporteerd en controleert de expressie van mitochondriaal DNA (mtDNA). mtDNA levert slechts 13 proteïne-produkten aan de ademhaling-keten maar deze zijn vitaal voor elektronen-transport en ATP-synthese. Contractiele aktiviteit doet Tfam-expressie stijgen en versnelt zijn importering in mitochondrieën, wat resulteert in verhoogde mtDNA-transcriptie en -replicatie.”. Hij doet ook onderzoek naar PGC-1α… Misschien liggen hier aanwijzingen waarom PGC-1α en TFAM gedaald waren FM-patiënten maar geen belangrijke wijzigingen werden gezien bij CVS-individuen.

————————-

Antioxid Redox Signal. 2013 Apr 22. [pre- print]

Could mitochondrial dysfunction be a differentiating marker between Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia?

Jesús Castro-Marrero (1), Mario D. Cordero (2), Naia Sáez-Francas (3), Conxita Jimenez-Gutierrez (1), Francisco J. Aguilar-Montilla (4), Luisa Aliste (1), José Alegre-Martin (1)

1 CFS Unit. Institut de Recerca Vall d’Hebron. Hospital Universitari Vall d’Hebron, Universitat Autònoma de Barcelona, 08035, Barcelona, Spain

2 Departamento de Citología e Histología Normal y Patológica, Facultad de Medicina, Universidad de Sevilla, 41009, Sevilla, Spain

3 Departamento de Psiquiatría y Medicina Legal, Centro de Investigación Biomèdica en Red de Salud Mental (CIBERSAM), Hospital Universitari Vall d’Hebron, Universitat Autònoma de Barcelona, 08035, Barcelona, Spain

4 División de Neurociencias, Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, Carretera de Utrera Km. 1, 41013, Sevilla, Spain

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Fibromyalgie (FM) zijn complexe en ernstige ziekten. Er wordt geschat dat 2,5% en 5%, respectievelijk, van de algemene bevolking is aangetast. De etiologie is onbekend maar studies suggereren dat mitochondriale dysfunktie betrokken is bij de pathofysiologie van beide aandoeningen. We hebben de mogelijke associatie tussen mitochondriale biogenese en oxidatieve stress onderzocht bij patiënten met CVS en FM. We bestudeerden 23 CVS-patiënten, 20 FM-patiënten en 15 gezonde controles. Perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) vertoonden gedaalde waarden qua CoQ10 bij CVS-patiënten en FM-individuen (telkens p < 0.001; vergeleken met controles) en verminderde ATP-concentraties bij CVS-patiënten en FM-individuen (telkens p < 0.001; vergeleken met controles). In tegenstelling daarmee vertoonden CVS- en FM-patiënten significant verhoogde lipiden-peroxidatie (telkens p < 0.001; vergeleken met controles), wat wijst op door oxidatieve stress geïnduceerde schade. De mitochondriale citraat-synthase aktiviteit was significant lager bij FM-patiënten (p < 0.001) maar de CVS-patiënten vertoonden gelijkaardige waarden als de controles. De mitochondriale DNA-inhoud (verhouding van mitochondriaal DNA op genomisch DNA) was normaal bij CVS- en gereduceerd bij FM-patiënten vs. gezonde controles ( telkens p < 0.001). De expressie van PGC-1α en TFAM (gemeten via immunoblotting) lag significant lager bij FM-patiënten (p < 0.001) en was normaal bij CVS-individuen vergeleken met gezonde controles. Deze gegevens leiden tot de hypothese dat van mitochondriale dysfunktie afhankelijke gebeurtenissen mogelijks een merker zijn voor de differentiatie tussen CVS en FM, en dit zou er op kunnen wijzen dat mitochondrieën een nieuw potentieel therapeutisch doelwit voor deze aandoeningen bieden.

INLEIDING

[…]

De rol van oxidatieve stress bij CVS en FM krijgt steeds meer aandacht in de research. Er werd een hypothese voorgesteld dat oxidatieve stress en met mitochondriale dysfunktie gerelateerde gebeurtenissen belangrijk zijn bij de pathogenese van deze ziekten. Een steeds groter wordende hoeveelheid bewijsmateriaal geeft aan dat bio-energetisch metabolisme en mitochondriale funktie verstoord zijn bij veel patiënten met CVS en FM. De basis voor dergelijke abnormaliteiten blijft onzeker maar chronische virale infektie en aktivatie van chronische neuro-immune mechanismen zijn allebei bewezen oorzaken van dergelijke abnormaliteiten. Hoewel het onzeker is of oxidatieve stress en mitochondriale abnormaliteiten het gemeenschappelijk eindpunt zouden zijn voor alle aanwezige dysfunkties bij beide aandoeningen, hebben studies aangetoond dat beide processen bijdragen tot de pathophysiologische mechanismen die resulteren in de klinische symptomen [Cordero MD, de Miguel M, Carmona-López I, Bonal P, Campa F, Moreno-Fernández AM. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in fibromyalgia. Neuro Endocrinol Lett. (2010) 31:169-73; zie ook: CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)].

Bevindingen van verhoogde oxidatieve stress bij CVS en FM zijn consistent met andere rapporteringen die verhoogde expressie suggereren van neurologische én immune-inflammatoire mechanismen die bekend staan de produktie van vrije radikalen, zoals pro-inflammatoire cytokinen (TNFα, IL-1α/β, IL-4, IL-6, IL-12, NF-κB and iNOS) te bevorderen. Sommige studies suggereerden mtDNA-depletie in PBMCs bij FM-patiënten. Veranderingen van mtDNA en oxidatieve stress bij zowel CVS- en FM-patiënten werden voornamelijk bestudeerd in weefsels; observaties hebben echter gesuggereerd dat het gebruik vans PBMCs ook informatief kan zijn. Zodoende hypothiseerden we dat een gewijzigd mtDNA ‘copy-number’ en oxidatieve schade aan het mtDNA kan worden gedekteerd door PBMCs bij patiënten met CVS en FM te onderzoeken (perifere merkers). Steeds meer bewijs impliceert mitochondriale dysfunktie en metabole/bio-energetische stoornissen bij de pathogenese van CVS en FM. Bijzonderlijk PGC-1α en TFAM spelen een sleutel-rol als transcriptionele co-regulatoren die belangrijk zijn bij het beschermen van mitochondrieën tegen oxidatieve schade [Cordero MD, Alcocer-Gómez E, De Miguel M, Culic O, Carrión AM, Alvarez-Suarez JM, Bullón P, Battino M, Fernández-Rodríguez A, Sánchez-Alcazar JA. Can Coenzyme Q10 improve clinical and molecular parameter in Fibromyalgia? Antioxid Redox Signal; zie ook: CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)], en blijken betrokken bij de pathogenese van immune-inflammatoire aandoeningen. PGC-1α en TFAM induceren de transcriptie van cellulaire programmas die mitochondriale ademhaling, verdediging tegen oxidatieve stress en adaptieve thermogenese reguleren.

De doelstelling van deze studie was met mitochondriale dysfunktie geassocieerde gebeurtenissen en oxidatieve stress merkers te evalueren in PBMC van patiënten met CVS en FM versus gezonde controle-individuen.

RESULTATEN & BESPREKING

Algemene kenmerken van de populatie

Initieel werden 23 CVS-patiënten en 20 FM-patiënten […] met een diagnose van CVS en FM geëvalueerd. De gemiddelde leeftijd voor de FM- en CVS-groep was 44,1 ± 3,8 en 45,5 ± 10,4 jaar, respectievelijk (controle-individuen: 43,5 ± 5,4). De routine laboratorium-testen leverden bij alle patiënten normale resultaten op. De gemiddelde duur van de symptomen in de FM-groep was 7,1 ± 2,1 jaar en in de CVS-groep 15,6 ± 10,8. De gemiddelde ‘tender-point’ score in de FM-groep was 13,9 ± 1,6; de duur van de vermoeidheid en pijn in de CVS-groep was 15,4 ± 10,2 en 15,7 ± 11,4 jaar, respectievelijk. […]

[Exclusie-criteria: acute infektie (3 weken voor metingen); neurologische, psychiatrische, metabole (diabetes), auto-immune ziekten, allergieën of chronische inflammatoire aandoeningen, roken, alcohol-misbruik), behandeling met glucocorticoïden, gebruik van statinen, pijnstillers, anti-oxidanten of antidepressiva/anxiolytica, …]

Mitochondriale dysfunktie werd voorgesteld als een relevante gebeurtenis in de pathogenese van beide ziekten. Mitochondrieën genereren energie in de eerste plaats onder de vorm van een elektrochemische proton [H+] -gradient, die ATP-produktie, ion-transport en metabolisme van brandstof voorziet. CoQ10-deficiëntie werd geassocieerd met verscheidene menselijke aandoeningen, waarvan enkele worden veroorzaakt door een direct defekt van de CoQ10-biosynthese genen of als een secundair gevolg van andere ziekten. Bevindingen hebben aangetoond dat CoQ10-deficiëntie mitochondriale funktie en organisatie van de complexen van de mitochondriale ademhaling wijzigt, wat leidt tot verhoogde aanmaak van ROS en aktivatie van de mitochondriale ‘transition pore’ [ook ‘mitochondrial transition pore complex’ of ‘Mitochondrial Permiability Transition Pore’ (mPTP); mitochondriale ‘porie’ die de binnenste en buitenste mitochondriale membranen overspant, ‘gat’ gevormd tijdens stress-responsen; leidt tot apoptose]; wat autofagie van dysfunktionele mitochondrieën door mitofagie verhoogt. [Autofagie 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. Autofagie van (niet-funktionerende) mitochondrieën wordt ook mitofagie genoemd.] Aangezien werd gesuggereerd dat CoQ10-waarden een nuttige biologische merker voor mitochondriale funktie zou kunnen zijn, hebben we CoQ10-waarden gemeten in PBMCs bij gezonde controles, CVS- en FM-patiënten; als een kenmerk voor mitochondriale dysfunktie. PBMCs van CVS- en FM-patiënten vertoonden een daling qua CoQ10-waarden vergeleken met controles (57% en 52% reductie t.o.v. de gemiddelde waarde bij de controles). Aan de ene kant is het gekend dat mitochondriale dysfunktie dikwijls wordt geassocieerd met een inductie van ROS-produktie in mitochondrieën, en aan de andere kant werd oxidatieve stress voorgesteld als een relevante gebeurtenis in de pathogenese van beide aandoeningen. Om de oxidatieve stress te beoordelen, werden lipiden-peroxidatie waarden in PBMCs van CVS- en FM-patiënten versus controles geanalyseerd. CVS- en FM-patiënten vertoonden hogere waarden qua lipiden-peroxidatie in PBMCs vergeleken met gezonde controles.

Differentiële mitochondriale biogenese bij CVS en FM

We bepaalden totaal ATP als een indicator voor de cellulaire bio-energetische status. Gemiddeld vertoonden CVS- en FM-patiënten lagere waarden voor de aanmaak van mitochondriaal ATP in PBMCs vergeleken met controle-individuen, suggererend dat de mitochondriale capaciteit tot energie-produkie gereduceerd zou kunnen zijn in PBMCs van CVS- en FM-patiënten. Om dit te verifiëren, hebben we de mtDNA-inhoud van PBMCs bij patiënten gemeten. Interessant was dat we geen significante veranderingen observeerden qua mtDNA-inhoud in PBMCs van CVS-individuen (1,17 ± 0,28), maar FM-patiënten vertoonden significant gereduceerde waarden qua mDNA-inhoud in PBMCs (0,55 ± 0,14) in vergelijking met gezonde controles (0,99 ± 0,04). Deze gegevens tonen verschillen in mitochondriale massa tussen beide ziekten en die worden bevestigd via citraat-synthase aktiviteit als merker (CVS-individuen: 18,08 ± 1,3; FM-patiënten: 10,23 ± 2,5 µmol/min/mg proteïne, vergeleken met de controle-groep).

Ter opheldering van het mechanisme voor differentiële mitochondriale massa tussen CVS en FM, werden de expressie-niveaus van proteïnen betrokken bij mitochondriale biogenese bepaald. Expressie van gefosforyleerd PGC-1α en TFAM (via immunoblotting [techniek om eiwitten te detekteren m.b.v. specifieke antilichamen]) was gedaald bij FM-patiënten, maar er werden geen belangrijke wijzigingen gezien bij CVS-individuen. Er moeten worden onderlijnd dat TFAM essentieel is bij menselijke mtDNA-transcriptie en dat het een belangrijke regulator is voor mtDNA ‘copy-numbers’, vandaar dat dit een sleutel-rol is die ook onze resultaten zou kunnen verklaren.

CONCLUDERENDE OPMERKINGEN & AAWIJZINGEN VOOR DE TOEKOMST

De meeste studies die tot nu toe de rol van mitochondriale dysfunktie bij CVS en FM onderzochten, waren onvolledig/contradictorisch en vertoonden meerdere discrepanties. Volgens de resultaten hier zou de correlatie tussen CoQ10-levels, lipiden-peroxidatie en ATP-inhoud echter kunnen verklaren dat oxidatieve stress en mitochondriale bio-energetische dysfunktie courante gebeurtenissen zijn bij CVS- en FM-patiënten, betrokken bij de ernst van de symptomen van beide ziekten. Daarom zouden anti-oxidante en/of energetische componenten moeten worden onderzocht als een mogelijke behandeling voor beide aandoeningen. Aan de andere kant is er een aanzienlijke overlapping van de klinische symptomen tussen deze 2 syndromen. Er wordt daarom betwist of deze syndromen dezelfde pathogenese hebben of niet. We hebben verschillen aangetoond qua cellulaire en molekulaire mechanismen voor mitochondriale inhoud. De betrokkenheid van PGC-1α én TFAM heeft een nieuw pad getoond naar het begrijpen van de pathogenese van CVS en FM, en naar de ontwikkeling van nieuwe instrumenten (biomerkers) om beide ziekten te onderscheiden.

NIEUWIGHEDEN

Klinische rapporten over patiënten met CVS en FM suggereren een rol voor mitochondriale dysfunktie op cellulair niveau. Er is overvloedig klinisch bewijs om een rol voor mitochondriale dysfunktie bij beide aandoeningen te suggereren, welke aanleiding kunnen zijn voor vele van de klinische symptomen bij deze patiënten. Of deze rol te wijten is aan een specifiek mitochondriaal defekt bij genetisch kwetsbare individuen of een effekt van een ander probleem (zoals veranderde cytokine-profielen die op hun beurt de mitochondriale funktie beïnvloeden), dient verder onderzocht. Volgens deze studie, was het redelijk te denken dat er enkele mitochondriale merkers zijn die zouden kunnen helpen bij het identificeren van CVS- versus FM-patiënten. De resultaten beschreven in dit artikel kunnen dienen als een nieuwe manier voor het ontwerpen van experimenten om de invloed van gebeurtenissen geassocieerd met mitochondriale mechanismen beter te begrijpen, gebruikmakend van potentiële diagnostische biomerkers.

november 10, 2012

CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)

Er wordt binnen de M.E.(cvs)-gemeenschap al jaren gewag gemaakt van een mogelijk effekt van CoQ10 op de vermoeidheid en andere symptomen van de aandoening. Echt overtuigend bewijs daarvoor is er echter nog niet. Onderzoek-groepen in Spanje lijken dit te willen aanpakken. Onderstaande publicaties betreffen echter studies bij mensen met fibromyalgie – een aandoening die overlapt met M.E.(cvs) – en atleten die een intense inspanning leveren. De resultaten kunnen niet zomaar worden geëxtrapoleerd en dit houdt dan ook geen aanbeveling in om CoQ10 onoordeelkundig te gaan gebruiken. Wel is het o.i. zeker de moeite waard deze aanwijzingen verder te onderzoeken. Hopelijk kan dit alles een aanleiding zijn voor meer gelijkaardig werk bij een aandoening waar inflammatie, oxidatieve stress en mitochondriale funktie wellicht ook een grote rol spelen: M.E.(cvs)!

————————-

Antioxid Redox Signal. 2012. [pre-print]

Is inflammation a mitochondrial dysfunction-dependent event in Fibromyalgia?

Mario D. Cordero, Eduardo Díaz-Parrado, Angel M. Carrión, Simona Alfonsi, José Antonio Sánchez-Alcazar, Pedro Bullón, Maurizio Battino, Manuel de Miguel

Dpto. Citología e Histología Normal y Patológica, Facultad de Medicina. Universidad de Sevilla, Spain

Samenvatting

Fibromyalgie (FM) is een complexe aandoening die wereldwijd tot 5% van de algemene bevolking treft. Mitochondriale dysfunktie én inflammatie bleken betrokken bij de pathofysiologie van FM. We onderzochten het mogelijk verband tussen the mitochondriale dysfunktie, oxidatieve stress en inflammatie bij FM. We bestudeerden 30 vrouwen met de diagnose FM en 20 gezonde vrouwen. Mononucleaire cellen uit het bloed (BMCs) van FM-patiënten vertoonden een daling qua CoQ10 en mtDNA-inhoud, en een verhoging qua mitochondriale ROS, serum TNF-alfa en -transcriptie. Er werd een significante negatieve correlatie geobserveerd tussen CoQ10 en TNF-alfa (P < 0.01), en een positieve correlatie tussen ROS en TNF-alfa (P < 0.001), vergezeld door een significante correlatie tussen VAS en serum TNF-alfa en -transcriptie (P < 0.05 en P< 0.001, respectievelijk). Er werd TNF-alfa afgifte geobserveerd in een in vitro (BMCs) en in vivo (muizen) CoQ10-deficiëntie model. Orale supplementering met CoQ10 herstelde de biochemische parameters en induceerde een significante verbetering wat betreft de klinische symptomen (P < 0.001). Deze resultaten leiden tot de hypothese dat inflammatie een gebeurtenis zou kunnen zijn die afhankelijk is van een mitochondriale dysfunktie, betrokken bij de pathofysiologie van FM en wijzend op mitochondrieën als een mogelijk nieuw therapeutisch doelwit.

Inleiding

[…] Er zijn een aantal hypothesen en piloot-studies die suggereren dat cytokinen een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij FM, en er werd een correlatie waargenomen tussen cytokinen en diverse symptomen van FM. Er zijn echter afwijkende bevindingen met betrekking tot het feit of pro-inflammatoire en anti-inflammatoire cytokinen verhoogd of verlaagd zijn bij mensen met FM en of de niveaus correleren met de kern-symptomen van deze stoornis. [Ook zo bij M.E.(cvs).]

Reaktieve zuurstof soorten (ROS) hebben een gevestigde rol bij inflammatie en [immune] verdediging, en zijn betrokken bij de pathofysiologie van diverse ziekten, waaronder Reumatoïde Artritis, Multipele Sclerose en diabetes. Bovendien worden, naast de aanwezigheid van oxidatieve stress, deze ziekten ook gekenmerkt door ontregelde inflammatoire responsen waaronder, maar niet beperkt tot, produktie van pro-inflammatoire cytokinen.

Er wordt aangenomen dat in cellen met een aëroob metabolisme, de meeste ROS worden aangemaakt als een neven-produkt van de mitochondriale elektronen-transport keten. [energie-rijke elektronen geven hun energie af in een serie redox-reakties; zie ook: ‘M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte] Co-enzyme Q10 (CoQ10), een klein lipofiele molekule die zich in het binnenste mitochondriale membraan bevindt, transfereert reducerende equivalenten van complexen I en II naar complex III. [Oxidatieve fosforylatie zorgt voor ATP, bron van cellulaire energie. Het Ox-Fos systeem omvat meer dan 100 proteïnen, geordend in 5 enzym-complexen (I t/m V) gelokaliseerd in het mitochondriaal binnenste membraan: Complex I: NADH/ubiquinon oxidoreductase – krijgt elektronen van NADH en geeft deze door aan co-enzyme Q10 (ubiquinon); elektronen worden verder doorgegeven aan Complex II: succinaat-degydregenase, Complex III: ubiquinol/ferrocytochroom c oxidoreductase en Complex IV: cytochroom-c oxidase – ze reageren met zuurstof en vormen water; en Compex V: proton-transporterend ATPase gebruikt de protonen om ATP te vormen.] Er werd veelvuldig aangetoond dat CoQ10 essentieel is voor de efficiëntie van de mitochondriale keten en er bestaat bewijsmateriaal dat het de expressie van genen betrokken bij inflammatoire mechanismen beïnvloedt. We hebben eerder CoQ10-deficiëntie, mitochondriale dysfunktie, oxidatieve stress en mitofagie [opruiming van mitochondrieën] in mononucleaire cellen uit heb bloed (BMCs) van FM-patiënten aangetoond.

Deze studie onderzocht de hypothese dat inflammatie bij FM geïnduceerd zou kunnen worden onder omstandigheden van mitochondriale dysfunktie en oxidatieve stress. We voerden deze studies uit me de bedoeling mitochondriale dysfunktie, oxidatieve stress, CoQ10-waarden, alsook serum TNF-alfa waarden en mRNA-expressie van TNF-alfa in BMCs van FM-patiënten te bepalen. Bovendien induceerden we een CoQ-10 deficiëntie in BMCs van gezonde controles om de produktie van TNF-alfa te evalueren en analyseerden we de  inflammatie-aktivatie in een muizen-model voor CoQ10-deficiëntie. Ten slotte bestudeerden we, bij FM-vijwilligers, de effekten van orale CoQ10-supplementering op TNF-alfa en FM-symptomen.

Resultaten en Bespreking

[…]

BMCs van FM-patiënten vertonen bewijs voor mitochondriale dysfunktie

Mitochondriale dysfunktie werd voorgesteld als een relevante gebeurtenis bij de pathogenese van FM. Mitochondrieën genereren energie allereerst in de vorm van een elektrochemische proton [H+] -gradient, die de ATP-produktie, ion-transport en het metabolisme van ‘brandstof’ voorziet. Terzelfdertijd zijn mitochondrieën ook de belangrijkste bron van ROS. Beide complexen I en III, samen met CoQ10, dragen elektronen over naar zuurstof [Turunen M, Olsson J and Dallner G. Metabolism and function of coenzyme Q. Biochimi Biophys Acta (2004) 1660: 171-199]. CoQ10-deficiëntie werd in verband gebracht met meerdere aandoeningen bij de mens, waarvan sommige worden veroorzaakt door een direct defekt van de CoQ10-biosynthese genen of als secundair gevolg van andere ziekten. Bevindingen hebben getoond dat CoQ10-deficiëntie de mitochondriale funktie en de organisatie van mitochondriale ademhaling complexen verandert, wat leidt tot verhoogde aanmaak van ROS en aktivatie van de ‘Mitochondrial Transition Pore’ (MPT) [ook ‘mitochondrial transition pore complex’ of ‘Mitochondrial Permiability Transition Pore’ (mPTP); mitochondriale ‘porie’ die de binnenste en buitenste mitochondriale membranen overspant, ‘gat’ gevormd tijdens stress-responsen; leidt tot apoptose], wat autofagie [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. Autofagie van (niet-funktionerende) mitochondrieën wordt ook mitofagie genoemd.] van dysfunktionele mitochondrieën door mitofagie doet stijgen.

Aangezien er werd gesuggereerd dat de niveaus van CoQ10 een nuttige biologische merker van mitochondriale funktie zou kunnen zijn, hebben we de CoQ10-waarden in BMCs van gezonde controles en FM-patiënten als een kenmerk van mitochondriale dysfunktie gemeten. BMCs van FM-patiënten vertoonden een daling van de CoQ10-waarden vergeleken met die van controles (51 % reductie t.o.v. het gemiddelde van de controles). Bovendien werd er een significante vermindering qua mtDNA-inhoud in BMCs van FM-patiënten geobserveerd (46,7% van de gemiddelde waarde bij de controle-groep)

Aan de ene kant is het geweten dat mitochondriale dysfunktie dikwijls samengaat met een inductie van ROS-produktie in mitochondrieën, en aan de andere kant werd oxidatieve stress gezien als een relevante gebeurtenis in de pathogenese van FM. Om het oxidatieve stress niveau vast te stellen, bepaalden we mitochondriale ROS in BMCs van FM-patiënten en controles. Gemiddeld vertoonden FM-patiënten hogere waarden qua mitochondriale ROS-produktie in BMCs vergeleken met controle-individuen.

Inflammatie bij FM-patiënten wordt gemoduleerd door mitochondriale dysfunktie

Er werden meerdere hypothesen gemaakt rond de etiologische oorsprong van FM en zijn symptomen. Klinische studies hebben bewijs geleverd voor het feit dat FM geassocieerd zou kunnen zijn met immuun-ontregeling van de waarden van pro-inflammatoire cytokinen in de bloed-omploop, wat de neurale dysfunktie van pijn-gerelateerde neurotransmitters beïnvloedt. Cytokinen, afhankelijk van hun concentratie, induceren symptomen (vermoeidheid, koorts, slaap, pijn en myalgie); die komen allemaal gewoonlijk voor bij FM-patiënten. Er werden wijzigingen geobserveerd wat betreft de waarden van pro-inflammatoire cytokinen in het serum en biopten van FM-patiënten. Daarnaast werden verhoogde waarden qua IL-1Ra en IL-6 gevonden in de supernatants van cellen van FM-patiënten in vitro. Om inflammatie bij FM-patiënten vast te stellen, bepaalden we TNF-alfa concentraties in het serum van controles en FM- patiënten. FM-patiënten vertoonden hogere waarden TNF-alfa in serum vergeleken met controle-indviduen. Bovendien analyseerden we, om inflammatie bij FM-patiënten te bevestigen, de expressie van TNF-alfa mRNA. Transcripten van TNF-alfa bleken verhoogd in BMCs van de FM-patiënten. Ander bewijsmateriaal toonde de mogelijke betrokkenheid van ROS bij inflammatie, wat suggereert dat mitochondriale ROS een nieuw therapeutisch doelwit voor inflammatoire ziekten zou kunnen zijn. In dit opzicht werd inflammatie als een gevolg van oxidatieve stress en mitochondriale dysfunktie, aangeduid als zijnde de oorzaak van vele ziekten bij de mens (bv. dyslipidemie [verstoring vet-metabolisme; verstoring lipiden in het bloed], thrombose, metabool syndroom, diabetes, macula-degeneratie [oog-aandoening waarbij de kegeltjes afsterven] en neurodegeneratieve zieken zoals Alzheimer). Interessant was onze observatie van een belangrijke negatieve correlatie tussen CoQ10 en TNF-alfa waarden (P < 0.01) en een positieve correlatie tussen ROS en TNF-alfa waarden (P < 0.001). Ook: zowel de waarden van TNF-alfa peptide en mRNA vertoonden sterk positieve correlaties met scores op de pijn-schaal bij FM-patiënten. Deze gegevens suggereren dat hoge cytokine-concentraties betrokken zouden kunnen zijn bij de pathofysiologie van FM en onderstrepen een belangrijke rol voor oxidatieve stress en mitochondriale dysfunktie bij het inflammatoir proces bij FM.

Geïnduceerde CoQ10-deficiëntie leidt tot mitochondriale ROS-produktie en TNF-alfa synthese

Om de rol van CoQ10 bij de toename van TNF-alfa bij FM-patienten te verifiëren, induceerden we CoQ10-deficiëntie door het inhiberen van de endogene biosynthese in BMCs van gezonde controles d.m.v. in vitro behandeling met P-aminobenzoaat (PABA), een competitieve inhibitor van polyprenyl-4-hydroxybenzoaat transferase [enzyme dat participeert in de biosynthese van ubiquinon (CoQ10)]. PABA-behandeling beïnvloedde de oxidatieve stress, wat een toename van mitochondriale ROS-waarden induceerde (P < 0.001). CoQ10-deficiëntie lokte een belangrijke stijging van TNF-alfa in het supernatant van cel-culturen uit. Aangezien CoQ10 ook een belangrijk anti-oxidant is, evalueerden we het effekt van behandeling met CoQ10, alsook andere anti-oxidanten, in het in vitro model voor CoQ10-deficiëntie. BMCs werden in cultuur gebracht met PABA, in aan- of afwezigheid van 3 anti-oxidanten: CoQ10, alfa-tocoferol (α-toc) and N-acetylcysteïne (N-Acet). Dan werden mitochondriale ROS en TNF-alfa produktie gemeten. CoQ10 verzwakte de ROS-produktie (P < 0.001) meer significant dan α-toc en N-acet (P < 0.05). Er werd eerder aangetoond dat CoQ10 een verband vertoont met inflammatie: er werd een significante negatieve correlatie geobserveerd tussen CoQ10 en pro-inflammatoire merkers bij patiënten met septische shock. Bovendien onthulde expressie-profielering dat CoQ10 de expressie van inflammatoire genen beïnvloedt, wat suggereert dat CoQ10 anti-inflammatoire eigenschappen heeft. Deze invloed bleek geassocieerd via NF-kappaB afhankelijke gen-expressie. Immunohistochemische studies van FM-weefsels onthulden een sterkere expressie van NF-kappaB in spieren; en TNF-alfa is een NF-kappaB afhankelijk pro-inflammatoir cytokine. Om de rol van CoQ10 bij de pathogenese van FM en het inflammatoire proces te bestuderen, en overeenkomstig in vitro resultaten, induceerden we een gedeeltelijke depletie van CoQ10 bij muizen d.m.v. sub-chronische toediening van PABA. CoQ-depletie zou een stijging van TNF-alfa kunnen opwekken. Bij vergelijking met controles, vertoonden muizen geïnjekteerd met PABA een verhoging van de TNF-alfa waarden in het serum en, interessant, ook hoge scores voor hyperalgesie; en een correlatie tussen TNF-alfa concentraties en pijn.

Orale supplementering met CoQ10 bij FM-patiënten reduceerde TNF-alfa waarden en verbeterde klinische symptomen

Volgens onze resultaten, zouden oxidatieve stress, mitochondriale dysfunktie en ook CoQ10 een rol kunnen spelen bij de inflammatoire respons bij FM. CoQ10 zou een dubbele rol kunnen hebben in dit pathologisch proces: (a) CoQ10 is een mitochondriale co-factor met het potentieel om de mitochondriale funktie te stimueren en (b) CoQ10 is een krachtige opruimer van vrije radikalen die lipiden-peroxidatie en DNA-schade veroorzaakt door oxidatieve stress kunnen verminderen. [Díaz-Castro J et al. Coenzyme Q(10) supplementation ameliorates inflammatory signaling and oxidative stress associated with strenuous exercise. Eur J Nutr (zie heronder)]. Om het mogelijk effekt van orale CoQ10-supplementering bij het inflammatoir proces en mitochondriale dysfunktie te bestuderen, en de verbetering qua klinische symptomen te evalueren, kregen 8 FM-vrijwilligers een CoQ10-supplement. [300 mg/dag onderverdeeld in 3 dosissen (soft-gel capsules van Pharma Nord, Denemarken) gedurende 3 maand] CoQ10-supplementering gaat lipiden-peroxidatie tegen (P < 0.001) en herstelde de CoQ10-waarden en mtDNA-inhoud in BMCs van FM-patiënten (P < 0.001). Interessant is dat de TNF-alfa concentraties significant gereduceerd werden en er werd een uitgesproken verbetering van de klinische symptomen of geobserveerd.

Na orale CoQ10-supplementering vertoonden onze patiënten een wezenlijke verbetering van de klinische FM-symptomen, verminderde TNF-alfa en lipiden-peroxidatie; wat nogmaals wijst op de mogelijke rol van CoQ10 bij de pathogenese van FM. Bij andere aandoeningen met inflammatie en oxidatieve stress, zoals in het geval van krachtige inspanning, bleek CoQ10-supplementering vóór inspanning de oxidatieve stress te doen dalen en inflammatoire signalisering te moduleren, waardoor de daaropvolgende spier-schade werd gereduceerd. CoQ10-analogen, zoals mitoquinon, blokkeren de transcriptie van inflammatoire cytokinen betrokken bij het mitochondriaal ROS-afhankelijk inflammatoir proces.

Opmerkingen tot Besluit en Toekomstige Richtingen

De meeste studies die tot nu toe de rol van inflammatie bij FM onderzochten, waren onvolledig en contradictorisch. Volgens deze resultaten zou de correlatie tussen TNF-alfa, CoQ10 en mitochondriale ROS-waarden echter kunnen verklaren dat inflammatie bij meerdere FM-patiënten afhankelijk kan zijn van mitochondriale dysfunktie; wat zoedoende een nieuwe subgroep van patiënten met FM identificeert. Gestegen mitochondriale ROS bij FM zou  het resultaat zijn van verhoogde oxidatieve fosforylatie.We toonden eerder aan dat oxidatieve stress betrokken zou kunnen zijn bij de ernst van de klinische symptomen bij FM en daarom zou anti-oxidante behandeling moeten worden onderzocht als een mogelijke behandeling bij FM. Het blokkeren van de aanmaak van ROS door de mitochondrieën zou een nieuwe therapeutische strategie bieden om de symptomen van FM en andere inflammatoire toestanden [M.E.(cvs) ?] te doen dalen. Bovendien zou behandeling met CoQ10 kunnen worden aangewend als een alternatieve therapie bij FM en dit zou het doel van verdere studies moeten zijn. Verdere analyse d.m.v. dubbel-blinde, placebo-gecontroleerde klinische proeven zullen nodig zijn om deze observatie te bevestigen. Onze research-groep is in deze richting aan het werken, op basis van de conclusies van het verkennend werk besproken in dit artikel.

Nieuwigheden

Inflammatie werd aangeduid als betrokken bij de pathofysiologie van FM bij sommige patiënten en er werd gesuggereerd dat oxidatieve stress en mitochondrieën factoren zouden kunnen zijn die verantwoordelijk worden geacht voor de ontwikkeling van inflammatie. Dit is een interessante kwestie, die – gezien het feit dat de systemische anti-oxidante toestand een exogeen beïnvloedbare factor is – de overweging om nieuwe experimenten te ontwerpen om verder inzicht te krijgen in de potentiële therapeutische toepassingen, rechtvaardigt. De resultaten beschreven in dit artikel kunnen dienen als een nieuwe manier voor het ontwerpen van experimenten om de invloed van oxidatieve stress op de ontwikkeling van FM beter te begrijpen en nieuwe therapeutische strategieën te genereren.

————————-

Eur J Nutr (2012) 51:791-799

Coenzyme Q10 supplementation ameliorates inflammatory signaling and oxidative stress associated with strenuous exercise

Javier Diaz-Castro, Rafael Guisado, Naroa Kajarabille, Carmen Garcia, Isabel M. Guisado, Carlos de Teresa, Julio J. Ochoa

Department of Physiology, University of Granada, Granada, Spain

Inleiding

De voordelige effekten van regelmatige, niet-uitputtende fysieke inspanning zijn lang bekend. Regelmatige inspanning gaat gepaard met diverse voordelen voor de gezondheid (verminderd risico op cardiovasculaire aandoeningen, kanker, diabetes en in het algemeen een lagere mortaliteit. Deze voordelige effekten gaan echter verloren bij intense inspanning. Sporten zoals de ultra-marathon en ‘iron man’ triathlon worden steeds meer populair. Dit type inspanning veroorzaakt strukturele schade aan de spiercellen met o.a. pijnlijke spieren en zwelling, langdurig verlies qua spier-funktie en lekkage van spier-proteïnen tot gevolg.

Methodes

Indviduen

Mannelijke amateur-atleten die regelmatig trainen…namen deel aan de zeer intensieve inspanning van de ‘Sierra Nevada’ van Granada (50 km). 2 groepen: CoQ10-groep (CG) en placebo (controle) -groep (PG) (41,25 ± 2,84 jaar en 39,75 ± 2,92 jaar). In de CG kreeg elk indvidu oraal 5 capsulen met 30 mg CoQ10 (2,3-Dimethoxy-5-Methyl-6-Decaprenyl benzoquinon): 1 capsule 2 dagen vóór de test bij het avondmaal, 3 capsulen op de dag voorafgaand aan de inspanning (ontbijt, lunch en avondmaal), 1 capsule de dag van de duur-loop, 1 h voor de start. […]

Intense lichamelijke inspanning

Het lopen (50 km) naar de top van ‘Pico Veleta’ (Sierra Nevada)…wordt beschouwd als één van de zwaarste wedstrijden ter wereld. […] De tijd was gelijkaardig in beide groepen (5,34 ± 0,31 h voor de CG & 5,74 ± 0,29 h voor de PG).

Bloed- en urine-stalen

Bloedstalen vóór en onmiddellijk na de test. […] Urine-stalen idem.

Biochemische parameters

Totaal bilirubine, totaal cholesterol, triglyceriden en fosfolipiden. Creatinine werd gemeten in de urine. De plasma-viscositeit werd gemeten in stalen verkregen van 1 ml bloed.

Inflammatoire parameters

Tumor necrose factor alfa (TNF-α), interleukine-6 (IL-6), oplosbare receptor II van TNF-α (sTNF-RII) en interleukine-1 antagonist receptor (IL-1ra) werden bepaald in het plasma […].

Oxidatieve stress parameters

Totaal anti-oxidante status (TAS) van het plasma […] uitgedrukt in mM Trolox equivalenten. […] De referentie voor menselijk plasma opgegeven door de leverancier was 1,30-1,77 mmol/l. […]

Erythrocyten-membraan hydroperoxide-inhoud … techniek gebaseerd op de snelle oxidatie van Fe2+ naar Fe3+ door hydroperoxiden onder zure condities. […] 2 metingen: 1) basal; 2) geïnduceerd (met AAPH, 2,2’-azobis-2-methyl-propanimidamide dihydrochloride, een krachtige generator van vrije radikalen) = maximaal produceerbaar […].

Isoprostanen in urine … 15-F2t-ioprostaan het best gekarkteriseerde isoprostaan. […]

8-Hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-OHdG) is komt vrij bij het herstel van oxidatieve schade aan deoxyguanosines in DNA en wordt alom gebruikt als biomerker voor oxidatieve schade. […]

Glutathion-peroxidase (GPx) aktiviteit … methode gebaseerd op de ogenblikkelijke vorming van geoxideerd glutathion […].

Catalase (CAT) aktiviteit … spectrofotometrische monitoring van de afbraak van H2O2 […].

Statistische analyse

[…] p < 0.05 werd beschouwd als statistisch significant. […]

Resultaten

[…] Intense fysieke inspanning resulteerde in een toename van het netto eiwit-katabolisme [afbraak] en een toename qua creatinine-uitscheiding in de PG na de test (p < 0.001); de creatinine-waarden waren echter lager (p < 0.05 vóór en p < 0.001 na de test) in de CoQ10-groep. Een ander interessant resultaat was dat, hoewel er een toename qua urinair creatinine in de CG was, dit lager was dan bij placebo (38,77 ± 10,20 vs. 88,23 ± 11,21; p < 0.05). We zagen ook een afname qua bilirubine-concentratie in de CG na de test (p < 0.001) met waarden lager dan bij placebo.

Wat betreft plasma-lipiden: er was geen statistisch significant verschil voor cholesterol en fosfolipiden. In beide groepen vertoonden de triglyceriden een daling geassocieerd met inspanning (p < 0.01 in de PG en p < 0.05 in de CG) maar de concentratie was echter hoger in de CG-groep na de loop-wedstrijd.

De aktiviteit van CAT vertoonde een daling geassocieerd met intense inspanning in de PG (0,465 ± 0,021 vs. 0,437 ± 0,016; p < 0.05) en in de CG was deze aktiviteit hoger dan in de PG (p < 0.05 vóór en p < 0.01 na de inspanning). Daarenboven vonden we een significante stijging qua TAS in beide CG vergeleken met de PG (p < 0.001 vóór en na). Ten slotte: we vonden geen significant verschil qua in GPx.

Als indicator voor de graad van oxidatieve stress in erythrocyten-membranen, hebben we de hydroperoxide-inhoud gebruikt. Basale hydroperoxiden verhoogden significant tijdens inspanning in beide groepen […], hoewel deze waarden lager waren in de CG (vóór en na) vergeleken met de PG (p < 0.05 vóór en p < 0.001 na de inspanning). Daarnaast waren de geïnduceerde hydroperoxiden lager in de CG (vóór en na) vergeleken met de PG (p < 0.001).

In deze studie waren de isoprostanen significant verhoogd na inspanning in de CG en PG (p < 0.001 voor beide). Vergelijken we echter de CG met de PG na inspanning, is er een duidelijk beschermend effekt van coenzyme Q10 (5,83 ± 0,46 vs. 3,88 ± 0,35; p < 0.001).

8-OHdG vertoonde een gelijkaardig patroon als de isoprostanen: een verhoging geassocieerd met inspanning (p < 0.001), hoewel de stijging veel lager was in de CG […]. Q10-supplementering reduceerde de graad van oxidatieve stress (8-OHdG na inspanning) in de CG vergeleken met de PG (p < 0.001).

Wat betreft de inflammatoire parameters, vonden we een significante stijging qua IL-6 geassocieerd met inspanning in beide groepen (p < 0.001). CoQ10-supplementering had geen effekt op dit cytokine na inspanning. IL-1ra steeg significant na inspanning in beide groepen (p < 0.001). [Ook geen effekt van CoQ10.] Het effekt van supplementering op TNF-α is totaal anders. We vonden in beide groepen een significante stijging van het pro-inflammatoir cytokine TNF-α na de competitie (p < 0.001); CoQ10-supplementering verminderde echter de over-produktie van TNF-α significant na deze zeer intenste inspanning, vergeleken met de PG (p < 0.01) – zelfs reeds voor de competitie (p < 0.01). sTNF-RII steeg in de CG vóór en na de inspanning (p < 0.001) vergeleken met de PG.

Bespreking

Talrijke gezondheid-voordelen met inbegrip van een lagere mortaliteit, verminderd risico op hart- en vaatziekte, kanker en diabetes worden geassocieerd met regelmatige oefening. Niettemin bevordert zware inspanning, vooral bij amateur-atleten, oxidatieve stress tesamen met een inflammatoir proces, wat de reden is voor de spier-problemen bij dit type inspanning met hoge intensiteit. De toediening van substanties die in staat zijn om deze componenten te reduceren, zal de spierschade verminderen en daardoor zullen ze voordelig zijn voor deze sporters. CoQ10 is een perfekte kandidaat, omwille van zijn goed-gekende anti-oxidante en anti-inflammatoire effekten.

Intense lichamelijke inspanning resulteerde in een verhoging van het netto eiwit-katabolisme en een verhoging van de creatinine-afscheiding. In de groep behandeld met CoQ10 waren de creatinine-waarden lager, wat in overéénstemming is met de resultaten die door anderen werden gemeld.

Plasma-cholesterol en -fosfolipiden vertoonden geen significante verschillen; nochtans was er in beide groepen een daling qua triglyceriden te zien verbonden aan de inspanning […]. Hoge waarden qua triglyceriden tijdens inspanning verbeteren de skeletspier-aktiviteit en inspanning-capaciteit, wat op een potentieel ergogeen [prestatie-bevorderend] effekt van CoQ10 zou kunnen wijzen.

Met betrekking tot het gedrag van het anti-oxidant systeem, hebben wij opgemerkt dat wat betreft CAT, het enzyme dat waterstof-peroxide opruimt, de aktiviteit in de CG verhoogd was vergeleken met placebo; wat wijst op verbeterde anti-oxidante capaciteit geïnduceerd door het CoQ10-supplement. Gestegen CAT-aktiviteit is geassocieerd met grotere weerstand tegen oxidatieve schade. We vonden ook een gelijkaardige verhoging qua CAT-aktiviteit na coQ10-supplemntering bij knaagdieren (weliswaar verschillende omstandigheden qua generatie van oxidatieve stress). Daarenboven vonden we een significante toename aan TAS in de CG vergeleken met de PG. Deze resultaten qua TAS zijn toe te schrijven aan de supplementering met een anti-oxidante substantie zoals CoQ10, waarvan de plasma-concentratie verhoogt (zoals in andere studies werd aangetoond. Daarnaast moeten we rekening houden met het feit dat CoQ10 de expressie van verschillende bronnen van vrije radikalen remt en daarom kon het anti-oxidant systeem in het lichaam worden verhoogd.

We vonden in onze studie geen significant verschil qua GPx. In andere studies, uitgevoerd bij dieren en onder verschillende omstandigheden qua oxidatieve agressie, gaf de supplementering met CoQ10 een duidelijk effekt op de aktiviteit van het CAT-enzyme en bijna geen effekt op de ajtiviteit van GPx.

Als indicator voor de graad van oxidatieve stress in het erythrocyten-membraan, hebben we de hydroperoxide-inhoud gemeten. Basale hydroperoxiden waren lager in beide CG-groepen vergeleken met met PG. Dit resultaat is in overeenstemming met de rapporteringen dat CoQ10 een beschermend effekt heeft tegen een overmatige reductie van mitochondriaal membraan fosfolipiden tijdens langdurige inspanning. […] De tweede uitgevoerde meting impliceert de inductie van een oxidatieve agressie door middel van AAPH; een molekule die veelvuldig wordt gebruikt als generator van vrije radikalen (bij het bestuderen van lipiden-peroxidatie en de karakterisering van anti-oxidanten). Deze meting toont een duidelijke hogere anti-oxidante verdediging in de erythrocieten-membranen in de coQ10-groep; een feit dat van groot belang is, aangezien het toont dat onder dezelfde omstandigheden, de erythrocieten-membranen in de gesupplementeerde groep beter resistent zijn tegen oxidatieve agressie en daarom een belangrijke weerstand tegen de haemolyse veroorzaakt door vrije radikalen vertegenwoordigen.

Isoprostanen zijn prostaglandine-achtige molekulen die worden aangemaakt via door vrije radikalen gemedieerde peroxidatie van poly-onverzadigde vetzuren. Er is direct bewijs dat toont dat isoprostanen een in vivo merker zijn voor lipiden-peroxidatie te wijten aan hun vorming-mechanisme (oxidatie van arachidonzuur). Na intense lichamelijke inspanning waren de niveaus van isoprostanen significant gestegen in de CG en PG, door de hoge produktie van vrije radikalen en ROS tijdens inspanning [zie o.a. Powers SK, Jackson MJ. Exercise-induced oxidative stress: cellular mechanisms and impact on muscle force production. Physiol Rev (2008) 88: 1243-1246]. Als we echter de CG met de PG na inspanning vergelijken, is er een duidelijk beschermend effekt van coenzyme Q10. Dit resultaat wijst er op dat door vrije radikalen geinduceerde lipiden-peroxidatie veroorzaakt door de inspanning, verminderd wordt – ten minste gedeeltelijk – door het CoQ10-supplement.

8-OHdG is een gevoelige indicator voor DNA-schade ten gevolge oxidatieve stress. We zagen dat CoQ10-supplementering de graad van schade door oxidatieve stress (aangegven door 8-OHdG na inspanning in de CG) reduceerde. Onze resultaten onthullen nogmaals de hoge capaciteit van CoQ10 om oxidatieve stress tijdens intense inspanning te reduceren, in dit geval door het DNA te beschermen. Bedenk dat CoQ10 een natuurlijk voorkomende hydrofobe molekule is, die niet enkel een kritieke component is van de mitochondriale ademhaling-keten maar ook een krachtig anti-oxidant. CoQ10 inhibeert de expressie van NADPH-oxidase, wat één van de belangrijkste bronnen van ROS is en lipiden-peroxidatie produkten tijdens vrije radikalen reakties opruimt. CoQ10 onderdrukt ook overmatige produktie van stikstof-oxide en voorkomt nitrosatieve weefsel-stress, wat de verminderde graad qua DNA-schade na inspanning in de CG verklaart.

Zoals eerder werd aangegeven: acute inspanning verhoogt oxidatieve stress, in het bijzonder wanneer de inspanning-intensiteit hoog is, een feit dat gecorreleerd kan zijn met de over-expressie van inflammatoire cytokinen zoals IL-1 en IL-6, TNF-α en C-reaktief proteïne. Er werd aangetoond dat exogene toediening van CoQ10 leirdt tot een opmerkelijke daling van de oxidatieve stress omwille van zijn capaciteit om hydroxyl-radikalen en pro-inflammatoire cytokinen op te ruimen. In overéénkomst hiermee, toonden onze resultaten een reductie qua oxidatieve stress parameters en een modulering van inflammatoire signalisering.

Plasma IL-6 stijgt exponentieel bij inspanning en is gerelateerd met de intensiteit, duur, gerecruteerde spier-massa en uithouding-capaciteit. We vonden een significante stijging qua IL-6 geassocieerd met inspanning in beide groepen. CoQ10 bleek in staat de waarden van IL-6 vóór de wedstrijd te doen dalen. Dit gebrek aan een effekt op IL-6 stemt overéén met wat door andere auteurs werd gevonden aangaande supplementering met coenzyme Q10 (maar onder andere omstandigheden). Een ander cytokine dat werd bestudeerd is IL-1ra, de natuurlijke IL-1 antagonist, waarvan werd been aangetoond dat dit een cruciale bij de preventie van inflammatoire ziekten speelt. Dit cytokine steeg significant in beide groepen na inspanning. Volgens anderen is de verhoging qua IL-1ra gelijkaardig qua grootte-orde met die van IL-6; resultaten die samenvallen met onze bevindingen hier. CoQ10-supplementering had geen effekt op dit cytokine; iets wat eerder wel al werd gezien onder andere omstandigheden.

Het effekt van deze supplementering op het TNF-α mechanisme is totaal verschillend. We vonden een significante toename wat betreft het pro-inflammatoir cytokine TNF-α, na hoge-intensiteit inspanning in beide groepen, wat overéénstemt met eerdere resultaten. CoQ10-supplemenering verminderde echter significant de over-produktie van TNF-a na hoge-intensiteit inspanning vergeleken met de PG; zelfs vóór de competitie. Het lijkt dat TNF-α een bifasisch effekt heeft op de spieren: hoge waarden van het cytokine bevorderen spier-katabolisme, waarschijnlijk via een NF-κB gemedieerd effekt, terwijl lage waarden TNF-α, die NF-κB niet induceren, myogenese stimuleren. Daarom kan TNF-α worden geassocieerd met spier-regeneratie […] of inhibeert het myogenese via de aktivatie van NF-κB. Daarenboven staat dit cytokine bekend om zijn inhibitie van de samentrekking van skelet-spieren en kan het verband houden met NO-produktie [Guttridge DC, Mayo MW, Madrid LV, Wang CY, Baldwin AS Jr. NF-kappaB-induced loss of MyoD messenger RNA: possible role in muscle decay and cachexia. Science (2000) 289: 2363-2366] en verhoogde mitochondriale aanmaak van ROS die op hun beurt TNF-α/NF-κB signalisering reguleren. Er zou kunnen worden gesteld dat een mogelijk mechanisme voor het beschermend effect van coenzyme Q10 op TNF-αniveaus kan worden toegeschreven aan zijn vermogen tot inhibitie van de aktivatie van het nucleaire factor-κB signalisering-mechanisme – dat de transcriptie van NADPH-oxidase, TNF-α en induceerbaar stikstof-oxide-synthase genen bevordert – hoewel we deze mechanismen verder moeten uitdiepen.

Een ander potentieel mechanisme dat zou kunnen worden gepostuleerd, komt door zijn invloed op sTNF-RII. Dit anti-inflammatoir cytokine steeg in de CG vóór en na de prestatie vergeleken met de PG. sTNF-RII over-expressie beperkt de schadelijke, pro-inflammatoire effekten van TNF aangezien werd gesteld dat […] de oplosbare vorm van TNF-RII de beschikbaarheid van TNF en binding met TNF-RI (het receptor-subtype dat de klassieke pro-inflammatoire aktiviteiten van het cytokine medieert) beperkt. Ter ondersteuning van dit mechanisme: een studie heeft aangetoond dat […] regulerende T-cellen TNF-aktiviteit inhiberen in vitro én in vivo. sTNFR-II signalisering oefent ook neuroprotektieve en anti-inflammatoire funkties uit, aktiveert het immunosuppressieve IL-10 mechanisme en inhibeert significant de effekten van meerdere pro-inflammatoire cytokinen.

Samengevat: deze studie toont een sterke correlatie tussen zeer intensieve en verhoogde schade door vrije radikalen zoals bewezen door de stijging van hydroperoxiden in erythrocyten-membranen, en isoprostanen en 8-OHdG in de urine, en de over-expressie van pro-inflammatoire cytokinen. Daarnboven leveren de bevindingen hier bewijsmateriaal voor het feit dat orale supplementatering met CoQ10 tijdens hoge-intensiteit inspanning doeltreffend is bij het reduceren van de graad van oxidatieve stress (daling van de aanmaak van membraan-hydroperoxiden, 8-OHdG en isoprostanen meet een herstel van de anti-oxidatieve verdediging), die zou kunnen leiden tot het handhaven van de cel-integriteit. CoQ10-supplementering reduceert creatinine-excretie en daardoor vermindert de spierschade tijdens lichamelijke prestaties. CoQ10-toediening kan ook de inflammatoire signalisering, geassocieerd met inspanning, moduleren door preventie van de over-expressie van TNF-α na de inspanning, samen met een toename van de sTNF-RII die de schadelijke, pro-inflammatoire werking van TNF beperkt. Daarom zal de kennis die uit deze bevindingen kan worden gewonnen, fundering bieden voor gelijkaardige CoQ10-supplementering-therapieën bij atleten die intense inspanningen leveren [M.E.(cvs)-patiënten zullen natuurlijk nooit dergelijke zware inspanningen leveren maar het lijkt ons toch meer dan de moeite waard gelijkaardige experimenten op te zetten…], om zo de ongewenste effekten van de uitgelokte oxidatieve stress en inflammatie-signalisering tijdens hoge-intensiteit inspanning te reduceren en de geïndiceerde spier-schade te verminderen.

augustus 4, 2012

Dysfunktionele endogene pijnstilling tijdens inspanning bij patiënten met chronische pijn

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:31 pm
Tags: , , , , , , ,

Hoewel onderstaand artikel niet direct over M.E.(cvs) gaat (maar over patiënten met chronische pijn), worden er toch aanwijzingen gegeven die implicaties hebben naar behandeling van vermoeidheid-gerelateerde aandoeningen die met chronische pijn (kunnen) gepaard gaan.

Professor Nijs blijft blijkbaar de klemtoon leggen op graduele oefent therapie als behandeling voor M.E.(cvs). Ook al negeert hij misschien niet de meldingen door patiënten over, en het bestaan van, inspanning-intolerantie, pijn en post-exertionele malaise; toch lijken hij en z’n team voorbij te gaan aan de onderliggende immunologische/sub-cellulaire stoornissen. In plaats van onderzoek te doen naar mechanismen die de echte oorzaak van de aandoening zijn… Het lijkt er op dat Prof. Nijs toch blijft gaan voor de GOT & CGT aanpak (van bv. de Belgische referentie-centra).

Wij onderschrijven, zoals hier al meermaals duidelijk gemaakt de visie van bv. Dr Charles Shepherd (adviseur van de Britse ‘M.E. Association’): “De rapporten over de doeltreffendheid van CGT (cognitieve gedrag therapie), & GOT (graduele oefent therapie) stemmen niet overéén met de feedback die men stelselmatig van patiënten te horen krijgt (CGT blijkt niet te werken, GOT maakt de aandoening erger). Men houdt ook geen rekening met het feit dat M.E.(cvs) meestal als allesomvattend label wordt beschouwd dat een hele waaier van klinische presentaties en oorzaken omvat – het is dus onmogelijk te besluiten dat één type therapie voor alles geschikt is. Daarenboven zijn CGT & GOT gebaseerd op de zéér foute veronderstelling dat er geen onderliggende pathologie aanwezig is en dat de symptomen worden onderhouden door abnormaal ziekte-geloof en deconditionering/inaktiviteit. Er blijft dus dringend nood aan research naar de onderliggende biomedische oorzaken en doeltreffende vormen van behandeling  research.”.

Voor wat inleidende begrippen, zie ‘Centrale sensitisatie & pijn-behandeling

————————-

Pain Physician Vol. 15 (3 Suppl): ES205-13 (Juli 2012)

Dysfunctional endogenous analgesia during exercise in patients with chronic pain: To exercise or not to exercise?

Jo Nijs, PhD (1,2,3), Eva Kosek, MD, PhD (4), Jessica Van Oosterwijck, PhD (1,3) & Mira Meeus, PhD (1,2)

1 Chronic Pain and Chronic Fatigue Research Group (CHROPIVER), Department of Human Physiology, Faculty of Physical Education & Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium

2 Chronic Pain and Chronic Fatigue Research Group (CHROPIVER), Division of Musculoskeletal Physiotherapy, Department of Health Care Sciences, Artesis University College, Antwerp, Belgium

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

4 Osher Centre for Integrative Medicine, Stockholm Brain Institute, Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden

Samenvatting

ACHTERGROND Inspanning-training is een doeltreffende behandeling voor verscheidene chronische pijn aandoening, inclusief fibromyalgie, chronische nek-pijn, osteoarthritis, Reumatoïde Arthritis en chronische lage-rug pijn. Hoewel de klinische voordelen van inspanning-therapie bij deze populaties goed gevestigd (d.w.z. ‘evidence-based’) zijn, is het nog onduidelijk of inspanning positieve effekten heeft op de processen die betrokken zijn bij chronische pijn (bv. centrale pijn modulatie).

DOELSTELLINGEN Reviewen van het beschikbaar bewijsmateriaal aangaande de effekten van inspanning-training op modulatie van centrale pijn bij patiënten met chronische pijn.

RESULTATEN Inspanning-training aktiveert endogene analgesie [pijnstilling] bij gezonde individuen. De verhoogde pijn-drempel volgend op inspanning is te wijten aan de afgifte van endogene opioïden en aktivatie van (supra)spinale [boven de ruggegraat] nociceptieve inhiberende mechanismen [Nociceptie (of noci-perceptie) is het geheel van neurale processen om schadelijke prikkels waar te nemen en te verwerken.] die door de hersenen worden georkestreerd. Inspanning triggert de release van beta-endorfinen door de hypofyse (perifeer) en de hypothalamus (centraal), wat op z’n beurt analgetische effekten geeft door het aktiveren van mu-opioïde receptoren, respectievelijk perifeer en centraal. De hypothalamus heeft, door z’n projecties op de peri-aqueductale grijze-stof [rond de cerebrale aquaduct, een struktuur in de midden-hersenen], de capaciteit om dalende nociceptieve inhiberende mechanismen te aktiveren.

Meerdere groepen hebben echter een dysfunktie van de endogene analgesie getoond in respons op inspanning bij patiënten met chronische pijn. Spier-samentrekkingen aktiveren veralgemeende endogene analgesie bij gezonde, pijn-vrije mensen en patiënten met osteoarthritis of Reumatoïde Arthritis, maar resulteren in verhoogde veralgemeende pijn gevoeligheid bij fibromyalgie-patiënten. Bij patiënten met lokale musculaire pijn (bv. schouder-myalgie), aktiveert het inspannen van niet-pijnlijke spieren veralgemeende endogene analgesie. Het inspannen van pijnlijke spieren verandert echter niet de pijn-sensitiviteit, noch in de zich inspannende spier noch op andere lokaties.

BEPERKINGEN De studies in dit overzicht onderzochten acute effekten van inspanning, eerder dan lang-termijn effekten van inspanning-therapie.

BESLUITEN Er werd een dysfunktionele respons van patiënten met chronische pijn en afwijkingen qua centrale pijn modulatie bij inspanning aangetoond, wat er op wijst dat inspanning-therapie individueel op maat gemaakt zou moeten zijn, met de klemtoon op preventie van symptoom-opflakkeringen. Het artikel bespreekt de vertaling van deze bevindingen naar de rehabilitatie-praktijk samen met toekomstige onderzoek-wegen.

————————-

Chronische pijn blijft een uitdagende kwestie voor klinici en onderzoekers. In de afgelopen decennia is het wetenschappelijk begrip van dergelijke onverklaarde chronische pijn aandoeningen aanzienlijk toegenomen. Het is nu duidelijk geworden dat de meerderheid van de gevallen van chronische pijn kan worden verklaard door veranderingen in de verwerking van binnenkomende informatie door het centraal zenuwstelsel. Meer specifiek: de responsiviteit van de centrale neuronen voor ‘input’ via uni- en polymodale [die één of meerdere types prikkels kunnen waarnemen] receptoren is verhoogd, wat resulteert in een pathofysiologische toestand die overeenkomt met centrale sensitisatie, gekenmerkt door gegeneraliseerde of wijdverspreide overgevoeligheid voor een verscheidenheid aan stimuli (bv. mechanische, thermische en chemische)

De term centrale sensitisatie omvat veranderde sensorische verwerking in de hersenen, ‘long-term potentiation’ [uitleg: zie link in onze inleiding] van hersen-synapsen, verstoorde werking van de ‘top-down’ anti-nociceptieve mechanismen en (over)aktivatie van ‘top-down’ pijn-facilaterende mechanismen die nociceptieve transmissie verhogen. Belangrijk is dat een andere ‘pijn-signatuur’ ontstaat in de hersenen van mensen met chronische pijn. Deze veranderde pijn-neuromatrix bestaat uit a) verhoogde aktiviteit in de hersenen-gebieden die bekend staan betrokken te zijn bij acute pijn-sensaties – zoals de insula [deel van de hersenen waar zintuiglijke prikkels worden samengebundeld], anterieure cingulate cortex [bepaalde zenuw-bundels in de hersen-schors] en de pre-frontale hersenshors, maar niet de primaire of secundaire somato-sensorische cortex [deel van de hersenschors dat de sensorische informatie komende van het lichaam-oppervlak en diepere weefsels (spieren, pezen en gewrichten ontvangt/verwerkt]; en b) hersen-aktiviteit in de gebieden die over het algemeen niet betrokken zijn bij acute pijn-sensaties – zoals verschillende hersenstam-kernen, dorso-laterale frontale cortex en pariëtaal geassocieerd cortex [bepaalde delen van de hersenschors]. Klinisch wordt centrale sensitisatie gekenmerkt door niet-segmentale verspreiding van pijn [segmentaal = in een deel van het lichaam], ‘centrale’ symptomen zoals concentratie-problemen en vermoeidheid, stress-intolerantie en overgevoeligheid voor verschillende stimuli, zoals fel licht, aanraking en geuren.

Inspanning wordt vaak aangetroffen als een centraal onderdeel van de behandeling van patiënten met chronische pijn. Het is een doeltreffende behandeling voor verschillende chronische musculoskeletale pijn aandoeningen, waaronder chronische lage-rug pijn, chronische met whiplash geassocieerde aandoeningen, osteoarthritis en fibromyalgie. Hoewel de klinische voordelen van inspanning-therapie in deze populaties goed zijn ingeburgerd (d.w.z. ‘evidence-based’), is het momenteel niet duidelijk of inspanning-therapie positieve effekten heeft op de processen die betrokken zijn bij centrale sensitisatie heeft. Kan inspanning een ‘behandeling’ zijn voor centrale sensitisatie bij patiënten met chronische pijn? Er is een sterke theoretische rationale die suggereert dat de inspanning-therapie inderdaad centrale sensitisatie kan ‘behandelen’ (of het centraal zenuwstelsel desensitiseren). Bij gezonde individuen aktiveert aërobe training met voldoende intensiteit (+/- 200 W of 70% VO2max) pijn-remming tot 30 min na de training. Weerstand-training triggert endogene pijnstilling ook maar het duurt niet meer dan een paar minuten na de inspanning. De door inspanning geïnducerde endogene analgesie wordt verondersteld te worden veroorzaakt door het vrijkomen van endogene opioïden en groei-factoren, en aktivatie van (supra)spinale nociceptieve inhiberende mechanismen georkestreerd door de hersenen.

Op basis van deze theoretische rationale en het bewijsmateriaal ten voordele van de klinische voordelen bij verschillende chronische musculoskeletale pijn aandoeningen, is het verleidelijk om te speculeren dat inspanning inderdaad het centrale zenuwstelsel zou kunnen desensitiseren. Deze hypothese wordt echter (nog) niet ondersteund door wetenschappelijk bewijs. Een systematisch literatuur-onderzoek toonde aan dat er geen conclusies kunnen worden getrokken betreffende het effekt van inspanning-therapie op pijn door pijn-modulerende stoffen (bv. serotonine, norepinefrine, opioïden) of zijn effekten qua verandering van de hersen-aktiviteit van gebieden die betrokken bij pijn-verwerking bij patiënten met musculoskeletale pijn. Bovendien werd een dysfunktionele respons op pijn na inspanning bij sommige patiënten met chronische musculoskeletale pijn aangetoond. Een aantal groepen patiënten met chronische pijn zijn niet in staat centrale dalende nociceptieve inhibitie (endogene pijnstilling/analgesie of EA) te aktiveren tijdens inspanning [zie bv. Van Oosterwijck J, Nijs J, Meeus M, Lefever I, Huybrechts L, Lambrecht L, Paul L. Pain inhibition and post-exertional malaise in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: An experimental study. J Intern Med (2010) 268: 265-278], een stoornis die gedeeltelijk symptoom-opflakkering na inspanning verklaart (22).

Wat volgt in dit artikel verklaart ons huidig begrip van de biologie van EA na inspanning bij mensen. Daarnaast biedt het een overzicht van de studies betreffende dysfunktionele EA tijdens lokale spier- en algemene aërobe inspanning bij patiënten met chronische pijn. Uit dit overzicht zal duidelijk worden dat sommige chronische pijn aandoeningen (bv. fibromyalgie) worden gekenmerkt door een dysfunktionele EA in respons op zowel aërobe inspanning als deze van lokale spieren, terwijl andere groepen met chronische pijn (bv. chronische lage-rug pijn) een normale aktivatie van EA in repons op inspanning vertonen. De relevantie van deze bevindingen voor de revalidatie-praktijk samen met de mogelijkheden naar toekomstig onderzoek toe zal ook worden besproken.

De Biologie van Inspanning-geïnduceerde Endogene Analgesie

Meerdere gedeeltelijk overlappende mechanismen worden voorgesteld een rol te spelen bij inspanning-geïnduceerde EA, inclusief afgifte van endogene opioïden en groei-factoren, en aktivatie van (supra)spinale nociceptieve inhiberende mechanismen georkestreerd door de hersenen. Deze mechanismen kunnen gerelateerd zijn aan cardiovasculaire veranderingen (d.w.z. toename van de hartslag en bloeddruk) tijdens inspanning, een begrip ondersteund door de bevinding dat patiënten met hypertensie een verminderde pijn-gevoeligheid vertonen. De interaktie kan worden verklaard door hersenstam-kernen, neurotransmitters (bv. mono-amines) en peptiden (bv. opioïden). De inspanning-geïnduceerde bloeddruk-verhoging aktiveert arteriële baroreceptoren [Zenuw-uiteinden op strategische plaatsen in het vasculair systeem die de druk van het bloed detekteren en boodschappen naar het CZS kunnen sturen.], wat resulteert in verhoogde supra-spinale inhibitie en stimulatie van de hersen-centra betrokken bij pijn-modulatie.

Daarnaast hebben onderzoekers gerapporteerd dat – eens de bloeddruk buiten het normaal bereik komt te liggen, hetzij door fysiologische stimuli of pathofysiologische toestanden – het endogeen opioïde systeem wordt geaktiveerd. Inspanning triggert de afgifte van β-endorfine door de hypofyse (perifeer) en de hypothalamus (centraal), wat op zijn beurt pijnstillende effekten toelaat door het aktiveren van μ- [belangrijkste type; aktivering ervan geeft remmende effekten] opioïde receptoren perifeer en centraal, respectievelijk. De hypothalamus, via haar projecties naar de peri-aqueductale grijze-stof, heeft de capaciteit om dalende nociceptieve inhiberende mechanismen te aktiveren. Toch blijkt uit onderzoek op dieren dat meerdere analgesie-systemen bestaan (opioïde en niet-opioïde) en dat de eigenschappen van inspanning-stressor belangrijk zijn bij het bepalen welk systeem wordt geaktiveerd tijdens inspanning. Het is gebleken dat, door het manipuleren van de parameters van de inspanning-stressor, het mogelijk is Naloxone-omkeerbare of Naloxone-ongevoelige EA na inspanning op te wekken [Naloxone = medicijn dat wordt gebruikt om de effekten van een overdosis opiaten tegen te gaan].

De rol van groeihormoon en groei-factoren bij door inspanning veroorzaakte EA blijft onduidelijk. Sommige auteurs hypothiseren dat groeihormoon, via ‘insulin-like growth-factor’ en ‘nerve growth-factor’, bijdraagt tot sensitisatie eerder dan tot EA. Slechts één studie evalueerde de rol van groeihormoon bij inspanning-geïnduceerde hypoalgesie [verhoogde pijn-sensitiviteit], maar het onderdrukken van de groeihormoon-produktie tijdens inspanning had geen invloed inspanning-geïnduceerde hypoalgesie. β-endorfinen [natuurlijke pijnstillers in de hersenen] en groeihormoon worden afgegeven na een bepaalde inpanning-periode, een uur en 10 tot 40 min respectievelijk, wanneer de lactaat-accumulatie leidt tot spier-acidose. [verzuring]

Catecholaminen oefenen ook directe pijnstillende effekten uit. De belangrijkste dalende inhiberende werking op de spinale dorsale hoorn is noradrenerg [via noradrenaline]. In de dorsale hoorn onderdrukt norepinefrine [noradrenaline], door de werking op alfa-2A-adrenoreceptoren [catecholaminen zoals norepinefrine & epinefrine signaliseren via de α2-adrenerge receptor in het centraal en perifeer zenuwstelsel], de release van excitatorische transmitters door centrale uiteinden van primaire afferente nociceptoren [afferente (sensorische of receptor-) neuronen]. Daarnaast zou het post-synaptische responsen van spinale pijn-relay neuronen kunnen onderdrukken. Naast catecholaminen zijn de mediatoren van de lange-termijn stress-respons – namelijk corticosteroïden – betrokken bij inspanning-geïnduceerde EA. Zowel opioïde als niet-opioïde mechanismen zouden bijdragen tot de ontwikkeling van EA geïnduceerd door glucocorticoïden. Daarom kan inspanning worden gezien als een frequente stressor die stress-geïnduceerde analgesie aktiveert.

Andere mogelijke verklaringen voor inspanning-geïnduceerde EA omvatten een verhoogd lichaam-bewustzijn voor somatische sensaties na inspanning. Dit bewustzijn voor signalen zoals bv. zweten en hartkloppingen, kunnen de aandacht van de pijn-stimulus afleiden. Afleiding kan de pijn-waarneming  aanzienlijk veranderen. Bovendien zouden traditionele ‘gate-control’ mechanismen [De ‘Gate Control Theory’ stelt dat het ruggemerg niet alleen schadelijke prikkels doorgeeft aan het centraal zenuwstelsel, waar pijn-gewaarwording plaatsvindt, maar dat dit CZS in staat is de pijn-prikkel te moduleren. D.w.z. dat het CZS als het ware een poort kan open- en dicht-zetten om pijn in meer of mindere mate door te laten.], te wijten aan huid- of spier-afferenten die concurreren met nociceptieve afferenten in de dorsale hoorn, verantwoordelijk zijn voor inspanning-geïnduceerde EA. Ten slotte zou geconditioneerde pijn-modulatie, voorheen aangeduid als diffuse schadelijke remmende controles (DNIC; ‘diffuse noxious inhibitory controls’) [zie ookPijn tast beweging-output aan’], kunnen worden geaktiveerd volgend op het nociceptief spervuur dat het resultaat is van spier-ischemie [zuurstof-tekort] en lactaat-accumulatie. Perifere mechanismen zijn minder aannemelijk aangezien deze typisch resulteren in sensitiserende agentia (prostaglandine, lactaat, ischemie, groei-factoren, enz.).

Dysfunktie van Endogene Analgesie tijdens Spier-contractie bij Patiënten met Musculoskeletale Pijn

Langdurig, statisch werk [isometrische = statische contractie; spierwerking waarbij de lengte onveranderd wordt gehouden en dus de spanning tijdens de contractie toeneemt] van lage intensiteit, staat bekend als risico-factor voor de ontwikkeling van arbeid-gerelateerde spierpijn, en statische contracties verhogen de pijn-intensiteit bij patiënten met myalgie en fibromyalgie. Dier-studies hebben aangetoond dat spier-ischemie een krachtige oorzaak is van de sensitisatie van perifere mechano-nociceptoren, zodat de toegenomen intramusculaire druk veroorzaakt door de samentrekking een effektieve nociceptieve stimulus kan worden. In vergelijking met gezonde controles hadden patiënten met schouder-myalgie en fibromyalgie een verminderde spier-bloeddoostroming tijdens statische contracties, die zouden kunnen leiden tot perifere sensitisatie en de verhoogde pijn-gevoeligheid, gerapporteerd door deze patiënten met pijnlijke spieren, verklaren. In overééstemming hiermee werd verhoogde sensitiviteit voor druk-pijn (d.w.z. verhoogde gevoeligheid) aan de samentrekkende spieren na statische contracties gemeld bij fibromyalgie-patiënten, wat een dysfunktionele EA tijdens inspanning bij deze patiënten suggereert.

Inderdaad: gezonde individuen vertoonden verminderde sensitiviteit voor druk-pijn aan de samentrekkende spieren tijdens en na contractie, wat er op wijst dat segmentale of mogelijks pluri-segmentale (veralgemeende) pijn-inhiberende mechanismen werden geaktiveerd. In een follow-up studie, werden gelokaliseerde (aan de samentrekkende spier), alsook veralgemeende (aan een afgelegen rustende spier) pijn-inhiberende effekten waargenomen tijdens statische contracties bij gezonde individuen. Bovendien was de daling qua pijn-gevoeligheid van eenzelfde grootte-orde aan de samentrekkende en de afgelegen rustende spier, wat wijst op het belang van algemene EA-mechanismen.

Naar ons weten hebben slechts enkele studies het effect onderzocht van statische contracties op pijn-sensitiviteit buiten de samentrekkende spier. Staud et al [Isometric exercise has opposite effects on central pain mechanisms in fibromyalgia patients compared to normal controls. Pain (2005) 118: 176-184] vond een bilaterale afname qua cutane (hitte) en diepe somatische (druk) pijn-gevoeligheid tijdens unilaterale statische contracties aangehouden gedurende 90 sec, overéénkomstig met 30% van de individuele maximale vrijwillige contractie kracht (MVC) bij gezonde personen. Een paradoxale toename van sensitiviteit voor warmte en druk-pijn werd aan beide kanten gezien, bij fibromyalgie-patiënten tijdens de unilaterale contracties, wat bewijs levert voor grootschalige gebreken qua EA of meer uitgesproken pijn-facilitering bij fibromyalgie-patiënten tijdens inspanning.

De belangrijke vraag die door Staud et al. werd gesteld over het belang van een gebrekkige EA versus verhoogde pijn-facilitering bij pijn-patiënten tijdens lichamelijke inspanning, werd nagegaan in een andere studie bij patiënten met schouder spier-pijn en fibromyalgie, respectievelijk, tijdens statische contracties overéénkomstig met 20-25% MVC tot uitputting (maximaal 5 min). Patiënten en gezonde controles voerden statische contracties van de 4-koppige dijbeen-spier [quadriceps] en M. infraspinatus [een schouderspier gelegen op het schouderblad] uit. Druk-pijn drempels werden beoordeeld voor en tijdens contractie aan de samentrekkende spier, aan de rustende homologe contra-laterale spier, en contra-lateraal op een verafgelegen plaats (M. infraspinatus tijdens samentrekking van de M. quadriceps en vice versa). De druk-pijn drempels waren op alle plaatsen verhoogd, zowel tijdens beide contracties bij gezonde controles, maar er werd geen toename waargenomen op geen enkel lokatie tijdens contractie bij fibromyalgie-patiënten; ze vertoonden zelfs een verhoogde pijn-gevoeligheid. Myalgie-patiënten vertoonden een toename van de druk-pijn drempels op alle locaties tijdens het samentrekken van de niet-pijnlijke M. quadriceps, maar er werd geen toename van de druk-pijn drempels gezien op geen enkele plaats tijdens het samentrekken van de pijnlijke M. infraspinatus. De auteurs suggereerden dat nociceptieve input van pijnlijke spieren centrale sensitisatie induceerde en dalende pijn-faciliterende mechanismen aktiveerde.

De faciliterendemechanismen zouden kunnen prevaleren boven de contractie-geïnduceerde pijn-inhibitie en het gebrek aan veralgemeende EA tijdens het samentrekken van pijnlijke spieren bij myalgie-patiënten, en de verhoogde pijn-gevoeligheid tijdens de samentrekking bij fibromyalgie-patiënten kunnen verklaren. Interessant is dat een piloot-studie bij patiënten met Reumatoïde Arthritis een normale EA tijdens de statische contractie aangeeft bij deze patiënten, en preliminaire resultaten geven ook een normale funktie van deze mechanismen bij patiënten met osteoarthritis van de knie en heup aan. Deze bevindingen zijn in overéénstemming met de gerapporteerde gunstige effekten van inspanning onder deze omstandigheden.

Zoals vermeld, bleken veel potentiële mechanismen betrokken bij pijn-regulering tijdens spier-contracties. Geconditioneerde pijn-modulatie werd voorgesteld als een mogelijk mechanisme voor pijn-remming tijdens contractie. De lage pijn-waarden tijdens samentrekking bij gezonde controles maken dit echter onwaarschijnlijk. Bovendien: hoewel een dysfunktie van geconditioneerde pijn-modulatie werd aangetoond bij fibromyalgie, werd een normale funktie van geconditioneerde pijn-modulatie aangetoond bij patiënten met schouder-myalgie. Inspanning-geïnduceerde pijn-modulatie tijdens statische contracties is ook gerelateerd aan arteriële baroreceptor-aktivatie bij mensen. Er werd echter een normale stijging van de hartslag en bloeddruk gemeld bij fibromyalgie-patiënten tijdens statische contracties (compenserend voor een abnormale cardiovasculaire respons op inspanning), als een waarschijnlijke verklaring voor de EA-dysfunktie bij deze patiënten. Ten slotte zouden hormonale factoren die van belang zijn voor de regulering van de spier-doorbloeding en pijn-gevoeligheid van betrokken kunnen zijn. De bevindingen dat een hypo-aktief sympatho-bijnier systeem [sympatho-adreno-medullaire-as (SAM-as); communicatie tussen het sympathisch zenuwstelsel en het bijnier-merg] in combinatie met een hypo-reaktieve bijnier-hypothalamus-hypofyse (HPA-as) [Stress leidt tot aktivatie van het sympatho-adreno-medullaire systeem en de hypothalamo-hypofyse-bijnier as, die allebei de bijnier aktiveren leidend tot de afgifte van twee soorten hormonen: (nor)adrenaline en glucocorticoïden.] bij fibromyalgie-patiënten tijdens statische contracties, zou kunnen bijdragen tot de dysfunctionele EA tijdens inspanning en daaropvolgende inspanning-intolerantie die zo kenmerkend is voor fibromyalgie -patiënten.

De conclusie is dat spier-contracties veralgemeende EA aktiveert bij gezonde, pijn-vrije mensen en patiënten met -artritis en Reumatoïde Arthritis, maar resulteren in verhoogde gegeneraliseerde pijn-gevoeligheid bij fibromyalgie-patiënten. Bij patiënten met lokale spierpijn (bv. schouder-myalgie), aktiveert het inspannen van niet-pijnlijke spieren gegeneraliseerde EA.Inspanning vanpijnlijke spierenverandert depijn-gevoeligheid echter niet: noch aan de inspannende spier, noch op afgelegen lokaties.

Dysfunktie van Endogene Analgesie tijdens Aërobe Inspanning bij Patiënten met Musculoskeletale Pijn

Dysfunktionele EA in respons op aërobe inspanning werd voor het eerst aangetoond in een kleine studie bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom en gezonde controles, waarbij de deelnemers een graduele inspanning met 3 fasen op een loopband uitvoerden [Whiteside A, Hansen S and Chaudhuri A. Exercise lowers pain threshold in Chronic Fatigue Syndrome. Pain (2004) 109: 497-499]. Elke fase van de oefening bestond uit 5 min lopen aan een constant tempo van 5 km/h, met een toenemende helling van 5°. Dysfunktionele EA werd aangetoond door een afname van pijn-drempels na de inspanning bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom, terwijl de pijn-drempels verhoogden bij gezonde controles. Deze bevindingen werden later herhaald in 2 grotere studies gebruikmakend van verschillende soorten inspanning:

1) sub-maximale fiets-oefening met een geleidelijke toename van 25 W per minuut tot 75% van de doelwit-hartslag voorspeld voor een bepaalde leeftijdwerd bereikt,

2) 6 korte perioden van aëroob fietsen onderbroken door korte herstel-onderbrekingen (21), en

3) fysiologisch beperkt (hartslag onder de 80% van de anaërobe hartslag, arbeid minder dan 80% van de anaërobe arbeid) en op eigen tempo aëroob fietsen.

Uit deze studies wordt geconcludeerd dat geen van beide types aërobe inspanning waren in staat om EA te aktiveren bij patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom die last hebben van chronische wijdverspreide pijn. Belangrijk is dat de dysfunktionele EA gedeeltelijk symptoom-opflakkeringen na inspanning bij patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom en chronische wijdverspreide pijn verklaart.

Een soortgelijke dysfunktionele EA in respons op inspanning en symptoom-opflakkeringen werd aangetoond bij patiënten met stoornissen geassocieerd met chronische whiplash, wat suggereert dat dit een kenmerk van centrale sensitisatie is. De dysfunktionele EA bij patiënten met dergelijke stoornissen werd waargenomen tijdens sub-maximale fiets-inspanning met een graduele toename van 25 W per min tot 75% van de door leeftijd voorspelde ‘target’-hartslag werd bereikt, alsook tijdens fysiologisch beperkt en zelf-‘paced’ aëroob fietsen. Opvallend daarbij is dat in de hierboven beschreven studies de verschillende soorten aërobe inspanning wel EA aktiveren bij gezonde sedentaire controles en patiënten met chronische lage-rug pijn. Dit laatste bevestigt een studie bij chronische lage-rug pijn patiënten. Dus reageert het EA-mechanisme bij patiënten met chronische lage-rug pijn normaal op aërobe inspanning.

Er is wat werk gedaan om de mechanismen achter de dysfunktionele EA te ontrafelen tijdens inspanning bij bepaalde chronische pijn-aandoeningen. Stikstofoxide (NO) speelt een complexe rol bij nociceptieve verwerking. Hoewel er bewijs bestaat betreffende de voordelige effekten van de afgifte van kleine hoeveelheden NO tijdens inhibitie van de nociceptieve mechanismen, konden overmatige hoeveelheden NO bijdragen aan centrale sensitisatie. Inderdaad: NO kan de nociceptieve remmende aktiviteit van het centraal zenuwstelsel verminderen, wat leidt tot centrale sensitisatie van dorsale hoorn [van het ruggenmerg]  neuronen. Eén enkele periode fysieke aktiviteit triggert de afgifte van NO, wat leidt tot de hypothese dat de dysfunktionele EA tijdens inspanning zou kunnen te wijten zijn aan NO-release. NO-waarden bleken echter niet gerelateerd aan pijn-verwerking tijdens aërobe inspanning bij gezonde sedentaire controles, patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom en chronische lagerug pijn.

Terwijl endogene opioïden en adrenerge pijn-remmende mechanismen verantwoordelijk kunnen zijn voor de aktivatie van EA tijdens inspanning bij gezonde personen, ontbreekt direct bewijs. Daarom werd een studie uitgevoerd om de bijdrage te onderzoeken van endogene opioïde pijn-remmende mechanismen tijdens inspanning bij 2 populaties met chronische pijn: Reumatoïde Arthritis en fibromyalgie/Chronische Vermoeidheid Syndroom [Meeus M, Ickmans K, De Clerck LS, Moorkens G, Hans G, Grosemans S, Nijs J. Seretonergic descending inhibition in chronic pain: Design, preliminary findings and early cessation of a randomized controlled trial. (In Vivo 2011) 25: 1019-1025]. In een gerandomiseerde en placebo-gecontroleerde cross-over studie hebben we endogene opioïde en serotonerge pijn-remmende mechanismen gemoduleerd tijdens inspanning, gebruikmakend van selektieve serotonine heropname remmers (SSRIs, 2 ml citalopram intraveneus) […] SSRIs aktiveren serotonerge dalende paden die, gedeeltelijk, opioïde peptide-bevattende inter-neuronen van de dorsale hoorn recruteren. Helaas: significante bijwerkingen optredend onmiddellijk na intraveneuze toediening van citalopram resulteerde in een snelle beëindiging van de studie. [Uit het artikel: “Er werden belangrijke bijwerkingen waargenomen bij alle, uitgenomen één,  deelnemers direct na intraveneuze toediening van citalopram. Eén CVS/FM-patient trok zich omwille van hevige malaise na inspanning.”] Vandaar dat op dit moment geen conclusies kunnen worden getrokken omtrent de rol van serotonerge dalende paden bij EA in respons op inspanning bij chronische pijn patiënten.

Er wordt geconcludeerd dat de dysfunctionele EA tijdens aërobe inspanning niet kenmerkend is voor alle chronische pijn patiënten, maar eerder gelimiteerd blijft tot degenen met duidelijk bewijs voor centrale sensitisatie (bv. chronische whiplash, fibromyalgie, Chronische Vermoeidheid Syndroom).

Pijnstillende Effekten van Inspanning-therapie bij bij Patiënten met Musculoskeletale Pijn: Opportuniteiten en Uitdagingen

Deze Bevindingen Toepassen op de Praktijk van Inspanning-therapie voor Chronische Pijn

Geconfronteerd met het zich opstapelend bewijs voor een dysfunktionele EA tijdens inspanning bij een aantal chronische pijn aandoeningen, kan men zich afvragen of we inspanning-therapie moeten blijven gebruiken bij deze patiënten. Dit zou echter geen probleem mogen vormen. De hierboven samengevatte studies gaan over acute perioden van inspanning, niet over bevindingen van gerandomiseerde klinische proeven naar de effekten van inspanning als therapeutische interventie. De studies die dysfunktionele EA aantonen tijdens inspanning bij een aantal chronische pijn aandoeningen, zijn niet in tegenspraak met het klinisch bewijs ten voordele van het gebruik van inspanning als een interventie voor chronische pijn. Inspanning is een doeltreffende behandeling voor met chronische whiplash geassocieerde stoornissen, fibromyalgie, Chronische Vermoeidheid Syndroom, osteoarthritis en Reumatoïde Arthritis. Bijgevolg moet het klinisch gebruik en de voordelen ervan niet in vraag worden gesteld worden. Of patiënten met chronische pijn zich moeten inspannen, is niet langer de vraag. [O.i. toch een zeer vreemd, kort-door-de-bocht besluit; gezien de hierboven gemelde vaststellingen…]

Aan de andere kant zou de dysfunktionele EA tijdens inspanning bij patiënten met chronische pijn niet mogen worden genegeerd. In feite wordt de klinische relevantie ervan ondersteund door studies die aantonen dat symptoom-opflakkeringen na inspanning gerelateerd zijn aan de dysfunktionele EA tijdens inspanning. Daarnaast kan de dysfunktionele EA tijdens inspanning de lage naleving van inspanning-interventies bij chronische pijn patiënten verklaren. Vooral in de vroege stadia van inspanning-therapie programmas komen ‘drop-outs’ makkelijk voor.

Gebrek aan inspanning-geïnduceerde analgesie impliceert een verminderde pijn-drempel na inspaning. Dit maakt patiënten kwetsbaar voor nieuwe nociceptieve input. Inspanning gaat typisch gepaard met spiervezel-schade en stoffen afgegeven in respons op inspanning (bv. oxidatieve stress, lactaat), die mogelijks zorgen voor nog meer nociceptieve input na inspanning. Vandaar dat de dysfunktionele EA tijdens inspanning het risico op ernstige symptoom-opflakkeringen na inspanning-sessies vergroot. Om al deze redenen, besluiten we dat klinici rekening moeten houden met de dysfunktionele EA tijdens inspanning bij bepaalde chronische pijn aandoeningen.

Maar hoe? Gezien het gebrek aan studies naar de effekten van inspanning-therapie op EA, kan deze vraag enkel worden beantwoord door het toepassen van logische (klinisch) redeneren. Zorgvuldig op maat gesneden en graduele inspanning-therapie werd gesuggereerd als behandeling van centrale sensitisatie bij patiënten met chronische pijn, maar bewijs hiervoor ontbreekt. Vooral in de vroege stadia van de inspanning-therapie programmas zou de inspanning individueel op maat gesneden moeten met de nadruk op preventie van symptoom-opflakkeringen.

Dit zou bereikt kunnen worden door toepassing van volgende richtlijnen: verkies aërobe inspanning boven excentrisch [type spiersamentrekking waarbij de weerstand groter is dan de kracht die door de spier wordt geleverd] of isometrisch spier-werk, aangezien deze laatste 2 waarschijnlijk voor de verhoogde prikkelbaarheid van het centraal zenuwstelsel zorgen en resulteren in verminderde toename van de bloeddoorstroming van werkende spieren. De bevindingen van de studies hierboven suggereren dat inspanning van bij voorkeur niet-pijnlijke delen van het lichaam pijnstillende effekten bij myalgie-patiënten zou kunnen hebben door het verminderen van pijn-gevoeligheid in pijnlijke spieren, terwijl van lageintensiteit training-regimes naar verwachting gunstig zou kunnen zijn bij fibromyalgie om onnodige verergering van de pijn te vermijden.

Behandeling van de Dysfunktionele Endogene Analgesie tijdens Inspanning door Combinatie van Centraal-werkende Medicijnen met Inspanning-therapie?

Daarnaast zou inspanning-therapie voor chronische pijn patiënten de cognitief-emotionele sensitisatie moeten voor z’n rekening nemen. Emoties, aandacht, verwachtingen, depressieve gedachten en katastrofisch denken versterken elk de dalende facilitering, die op zijn beurt het proces van centrale sensitisatie onderhoudt. Dit wordt dikwijls aangeduid als cognitief-emotionele sensitisatie [“Cognities, emoties, aandacht en motivatie hebben een invloed op het ervaren van klinische pijn. Problemen met aanvaarding en het vermijden van aktiviteit werden geïdentificeerd als bestendigende factoren voor CVS.”]  […]. Dit wordt meestal aangepakt in uitgebreide pijn-management programmas met pijn-fysiologie educatie (om ziekte-percepties en maladaptieve pijn-cognities aan te pakken), stress-management, tijd-bepaald aktiviteit-management (d.w.z. graduele aktiviteit), en de tijd-contingente oefen-therapie (dat wil zeggen graduele oefen therapie) omvatten. [CGT wordt dus door Nijs et al. aanbevolen… Zie echter o.a. ‘CGT superioriteit is een mythe’ & ‘Schade door CGT + GOT].

Behandeling van de Dysfunktionele Endogene Analgesie tijdens Inspanning door Combinatie van Centraal-werkende Medicijnen met Inspanning-therapie?

Ter aanvulling op de richtlijnen voor het ontwerpen van geschikte inspanning-therapie programmas, lijkt het rationeel om centraal werkende geneesmiddelen te combineren met inspanning-therapie. Het ontrafelen van de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de dysfunktionele EA in repons op inspanning bij mensen met chronische pijn is waarschijnlijk een cruciale stap op weg naar evenwichtige behandelingen gebaseerd op medicijnen + inspanning. Ondertussen lijken de volgende suggesties rationeel, gezien ons huidig begrip van dysfunctionele EA tijdens inspanning en beheersing van chronische pijn. Ten eerste: gebruik van opioïden in combinatie met (de vroege stadia) van graduele oefen therapie zou een optie kunnen zijn bij sommige patiënten met nociceptieve pijn. In dit opzicht is het belangrijk om te beseffen dat bewijsmateriaal er op wijst dat ontwenning niet nodig is voor doeltreffende pijn-revalidatie programmas. Dit is belangrijk aangezien de eesrte pijn-revalidatie programmas methodes bepleiten om het opioïden-verbruik te verlagen in de vroege behandel-stadia.

Ten tweede: aktivatie van serotonerge en/of noradrenerge dalende paden samen met graduele oefen therapie kan een optie zijn. Een centraal werkende pijnstiller zoals duloxetine [merk-naam: Cymbalta], een selektieve en evenwichtige serototine en noradrenaline re-uptake inhibitor (SNRI), heeft zijn effektiviteit bewezen bij een verscheidenheid aan chronische pijn-aandoeningen gekenmerkt door centrale sensitisatie (bv. fibromyalgie en osteoarthritis). Het blijft onduidelijk of deze klinische effekten kunnen worden versterkt door het combineren van medicijnen met graduele oefen therapie. Verder werk op dit gebied is gerechtvaardigd. Ten slotte zou de bevinding dat piek inspanning-prestaties bij gezonde mensen verbetert bij het gebruik van acetaminophen [paracetamol], een nieuwe weg kunnen bieden voor het combineren van pijnstillers met oefen-therapie bij patiënten met chronische pijn en dysfunktionele EA tijdens inspanning. Er is bewijsmateriaal suggererend dat paracetamol in de eerste plaats centraal werkt door het versterken van de dalende inhiberende mechanismen, nl. de serotonerge dalende pijn-banen.

Toch moet toekomstig onderzoek nagaan of deze voorgestelde combinaties van medicijnen en graduele oefen therapie in staat zijn om de dysfunctionele EA te behandelen bij patiënten met chronische pijn. Bovendien zouden de gecombineerde behandel-programmas niet alleen EA tijdens inspanning moeten proberen verbeteren, het zou de patient ook ten goede moeten komen op het niveau van het dagelijks funktioneren en de kwaliteit van leven.

Besluit

Inspanning aktiveert EA bij gezonde personen, wat resulteert in algemene toename van pijn-tolerantie tijdens en onmiddellijk na training. Deze conclusie is van toepassing bij aërobe inspanning, zoals fietsen en inspanning van lokale spiergroepen. De fysiologische mechanismen die EA na inspanning verklaren, werden nog niet in detail onderzocht maar de beschikbare onderzoek-gegevens suggereren dat het te wijten is aan het vrijkomen van endogene opioïden en aktivering van (supra)spinale nociceptieve remmende mechanismen georkestreerd door de hersenen. Aërobe inspanning aktiveert bij sommige patiënten met chronische pijn en centrale sensitisatie (fibromyalgie, whiplash en het Chronische Vermoeidheid Syndroom) echter pijn-facilitering in plaats van -remming. Inspanning van lokale spier-groepen resulteert in een verhoogde algemene gevoeligheid voor pijn bij fibromyalgie-patiënten maar gegevens duiden er op dat dit wellicht niet het geval is bij mensen met artrose en Reumatoïde Arthritis. Bij schouder-myalgie aktiveert inspanning van niet-pijnlijke spieren gegeneraliseerde EA maar inspanning van pijnlijke spieren aktiveert EA niet. Er is meer werk vereist om de biologie van dysfunktionele EA na inspanning te ontrafelen en om vast te stellen hoe deze bevindingen zouden kunnen worden toegepast op de klinische praktijk.

februari 3, 2012

Expressie van metaboliet-detekterende, adrenerge & immune genen na inspanning (CVS, FM, MS)

Bij het stuk ‘Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS &FM’ schreven we al dat de research-groep rond het echtpaar Light bewijs leverde (zie ook: ‘Bewijs voor erfelijke voorbestemming tot CVS’) voor een erfelijke bijdrage aan de voorbestemming tot Chronische Vermoeidheid Syndroom. Ze bouwen gestaag verder op wat ze daaromtrent al vonden aangaande cytokinen (‘Symptoom-opflakkering verbonden met cytokine-aktiviteit bij CVS’) en adrenerge receptoren (‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’). Ze proberen op dit vlak ook verschillen te ontdekken tussen CVS en fibromyalgie…
Het besluit was toen “Er kunnen ten minste twee subgroepen CVS-patiënten worden geïdentificeerd d.m.v. gen-expressie wijzigingen na inspanning. De grotere subgroep vertoonde verhogingen qua mRNA voor sensorische en adrenerge receptoren, en een cytokine. De kleinere subgroep bevatte de meeste van de CVS-patiënten met orthostatische intolerantie, vertoonde geen verhogingen na inspanning voor om ’t even welk gen en werd gedefinieerd door stijgingen qua mRNA voor α-2A. Patiënten met enkel FM kunnen worden geïdentificeerd via ‘baseline’ verhogingen van 3 genen. Stijgingen, na inspanning, voor 4 genen voldoen aan gepubliceerde criteria als objectieve biomerker voor CVS en zouden bruikbaar kunnen zijn bij het begeleiden van behandeling-selektie voor verschillende subgroepen.”
Hun werk vordert stap voor stap…
Het eerste artikel hieronder is een review van wat ze tot nu over dit onderwerp publiceerden en focust grotendeels op fibromyalgie. We geven hier enkel de samenvatting.
Het tweede bevestigt hun eerdere bevindingen bij M.E.(cvs) en toetst ze bij patiënten met een andere ‘vermoeidheid-aandoening’ (M.S.). Gen-expressie van metaboliet-detekterende receptoren steeg enkel bij de CVS-groep. De pathologie zou dus een onevenredige vermoeidheid in respons op inspanning-stress kunnen omvatten die alleen maar bij deze aandoening voorkomt… Het gen-expressie patroon zou dus mogelijks een biomerker bij de diagnose kunnen zijn.

————————-

Pain Res Treat. 2012

Genetics and Gene Expression Involving Stress and Distress Pathways in Fibromyalgia with and without Co-morbid Chronic Fatigue Syndrome

Kathleen C. Light, * Andrea T. White, Scott Tadler, Eli Iacob & Alan R. Light
Departments of Anaesthesiology, Neurobiology and Anatomy, and Exercise and Sport Science, The University of Utah, Salt Lake City, UT 84132, USA

Samenvatting
Bij complexe multi-symptoom aandoeningen zoals fibromyalgie syndroom (FMS) en Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), die hoofdzakelijk door subjectieve symptomen worden gedefinieerd, kunnen genetische en gen-expressie profielen zeer nuttige objectieve informatie verstrekken. Dit artikel bundelt research betreffende genen die mogelijks gelinkt zijn met verhoogde vatbaarheid voor het ontwikkelen en het in stand houden van deze aandoeningen, en research aangaande rust en door stress opgewekte veranderingen qua leukocyten gen-expressie werpen een licht op fysiologische mechanismen gelinkt aan stress en lijden. Deze omvatten het adrenerg zenuwstelsel, de hypothalamus-hypofyse-bijnier as en serotonerge mechanismen, en inspanning-responsieve metaboliet-detekterende ion-kanalen. De bevindingen bieden ondersteuning voor overgeërfde vatbaarheid én/of fysiologische ontregeling in de drie systemen, in het bijzonder voor catechol-O-methyl transferase (COMT) genen, de glucocorticoïd en de verwante mineralocorticoïd receptoren (NR3C1, NR3C2), en het purinerge 2X4 (P2X4) ion-kanaal dat betrokken is als een sensorische receptor voor spier-pijn en vermoeidheid en ook bij de upregulering van spinale microglia in modellen voor chronische pijn. Ook bezorgdheden aangaande de methodologie voor toekomstige research, inclusief mogelijke invloeden van co-morbide klinische depressie, en antidepressiva en andere medicijnen, op gen-expressie worden besproken.

————————-

Psychosom Med 2012

Differences in Metabolite-Detecting, Adrenergic and Immune Gene Expression After Moderate Exercise in Patients With Chronic Fatigue Syndrome, Patients With Multiple Sclerosis and Healthy Controls

Andrea T. White, PhD, Alan R. Light, PhD, Ronald W. Hughen, MS, Timothy A. VanHaitsma, MS & Kathleen C. Light, PhD
Departments of Exercise and Sport Science (A.T.W., T.A.V.), Anesthesiology (A.R.L., R.W.H., K.C.L.), and Neuroscience (A.R.L.) and The Brain Institute (A.T.W.), University of Utah, Salt Lake City, Utah

Doelstelling Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Multipele Sclerose (MS) worden gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid maar de evaluatie van dit symptoom is subjectief. We onderzochten de expressie van metaboliet-detekterende, adrenerge en immune genen (boodschapper ribonucleïnezuur, mRNA) bij patiënten met CVS (n = 22) versus patiënten met MS (n = 20) versus gezonde controles (n = 23), en bepaalden het verband met vermoeidheid en pijn vóór en na inspanning.
Methodes Bloedstalen en vermoeidheid- & pijn-scores werden opgetekend bij baseline en ½, 8, 24 & 48 uur na aanhoudende matige inspanning. Leukocyten mRNA voor vier metaboliet-detekterende receptoren (zuur-voelend ion-kanaal 3, purinerge type 2X4 & 2X5 receptoren, en ‘transient receptor potential vanilloid type 1’ [TRPV1; zie ‘Spier-metaboreceptoren]), en vier adrenerge (α-2a, β-1 & β-2 receptoren, en catechol-O-methyltransferase) en vijf immuun-merkers (CD14, toll-like receptor 4 (TLR4), interleukine- (IL) 6, IL-10 en lymphotoxine-α) werden onderzocht gerbuikmakend van kwantitatieve polymerase ketting reaktie.
Resultaten Patiënten met CVS hadden meer verhoogde scores qua vermoeidheid en pijn na inspanning (10-29 punten boven baseline, p < .001) en grotere mRNA stijgingen voor purinerge type 2X4 receptor, ‘transient receptor potential vanilloid type 1’, CD14 en alle adrenerge receptoren dan controles (1,3 ± 0,14 tot 3,4 ± 0,90 maal hoger dan baseline, p = .04 & .005). Patiënten met CVS zonder co-morbide fibromyalgie (n = 18) vertoonden ook grotere stijgingen voor zuur-voelend ion-kanaal 3 en purinerge type 2X5 receptoren (p < .05). Patiënten met MS vertoonden na inspanning grotere stiigingen dan controles qua expressie van β-1 & β-2 anderenerge receptoren (respectievelijk 1,4 ± 0,7 tot 1,3 ± 0,06 maal hoger, p = .02 & p < .001), en grotere stijgingen voor TLR4 (p = .02). Bij MS correleerden IL-10 en TLR4 dalingen met hogere vermoeidheid-scores.
Besluiten De mRNA stijgingen voor metaboliet-detekterende receptoren na inspanning bij patiënten met CVS waren uniek, terwijl patiënten met MS én patiënten met CVS abnormale stijgingen voor adrenerge receptoren vertoonden. Onder de patiënten met MS correleerde hogere vermoeidheid met verminderde immuun-merker expressie.

INLEIDING
[…] Meerdere symptomen [vereist bij de diagnose van CVS] – zoals niet-verfrissende slaap, geheugen- of concentratie-problemen, spier- of gewricht-pijn, en nieuwe of verergerde hoofdpijn – zijn ook courant bij MS. Om doeltreffende behandelingen voor pathologische vermoeidheid te ontwerpen, is het belangrijk te verduidelijken welke fysiologische mechanismen tot de vermoeidheid leiden. […]
[…] Er werd gerapporteerd dat post-exertionele malaise bij meer dan 90% van patiënten met CVS voorkomt en helpt bij de differentiatie met majeure depressie en andere aandoeningen. […] bij MS is post-exertionele verslechtering van de symptomen niet zo frequent, ernstig of langdurig. Niettemin: omdat sommige patiënten met MS wel verhoogde vermoeidheid na inspanning ervaren, is zelf-rapportering daaromtrent wellicht onvoldoende om patiënten met MS en CVS te onderscheiden. […]
Onze research-groep [Light AR, White AT, Hughen RW, Light KC. Moderate exercise increases expression for sensory, adrenergic and immune genes in Chronic Fatigue Syndrome patients but not in normal subjects. J Pain (2009) 10: 1099-112] vond dat, na 25 min matige inspanning, CVS-patiënten, in tegenstelling tot gezonde controle, verhoogde expressie van meerdere genen vertoonden die langer dan 48 uur duurden en die significant correleerden met verhoogde post-exertionele mentale en fysieke vermoeidheid, en pijn [purinerge 2X (P2X4 & P2X5) receptoren en zuur-voelend ion-kanaal 3 (ASIC3) receptoren die spier-metabolieten detekteren; ook grotere toenames qua α- & β-adrenerge receptoren die de bloeddoorstroming helpen reguleren in werkende spieren]. […]

[…]

BESPREKING
De belangrijkste resultaten van deze studie waren: a) CVS- en MS-patiënten hadden significant meer vermoeidheid en pijn dan controles, basaal en na inspanning, b) CVS-patiënten vertoonden grotere en langer durende verhogingen qua vermoeidheid en pijn na inspanning (post-exertionele malaise) vergeleken met MS-patiënten en controles & c) gen-expressie patronen na inspanning van CVS-patiënten verschilden van deze van MS-patiënten en controles, waarbij verhogingen voor adrenerge receptoren evident waren bij MS- én CVS-patiënten maar niet bij controles, terwijl verhogingen voor metaboliet-detekterende sensorische receptoren enkel evident waren in de CVS-groep.

[…]

De veranderingen in gen-expressie begonnen na ½ uur en hielden 48 uur na de inspanning aan bij CVS-patiënten. Wat betreft de expressie van metaboliet-detekterende genen, vertoonde de CVS-groep grotere toenames voor P2X4 en TRPV1 tijdens de 48 uur, en voor P2X5 na 24 uur vergeleken met de MS-groep en controles. De CVS+FM groep vertoonde ook hogere toenames qua ASIC3 receptor expressie. De P2X4 expressie was ook enkel in bij de CVS-groep direct geassocieerd met de ernst van de post-exertionele vermoeidheid en pijn, en zou dus belangrijk kunnen zijn voor de aanhoudende post-exertionele malaise en de verlaagde pijn-drempel die wordt vastgesteld bij CVS-patiënten. De MS-patiënten vertoonden geen toenames voor om het even welke van deze metaboliet-detekterende genen: er was ook geen correlatie met hogere vermoeidheid in de MS-groep. […]

Research heeft aangetoond dat ASIC en P2X receptoren in direct contact met elkaar staan en als een interaktief receptor-complex funktioneren, wat verder zou kunnen worden gemoduleerd door adrenerge receptor aktiviteit. Omdat enkel de CVS-patiënten stijgingen voor deze metaboliet-detekterende receptoren vertoonden, lijken de sensorische receptor-elementen van dit gen-profiel bijzonder specifiek voor CVS en zouden ze de ontregelde mechanismen die direct bijdragen tot een verhoogd gevoel van kracht-inspanning tijdens een inspanning-taak en post-exertionele malaise kunnen weerspiegelen. Jones et al. [Jones DE, Gray J, Frith J, Newton JL. Fatigue severity remains stable over time and independently associated with orthostatic symptoms in Chronic Fatigue Syndrome: a longitudinal study. J Intern Med (2010) 267: 394-401; zie ook ‘Geen herstel van acidose na herhaalde inspanning bij CVS] observeerden dat CVS-patiënten abnormaliteiten in het herstel van de intramusculaire pH na inspanning vertoonden. Ze suggereren 2 mogelijke bronnen daarvoor, waarbij telkens gewijzigde adrenerge invloeden betrokken zijn: a) veranderingen in het adrenerge mechanisme die de natrium-proton antiporter [membraan-proteïnen die een belangrijke rol spelen bij pH en Na+ (zout) -homeostase] funktie beïnvloedt & b) wijzigingen in het adrenerge mechanisme die de lokale vasodilatatie tijdens en na spier-aktiviteit, die dient om de zich opstapelende protonen en andere metabolieten te verwijderen, beïnvloedt. Deze mechanismen moeten nog worden bevestigd. Het is ook mogelijk dat zelfs “normale” metaboliet-waarden bij CVS-patiënten tijdens inspanning kunnen leiden tot verhoogde expressie van metaboliet-detekterende genen, wat aanleiding geeft tot een versterkt gevoel van kracht-inspanning tijdens inspanning en malaise na inspanning. Inderdaad: onderzoekers hebben aangetoond dat, voor fitness- en aktiviteit gematchte CVS-patiënten en controles, de CVS-patiënten een significant hogere score voor ervaren inspanning in respons op een bepaalde hartslag of arbeid tijdens graduele inspanning aangaven.

[…] CVS- en MS-patiënten vertoonden overdreven stijgingen na inspanning voor adrenerge receptoren, wat suggereert dat adrenerge ontregeling gelinkt zou kunnen zijn met de pathologische vermoeidheid bij beide aandoeningen. […] Zoals bij de MS-groep, vertoonden CVS-patiënten verhogingen voor de β-2 receptoren 8 uur na inspanning maar ze veroonden ook stijgingingen qua α-2a en β-1 receptoren op dat tijdstip. Deze hielden aan tot na 24 uur, ook COMT-expressie was toen verhoogd. Er is meer en meer bewijs dat suggereert dat β-adrenerge receptoren aanwezig op sensorische afferenten van spieren metaboliet-signalen kunnen versterken, waardoor vermoeidheid- en pijn-sensaties verhogen [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: 542-52]. β-2 en α-2a receptoren zijn belangrijk voor bloeddoorstroming naar werkende spieren tijdens inspanning, om zuurstof te leveren en metabolieten te verwijderen. Ze zouden ook effekten van het sympathisch zenuwstelsel naar het immuunsysteem kunnen mediëren. Talrijke onderzoeken hebben autonome ontregeling bij patiënten met CVS, FM of beide aandoeningen samen aangewezen: abnormale responsen op orthostase, gedaalde hartslag-variabiliteit of gewijzigd plasma-catecholamine en cardiovasculaire responsen op stressoren. Een genetische variatie dat de funktie van COMT beïnvloedt, werd in verband gebracht met grotere vertragingen qua aanvang van spier-pijn na inspanning. Daarnaast bleken stijgingen van een andere biomerker voor het noradrenerge mechanisme, neuropeptide-Y, CVS-patiënten te onderscheiden van controles [Fletcher MA, Rosenthal M, Antoni M, Ironson G, Zeng XR, Barnes Z, Harvey JM, Hurwitz B, Levis S, Broderick G, Klimas NG. Plasma neuropeptide-Y: a biomarker for symptom severity in Chronic Fatigue Syndrome. Behav Brain Funct (2010) 6: 76; zie ‘Neuropeptide-Y: biomerker voor symptoom-ernst bij CVS]. […]

Immuniteit-mechanismen kunnen ook bijdragen tot de invaliderende vermoeidheid in MS en CVS, maar op verschillende manieren. In deze studie vertoonde de MS-groep een abnormaal gereduceerde expressie van TLR4 t.o.v. controles ½ en 8 uur na inspanning (suggestief voor een verminderde algemene immuun-aktiviteit), terwijl de CVS-groep abnormaal hoge IL-10 verhogingen na 48 uur had, indicatief voor langdurige anti-inflammatoire aktiviteit die de kwetsbaarheid voor virussen en opportunistische infekties kan versterken. Studies hebben aangetoond dat inspanning complement-aktivatie bij CVS kan induceren, gelinkt aan de symptom-ernst na inspanning [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: 34-42] en dat aan de complement-cascade gerelateerde proteïnen uit het cerebrospinaal vocht als diagnostische biomerkers voor deze aandoening bruikbaar zouden kunnen zijn [Schutzer SE, Angel TE, Liu T, Schepmoes AA, Claus TR, Adkins JN, Camp DG II, Holland BK, Bergquist J, Coyle PK, Smith RD, Fallon BA, Natelson BH. Distinct cerebrospinal fluid proteomes differentiate post-treatment Lyme disease from Chronic Fatigue Syndrome. PLoS One 2011; 6:e17287]. Deze studie gaf ook aan dat proteïnen van het cycline-afhankelijke kinase 5 mechanisme enkele van de meest specifieke merkers voor CVS zijn; dit kinase kan sensorische signalisering van pijn en mogelijks vermoeidheid moduleren en zou gelinkt kunnen zijn aan de modulering van TRPV1 en andere sensorische receptoren. Nijs et al. observeerden echter post-exertionele malaise in een patiënten-staal met CVS na submaximale inspanning zonder complement-aktivatie. De discrepantie qua resultaten kan verband houden met de intensiteit en duur van de inspanning, of met de plaats en tijd van het verwerven van het staal. […]

[…]

Deze studie suggereert interventies om de pathologische vermoeidheid bij CVS en MS te reduceren. Voor beide aandoeningen kan het raakvlak tussen het sympathisch zenuwstelsel en het immuunsysteem een doelwit zijn. Wijzigingen qua β-adrenerge aktiviteit bleken de aanmaak van pro-inflammatoire en anti-inflammatory cytokinen te beïnvloeden, en zouden ook pijn-mechanismen kunnen moduleren. Gebruik van of adrenerge agonisten en antagonisten of gedrag-wijzigingen zoals zorgvuldig opgebouwde inspanning-training zouden bruikbaar kunnen zijn. Light et al. hebben aangetoond dat de β-adrenerge antagonist propranolol, wanneer die wordt toegediend in een dosis die te laag is om de gemiddelde arteriële bloeddruk te wijzigen, reduceerde de pijn-ernst bij FM-patiënten inclusief personen met co-morbide CVS. […] Bij CVS bieden de metaboliet-detekterende ion-kanaal receptoren ook een potentieel doelwit voor behandelingen, hoewel veilige en selektieve farmacologische interventies voor deze receptoren nog dienen te worden ontwikkeld.

BESLUITEN
Hoewel CVS- én MS-patiënten meer lichamelijke en menatle vermoeidheid rapporteerden dan controles, gaf de CVS-groep meer vermoeidheid en pijn aan vóór inspanning dan de MS-groep, en hun post-exertionele symptomen verhoogden meer en bleven hoog na 48 uur, terwijl de MS-groep binnen 24 uur herstelde. Gen-expressie van metaboliet-detekterende receptoren stegen alleen bij de CVS-groep, en enkel bij deze groep was er een correlatie tussen P2X4 stijgingen en de ernst van vermoeidheid en pijn na inspanning. De pathologie van CVS zou dus een vatbaarheid voor onevenredige vermoeidheid in respons op inspanning-stress kunnen omvatten die uniek tot uiting komt bij deze groep patiënten. Het gen-expressie patroon heeft potentieel als gebruik als biomerker voor de diagnose en behandeling-respons. Abnormale stijgingen qua adrenerge receptoren na inspanning bij CVS- én MS-patiënten suggereren dat ontregeling van sympathische mechanismen bijdragen tot de buitensporige vermoeidheid van beide aandoeningen. […]

november 12, 2011

Mogelijke rol van GAD bij fibromyalgie (-pijn)

Filed under: Behandeling,Neurologie — mewetenschap @ 3:33 pm
Tags: , , , , , ,

Onderstaand artikel gaat over een hypothetische rol van glutaminezuur-dehydrogenase (GAD) bij chronische pijn en fibromyalgie (FM). De lezer weet wellicht dat chronische pijn ook sterk aanwezig kan zijn bij M.E.(cvs) en dat FM overlapt met M.E.(cvs). Vandaar de aandacht hiervoor. Het hoofd-kenmerk van M.E.(cvs), nl. post-exertionele malaise, komt echter zelden voor bij FM; zodat de aanbevelingen naar inspanning toe niet opgaan voor M.E.(cvs). Niettemin kan de aandachtige lezer (behandelaar/patient) hier nuttige richting-aanwijzingen vinden…

Onthou hierbij echter dat één van de auteurs (Dr. Carter) ook betaald raadgever is van de firma Jazz Pharmaceuticals, Inc. (firma die Xyrem®, ‘sodium-oxybate’ of GHB, op de markt brengt – zie bespreking hieronder) KemPharm Inc. en UCB S.A. aangaande misbruik-kwesties.

Voor terminologie en kadering zie eerdere artikels over pijn-verwerking:Centrale sensitisatie & pijn-behandeling’ & ‘Pijn tast beweging-output aan’.

————————-

Possible role for glutamic acid decarboxylase in fibromyalgia symptoms: A conceptual model for chronic pain

Caris T. Fitzgeralda, Lawrence P. Cartera,b

a Department of Psychiatry, University of Arkansas for Medical Sciences, 4301 W. Markham St. #843, Little Rock, AR 72205, USA

b Department of Pharmacology and Toxicology, University of Arkansas for Medical Sciences, 4301 W. Markham St. #843, Little Rock, AR 72205, USA

Inleiding en achtergrond

Er wordt geschat dat ongeveer 5 miljoen mensen van ouder dan 18 jaar primaire fibromyalgie (FM) hebben in de VS. FM is een slecht begrepen aandoening van chronische veralgemeende spier- en gewricht-pijn, die niet kan worden herleid tot één specifieke strukturele of inflammatoire oorzaak. Het kenmerkende symptoom van fibromyalgie is wijdverspreide pijn die drie maanden of langer aanhoudt. De diagnostische criteria voor FM van het ‘American College of Rheumatology’ van 1990 omvatten wijdverspreide pijn, gedefinieerd als pijn aan beide zijden van het lichaam en boven en onder de taille, naast pijn in 11 of meer van de 18 ‘tender-points’ bij toepassen van een druk van 4 kg. Het gebruik van de ‘tender-points’ als een diagnostisch criterium kreeg echter kritiek en er werd gesuggereerd dat de volgende alternatieve criteria volstaan voor een diagnose van FM: (1) index voor wijdverspreide pijn en scores voor symptoom-ernst, (2) symptomen op een vergelijkbaar niveau aanwezig voor ten minste drie maanden en (3) de afwezigheid van een andere aandoening die verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de pijn. Gezien het feit dat FM een chronische en potentieel invaliderende aandoening is, zijn de daaraan verbonden kosten en lasten voor individuen, gezinnen en de maatschappij in het algemeen zeer hoog. De kosten voor de gezondheid-zorg alleen al worden geschat meer dan twee keer zo hoog te zijn voor FM-patiënten in vergelijking met individuen zonder FM.

De precieze etiologie van FM blijft onbekend maar de heersende theorie is dat een dysfunktie in centrale pijn-verwerking de primaire oorzaak is en verschillende mechanismen, waaronder neuro-endocriene, immuun- en neurotransmitter-systemen, betrokken zijn. Net als veel andere neurologische aandoeningen is er nog niet één enkele definitieve oorzaak geïdentificeerd die ten grondslag zou liggen aan FM. Er werd voorgesteld dat de ontwikkeling van FM genetische kwetsbaarheid naast meerdere gedrag- en omgeving-factoren omvat, die uitmonden in een ziekte-toestand van chronische wijdverspreide pijn.

GABA en glutamaat zijn de primaire remmende en prikkelende neurotransmitters, respectievelijk, in het centraal zenuwstelsel en worden verondersteld een belangrijke rol te spelen in de spinale [van het ruggemerg] en de supra-spinale [boven de ruggegraat] mechanismen van pijn. Een deel van de ‘pijn-poort theorie’ voor pijn-transmissie [zie voetnoot (*)] stelt dat de relatieve balans tussen de afgifte van glutamaat door primaire nociceptieve afferenten en de release van GABA uit dorsale hoorn inter-neuronen een belangrijke determinant is van de spinale pijn-transmissie [Jasmin L, Wu MV, Ohara PT. GABA puts a stop to pain. Curr Drug Targets CNS Neurol Disord (2004) 3: 487-505]. GABA is sterk geconcentreerd in […] inter-neuronen [schakel-neuronen] in de dorsale hoorn aan de terminale synapsen van primaire nociceptieve neuronen. Er wordt gedacht dat verminderde aktiviteit van de inhiberende spinale GABA-erge [via GABA werkende] inter-neuronen de GABA-erge/glutamaterge balans verstoort omdat de pro-nociceptieve aktiviteit van de exciterende inter-neuronen en glutamaterge primaire afferenten niet wordt geremd, hetgeen resulteert in versterkte pijn-transmissie. Na een perifeer zenuw-letsel werden voorbijgaande dalingen van het spinale niveau van GABA waargenomen, wat wijst op een tijdelijke downregulering van de GABA-synthese na een letsel. Langdurige afname van de spinale niveaus van GABA werden echter in verband gebracht met lichamelijke of ischemische [door zuurstof-gebrek] zenuw- en ruggenmerg-letsels die resulteren in chronische pijn.

Glutamaterge signalisering blijkt ook een belangrijke rol spelen bij chronische pijn en centrale sensitisatie van pijn. Een studie toonde aan dat glutamaat-release door astrocyten oppervlakkige dorsale hoorn neuronen aktiveert, resulterend in warmte-hyperalgesie (verhoogde gevoeligheid voor pijnlijke stimuli) en mechanische allodynie (pijnlijk reaktie op normaal niet-pijnlijke stimuli) bij ratten. Een rol voor supra-spinale glutamaterge signalisering bij FM werd ook geïdentificeerd in een klinische studie waaruit bleek dat bij 10 FM-patiënten de omvang van de verandering qua glutamaat-niveau in de insula [deel van de hersenen waar zintuiglijke prikkels worden samengebundeld] significant gecorreleerd was met pijn-drempels voor experimenteel toegepaste stimuli en zelf-gerapporteerde klinische pijn geassocieerd met FM. Tesamen genomen leveren de hierboven beschreven studies het bewijs voor belangrijke rollen die verminderde GABA-erge signalisering en versterkte glutamaterge signalisering kunnen spelen bij aandoeningen van chronische pijn.

Glutaminezuur-decarboxylase (GAD) is het snelheid-bepalende enzyme in de omzetting van glutamaat naar GABA. De expressie en aktiviteit van GAD kan als zodanig directe invloed op het niveau van glutamaat en GABA uitoefenen. Een grotere GAD-aktiviteit zou naar verwachting gepaard gaan met verminderde niveaus van glutamaat (die hoog zijn bij chronische pijn aandoeningen) en de verhoogde niveaus van GABA (die laag zijn bij chronische pijn aandoeningen). Zodoende veronderstellen we dat GAD-expressie en -aktiviteit een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij de ontwikkeling en verergering van centrale pijn sensitisatie en FM.

Hypothese

FM is een aandoening met chronische wijdverspreide pijn die slecht wordt begrepen. De diagnose van de aandoening omvat metingen van de pijn en symptoom-ernst, die relatief niet-specifiek en weinig-zeggend zijn met betrekking tot onderliggende ziekte-mechanisme(en). Biomerkers die verband houden met de pathofysiologie van FM ontbreken ook. Een rapport door de Uitkomst-metingen bij Reumatologie Klinische Testen (OMERACT, ‘Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials’) Fibromyalgie Werkgroep besloot dat neurotransmitter-niveaus en spier-biopsie de enige objectieve biomerkers zijn bij FM en daarvan waren er over het algemeen “te veel biomerkers met te weinig bewijs” [Mease P, Arnold LM, Choy EH, Clauw DJ, Crofford LJ, Glass JM et al. Fibromyalgia syndrome module at OMERACT 9: domain construct. J Rheumatol (2009) 36: 2318-29]. Het farmacologisch werking-mechanisme van de momenteel goedgekeurde geneesmiddelen voor de behandeling van FM geeft ook niet veel aanwijzingen met betrekking tot de pathofysiologie van de aandoening. Goedgekeurde medicijnen omvatten: een A2d ligand [α2δ subunit van calcium ion-kanaal] (pregabaline, merk-naam: Lyrica) en twee serotonine- en noradrenaline heropname-remmers (SNRIs) (duloxetine, merk-naam: Cymbalta, milnacipran, merk-naam: Savella), die de meeste literatuur-overzichten doen besluiten dat deze geneesmiddelen waarschijnlijk zodanig werken dat ze neuronale signalisering verminderen in stijgende en dalende pijn-mechanismen. De hypothese die hier wordt voorgesteld, dat GAD-expressie en -aktiviteit betrokken is bij de ontwikkeling en verergering van FM, is anders dan het huidig denken, omdat het afwijkt van eerdere kandidaat-genen en -eiwitten die van belang zijn (bv. de serotonine-transporter en catechol-O-methyl transferase) en het poneert een rol voor een specifiek enzyme (d.w.z. een specifieke biomerker) dat een biologische aktiviteit heeft waarvan bekend is dat deze relevant is voor de processen die betrokken zijn bij pijn en centrale pijn sensitisatie.

De hypothese dat GAD een rol speelt bij de ontwikkeling en verergering van FM lijkt ook verschillend van andere vermeende verklaringen in de zin dat GAD-expressie en -aktiviteit de klinische kenmerken van FM naast de pijn zou kunnen verklaren. De evolutie van deze hypothese begon met een focus op de rol van de GAD bij pijn en werd uitgebreid met het opnemen van kenmerken van FM, zoals de predominatie van de diagnose bij vrouwen, de effekten van inaktiviteit en inspanning bij FM, en andere frequent gemelde symptomen van FM: stemming-stoornissen, verstoorde slaap en stijfheid. Dus als GAD een rol speelt bij FM, is het misschien een zuiniger uitleg voor de schijnbaar heterogene groep symptomen die lijkt te bestaan bij dit syndroom.

FM wordt geschat op 2-3% van alle individuele personen te treffen, met een prevalentie van 7,4 à 7,9% bij vrouwen met een leeftijd van 55 tot 79. De aandoening kan ernstig invaliderend zijn en veroorzaakt persoonlijk leed op individueel en familiaal vlak, en handicaps naast de hoge maatschappelijke kosten voor de gezondheidszorg en de verloren werk-jaren. Bovendien lijken klinische proeven van elk van de huidige goedgekeurde farmacologische therapieën (pregabaline, duloxetine en milnacipran) slechts matig pijn te verminderen in 30-40% van de FM-patiënten. Daarnaast zijn de bekende mechanismen voor de werking van deze geneesmiddelen niet in staat één enkelvoudige onderliggende oorzaak voor FM te identificeren. SNRIs (evenals tricyclische antidepressiva) moduleren de serotonine-en noradrenaline-systemen en worden gebruikt om chronische en neuropathische pijn te behandelen. Pregabaline (en gabapentine) moduleren de afgifte van neurotransmitters, met inbegrip van glutamaat, door binding aan de α2δ subunit van calcium ion-kanalen [‘poorten’ in celmembranen van spiercellen, neuronen enz.; aktivatie leidt tot spier-contractie, neuron-excitatie, upregulering van gen-expressie, afgifte van neurotransmitters, enz.] en worden gebruikt bij de behandeling van chronische pijn en fibromyalgie. Zo zou een beter begrip van de pathofysiologie van FM kunnen leiden tot meer doeltreffende therapieën of meer specifieke therapeutische benaderingen die effektiever zijn voor een groter aantal FM-patiënten.

Evaluatie van de hypothese

GAD lijkt betrokken te zijn bij centrale pijn-verwerking

Mensen en niet-menselijke soorten brengen twee isoformen [verschillende vormen van een proteïne, geproduceerd door verwante genen, via alternatieve ‘splicing’ (zie verder) of door SNPs – kleine genetische verschillen op de allelen van eenzelfde gen] van GAD tot expressie die worden gecodeerd door verschillende genen en zijn genoemd naar hun geschat molekulair gewicht, GAD65 en GAD67. In het brein van ratten en muizen omvat GAD67 ca. 30% van het totaal GAD-eiwit waar het wordt gevonden in meerdere cel-lichamen in het cytoplasma, en wordt vermoed verantwoordelijk te zijn voor het merendeel van de metabole GABA-produktie. GAD67 ‘knock-out’ muizen leven niet langer dan een dag na de geboorte. In tegenstelling daarmee omvat GAD65 ongeveer 70% van het totaal GAD in hersenen van knaagdieren, wordt het geassocieerd met axon-uiteinden en synaptische vesikels en er wordt gedacht dat het vooral betrokken is bij de vesiculaire afgifte van GABA. GAD65 ‘knock-out’ muizen vertonen normale GABA-waarden in de hersenen, hebben normale niveaus van GAD67 en vertonen geen grove morfologische gebreken of stoornissen qua locomotorisch gedrag of prestaties in het Morris’ water-doolhof (een meting voor leren en geheugen).

Hoewel GAD65 ‘knock-out’ muizen over het algemeen beschouwd worden geen grote morfologische gebreken of stoornissen te hebben in vergelijking met controle-muizen, toonde een studie aan dat GAD65 ‘knock-out’ muizen thermische hyperalgesie [verhoogde pijn-gevoeligheid] vertoonden […] in vergelijking met wild-type controle-muizen tijdens een ‘hete plaat test’. Bij deze studie concludeerden de auteurs dat er een specifieke verstoring was van supra-spinale sensorische integratie in de GAD65 ‘knock-out’ muizen, want er werden geen verschillen waargenomen tussen GAD65 ‘knock-out’ en wild-type muizen voor metingen van de ruggemerg-reflexen, mechanische nociceptie of chemische inflammatoire nociceptie [voor terminologie: zie links in onze inleiding].

In tegenstelling tot de verhoogde pijn-responsen waargenomen als gevolg van een gebrek aan GAD65-expressie in GAD65 ‘knock-out’ muizen, bleken toenames in GAD65-aktiviteit pijn-responsen te verminderen. In een studie waar […] constitutief GAD65 tot expressie werd gebracht in het ‘dorsal root ganglion’ [DRG = een nodule in een dorsale ruggemerg-zenuwtak met cel-lichamen van neuronen die impulsen van receptoren of organen naar het CZS sturen.] van het ruggenmerg van ratten, waren reakties op mechanische stimuli in een model van neuropathische pijn significant verlaagd in ratten met dergelijk GAD, in vergelijking met controles. […]. Te samen suggereren deze studies dat GAD65 betrokken is bij centrale pijn-verwerking op die manier dat dalingen qua GAD65 pijn-verwerking versterken en een toename van GAD65 pijn-verwerking inhibeert.

GAD bleek betrokken bij andere aandoeningen met spier-stijfheid en spasmen

Moersch-Woltman-syndroom, dat wordt aangeduid als ‘stijve-man syndroom’ of ‘stijve-person syndroom’, is een aandoening gekenmerkt door musculaire stijfheid, spasticiteit en pijn in afwezigheid van abnormale bevindingen bij motorische of zintuiglijk onderzoek. Moersch-Woltman syndroom werd voorgesteld als een auto-immuun ziekte omdat sommige patiënten hoge waarden aan antilichamen tegen het GAD-enzyme hebben. De relatie tussen de specificiteit van de diagnose of de ziekte-duur van Moersch-Woltman syndroom en de niveaus van anti-GAD antilichamen is echter niet erg duidelijk. Enkele studies suggereerden dat antilichamen die specifiek gericht zijn tegen GAD65 (in vergelijking met GAD67) het meest relevant zijn en vaker worden waargenomen bij Moersch-Woltman-syndroom. Niettemin: in het licht van de hypothese dat GAD een rol zouden kunnen spelen bij de symptomen van FM, is het interessant dat er redelijke overlap lijkt te zijn tussen het Moersch-Woltman syndroom en het FM-syndroom. Een internet-enquête onder ongeveer 2.600 FM-patiënten identificeerde bijvoorbeeld ochtend-stijfheid als het meest ernstige FM-symptoom ervaren tijdens de afgelopen week. Symptomen van pijn en spier-spasmen werden beoordeeld als het vierde en achtste meest ernstige ervaren symptoom, respectievelijk [Bennett RM, Jones J, Turk DC, Russell IJ, Mattallana L. An internet-survey of 2,596 people with fibromyalgia. BMC Musculoskeletal Disorders (2007) 8].

Stress is een bevorderende en verergerende factor die GAD-aktiviteit doet dalen

De aanvang van de FM-symptomen gaat vaak gepaard met (een) triggerende gebeurtenis(sen), zoals een lichamelijk of emotioneel trauma, of chronische stress. In een internet-enquête van ongeveer 2.600 FM-patiënten associeerden bijvoorbeeld meer dan 73% van de respondenten het begin van hun FM-symptomen met een triggerende gebeurtenis. De vijf meest voorkomende omvatten: chronische stress (42%), emotioneel trauma (31%), acute ziekte (27%), lichamelijk letsel (17%) en een operatie of een ongeval met een motor-voertuig (16% elk). Daarnaast waren factoren die vaak werden gezien als verergerend voor FM-symptomen: emotionele nood (83% van de respondenten), slaap-problemen (79%), mentale stress (68%), piekeren (60%) en gezin-conflicten (52%).

Een studie toonde aan dat chronische stress GAD-aktiviteit verlaagt in hersenen van ratten. Deze studie toonde dat chronische intermitterende stress significant glutamaat-waarden verhoogt in de hippocampus van jonge ratten (< 4 maanden oud) en significant GABA-niveaus doet dalen in de hippocampus van de oudere (> 15 maanden oud) ratten. Bovendien was de significante daling van de GAD-aktiviteit waargenomen bij de oudere ratten, geassocieerd met een daling van de belonende effekten van sucrose (geïnterpreteerd als anhedonie) in deze dieren (gemeten via sucrose/water-preferentie test. Tesamen suggereren gegevens dat chronische stress GAD-aktiviteit kan doen dalen en dat oudere dieren gevoeliger kunnen zijn voor de effekten van stress op de GAD-funktie.

Verlaagde GAD-aktiviteit gaat gepaard met verstoorde slaap

Verstoorde, niet-herstellende slaap of slaap van slechte kwaliteit is een courant symptoom van FM. Hoewel de precieze relatie tussen pijn en een slechte nachtrust bij FM niet volledig wordt begrepen, hebben meerdere studies significant positieve verbanden tussen slecht slapen en een grotere mate van pijn aangetoond, en tussen de grotere pijn en slechtere kwaliteit van de slaap. Studies bij gezonde personen zonder FM hebben aangetoond dat slaap-deprivatie pijn-drempels verlaagt en dat dit effekt waarschijnlijk wordt gemedieerd door de verstoring van specifieke slaap-fases, zoals ‘slow-wave’ slaap [diepe slaap met patroon van trage golven op het EEG; spieren zijn compleet ontspannen, hartritme (en dus ook bloeddruk) daalt, ademhaling is regelmatig en lichaamstemperatuur daalt].

‘Non-rapid eye movement’ (NREM) [met weinig of geen oog-bewegingen; spieren niet verlamd] ‘slow-wave’ slaap kan bij ratten worden geïnduceerd via intra-cerebroventriculaire (ICV) toediening [in de hersen-ventrikels] van groeihormoon-afgevend hormoon (‘growth hormone releasing hormone’ GHRH) rechtstreeks in de pre-optische hypothalamus [verantwoordelijk voor thermoregulatie, gestimuleerd via thermoreceptoren]. Interessant is dat werd aangetoond dat ICV toediening van GHRH in de pre-optische hypothalamus van ratten significant het aantal GAD67 bevattende (d.w.z. GABA-erge) neuronen doet stijgen die werden geaktiveerd in deze gebieden. In tegenstelling daarmee deed ICV toediening van een somatostatine-analoog, dat opwinding en alertheid veroorzaakt, significant de aktivering van GAD67-positieve neuronen deed afnemen in dezelfde gebieden. Tesamen suggereren deze gegevens dat er een relatie bestaat tussen de ‘slow-wave’ slaap of NREM slaap en de aktivatie van GABA-erge neuronen in de pre-optische hypothalamus. […]. Daarom is het mogelijk dat de reguliere verstoringen in ‘slow-wave’ slaap of de frequente nachtelijke prikkels die worden waargenomen bij FM, zouden kunnen resulteren in verminderde GAD en GABA-erge aktiviteit bij verloop van tijd en/of dat gedaald GAD en GABA-erge aktiviteit in bepaalde slaap-bevorderende kernen zou kunnen resulteren in verstoringen van de ‘slow-wave’ slaap of in de frequente nachtelijke prikkels die worden waargenomen bij FM. De mogelijkheid dat een wederzijdse relatie tussen ‘slow-wave’ slaap en GAD-aktiviteit bestaat, is in overeenstemming met de klaarblijkelijke verergering van de FM-symptomen na verloop van tijd. Daarnaast kunnen slechte slaap-gewoonten, stress en depressie, een laag niveau qua lichamelijke aktiviteit en slechte voeding, helpen om een cyclus kunnen in stand houden waarbij een nacht slecht slapen kan leiden tot dutjes tijdens de dag of waarbij stress en depressie kunnen leiden tot overmatig overdag slapen; wat telkens kan interfereren met de normale nachtelijke slaap.

De rol van GAD bij FM kan de hogere prevalentie van FM bij vrouwen verklaren

De prevalentie van FM bij vrouwen wordt geschat op zeven maal groter dan die van mannen. De oorzaak voor deze discrepantie blijft onduidelijk; er zijn echter minstens twee mogelijke mechanismen die sekse-verschillen en GAD-aktiviteit koppelen. Ten eerste: er werd aangetoond dat hormonale veranderingen tijdens de menstruele cyclus of oestrus pijn-gevoeligheid beïnvloeden. Over het algemeen vertonen vrouwen een grotere gevoeligheid voor pijn (d.w.z. lagere pijn-drempels) tijdens de peri-ovulatoire [rond de eisprong] en de luteale fase [na de eisprong, baarmoeder maakt zich voor ev. innesteling van de bevruchte eicel] van de menstruele cyclus […], periodes volgend op piek niveaus van blootstelling aan oestrogenen. Er werd aangetoond dat oestrogeen de expressie van GAD65 en GAD67 mRNA in hersenen van ratten kan moduleren. Concreet: gegevens van niet-humane studies laten zien dat GAD65 en GAD67 mRNA-expressie is gedaald in de hersenen van ratten en cavias tijdens de namiddag van de pro-oestrus [vóór het vrouwtje sexueel ontvankelijk wordt] of tijdens het eerste deel van de luteale fase van de menstruele cyclus, respectievelijk. Gegevens van klinische studies die specifiek de rol van de sex-hormonen hebben onderzocht bij vrouwen met FM zijn er echter niet in geslaagd een significante relatie tussen menstruele cyclus en pijn-niveau te vinden.

Een tweede mechanisme dat aan de basis zou kunnen liggen van sekse-verschillen qua prevalentie van FM en GAD-aktiviteit gaat over pyridoxal-fosfaat (PLP of vitamine-B6), een noodzakelijke co-factor voor GAD-aktiviteit [Quinn MR, Chan MM. Effect of vitamin B-6 deficiency on glutamic acid decarboxylase activity in rat olfactory bulb and brain. J Nutr (1979) 109(10): 1694-702]. Studies bij ratten hebben aangetoond dat de GAD-aktiviteit in de hersenen met maar liefst 50% verlaagt wanneer de dieren een dieet krijgen dat geen PLP bevat. Bovendien waren deze verschillen qua GAD-aktiviteit niet het gevolg van veranderingen in GAD-expressie, wat suggereert dat de verminderde beschikbaarheid van PLP als co-factor specifiek verantwoordelijk is voor de vermindering van GAD-aktiviteit. Verdere studies hebben ook verschillen qua interaktie van PLP met de twee verschillende GAD-isoformen geïdentificeerd. In hersen-extracten is bijna alle GAD67, dat is de isoform waarvan wordt gedacht dat deze verantwoordelijk is voor de constitutieve GAD-aktiviteit, gebonden aan PLP in een aktieve enzymatische toestand; terwijl 50% of minder van de GAD65 isoform, dat is de isoform waarvan wordt gedacht dat deze in de eerste plaats verantwoordelijk is voor de aktiviteit-afhankelijke GAD-aktiviteit, gebonden is aan PLP in een aktieve enzymatische toestand. De aktiviteit van GAD65 blijkt ook meer gevoelig te zijn voor of afhankelijk van PLP-concentraties vergeleken met GAD67. Er werd bv. aangetoond dat GAD67 katalytische aktiviteit vertoont voor maximaal 20 minuten incubatie in een glutamaat-bevattend bad, terwijl de katalytische aktiviteit van GAD65 daalde met 75% gedurende dezelfde periode. Interessant is dat deze daling qua katalytische aktiviteit van GAD65 werd omgekeerd door de toevoeging van PLP. Bij elkaar genomen suggereren deze data dat de dietaire beschikbaarheid van PLP (vitamine-B6) funktionele veranderingen kan opleveren qua enzymatische aktiviteit van GAD, in het bijzonder GAD65.

De connectie tussen de noodzaak van PLP als een co-factor voor GAD-aktiviteit en het overwicht van FM bij vrouwen komt uit studies die aantonen dat vrouwen gevoeliger zijn voor PLP-deficiëntie vergeleken met mannen, in het bijzonder bij hoge waarden aan alkohol, tabak of eiwit-inname [Brussard JH, Lowik MRH, van den Berg H, Brants HAM, Bemelmans W. Dietary and other determinants of vitamin-B6 parameters. Eur J Clin Nutr (1997) 51:S39-45]. Hogere niveaus van eiwit-inname uit de voeding zijn negatief gecorreleerd met plasma PLP (vitamine-B6) -waarden en vrouwen lijken gevoeliger dan mannen wat betreft de effekten van eiwit-inname op plasma PLP-niveaus. Bij ratten verhoogde een blootstelling van 7 dagen aan een calorie-beperkt ketogeen dieet (78% vet, 10% eiwit, 2% koolhydraten [dus voornamelijk vetten en een klein deel koolhydraten en eiwitten; bedoeling is het lichaam aan te zetten vet te verbranden i.p.v. koolhydraten]) aanzienlijk de waarden van GAD67 en GAD65 in het brein, vergeleken met een controle-groep op een standaard dieet (10% vet, 25 % eiwit, 50% koolhydraten). Tesamen hebben deze studies aangetoond dat het mogelijk is om snel lichaam-reserves van PLP uit te putten, en dat vrouwen de neiging vertonen om meer PLP uit te scheiden en lagere plasma PLP-concentraties hebben bij verschillende dietaire eiwit-waarden. Bovendien bleken patiënten met chronische vermoeidheid lagere hoeveelheden funktioneel PLP te hebben vergeleken met voor leeftijd en geslacht gematchte controles [Heap LC et al.. Vitamin-B status in patients with Chronic Fatigue Syndrome. J R Soc Med (1999) 92(4): 183-5].

Ten slotte, gezien het feit dat PLP ook een co-factor is voor een waaier enzymen zoals 5-hydroxytryptofaan-hydroxylase (een enzyme bij de biosynthese van serotonine), zou kunnen worden verwacht dat een tekort aan PLP een aantal biologische systemen stroomafwaarts van deze enzymen – zoals pijn, slaap en stemming – beïnvloedt. Inderdaad: lage PLP-waarden in het plasma werden in verband gebracht met depressie, vermoeidheid en verwardheid (maar niet met angst, woede of energie) na het overlijden van een goede vriend of partner, zelfs na correctie voor factoren zoals andere leven-stressoren, sociale steun en ‘coping’-stijl.

Verhoogde GAD-aktiviteit is geassocieerd met inspanning en calorische restrictie

Op een gelijkaardige manier als dat slecht slapen zowel een causale factor als een symptoom van verhoogde pijn kan zijn, zo lijkt er ook een wederzijdse relatie te bestaan tussen obesitas of een sedentaire levensstijl en pijn, die kan worden gemedieerd door GAD-expressie of -aktiviteit. FM-patiënten hebben de neiging tot overgewicht en een hogere ‘body-mass’-index (BMI) in vergelijking met mensen zonder FM. In een internet-enquête bij FM-patiënten uitgevoerd in 2005, was bv. de gemiddelde BMI van bijna 2600 FM-patiënten 30,1 ± 7,6 (70% en 43% van de FM-patiënten rapporteerden BMIs groter dan 25 (overgewicht) of 30 (obesitas), respectievelijk, in vergelijking met 47% en 21% van de blanke vrouwen uit een nationale steekproef). Een longitudinale studie bij vrouwen in Noorwegen meldde ook dat de BMI een onafhankelijke risico-factor is voor FM. In een staal van bijna 16.000 vrouwen hadden vrouwen met overgewicht of obesitas (BMI ≥ 25) een 60-70% hoger risico op het ontwikkelen FM in vergelijking met vrouwen met een BMI van minder dan 25. Daarnaast hadden vrouwen met overgewicht of obesitas die aangaven inaktief te zijn of zich minder dan 1 uur per week in te spannen, een groter risico op het ontwikkelen FM in vergelijking met vrouwen met overgewicht of obesitas die aangaven zich één of meer uren per week in te spannen. Interessant: twee factoren die in grote mate lichaamsgewicht beïnvloeden, calorie-inname en mate aan lichamelijke aktiviteit, lijken beide GAD-aktiviteit aan te tasten.

Er werd aangetoond dat inspanning een doeltreffende therapeutische strategie en wordt aanbevolen voor de behandeling van FM-symptomen. Regelmatige lichaam-beweging kan echter moeilijk of onmogelijk aanvoelen als de FM-symptomen ernstig zijn. Gegevens uit een internet-enquête bij meer dan 1700 vrouwelijke FM-patiënten van 31-78 jaar oud, suggereerden bv. dat het lichamelijk funktioneren van deze patiënten zeer beperkt was. In die studie rapporteerden meer dan 60% van de vrouwen moeite te hebben bij het uitvoeren van lichte huishoudelijke taken, het oplopen of afdalen van een trap, het wandelen van een halve mijl of het optillen of dragen van tien pond, en meer dan 90% van de vrouwen rapporteerden het moeilijk te hebben bij zware huishoudelijke taken, het optillen of dragen van 25 pond of het uitvoeren van inspannende aktiviteiten. Zodoende zou een sedentaire leven-stijl zowel een risico-factor als een verergerende factor voor FM-symptomen kunnen zijn.

Er zijn verschillende mechanismen waarop dieet en inspanning pijn kunnen verbeteren via een effekt op de GAD-expressie en -aktiviteit. Er werd aangetoond dat diëten met calorie-beperking (standaard en ketogeen) significant de waarden van GAD67 en GAD65 mRNA in hersenen van ratten verhogen in vergelijking van een dieet met hogere calorische waarde of een standaard dieet. Er werd ook aangetoond dat chronische inspanning de expressie van GAD65 en GAD67 mRNA doet toenemen in de hypothalamus van ratten. Zodoende is het mogelijk dat inname van overtollige calorieën en een gebrek aan beweging kan leiden tot lagere GAD-expressie, wat de ontwikkeling en verergering van FM-symptomen zou kunnen beïnvloeden, terwijl calorische restrictie en regelmatige inspanning de expressie van de GAD zou kunnen upreguleren.

Matige inspanning (1 of 4 minuten hand-greep oefening à 45% van de maximale vrijwillige contractie) bleek de afgifte van hoog-energetische fosfaten, zoals adenosine-tri-fosfaat (ATP), in het plasma te verhogen, wat membraan-geassocieerd GAD (waarschijnlijk GAD65) aktiveert. Inspanning met een hoge intensiteit (bv. tot uitputting) die de energie-reserves aanzienlijk doet dalen, bleek echter significant de waarden van gedefosforyleerd adenosine te doen toenemen en er werd aangetoond dat de aktivering van adenosine-receptoren de ‘slow-wave’ aktiviteit tijdens NREM -slaap bij ratten doet verhogen. Zodoende zou inspanning kunnen dienen om de aktiviteit van de GAD te versterken via de initiële release van ATP, die nodig is voor GAD-aktiviteit, en via de daaropvolgende bevordering van ‘slow-wave’ slaap, die geassocieerd is met de aktivatie van GAD-bevattende neuronen.

Intensieve lichamelijke aktiviteit kan ook resulteren in een tijdelijke ischemisch milieu, waarvan werd aangetoond dat het neuro-protektieve effekten heeft tegen toekomstige ischemische complicaties en waarnaar wordt gerefereerd als ischemische pre-conditionering. Ischemische pre-conditionering bleek GAD-aktiviteit significant te verhogen, GABA-release te doen stijgen en glutamaat-release te doen afnemen in rat-cortex. Er werd aangetoond dat deze effekten van ischemische pre-conditionering op GAD-aktiviteit worden gemedieerd door de epsilon isoform van proteïne-kinase-C (εPKC). Interessant is dat εPKC verantwoordelijk is voor de fosforylering of GAD65 – de aktieve vorm van het enzyme (in tegenstelling daarmee wordt GAD67 geïnaktiveerd door fosforylatie door proteïne-kinase-A). Gezien het feit dat GAD65 bij voorkeur betrokken is bij GABA-erge synaptische vesikels, release en neurotransmissie, in het bijzonder onder omstandigheden van stress of verhoogde vraag naar GABAergische signalisering, bieden deze studies drie mogelijke mechanismen waarmee inspanning pijn-symptomen van FM verbetert: (1) door het verhogen van de beschikbaarheid en de release van ATP, (2) door het verhogen van de duur en intensiteit van ‘slow-wave’ slaap en (3) door het induceren van een toestand van ischemische pre-conditionering, die GAD65 aktiveert via fosforylering door εPKC.

Bespreking

We hypothiseren hier dat GAD, het snelheid-beperkende enzyme voor de omzetting van glutamaat aan GABA, betrokken is bij de ontwikkeling en verergering van de FM-symptomen pijn, ochtend-stijfheid, neerslachtige stemming en verstoorde slaap. Als GAD betrokken is bij de etiologie van FM, zouden we ook veronderstellen dat de GAD-expressie of -aktiviteit lager zal zijn bij FM-patiënten in vergelijking met gematchte controles. We zouden echter verwachten dat de verschillen qua GAD-expressie of -aktiviteit afhankelijk zouden zijn van de isoform en de aktiviteit. Bevindingen suggereren dat GAD67 constitutief [niet bepaald door één of andere behoefte] aktief is en verantwoordelijk voor de normale GABAergische signalisering, terwijl GAD65 wordt geaktiveerd in respons op stress of een aanval. Zodoende voorspellen we dat er meer waarschijnlijk verschillen zullen zijn qua GAD65-expressie of -aktiviteit tussen FM-patiënten en controles in vergelijking met GAD67-aktiviteit en dat men het systeem zou moeten ‘uitdagen’ om verschillen qua GAD65-aktivatie te observeren. GAD65 ‘knock-out’ muizen bv. lijken morfologisch gelijkaardig aan controles maar zijn meer vatbaar voor aanvallen bij provocatie met picrotoxine [giftige planten-stof, werkt als GABA-antagonist (blokkeert de GABAA-receptor)] of pentylenetetrazol [medicijn gebruikt als stimulant voor de circulatie en ademhaling, GABA-antagonist]. Het zou daarom van belang zijn niet alleen GAD65-aktiviteit te onderzoeken bij FM-patiënten in rust maar ook onder stress of bij lichamelijke aktiviteit.

Vanuit klinisch oogpunt zou een rol voor GAD in de pathofysiologie van FM een nieuw therapeutisch doelwit van deze aandoening kunnen vertegenwoordigen. Pogingen om de aktiviteit van GAD te versterken d.m.v. suppletie van vitamine-B6, eiwit-fosforylering of andere post-translationele modificaties (bv. palmitoylatie [binding met een vetzuur] of ‘alternative splicing’ [verandering van genetische informatie na transcriptie van DNA naar mRNA: tijdens het RNA-processing worden ‘introns’ (overbodige, niet-coderende stukken) uit het pre-mRNA geknipt en de exons van het pre-mRNA aan elkaar geplakt]) zou doeltreffend kunnen blijken voor sommige patiënten. Andere gerelateerde mechanismen die GABA-erge signalisering versterken en/of glutamaterge signalisering doen verminderen, zouden ook doeltreffend kunnen zijn. Baclofen [spierverslappend middel; verwant aan de party-drug gamma-hydroxyboterzuur (GHB)] is een GABAB-receptor agonist waarvan is aangetoond dat deze de afgifte van glutamaat inhibeert en werd ook aangewend om chronische pijn, spasticiteit en ‘stijve-persoon syndroom’ te behandelen [Hierin mag zeker geen aanbeveling worden gezien om dit middel zomaar uit te proberen!]. Transgene studies in muizen hebben ook aangetoond dat GABAB-receptoren op orexine-neuronen [orexinen (hypocretinen) zijn excitatorische neuropeptide-hormonen] van cruciaal belang zijn voor het stabiliseren en consolideren van de slaap/waak-status en baclofen bleek ‘slow-wave’ slaap te bevorderen. Interessant: gamma-hydroxyboterzuur (GHB) of natrium-hydroxyboterzuur is een andere GABAB en GHB-receptor agonist [De adviesraad van de FDA gaf in 2010 echter geen goedkering voor behandeling van FM met Xyrem®, ‘sodium-oxybate’ of GHB.] die ‘slow-wave’ slaap bevordert en waarvan werd aangetoond de pijn bij FM te verbeteren, inclusief “substantiële effektiviteit in twee adequate en goed gecontroleerde Fase 3 studies”. Regulering van GAD en/of GABA-erge en glutamaterge signalisering lijkt dus veelbelovende nieuwe mechanismen bij de behandeling van FM te vertegenwoordigen.

Misschien wel het meest verlokkelijke aspect van de hypothese dat GAD betrokken is bij de pathofysiologie van FM, is de mogelijkheid dat GAD-dysfunktie een zuiniger verklaring voor een aantal van de schijnbaar ongelijksoortige kenmerken van FM zou kunnen bieden. Meerdere hierboven beschreven bewijs-voeringen suggereren dat GAD-aktiviteit verschillende domeinen van FM (waaronder pijn, stijfheid, stemming en slaap) zou kunnen beïnvloeden. Als de onderliggende etiologie van FM GAD omvat, zouden therapeutische benaderingen die GAD-funktie verbeteren meer waarschijnlijk het verloop van de aandoening kunnen veranderen en niet alleen de symptomen adresseren. Bovendien: als de symptomen van FM zoals pijn, stress en verstoorde slaap leiden tot verdere dalingen qua GAD-expressie en -aktiviteit (door negatieve beïnvloedingen van dieet, aktiviteit en BMI van patiënten), zou zo’n cyclus van toenemende ernst van de symptomen niet gemakkelijk onderbroken kunnen worden zonder zich te richten op GAD-aktiviteit. Nog een ander interessant aspect van deze hypothese is dat lage GAD-aktiviteit, ten minste gedeeltelijk, verantwoordelijk zou kunnen zijn voor het overweldigende overwicht van vrouwen bij FM. Als vrouwen gevoeliger zijn voor vitamine-B6 deficiëntie of uitdagingen voor GAD65-aktivering, zou het in gang zetten van de processen die leiden tot centrale sensitisatie van pijn en de ontwikkeling van de FM meer waarschijnlijk bij vrouwen voorkomen dan bij mannen.

Hier stelden we een conceptueel model voor FM voor dat verminderde GAD-expressie of -aktiviteit omvat, leidend tot symptomen die op hun beurt lijken te leiden tot verdere afname van de GAD-expressie en/of -aktiviteit. Een dergelijk proces heeft het potentieel om te culmineren in een toenemende cyclus van symptoom-ernst en dysfunktie die niet makkelijk kan worden onderbroken door gedrag- of farmacologische interventies; kenmerken die de ervaringen van vele patiënten met FM lijken te beschrijven. Dit proces zou ook geschikt zijn voor of een populatie van FM-patiënten met een ietwat heterogene etiologie, waarbij verlaagde GAD-expressie of -aktiviteit een primaire oorzaak kan zijn van de FM-symptomen voor sommige patiënten, en een verminderde GAD-expressie of -aktiviteit secundair kan zijn aan wijzigingen in andere factoren voor andere patiënten. Een beter begrip van de onderliggende pathofysiologie van FM zal de ontwikkeling vooruit helpen van nieuwe therapeutische benaderingen, om het leven te verbeteren van de naar schatting 5-6 miljoen patiënten in de VS die lijden aan de slopende symptomen van FM.

————————-

(*) Het idee dat lichamelijke pijn niet direct resulteert uit een aktivatie van pijn-receptor neuronen maar dat de perceptie eerder wordt gemoduleerd door interaktie van verschillende neuronen.

Deze ‘Gate Control Theory’ postuleert dat het ruggemerg niet alleen schadelijke prikkels doorgeeft aan het centraal zenuwstelsel, waar pijn-gewaarwording plaatsvindt, maar dat dit CZS in staat is de pijn-prikkel te moduleren. D.w.z. dat het CZS als het ware een poort kan open- en dicht-zetten om pijn in meer of mindere mate door te laten.

De informatie die het gevolg is van schadelijke prikkeling verandert wanneer deze van perifere zenuwvezels naar zenuwvezels in het ruggenmerg overgedragen wordt. Deze ‘poort’ zou zich in de achterhoorn van het ruggenmerg bevinden. Wanneer de poort open staat, bereikt de informatie de hersenen. Bij een gedeeltelijk of geheel gesloten poort bereikt minder of in het geheel geen informatie de hersenen. De instelling van de poort en daarmee de mate waarin pijn-impulsen de hersenschors bereiken hangt af van het evenwicht in prikkels tussen de grote en kleine afferente zenuwvezels, en van de efferente zenuwvezels (= afdalende vezels van de hoger gelegen centra). Als het systeem van dikke (A-beta) vezels wordt gestimuleerd (bv. wrijven over een beschadigd lichaamsdeel), vindt inhibitie van verdere transmissie plaats en wordt minder pijn gevoeld. Ook aktiviteit in het centraal zenuwstelsel kan de overdracht van informatie zowel faciliteren als inhiberen. Bijvoorbeeld bij een verhoogd angst-niveau wordt pijn sterker ervaren.

juni 27, 2011

Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM

De research-groep rond het echtpaar Light leverde bewijs (zie eerder op deze paginas: ‘Bewijs voor erfelijke voorbestemming tot CVS’) voor een erfelijke bijdrage aan de voorbestemming tot Chronische Vermoeidheid Syndroom. Aanwijzingen i.v.m. welke genen zouden kunnen betrokken zijn gaven ze daar niet maar ze bouwen in onderstaand artikel gestaag verder op wat ze daaromtrent al vonden aangaande cytokinen (‘Symptoom-opflakkering verbonden met cytokine-aktiviteit bij CVS’) en adrenerge receptoren (‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’). Ze proberen op dit vlak ook verschillen te ontdekken tussen CVS en fibromyalgie…

————————-

J Intern Med. May 2011 [pre-print]

Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia Syndrome

Light AR, Bateman L, Jo D, Hughen RW, Vanhaitsma TA, White AT, Light KC

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

The Brain Institute, University of Utah, Salt Lake City, UT Department of Neurobiology and Anatomy, University of Utah, Salt Lake City, UT

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

Samenvatting

Doelstellingen: Verschillen bepalen qua mRNA-expressie van genen betrokken bij de signalisering en modulering van sensorische vermoeidheid, en spier-pijn bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Fibromyalgie Syndroom (FM) bij baseline en na matige inspanning.

Ontwerp: 48 patiënten met enkel-CVS of CVS met co-morbide FM [CDC-criteria – 96% voldeed ook aan de Canadese klinische criteria; 69% voldeed ook aan de criteria voor FM; 33 vrouwen en 15 mannen], 18 patiënten met FM [‘American College of Rheumatology’ criteria] die niet voldeden aan de criteria voor CVS en 49 gezonde controles ondergingen een matige inspanning (25 minuten à 70% van de maximum leeftijd-voorspelde hartslag). Visueel-analoge metingen van vermoeidheid en pijn werden vóór, tijdens en na inspanning afgenomen. Er werden bloed-stalen genomen vóór, en 0.5, 8, 24 en 48 uur na inspanning. Er werden onmiddellijk leukocyten geïsoleerd uit het bloed, gecodeerd voor blinde verwerking en analyses, en snel diepgevroren. Gebruikmakend van ‘real-time’, kwantitatieve PCR werd de hoeveelheid mRNA voor 13 genen (t.o.v. controle-genen) betrokken bij sensorische, adrenerge en immuun-funkties vergeleken tussen de groepen bij ‘baseline’ en na inspanning. Veranderingen qua hoeveelheid mRNA werden gecorreleerd met gedrag-metingen en funktionele klinische bepalingen.

Resultaten: Er traden geen wijzigingen qua gen-expressie op na inspanning bij de controles. Bij 71% van de CVS-patiënten verhoogde matige inspanning de transcriptie van de meeste sensorische en adrenerge receptoren en die van één cytokine-genen voor 48 uur. Deze verhogingen na inspanning correleerden met metingen van vermoeidheid en pijn. In tegenstelling daarmee, bleek voor de andere 29% van de CVS-patiënten, de transcriptie van de adrenerge a-2A receptor gedaald op alle tijdstippen na inspanning; andere genen waren niet veranderd. Een geschiedenis van orthostatische intolerantie was significant couranter bij de subgroep met afgenomen α-2A. Patiënten met enkel FM vertoonden geen veranderingen qua gen-expressie na inspanning maar hun ‘baseline’ mRNA, vóór inspanning, was voor twee sensorische ion-kanalen en één cytokine significant hoger dan controles.

Besluiten: Er kunnen ten minste twee subgroepen CVS-patiënten worden geïdentificeerd d.m.v. gen-expressie wijzigingen na inspanning. De grotere subgroep vertoonde verhogingen qua mRNA voor sensorische en adrenerge receptoren, en een cytokine. De kleinere subgroep bevatte de meeste van de CVS-patiënten met orthostatische intolerantie, vertoonde geen verhogingen na inspanning voor om ’t even welk gen en werd gedefinieerd door stijgingen qua mRNA voor α-2A. Patiënten met enkel FM kunnen worden geïdentificeerd via ‘baseline’ verhogingen van 3 genen. Stijgingen, na inspanning, voor 4 genen voldoen aan gepubliceerde criteria als objectieve biomerker voor CVS en zouden bruikbaar kunnen zijn bij het begeleiden van behandeling-selektie voor verschillende subgroepen.

*************************

Daar we (nog) niet kunnen beschikken over het volledige artikel, volgen hieronder enkele hoogtepunten en commentaren uit dit veelbelovend en belangrijk werk, meegegeven door Kim McCleary, voorzitster van de ‘CFIDS Association of America’ (dat overigens deze studie financierde, samen met de ‘National Institutes of Health’ en de ‘American Fibromyalgia Syndrome Association’). De conclusie van de auteurs is datstijgingen, na inspanning, van 4 genen voldoen aan gepubliceerde criteria voor een objectieve biomerker voor CVS en dit zou bruikbaar kunnen zijn bij het helpen selekteren van een behandeling voor verschillende subgroepen”.

Bron: Association News, Journal Highlights, Research News – research1st.com

[…] De auteurs gaven een gedetailleerde beschrijving van het medicijn-gebruik door elke groep en evalueerden hoe bepaalde medicatie, in het bijzonder antidepressiva en anti-epileptica, de gerapporteerde resultaten beïnvloedde. Alle deelnemers ondergingen bepalingen van mentale & lichamelijke vermoeidheid en pijn-ernst, gebruikmakend van gevalideerde metingen, bij ‘baseline’ en tijdens/na inspanning. De ernst van de aandoening werd bij 45 van de 48 CVS-patiënten ook beoordeeld door Dr. Bateman op een schaal van 1 tot 4 (1 = “aan huis of aan bed gebonden met minimale aktiviteit-tolerantie” – 4 = “in staat tot deeltijdse school-/werk-/andere aktiviteiten gedurende 10 tot 30 uur/week maar ‘zonder overschot’.”): 9% vielen onder graad 1 (meest ernstig), 33% onder graad 2, 45% onder graad 3 en 13% onder graad (minst ernstig).

[…] De onderzoekers dachten eerst dat de aan- of afwezigheid van FM betekenisvolle subgroep-gegevens zou opleveren maar dit bleek niet het geval. De groep met enkel FM vertoonde echter kenmerkende resultaten in vergelijking met de CVS/CVS+FM en de controles.

Er werd alle individuen gevraagd zich te onthouden van inspanning-aktiviteit (bestaande uit meer dan 5 min wandelen) gedurende 2 dagen vóór en 2 dagen na het studie-bezoek. De [inspanning-]test gebeurde ‘s morgens tussen 8:00 en 9:30. Bloed werd afgenomen op 5 tijdstippen: onmiddellijk vóór de test en 30 min, 8 uur, 24 uur en 48 uur na de inspanning. Vermoeidheid en pijn-symptomen werden vóór, halverwege en onmiddellijk na de test, en bij elke bloed-afname (op een schaal van 0 tot 100, waarbij 100 het hoogste niveau qua vermoeidheid of pijn was). Op basis van piloot-studies en andere CVS-gerelateerde inspanning-studies werd een fiets-ergometer gebruikt waarbij het gebruik van armen én benen vereist was, om 25 min van volgehouden matige inspanning te simuleren (omdat dit het meest lijkt “op de natuurlijke inspanning waarvan werd gerapporteerd dat het de CVS-symptomen verergert” […]. De meerderheid van de CVS- en FM-patiënten bleek in staat de test te vervolledigen en 70% van de maximale hartslag te bereiken. “Het zeer matig inspanning-niveau gedurende 25 min veroorzaakte bij alle CVS- en FM patiënten post-exertionele malaise die 48 uur aanhoudt, maar niet bij de controles.”

Gen-expressie Resultaten

Via ‘real-time’ kwantitatieve PCR werden veranderingen in boodschapper-RNA (mRNA) gen-expressie gemeten voor elk individu op de 5 tijdstippen. […] Kandidaat-genen werden geselekteerd op basis van voorafgaande studies die hun directe betrokkenheid bij het signaliseren van vermoeidheid door skelet-spieren aantoonden. Deze genen behoorden tot 3 categorieën: sensorische (behorend tot het sensorisch zenuw-netwerk), adrenerge (behorend tot het sympathisch zenuwstelsel en afgifte van epinefrine) en immune.

Er waren geen verschillen bij ‘baseline’ tussen de CVS/CVS+FM groep en de controles. De groep met enkel-FM vertoonde meerdere verschillen bij ‘baseline’. “Ze hadden significant hogere hoeveelheden mRNA voor de sensorische receptoren P2X4 en TRPV1, en voor het cytokine IL10.” Op basis van eerder werk van het team, bij muizen, hypothiseerden ze dat deze merkers een verhoogd signaal voor spier-metabolieten vertegenwoordigen, dat zou kunnen leiden tot wijdverspreide stijgingen qua spier-pijn en secundaire hyper-algesie in de huid over gans het lichaam. De researchers waren verrast dat deze waarden niet veranderden tijdens de inspanning bij deze groep; dit was een nieuwe bevinding.

Na inspanning vertoonden de CVS-patiënten grotere stijgingen qua mRNA dan controles voor 7 van de target-genen. Er was ook een duidelijk onderscheid voor twee groepen binnen de CVS-groep qua gen-expressie resultaten. 71% van de CVS-patiënten vertoonden stijgingen van de alfa-2A (α-2A) receptor op één of meerdere tijdstippen na inspanning, terwijl bij 29% grote verminderingen van dezelfde receptor bleken. De grotere subgroep vertoonde grote stijgingen van 8 genen maar de kleinere subgroep bleek niet verschillend voor deze genen, vergeleken met de controle-groep. De wijzigingen in de subgroepen bleven aanhouden van onmiddellijk tot 48 na de inspanning, vergeleken met de controles.

Vergeleken met controles vertoonden de ernstiger aangetaste CVS-individuen dramatischer gen-expressie wijzigingen dan degenen die minder ernstig aangetast zijn.

Karakteristieken van 2 CVS Subgroepen

α-2A Verhoging Subgroep (34/48 CVS-individuen): Deze groep vertoont grote gen-expressie stijgingen na inspanning van de volgende genen: P2X4, P2X5, TRPV1, α-2A, β-1, β-2, COMT en IL10. “Interessant is dat de genen die ontregeld bleken bij de huidige studie de meeste van de mechanismen vertegenwoordigen die door anderen gehypothiseerd worden veranderd te zijn bij CVS. Ze omvatten het immuunsystem (IL10 […]), cellulaire energie (P2X4 en TRPV1) en het cardiovasculair systeem (α-2A, β-1, β-2 en COMT).” Het team rapporteert dat geen enkele van deze genen door andere groepen werd gevonden bij meting op één tijdstip […]. “Dit is niet verrassend aangezien de hier gerapporteerde verschillen qua gen-expressie niet werden gezien bij ‘baseline’ maar enkel na blootstelling aan matige inspanning.”

α-2A Vermindering Subgroep (14/48 CVS-individuen): De meerderheid van deze groep (71%) had ook klinische orthostatische intolerantie en “suggereert dat verschillende mechanismen de invaliderende vermoeidheid veroorzaken bij deze subgroep. De grote dalingen qua α-2A weerspiegelen mogelijks een afzonderlijk type ontregeling van het sympathish zenuwstelsel.” De researchers suggereren dat een effekt van deze ontregeling de “ontoereikende doorbloeding naar de werkende spieren en de hersenen”, die door andere onderzoek-teams werd gerapporteerd bij sommige CVS-subgroepen, zou zijn. Ze stellen: “Het verband tussen α-2A afname bij CVS-patiënten & posturale orthostatische tachycardie syndroom, en de graad & type autonome stoornis moet verder worden bestudeerd.”.

De 2 CVS-subgroepen verschilden niet qua vermoeidheid-/pijn-graad vóór, tijdens of na inspanning, qua samen voorkomen met FM, ernst van de aandoening, gebruik van antidepressiva of opioïden. De verdeling van deze kenmerken was gelijkaardig voor beide groepen. De evaluatie van het medicijn-gebruik van de 2 subgroepen toonde dat een trend tot een mindere toename na inspanning wat betreft de geselekteerde genen bij die CVS-patiënten die anti-epileptica namen, vergeleken met zij die geen medicijnen namen. “Deze bevindingen suggereren dat anti-epileptica de gen-expressie stijgingen na inspanning bij sommige CVS-patiënten zouden kunnen reduceren maar ze wijzen er ook op dat het stoppen van deze medicijnen voorafgaandelijk aan het testen niet cruciaal is bij pogingen hun responsen te onderscheiden van die van gezonde individuen.” Deze bevinding heeft belangrijke implicaties naar behandeling toe.

Biomerker Potentieel

Het team meldt dat zijn analyse van de gen-expressie data het potentieel heeft 2 biomerkers op te leveren – één voor de grotere subgroep van CVS-patiënten en een andere voor FM. “Voor de (grotere CVS subgroep) zou een combinatie van PX4, α-2A, β-2 en IL10 op alle tijdstippen na matige inspanning …kunnen worden beschouwd als een zeer goed tot excellent diagnostisch instrument op basis van gepubliceerde biomerker-criteria. De betrouwbaarheid van de diagnostische waarde van gedaald α-2A bij de kleinere subgroep bleek niet accuraat te kunnen worden berekend omdat het aantal patiënten in deze subgroep te klein was. Voor FM zou het gebruiken van P2X4, TRPRV1 en IL10 minder ideaal zijn maar zou toch nog de meerderheid van FM-patiënten identificeren. Het substantieel voordeel van deze test is dat deze verschillen duidelijk waren bij ‘baseline’ en één enkele bloedafname zou dus volstaan, zonder inspanning-test”.

Andere Observaties

* Deze studie bevestigt eerdere bevindingen van de Light’s, dat “matige inspanning door CVS-patiënten leidt tot toegenomen expressie van bepaalde sensorische ion-kanalen, adrenerge en immuun-genen, wat niet voorkomt bij gezonde individuen”.

* Inspanning veroorzaakte significante verhogingen van alle vermoeidheid- en pijn-metingen op alle tijdstippen tijdens en na inspanning bij de CVS/CVS+FM groep. De FM-groep rapporteerde toegenomen pijn en lichamelijke op alle tijdstippen maar mentale vermoeidheid bleek niet toegenomen tijdens en onmiddellijk na inspanning. De controle-groep melde niet meer pijn of mentale vermoeidheid, op geen enkele tijdstip; fysieke vermoeidheid bleek enkel toegenomen in het midden van de inspanning.

* Het team was in staat sterke correlaties tussen vermoeidheid- & pijn-graad en gen-expressie voor P2X4, TRPV1, α-2A, β-2 en IL10 aan te tonen.

* De target-genen die werden gemeten in deze studie werden niet geselekteerd om te proberen de oorzaak van CVS of FM te bepalen, maar de auteurs merken op dat de gen-expressie wijzigingen zouden kunnen worden veroorzaakt door virale infekties. “…de toename qua IL10 die we observeerden bij ‘baseline’ bij FM-patiënten en bij CVS na inspanning lijkt meer op een verhoogde Th2 [immuun-] respons, die mogelijks tot grotere vatbaarheid voor virale infekties en tumoren zou kunnen leiden.”

* De Light’s (en medewerkers) hebben ook naar andere patient-groepen gekeken wat betreft enkele van diezelfde merkers. Ze hebben een ander manuscript ter publicatie ingediend dat toont dat de in deze studie gemelde gen-merkers niet op dezelfde manier verhoogd zijn bij patiënten met Multipele Sclerose. […]

* Ze hebben ook gekeken naar de mogelijke overlapping met depressie. “De observaties van deze studie betreffende de subset controles die werden getest terwijl ze antidepressiva namen, voorgeschreven voor milde klinische depressie, suggereert dat deze genen niet gestegen zijn bij medicatie-responsieve depressie; we onderzoeken patiënten met matige tot ernstige medicatie-weerspannige depressie om deze voorlopige bevinding te versterken.”

[…]

Dit werk heeft een enorm potentieel voor het verbeteren van de diagnose-stelling én de zorg voor CVS- en FM-patiënten. De geïdentificeerde CVS-subgroepen kunnen helpen bij het begeleiden van behandeling en de mogelijkheid dat anti-epileptica (zoals gabapentine of pregabaline) het invaliderend kenmerk van de post-exertionele terugval zouden kunnen dempen, is veelbelovend. Deze studie draagt ook sterk bewijsmateriaal bij aan de groeiende literatuur aangaande de zeer reëele aard van diezelfde post-exertionele terugval; wat nuttig kan zijn , niet enkel om toekomstige research de richting te wijzen maar ook voor juridische zaken zoals het documenteren van werkonbekwaamheid. Het toont het nut aan van het bekijken van biologische veranderingen die voorkomen ten gevolge het belangrijkste kenmerk, de post-exertionele terugval. Het door de Light’s gemelde preliminair werk betreffende het vergelijken van deze bevindingen met andere ziekte-toestanden, helpt het nut van deze merkers vaststellen met betrekking tot het differentiëren van CVS, niet enkel van gezonde individuen maar van andere patient-groepen die invaliderende vermoeidheid ondervinden.

Zoals bij alle research zullen deze bevindingen moeten worden gerepliceerd door een andere research-groep bij een andere groep van CVS (en FM) -patiënten. Het feit dat dit werk eerdere gelijkaardige observaties uitbreidt, biedt hoop dat deze bevindingen die test zullen doorstaan.

« Vorige paginaVolgende pagina »

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.