M.E.(cvs)-wetenschap

augustus 15, 2019

Effekten van zalmkuit-extract op TNF & substantie-P, en fibromyalgie-symptomen

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 6:48 am
Tags: , , , , , ,

Onderstaand artikel geeft de resultaten van een studie waarbij vermoeidheid en pijn werd beoordeeld bij fibromyalgie-patiënten vóór en tijdens een behandeling van 4 weken met het voeding-supplement Celergen® (dat anti-inflammatoire en anti-oxidante eigenschappen zou hebben): de significante verbeteringen kunnen verband houden met een daling van Tumor Necrose Factor & Substantie-P in het serum. (ClinicalTrials.gov identifier: NCT03911882)

Het toegediende product – “een marine sperm extract” met toegevoegd gehydrolyseerd collageen, CoQ10, luteïne en selenium – is gepatenteerd en wordt verdeeld door de firma Celergen (gevestigd Luxemburg maar blijkbaar eigenlijk Zwitsers) die ook de studie financierde. Het wordt blijkbaar in de markt gezet als “een cel-therapie die de genezende krachten van ons eigen lichaam stimuleert”…

We willen hier dus zeker geen publiciteit voor maken maar eerder patiënten waarschuwen niet al te voorbarig naar dergelijke ‘voedingsupplementen’ te grijpen. Laat u begeleiden door professionele behandelaars. De studie werd dan wel mede uitgevoerd door Prof. Theoharides (de mest-cel specialist die op deze pagina’s reeds aan bod kwam); de studie werd gepubliceerd in het officieel tijdschrift van de ‘European Association for Clinical Pharmacology and Therapeutics’ (peer-reviewed) waarvan hij in de ‘editorial board’ zit. Een dergelijke kritische houding omtrent de bronnen blijft noodzakelijk bij het interpreteren van ‘wetenschappelijke studies’.

Voor meer achtergrond-informatie lees o.a. ‘Mest-cellen & Substantie-P’ & ‘Systemische inflammatie & neuro-inflammatie bij fibromyalgie’. Ons verslag hier handelt dus over fibromyalgie maar wegens de overlap aan symptomen en/of co-morbiditeit met M.E.(cvs) blijft het ook hierbij relevant. Zie bv. ‘Karakterisatie van mest-cel fenotypes uit PBMCs bij M.E.(cvs)’ & ‘Mogelijke rol van mest-cellen bij inflammatie in de hypothalamus bij M.E.(cvs)’.

————————-

Clinical Therapeutics. 2019 [pre-print]

Effects of an Extract of Salmon Milt on Symptoms and Serum TNF and Substance P in Patients With Fibromyalgia Syndrome

Tsilioni I1, Pipis H2, Freitag MSC2, Izquierdo MDC3, Freitag K2, Theoharides TC4

1 Immunopharmacology & Drug Discovery Laboratory, Department of Immunology, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA

2 Clinica DKF, Madrid, Spain.

3 Clinica Medica Clinalgia, Murcia, Spain

4 Immunopharmacology & Drug Discovery Laboratory, Department of Immunology, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA; Department of Internal Medicine, Tufts University School of Medicine & Tufts Medical Centre, Boston, MA, USA; Department of Psychiatry, Tufts University School of Medicine & Tufts Medical Centre, Boston, MA, USA

Samenvatting

DOELSTELLING: Het doen van deze studie was het evalueren van de effekten van een voeding-supplement met in hoofdzaak een extract van zalm-kuit (-sperma) op de symptomen en bloedwaarden van pro-inflammatoire molekulen bij patiënten met het fibromyalgie-syndroom (FMS), een chronische, pijnlijke musculoskeletale ziekte zonder een uitgesproken pathogenese of behandeling. We rapporteerden eerder verhoogde serum-waarden van de pro-inflammatoire molekulen substantie-P (SP) en tumor necrose factor (TNF) bij patiënten met FMS vergeleken met die van normale controles.

METHODES: Deze prospectieve, open-label studie werd uitgevoerd bij patiënten met FMS (n = 87; 80 vrouwen, 7 mannen; leeftijd 18-80 jaar) geselekteerd uit 2 klinische centra in Spanje. De patiënten kregen het supplement toegediend en werden geëvalueerd op week 1 (vóór behandeling), 4, 8 & 12 (eind van de behandeling) wat betreft klinische parameters (funktioneren, vermoeidheid & pijn), alsook globale impressie. Er werd de patiënten opgedragen om 1 capsule per dag (‘s morgens) in te nemen gedurende de eerste 4 weken, gevolgd door 1 capsule ’s morgens en 1 capsule ’s avonds voor de resterende 8 weken. De verschillen qua symptoom-scores van de FMS-patiënten tussen week 1 & week 4, 8 & 12 werden statistisch geëvalueerd. Er werd bloed afgenomen en serum afgescheiden op week 1 & 12 bij de FMS-patiënten en een afzonderlijke populatie gezonde controles (n = 20; 15 vrouwen, 5 mannen; leeftijd 25-65 jaar). De serum-waarden van SP & TNF werden gemeten bij de FMS-patiënten op week 1 & 12 week, en bij de gezonde controles, via ELISA. De TNF- & SP-waarden van de FMS-patiënten werden statistisch vergeleken tussen week 1 & 12, alsook tussen de patiënten en onbehandelde controles.

BEVINDINGEN: De klinische parameters voor funktioneren, vermoeidheid en pijn, alsook de globale impressie, waren significant verbeterd op week 4 vergeleken met week 1 en bleven onveranderd voor de duur van de studie (P < 0.0001). Serum TNF- & SP-waarden waren significant verhoogd op week 1 bij de FMS-patiënten t.o.v. de controles en waren significant gedaald op week 12 week t.o.v. week 1 (P < 0.0001).

IMPLICATIES: Onze bevindingen geven aan dat dit voeding-supplement de symptomen bij patiënten met FMS significant kan verbeteren. Dit is naar ons weten de eerste keer dat een molekule geassocieerd bleek met een reductie van de waarde van SP in het serum. Bijgevolg kan het supplement of z’n hypothetisch aktief hoofd-bestanddeel, spermine, aanleiding geven tot een nieuwe behandel-benadering voor FMS of andere neuro-inflammatoire aandoeningen.

INLEIDING

Het fibromyalgie-syndroom (FMS) wordt wereldwijd gekenmerkt door chronische breed-verspreide musculoskeletale pijn, slaap-stoornissen, stijfheid, vermoeidheid en cognitieve dysfunktie, en er wordt geschat dat het 2%-8% van de volwassen bevolking aantast. FMS wordt beschouwd als de meest courante oorzaak van veralgemeende, musculoskeletale pijn bij vrouwen van 20 tot 55 jaar. De diagnostische criteria voor FMS zijn over de jaren geëvolueerd. De pathogenese van FMS wordt nog niet goed begrepen. Verscheidene studies rapporteerden problemen met allergenen, centrale sensitisatie, chemische blootstellingen, infektueuze agentia, inflammatie, irriterende stoffen en stress.

Er bleken enkele neuro-immune mediatoren abnormaal bij patiënten met FMS maar de bevindingen waren niet éénduidig. TNF was het meest dikwijls verhoogd in het serum van FMS-patiënten. [Theoharides TC et al. Fibromyalgia, a syndrome in search of pathogenesis and therapy. J Pharmacol Exp Ther (2015) , 355: 255-263] We hebben bevestigd dat TNF gestegen is in het serum van patiënten met FMS en toonden verder significant verhoogde serum-waarden van het neuropeptide substantie-P (SP) [Tsilioni I et al. Neuropeptides CRH, SP, HK-1, and inflammatory cytokines IL-6 and TNF are increased in serum of patients with fibromyalgia syndrome, implicating mast cells. J Pharmacol Exp Ther (2016) 356: 664-672] dat bekend staat voor z’n pro-inflammatoire aktiviteit. SP kan afgegeven worden in respons op fysiologische of psychologische stressoren waarvan is gekend dat ze FMS verergeren. SP kan dan immuun-cellen, bijzonderlijk mest-cellen, stimuleren tot het sekreteren van TNF; mest-cellen zijn de enige immuun-cellen die TNF opslaan en het snel kunnen afgeven. Mest-cellen zijn niet alleen betrokken bij allergische aandoeningen maar ook bij inflammatoire ziekten. We hebben eerder gesuggereerd dat mest-cellen mogelijks betrokken zijn bij FMS en andere co-morbide aandoeningen. In het bijzonder: mest-cellen bleken significant verhoogd in de papillaire dermis [dunne laag net onder de buitenste laag van de huid, bestaande uit bindweefsel] van FMS-patiënten, die ook dikwijls chronische netelroos ervaren. Geaktiveerde mest-cellen sekreteren talrijke neuro-sensitiserende en pro-inflammatoire mediatoren die kunnen bijdragen tot FMS-symptomen. Mest-cellen zijn perivasculair gelokaliseerd, gelegen bij neuronen van de huid en het brein, en bleken geassocieerd met pijn. [Aich A et al. Mast cell-mediated mechanisms of nociception. Int J Mol Sci (2015), 16: 29069-29092]

Deze studie werd ondernomen om de effekten te bepalen van een voeding-supplement op basis van een gepatenteerde mix van ingrediënten afkomstig van zalm, in het bijzonder de ‘milt’ (mannelijk voorplantingsorganen als ze sperma – kuit – bevatten), op de symptomen van FMS alsook op de serum-waarden van de pro-inflammatoire molekulen TNF & SP. Er werd eerder gerapporteerd dat dit supplement anti-inflammatoire aktiviteit vertoonde in primaire huid-fibroblasten. [Squadrito F et al. Pharmacological activity and clinical use of PDRN. Front Pharmacol (2017), 8: 224 — PDRN = gepatenteerd mengsel van deoxyribonucleotiden gepurifieerd uit zalm-sperma DNA]

Hier rapporteren we de effekten van een voeding-supplement met voornamelijk zalm-kuit op de symptomen van FMS en op de serum-waarden van TNF & SP.

MATERIALEN & METHODES

Studie-formulering

Het voeding-supplement [merknaam: Celergen (Celergen Ltd, Luxemburg, Luxemburg)] in deze studie bevat een gepatenteerd mengsel van ingrediënten uit zalm-kuit (mannelijke genitalia van zalm wanneer deze sperma bevatten; 46 mg), gehydrolyseerd collageen [proteïne dat een zeer belangrijk onderdeel vormt van het bindweefsel] (35 mg), zalm proteïnen-hydrolysaat (6 mg), CoQ10, luteïne [carotenoïde, biologische kleurstof] en selenium [spoor-element met anti-oxidatieve eigenschappen], zoals eerder gemeld. [Catanzaro R et al. Effect of Celergen, a marine derivative, on in vitro hepatocarcinogenesis. Drug Discov Ther (2013), 7: 196-200 — Celergen van Swisscap company]

Evaluatie-formulering

De instrumenten die werden gebruikt om dit produkt te evalueren omvatten: (1) de ‘Fibromyalgia Impact Questionnaire-Revised’ (FIQ-R), de schaal die het meest courant wordt gebruikt om de ernst en impact van FMS te beoordelen; (2) de ‘Brief Pain Inventory’ (BPI) ([…] die zowel pijn-intensiteit als interferentie met aktiviteiten van het dagelijks leven evalueert; (3) de ‘Health Short Form’ (SF)-12, een verkorte vorm van de SF-36 [‘36-item Short-Form’ vragenlijst naar medische uitkomsten] […] & (4) de ‘Clinical Global Impression-Improvement’ schaal […] gebruikt bij klinische proeven en andere studies om de percepties van patiënten over de evolutie van de ziekte in relatie met een behandeling te beoordelen.

Studie-ontwerp

Deze prospectieve, open-label, ongecontroleerde studie werd uitgevoerd bij patiënten met een voorgeschiedenis van ≥ 13 weken van FMS (n = 87; 80 vrouwen, 7 mannen; leeftijd 18-80 jaar). Er werden volwassen blanke patiënten geselekteerd uit 2 reumatologie-centra in Spanje […] als ze voldeden aan de 1990 ‘American College of Rheumatology Research Classification Criteria’ […] en ‘consent’/toestemming gaven. De patiënten werden uitgesloten als één van de volgende zaken vertoonden: (1) een co-morbide reumatische ziekte; (2) ernstige osteoartritis in gewicht-dragende gewrichten; (3) een onstabiele of onbehandelde endocrinopathie [hormonale ziekte]; (4) congestief hart-, nier- of lever-falen; (5) kanker in de 6 voorafgaande maanden; (6) ongecontroleerde systemische hypertensie; (7) dementie; (8) drug- of alkohol-afhankelijkheid; (9) gebruik van lang-werkende opioïden in de 3 voorafgaande maanden; (10) gebruik van een experimenteel medicijn of apparaat 30 dagen vóór de start van de studie; (11) een psychiatrische aandoening (DSM-IV-R) maar niet majeure depressie; (12) een klinisch significante abnormaliteit bij klinisch laboratorium-onderzoek; (13) een allergie voor vis en/of (14) borstvoeding of zwangerschap.

Bij het eerste bezoek (week 1) werd een algemene medische anamnese (inclusief eerdere of aan de gang zijnde interventies – farmacologisch of niet – voor de behandeling of FMS) opgetekend. De inclusie- en exclusie-criteria werden nagegaan, de ‘informed consent’ werd uitgelegd en ondertekend, en er werd bloed afgenomen (serum bewaard bij -80 °C).

Bij het tweede bezoek (week 1) werden de FIQ-R, de SF-12 & BPI vragenlijsten ingevuld. De studie-formule [preparaat, mengsel van molekulen] werd verstrekt met aanwijzingen omtrent de toediening: 1 capsule na het ontbijt gedurende 1 maand, gevolgd door 1 capsule ’s morgens en 1 ’s avonds (na de maaltijd) als toevoegsel bij andere medicatie die de patient al nam vóór het begin van de studie.

Bij het derde en vierde bezoek (week 4 & 8) werden de FIQ-R, BPI, SF-12 & PGI-I vragenlijsten ingevuld. De verdraagbaarheid van het supplement werd beoordeeld door het optekenen van het voorkomen van nadelige gebeurtenissen.

Bij het vijfde bezoek 5 (week 12) werden weer de FIQ-R, BPI, SF-12 & PGI-I vragenlijsten ingevuld. […] Verdere nadelige reakties die door de patiënten werden meegedeeld, werden opgetekend. Er werden weerom bloedstalen afgenomen en gestockeerd. Er werd van alle patiënten bloed verkregen bij het tweede en vijfde bezoek (week 1 & 12). Het serum werd afgescheiden en ingevroren. […] Er werd ook serum verkregen van gezonde individuen (15 vrouwen, 5 mannen; leeftijd 25-65 jaar) zonder voorgeschiedenis van musculoskeletale pijn of inflammatoire ziekten, en die niet verwant waren met de FMS-patiënten. De serum-stalen van de gezonde controles werden aangekocht […].

[…]

Biomerker-testen

[…] Commercieel beschikbare ELISA-kits […].

Statistische analyse

Alle gegevens werden gecontroleerd op uitschieters. […]

[…] Significantie: P < 0.05.

RESULTATEN

De studie ving aan met 100 deelnemers die eerder de diagnose van FMS hadden gekregen, daarvan verlieten er 10 de studie om persoonlijke redenen. 3 andere patiënten werden uitgesloten omwille van andere onderliggende medische problemen. De uiteindelijke FMS-groep bestond uit 87 blanke patiënten (80 vrouwen, 7 mannen) met een gemiddelde leeftijd van 56,81 (SD 13,49) jaar. Voor de subgroep mannen was het gemiddeld gewicht 82,13 (8,46) kg, voor de vrouwen 67,32 (12,78) kg. De opleiding-geschiedenis gaf aan dat > 70% hoger onderwijs had genoten. 30% waren in loondienst.

Klinische beoordeling

De invaliditeit bij de patiënten lag op > 50% voor alle symptoom-indexen (funktioneren, impact, symptomen) bij het begin van de studie (week 1). De scores voor alle indexen waren significant gedaald na de eerste week behandeling (week 4; P < 0.0001) en bleven daarna onveranderd voor de duur van de behandeling (week 12). Er was geen statistisch significant verschil tussen de scores op week 4, 8 & 12.

De patiënten vertoonden ook significante verbeteringen wat betreft pijn-interferentie en pijn-ernst (P < 0.0001; week 1 vs op week 4, 8 & 12). De mentale component van de SF-12 was ook verbeterd op week 4 (P < 0.0001) en de SF-12 fysieke aktiviteit component was verbeterd op week 12 (P = 0.0004).

Serum-biomerkers

Aan het begin van de studie was de gemiddelde serum-waarde voor TNF significant verhoogd bij de FMS-patiënten in vergelijking met gezonde controles (3,34 [3,1] vs 0,55 [0,41] pg/ml; p = 0.0001). De gemiddelde serum-waarde voor SP was ook significant verhoogd bij de FMS-patiënten in vergelijking met gezonde controles (0,68 [0,31] vs 0,41 [0,31] ng/ml; p = 0.0001).

Op het einde van de studie (week 12) was de gemiddelde serum-waarde voor TNF significant gedaald t.o.v. de aanvang van de studie, vóór de behandeling werd gestart (week 1) (3,34 [3,1] vs 1,64 [1.24] pg/ml; p = 0.0003). De FMS serum-waarde voor SP was significant gedaald vergeleken met deze aan het begin van de studie (0,68 [0,31] vs 0,27 [0,09] ng/ml; P < 0.0001).

Wat betreft de TNF serum-metingen: slechts 80 i.p.v. 87 stalen werden opgenomen omdat de statistische computer-software 7 waarden als uitschieters bestempelde die dienden te worden uitgesloten.

BESPREKING

Onze bevindingen geven aan dat het voeding-supplement geassocieerd was met significante verbeteringen van symptomen en significant gereduceerd serum-TNF bij patiënten met FMS. We rapporteerden eerder dat TNF verhoogd was in het serum van FMS-patiënten. TNF-waarden bleken ook verhoogd in het plasma van patiënten met FMS. TNF is, zowel lokaal als in het ruggemerg, ge-upreguleerd bij persistente pijn. Zelfs al wordt TNF gesekreteerd door vele immuun-cellen, is het interessant dat mest-cellen in het brein TNF kunnen synthetiseren en sekreteren. Bovendien zijn mest-cellen de enige immuun-cellen die vooraf gevormd TNF opslaan en snel kunnen afgeven. Dit is naar ons weten de eerste keer dat een interventie serum-waarden van SP bleek te reduceren bij een ziekte, specifiek: bij patiënten met FMS, zoals we aantonen bij dit supplement.

SP werd gekarakteriseerd in rat-hersenen en is betrokken bij de pathogenese van inflammatie. We hadden eerder getoond dat SP verhoogd is in het serum van FMS-patiënten. Er werden ook verhoogde waarden van SP gerapporteerd in het cerebrospinaal vocht (CSV) van patiënten met FMS. [Russell IJ et al. Elevated cerebrospinal fluid levels of substance P in patients with the fibromyalgia syndrome. Arthritis Rheum (1994) 37: 1593-1601] Het is interessant dat serum-waarden van SP gestegen zijn bij patiënten met mastocytose [ongecontroleerde groei van mest-cellen] die ook vermoeidheid ervaren en ook dikwijls de diagnose van FMS krijgen. SP kan de sekretie van TNF door mest-cellen stimuleren bij knaagdieren en mensen.

SP kan worden afgegeven in respons op fysiologische of psychologische stressoren, wat kan verklaren hoe stress FMS-symptomen verergert. Er is bewijs van verhoogde waarden qua corticotropine-afgevend hormoon (CRH) in het CSV van FMS-patiënten en een correlatie met pijn. We rapporteerden verhoogde serum-waarden van CRH, afgegeven onder stress bij patiënten met FMS. We hebben ook gemeld dat SP de expressie van CRH receptor-1 op mest-cellen induceert, de aktivatie daarvan induceert selektieve afgifte van vasculaire endotheliale groei-factor [VEGF; signalisering-proteïne], wat inflammatie toelaat. CRH-positieve zenuw-uiteinden komen overvloedig voor in de mediane verhevenheid van de hypothalamus [deel waaruit regulerende hormonen vrijkomen], waar mest-cellen het overvloedigst zijn. Mest-cellen komen voort uit voorlopers in het beenmerg en rijpen in weefsels afhankelijk van het micro-milieu. Mest-cellen zijn cruciaal voor de ontwikkeling van allergische reakties maar zijn ook betrokken bij immuniteit en inflammatie.

Het mechanisme voor de werking van het supplement aangaande de klinische verbetering bij FMS-patiënten, alsook voor de dalingen qua TNF & SP, is tot op heden onbekend. Het supplement bleek eerder lever-carcinogenese en pancreas-kanker te reduceren. Er werd gerapporteerd dat de poly-deoxyribonucleotiden van zalm anti-inflammatoire aktiviteit hebben mogelijks via de aktivatie van de adenosine A2A receptor.

We suggereren dat een plausibeler werking-mechanisme van het supplement verband zou kunnen houden met de polyaminen spermidine en spermine in de zalm-kuit. Bijvoorbeeld: er werd gerapporteerd dat de hoeveelheid spermine in zalm 5,96-6,04 mg/100 g bedraagt, en in makreel 22,1-26,9 mg/100 g. Deze natuurlijke kationische molekulen [dragen positief geladen amino-groepen; binden aan de negatief geladen fosfaat-groepen van nucleïnezuren] worden geproduceerd door [het enzyme] ornithine-decarboxylase, en bleken immunomodulerende en anti-inflammatoire aktiviteit te hebben. Spermine zou ook een directe inhiberende aktiviteit op SP uitoefenen. Bv.: er werd gerapporteerd dat spermine kan binden op SP en het inaktiveren. Polyaminen zouden ook conformationeel gelinkt kunnen zijn met SP via transglutaminase [enzyme] en z’n binding-capaciteit kunnen omschakelen van pro-inflammatoire neurokinine-1 naar neurokinine-3 receptoren. Bovendien werd gerapporteerd dat spermine een negatieve regulator van macrofagen-aktivatie in muis-lever en -huid is. Daarnaast meldden we dat geoxidieerde polyaminen mest-cellen kunnen inhiberen, de sekretoire granulen bevatten spermine, waar het hun vermogen om pro-inflammatoire mediatoren te sekreteren regelt.

Een andere mogelijkheid is dat de kuit in het supplement het cytokine interleukine (IL)-37 zou bevatten, wat werd geïdentificeerd in menselijk zaadvocht. Er werd gerapporteerd dat IL-37 anti-inflammatoire eigenschappen heeft. Serum-waarden van IL-37 werden echter nog niet gemeten bij patiënten met FMS.

Beperkingen

In deze open-label studie was de klinische beoordeling subjectief. Deze studie dient te worden herhaald op een dubbel-blinde, gerandomiseerde manier. Hoewel we hypothiseren dat de voordelige effekten van het supplement te wijten zouden kunnen zijn aan spermine, is het belangrijkste aktief ingredient van het supplement op dit moment niet gekend. Het controle-serum werd aangekocht en werd niet verkregen/gestockeerd door de onderzoekers van deze studie. De demografische gegevens van de donoren waren over het algemeen gelijkaardig met deze van de patiënten. Dergelijke aangekochte controle serum-stalen (van dezelfde firma) werden eerder gebruikt in een studie bij patiënten met FMS. Serum-TNF & -SP werden gemeten op een geblindeerde manier en fashion vormen cruciale objectieve bevindingen.

BESLUITEN

Onze bevindingen geven aan dat het gebruik van dit supplement kan resulteren in significant klinisch voordeel bij FMS-patiënten. Zelfs al werden SP receptor-antagonisten ontwikkeld: dit is naar ons weten de eerste maal dat werd gemeld dat een molekule geassocieerd was met significant gereduceerde serum SP-waarden. Bijgevolg kan dit supplement of z’n voornaamste aktief ingredient worden ontwikkeld als een nieuwe behandel-benadering voor FMS of andere neuro-inflammatoire aandoeningen.

Advertenties

juli 19, 2019

Verhoogd hsCRP bij fibromyalgie en CVS

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 7:18 am
Tags: , , , ,

In 2007 lieten Vance Spence en z’n medewerkers al optekenen (zie ‘Arteriële Stijfheid en Inflammatie bij CVS’): “Terwijl verhoogde CRP-waarden beperkte diagnostische waarde hebben bij CVS, zijn hsCRP-waarden indicatief voor chronische, laag-gradige, sub-klinische inflammatie en kunnen fungeren als een potentieel hulpmiddel bij de voorspelling van cardiovasculair risico.”.

De hsCRP: ‘high sensitivity’ (ultra-gevoelige) immuno-assay voor CRP (zie ‘Verband tussen CRP en vermoeidheid’) is een laboratorium-test met hogere gevoeligheid (kan waarden lager dan 10 mg/l meten) dan het gewone C-Reaktief Proteïne. Een hsCRP > 10 mg/l duidt op een acute ontsteking. Lagere waarden duiden op laag-gradige inflammatie. Het eigenlijk gebruik is om het risico op hart- en/of vaatziekte na te gaan (1-3 mg/l: licht verhoogd risico, > 3 mg/l: hoog risico).

Het Noorse research-team die de studie hieronder uitvoerde, vond ook dat de hsCRP-waarden significant hoger lagen (t.o.v. controles) bij de CVS- én de FM-groep die ze onderzochten, en dit ook na aanpassing voor ‘body-mass-index’. Tussen de CVS en FM onderling was er echter geen verschil. Er wordt nogmaals aangegeven dat bij beide aandoeningen inflammatie dus aanwezig is (zie tekst voor referenties met betrekking tot CVS). Het zou op basis van de hsCRP echter niet mogelijk zijn om CVS & FM van elkaar te onderscheiden. Maar het verdient zeker aandacht om verder onderzoek te doen naar deze klinisch relevante inflammatie.

————————-

Brain, Behavior and Immunity (Pre-print juni 2019)

Patients with fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome show increased hsCRP compared to healthy controls

Nina Groven (a,c), Egil A. Fors (b), Solveig Klaebo Reitan (a,c)

a Department of Mental Health, Faculty of Medicine and Health Sciences Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim, Norway

b Department of Public Health and Nursing, General Practice Research Unit, Faculty of Medicine and Health Sciences, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim, Norway

c Department of Mental Health, St. Olav’s University Hospital, Trondheim, Norway

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie (FM) zijn allebei chronische aandoeningen die een desastreus effekt hebben op de levens van de aangetaste patiënten en hun families. Beide aandoeningen vertonen overlappende klinische kenmerken die gedeeltelijk gemeenschappelijk zijn met inflammatoire aandoeningen. De etiologie wordt nog niet goed begrepen en er wordt gesuggereerd dat het immuunsysteem mogelijks een bijdragende factor is. Tot op heden zijn de resultaten niet éénduidig. Het doel van deze studie was het vergelijken van de twee aandoeningen en het onderzoeken van de concentratie van de inflammatoire merker ‘high-sensitivity’ CRP (hsCRP) bij CVS- en FM-patiënten t.o.v. gezonde controles.

Vrouwelijke deelnemers met een leeftijd van 18-60 jaar werden in deze studie opgenomen. De groep omvatte 49 CVS-patiënten, 57 FM-patiënten en 54 gezonde controles. De hsCRP-waarden lagen significant hoger voor zowel de CVS- als de FM-groep vergeleken met de gezonde controles, ook na aanpassing voor leeftijd, roken en BMI (p < .001). Er was geen verschil tussen de twee patiënten-groepen. De waarde van hsCRP werd beïnvloed door BMI maar niet door leeftijd en roken.

Patiënten met CVS en FM hebben hogere hsCRP-concentraties t.o.v. gezonde controles. Dit blijft significant zelfs na aanpassing voor BMI. CVS en FM kunnen in deze studie echter niet van elkaar worden onderscheiden op basis hsCRP.

1. Inleiding

De aandoeningen Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie (FM) zijn twee afzonderlijke diagnostische groepen; ze vertonen echter overlappende symptomen. CVS wordt gekenmerkt door ernstige vermoeidheid met een gekende duidelijke aanvang, die meer dan 6 maanden aanhoudt, niet noodzakelijkerwijs verband houdt met inspanning, niet wordt beïnvloed door rust en verminderd funktioneren veroorzaakt. Daarnaast worden vier van de acht volgende symptomen gezien: verstoring van het korte-termijn geheugen of de concentratie, pijnlijke keel, gevoelige hals of oksel lymfeknopen, spierpijn, pijn in meerdere gewrichten, nieuwe type/patroon/ernst qua hoofdpijn, niet-verfrissende slaap, en post-exertionele malaise die meer dan 24 h aanhoudt. Zowel de diagnoses van CVS en FM zijn gebaseerd op specifieke inclusie-criteria en uitsluiting van andere diagnoses die dezelfde symptomen veroorzaken […]. Deze twee aandoeningen veroorzaken lijden voor de patiënten en verhogen mogelijks de kosten voor het gezondheidszorg-systeem. Er is dus meer kennis nodig om de problemen die door CVS en FM worden veroorzaakt te verlichten.

Pijn en vermoeidheid zijn courante kenmerken bij meerdere inflammatoire aandoeningen. Inflammatie aktiveert pijn-systemen op een directe manier en veroorzaakt vermoeidheid. Een ander kenmerk van meerdere inflammatoire aandoeningen is ‘ziekte-gedrag’, refererend naar niet-specifieke symptomen zoals anorexie, neerslachtigheid, verlies van interesse en verdwijnen van lichaamszorg. Ziekte-gedrag kan worden veroorzaakt door immuun-mediatoren (bv. IL-1). Zodoende is het immuunsysteem een voor de hand liggende kandidaat die dient te worden onderzocht voor z’n rol bij CVS en FM. Tot op heden zijn de studies niet éénduidig. We [Groven N et al.] hebben eerder een tendens naar verhoogde inflammatie aangetoond via de meting van gestegen TNF-α bij CVS-patiënten (t.o.v. controles).

Omdat de etiologie van FM net zo vaag is als die van CVS, wilden we de gelijkenissen en verschillen tussen de twee aandoeningen bestuderen. In deze huidige studie wordt de algemeen gebruikte immuun-merker hsCRP onderzocht bij patiënten met CVS en FM, en bij gezonde controles. hsCRP is een meer accurate methode voor het meten van de CRP-waarden.

2. Methodiek

2.1. Populatie

2.1.1. Patiënten-groepen

De patiënten waren vrouwen, niet-zwanger, met een leeftijd van 18-60 jaar […]. Elke deelnemer werd uitgebreid klinisch onderzocht en grondig geëvalueerd door een experten-team (artsen, fysiotherapeuten en psychologen). De FM-patiënten (n= 58) kregen de diagnose op basis van de 1990 ACR criteria; CVS-patiënten (n = 49) op basis van de Fukuda criteria. Exclusie-criteria waren overéénkomstig diagnostische criteria voor gekende inflammatoire ziekte.

2.1.2. Gezonde controles

[…]

2.2. Procedure

[…]

2.3. Studie-ontwerp en ethiek

Beoordeling (30-40): interview, vragenlijsten en bloed-afname. […]

2.4. Vragenlijsten

‘Hospital Anxiety and Depression Scale’ (HADS, FM 2011 & 2016 criteria, ‘Chalder Fatigue Scale’ & ‘Brief Pain Inventory’ (BPI).

2.5. Interview

[…] Voorgeschiedenis betreffende infekties, immune aandoeningen, ziekte in het algemeen (somatisch & psychiatrisch), co-morbide ziekte, medicatie, menstruatie-cyclus, gebruik van contraceptiva, status van de menopause, ziekte-duur en fysieke aktiviteit de voorbije twee weken.

2.6. Bloedafname

[…] De stalen werden ook gescreend op tekenen van infektie en inflammatie (bv. microbiologische serologie, telling van de witte bloedcellen, enz.). Abnormaliteiten leidden tot exclusie.

2.7.Statistische analyse

[…]

3. Resultaten

[…] Het totaal aantal deelnemers was 160, als volgt verdeeld over de drie groepen: CVS (n = 49), FM (n = 58) & gezonde controles (n = 53). De mediane hsCRP-concentratie was 0,94 mg/l voor CVS, 1,30 mg/l voor FM & 0,60 mg/l voor de controle-groep. De hsCRP-waarden waren niet normaal verdeeld en daarom werden ze omgezet naar hun natuurlijke logaritme (lnCRP) voor verdere analyses.

Statistisch bleken er significante verschillen qua leeftijd & BMI tussen de groepen. […]

De BMI droeg aanzienlijk bij tot het model en was verantwoordelijk voor 23,1% van de variantie qua lnCRP (p < .001), terwijl dit voor de groep-parameter 6,9% was (p = .001). De leeftijd had geen effekt op de uitkomst (p = .200).

Er was geen verband tussen roken en hsCRP-concentraties (p = .925). Er was een sterke positieve correlatie tussen hsCRP & BMI voor de totale populatie (N = 150, p < .001). We zagen ook een correlatie tussen diagnostische groep & hsCRP (N = 153, p = .019).

Het verschil in lnCRP was significant hoger bij de FM- en CVS-groepen vergeleken met de controle-groep (p = .004 & p = .009, respectievelijk). Er was geen verschil tussen de twee patiënten-groepen (p = .902).

4. Bespreking

De CVS- en FM-groepen vertoonden significant hogere waarden qua hsCRP dan de gezonde controle-groep (p = .009 & p= .004, respectievelijk) maar konden niet van elkaar worden onderscheiden (p = .902). hsCRP bleek gecorreleerd met BMI maar niet met leeftijd of roken. Na aanpassing voor BMI was de gestegen hsCRP in beide patiënten-groepen (t.o.v. controles) nog steeds significant.

Hoewel er een rapport is dat geen associatie tussen inflammatie en CVS vond, werden een substantieel aantal rapporten gepubliceerd die een verband aangeven [Patarca-Montero R et al. Cytokine and other immunologic markers in Chronic Fatigue Syndrome and their relation to neuropsychological factors. Appl. Neuropsychol. (2001) 8: 51-64 /// Patarca R. Cytokines and Chronic Fatigue Syndrome. Ann. N. Y. Acad. Sci. (2001) 933: 185-200 /// Raison CL et al. Association of peripheral inflammatory markers with chronic fatigue in a population-based sample. Brain Behav. Immun. (2009) 23: 327-337 /// Russell A et al. Persistent fatigue induced by interferon-alpha: a novel, inflammation-based, proxy model of Chronic Fatigue Syndrome. Psychoneuroendocrinology. (2019) 100: 276-285]. Een ‘review’ aangaande CVS en auto-immuniteit maakt geen melding van CRP, hoewel andere immuun-merkers worden besproken [Sotzny F et al. Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome – evidence for an autoimmune disease. Autoimmun. Rev. (2018) 17: 601-609]. Een ander rapport [Giloteaux L et al. Reduced diversity and altered composition of the gut microbiome in individuals with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2016) 4, 30] over een vergelijking van CVS-patiënten met gezonde controles vond een lichtjes, maar niet significant, hogere hsCRP bij de patiënten, terwijl een eerdere studie met CVS-patiënten (gerecruteerd op gastro-enterologie en reumatologie afdelingen) significant gestegen hsCRP-waarden vond bij CVS-patiënten vergeleken met controles [Groeger D et al. Bifidobacterium infantis 35624 modulates host inflammatory processes beyond the gut. Gut Microb. (2013) 4 325-339]. Beide studies omvatten mensen van beide geslachten en een breed leeftijd-bereik, en er werden niet aangepast voor BMI. Ook genetische studies bij adolescenten hebben een link aangegeven tussen immuun-aktiviteit en CVS [Nguyen CB et al. Associations between clinical symptoms, plasma norepinephrine and deregulated immune gene networks in subgroups of adolescent with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav. Immun. (2019) 76: 82-96]. Raison CL et al. [zie hierboven] vonden dat een verhoogd hsCRP bij patiënten met CVS niet meer significant was na aanpassing voor leeftijd, geslacht, ras, woonplaats, BMI, depressie en immuun-modulerende medicatie. Wij hadden echter slechts één geslacht in onze studie en geen enkele deelnemer nam immuun-modulerende medicijnen, er was geen co-morbiditeit en we vonden geen effekt van de leeftijd in onze groepen. Betreffende ras en woonplaats: we registreerden deze gegevens niet maar al onze deelnemers werden gerecruteerd uit eerdere homogene gebieden in en rond Trondheim (Noorwegen). De rol en het type inflammatie bij CVS dient te worden opgehelderd om preventie en behandeling van de aandoening te verbeteren. Onze studie is een bijdrage op dit vlak omdat het fenomeen wordt onderzocht tussen groepen waarbij er weinig verschillen zijn buiten de aanwezigheid van CVS (t.t.z. anderzijds gezond, slechts één geslacht, socio-economisch homogene groep en klein leeftijd-bereik), en er werd aangepast voor BMI.

Een rapport dat CRP heeft gemeten bij FM-patiënten vond geen verschillen tussen patiënten en controles betreffende hsCRP, hoewel er een effekt werd vastgesteld voor leptine [door vetcellen gesecreteerd en nutritioneel gereguleerd hormoon dat de eetlust onderdrukt en een belangrijke regulator van de neuro-endocriene, metabole en immuun-funktie is]. Een grote populatie-studie vond verhoogd CRP bij deelnemers met een zelf-gerapporteerde FM-diagnose en suggereerde dat dit gedeeltelijk werd verklaard door BMI en co-morbiditeit. Verder vond een ‘review’ van studies die rapporteerden over het effekt van niet-farmacologische interventies bij FM-patiënten geen consistent effekt van CRP. Toch lagen de ‘baseline’ CRP-waarden hoger dan de referentie-waarde in drie van de opgenomen studies. Een subgroep FM-patiënten met inflammatoire veranderingen, inclusief gewijzigd CRP, werd ook gesuggereerd. Zoals door anderen werd aangetoond, vonden wij dat hsCRP geassocieerd is met BMI bij alle FM-patiënten alsook gezonde controles. Na aanpassen voor BMI was er echter nog een significant hogere hsCRP bij de patiënten t.o.v. de controles. Naar ons weten werd dit nog niet eerder consistent gerapporteerd en het fenomeen dient verder te worden onderzocht.

In onze studie vertonen beide patiënten-groepen significant hogere hsCRP-waarden dan gezonde controles. De patiënten-groepen wijken echter niet van elkaar af. CVS & FM worden als twee afzonderlijke aandoeningen gedefinieerd hoewel er een hoge co-morbiditeit is, en er zijn meerdere overlappende symptomen en bevindingen tussen de twee aandoeningen. Raison CL et al. [zie hierboven] vonden dat mensen met CVS en een groep met CVS-achtige ziekte niet van elkaar konden worden onderscheiden op basis van hsCRP-concentraties. Het is belangrijk om deze biologische gelijkenissen in gedachten te houden omdat er afwijkende rapporten zijn over de verschillen tussen CVS en FM betreffende klinische symptomen zoals persoonlijkheid, cognitie en evenwicht.

BMI had een duidelijk effekt op hsCRP. Dit komt overéén met bevindingen van meerdere andere studies en met het gekende effekt van vetweefsel op de produktie van CRP. Onze studie bevestigt dat studies aangaande CRP alsook inflammatie in het algemeen dienen te worden gecorrigeerd voor BMI.

We vonden geen effekt van leeftijd op CRP. Dit komt overéén met de studie van Xiao Y et al. [Elevated serum high-sensitivity C-reactive protein levels in fibromyalgia syndrome patients correlate with body mass index, interleukin-6, interleukin-8, erythrocyte sedimentation rate. Rheumatol. Int. (2013) 33: 1259-1264]. Dit kan verrassend zijn aangezien over het algemeen wordt verondersteld dat inflammatie verhoogt met de leeftijd. Onze populatie zou echter globaal te jong kunnen zijn om dit effekt te onthullen. CRP lijkt enkel verhoogd met de leeftijd bij mannen maar manifesteert zich bij vrouwen na de menopause. Er werd ook geen effekt of van roken gezien.

Er zouden verschillen kunnen zijn qua inflammatoire merkers tussen CVS van korte of lange duur. In een studie over FM leek weer-gevoeligheid en pijn, en de duur ook van belang; er werd besloten dat patiënten met FM van korte duur gevoeliger waren voor het weer. De duur van de ziekte beïnvloedde echter in het huidige materiaal de bevindingen niet (gegevens niet getoond).

4.1. Zwaktes & sterktes

De studie betreft informatie gebaseerd op een beperkte populatie, t.t.z. vrouwelijke individuen tussen 18 en 60 die wonen in een homogeen gebied met goed ontwikkelde sociale en gezondheid-diensten. Het zou kunnen dat voor andere groepen (mannen, kinderen en adolescenten, ouderen, en somatisch zowel als psychiatrisch zeer zieke mensen), de onthulde mechanismen misschien niet belangrijk zijn voor vermoeidheid en pijn. Geen enkele van de patiënten waren klinisch depressief. In onze studie registreerden we ook de symptomen angst en depressie d.m.v. de HADS. Aanpassing voor deze scores had geen effekt op hsCRP (gegevens niet getoond).

Een verondersteld laag aktiviteiten-niveau voor de patiënten en hoog aktiviteiten-niveau voor de gezonde controles zou een verstorende factor kunnen zijn die de resultaten beïnvloedt. De CVS-patiënten meldden de laagste aktivteit; die van de FM-patiënten was hoger; en de gezonde controle-groep rapporteerde de hoogste aktiviteit (gegevens niet getoond). Het verrast niet dat patiënten met CVS een hogere mate van inaktiviteit rapporteren omdat dit een deel van de karakteristieken van de aandoening uitmaakt. Toch waren meer dan de helft van de CVS-patiënten inderdaad aktief (gegevens niet getoond) en we geloven niet dat dit een bijdragende factor is tot de hogere mate van inflammatie die we in onze studie vonden. We namen ook de BMI op en controleerden zodoende voor de indirecte link tussen lage aktiviteit-niveaus en BMI.

De studie-populatie is eerder homogeen wat betreft leeftijd, geslacht en socio-economische status, en anderzijds gezond en niet gemediceerd. Dit laat ons toe verschillen te onthullen onafhankelijk van veel verstorende factoren. De studie heeft ook voldoende ‘power’ door de behoorlijke hoeveelheid klinisch materiaal. De patiënten kregen de diagnose volgens de Fukuda criteria in een gespecialiseerde multidisciplinaire eenheid van een universitair ziekenhuis, daarnaast werd nota genomen van de nieuwe FM-criteria, wat de klinische diagnoses valideert in vergelijking van wat kan worden gezien bij grotere populatie-studies.

5. Besluiten

CVS- & FM-patiënten hebben hogere hsCRP-concentraties vergeleken met gezonde controles. Dit blijft significant na aanpassing voor leeftijd en BMI. CVS & FM kunnen in onze studie niet van elkaar worden onderscheiden op basis van hsCRP.

Globaal levert onze studie een belangrijke bijdrage tot de kennis omtrent CVS & FM. Er lijkt een biologische inflammatoire aktiviteit aanwezig te zijn bij patiënten met CVS & FM die niet wordt gevonden bij gezonde controles van dezelfde leeftijd en geslacht. De inflammatoire veranderingen, of ze nu primair of secundair aan andere symptomen zijn, zouden verstorende symptomen kunnen zijn. Inflammatie is een bekende oorzaak voor vermoeidheid en pijn, en kan worden aangepakt via medicatie [inhibitie van NALP3 inflammasoom aktiviteit d.m.v. coenzyme Q10 (zie ‘NLRP3 Inflammasoom geaktiveerd bij Fibromyalgie: effekt van Coenzyme Q10’) & AMPK aktivatoren] of een merker zijn voor het monitoren van een behandeling voor deze aandoeningen. Overéénkomstig de aanbevelingen van de ‘Centres for Disease Control and Prevention’ en de ‘American Heart Association’ voor hsCRP, en bepaling van risico-factoren, waren de hsCRP-concentraties van onze patiënten-groepen matig tot hoog. Als zodanig heeft dit klinische relevantie die verder gaat dan het bepalen van de oorzaak van CVS & FM.

april 13, 2019

Inspanning-geïnducerde hyperalgesie & complement-systeem aktivatie bij M.E.(cvs)

Filed under: Immunologie,Inspanning — mewetenschap @ 7:41 am
Tags: , , , , ,

Het complement-systeem is het onderdeel van de aangeboren immuun-respons dat antilichamen en fagocyterende cellen ‘complementeert’ (aanvult) in de strijd tegen pathogenen.

Van sommige auto-antilichamen wordt erkend dat ze pijn veroorzaken door het induceren van een inflammatoire reaktie, getriggerd door binding van complement. Wanneer auto-antilichamen direct binden op nociceptoren – waardoor ofwel zenuw-cel-schade ten gevolge complement-binding of een verandering van de zenuw-funktie wordt veroorzaakt – is de resulterende pijn in de eerste plaats neuropathisch. (Lees: ‘Auto-antilichaam pijn’)

In ‘Complement-aktivatie na inspanning bij CVS’ maakten we ook al melding van het feit dat complement-aktivatie een merker kan zijn voor met CVS geassocieerde post-exertionele malaise en dat inspannings-geïnduceerde complement-aktivatie, in het leidt tot verhoging van C4a splitsingsprodukt (6 h na inspanning); maar twee andere complement-splitsingsprodukten (C3a en C5a) bleken niet verhoogd.

Hier wordt gesuggereerd dat C4a kort na de inspanning wordt onderdrukt en dan met verloop van tijd verhoogt om tenslotte te pieken een aantal uren na inspanning. Dit kan overéénkomen met de ervaring van post-exertionele malaise die (vertraagd) optreedt en kenmerkend is voor M.E.(cvs)-patiënten.

Elastase, een andere indicator voor de aktiviteit van het immuunsysteem (dat door een commercieel lab, dat aktief is in de Lage Landen, als merker werd/wordt gepromoot), blijkt niet geassocieerd met veranderingen van de pijndrempel na inspanning.

De betekenis van het verband tussen C4a-wijzigingen en pijn-veranderingen na inspanning (die hier werden gevonden) dienen verder te worden onderzocht.

————————-

Scand J Pain. (2019) 19: 183-192

Exercise-induce hyperalgesia, complement system and elastase activation in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome – a secondary analysis of experimental comparative studies

Polli A1, Van Oosterwijck J2,3, Meeus M3,4, Lambrecht L5, Nijs J6, Ickmans K6

1 Pain in Motion Research Group, Department of Physiotherapy, Human Physiology and Anatomy, Faculty of Physical Education and Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussels, Belgium

2 Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Faculty of Medicine and Health Sciences, Ghent University, Belgium

3 Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Antwerp, Belgium

4 Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Faculty of Medicine and Health Sciences, Ghent University, Belgium

5 Private Practice for Internal Medicine, Ghent, Belgium

6 Pain in Motion Research Group, Department of Physiotherapy, Human Physiology and Anatomy, Faculty of Physical Education and Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussels, Belgium

Samenvatting

Achtergrond & doelstellingen De interaktie tussen het immuunsysteem en pijn werd de voorbije jaren grondig onderzocht. De afgifte van inflammatoire mediatoren door immuun-cellen heeft het vermogen neuronen en gliale cellen te aktiveren, wat op z’n beurt het zenuwstelsel sensitiseert. Zowel immuunsysteem-veranderingen en dysfunktionele pijn-modulering werden aangetoond bij Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) na inspanning. Er zijn echter geen studies die probeerden te onderzoeken of deze twee fenomenen gelinkt zijn en de door inspanning geïnduceerde verergering van symptomen bij mensen met M.E./CVS kunnen verklaren. We stelden als hypothese dat inspanning-geïnduceerde veranderingen in dalende pijn-modulering geassocieerd is met veranderingen qua immuunsysteem funkties. We gebruikten complement-systeem produkt C4a en elastase-aktiviteit als indicatoren voor immuunsysteem-aktiviteit.

Methodes Het studie-ontwerp was een secundaire analyse van gecontroleerde experimentele studies. Er werden 22 patiënten met M.E./CVS en 22 gezonde sedentaire controles opgenomen. In experiment 1, voerden de individuen een aërobe sub-maximale inspanning test uit; in experiment 2 een ‘self-paced’ inspanning test [waarbij het individu zelf het tempo bepaald]. Daartussen zat een rust-periode van één week. Vóór en na elk experiment werden de individuen klinisch beoordeeld, werden de ‘pressure-pain thresholds’ (PPTs) [drukpijn-drempels] gemeten en werd er bloed afgenomen. De werking van het immuunsysteem werd beoordeeld via de meting van complement-systeem C4a-produkten en elastase-aktiviteit.

Resultaten Veranderingen qua elastase-aktiviteit bleken niet geassocieerd met veranderingen qua PPTs. Er werden wel associaties gezien in de M.E./CVS-groep tussen veranderingen in PPTs en C4a-produkten, na beide types inspanning. Na sub-maximale inspanning was de verandering qua C4a-produkten geassocieerd die van de PPT aan de duim bij de patiënten (p = 0.001). Ook na de ‘self-paced’ inspanning was de verandering qua C4a-produkten geassocieerd met de verandering in PPT aan het kuit bij de patiënten (p = 0.047). Er werden geen dergelijke correlaties gevonden bij de gezonde controles. Regressie-analyse toonde aan dat C4a-wijzigingen na sub-maximale inspanning significant de verandering in PPTs voorspelde (p = 0.02).

Besluiten Er werden matige verbanden gevonden tussen inspanning-geïnduceerde veranderingen in PPTs en immuunsysteem-aktiviteit bij M.E./CVS. De verandering in het complement-systeem na sub-maximale inspanning kan mogelijks een deel van de verandering qua drukpijn-drempels van de patiënten verklaren, en bewijs leveren voor een mogelijke link tussen immuunsysteem-veranderingen en dysfunktionele endogene pijn-modulering. Er dient omzichtig met te worden omgegaan aangezien slechts één van de drie metingen van PPTs geassocieerd bleek met C4a-veranderingen. We kunnen de hypothese dat C4a mogelijks een verstorende factor is niet verwerpen, en veranderingen tijdens inspanning zouden gemedieerd kunnen worden via een ander mechanisme.

Implicaties Immuunsysteem-veranderingen na inspanning kunnen bijdragen tot verergering van inspanning-geïnduceerde symptomen bij M.E./CVS-patiënten. De rol van het complement-systeem is echter betwistbaar.

1. Inleiding

Er werd uitgebreid aangetoond dat het immuunsysteem in staat is nociceptieve input [nociceptie = pijn-waarneming] en processen van het centraal zenuwstelsel te moduleren. Immuun-cellen en glia interageren met perifere en centrale neuronen d.m.v. de afgifte van inflammatoire mediatoren, dat wijzigt op z’n beurt nociceptieve verwerking en leidt tot hyperalgesie [verhoogde pijngevoeligheid] bij dieren. Patiënten met chronische pijn kunnen veranderde waarden van immuunsysteem-merkers (zoals pro-inflammatoire cytokinen en andere inflammatoire merkers) vertonen [bv. Rajeevan MS et al. Pathway-focused genetic evaluation of immune and inflammation related genes with Chronic Faatigue Syndrome. Hum Immunol (2015) 76: 553-60]. Inflammatoire merkers kunnen snel afnemen na één enkele aërobe, sub-maximale inspanning [Bote ME et al. Fibromyalgia: anti-inflammatory and stress responses after acute moderate exercise. PLoS One (2013) 8: e74524]. Het is echter onduidelijk of de daling van immuun-merkers een verbetering van de symptomen bij mensen bepaalt. Daarnaast kan dit verschillen van andere aandoeningen, zoals Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Twee systematische overzicht studies toonden dat cytokine-expressie niet verschilt tussen mensen met M.E./CVS en gezonde controles bij ‘baseline’ [Blundell S et al. Chronic Fatigue Syndrome and circulating cytokines: a systematic review. Brain Behav Immun (2015) 50: 186-95 /// Keech A et al. Gene expression in response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome: a pilot study. Front Physiol (2016) 7: 421] of na inspanning [Nijs J et al. Altered immune response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic literature review. Exerc Immunol Rev (2014) 20: 94-116]. Er werd echter gerapporteerd over inspanning-geïnduceerde veranderingen van andere immuun-merkers zoals ‘toll-like’ receptor 4 (TLR4) en produkten van het complement-systeem. Een beter begrip aangaande de relatie tussen het immuunsysteem en nociceptieve modulering zou de ontwikkeling toelaten van nieuwe analgetische behandelingen, wat het management van verscheidene chronische pijn aandoeningen zou verbeteren.

Het complement-systeem (CS) maakt deel uit van zowel de aangeboren als de adaptieve immuniteit. Het omvat meerdere proteïnen die met elkaar interageren d.m.v. complexe regulerende mechanismen op het niveau van zowel RNA als proteïnen. Het CS speelt een rol in versterking van de immuun-respons, opruiming van immuun-complexen, en zelfs synaptische maturatie [synaps = plaats waar prikkels van de ene zenuwvezel naar de andere worden overgebracht] en angiogenese [vorming van bloedvaten]; en het werd voorgesteld als cruciale mediator bij pijn-toestanden. Na een letsel worden complement-fragmenten C3a & C5a aangemaakt, en deze zijn in staat om immuun-cellen te recruteren en te aktiveren – wat dan de inflammatoire respons versterkt. Injektie van C3a & C5a in een anderzijds gezond weefsel bij dieren induceerde nociceptieve sensitisatie, hyperalgesie voor warmte en neuro-inflammatie.

Ook andere mechansimen kunnen mogelijks een rol spelen bij het induceren van nociceptieve sensitisatie en inflammatie. Een relevant mechanisme heeft betrekking op de aktiviteit van het enzyme elastase. Dit enzyme splitst proteolytisch een aantal struktureel en funktioneel vitale proteïnen (o.a. protease-geaktiveerde receptor-2; PAR2). PAR2 aktiveert op z’n beurt ‘transient receptor potential’ [ion-] kanalen [TRP-kanalen zijn ion-kanalen die cellen triggeren om te reageren op veranderingen in hun omgeving; deze kunnen worden veroorzaakt door pathogenen, oxidatieve stress, chemische stoffen, toxinen en gewijzigde zuurtegraad.] van nociceptieve vezels, wat leidt tot neurogene inflammatie en hyperalgesie. Een ander pad leidt tot ‘nucleus transcription-factor’ κB (NF-κB) expressie. NF-κB heeft een erkende rol bij het upreguleren van genen die verantwoordelijk zijn voor immuun-responsen en bij plasticiteit van het zenuwstelsel. Tesamen genomen ondersteunen deze bevindingen de rol van elastase bij het initiëren van een ‘downstream’ cascade van gebeurtenissen die uiteindelijk leiden tot neuronale sensitisatie, immuun-aktivatie en hyperalgesie. Elastase bleek inderdaad een rol te vervullen bij de pathofysiologie van chronische inflammatie en Reumatoïde Artritis.

Bij mensen werden CS- & elastase-aktivaties bestudeerd met betrekking tot pijn bij M.E./CVS-patiënten. M.E./CVS is een aandoening die wordt gekenmerkt door veel symptomen, waarvan post-exertionele malaise, vermoeidheid en pijn de meest invaliderende zijn. Daarnaast vertonen M.E./CVS-patiënten een slecht-funktionerend dalend modulerend systeem voor nociceptieve stimuli [Nijs J et al. Pain inhibition and postexertional malaise in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: an experimental study. J Intern Med (2010) 268: 265-78]. Na aërobe inspanning vertonen gezonde mensen normaal gezien een verhoging van de ‘pressure-pain thresholds’ (PPTs) – een fenomeen dat bekend staat als inspanning-geïnduceerde hypo-algesie (EIH). Anderzijds is dezelfde inspanning niet in staat om hypo-algesie te induceren bij patiënten met M.E./CVS, en PPTs kunnen zelfs dalen na inspanning [bv. Nijs J et al. Reduced pressure pain thresholds in response to exercise in Chronic Fatigue Syndrome but not in chronic low back pain: an experimental study. J Rehabil Med (2010) 42:884-90 /// Meeus M et al. Endogenous pain modulation in response to exercise in patients with Rheumatoid Arthritis, patients with Chronic Fatigue Syndrome and comorbid fibromyalgia, and healthy controls: a double-blind randomized controlled trial. Pain Pract (2015) 15:98-106]. Dit verklaart de dysfunktionele EIH bij M.E./CVS-patiënten. Inspanning of fysieke aktiviteit induceert inderdaad een verergering van de symptomen bij M.E./CVS-patiënten die gedurend 24-48 h kan aanhouden.

Bewijsmateriaal verkregen door dieren- en menselijke studies suggereert dat immuunsysteem-aktivatie kan bijdragen tot zowel de pathofysiologie van M.E./CVS en de etiologie van post-exertionele malaise [Lorusso L et al. Immunological aspects of Chronic Fatigue Syndrome. Autoimmun Rev (2009) 8: 287-91 /// Sorensen B et al. Transcriptional control of complement activation in an exercise model of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med. (2009) 15: 34-42 /// Light AR et al. Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia Syndrome. J Intern Med (2012) 271: 64-81]. Sorensen et al. [Complement activation in a model of Chronic Fatigue Syndrome. J Allergy Clin Immunol (2003) 112: 397-403] bestudeerden drie sleutel-produkten van het CS, namelijk C3a, C4a & C5a, en vonden dat slechts C4a steeg bij M.E./CVS-patiënten na inspanning. Dit resultaat stemt overéén met twee eerdere studies door onze groep: een verandering qua C4a-waarden en een daling van de PPTs bij M.E./CVS-patiënten na inspanning. Tesamen met C4a-wijzigingen werden ook inspanning-geïnduceerde elastase-veranderingen bij M.E./CVS-patiënten gerapporteerd. Naar ons weten zijn er echter geen studies die onderzochten of deze inspanning-geïnduceerde immuunsystem-verandering kan worden gelinkt aan dysfunktionele EIH bij eender welke chronische pijn aandoening.

Het doel van dit werk was daarom de link tussen dysfunktionele EIH en immuunsysteem-responsen te onderzoeken. Om onze research-vraag te beantwoorden, voerden we een secundaire analyse van originele gegevens van ons eerder werk uit. C4a-produkten en elastase-aktiviteit werden gebruikt als metingen van de immuun-funktie. PPTs zijn een betrouwbaar en alom gebruikt instrument voor het bepalen van lokale of wijdverspreide hyperalgesie. We hypothiseerden dat veranderingen qua C4a-produkten en elastase-aktiviteit na inspanning geassocieerd zijn met hyperalgesie bij M.E./CVS-patiënten.

2. Methodes

2.1. Individuen

Diagnose M.E./CVS […] criteria beschreven door het ‘Centre for Disease Control and Prevention Criteria’. […] Gezien het feit dat pijn een belangrijke rol vervult bij M.E./CVS, en dat het hyperalgesie betrokken was bij het doel van de studie, werden patiënten enkele opgenomen als ze ook chronische wijdverspreide pijn (zoals gedefinieerd door het ‘American College of Rheumatology criteria’ voor fibromyalgie) vertoonden.

De controle-groep […] om mogelijke genetische invloeden te minimaliseren […], geen nauwe verwanten van de patiënten. Inclusie-criteria; gezond zijn en geen pijn rapporteren. […] Sedentaire levensstijl. […]

Individuen tussen 18 & 65 jaar. Enkel vrouwen, aangezien werd aangetoond dat geslacht van belang is bij M.E./CVS. Pijn-sensitiviteit verschilt tussen mannen en vrouwen, en voornamelijk vrouwen lijden aan M.E./CVS.

2.2. Procedure

[…]

Eerste bezoek: opname persoonlijke en demografische kenmerken, meting van grootte en gewicht. De individuen werd gevraagd vanaf dan geen pijnstillende medicatie meer te nemen.

Tweede bezoek: 1 week later. Uitgebreid klinisch onderzoek […], bloed-afname. […] Analyse van immuun-variabelen in een [commercieel] lab. […] Sub-maximale stress test (cyclo-ergometer). PPTs werden bepaald onmiddellijk en 1 uur na inspanning. […]

Derde bezoek: een week na het tweede bezoek. Zelfde procedure maar i.p.v. een sub-maximale inspanning test voerden de individuen een ‘self-paced’ en fysiologisch beperkte inspanning-test uit.

[…]

2.3. Uitkomst-metingen

2.3.1. ‘Pain pressure thresholds’

Metingen met een analoge druk algometer [instrument voor het bepalen van de gevoeligheid voor pijn veroorzaakt door druk] […] op drie verschillende plaatsen: (1) in huid tussen duim en wijsvinger, (2) 5 cm naast de derde lendenwervel [rug], (3) op het proximaal derde van de kuit-spier. De volgorde was willekeurig (lot-trekking); drie opéénvolgende metingen met telkens ≥ 10 s tussen per plaats. […]

2.3.2. Bepaling van C4a-produkten

[…] ELISA-kit op basis van een specifiek C4a/C4a-desArg antilichaam voor analyse van menselijk plasma. Detekteerbare concentratie van of 0,006 ng/ml, beperkte kruis-reaktiviteit en adequate intra- & inter-test precisie. […]

2.3.3. Bepaling van elastase-aktiviteit

[…]. Betrouwbaarheid en validiteit van de test niet beschikbaar in de literatuur: we controleerden de resultaten door willekeurig 15 stalen te her-analyseren d.m.v. een ELISA-kit. Beide bepalingen gaven bijna identieke resultaten.

2.4. Inspanning-testen

2.4.1. Sub-maximale inspanning test

[…]. Tot 75% van de leeftijd-voorspelde hartslag. Als die niet werd behaald, werd de arbeid bereikt tijdens de laatste minuut inspanning als finaal vermogen genoteerd.

2.4.2. ‘Self-paced’ & fysiologisch beperkte inspanning-test

Gebaseerd op ‘pacing’-principes werden drie beveiligingen aangewend om mogelijke over-inspanning bij M.E./CVS te voorkomen. De eerste beveiliging hield de hartslag binnen de perken (niet boven 80% van de hartslag corresponderend met de anaërobe drempel tijdens de sub-maximale inspanning test). […] De tweede beveiliging beperkte de maximum arbeid (80% van de anaërobe drempel tijdens de sub-maximale test). De derde beveiliging beperkte de duur van de inspanning. Om bij de inspanning op een geschikte manier het tempo te kunnen bepalen, werd de individuen gevraagd hun huidige mogelijkheden in te schatten vooraleer de aktiviteit te beginnen, met in het achterhoofd de fluctuerende aard van de symptomen. Er werd de individuen dus gevraagd in te schatten hoe lang ze dachten dat ze in staat zouden zijn te fietsen zonder hun symptomen te verergeren. Om het risico op overschatting verder te reduceren, werd de test-duur beperkt tot 75% van de ingeschatte tijd als de individuen meldden dat ze een “goede dag” hadden en tot 50% in het geval van een “slechte dag”. […]

2.5 Statistische analyse

[…]

3. Resultaten

Er namen 22 vrouwen met M.E./CVS en 22 gezonde sedentaire vrouwen deel aan de studie. De gemiddelde leeftijd (± SD) van de M.E./CVS-groep was 34,3 ± 8,8 jaar en van de gezonde controles 38,9 ± 15 jaar. De gemiddelde BMI van de M.E./CVS-groep was 24,1 ± 4,7 kg*m2 en in de gezonde controle-groep 24,5 ± 4,8 kg*m2. […]

De resultaten van de vergelijking tussen de groepen en/of tussen inspanning-testen betreffende accelerometrie [methode om beweging te meten door het analyseren van gegevens van een sensor die een versnelling waarneemt; registratie van de aktiviteit], inspanning-respons, inspanning-capaciteit, PPTs, elastase-aktiviteit en complement-C4a waarden werden elders gerapporteerd. Hier rapporteren we over vergelijkingen binnen en tussen groepen betrffende PPTs, elastase-aktiviteit en complement-C4a waarden tijdens een sub-maximale inspanning test of een ‘self-paced’/fysiologisch-beperkte inspanning.

De huidige analyse toonde dat PPTs gemeten vóór en na de inspanning-testen niet significant correleerden met elastase-aktiviteit of C4a-produkten in beide groepen (M.E./CVS-patiënten of gezonde controles). Daarnaast waren veranderingen qua elastase-aktiviteit niet geassocieerd met veranderde PPTs bij geen van beide inspanningen. Bij het analyseren van mogelijke associaties tussen veranderingen qua PPTs en complement-produkten werden echter significante correlaties gezien na beide soort inspanningen. Na de sub-maximale inspanning test, correleerde de vermindering qua PPTs aan de duim een sterke correlatie met de verandering in C4a (p = 0.001). Daarnaast was na de getemporiseerde inspanning de vermindering qua PPTs aan de kuit gecorreleerd met de verandering in C4a (p = 0.047).De resterende correlaties waren niet-significant. Regressie-analyse toonde dat de verandering in C4a na experiment 1 de verandering in PPTs aan de duim significant verspelde (p = 0.02). Regressie-analyse die het verband tussen veranderingen in C4a en PPTs aan het kuit analyseert, was niet significant.

Anderzijds vonden we geen correlaties bij gezonde controles.

4. Bespreking

We onderzochten of immuunsysteem veranderingen na inspanning geassocieerd kunnen zijn met een courant kenmerk van M.E./CVS-patiënten: de dysfunktie qua endogene pijn-inhibitie. Naar ons weten is dit de eerste poging om deze associatie te verkennen bij M.E./CVS of enige andere chronische pijn aandoeningen.

Onze groep toonde eerder dat bij gezonde niet-aktieve mensen ‘pain pressure thresholds’ stijgen in respons op inspanning. In tegenstelling daarmee vertonen de PPTs bij mensen met M.E./CVS een daling na inspanning. Deze responsen werden gezien na een sub-maximale inspanning, alsook een ‘self-paced’ en fysiologisch-beperkte inspanning. Bovendien werd getoond dat de daling qua PPTs geassocieerd is met post-exertionele malaise en symptoom-verergering bij M.E./CVS. Daarnaast waren post-exertionele toename van de pijn en vermoeidheid gerelateerd met twee immuun-factoren, namelijk C4a-produkten en elastase, respectievelijk. Er werd echter nog niet eerder nagegaan of immuunsysteem-veranderingen en dalende pijn-inhiberende aktiviteit in respons op inspanning gerelateerd zijn.

Hoewel er geen associatie tussen elastase-aktivatie en pijn werd gevonden, vertoonden zowel M.E./CVS-patiënten als gezonde individuen een gelijkaardige daling van C4a-produkten in respons op inspanning. Er werd echter geen verband gevonden tussen de verandering qua complement-produkten en de wijzigingen qua pijn-drempels bij gezonde controles. In tegenstelling daarmee waren inspanning-geïnduceerde C4a-veranderingen die worden gezien bij patiënten geassocieerd met gewijzigde ‘pressure pain thresholds’. Interessant: complement-aktivitet was niet geassocieerd met pijn-drempels in rust, of na de inspanningen, maar het is eerder de grootte-orde van de inspanning-geïnduceerde veranderingen die een verband vertoonden. Dit is belangrijk, aangezien verslechtering van de post-exertionele symptomen een bijzonder kenmerk is van mensen met M.E./CVS. Vermoeidheid en pijn verslechteren niet na sub-maximale inspanning bij andere aandoeningen waar vermoeidheid optreedt (zoals depressie en Multipele Sclerose).

Het CS heeft een belangrijke rol in aangeboren immuun-responsen alsook bij humorale immuniteit, en z’n aktivatie bevordert uiteindelijk inflammatoire en neuro-inflammatoire responsen. CS-aktivatie bleek verbonden met hyperalgesie bij zowel inflammatoire als neuropathische dierlijke pijn-modellen. Deze studies toonden dat de verhoogde hoeveelheden complement-proteïnen C3a & C5a hyperalgesie kunnen induceren via perifere alsook centrale [in het brein] (door microglia gemedieerde) mechanismen. Enkel C4a, en niet C3a of C5a, veranderden echter na inspanning bij M.E./CVS-patiënten [zie hierboven].

Voor zo ver wij weten werd C4a nog niet eerder gerelateerd aan pijn. Een aantal auto-immune ziekten, zoals Systemische Lupus Erythematosus, Reumatoïde Artritis of auto-immune hepatitis, bleken echter geassocieerd met C4a-suppressie of C4 gen-depletie. C4a-deficiënties waren verbonden met verhoogde waarden immuun-complexen [S.L.E.]. Deze bevindingen bekrachtigen de hypothese dat een onderdrukking van het CS geassocieerd kan zijn met over-reaktie van auto-immune pathogenen, wat op z’n beurt in staat is de symptomen van M.E./CVS-patiënten na inspanning of lichamelijke aktiviteit kan verklaren [bv. Brenu EW et al. Role of adaptive and innate immune cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Int Immunol (2014) 26: 233-42 /// Scheibenbogen C et al. Antibodies to β-adrenergic and muscarinic cholinergic receptors in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2015) 52: 32-9]. Deze hypothese komt overéén met ons huidig begrip van de grote complexiteit van het immuunsysteem: een sterk samenspel vertonend binnen het immuunsysteem zelf, maar ook met andere systemen (namelijk het endocriene en zenuwstelsel). Complexe, onderlinge en verre van begrepen interakties tonen dat de immuun-respons niet simpel is maar dikwijls een combinatie van versterkte en onderdrukte responsen omvat.

Interessant: de meerderheid van immuun-factoren beschreven in de wetenschappelijke literatuur stijgt onmiddellijk na inspanning bij M.E./CVS. In twee gelijkaardige studies bleek C4a te stijgen na sub-maximale inspanning [zie hierboven], maar dit was 6 h na inspanning, en er werden geen feitelijke veranderingen gevonden onmiddellijk na inspanning. Hier vonden wij een snelle suppressie van C4a-produkten, suggererend dat C4a initieel wordt onderdrukt, en dan stijgt met verloop van tijd om dan tenslotte te pieken een aantal uren na inspanning. [!!!] De wijziging qua C4a kan de 24% verandering van de pijn-drempels verklaren.

Opmerkelijk: we vonden interessante resultaten hoewel we indirecte metingen gebruikten om een systemische immuun-respons en pijn-modulerende mechanismen te beoordelen. Daarnaast construeerden we inspanningen naar de mogelijkheden van de patient, in een veilige en gecontroleerde omgeving, en beide testen werden stopgezet zodra de patiënten de ‘target’-hartslag bereikten, of wanneer ze er voor kozen te stoppen. Beide types inspanning-testen – bijzonderlijk de ‘self-paced’ test – werden gekozen om een beperkte stress of helemaal geen stress te induceren en ernstige symptoom-verergeringen te vermijden. Desondanks vonden we associaties tussen C4a-wijzigingen en pijn-veranderingen na inspanning zelfs na een weinig vereisende, ‘self-paced’ inspanning. Een vlugge onderdrukking van C4a kan onderdeel zijn van de immuun-respons geassocieerd met inspanning-geïnduceerde hyperalgesie bij M.E./CVS-patiënten.

Onze resultaten dienen echter omzichtig te worden geïnterpreteerd. Ten eerste: de groepen waren klein, en verbanden tussen veranderingen qua complement-systeem aktivatie waren geassocieerd met veranderingen qua pijn-drempels bij slechts één van de drie lichaamsgebieden voor beide inspanningen. Om die redenen kan niet volledig worden uitgesloten dat onze bevindingen toevallig zijn. Op een andere manier zou C4a een verstorende factor kunnen zijn en z’n verandering na één enkele inspanning-ronde zou gemedieerd kunnen zijn door andere mechanismen. Andere immuun-factoren, inflammatoire merkers of oxidatieve stress zouden meer belangrijke bijdragende factoren kunnen zijn tot de dysfunktionele endogene pijn-inhibitie die M.E./CVS-patiënten vertonen tijdens inspanning en zijn het verkennen waard. De anti-oxidante respons na inspanning is vertraagd en verminderd. Wijzigingen qua gen-expressie na inspanning kunnen ook verantwoordelijk zijn voor M.E./CVS-symptomen. In het bijzonder: interleukine-10 & ‘Toll-like’ receptor 4 gen-expressie stijgen bij M.E./CVS-patiënten maar niet bij gezonde mensen [Light AR et al. 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].

5. Besluit

Niet alle veranderingen qua PPTs in respons op inspanning waren gerelateerd met wijzigingen qua immuun-factoren. Er werden echter sterke en matige associaties gevonden tussen de inspanning-geïnduceerde veranderingen qua PPTs gemeten aan de hand en het been, en complement-proteïne C4a bij M.E./CVS, maar niet bij de gezonde inaktieve mensen. We bevestigen dat complement-proteïne C4a daalde bij zowel M.E./CVS-patiënten als gezonde mensen, maar dat deze daling enkel en alleen in de M.E./CVS-groep geassocieerd was met de wijzigingen qua PPTs. Ondanks enkele beperkingen, ondersteunen onze bevindingen de hypothese dat immuunsysteem-responsen een rol kunnen spelen bij, ten minste gedeeltelijk, het ontrafelen van die mechanismen die betrokken zijn bij de dysfunktionele endogene modulatie die wordt gezien bij M.E./CVS. Verder onderzoek is aangewezen en zou CS-produkten moeten omvatten maar ook andere immune of inflammatoire mediatoren. Ten slotte beklemtonen we het belang van het beoordelen van inspanning-geïnduceerde veranderingen, en niet enkel de absolute waarden, bij het omgaan met M.E./CVS-patiënten.

februari 23, 2019

Hoge energie-kost bij laag-gradige inflammatie

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 8:18 am
Tags: , , , , , , ,

Prof. Jacoba (Cobi) Heijnen is een belangrijk figuur in het gebied van de psychoneuro-immunologie. Haar research focust op de cellulaire en molekulaire mechanismen van neuronale schade, motorisch gedrag en neuroprotectanten. Ze combineert brein/immuunsysteem-communicatie om de invloed van het neuro-endocrien systeem op de immuunrespons van patiënten met auto-immuunziekten te bestuderen. Samen met Prof. Robert Dantzer richtte ze het ‘Neuroimmunology Laboratory’ aan de universiteit van Texas op; waar onderzoek wordt verricht omtrent pijn, vermoeidheid, neuropathie en cognitieve stoornissen. Dantzer lanceerde het nu het nu aanvaarde idee dat het immuunsysteem de symptomen van ‘sickness-behaviour’ (ziekte-gedrag; vermoeidheid, hoofdpijn, spierpijn, keelpijn, enz.) bepaalt en dat deze fungeren als een manier om het energie-verbruik te reduceren (om, zo wordt gesteld, de verspreiding van pathogenen te voorkomen). Lees ook ‘Identifikatie en behandeling van symptomen geassocieerd met inflammatie’.

In onderstaand ‘review’-artikel focust hun team op twee zaken die op deze pagina’s al veelvuldig aan bod kwamen: de problematische energie-voorziening en de laag-gradige (neuro)inflammatie. Op basis van de literatuur (grotendeels door M.E.(cvs)-researchers) stellen ze voor dat deze inflammatie problemen met de energie-produktie veroorzaakt.

Vroeger had Heijnen het over cognitieve gedrag therapie als hulpmiddel maar daar wordt nu blijkbaar niets meer over geopperd…

————————-

Front Behav Neurosci. (2018) 12: 78

The High Costs of Low-Grade Inflammation: Persistent Fatigue as a Consequence of Reduced Cellular-Energy Availability and Non-adaptive Energy Expenditure

Lacourt TE, Vichaya EG, Chiu GS, Dantzer R, Heijnen CJ

Neuroimmunology Laboratory, Symptom Research Department, The University of Texas MD Anderson Cancer Institute, Houston, TX, United States

Samenvatting

Chronische of persisterende vermoeidheid is een courant, uitputtend symptoom bij meerdere ziekten. Persistente vermoeidheid bleek geassocieerd met laag-gradige inflammatie in meerdere modellen voor vermoeidheid (inclusief kanker-gerelateerde vermoeidheid [CRF] en Chronische Vermoeidheid Syndroom). Het is echter onduidelijk hoe laag-gradige inflammatie tot het ervaren van vermoeidheid leidt. We presenteren hier een model voor een onevenwicht qua energie-beschikbaarheid en energie-verbruik als een gevolg van laag-gradige inflammatie. In dit verhalend overzicht, bespreken we hoe laag-gradige inflammatie kan leiden tot verminderde beschikbaarheid van cellulaire energie. Laag-gradige inflammatie induceert een metabole omschakeling van energie-efficiënte oxidatieve fosforylatie naar snel-werkende, maar minder efficiënte, aërobe glycolytische energie-produktie; doet reaktieve zuurstof soorten verhogen en reduceert insuline-sensitiviteit. Deze effekten resulteren in gedaalde glucose-beschikbaarheid en, daardoor, verminderde cellulaire energie. Daarnaast suggereert nieuw bewijsmateriaal dat chronische laag-gradige inflammatie verbonden is met de bereidheid om inspanning te leveren onder specifieke omstandigheden. Veranderingen in het circadiaans ritme en slaap-stoornissen kunnen de effekten van inflammatie op de beschikbaarheid van cellulaire energie en niet-adaptief energie-verbruik mediëren. In het tweede deel van deze bespreking, presenteren we bewijs voor deze metabole mechanismen in modellen voor aanhoudende vermoeidheid, waarbij we focussen op Chronische Vermoeidheid Syndroom en kanker-gerelateerde vermoeidheid. Het meeste bewijsmateriaal voor gedaalde beschikbaarheid van cellulaire energie met betrekking tot vermoeidheid komt van studies over het Chronische Vermoeidheid Syndroom. Hoewel het mechanistisch bewijs uit de literatuur omtrent kanker-gerelateerde vermoeidheid nog beperkt is, wijzen de beperkte resultaten ook naar gereduceerde beschikbaarheid van cellulaire energie. Er is ook groeiend bewijs voor het feit dat het energie-verbruik voor aktiviteiten de verminderde beschikbaarheid van cellulaire energie bij patiënten met persisterende vermoeidheid overstijgt. Dit suggereert dat een onvermogen om energie-verbruik aan te passen aan de beschikbare bronnen één mechanisme kan zijn dat aan de basis ligt van persistente vermoeidheid.

Inleiding

Chronische of persisterende vermoeidheid is een courant, uitputtend symptoom van meerdere ziekten. Het is één van de meeste frequent gerapporteerde symptomen bij kanker en kanker-behandeling, en is zeer sterk aanwezig bij meerdere chronische ziekten, zoals Multipele Sclerose, diabetes en Reumatoïde Artritis. Daarnaast is ‘t het kenmerkend symptoom van het Chronische Vermoeidheid Syndroom, een aandoening waarbij ernstige persistente vermoeidheid wordt ervaren in afwezigheid van een gediagnostiseerde ziekte. Aanhoudende vermoeidheid is anders dan acute vermoeidheid. Acute vermoeidheid is een gezonde, adaptieve respons op fysieke of mentale inspanning, die metabole signalisering induceert om verdere energie-consumptie te vermijden. Acute vermoeidheid verdwijnt typisch na rust of slaap. In tegenstelling daarmee is persisterende vermoeidheid dikwijls disproportioneel met de uitgeoefende aktiviteiten en wordt over het algemeen niet volledig verlicht door rust. Er zijn geen behandelingen voor aanhoudende vermoeidheid die goedgekeurd werden door de Amerikaanse ‘Food and Drug Administration’, ten dele omdat de onderliggende mechanismen nog niet goed worden begrepen.

Er werd gesuggereerd dat aktivatie van inflammatoire mechanismen aan de basis ligt van persistente vermoeidheid bij veel patiënten-populaties [bv. Montoya JG et al. Cytokine signature associated with disease severity in Chronic Fatigue Syndrome patients. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2017) 114: E7150-E7158] en dieren-modellen. Inderdaad: het is goed bekend uit experimentele studies dat acute ernstige inflammatie, zoals deze geïnduceerd door lipopolysaccharide (LPS), acuut ziekte-gedrag, inclusief vermoeidheid, veroorzaakt. Deze respons werd geïnterpreteerd als een adaptief proces dat leidt tot het behoud van energie en reductie van het risico op verdere verspreiding van pathogenen (bv. door het zich terugtrekken uit sociale interakties) [Dantzer R et al. The neuroimmune basis of fatigue. Trends Neurosci. (2014) 37: 39-46]. Bovendien is, bij auto-immune ziekten zoals Multipele Sclerose, diabetes en Reumatoïde Artritis, het vermoeidheid-niveau geassocieerd met een toename van plasma-cytokinen, bijzonderlijk bij opflakkering van symptomen. Verbanden tussen kleine, langdurige verhogingen qua inflammatoire cytokinen en chemokinen in het plasma, en persisterende vermoeidheid werden ook gerapporteerd bij kanker-overlevers; en bij individuen met het Chronische Vermoeidheid Syndroom [zie Montoya JG et al. hierboven]. Bij deze patiënten zijn de waarden van plasma-cytokinen over het algemeen veel lager dan deze die worden gedetekteerd bij patiënten met auto-immune ziekten. De mechanismen waarmee subtiele verhogingen qua inflammatie vermoeidheid induceren zijn nog onduidelijk en zouden verschillend kunnen zijn van wat werd aangetoond voor acute ernstige inflammatie. Het aantal in de literatuur gerapporteerde associaties suggereert echter dat het effekt biologisch significant is.

We stellen voor dat chronische laag-gradige inflammatie persistente vermoeidheid induceert en/of bestendigt door het induceren van een onevenwicht tussen beschikbaarheid van cellulaire energie en cellulair & aktiviteiten energie-verbruik. Inflammatie verhoogt de noodzaak van immuun-cellen om snel cellulaire energie te genereren. Om hieraan te voldoen verschuiven immuun-cellen naar aërobe glycolyse voor energie-produktie, een minder efficiënt maar snel-werkend mechanisme. Tijdens chronische laag-gradige inflammatie wordt verwacht dat het uitgebreid vertrouwen op aërobe glycolyse zal leiden tot gedaalde beschikbaarheid van nutriënten en dus tot minder energie-beschikbaarheid voor de noodlijdende orgaan-systemen. Het energie-evenwicht van het organisme kan verder belast raken door veranderingen qua circadiaanse ritmes en slaap. Daarnaast is er bewijs dat suggereert dat laag-gradige of chronische inflammatie (maar niet acute ernstige inflammatie) gelinkt kan worden aan verhogingen qua energie-verbruik bij aktiviteiten, wat bijdraagt tot het onevenwicht tussen energie-beschikbaarheid en -verbruik en, daardoor, leidt tot vermoeidheid.

Effekten van laag-gradige inflammatie op energie-produktie en -verbruik

Adenosine-trifosfaat (ATP) is de voornaamste vorm van energie-‘munteenheid’ die door de cellen wordt gebruikt. Het genereren van ATP omvat het katabolisme van macronutriënten (koolhydraten, lipiden en proteïnen), elk startend van een uniek metabool mechanisme, maar dat uiteindelijk leidt tot ATP-produktie door de cellen. Factoren die ATP-produktie negatief kunnen beïnvloeden omvatten gedaalde intracellulaire glucose-beschikbaarheid (door veranderingen in het metabolisme van macronutriënten of verminderde glucose-opname door de cellen), gedaalde funktie van de mitochondrieën wat betreft aërobe energie-produktie en daaropvolgende afhankelijkheid van minder-efficiënte aërobe glycolyse.

Energie-produktie tijdens langdurige inflammatie

Inflammatie vereist een verandering qua metabolisme en deze wijzigingen verschillen voor acute en chronische of langdurige inflammatie. Bij acute inflammatie is snelle ATP-produktie door de immuun-cellen vereist voor de ganse reeks immuun-responsen. Immuun-cellen (lymfocyten en leukocyten) wisselen van oxidatieve fosforylatie naar een groter vertrouwen op aërobe glycolyse voor snelle ATP-produktie. Deze verschuiving is in het voordeel van overhaaste ATP-produktie terwijl de katabole efficiëntie wordt opgeofferd, resulterend in verminderde mitochondriale werking en gestegen aanmaak van lactaat.

Bijkomend is langdurige inflammatie geassocieerd met verhoogde insuline-resistentie en gedaalde glucose-tolerantie, wat leidt tot verminderde glucose-opname door de immuun-cellen en, bijgevolg, minder globale ATP-produktie uit glucose. Tijdens persistente laag-gradige inflammatie worden daarom energie en glucose afgeleid van andere systemen om de immuun-respons te ondersteunen. Ter compensatie doet het lichaam het lipiden- en proteïnen-metabolisme stijgen voor de produktie van ATP. Het lipiden-metabolisme is een traag proces en kan dus niet voldoen aan de snelle energie-vereisten. Daarnaast betekent een verhoogd betrouwen op het proteïnen-metabolisme dat andere funkties, zoals het bevorderen van groei-stimulatie, gecompromitteerd raken. Inflammatie leidt ook tot meer reaktieve zuurstof soorten (ROS) om binnendringende pathogenen te bestrijden. ROS kunnen echter schadelijk zijn voor mitochondrieën en mitochondriaal DNA, en dus draagt langdurige blootstelling aan ROS tijdens chronische inflammatie bij tot mitochondriale dysfunktie.

De effekten van chronische inflammatie zijn bijzonder schadelijk voor neuronen die sterk afhankelijk zijn van oxidatieve fosforylatie voor hun ATP-behoeften. Bij normaal brein-metabolisme vertrouwen neuronen sterk op astrocyten. Astrocyten gebruiken glycolyse om lipiden en glucose om te zetten naar pyruvaat en dan lactaat. Lactaat wordt dan naar neuronen gestuurd, waar het binnenkomt in de TCA-cyclus. Tijdens chronische inflammatie zorgt insuline-resistentie voor een daling van glucose en het proteïnen-metabolisme in het astrocyten, wat resulteert in verminderde beschikbaarheid van lactaat voor neuronen, wat deze er toe dwingt sterker te leunen op het trager proces van het lipiden-metabolisme. Verder is inflammatie in staat om de mitochondriale efficiëntie te verlagen, wat de metabole belasting op neuronen verhoogt. Veranderingen qua neuronaal metabolisme zullen uiteindelijk het neuronaal funktioneren aantasten.

Aktiviteiten energie-verbruik tijdens inflammatie

Er wordt geraamd dat chronische laag-gradige inflammatie het systemisch energie-verbruik met 10% verhoogt. Gezien de gestegen energie-vereisten bij chronische inflammatie en de resulterende gedaalde energie-beschikbaarheid, zou men verwachten dat het aktiviteiten energie-verbruik (d.i. de hoeveelheid energie die wordt gespendeerd aan aktiviteiten) zou verminderen. Meerdere studies in de context van acute, ernstige inflammatie bekrachtigen deze hypothese en tonen de verminderde bereidheid (motivatie) tot inspanning, zowel bij knaagdier-modellen als bij mensen. Resultaten van deze en andere studies suggereren echter ook dat motivatie-gedrag anders beïnvloed kan zijn bij laag-gradige inflammatie.

Studies met dieren-modellen tonen een daling qua inspanning om voedsel te verkrijgen enkel na toediening van hogere dosissen inflammatoire mediatoren. Voor de laagste dosissen was er niet alleen geen verminderde, er bleek ook een trend naar meer aktiviteit. Verder testten onderzoekers dieren 24 h na een acute inflammatoire aanval (LPS-injektie), een punt waar de acute inflammatoire respons en het ziekte-gedrag waren geluwd: er werd een verschuiving vastgesteld wat betreft motivationele prioriteit naar keuzes die een hogere inspanning voor een meer in het oog springende beloning vereisten.

Een vergelijking van de resultaten van de twee beschikbare studies bij mensen wijst ook op afzonderlijke effekten van hoog- vs. laag-gradige inflammatie op keuzes omtrent energie-verbruik. Researchers testten gezonde individuen 2 en 5 h na LPS-injektie en vonden een verminderde bereidheid om taken uit te voeren die een grote inspanning vergen (2, maar niet 5, h na injektie; op 2 h had de inflammatie z’n piek bereikt). In tegenstelling daarmee vonden anderen, bij deelnemers 5 h na LPS, een verhoogde bereidheid om taken uit te voeren die een grote inspanning vergen (maar enkel in omstandigheden die voordelig waren om iets te winnen). Ze merkten verder op dat deelnemers te zwak waren om getest te worden tussen 3 en 4 h na injektie. Op te merken: de 2 studies verschilden wat betreft meerdere belangrijke aspecten, inclusief karakteristieken van het staal (enkel mannen vs. een mix van mannen en vrouwen) en taken (keuze tussen aanvaarden of afwijzen van een taak vs. keuze tussen een taak met grote inspanning/grote beloning of een lage inspanning/kleine beloning). Niettemin, stellen we op basis van deze experimentele gegevens bij muizen en mensen als hypothese dat acute ernstige inflammatie leidt tot veralgemeende adaptieve dalingen van energie-verbruik/inspanning, terwijl milde inflammatie kan leiden tot relatieve stijgingen van energie-verbruik/inspanning op voorwaarde dat de drijfveer groot genoeg is. Deze notie wordt ondersteund door onze bevindingen dat laag-gradige inflammatie geassocieerd was met keuzes voor verhoogde inspanning van een groep kanker-patiënten en -overlevers. Er dient nog te worden nagegaan of deze verschuivingen qua inspanning-gedrag/energie-verbruik overéénkomen met ‘herstel’ of met een omschakeling van de immuun-cellen van een glycolytisch naar een meer oxidatief gestuurd metabool profiel. Daarnaast werden verschuivingen in het gedrag tijdens chronische laag-gradige inflammatie nog niet bestudeerd.

De effekten van inflammatie op inspanning/energie-verbruik bij motivatie-taken lijken te worden gemedieerd door het dopaminerg systeem. Hoewel het mechanisme waardoor inflammatie in staat is de dopamine-neurotransmissie te wijzigen nog onduidelijk is, geeft de literatuur omtrent Parkinson’s aan dat chronische neuro-inflammatie leidt tot oxidatieve stress en mitochondriale schade in dopaminerge neuronen, leidend tot een belangrijke verstoring qua dopaminerge [via dopamine werkende] neurotransmissie. Dopaminerge neuronen zijn bijzonder kwetsbaar voor inflammatie. Hoewel de oorzaak van deze kwetsbaarheid nog niet volledig wordt begrepen, kunnen de verhoogde basale oxidatieve fosforylatie van deze cellen en de auto-oxidatie van overmatig extracellulair dopamine daartoe bijdragen.

Slaap en circadiaanse ritmes als partiële mediatoren van de effekten van chronische laag-gradige inflammatie op energie-beschikbaarheid en -verbruik

Inflammatie kan bijkomend leiden tot meer aanhoudende wijzigingen in het metabolisme via veranderingen van het circadiaans ritme en slaap. Chronische laag-gradige en ernstige inflammatie bleek de slaap-kwaliteit en circadiaanse ritmes te beïnvloeden, en vice versa [Rahman K et al. Sleep-wake behavior in Chronic Fatigue Syndrome. Sleep (2011) 34: 671-678]. Veranderingen qua ritmes van de circadiaanse aktiviteit werden gelinkt met vermoeidheid. Slaap-stoornissen en verminderde slaap-kwaliteit – dikwijls gerapporteerd door individuen met persistente vermoeidheid – kunnen ook leiden tot een gedesorganiseerd/ontregeld circadiaans ritme omwille van dutjes tijdens de dag en strukturele wijzigingen qua slaap-aanvang ‘s nachts.

De meeste metabole processen worden gereguleerd door de circadiaanse klok en veranderingen qua circadiaans ritme of slaap zijn verbonden met metabole veranderingen, zoals verhoogd circulerend glucose en gedaalde insuline-sensitiviteit. Specifiek: expressie van mitochondriale proteïnen betrokken bij veel metabole processen ondergaat post-translationele modificaties die worden gereguleerd door het ‘Clock’-gen [Circadian Locomotor Output Cycles Kaput; beïnvloedt de circadiaanse ritmes]. Daarnaast wordt het mitochondriaal oxidatief metabolisme ook gecontroleerd door de circadiaanse klok via oscillaties in de biosynthese van nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD+) en de beschikbaarheid van mitochondriale enzymen.

Onvoldoende slaap en wijzigingen in circadiaanse ritmes kunnen ook het verbruik van cellulaire energie en aktiviteit veranderen. Pre-klinische studies tonen een verhoogd energie-verbruik na totale slaap-onthouding bij ratten. Zo ook leidde experimenteel geïnduceerde slaap-onthouding bij gezonde menselijke vrijwilligers tot gestegen dagelijks energie-verbruik (bepaald via totale-ruimte calorimetrie; meten van zuurstof-consumptie en koolstof-dioxide produktie). Hoewel dit gepaard ging met een compenserende toename in energie (voedsel-inname, t.t.z. calorische inname hoger dan calorisch verbruik), steeg de fysieke inspanning significant. Als de hierboven beschreven studies steunen op experimenteel geïnduceerde veranderingen qua circadiaans ritme en slaap, is het onduidelijk in welke mate deze bevindingen relevant zijn voor natuurlijk optredende veranderingen. Daarnaast: of meer subtiele, aanhoudende veranderingen qua slaap en circadiaans ritme, zoals deze geobserveerd bij vermoeide individuen, ook energie-verbruik wijzigen, dient nog te worden aangetoond.

Samenvatting van de voorgestelde mechanismen

Chronische laag-gradige inflammatie is gerelateeerd met een persistente metabole switch naar snellere, maar minder efficiënte, glycolytische energie-produktie, en verhoogde aanmaak van ROS. Dit beïnvloedt op z’n beurt de mitochondriale funktie, waardoor het betrouwen op glycolytische mechanismen vergroot. Daarnaast gaat, hoewel chronische inflammatoire processen meer energie vereisen, deze verhoogde nood aan energie niet altijd gepaard met verminderingen qua aktiviteiten energie-verbruik. Dit lijkt in het bijzonder het geval in de context van laag-gradige inflammatie, die motivatie voor inspanning bleek te verhogen. Inflammatie kan ook circadiaanse ritmes en slaap beïnvloeden (en vice versa), wat de effekten op energie-beschikbaarheid en -verbruik verder kan verergeren.

We stellen voor dat dit onevenwicht tussen energie-beschikbaarheid vs. -verbruik aan de basis ligt van het ervaren van vermoeidheid geïnduceerd door chronische laag-gradige inflammatie. Hierna bespreken we het bewijsmateriaal voor deze metabole mechanismen bij persistente vermoeidheid.

Aanhoudende vermoeidheid ten gevolge gereduceerde energie-beschikbaarheid en verhoogd energie-verbruik?

Er werden voornamelijk verbanden tussen laag-gradige inflammatie en aanhoudende vermoeidheid gerapporteerd bij individuen met CVS of CRF. Bij patiënten met CVS, bleek de vermoeidheid-ernst geassocieerd met gestegen cytokine-concentraties in plasma [zie Montoya JG et al. hierboven] en ruggemergvocht [Hornig M et al. Cytokine network analysis of cerebrospinal fluid in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Mol. Psychiatry (2016) 21: 261-269]. Er werden ook wijzigingen in de fysiologische stress-respons (overwegend hypothalamus-hypofyse-bijnier as output) bij CVS-patiënten gerapporteerd [bv. Silverman M et al. Neuroendocrine and immune contributors to fatigue. PMR (2010) 2: 338-346], suggererend dat laag-gradige inflammatie het resultaat kan zijn van een gereduceerde sensitiviteit voor immuun-regulerende stress-hormonen zoals cortisol. Voor CRF begint de vermoeidheid gewoonlijk tijdens de kanker-behandeling maar houdt bij overleving aan bij een significante subset patiënten. Het is geweten dat de meeste eerste-lijn behandelingen zoals chemotherapie en chirurgie een inflammatoire respons induceren (bv. door weefsel-beschadiging). Stijgingen van inflammatoire merkers bleken inderdaad geassocieerd met verhoogde vermoeidheid-ernst bij patiënten die behandeling ondergingen, hoewel niet alle inflammatoire merkers geassocieerd met vermoeidheid een respons op kanker-behandeling vertonen, wat de aanwezigheid van andere oorzakelijke factoren suggereert. Bij kanker-overlevers werden ook, ondanks het ophouden van de onmiddellijke inflammatoire effekten van de kanker-behandeling, verbanden tussen gestegen waarden van inflammatoire merkers en verhoogde vermoeidheid gezien. CRF bij overlevers bleek daarnaast geassocieerd met psychosociale stress factoren (zoals angst voor het terugkeren van de kanker) wat suggereert dat inflammatoire processen bij overlevers (ten dele) stress-gerelateerd kunnen zijn.

Gedaalde energie-beschikbaarheid bij aanhoudende vermoeidheid

Bewijs voor verminderde energie-beschikbaarheid bij langdurige vermoeidheid komt voornamelijk uit metaboloom-studies [bv. Fluge Ø et al. Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. JCI Insight (2016) 1: e89376 /// Naviaux RK et al. Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2016) 113: E5472-5480 /// Yamano E et al. Index markers of Chronic Fatigue Syndrome with dysfunction of TCA and urea cycles. Sci Rep. (2016) 6: 34990] en van studies omtrent mitochondriale dysfunktie [bv. Filler K et al. Association of mitochondrial dysfunction and fatigue: a review of the literature. BBA Clin. (2014) 1: 12-23]

Mitochondriale Dysfunktie

Mitochondrieën worden dikwijls voorgesteld als de ‘krachtcentrales van de cel’. De mitochondriale werking kan gecompromitteerd worden door meerdere factoren, inclusief verminderde beschikbaarheid van de nodige metabolieten en mitochondriale schade door, bijvoorbeeld, oxidatieve stress. De notie dat mitochondriale dysfunktie kan leiden tot vermoeidheid wordt aangegeven door de observatie dat vermoeidheid een courant symptoom bij mitochondriale ziekte is en dat vermoeidheid-achtig gedrag in dieren-modellen geassocieerd is met gedaalde expressie van mitochondriale complexen, verminderingen qua metabole aktiviteit en veranderingen qua mitochondriale morfologie in de hersenen.

Het verband tussen mitochondriale dysfunktie en persistente vermoeidheid werd het meest bestudeerd bij patiënten met CVS. Een systematische ‘review’ rapporteerde dat 21 op 25 artikels beperkt waren tot CVS [zie Filler K et al. hierboven]. Lagere serum-waarden van het anti-oxidant CoQ10 was de meest consistente bevinding van het overzicht, met beperkt bewijs voor lagere waarden van andere anti-oxidanten en verhoogde waarden van oxidatieve stress merkers. Er werden lagere carnitine-waarden gezien in sommige studies maar de resultaten hingen af van het type carnitine dat werd bepaald. Later gepubliceerde studies over CVS bevestigen verhoogde oxidatieve stress, mogelijke dalingen qua efficiëntie van de ATP-aanmaak en verminderingen van de mitochondriale energie-produktie bij CVS-patiënten [Ciregia F et al. Bottom-up proteomics suggests an association between differential expression of mitochondrial proteins and Chronic Fatigue Syndrome. Transl. Psychiatry (2016) 6: e904]. Het bepalen van de zuurstof-consumptie in PBMCs [Tomas C et al. (2017). Cellular bioenergetics is impaired in patients with Chronic Fatigue Syndrome. PLoS ONE 12: e0186802] is veelbelovend, wijzend op een gereduceerde capaciteit van de mitochondrieën om te voldoen aan de gestegen energie-vereisten tijdens cellulaire stress; een replicatie omwille van het gebruik van ingevroren en verse bloedstalen, en de beperkte grootte van het staal is aangewezen.

Studies aangaande CRF bleven tot hier toe beperkt tot de onmiddellijke effekten van kanker-behandeling en het is onduidelijk in welke mate deze effekten nog aanwezig zijn bij overlevers. Pre-klinische research heeft aangetoond dat zowel kanker als kanker-therapie geassocieerd zijn met mitochondriale dysfunktie. Op basis van pre-klinische modellen is het onbekend of door behandeling geïnduceerde of door kanker geïnduceerde veranderingen qua mitochondriale funktie verband houden met vermoeidheid. Een handvol observationele studies van één research-groep rapporteren echter over een associatie bij prostaat-kanker patiënten die bestraling-therapie ondergaan. Hun resultaten duiden op verminderd mitochondriaal funktioneren tesamen in associatie met vermoeidheid, zoals bewezen door gedaalde expressie van mitochondrieën-gerelateerde genen, verminderde expressie van mitochondriale elektronen-transport complex-II enzymen en gestegen apoliproteïne-A1 (ApoA1) in associatie met hogere vermoeidheid. ApoA1 is belangrijk voor lipiden-opruiming en een stijging qua ApoA1 is indicatief voor een gedaald gebruik van lipiden voor ATP-synthese.

Een handvol studies en klinische proeven bekrachtigen de hierboven beschreven bevindingen. Twee experimentele studies bij CVS-patiënten toonden wijzigingen in metabole processen. Resultaten van de in vitro stimulatie van skeletspier-cellen van patiënten met CVS gaven insuline-resistentie of verminderde sensitiviteit van insuline-receptoren aan [Brown AE et al. Abnormalities of AMPK activation and glucose uptake in cultured skeletal muscle cells from individuals with Chronic Fatigue Syndrome. PLoS ONE (2015) 10: e0122982; zie ‘Aktivatie van AMPK & glucose-opname in M.E.(cvs) spiercellen]. Verder vertoonden CVS-patiënten een trager herstel na maximale inspanning-test, leidend tot een snellere afhankelijkheid op het minder efficiënt glycolytisch metabolisme tijdens een daaropvolgende test [Snell CR et al. Discriminative validity of metabolic and workload measurements for identifying people with Chronic Fatigue Syndrome. Phys. Ther. (2013) 93: 1484-1492].

Anti-oxidanten supplementering kan doeltreffend zijn naar het verminderen van vermoeidheid toe, wat een oorzakelijk verband suggereert tussen verminderde beschikbaarheid van anti-oxidanten en vermoeidheid. Bij patiënten met CVS deed supplementering met CoQ10 en nicotinamide-adenine-dinucleotide (NADH) de vermoeidheid dalen, terwijl dat niet geval was voor een placebo-behandeling [Castro-Marrero J et al. Does oral coenzyme Q10 plus NADH supplementation improve fatigue and biochemical parameters in Chronic Fatigue Syndrome? Antioxid. Redox Signal. (2014) 22: 679-685]. Supplementering bleek ook CRF te verbeteren. Cachexische patiënten [cachexie = veralgemeende zwakte-toestand] met gevorderde gynaecologische kanker leken voordeel te halen uit de toediening van meerdere metabolisme-gerelateerde supplementen naast hun standaard cachexie-behandeling met synthetisch progestogeen; wat verminderingen qua vermoeidheid, inflammatie en energie-verbruik aantoont in vergelijking met enkel de standaard behandeling. Bij patiënten met borst-kanker die chemotherapie ondergaan, leidde supplementering met een aminozuren-gel die CoQ10 en L-carnitine bevat tot minder ernstige vermoeidheid. Aangezien deze studie een ‘standard-of-care’ conditie als controle omvatte, kan een placebo-effekt niet worden uitgesloten. In tegenstelling daarmee werd bij een grote studie met of borst-kanker patiënten die chemotherapie ondergingen, gebruikmakend van supplementering met vitamine-E met of zonder CoQ10, geen enkel effekt van CoQ10 op de ontwikkeling van vermoeidheid gevonden. In dieren-modellen werd ook aangetoond dat verscheidene molekulen met anti-oxidante eigenschappen vermoeidheid-achtig gedrag kunnen verminderen [bv. quercetine, coenzyme-Q10, ginsenoside-Rb1 (steroïd-achtige stof voorkomend in ginseng, agonist voor de oestrogeen-receptor)]. Bij deze studies dient te worden opgemerkt dat de vermoeidheid-modellen een significante beperking betekenen. Aangezien de mechanismen die ten gronde liggen aan CVS nog slecht gedefinieerd zijn, is de validiteit van dieren-modellen voor CVS betwistbaar. Bovendien induceren en kwantificeren veel van deze studies vermoeidheid in dezelfde interventie (bv. gedwongen zwemmen), wat inherent problematisch is. Daarom is nog veel werk vereist om onze model-systemen te verbeteren en deze bevindingen te valideren.

Samengevat: het meeste bewijsmateriaal voor een verband tussen vermoeidheid en mitochondriale werking komt van CVS, wijzend op lagere waarden van anti-oxidanten en mogelijke dalingen qua mitochondriale ATP-produktie. Hoerwel er geen lagere anti-oxidanten concentraties werden gevonden bij kanker-patiënten, duiden wijzigingen van de mitochondriale gen-expressie toch op een rol voor het mitochondriaal funktioneren bij vermoeidheid. Resultaten van klinische en pre-klinische studies wijzen op mogelijke voordelige effekten van mitochondrieën-ondersteunende supplementen. De meeste observationele en interventie-studies lijden echter onder ernstige beperkingen wat betreft staal-grootte of studie-ontwerp. Daarnaast werden de exacte oorzaken van gedaalde waarden van anti-oxidanten of ATP-aanmaak nog niet bestudeerd. Hoewel inflammatie waarschijnlijk de oorzaak is, is het zeker niet de enige kandidaat. Dus zijn bijkomende pre-klinisch onderzoek om de mechanismen te identificeren, als ook klinische replicaties bij grotere groepen, gebruikmakend van placebo-gecontroleerde ontwerpen en relevante biomerkers, dringend aangewezen.

Metabolomica

Metabolomica-studies laten een brede beoordeling van veranderingen in het metabolisme toe. Drie dergelijke studies rapporteerden over CVS, elk met verschillende resultaten maar allemaal wijzend naar gereduceerde metabole aktiviteit. Yamano et al. [ref. zie hierboven] leverden bewijs voor verminderde aktiviteit in de TCA- en de ureum-cyclus. Naviaux [ref. zie hierboven] rapporteerde over gedownreguleerde metabolieten van twee klassen lipiden en Fluge [ref. zie hierboven] over gedaalde concentraties aminozuren die fungeren als voorlopers voor acetyl-Coenzyme A, één van de voornaamste inputs van de TCA-cyclus. Hoewel Yamano et al. & Naviaux et al. geen meldingen maakten over verbanden tussen metabolieten en vermoeidheid-graad, rapporteerde Fluge et al. dat er geen assosciaties waren. Ze observeerden eerder verbanden tussen leeftijd en ‘body-mass-index’, suggererend dat hun bevindingen niet specifiek waren voor vermoeidheid bij de CVS-patiënten.

Er werd slechts beperkt werk verricht aangaande metabolomica in dieren-modellen voor vermoeidheid; bij één studie van inspanning-geïnduceerde vermoeidheid werden echter meerdere potentiële “anti-vermoeidheid” metabolomica biomerkers geïdentificeerd. Eén daarvan was geranyl-difosfaat [wordt beschouwd als een sleutel-intermediair bij de biosynthese van steroïden], dat indirect de lipiden-synthese en proteïnen-afbraak kan reguleren. Sebacinezuur [een dicarbonzuur], een resultaat van het vetzuren-metabolisme dat geoxideerd kan worden tot metabole intermediairen voor de TCA-cyclus [acetyl-CoA & succinyl-CoA], was een ander.

Samengevat: de resultaten van de drie metabolomica-studies duiden op veranderingen in het lipiden- & vetzuren metabolisme en gedaalde TCA-aktiviteit in verband met vermoeidheid, wat lijkt op metabole wijzigingen tijdens chronische laag-gradige inflammatie. Aangezien de TCA-cyclus nodig is om de voorlopers voor het proces van oxidatieve fosforylatie te creëeren, zou een verminderde aktiviteiten wijzen op gedaalde ATP-produktie via gereduceerde oxidatieve fosforylatie. Aangezien het lipiden-metabolisme, of lipolyse, de meeste energie per gram substraat genereert, is het de meest efficiënte manier voor energie-opslag. Het katabolisme van lipiden naar bruikbare energie is een traag proces en wordt hoofdzakelijk aangewend bij uitgebreide energie-vereisten, zoals bij chronische inflammatie. Veranderingen in dit metabool mechanisme kunnen dus resulteren in verminderde beschikbaarheid van efficiënte energie-bronnen, wat leidt tot verhoogde afhankelijkheid van een op koolhydraten gebaseerd metabolisme. Daarnaast zou de gedaalde beschikbaarheid van vetzuren interfereren met de aërobe energie-produktie, wat de nood voor anaërobe glycolytische ATP-produktie verhoogt.

Verhoogd energie-verbruik bij aanhoudende vermoeidheid

Meerdere bevindingen wijzen naar een energie-verbruik voor aktiviteiten die de beschikbare energie overstijgt bij patiënten met CVS & CRF. Bv.: één studie rapporteerde dat ca. de helft van een groep CVS-patiënten een energie-verbruik ervaarde dat hun ervaren energie-beschikbaarheid overschreed [Jason L et al. The impact of energy modulation on physical functioning and fatigue severity among patients with ME/CFS. Patient Educ. Couns. (2009) 77: 237-241]. Daarnaast bleek dat een niet-farmacologische interventie gericht op het verminderen van de vermoeidheid bij CVS-patiënten enkel doeltreffend was bij die patiënten waar energie-beschikbaarheid en -verbruik overéénkwamen [Brown M et al. The role of changes in activity as a function of perceived available and expended energy in nonpharmacological treatment outcomes for ME/CFS. J. Clin. Psychol. (2011) 67: 253-260]. Bij CRF hebben we getoond dat kanker-overlevers die melding maken van ernstiger vermoeidheid, een verhoogde tendens vertoonden om inspanning te leveren. Kanker-patiënten onder behandeling vertoonden dit verband niet maar eerder een gedaalde neiging om inspanning te leveren. Andere onderzoekers rapporteerden significante positieve verbanden tussen vermoeidheid-ernst en gemiddeld dagelijks calorie-verbruik bij patiënten met borst-kanker na de vierde cyclus chemotherapie. Dus is er preliminair bewijs dat suggereert dat energie-verbruik niet overéénkomt met (ervaren) energie-beschikbaarheid.

Veranderingen in circadiaanse ritmes en slaap bij bij aanhoudende vermoeidheid

Zoals hierboven vermeld, kunnen door laag-gradige inflammatie geïnduceerde veranderingen van het metabolisme gemedieerd zijn door wijzingen in circadiaanse ritmes & slaap, mogelijks via veranderingen van de melatonine-ritmiciteit. Hieronder bespreken we de bevindingen omtrent slaap, circadiaans ritme en melatonine in relatie tot chronische vermoeidheid.

Bij CVS werden een slechte slaap en wijzigingen qua melatonine-ritmiciteit, maar niet qua circadiaans ritme, gerapporteerd. CVS-patiënten maken meer melding van slaap-storrnissen en vertonen abnormale slaap-progressie (d.w.z. grotere mate van cyclisch alternerend patroon). Daarnaast was de vermoeidheid-graad geassocieerd met door de patiënten gerapporteerde slechte slaap, wat op z’n beurt verband hield met kleine toenames van de waarden van de pro-inflammatorire cytokinen interleukine-1β & tumor necrose factor-α in het plasma. Hoewel er geen bewijs werd gevonden voor een gewijzigd circadiaans ritme bij CVS, is er bewijs voor veranderde melatonine-ritmiciteit. Bv.: er werden significant hogere nachtelijke melatonine-waarden in het speeksel gezien bij adolescenten met CVS die melding maakten van niet-verfrissende slaap vergeleken met gezonde individuen. Verder was de associatie tussen het circadiaans ritme van de lichaamstemperatuur een melatonine-aanvang, die wordt gezien bij gezonde mensen, afwezig bij CVS-patiënten. Hoewel in één studie de behandeling met melatonine of fototherapie (daglicht-therapie) de vermoeidheid niet deden afnemen bij CVS-patiënten, was melatonine succesvol voor het verminderen van vermoeidheid wanneer de deelnemers werden geselekteerd voor een later-dan-gewoonlijke avondlijke melatonine-start. Deze studie omvatte placebo-controle maar de vermoeidheid-reducties waren significant meer uitgesproken bij patiënten met een zeer late start vs. Deze met een relatief vroege start, suggererend dat de effekten waarschijnlijk niet te verklaren zijn door enkel een placebo-effekt.

Bij kanker-patiënten werden associaties tussen CRF en verstoord circadiaans ritme en slaap gerapporteerd vóór, tijdens en na behandeling. In een longitudinale studie bij borst-kanker patiënten, waren verhoogde vermoeidheid tijdens chemotherapie gerelateerd met meer meldingen van slaap-stoornissen alsook meer dutjes en verminderd wakker-zijn tijdens de dag. In een subgroep van deze patiënten, waarvan info over inflammatie beschikbaar was, bleken verhoogde vermoeidheid of ontregelde slaap geassocieerd met meer inflammatie. Interventies gericht op het normaliseren van het circadiaans ritme bleken succesvol wat betreft het verlichten van CRF. Behandeling met helder wit licht was doeltreffend wat betreft het voorkomen en behandelen van circadiaans ritme desynchronisatie bij patiënten met borst-kanker, en verbeterde vermoeidheid bij overlevers van borst-kanker en in een gemengde groep van overlevers van niet-uitgezaaide kanker. Er werd getoond dat licht-behandeling tijdens chemotherapie voor borst-kanker verhoogde vermoeidheid voorkomt, hoewel verrassend genoeg, deze effekten niet gemedieerd bleken door samenlopende effekten op het circadiaans ritme.

Samengevat: verstoorde slaap en gewijzigde circadiaanse of melatonine-ritmiciteit treden frequent op bij individuen met aanhoudende vermoeidheid, hoewel deze kan worden ervaren in afwezigheid van een veranderde slaap en circadiaans ritme. Slechts enkele studies hebben de verbanden tussen laag-gradige inflammatie en slaap of circadiaans ritme in de context van vermoeidheid beoordeeld, en de resultaten zijn inconsistent. Daarnaast warden associaties tussen slaap of circadiaans ritme en metabole uitkomsten niet bestudeerd in vermoeide populaties.

Samenvatting & besluit

We hebben hier een model voorgesteld van persistente vermoeidheid ten gevolge chronische laag-gradige inflammatie die leidt tot een onevenwicht in energie-beschikbaarheid en -verbruik, wat kan worden gemedieerd en onderhouden door veranderingen qua circadiaans ritme en slaap. De hier besproken literatuur duidt inderdaad op associaties tussen aanhoudende vermoeidheid bij CVS en CRF met veranderingen in cellulair metabolisme, verstoorde slaap en, in mindere mate, ontregelingen van het circadiaans ritme. Voor zowel CRF en CFS werden modellen met meerdere oorzaken gesuggereerd; deze omvatten niet enkel laag-gradige inflammatie en verstoorde slaap, maar ook veranderingen qua in stress-fysiologische responsen, genetische kwetsbaarheid en socio-demografische factoren (o.a.). Deze oorzaken zijn niet wederzijds exclusief en wijzen mogelijks op een beperkter aantal uiteindelijke eindpunten. We bespraken hier een dergelijk finaal gemeenschappelijk mechanisme, waarbij meerdere erkende bijdragende factoren aan persistente vermoeidheid zijn opgenomen.

Er zijn meerdere beperkingen omtrent de huidige stand van de kennis. Ten eerste: de meeste studies warden uitgevoerd bij patiënten met CVS, en dit is in het bijzonder het geval voor studies omtrent metabolisme en energie-produktie. Het is dus zeker onduidelijk in welke mate de bevindingen omtrent metabolisme en energie-produktie ook betrekking hebben op patiënten met CRF. Bovendien zijn slechts weinig rapporten beschikbaar die meer dan één van de gesuggereerde parameters voor ons voorgesteld model omvatten. Slechts twee studies verkenden associaties tussen laag-gradige inflammatie en slaap, één bij CVS-patiënten en één bij vermoeide borst-kanker patiënten. Naar ons weten werden er geen studies gepubliceerd die verbanden beschrijven tussen inflammatie en metabolisme bij patiënten met aanhoudende vermoeidheid. Ondanks dit gebrek aangaande meer allesomvattende studies, suggereert het bewijsmateriaal dat nu beschikbaar is, dat gedaalde beschikbaarheid van cellulaire energie een rol bij chronische vermoeidheid kan spelen wanneer deze vermoeidheid geassocieerd is met laag-gradige inflammatie. Daarnaast is er beperkt bewijs voor gestegen energie-verbruik voor aktiviteiten, wat suggereert dat het energie-verbruik niet aangepast is aan de mate van vermoeidheid of aan de energie-beschikbaarheid.

Interventie-studies gericht op het verbeteren van aspecten van het gepresenteerde model, met als uiteindelijk doel het verlichten van vermoeidheid, zijn nog schaars. Niettemin is het reeds duidelijk dat deelnemers aan dergelijke studies zorgvuldig geselekteerd dienen te worden en niet enkel op basis van hun ervaren van vermoeidheid. De studie waarbij zorgvuldige selektie van individuen met CVS met een avondlijke melatonine-start die later gewoonlijk valt en significant voordelige effekten onthulde van melatonine-supplementering, illustreert dit mooi. Dergelijke effekten werden niet gezien wanneer de deelnemers enkel werden geselekteerd op basis van hun vermoeidheid-toestand.

Samengevat: er is meer research nodig om inéén te puzzelen hoe chronische laag-gradige inflammatie kan leiden tot het ervaren van aanhoudende vermoeidheid. Niettemin ligt een mogelijke belangrijke verklaring bij gereduceerde cellulaire energie gekoppeld met verhoogde of maladaptieve veranderingen qua energie-verbruik. Bewijsmateriaal voor dit model kan worden gevonden voor zowel laag-gradige inflammatie als vermoeidheid.

februari 8, 2019

Bewijs voor metabolieten-abnormaliteiten in het brein bij M.E.(cvs)

Filed under: Celbiologie,Neurologie — mewetenschap @ 2:28 pm
Tags: , , , , , , ,

Een (te groot) deel van de medische ‘professionals’ weigert de term Myalgische Encefalomyelitis (wat betekent: spierpijn gerelateerd met inflammatie – wat overigens niét hetzelfde is als ‘infektie’ – van het centraal zenuwstelsel) te gebruiken omdat er volgens hen geen inflammatie in de hersenen kan worden aangetoond. We gaven op deze pagina’s al informatie mee die het tegenovergestelde aantoont.

Michael B. VanElzakker van de ‘Harvard Medical School’ besprak (in ‘Frontiers in Neurology’, 2019) de methodes om neuro-inflammatie bij in M.E.(cvs) te bestuderen (‘Neuroinflammation and cytokines in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS): A critical review of research methods). Hij opperde dat, omwille van de talrijke bronnen voor mogelijke variabiliteit, het onwaarschijnlijk is dat ooit een consistent en repliceerbaar diagnostisch cytokinen-profiel zal worden ontdekt. De techniek van PET-scanning met TSPO-bindend radioligand – gebruikt in de studie van Nakatomi (zie hieronder) – zou een veelbelovende optie zijn met echter methodologische moeilijkheden. (Nieuwe liganden van de tweede generatie zijn specifieker.) Magnetische Resonantie Spectroscopie MRS zou minder informatief zijn maar makkelijker beschikbaar, minder invasief en goedkoper. VanElzakker et al. suggereren PET-scans samen met MRS aan te wenden. In onderstaande studie wordt deze laatste techniek gecombineerd met de meting van de temperatuur (inflammatie geeft temperatuur-stijgingen) van de hersenen (brein-thermometrie). De draagkracht van de bevindingen wordt vergroot omdat de bevindingen omtrent metabolieten en temperatuur samenvallen.

Samen met radiologie-experten publiceerde Prof. Jarred Younger (‘University of Alabama at Birmingham’) een studie (gefinancierd door het ‘Solve M.E./CFS Initiave’s Ramsay Award Program) waarbij – gebruikmakend van magnetische resonantie spectroscopie (MRS; een niet-invasieve methode voor het evalueren van molekulen en hun hoeveelheden in het brein op basis van 3D beelden, die een afbeelding kunnen schetsen van metabole veranderingen) – de mogelijke inflammatoire processen in de (globale) hersenen van met M.E.(cvs) worden onderzocht. Deze piloot-studie levert belangwekkend bewijsmateriaal voor een lage-graads neuro-inflammatie. De resultaten bekrachtigen eerdere observaties omtrent hersen-abnormaliteiten (zoals bv. gestegen lactaat) en zijn een uitbreiding op bevindingen van MRS-studies die beperkt bleven tot specifieke gebieden.

————————-

Brain Imaging Behav. 2019 [pre-print]

Evidence of widespread metabolite abnormalities in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: assessment with whole-brain magnetic resonance spectroscopy

Mueller C1, Lin JC1, Sheriff S2, Maudsley AA2, Younger JW3

1 Department of Psychology, The University of Alabama at Birmingham, Birmingham, AL, 35294, USA

2 Department of Radiology, Miller School of Medicine, University of Miami, Miami, FL, 33136, USA

3 Department of Psychology, The University of Alabama at Birmingham, AL, 35294, USA

Samenvatting

Eerdere neuro-beeldvorming studies hebben merkers voor neuro-inflammatie gedetekteerd bij patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Magnetische Resonantie Spectroscopie (MRS) is geschikt voor het meten van hersen-metabolieten die gelinkt zijn aan inflammatie maar werd enkel toegepast op bepaalde gebieden die van belang zijn bij M.E./CVS. We hebben de MRS-analyse van M.E./CVS uitgebreid door het vastleggen van multi-voxel [voxel = volume-pixel; een waarde van een standaard ‘rooster’ in een drie-dimensionale ruimte, in dit geval dus bij beeldvorming via Magnetische Resonantie] informatie van het ganse brein. Daarnaast testten we of de via MRS bepaalde hersen-temperatuur verhoogd is bij M.E./CVS-patiënten. 15 vrouwen met M.E./CVS en 15 voor leeftijd en geslacht gematchte gezonde controles vulden vragenlijsten betreffende vermoeidheid- en stemming-symptomen in en ondergingen echo-planaire spectroscopische beeldvorming [EPSI; techniek om de regionale metaboliet-concentraties in kaart te brengen] van de volledige hersenen. Choline (CHO), myo-inositol (MI), lactaat (LAC) en N-acetyl-aspartaat (NAA) warden gekwantificeerd in 47 gebieden, uitgedrukt als verhouding t.o.v. creatine (CR), en vergeleken tussen M.E./CVS-patiënten en controles […]. De hersen-temperatuur werd op gelijkaardige wijze getest. Er werden significante verschillen tussen de groepen gedetekteerd in meerdere gebieden, met als meest opvallende gestegen CHO/CR in de linker anterieure [voorste] cingulate [cortex] (p < 0.001). De metabolieten-verhoudingen in 7 gebieden bleken gecorreleerd met vermoeidheid (p < 0.05). De M.E./CVS-patiënten vertoonden een verhoogde temperatuur in de rechter insula, putamen, frontale cortex, thalamus en het cerebellum (allemaal p < 0.05), wat niet toe te schrijven was aan een verhoogde lichaam-temperatuur of verschillen qua cerebrale perfusie. De hersen-temperatuur stijgingen gingen samen met verhoogd LAC/CR in de rechter insula, rechter thalamus en cerebellum (allemaal p < 0.05). We rapporteren metabolieten- en temperatuur-abnormaliteiten in M.E./CVS-patiënten in wijd-verspreide gebieden. Onze bevindingen kunnen aangeven dat neuro-inflammatie betrokken is bij M.E./CVS.

Inleiding

[…]

De pathofysiologie van M.E./CVS is nog onzeker, aangezien er ontregelingen van meerdere lichaam-systemen werden geïdentificeerd in de literatuur. Eén hypothese is dat M.E./CVS een toestand van chronische, laag-gradige neuro-inflammatie vertegenwoordigt [Komaroff AL. Inflammation correlates with symptoms in Chronic Fatigue Syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (2017) 114: 8914-8916]. De term ‘laag-gradige’ neuro-inflammatie wordt hier gebruikt ter onderscheiding van meningitis of encefalitis, of andere medisch opduikende of neurodegeneratieve aandoeningen zoals een traumatisch hersen-letsel, beroerte en Multipele Sclerose. Vele van de kern-symptomen van M.E./CVS worden ook gezien bij de klassieke ‘sickness-response’ [lusteloosheid, apathie, enz.] die het gevolg is van de afgifte van pro-inflammatoire cytokinen door microglia in de hersenen. Bovendien hebben meerdere studies bewijs geleverd voor centrale inflammatie bij M.E./CVS. Analyses van het cerebrospinaal vocht uit lumbaal-punkties vonden gestegen hoeveelheden pro-inflammatoire cytokinen en gedaalde anti-inflammatoire cytokinen bij M.E./CVS-patiënten. [Hornig M et al. Immune network analysis of cerebrospinal fluid in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome with atypical and classical presentations. Translational Psychiatry (2017) 7: e1080 (zie ook ‘Cytokine netwerk-analyse van het cerebrospinaal vocht bij M.E.(cvs)’) /// Natelson BH et al. Spinal fluid abnormalities in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology (2005) 12: 52-55 /// Peterson D et al. Cytokines in the cerebrospinal fluids of patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Mediators of Inflammation (2015) 929720] Op een meer directe manier toonde positron-emissie tomografie (PET) van de 18 kDa translocator proteïne (TSPO) receptor een verhoogde opname in meerdere corticale, sub-corticale en hersenstam-gebieden bij M.E./CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles [Nakatomi Y. Neuroinflammation in patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: An (1)(1)C-(R)-PK11195 PET study. Journal of Nuclear Medicine (2014) 55: 945-950]. Omdat TSPO-binding verhoogd is wanneer microglia zich in een pro-inflammatoire toestand bevinden, wordt gestegen PET-binding gebruikt als een merker voor neuro-inflammatie.

Hersen-inflammatie bij M.E./CVS werd ook onderzocht via magnetische resonantie spectroscopie (MRS). MRS kan worden gebruikt om de waarden van meerdere metabolieten gerelateerd met neuro-inflammatie, zoals choline-bevattende molekulen (CHO), myo-inositol (MI), lactaat (LAC) en N-acetylaspartaat (NAA), te meten. Enkele studies die gebruik maakten van ‘single’-voxel MRS hebben metabolieten-abnormaliteiten geïdentificeerd in de hersenen van individuen met M.E./CVS. Er werd melding gemaakt van verhoogd CHO in de occipitale cortex [Puri BK et al. Relative increase in choline in the occipital cortex in Chronic Fatigue Syndrome. Acta Psychiatrica Scandinavica (2002) 106: 224-226], frontale witte-hersenstof en basale ganglia [Chaudhuri A et al. Proton magnetic resonance spectroscopy of basal ganglia in Chronic Fatigue Syndrome. Neuroreport (2003) 14: 225-228 (zie ook ‘Metabole veranderingen in spieren en hersenen bij CVS]. Andere studies hebben gestegen LAC in de cerebrale ventrikels van M.E./CVS-patiënten gedetekteerd [bv. Murrough JW et al. Increased ventricular lactate in Chronic Fatigue Syndrome measured by 1H MRS imaging at 3.0 T. II: Comparison with major depressive disorder. NMR in Biomedicine (2010) 23: 643-650 /// Natelson BH et al. Elevations of ventricular lactate levels occur in both Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia. Fatigue (2017) 5: 15-20 /// Shungu DC et al. Increased ventricular lactate in Chronic Fatigue Syndrome. III. Relationships to cortical glutathione and clinical symptoms implicate oxidative stress in disorder pathophysiology. NMR in Biomedicine (2012) 25: 1073-1087]. Anderen rapporteerden over gedaalde waarden van de axonale merker NAA in de hippocampus van M.E./CVS-patiënten. [Brooks JC et al. Proton magnetic resonance spectroscopy and morphometry of the hippocampus in Chronic Fatigue Syndrome. The British Journal of Radiology (2000) 73: 1206-1208] Het idee dat MRS geschikt is voor het detekteren van inflammatie-gerelateerde veranderingen in de hersenen wordt ook ondersteund door dieren-studies die wijzigingen van metabolieten-concentraties aantonen na toediening van lipopolysaccharide – een gekende inflammatoire stimulus. MRS metabolieten werden ook aangewend om de progressie van gekende inflammatoire aandoeningen, zoals Multipele Sclerose te monitoren, en bleken te correleren met inflammatie-merkers in het cerebrospinaal vocht en met pathologie in menselijke en dierlijke weefsel-stalen.

Een beperking bij eerdere M.E./CVS-studies die gebruik maakten van MRS is dat ze kleine gebieden van de hersenen analyseerden. Daarom stelden we voor, bij deze studie, de MRS-analyse van M.E./CVS uit te breiden door het vastleggen van multi-voxel informatie van het ganse brein. 3D echo-planaire spectroscopische beeldvorming (EPSI) laat beeldvorming toe van de volledige hersenen via het simultaan opnemen van metabolieten-spectra en hun ruimtelijke lokatie in de hersenen. Deze benadering vereist geen a priori hypothesen betreffende de plaats van de pathologie en laat toe het gemiddelde van meerdere voxels te maken om meer betrouwbare informatie qua concentratie-metingen te verkrijgen.

Naast het bekomen van MRS-informatie van de totale hersenen, probeerden we eerdere studies uit te breiden door het meten van de hersen-temperatuur. [De MR-frequentie van water-protonen hangt af van de temperatuur. Men kan de absolute hersen-temperatuur kwantificeren door het monitoren van het verschil tussen de resonantie-frequentie van water en deze van een temperatuur-onafhankelijk metaboliet.] De temperatuur voor een lokatie wordt berekend uit de temperatuur-variante water resonantie-piek t.o.v. de creatine (CR) piek, die resoneert bij 3.0 ppm, ongeacht de temperatuur. De regionale brein-temperatuur werd gebruikt als een benadering voor het meten van neuro-inflammatie, met in het achterhoofd dat microglia-aktivatie [reeds meerdere malen besproken op onze pagina’s] de metabole vereisten kan verhogen, wat mogelijks kan leiden tot overtollige warmte. Er werd een stijging van de hersen-temperatuur gevonden bij meerdere neuro-inflammatoire aandoeningen maar dit werd nog niet getest bij M.E./CVS.

In deze studie gebruikten we EPSI om metabolieten-waarden van de totale hersenen en temperatuur te bekomen van individuen met M.E./CVS en voor leeftijd gematchte controles. Naar ons weten is dit de eerste MRS-studie van de totale hersenen uitgevoerd bij individuen met M.E./CVS. We hypothiseerden dat de M.E./CVS-groep verhoogd CHO, MI, LAC, gestegen hersen-temperatuur en lager NAA zou vertonen dan de controle-groep. Ondersteuning voor deze hypothesen zou consistent zijn met de aanwezigheid van hersen-inflammatie bij M.E./CVS.

Materialen & methodes

Deelnemers

[…] 17 vrouwen met M.E./CVS en 17 voor leeftijd gematchte gezonde vrouwen. […] Inclusie-criteria: (i) tussen 18 en 55 jaar oud; (ii) voldoen aan de Fukuda criteria voor M.E./CVS, zonder de [vage en fel gecontesteerde] Reeves et al. modificaties maar met bijkomende criteria voorgesteld door Jason et al. [gereviseerde Canadese M.E./CVS definitie 2010]; en (iii) gemiddelde zelf-gerapporteerde dagelijkse vermoeidheid-score ≥ 6 op een schaal van 11. […] Exclusie-criteria: (i) MRI veiligheid contra-indicaties; (ii) diagnose van neurologische, belangrijke psychiatrische, auto-immune, reumatologische of inflammatoire aandoeningen; (iii) gebruik van psychostimulanten of opioïden; (iv) roken; of (v) regelmatig gebruik van niet-steroïdale anti-inflammatoire medicijnen (NSAIDs). […]

Studie-protocol

[…] Invullen vragenlijsten (zie hieronder) en meting van lichaamstemperatuur. Na de MRI (ca. 45 min) werd de meting van de lichaamstemperatuur herhaald.

Symptomen-vragenlijsten

‘Fatigue Severity Scale’ (FSS): 9 vragen, schaal van 7 punten (1-7; ‘helemaal niet akkoord’ tot ‘helemaal akkoord’), ontworpen om het verband te beoordelen tussen vermoeidheid-intensiteit en funktionele invaliditeit. ‘Hospital Anxiety and Depression Scale’ (HADS): onderverdeeld in subschalen voor angst (HADS-A) en depressie (HADS-D), telkens 7 items op een schaal van 4 punten (0-3).

Verzameling van beelden

[…]

Verwerking van beelden

[…]

Data-analyse

[…] De metabolieten werden uitgedrukt t.o.v. CR om meer directe vergelijkingen over verschillende studies toe te laten. CR wordt dikwijls gebruikt als interne referentie aangezien de waarden als relatief constant worden aangenomen. Enkele rapporten hebben echter gesuggereerd dat CR niet homogeen verdeeld is in de hersenen en dat de veronderstelling dat de waarden constant blijven misschien wel incorrect is. Daarom testten we de CR-waarden in elk gebied voor de groepen.

Er werden brein-temperatuur kaarten gegenereerd gebruikmakend van het frequentie-verschil tussen de water- en CR-pieken […]. [zie hierboven]

[…]

Statistiek

[…] significantie-drempel van p < 0.05 […]

 

Resultaten

Deelnemers

De gegevens van 4 deelnemers (2 M.E./CVS en 2 controles) werden uitgesloten omwille van zichtbare beweging tijdens de opname, zodat voor elke groep gegevens van 15 deelnemers overbleven. De meest courante co-morbide medische aandoeningen in de M.E./CVS-groep waren gastro-intestinale aandoeningen (n = 3), hypothyroïdisme (gecontroleerd; n = 3), fibromyalgie (n = 2) & astma (n = 2). […]

De groepen verschilden niet significant qua leeftijd. Zoals verwacht rapporteerden de deelnemers in de M.E./CVS-groep een hogere vermoeidheid, alsook meer angst en depressie (HADS). De angst (gemiddelde: 9,67) en depressieve stemming (gemiddelde = 8,00) in de M.E./CVS-groep worden als mild beschouwd. Scores van 11 of hoger duiden op middelmatige ernst en scores van 15 of hoger op hoge ernst. De deelnemers in de M.E./CVS-groep hadden een hogere lichaamstemperatuur (gemiddelde temperatuur aan het trommelvlies vóór en na de scan) [36,97 vs. 36,72].

Voornaamste resultaten

Om de validiteit van CR als de noemer in metabolieten-verhoudingen na te gaan, werden de waarden van dit metaboliet getest tussen de groepen. […] Van de 47 gebieden (AAL [‘anatomical automatic labeling’] atlas [digitale atlas van het menselijk brein]) en de laterale ventrikels, zagen we dat de CR-waarden significant (p < 0.05) verschillend waren tussen de groepen in de linkele parietale cortex en het linker putamen. In de parietale cortex was CR lager in de M.E./CVS-groep dan in de controle-groep (p = 0.028). In het putamen was CR hoger in de M.E./CVS-groep dan bij de controles (p = 0.011). Er waren geen CR-verschillen tussen de groepen in andere gebieden.

[…] Er werden metabole verschillen gezien in meerdere hersen-gebieden. Metabolieten gerelateerd met neuro-inflammatie (CHO, MI & LAC) bleken hoger bij de M.E./CVS-patiënten vergeleken met controles in meerdere hersen-gebieden. […] Deelnemers met M.E./CVS vertoonden ook een significant lagere NAA/CR in de rechter fusiforme [spoelvormige] en linguale [tongvormige] gyri [gyri (meervoud van gyrus) zijn windingen van de cortex of hersenschors]. Het enige resultaat dat correcties voor multipele vergelijkingen doorstond, was gestegen CHO/CR in de linker anterieure cingulate cortex [de cingulate hersenschors is cruciaal voor cognitie, pijn en emotie] bij deelnemers met M.E./CVS.

De LAC/CR-verhouding in de laterale ventrikels verschilde tussen de groepen (p = 0.057). Statische testen aangaande regionale CBF [cerebrale bloeddoorstroming] gaven aan dat er geen verschillen waren tussen M.E./CVS-patiënten en controles in geen enkel ROI [‘Region Of Interest’; bepaald hersengebied] die metabole verschillen vertoonden. […]

Van de gebieden met metabole verschillen waren er ook meerdere met significante correlaties tussen metabolieten-verhoudingen en zelf-gerapporteerde vermoeidheid op de FSS […], waarbij hogere verhoudingen geassocieerd bleken met hogere vermoeidheid. Geen enkele van de metabolieten-verhoudingen geassocieerd met inflammatie vertoonde negatieve verbanden met vermoeidheid.

CHO/CR in de linker anterieure cingulate vertoonde matig positieve correlaties met angst (p = 0.028), terwijl LAC/CR in het linker Rolandisch operculum [bepaald hersengebied], rechter thalamus en laterale ventrikels matig negatieve correlaties vertoonde met angst (p = 0.017, p = 0.019 & p = 0.046 respectievelijk). CHO/CR in de rechter occipitale cortex was matig positief gecorreleerd met depressie (p = 0.019). Alle andere correlaties waren niet significant (p > 0.05).

De deelnemers met M.E./CVS vertoonden ook een significant hogere gemiddelde hersen-temperatuur dan de controles (p < 0.05) in 5 hersen-gebieden: de rechter frontale cortex, rechter insula, rechter putamen, rechter thalamus en cerebellum. Deze bevindingen doorstonden de correcties voor multipele vergelijkingen niet. Om de mogelijkheid uit te sluiten dat de hersen-temperatuur verschillen gestuurd werden door de geobserveerde verschillen in lichaamstemperatuur, voerden we significantie-testen uit tussen de temperaturen in de 5 hersen-gebieden en de kern-temperatuur bij de M.E./CVS-groep. De hersen-temperatuur bleek niet significant gecorreleerd met de lichaamstemperatuur voor geen enkele van deze gebieden (rechter frontale cortex: p = 0.224, rechter insula: p = 0.341, rechter putamen: p = 0.715, thalamus: p = 0.759, cerebellum: p = 0.232); wat suggereert dat de verhoogde hersen-temperatuur bij M.E./CVS geen gevolg is van gestegen lichaamstemperatuur.

Bespreking

Voornaamste resultaten

De voornaamste doelstelling van deze studie was het beoordelen van vermoedelijke merkers van neuro-inflammatie in het brein bij M.E./CVS. Vrouwen met M.E./CVS en voor leeftijd gematchte gezonde vrouwen ondergingen MRS van de totale hersenen. We vonden stijgingen van CHO, LAC, MI en temperatuur in meerdere hersen-gebieden bij de M.E./CVS-groep, alsook lagere waarden van de neuronale merker NAA. We toonden dat deze verschillen niet toe te schrijven zijn aan verhoogde lichaamstemperatuur of aan abnormale regionale bloed-toevoer. De metabolieten- en temperatuur-abnormaliteiten kwamen voor in grote delen van het brein en zijn consistent met globale neuro-inflammatie.

Er werd een verhoogd CHO gevonden in de M.E./CVS-groep in de bilaterale anterieure cingulate (ACC), linker middenste cingulate, rechter calcarine sulcus [sulci zijn plooien/gleuven zichtbaar aan het oppervlak van de cortex of hersenschors; de calcarine sulcus is waar de primaire visuele cortex geconcentreerd is], en rechter occipitale en temporale kwabben. Deze resultaten ondersteunen eerder rapporten over verhoogd CHO in M.E./CVS, specifiek in de occipitale cortex [zie Puri BK et al. hierboven]. Omdat slechts vrij CHO en water-oplosbare afbraak-produkten van membraan-componenten (fosfocholine, glycerofosfocholine) detekteerbaar zijn via MRS, werd een overmaat aan CHO geïnterpreteerd als indicatief voor een abnormaal fosfolipiden-metabolisme en een versnelde omzet van cel-membranen, wat consistent is met de processen van gliale proliferatie en demyelinisatie. Hoewel word verwacht dat inflammatie bij M.E./CVS laag-gradig is en wellicht geen demyelinisatie veroorzaakt, hebben eerder diffusie-studies gewezen op subtiele witte-hersenstof abnormaliteiten bij M.E./CVS [Zeineh MM et al. Right arcuate fasciculus abnormality in Chronic Fatigue Syndrome. Radiology (2015) 274: 517-526]. De huidige bevindingen suggereren dat gliale proliferatie aan de basis ligt van deze veranderingen. Verhoogd CHO/CR is consistent met de aanwezigheid van neuro-inflammatie bij patiënten met M.E./CVS.

Het meest significante verschil in de studie was CHO in de linker ACC. We duiden dit gebied in het bijzonder aan omdat dit het enige gebied is dat correcties voor multipele vergelijkingen doorstaat en omdat het werd opgemerkt als een cruciaal gebied dat cytokine-geïnduceerde vermoeidheid en stemming-verslechtering medieert. Door cytokinen geïnduceerde vermoeidheid en depressieve symptomen werden eerder toegeschreven aan inflammatie in de ACC, zoals aangegeven door gestegen glutamaat via MRS. De huidige studie levert bewijs voor de link tussen ACC-inflammatie en vermoeidheid door aan te tonen dat M.E./CVS-patiënten verhoogd CHO in dit gebied vertonen. Hoewel in ons staal de FSS-scores niet significant correleerden met CHO/CR in de linker ACC, zou dit te wijten kunnen zijn aan de kleine groep of mindere sensitiviteit van de meting. We vonden een matige positieve correlatie met angst, wat toont dat ACC-abnormaliteiten kunnen resulteren in een scala aan gedrag-effekten. De correlatie met depressie was niet significant, hoewel dit waarschijnlijk te wijten is aan de lage depressieve symptomen in ons staal.

MI werd in deze studie getest omdat het preferentieel tot expressie komt in gliale cellen, en stijgingen suggereren veranderingen in de densiteit of aktivatie-toestand van microglia en astrocyten die consistent zijn met inflammatoire processen. We vonden dat MI bij M.E./CVS normaal was in bijna alle hersen-gebieden, met uitzondering van een stijging in de rechter globus pallidus [sub-corticale struktuur; belangrijk onderdeel van de basale kernen]. Het is onduidelijk hoe microglia-abnormaliteiten in de globus pallidus geassocieerd kunnen zijn met M.E./CVS, hoewel meerdere studies verbanden vonden tussen vermoeidheid en abnormale verwerking in dit gebied [bv. Ferrero K et al. CNS findings in Chronic Fatigue Syndrome and a neuropathological case report. Journal of Investigative Medicine (2017) 65: 974-983].

Omdat NAA wordt gebruikt als een merker voor neuronale gezondheid in MRS-studies, onderzochten we NAA in de volledige hersenen. NAA bleek over het algemeen normaal, hoewel verhoogd NAA werd gevonden in de rechter linguale en fusiforme gyri [zie hierboven] bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. van controles. Finkelmeyer A et al. [Grey and white matter differences in Chronic Fatigue Syndrome – a voxel-based morphometry study. Neuroimage Clinical (2018) 17: 24-30] rapporteerden volume-stijgingen qua grijze-hersenstof volume in dezelfde gebieden. Vocht-opstapeling zou verantwoordelijk kunnen zijn voor zowel de metabolieten- als strukturele abnormaliteiten, en is consistent met de aanwezigheid van of gelokaliseerde inflammatoire processen. Omdat abnormaliteiten in dit hersen-gebied echter niet dikwijls geassocieerd werden met M.E./CVS, nopen we tot voorzichtigheid omtrent over-interpretatie van deze resultaten.

We vonden verhoogd LAC bij M.E./CVS-patiënten in de bilaterale insula, bilaterale parietale cortex, linker hippocampus, linker middenste cingulate gyrus, linker precuneus, rechter thalamus, rechter Rolandisch operculum, linker temporale cortex, rechter calcarine sulcus, rechter fusiforme gyrus, rechter linguale gyrus en cerebellum. LAC is een nevenprodukt van het anaëroob cel-metabolisme (glycolyse) dat niet aan hoge concentraties wordt gevonden in het gezonde brein, maar wordt geproduceerd door verscheidene immuun-cellen onder inflammatoire omstandigheden. Omdat anaërobe glycolyse resulteert in een veel minder efficiënte synthese van adenosine-trifosfaat (ATP) dan bij een gezond metabolisme, kunnen de resulterende energie-tekorten op cellulair niveau de diepgaande vermoeidheid bepalen die wordt ervaren door M.E./CVS-patiënten [Castro-Marrero J et al. Could mitochondrial dysfunction be a differentiating marker between Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia? Antioxidants & Redox Signaling (2013) 19: 1855-1860 /// Lawson N et al. Elevated energy production in Chronic Fatigue Syndrome patients. Journal of Nature and Science (2016) 2: e221 /// Myhill S et al. Targeting mitochondrial dysfunction in the treatment of Myalgic encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS) – a clinical audit. International Journal of Clinical and Experimental Medicine (2013) 6: 1-15].

Onze bevindingen ondersteunen meerdere eerdere rapporten van verhoogd LAC in de hersenen van M.E./CVS-patiënten [zie hierboven]. Die studies maakten melding van LAC-abnormaliteiten in de cerebrale ventrikels en we tonen hier dat LAC-stijgingen zich kunnen uitbreiden naar het parenchym [funktioneel orgaan-weefsel]. Hoewel we dit geen replicatie is van de eerder gerapporteerde ventrikulaire LAC-verhogingen, zagen we dat ventrikulair LAC meer dan dubbel zo hoog was in de M.E./CVS-groep in vergelijking met de controle-groep (p = 0.057); dus het gebrek aan statistische resultaten kan deels te wijten zijn aan een onvoldoende ‘power’. Ook: de korte T.E. [echo-tijd = tijd tussen puls en weerkaatsing (electromagnetische resonantie signaal)] die werd gebruikt, kan resulteren in contaminatie van de LAC-piek door lipiden. Bij toekomstige studies gebruikmakend van totaal-brein MRS kan een afzonderlijke scan met een T.E. die geoptimaliseerd is voor LAC vereist zijn.

We onderzochten ook de temperatuur van het ganse brein bij M.E./CVS- en controle-deelnemers. Consistent met onze metabolieten-gegevens en met eerdere meldingen van verhoogde temperatuur bij andere neuro-inflammatoire aandoeningen, vonden we dat individuen met M.E./CVS hogere gemiddelde temperaturen hadden in de rechter frontale cortex, rechter insula, rechter putamen, rechter thalamus en het cerebellum dan de controle-groep. Verhogingen van de hersen-temperatuur waren niet toe te schrijven aan een gestegen lichaamstemperatuur en er waren geen gebieden waar controles hogere hersen-temperaturen dan M.E./CVS-individuen hadden. Temperatuur-stijgingen bij M.E./CVS gingen van 0,28 tot 0,50 °C boven de respectievelijke regionale temperatuur bij controle-deelnemers. De brein-temperaturen in de M.E./CVS-groep waren, gemiddeld, niet verhoogd tot een waarde die als hyperthermisch wordt beschouwd. Het is niet zeker dat de geobserveerde temperatuur-verschillen geassocieerd zijn met neuro-inflammatie. We merken echter op dat 3 van de 5 hersen-gebieden met gestegen temperatuur bij individuen met M.E./CVS ook verhoogd lactaat vertoonden: de rechter insula, rechter thalamus en cerebellum. De samenloop van verhoogd lactaat en gestegen temperatuur in dezelfde gebieden suggereert een verhoogd metabolisme dat gerelateerd kan zijn met neuro-inflammatie.

Beperkingen

Er dienen drie belangrijke aandachtspunten te worden genoteerd betreffende de interpreteerbaarheid van onze bevindingen. Ten eerste: we hebben alle metabolieten-resultaten uitgedrukt als verhoudingen t.o.v. CR i.p.v. als absolute concentraties. Hoewel deze methode directere vergelijkingen tussen laboratoria en scanners toelaat, is dit afhankelijk van de stabiliteit van CR, wat niet kan worden verondersteld. Wanneer dit direct werd getest, vonden we dat CR-waarden verschilden tussen de M.E./CVS-groep en controles in de linker parietale cortex en putamen. Onze bevinding omtrent verhoogd LAC/CR in de linker parietale cortex dient dus omzichtig te worden geïnterpreteerd. Er werden geen significante groep-verschillen qua CR gedetekteerd voor eender welk gebied. Tenslotte had deze kwestie kunnen worden vermeden als absolute metabolieten-concentraties gekwantificeerd werden, hoewel technische moeilijkheden beperken hoe snel dit in de praktijk kan worden gebracht.

Ten tweede: het is moeilijk om vals-positieven en vals-negatieven te voorkomen in gevallen waar de groep betrekkelijk klein is vergeleken met het aantal uitgevoerde testen. We hebben onze resultaten voorgesteld gebruikmakend van niet-gecorrigeerde zowel als FDR-gecorrigeerde [‘false discovery rate’, aantal vals positieve resultaten] p-waarden. De meerderheid van de gebieden bereikte de significantie-drempel niet bij correcties voor multipele vergelijkingen en we roepen op tot omzichtigheid aangaande mogelijke over-interpretatie tot dat de resultaten kunnen worden bevestigd bij een onafhankelijk staal, bij voorkeur met een grotere omvang.

Ten derde: omdat angst en neerslachtige stemming verhoogd bleken in de M.E./CVS-groep t.o.v. controles, is het mogelijk dat de metabolieten- of temperatuur-verschillen tussen de groepen met deze variabelen gerelateerd waren. In feite vonden we matige correlaties tussen angst en depressie, en de metabolieten-verhoudingen in sommige hersen-gebieden. We merken echter op dat gemiddelde scores in de M.E./CVS-groep onder de drempel voor klinische significantie voor depressie of angst lagen, wat betekent dat de invloed van deze variabelen op onze resultaten, als die er al waren, wellicht minimaal waren. Onze analyses onthulden ook dat de correlaties tussen LAC/CR en angst negatief waren, wat het tegengestelde is van wat werd verwacht.

Ten laatste: we merken op dat hoewel metabolieten- en temperatuur-abnormaliteiten bij M.E./CVS-patiënten consistent zijn met de aanwezigheid van neuro-inflammatie, er andere mechanismen – zoals mitochondriale dysfunktie of afwijkende neuronale communicatie – zij kunnen bijdragen tot deze veranderingen. Omdat kan worden aangetoond dat bij veel aandoeningen abnormaliteiten qua MI, CHO, LAC of CHO tot uitdrukking komen, zijn het geen specifieke merkers voor neuro-inflammatie en kunnen wellicht geen unieke diagnostische test voor M.E./CVS zijn. Ons vertrouwen dat metabolieten-abnormaliteiten verband houden met neuro-inflammatie zou sterker worden als er meerdere merkers (bv. MI & CHO) verhoogd zijn in overlappende gebieden.

Besluiten

Deze studie is de eerste die totaal-brein MRS merkers voor neuro-inflammatie onderzocht bij M.E./CVS. We rapporteren metabolieten- en temperatuur-abnormaliteiten bij M.E./CVS-patiënten in wijd-verspreide hersen-gebieden, suggestief voor het feit dat M.E./CVS wordt gestuurd door diffuse pathofysiologische processen die het ganse brein aantasten, i.p.v. eerder regionaal beperkt te zijn, wat consistent is met de heterogeniteit van de klinische symptomen. Onze bevindingen bieden ondersteuning aan de hypothese dat M.E./CVS het resultaat is van chronische, laag-gradige neuro-inflammatie. Hoewel de resultaten preliminair zijn, merken we op dat ze grotendeels overéénkomen met eerdere publicaties die MRS hebben aangewend bij M.E./CVS. Deze resultaten dienen te worden gerepliceerd in toekomstige studies bij grotere aantallen om verder het profiel van pathofysiologische abnormaliteiten in de hersenen van M.E./CVS-patiënten vast te stellen. Uiteindelijk zou de ontwikkeling van gevoelige MRI-merkers voor M.E./CVS een aanvulling kunnen zijn op klinische testen om behandelingen te helpen begeleiden.

————————-

Het is geweten dat neuro-inflammatie een waaier aan symptomen (vermoeidheid, pijn-gevoeligheid, cognitieve problemen, slaap-stoornissen) veroorzaakt. De hypothese van Prof. Younger is dat geaktiveerde immuun-cellen van elders in het lichaam (de darm?) het brein infiltreren. Aangezien de hersenen en het lichaam afzonderlijke immuunsystemen hebben – gescheiden door de zgn. bloed-hersen-barrière (BBB) – gebruiken ze verschillende cellen: microglia in het brein, en T-, B- & NK-cellen in de rest van het lichaam. Bij neuro-inflammatie kan de BBB beschadigd raken waardoor perifere immun-cellen de hersenen kunnen bereiken. Infiltrerende T-cellen zouden dan microglia van het brein kunnen aktiveren naar een inflammatoire toestand. Om dit te onderzoeken wil Younger’s team nu perifere immuun-cellen volgen en bekijken of ze door de BBB gaan en het brein infiltreren. Daartoe werd een nieuwe techniek ontwikkeld (labeling van immuun-cellen met het radio-isotoop zirconium-89 en injektie in patiënten, om ze via een PET-scan te volgen). Daartoe werd financiering voorzien door ‘ME Research UK’.

december 15, 2018

Lage omega-3 index & poly-onverzadigde vetzuren bij M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 8:21 am
Tags: , , , ,

Vroegere studies toonden dat toediening van essentiële vetzuren resulteert in een significante verbetering van de M.E.(cvs)-symptomen (Puri BK. The use of eicosapentaenoic acid in the treatment of Chronic Fatigue Syndrome. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2004; 70(4): 399-401 /// Puri BK. Long-chain poly-unsaturated fatty acids and the pathophysiology of Myalgic Encephalomyelitis (Chronic Fatigue Syndrome). J Clin Pathol (2007) 60(2): 122-124 /// Tamizi far B, Tamizi B. Treatment of Chronic Fatigue Syndrome by dietary supplementation with omega-3 fatty acids – A good idea? Med Hypotheses (2002) 58(3): 249-250).

Japanse researchers argumenteerden ook dat poly-onverzadigde vetzuren een vitale rol spelen bij pijn-regulering (zie ‘Onverzadigde vetzuren en pijn’).

Het nut van omega-3 supplementen wordt echter nog controversieel gevonden. De auteurs van onderstaande studie vinden dat het bewijs dat bepaalde poly-onverzadigde vetzuren bij M.E.(cvs) t.o.v. controles nog te beperkt is. Daarom gingen zij over tot de meting van omega-3 index en bekeken ze de profielen van de n-3 & n-6 poly-onverzadigde vetzuren. Ze besluiten dat er voldoende aanwijzingen zijn om omega-3 vetzuur supplementering verder te onderzoeken bij M.E.(cvs)-patiënten.

Omdat de concentraties in het bloed van n-3 (omega-3) vetzuren (FAs) (eicosapentaeenzuur EPA & docosahexaeenzuur DHA) een weerspiegeling zijn van de voedsel-inname, wordt voorgesteld dat een n-3 FA biomerker – de omega-3 index (EPA plus DHA in erythrocyten-membranen) – zou worden beschouwd als een mogelijke indicator voor het risico op coronair hart-lijden. Het betreft een reproduceerbare test waarbij een resultaat van verhoogde waarden duiden op een verminderd risico: hoog risico: < 4%; middelmatig risico: 4-8% & laag risico: > 8% (percentage van erythrocyten FAs). De voordelige effekten vloeien voort uit de werking in membranen: ze veranderen de fysieke kenmerken en de aktiviteit van membraan-gebonden proteïnen die (na afgifte) kunnen interageren met ion-kanalen, kunnen worden omgezet in bio-aktieve eicosanoïden (bepaalde groep hormonen afgeleid van essentiële vetzuren; omvat o.a. prostaglandinen, leukotriënen, tromboxanen) en kunnen dienen als liganden voor meerdere nucleaire transcriptie-factoren (waardoor gen-expressie verandert).

De AA/EPA-ratio geeft een aanwijzing voor de cellulaire inflammatie: 1,5-3 = laag / 3-6 = matig / 7-15 = verhoogd / > 15 = hoog. Het is de verhouding van het n-6 poly-onverzadigd FA arachidonzuur (dat aanleiding geeft tot meer inflammatoire eicosanoïden) op het minder inflammatoir n-3 poly-onverzadigd eicosapentaeenzuur (dat aanleiding geeft tot minder inflammatoire eicosanoïden).

————————-

Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids (2018) 139: 20-24

Low omega-3 index and polyunsaturated fatty acid status in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis

Castro-Marrero J1, Zaragozá MC2, Domingo JC3, Martinez-Martinez A4, Alegre J4, von Schacky C5

1 CFS/ME Unit, Vall d’Hebron University Hospital, Vall d’Hebron Research Institute, Universitat Autònoma de Barcelona, Spain

2 CFS/ME Unit, Vall d’Hebron University Hospital, Vall d’Hebron Research Institute, Universitat Autònoma de Barcelona, Spain; Clinical Research Department, Laboratorios Viñas, Barcelona, Spain

3 Department of Biochemistry and Molecular Biomedicine, Faculty of Biology, Universitat de Barcelona, Spain

4 CFS/ME Unit, Vall d’Hebron University Hospital, Vall d’Hebron Research Institute, Universitat Autònoma de Barcelona, Spain

5 Department of Preventive Cardiology, Medizinische Klinik I, Ludwig Maximilians-University, Munich, Germany; Omegametrix [laboratorium gespecialiseerd in de meting van de omega-3 index], Martinsried, Germany

Samenvatting

ACHTERGROND: Meerdere studies hebben gesuggereerd dat lage waarden qua omega-3 vetzuren (n-3 PUFAs) inclusief eicosapentaeenzuur (EPA) en docosahexaeenzuur (DHA) geassocieerd zijn met cardiovasculair risico, majeure depressie, slaap-problemen, inflammatie en andere gezondheid-gerelateerde kwesties. Tot hier toe werd de erythrocyten PUFA status bij Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.) echter nog niet vastgesteld. Deze studie had tot doel te bepalen of de n-3 PUFA inhoud en de omega-3 index geassocieerd zijn met CVS/M.E.

PATIËNTEN & METHODES: PUFA-waarden en de omega-3 index werden via de ‘HS-Omega-3 Index’ methode gemeten bij 31 Spaanse CVS/M.E.-patiënten. Demografische & klinische kenmerken, en zelf-gerapporteerde uitkomst-metingen derden ook opgenomen.

RESULTATEN: Er werd een lage gemiddelde omega-3 index (5,75%) gezien bij 92,6% van het staal. De omega-3 index was omgekeerd gecorreleerd met de AA/EPA-ratio (p = 0.00002) en de BMI (p = 0.0106). In tegenstelling daarmee was de AA/EPA-ratio positief geassocieerd met de BMI (p = 0.0038). Er werd geen verband gevonden voor metingen van de FIS-40 & PSQI (p > 0.05).

BESLUIT: De lage omega-3 index die werd gevonden bij onze CVS/M.E.-patiënten kan wijzen op verhoogde risico’s voor de cardiovasculaire gezondheid; iets wat verder dient te worden onderzocht. Een lage omega-3 index suggereert ook een pro-inflammatoire toestand bij deze patiënten. Er dient te worden geprobeerd de omega-3 index bij CVS/M.E.-patiënten te verhogen, op basis van interventie-proeven die een potentieel therapeutische waarden kunnen beoordelen.

1. Inleiding

[…]

[…] Er wordt gedacht dat CVS/M.E. wordt veroorzaakt door afwijkingen in immuun-metabole, neuro-inflammatoire en oxidatieve stress mechanismen en andere biologische factoren, die het risico op cardiovasculaire ziekte (CVD) kunnen verhogen.

Tot op heden is er beperkt bewijs dat bepaalde lange-keten PUFAs [poly-onverzadigde vetzuren] (gemeten in erythrocyten) lager zijn bij CVS/M.E. dan bij gematchte controles [Liu Z et al. Determination of fatty acid levels in erythrocyte membranes of patients with Chronic Fatigue Syndrome. Nutr. Neurosci. (2003) 6: 389-392 /// Nijs J. Oxidative stress might reduce essential fatty acids in erythrocyte membranes of Chronic Fatigue Syndrome patients. Nutr. Neurosci. (2004) 7: 251-253 /// Warren G et al. The role of essential fatty acids in Chronic Fatigue Syndrome. A case-controlled study of red-cell membrane essential fatty acids (EFA) and a placebo-controlled treatment study with high dose of EFA. Acta Neurol. Scand. (1999) 99: 112-116 /// Behan PO et al. Effect of high doses of essential fatty acids on the postviral fatigue syndrome. Acta Neurol. Scand. (1990) 82 : 209-216]. Deze lage waarden gaan dikwijls gepaard met een verlaagde anti-oxidante status en systemische inflammatie [Castro-Marrero J et al. Effect of coenzyme Q10 plus nicotinamide adenine dinucleotide supplementation on maximum heart rate after exercise testing in Chronic Fatigue syndrome – a randomized, controlled, double-blind trial. Clin. Nutr. (2016) 35: 826-834].

Het specifiek doel van deze studie, gebaseerd op een exploratieve benadering, is het meten van de omega-3 index (eicosapentaeenzuur EPA & docosahexaeenzuur DHA) en de n-3 & n-6 PUFA profielen bij CVS/M.E.-individuen. Het breder doel is het nagaan van het potentieel therapeutische gebruik van omega-3 supplementering ter verlichting van klachten bij patiënten met CVS/M.E., aangezien omega-3 vetzuren nuttig bleken bij andere chronische aandoeningen.

2. Patiënten & methodes

2.1. Studie-populatie

Er werd een piloot-studie uitgevoerd met 31 Spaanse patiënten (waarvan 29 vrouwen; gemiddelde leeftijd: 51,8 ± 9,8 jaar) die voldeden aan de 1994 CDC/Fukuda definitie voor CVS […]. Geen van de patiënten kreeg vetzuur-supplementen in de twee maanden er voor. […] Exclusie-criteria: psychiatrische co-morbiditeit, cardiovasculaire, hematologische, infektueuze, endocriene en metabole aandoeningen, auto-immune ziekten, zwangerschap of borstvoeding, huidig drug-misbruik, roken of CVS-symptomen.

2.2. Ethische verklaringen

[…]

2.3. Demografische & klinische karakteristieken

[…]

2.4. Metingen

Elke deelnemer vulde de gevalideerde vragenlijsten FIS-40 & PSQI in, en er werden een nuchter bloedstaal afgenomen voor de meting van de PUFA-samenstelling (inclusief omega-3 index) in erythrocyten.

2.4.1. Vermoeidheid-perceptie

Vermoeidheid werd beoordeeld via de ‘Fatigue Impact Scale’ (FIS-40) […] (0-160). Hogere scores geven meer funktionele beperkingen door vermoeidheid aan.

2.4.2. Pittsburgh slaap-kwaliteit index

Slaap-stoornissen werden beoordeeld assessed via de ‘Pittsburgh Sleep Quality Index’ (PSQI) vragenlijst […] (0-21). Scores van ≥ 5 geven een slechtere slaap-kwaliteit aan.

2.5. Metingen van de omega-3 index & PUFA-inhoud

[…] Bij Omegametrix (Martinsried, Germany) werd de vetzuur-samenstelling in erythrocyten geanalyseerd volgende de ‘HS-Omega-3 Index’ methode [genereren van vetzuur-methyl-esters uit rode bloedcellen & analyse via gas-chromatografie]. Resultaten van de omega-3 index worden gegeven als EPA plus DHA uitgedrukt als percentage van de totale vetzuren […].

2.6. Statistische analyse

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

3. Resultaten

3.1. Individu-karakteristieken

[…] De meeste patiënten waren vrouwen [93,5%; leeftijd 51,8 ± 9,8] en 87% had een BMI die overgewicht weerspiegelt [29,3 ± 4,2], met een verhoogd risico op CVD. […]

3.2. Omega-3 index & PUFA-profiel

De gemiddelde omega-3 index was 5,75%. De meeste individuen (n = 25; 80,6%) had een omega-3 index met medium risico (4-8%). Drie gevallen (9,7%) had een omega-3 index met hoog risico (≤ 4%) en drie (9,7%) met een cardioprotectieve toestand (≥ 8-11%). De omega-6 vetzuren (linoleenzuur & arachidonzuur) waren licht verhoogd, terwijl de mono-onverzadigde vetzuren en industrieel geproduceerde trans-vetzuren in de normale ‘range’ lagen. Het totaal % SFA [verzadigde vetzuren] lag binnen de normale waarden, met een mediane waarde van 42,6% (31-43.7%); er waren echter zeven individuen (22,6%) met verhoogde waarden.

60% van de individuen had n-3 PUFA waarden in het laagste kwartiel van de normaal-waarden, terwijl 88,9% n-6 PUFA waarden boven het derde kwartiel had. Wat betreft de omega-3 index: voor slechts twee individuen (6,4%) lag deze in het laagste kwartiel van de normaal-waarden.

3.3. Correlatie omega-3 index met AA/EPA-verhouding & BMI

Er werd een significante omgekeerde correlatie gevonden tussen de omega-3 index & de AA/EPA-ratio [verhouding arachidonzuur (een n-6 PUFA) op eicosapentaeenzuur (een n-3 PUFA)] (r = -0.704; p = 0.00002), en de omega-3 index & BMI (r = -0.520; p = 0.0106). Er werd echter een significante en positieve correlatie gevonden tussen de AA/EPA-ratio en BMI (r = 0.5790; p = 0.0038).

3.4. Verband tussen uitkomst-metingen de omega-3 index, EPA, DHA & AA/EPA-ratio

Er werd geen significant verband gevonden (p > 0.05) wat betreft FIS-40 & PSQI scores met de omega-3 index, EPA, DHA en AA/EPA-ratio.

4. Bespreking

Naar ons weten is dit de eerste cohort-studie die gegevens verstrekt omtrent de vetzuren-samenstelling in erythrocyten en de omega-3 index bij CVS/M.E.-patiënten in Spanje. […]

Onze bevindingen geven aan dat 92,6% van de CVS/M.E.-individuen een lage omega-3 index had (gemiddelde waarde: 5,75% ± 1,45%). Een studie met 198 Spaanse individuen met een hoog risico op coronaire hart ziekte (CHD) vond een gemiddelde omega-3 index van 7,03% [2011], wat veel hoger ligt dan bij onze studie. De verschillen kunnen gerelateerd zijn met het aantal individuen met een index-waarde die in de cardioprotectieve ‘range’ ligt. Deze CDH-studie vond dat 26,1% van de individuen een omega-3 index van boven de 8% had, terwijl voor ons staal slechts 9,6% cardioprotectieve waarden had. De omega-3 index in ons staal is echter vrij gelijkaardig met wat wordt gerapporteerd in westerse bevolkingen, in het bijzonder van de V.S. (waar consistent waarden van 5% werden gevonden) [2008], indicatief voor een hoog cardiovasculair risico.

Prof. Leonard Jason rapporteerde dat de gemiddelde leeftijd van CVS/M.E.-patiënten die sterven aan hart-falen (58,7 jaar), significant lager ligt dan deze in de V.S. (83,1 jaar). Deze bevindingen geven aan dat een ongunstige omega-3 index bij CVS/M.E.-patiënten het cardiovasculair risico kan verhogen.

De n-3 & n-6 PUFA inhoud van erythrocyten in ons staal geeft een lager n-3 (7,64%) en hoger n-6 PUFA (32,58%) percentiel-verdeling, aan vergeleken met normale waarden gerapporteerd in Spanje (n-3: 9,01% & n-6: 31,98%) en elders in Europa. Daarnaast had onze onderzoek-groep hogere SFA-waarden dan het deel van de Spaanse populatie met CHD-risico (42,7% vs. 27,6%). Deze globale PUFA-distributie in ons staal kan leiden tot een pro-inflammatoire toestand.

Er werd door anderen een abnormaal PUFA-profiel in het bloed van in patiënten met CVS/M.E. gevonden. Er werd ook gerapporteerd dat CVS/M.E. wordt gekenmerkt door een significant gestegen EPA/AA-verhouding, en MUFA [mono-onverzadigde vetzuren] & SFA [verzadigde vetzuren] -waarden [Maes M et al.]. Aangezien n-3 PUFAs (bijzonderlijk EPA & DHA) cardioprotectieve en anti-inflammatoire effekten hebben, terwijl voor n-6 PUFAs het tegengestelde geldt, was het verband tussen de omega-3 index, en de AA/EPA-ratio en BMI die werd gevonden in ons staal [zie resultaten] zoals verwacht. Hoe lager de omega-3 index, hoe hoger de BMI en de AA/EPA-verhouding; deze bevindingen kunnen een voorbestemdheid tot een verhoogd cardiovasculair risico en systemisch pro-inflammatie fenotype suggereren dat uiteindelijk de symptomen in onze groep kan veroorzaken. De gemiddelde omega-3 index waarde (< 6%) en z’n omgekeerd verband met BMI geven aan dat CVS/M.E.-patiënten een verhoogd cardiovasculair risico vertonen. Dit benadrukt het positief effekt dat supplementering met omega-3 vetzuren zou hebben op het groter cardiovasculair risico bij deze patiënten.

Eerdere studies aangaande vetzuren-samenstelling bij CVS/M.E. leverden echter tegenstrijdige resultaten op. Liu et al. [zie hierboven] rapporteerden gedaald AA & EPA en gestegen waarden van palmitine [SFA] & oleïne [MUFA] -vetzuren, maar er werden geen significante veranderingen gedekteerd qua PUFA-inhoud in erythrocyten bij CVS/M.E.-patiënten [Warren et al.; zie hierboven]. Studies op basis van een NMR-gebaseerde metabolomica analyse hebben abnormaliteiten getoond qua vet- en vetzuur-metabolisme (verstoorde metaboloom-profilelen) bij CVS/M.E.-individuen [Naviaux RK et al. Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2016) 113: E5472-E5480 /// Germain A et al. Metabolic profiling of a Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome discovery cohort reveals disturbances in fatty acid and lipid metabolism. Mol. Biosyst. (2017) 13: 371-379 /// Nagy-Szakal D et al. Insights into Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome phenotypes through comprehensive metabolomics. Sci. Rep. (2018) 8: 10056]. De verschillende criteria voor CVS/M.E.-diagnose en variaties qua methodologie gebruikt voor analyse van PUFAs in het bloed kunnen de inconsistentie gegevens van de studies ook ten dele verklaren. Niettemin lijken de gevonden verbanden en trends vergelijkbaar.

De lage n-3 PUFA waarden die in dit staal werden gevonden zouden de reden kunnen zijn voor de afwezigheid van relevante correlaties met metingen zoals FIS-40 & PSQI. Dit dient verder te worden onderzocht bij een grotere groep CVS/M.E.-patiënten met een grotere variabiliteit qua omega-3 waarden en symptomen. De lage waarden van de n-3 PUFAs EPA & DHA die hier werden gevonden, ondersteunen een potentieel therapeutische rol voor supplementering met omega-3 vetzuren bij CVS/M.E.-patiënten, gezien de rol van deze PUFAs bij cardiovasculaire gezondheid en hun anti-inflammatoir effekt. De associatie tussen de lage waarden voor de omega-3 index en PUFA-inhoud in erythrocyten, en de kern-symptomen van CVS/M.E. is nog niet bewezen. Er zijn dringend bijkomende interventies nodig om het effekt van supplementering met omega-3 vetzuren (EPA+DHA) bij CVS/M.E. te bepalen.

4.1. Sterktes & beperkingen

Een belangrijk sterktepunt van deze studie is dat het een goed-gedefinieerde klinische groep cohort CVS/M.E.-patiënten betrof en gevalideerde zelf-rapportering metingen toepaste. De studie heeft ook meerdere beperkingen. Ten eerste: het ‘cross-sectioneel’ ontwerp betekent dat het niet representatief is voor de gehele populatie; er zijn nu longitudinale studie vereist om de frequentie en ernst van de symptomen bij patiënten met CVS/M.E. beter te beoordelen. Ten tweede: objectieve metingen (zoals levensstijl, inname van vetzuren, monitoring van de hart-funktie, lichamelijke aktiviteit, obesitas, metabool syndroom, genetische kenmerken en inflammatoire merkers) moeten bij verdere studies worden opgenomen. Ten slotte: dit cohort is relatief klein en er zijn meer studies nodig om de besluiten te bevestigen.

5. Besluitende opmerkingen & richtingen voor de toekomst

Op basis van deze bevindingen stellen we voor dat omega-3 vetzuur supplementering dient te worden onderzocht bij CVS/M.E.-patiënten. Toekomstige studies dienen de doeltreffendheid, timing en geschikte dosering tijdens de interventie te bepalen om de mogelijke voordelige effekten en het hestel van de levenskwaliteit van deze patiënten te bekijken.

december 1, 2018

Neuroimmune toepassingen van stamcellen bij M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 7:38 am
Tags: , , , , ,

Pluripotente stamcellen kunnen differentiëren tot cellen van alle drie de kiemlagen (buitenste ectoderm, middenste mesoderm, binnenste endoderm; waaruit de verschillende organen worden gevormd) van het embryo. Deze kunnen op verschillende manier worden verkregen: uit embryo’s, uit foetaal weefsel van afgebroken zwangerschappen, via celkern-transplantatie of therapeutisch klonen en via her-programmering van gedifferentieerde cellen (iPSCs).

Aan het begin van deze eeuw waren er anecdotische meldingen van “behandelingen” op basis van “stamcellen” (Dr Paul Cheney) maar deze bleken weinig gefundeerd en leverden ook niet echt een blijvend resultaat. Stamcel-onderzoek in relatie met M.E.(cvs) blijkt in de V.S. én in Europa weer in de belangstelling te komen van academische researchers…

Victoria Moreno-Manzano is team-leider van het ‘Neuronal and Tissue Regeneration Lab’ wat onderzoek verricht op het gebied van regeneratieve geneeskunde (therapeutische toepassingen van op stamcellen gebaseerde benaderingen). Elisa Oltra Garcia is professor ‘Cell and Molecular Biology’ en haar werk-gebied omvat stamcellen, kanker, fibromyalgie en genetica; ze werkt ook op het ‘European ME/CFS Biomarker Landscape project’ (een initiatief van het ‘European Network on Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome’, EUROMENE).

Onderstaande is een deel van het boek ‘Cell Culture’, uitgegeven door IntechOpen; naar eigen zeggen: “the world’s leading publisher of Open Access books”. Dit is een zgn. ‘open toegang’ uitgever van academische boeken. Niettegenstaande een deel van de boeken geïndexeerd is in het gerenommeerde ‘Web of Science’ wordt de uitgever door een deel van de wetenschappelijke gemeenschap als ‘predatory’ (roofzuchtig) beschouwd… Dit hoofdstuk geeft aan wat de hypothetische mogelijkheden van stamcel-therapie bij M.E.(cvs) kunnen zijn.

————————-

IntechOpen Paper 80714 (november 2018)

Culturing adult stem cells for cell-based therapeutics: neuroimmune applications

Victoria Moreno-Manzano (1,3), Elisa Oltra Garcia (2,3)

1 Centro de Investigacion Principe Felipe, Valencia

2 Catholic University of Valencia, Valencia

3 European network EUROMENE

Samenvatting

Pluripotente stamcellen kunnen op een succesvolle manier worden geïsoleerd uit verscheidene weefsels van volwassen organismen. Dit opent de opwindende mogelijkheid van cel-gebaseerde therapieën voor een groot aantal klinische behandelingen. De ontwikkeling van geoptimaliseerde protocollen om cellen te verkrijgen, laten groeien en cryopreserveren, alsook van doeltreffende klinische behandel-procedures is echter geen gemakkelijke opdracht. Het therapeutisch potentieel van cellen die in vitro worden ontwikkeld, hangt af van een veelvoud van factoren (isolatie-procedures, donor- en weefsel-types, expansie- en bewaar-methoden, enz.). Researchers investeren veel moeite om te bepalen welke van deze vele variabelen een significante impact hebben op de ‘downstream’ prestaties van in vitro ontwikkelde stamcellen via het bestuderen van geassocieerde veranderingen in molekulaire profielen en hun effekt op het immuunsysteem van de gastheer. Dit hoofdstuk biedt een overzicht van de huidige toestand wat betreft de produktie van stamcellen en afgeleiden daarvan, welke het pad effenen voor verschillende behandelingen. Door de onderzoek-interesses van onze laboratoria, wordt een bijzondere nadruk gelegd op de potentiële voordelen van stamcel-gebaseerde therapeutica voor de behandeling van ruggemerg-letsels en de neuro-immuun ziekte Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) niet enkel door differentiatie- en cel-transplantatie mechanismen maar ook omwille van de anti-inflammatoire en immuun-regulerende capaciteiten van deze cellen.

1. Inleiding

Stamcellen vertonen bijzondere kenmerken die hen doen verschillen van andere cel-types. Ten eerste zijn het ongespecialiseerde, zelf-vernieuwende, in weefsels verblijvende cellen en ten tweede kunnen ze worden geïnduceerd om te differentiëren tot gespecialiseerde cel-types; wat beloftevol is naar de regeneratieve geneeskunde toe. Wanneer deze cellen worden geïsoleerd uit volwassen, volledig gedifferentieerde weefsels, worden ze beschouwd als volwassen stamcellen, ook zelfs als ze aanwezig zijn bij zuigelingen en foetussen. Daarom zou het meer gepast zijn er naar te refereren als weefsel-stamcellen of mesenchymale stamcellen [mesenchym = embryonaal bindweefsel] om ze te onderscheiden van residente voorloper-cellen met beperkte differentiatie-capaciteit. Deze MSCs [mesenchymale stamcellen; zie hieronder] kunnen worden geïsoleerd uit een groot aantal weefsels, zoals beenmerg, vet-weefsel, tandpulp, haar-follikels, amniotisch vocht [vruchtwater, beschermende vloeistof rond de foetus], gelei van Wharton [gelatineuze substantie met bindweefsel] in de navelstreng en zelfs uit zenuw- of hart-weefsel. MSCs zijn multipotent [kunnen tot een beperkt aantal celtypes differentiëren] en kunnen onder geschikte omstandigheden differentiëren naar chondrocyten [cellen die kraakbeen aanmaken en onderhouden], adipocyten [vet-cellen] en osteoblasten [cellen die botweefsel opbouwen]. MSCs kunnen in vitro meer dan een miljoen keer worden gekloond en ontwikkeld zonder hun differentiatie-potentieel te verliezen; wat theoretisch een rijke bron voor weefsel-herstel betekent. Hun gevoeligheid voor signalen uit de omgeving en genetische factoren, samen met een gebrek aan ‘standardized good manufacturing’ procedures (GMPs) gebaseerd op gedefinieerde componenten heeft echter hun waarachtig therapeutisch potentieel belemmerd. Sinds de ontdekking dat MSCs ‘mixed lymphocyte reactions’ [mengen van populaties (genetisch verschillende) lymfocyten, bij een transplantatie bv.] inhiberen en de afstoting van allogene huid-transplanten voorkomen, heeft een groot aantal rapporten bewijsmateriaal geleverd dat MSCs immuun-suppressief en immuun-regulerend zijn; eigenschappen die therapeutisch aangewend kunnen worden. Er blijven echter uitdagingen omtrent het volledig begrijpen en controleren van het regeneratief potentieel van MSCs.

Naast MSCs betekende het herprogrammeren van terminaal gedifferentieerde cellen of de inductie van de-differentiatie door de introductie van bepaalde sets of transcriptie-factoren een bijkomende reeks opportuniteiten in het veld van de regeneratieve geneeskunde. iPScs of geïnduceerde pluripotente stamcellen faciliteren de produktie van patient-specifieke cellen die immune afstoting en ook ethische bezorgdheden van antwoord kunnen bieden. Hoewel ze hun waarde hebben bewezen wat betreft het genereren van in vitro modellen voor menselijke ziekte [neurodegeneratieve aandoeningen zoals Parkinson’s, ALS; autisme, dementie], heeft de lage efficiëntie wat betreft her-programmatie en de bezorgdheden omtrent de veiligheid verbonden met het proces van het herprogrammeren hun gebruik in de kliniek belet.

Op basis van de research-interesses van onze laboratoria zet dit hoofdstuk, via het bespreken van de vooruitgang op gebied van het genereren van stamcellen met klinische kwaliteit of hun neven-produkten, de potentiële voordelen van stamcel-gebaseerde therapeutica voor de behandeling van ruggemerg-letsels (SCI) en de neuro-immune ziekte Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) in de kijker.

2. Stamcel-therapie voor het herstel van ruggemerg-letsels

[…]

3. Stamcel-therapie voor andere neuro-immune gezondheid-problemen: potentiële voordelen voor de behandeling van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS)

Mesenchymale stromale [steun-/ bindweefsel-] cellen (MSCs) werden in klinische testen (CTs) gebruikt voor een brede waaier aan immuun-gerelateerde gezondheid-problemen zoals acute en chronische inflammatoire aandoeningen, auto-immuun ziekten en transplant-afstoting omwille van hun krachtige immuun-suppressieve en anti-inflammatoire eigenschappen. In een overzicht [Wang et al. Human mesenchymal stem cells (MSCs) for treatment towards immune- and inflammation-mediated diseases: Review of current clinical trials. Journal of Biomedical Science (2016) 23: 76; echter niets over M.E.(cvs)] werd gewag gemaakt van meer dan 500 MSC-gerelateerde klinische testen die geregistreerd werden in de ‘clinicaltrials.gov’ database. Hoewel de immuun-modulerende eigenschappen van MSCs pas later werden geïdentificeerd werden of worden bijna de helft van de geregistreerde CTs (42%) uitgevoerd bij immuun- of inflammatie-gemedieerde ziekten [Multiple Sclerosis, type 1 diabetes mellitus, ‘graft-versus-host disease’, osteoartritis, prikkelbare darm syndroom].

Multipele Sclerose (MS) en het dier-model experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE) houden verband met inflammatie van het centraal zenuwstelsel, gliose [verhoogd aantal gliale cellen in een beschadigd gebied van de hersenen; non-specifieke neuropathologische reaktie van het brein op beschadiging], demyelinisatie en verlies van axonen. MSCs’ pleiotrope eigenschappen, inclusief immuun-modulatie, immuun-suppressie, neurotrofie en herstel-bevordering, maken hen tot aantrekkelijke kandidaten voor de behandeling van neurodegeneratieve ziekten, zoals MS. De her-myelinisatie voordelen die werden gerapporteerd voor MS worden grotendeels toegeschreven aan paracriene [waarbij door klieren uitgescheiden stoffen op de eigen of buur-cel inwerken] signalen en gesekreteerde oplosbare molekulen zoals tumor groei-factor (TGF-β1), interferon (INF)-γ, indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO) en prostaglandine-E2 (PGE2). Anderzijds bevorderen neurale voorlopers verkregen uit geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) de levensvatbaarheid van endogene OPCs [oligodendrocyt (type glia-cel met als voornaamste funktie het myeliniseren van axonen) progenitor (voorloper) cellen] wat de her-myelinisatie door de sekretie van leukemie inhiberende factor (LIF [cytokine dat cel-groei beïnvloedt door het inhiberen van differentiatie]) bij EAE. Er werd getoond dat LIF, een lid van de IL-6 cytokine familie die betrokken bleek in the pathofysiologie van MS, neuroprotectie en axonale regeneratie bood alsook de preventie van demyelinisatie.

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een complexe, multi-orgaan/-systeem ziekte, dikwijls ruïnerend, waar geen diagnostische test voor bestaat. De diagnose van M.E./CVS is gebaseerd op exclusie, wat betekent dat andere medische aandoeningen (inclusief psychiatrische aandoeningen), eerst dienen te worden uitgesloten. De ziekte wordt gekenmerkt door diepgaande vermoeidheid en invaliditeit die minstens 6 maanden aanhoudt, episodes van cognitieve dysfunktie, slaap-stoornissen, autonome abnormaliteiten, chronische of periodieke pijn syndromen, microbioom-abnormaliteiten, cerebrale cytokine-ontregeling, ‘natural killer’ cel dysfunktie en andere symptomen die verslechteren door inspanning. […]. Hoewel de etiologie van M.E./CVS onbekend blijft, lijken de vele hypotheses te wijzen op pathologische immuunsysteem-storing. Auto-immune kenmerken en latente infektie van ongekende micro-organismen, met een chronisch geaktiveerd immuunsysteem leidend tot inflammatoire situaties, hebben onze groep er toe geleid voor te stellen dat op stamcellen gebaseerde therapeutica (zoals bij MS) ook voor deze patiënten mogelijks voordelen hebben. De Wereld Gezondheid Organisatie (WHO) heeft M.E./CVS geklassificeerd als een neurologische aandoening […] op basis van de cognitieve en andere neurologische symptomen waar deze patiënten onder lijden. De neurologische symptomen zouden echter kunnen worden verklaard door microgliale aktivatie en de minder-dan-normale aanmaak van cortisol en adrenocorticotroop hormoon (ACTH) die deze patiënten vertonen, met serotonine en corticotropine (CRH) ontregeling tot gevolg. Een daling van de cortisol-produktie door de bijnieren kan op z’n beurt de aktiviteit van het immuunsysteem beïnvloeden. MSC-therapeutica kunnen, ten minste gedeeltelijk, de normale immune en, misschien, neurale funktie herstellen. Pre-klinische veiligheid-studies dienen echter vooraf te gaan aan CTs bij M.E./CVS.

4. Huidige protocollen voor stamcel-therapeutica

4.1. Mesenchymale stamcellen (MSCs)

Op MSCs komt geen ‘major histocompatibility’ complex klasse-I of -II tot expressie, wat de transfer tussen gastheren zonder het triggeren van acute afstoting toelaat. De ‘International Society for Cellular Therapy’ (ISCT) definieert menselijke MSCs als volgt: […] expressie van CD105, CD73 & CD90, en geen expressie van of CD45, CD34, CD14 of CD11b, CD79α of CD19, en HLA-DR oppervlakte-molekulen; differentiëren in vitro tot osteoblasten, adipocyten en chondroblasten [mesenchymale voorloper-cellen die aanleiding geven tot chondrocyten]. […] Dergelijke cellen kunnen worden geïsoleerd uit verschillende bronnen (vet, beenmerg, navelstreng-bloed, tandpulp, enz.) maar o.a. de weefsel-bron, leeftijd van de donor, mate en condities van de in vitro ontwikkeling kunnen het regeneratief potentieel beïnvloeden […]. […] De hoge inherente heterogeniteit blijft een uitdaging. […]

Er zijn slechts 13 menselijke op MSC gebaseerde produkten met marketing-autorisatie. […] De belangrijkste bron is het beenmerg, gevolgd door vet-weefsel […]. Aangezien dit laatste minimaal invasief is, zou dit wel eens de voornaamste keuze kunnen worden voor volwassen stamcellen met klinische toepassingen. […]

[…]

Het is duidelijk dat de weefsel-bron en optimale groei-condities voor MSC-produktie afhankelijk zal zijn van de noden opgelegd door de toepassingen. […]

Het regeneratief vermogen van MSCs wordt toegeschreven aan hun anti-inflammatoire, immuun-regulerende eigenschappen […]. In een vroeg stadium van trauma of microbiële invasie, wanneer de concentratie van pro-inflammatoire cytokinen laag is, vertonen MSCs de antimicrobiële, pro-inflammatoire eigenschappen van neutrofielen. Naar gelang de inflammatie vordert en pro-inflammatoire cytokinen opbouwen, switchen MSCs naar een anti-inflammatoir fenotype. […]

4.2. Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs)

NSPCs [neurale stam/progenitor(voorloper)-cellen] kunnen differentiëren naar neurale cellen […]. De voornaamste bronnen zijn het foetaal en volwassen brein, en volwassen ruggemerg […]. Foetale NSPCs kunnen gedurende lange periodes in vitro worden ontwikkeld, terwijl volwassen NSPCs een beperkter vermogen hebben.

[…] Er werd gerapporteerd dat NSPCs neuropathische pijn bevorderen, een zorgwekkende nevenwerking. […]

[…] Studies toonden de veiligheid van menselijke iPSC-afgeleide NSPCs […] en het potentieel gebruik bij ruggemerg-letsels. Ze hebben significante voordelen zoals de afwezigheid van ethische controverse omtrent hun afkomst en hun potentieel bij autologe transplantatie [toediening van eigen cellen], waardoor het risico op afstoting of nevenwerkingen door immuun-suppressie wordt vermeden. […].

[…]

[…] Chromosomale instabiliteit en tumor-ontwikkelend potentieel door oncogene over-expressie doen vragen rijzen omtrent hun gebruik in de kliniek. […]

[…]

4.3. Preconditionering van stamcellen

Het kan voordeel bieden om MSCs of iPSCs vóór transplantatie te preconditioneren naargelang de toepassing of therapie zodat de cellen van een bepaald gewenst fenotype zijn. […]

[…]

[…]. Preconditionering-protocollen omvatten typisch fysieke behandelingen zoals verschillende mates van hypoxie, mechanische stretching, toepassing van elektromagnetische velden of nabootsen van drie-dimensionele omgevingen enerzijds, en chemische of farmacologische behandelingen, inclusief herbale medicijnen of natuurlijke extracten anderzijds. […].

4.4. Op extracellulaire vesikels gebaseerde therapeutica

Hoewel autologe MSCs een veiliger keuze betekenen in termen van het vermijden van ongewenste immuun-responsen, kunnen donor co-morbiditeiten het gebruik van hun eigen stamcellen hinderen. […] Het zal belangrijk zijn DNA-methylatie en wijzigingen qua gen-expressie, die immuun-responsen kunnen opwekken zelfs als de iPSCs autoloog zijn, te monitoren. Daarom kan de mogelijkheid van een therapeutisch cel-vrij produkt zeer relevant zijn naar veiligheid toe.

[…] De therapeutische waarde van stamcellen kan voornamelijk te wijten zijn aan afgegeven factoren of sekretoom [alle factoren gesekreteerd door een cel] inclusief oplosbare en in vesikels verpakte factoren. Deze fraktie, extracellulaire vesikels (EVs [zie ‘Extracellulaire vesikels: potentiële biomerkers voor M.E.(cvs)?]) genaamd, is een heterogene mix van vesikels inclusief exosomen, een subset van vesikels met dubbel membraan gekenmerkt door de expressie van merkers zoals tetraspaninen [familie van membraan-proteïnen], CD9 [adhesie-molekule op het cel-oppervlak], CD63 [trans-membraan-proteïne] & CD81 [ook een cel-oppervlakte proteïne] met een rol bij intercellulaire communicatie, waaronder de transfer van hun lading (DNA, RNA & proteïnen).

[…]. Veel pre-klinische modellen toonden het nut van op EV gebaseerde therapie, inclusief langdurige neuroprotectie. Behandeling met van MSCs afgeleide EVs bevorderden langdurig herstel van cognitieve funkties bij door inflammatie geïnduceerd hersen-lestel. […] De superioriteit van EVs met betrekking tot cel-gebaseerde therapeutica ligt in z’n beschikbaarheid, gemak van opslag en distributie, gereduceerde immuun-antigeniciteit, schaalbaarheid en mogelijkheid van meerdere manieren van toediening. EVs kunnen ook worden aangewend als aflevering-partikels, door molekulen van genetisch gemodificeerde cellen die van belang blijken te zijn, te verpakken en zo het risico van de transfer van getransformeerde levende cellen te vermijden […]. […]

[…]

5. Besluiten

Hoewel CTs over het algemeen bewijs hebben geleverd omtrent de veiligheid van MSCs, is de verwijdering van FBS [‘fetal bovine serum’; foetaal runder serum] uit klinische stamcel-protocollen essentieel. Het verzamelen van een groot aantal donoren voor cellen en op frakties van menselijk bloed gebaseerde media (via het aanwenden van stamcel-banken) of het gebruik van ‘xeno-free’ [alle componenten afkomstig van hetzelfde organisme] synthetische, gedefinieerde media zou zich moeten vertalen in allogene MSC-preparaten die leiden tot meer homogene klinische resultaten. Zo zorgt men voor minimale immuun-gerelateerde veiligheid-overwegingen door FBS en onthult de echte therapeutische waarde van in vitro ontwikkelde MSCs.

De iPSC produktie-technologie biedt de mogelijkheid van het ontwikkelen van op maat van de patient gemaakte cel-therapieën met overéénkomstige veiligheid en immuun-gerelateerde voordelen, aangezien genetisch identieke cellen immune afstoting zouden moeten vermijden. iPSCs kunnen differentiëren tot alle drie de kiemlagen en ze geven, door hun aard, geen aanleiding tot een bio-ethisch debat. Veiligheid-overwegingen verbonden met in vivo eigenschappen van onsterfelijke cel-types en het gebruik van genetisch gemanipuleerde cellen geeft echter aanleiding tot regulering-problemen voor het gebruik in de kliniek.

Preconditionering van in vitro ontwikkelde MSCs om cel-lijn verplichtingen te verzekeren, kan voordelig uitdraaien voor verbeterde behandelingen van bepaalde ziekten. Optimalisatie voor de behandeling van SCI [‘spinal cord injury’, ruggemerg-letsel] en andere neuro-immune gezondheid-problemen zoals M.E./CVS blijven nodig. EVs en in het bijzonder exosoom-aangerijkte, van MSC afgeleide frakties kunnen eventueel de geprefereerde behandeling voor cel-vrije therapeutica (zelfstandig of in combinatie met andere klinische behandelingen) worden, eens de GMP-produktie geoptimaliseerd blijkt.

november 3, 2018

Gliale aktivatie in de hersenen bij fibromyalgie

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 6:37 pm
Tags: , , , , , , ,

Een aantal jaren geleden gaven we hier al de mogelijkheid aan dat gliale cellen een rol zouden kunnen spelen bij M.E.(cvs). In een overzicht-artikel (zie ‘Gliale aktivatoren: doelwit voor de behandeling van centrale sensitisatie (chronische pijn)?’) suggereerden Jo Nijs en collega’s mogelijke triggers voor gliale aktiviteit die kunnen resulteren in centrale sensitisatie en chronische pijn. Een studie door Japanese onderzoekers had al bewijs geleverd dat er neuro-inflammatie aanwezig is in wijdverspreide hersen-gebieden bij M.E.(cvs)-patiënten (zie ‘Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie’).

De groep van Marco Loggia (‘Pain Neuroimaging Lab’ van de ‘Harvard Medical School’ in Boston) bestudeerde de waarden van het translocator-proteïne (TSPO), een merker voor gliale aktivatie, in de hersenen (via positron-emissie-tomografie) bij patiënten met chronische lage-rug pijn (zie ‘Bewijs voor gliale aktivatie in de hersenen bij chronische pijn’). Dit onderzoek werd nu uitgebreid naar fibromyalgie – een aandoening gepaard met chronische pijn en overlappend met M.E.(cvs). Aangezien Zweedse researchers (van het ‘Karolinska Institute’ in Stockholm) met hetzelfde bezig waren, werden de krachten gebundeld. Een andere groep heeft overigens ook al bewijsmateriaal voor neuro-inflammatie bij fibromyalgie (FM) gevonden (zie ‘Systemische inflammatie & neuro-inflammatie bij fibromyalgie’).

Voor onderstaande studie werden dus patiënten van 2 geografisch verschillende plaatsen gecombineerd en er werd ook geprobeerd uit te zoeken welke van de verschillende gliale cel types (microglia of astrocyten) verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor de neuro-inflammatie. De gegevens wijzen aan dat microglia wellicht verantwoordelijk zijn voor de TSPO-verhoging. Ook het hersengebied dat er uit sprong (de cingulate cortex) bleek hetzelfde als bij de Japanese studie.

Jarred Younger, de man van Lage Dosis Naltrexon (o.a.), beoordeelt inflammatie in de hersenen van mensen met M.E.(cvs) via ‘heat-mapping’ (niet-invasieve manier – magnetische resonantie spectroscopische thermometrie – om de temperatuur van het brein in kaart te brengen) en test mogelijke behandelingen (molekulen die gliale cel aktivatie kunnen inhiberen zoals bv. dextromethorfan). Hij meldde ook al dat dit deel van de hersenen een centrale kan spelen bij zowel M.E.(cvs) als FM (resultaten nog niet gepubliceerd)…

————————-

Brain Behaviour & Immunity; 2018 (pre-print)

Brain glial activation in fibromyalgia – A multi-site positron emission tomography investigation

Albrecht DS1, Forsberg A2, Sandström A3, Bergan C4, Kadetoff D5, Protsenko E6, Lampa J7, Lee YC8, Höglund CO9, Catana C10, Cervenka S11, Akeju O12, Lekander M13, Cohen G14, Halldin C15, Taylor N16, Kim M17, Hooker JM18, Edwards RR19, Napadow V20, Kosek E21, Loggia ML22

1 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

2 Department of Clinical Neuroscience, Centre for Psychiatry Research, Karolinska Institutet, and Stockholm County Council, SE-171 76 Stockholm, Sweden

3 Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Department of Neuroradiology, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden

4 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

5 Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Department of Neuroradiology, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden; Stockholm Spine Centre, Stockholm, Sweden

6 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

7 Rheumatology Unit, Department of Medicine, Karolinska Institutet, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden

8 Division of Rheumatology, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States; Division of Rheumatology, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States

9 Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden

10 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

11 Department of Clinical Neuroscience, Centre for Psychiatry Research, Karolinska Institutet, and Stockholm County Council, SE-171 76 Stockholm, Sweden

12 Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

13 Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Department of Neuroradiology, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden; Stress Research Institute, Stockholm University, Stockholm, Sweden

14 Department of Rheumatology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

15 Department of Clinical Neuroscience, Centre for Psychiatry Research, Karolinska Institutet, and Stockholm County Council, SE-171 76 Stockholm, Sweden

16 Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

17 Department of Rheumatology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

18 Department of Rheumatology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

19 Department of Anesthesiology, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

20 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States; Department of Anesthesiology, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

21 Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Department of Neuroradiology, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden; Stockholm Spine Centre, Stockholm, Sweden

22 A.A. Martinos Centre for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, United States

Samenvatting

Fibromyalgie (FM) is een slecht begrepen chronische aandoening die wordt gekenmerkt door wijdverspreide musculoskeletale pijn, vermoeidheid en cognitieve problemen. Hoewel steeds meer bewijsmateriaal een rol voor neuro-inflammatie suggereert, bestaat er geen studie die direct bewijs heeft geleverd voor gliale aktivatie in de hersenen bij FM. In deze studie voerden we een Positron Emissie Tomografie (PET) studie uit gebruikmakend van [11C]PBR28, dat bindt op het translocator proteïne (TSPO) [mitochondriaal proteïne], een proteïne dat geupreguleerd is bij geaktiveerde microglia en astrocyten. Om de statistische ‘power’ en generaliseerbaarheid te vergroten, combineerden we gegevens die onafhankelijk werden verzameld in twee afzonderlijke instituten (het ‘Massachusetts General Hospital’ [MGH] & het ‘Karolinska Institutet’ [KI]). In een poging de bijdragen van verschillende gliale cel types bij FM te ontwarren, werd een kleiner staal gescand in KI met [11C]-L-deprenyl-D2 PET, waarvan wordt gedacht dat het voornamelijk het astrocytisch (maar niet microgliaal) signaal weerspiegelt. 31 FM-patiënten en 27 gezonde controles (HC) werden onderzocht d.m.v. [11C]PBR28 PET. 11 FM-patiënten en 11 HC weden gescand gebruikmakend van [11C]-L-deprenyl-D2 PET. Er werden gestandaardiseerde opname-waarden [‘standardized uptake value’ (SUV) = verhouding van de radioaktiviteit van een beeld op de totale geïnkjekteerde radioaktiviteit] – genormaliseerd t.o.v. het occipitale cortex signaal [SUVR; verhouding van de SUV van een gebied t.o.v. een referentie-gebied] en distributie-volume (VT [theoretisch volume nodig om de totale hoeveelheid toegediende molekule te bevatten zodat de concentratie die van het bloed-plasma is]) – berekend uit de [11C]PBR28 gegevens. [11C]-L-deprenyl-D2 werd gekwantificeerd […]. PET-beeldvorming van de groepen werden vergeleken en bij verschillen bekeken t.o.v. klinische variabelen. In vergelijking met HC, vertoonden FM-patiënten wijdverspreide corticale stijgingen, en geen dalingen, qua [11C]PBR28 VT & SUVR; het meest geprononceerd in de mediale en laterale wanden van de frontale en pariëtale kwabben. Er waren geen gebieden die significante groep-verschillen qua [11C]-L-deprenyl-D2 signaal vertoonden, inclusief die met een verhoogd [11C]PBR28 signaal bij de patiënten (p’s ≥ 0.53, ongecorrigeerd). De stijgingen qua [11C]PBR28 VT & SUVR waren gecorrelereerd, zowel ruimtelijk (t.t.z. werden gezien in overlappende gebieden) en, in meerdere gebieden, ook in termen van grootte-orde. In verkennende, ongecorrigeerde analyses bleken hogere subjectieve scores voor vermoeidheid van de FM-patiënten geassocieerd met gestegen [11C]PBR28 SUVR in de anterieure en posterieure middelste cingulate cortexen (p’s < 0.03). SUVR was niet significant geassocieerd met enige andere klinische variabele. Ons werk levert het eerste in vivo bewijs ter ondersteuning van een rol voor gliale aktivatie bij FM-pathofysiologie. Gezien het feit dat de stijgingen qua [11C]PBR28 signaal niet vergezeld gingen met een verhoogd [11C]-L-deprenyl-D2 signaal, suggereren onze gegevens dat microglia, maar niet astrocyten, wellicht voor de TSPO-verhoging in deze gebieden zorgen. Hoewel [11C]-L-deprenyl-D2 signalen niet gestegen bleken bij FM-patiënten, zijn grotere studies nodig om verder de rol te bepalen van mogelijke astrocytische bijdrage tot FM. Globaal ondersteunen onze gegevens gliale modulatie als een potentieel therapeutische strategie bij FM.

[Omwille van de techniciteit van de studie beperken we ons tot de bespreking.]

Bespreking

De huidige studie levert bewijsmateriaal aangaande verhoogde TSPO-binding, gemeten via [11C]PBR28 PET, bij patiënten met fibromyalgie (FM) in vergelijking met gezonde controles (HC). Deze merker voor gliale aktivatie was gestegen in meerdere hersen-gebieden die bij FM-pathologie betrokken bleken in eerdere beeldvorming-studies. We rapporteren ook positieve associaties tussen het TSPO PET-signaal in meerdere van deze gebieden en subjectieve vermoeidheid scores, één van de meest courante symptomen die door FM-patiënten worden gerapporteerd. Onze observaties ondersteunen een rol voor neuro-immune/gliale aktivatie bij FM-pathologie.

Deze resultaten komen overéén met een geheel aan klinische gegevens die een mogelijk verband suggereren tussen neuro-inflammatie en FM. Meerdere studies met FM-patiënten toonden verhoogde waarden van molekulen betrokken bij neurogliale signalering, zoals fractalkine [chemokine betrokken bij chronische pijn] & IL-8, in het cerebrospinaal vocht [Backryd E et al. Evidence of both systemic inflammation and neuroinflammation in fibromyalgia patients, as assessed by a multiplex protein panel applied to the cerebrospinal fluid and to plasma. J. Pain Res. (2017) 10: 515-525 /// Kadetoff D et al. Evidence of central inflammation in fibromyalgia – increased cerebrospinal fluid interleukin-8 levels. J. Neuroimmunol. (2012) 242: 33-38 /// Kosek E et al. Evidence of different mediators of central inflammation in dysfunctional and inflammatory pain – interleukin-8 in fibromyalgia and interleukin-1 beta in rheumatoid arthritis. J. Neuroimmunol. (2015) 280: 49-55]. Bovendien toonden eerdere studies een gestegen endogene opioïderge [werkend via opioïde neuropeptide systemen] tonus bij FM, die van belang kan zijn aangezien door opioïden geïnduceerde hyperalgesie geassocieerd is met gliale aktivatie. Overéénkomend met dit bewijs is het feit dat sommige farmacologische behandelingen betrokken bij het opioïden-systeem en/of met vermoedelijke inhiberende werkingen op gliale cellen van nut zijn bij FM. Een voorbeeld daarvan is lage-dosis naltrexon, een opioïde antagonist, waarvan inhibitie van de gliale aktivatie werd geopperd [onderzoek bij ratten] en die voordelige effekten bleek te hebben voor FM [Younger J & Mackey S. Fibromyalgia symptoms are reduced by low-dose naltrexone: a pilot study. Pain Med. (2009) 10: 663-672 /// Younger J et al. Effects of naltrexone on pain sensitivity and mood in fibromyalgia: no evidence for endogenous opioid pathophysiology. PloS One (2009) 4: e5180 /// zie ook ‘Gebruik van lage-dosis naltrexon (LDN) als anti-inflammatoire behandeling voor chronische pijn]. Daarnaast zijn serotonine/noradrenaline-heropname inhibitoren (SNRIs; bv. duloxetine & milnacipran [antidepressiva], enz.) bij de meest courant voorgeschreven farmacologische behandelingen voor FM, en vertonen ze een matige doeltreffendheid wat betreft het reduceren van enkele FM-symptomen. Hoewel het voornaamste werking-mechanisme van SNRIs het normaliseren van de concentraties van endogene monoamine neurotransmitters – waarvan wordt gedacht dat ze uit evenwicht zijn bij FM – is, kan een mogelijk bijkomend mechanisme gliale modulatie zijn, aangezien zowel duloxetine als milnacipran microgliale aktivatie in dieren-modellen afzwakken. Interessant: bij de gebieden die neuro-immune aktivatie vertonen in onze huidige studie was de PCC [posterieure (achterste) cingulate cortex; belangrijke kern van het ‘default mode network’ (DMN) die aktief is tijdens rust/slaap] / precuneus [‘voorwig’], een kern-gebied van het ‘default mode network’ [netwerk van hersen-gebieden die aktief zijn wanneer een individu wakker is en rust], waar veranderingen qua met pijn gerelateerde aktivatie na behandeling specifiek verband hielden met de mate van positieve klinische respons op milnacipran-behandeling bij fibromyalgie-patiënten. Er zijn verdere studies vereist om de specifieke cellulaire en molekulaire mechanismen van FM-farmacotherapieën beter te begrijpen, en de potentiële rol die gliale cel inhibitie bij hun doeltreffendheid speelt.

Het nut van TSPO als merker voor gliale aktivatie wordt ondersteund door talrijke pre-klinische en post-mortem studies. Hoewel TSPO alomtegenwoordig tot expressie komt bij veel cel-types, kan het worden gebruikt als een gevoelige merker voor gliale aktivatie in vitro omdat het dramatisch geupreguleerd is in gliale cellen in de context van een neuro-inflammatoire respons. TSPO-upregulering komt samen voor met geaktiveerde microglia en/of astrocyten bij een spectrum CZS-aandoeningen, inclusief dieren-modellen voor neuropathische pijn, dierlijke MS-modellen en menselijke MS-letsels, dieren-modellen voor Alzheimer’s en menselijk post-mortem weefsel, en vele andere. De bruikbaarheid van TSPO als merker voor gliale aktivatie wordt verder ondersteund door talrijke in vivo PET-beeldvorming studies bij mensen. In vele daarvan werd een verhoogd TSPO PET-signaal gezien in hersen-gebieden waarvan is geweten dat er gliale aktivatie optreedt. TSPO-stijgingen werden gedocumenteerd in de primaire motor-cortex bij ALS, in witte- of grijze- hersentof letsels bij MS, in amyloïd-positieve gebieden bij Alzheimer’s en in de basale ganglia bij Huntington’s. Terwijl een overvloed aan menselijke en pre-klinische studies ondersteuning bieden voor TSPO als een gliale merker, is het echter belangrijk op te merken dat niet alle studies TSPO-upreguleringen hebben gedekteerd bij neuropathologieën met een gehypothiseerde inflammatoire component. Bv.: eerder werk toonde geen verschillen qua TSPO PET-signaal bij cocaïne-afhankelijkheid en een verminderd signaal bij alkohol-afhankelijkheid. Bij patiënten met psychose, toonden initiële studies met TSPO-tracers van de eerste generatie een toename, terwijl recentere studies met radioliganden van de tweede generatie ondersteuning bieden voor een daling van de TSPO-waarden. Er is dus verder werk vereist voor een betere beoordeling van het potentieel nut van TSPO als een middel om neuro-inflammatie en de betekenis van de vastgestelde veranderingen in het TSPO-signaal in beeld te brengen, bijzonderlijk bij bepaalde pathologieën.

Daarnaast blijft, zelfs bij aandoeningen waar TSPO meer gevestigd is als een merker voor gliale aktivatie, de specifieke funktionele betekenis van de upregulering onduidelijk en een aktief onderzoeksgbebied. Talrijke pre-klinische studies tonen analgetische en anti-inflammatoire effekten van TSPO, zoals verhoogde expressie van anti-inflammatoir IL-10 en andere M2-gerelateerde microgliale genen [M2-type macrofagen geven cytokinen af die proliferatie van of naburige cellen en weefsel-herstel bevorderen], indicatief voor het feit dat wijzigingen qua TSPO-expressie mogelijks een adaptieve respons op een homeostatische belasting zijn. In vitro studies bij mensen suggereren ook dat immuniteit-belastingen TSPO-upregulering induceren in anti-inflammatoire M2-achtige macrofagen, en TSPO-daling in inflammatoire M1-achtige macrofagen. We documenteerden eerder significant hogere IL-10 concentraties in het cerebrospinaal vocht en andere anti-inflammatoire cytokinen bij FM-patiënten, in tegenstelling tot een meer klassiek (M1-achtig) pro-inflammatoir cytokine-profiel in het cerebrospinaal vocht bij patiënten met Reumatoïde Artritis. Alles tesamen suggereren deze observaties dat het gestegen [11C]PBR28 PET-signaal bij FM-patiënten de weerspiegeling is van een M2-achtig gliaal fenotype, hoewel dit speculatief blijft in afwezigheid van PET-tracers met een hogere mate van fenotype-specificiteit.

Zoals hierboven vermeld kan gestegen TSPO tijdens een neuro-inflammatoire respons samen voorkomen met zowel microglia als astrocyten, afhankelijk van de specifieke omstandigheden. De exacte cellulaire bijdragen van deze gliale subtypes aan het TSPO PET-signaal zijn als zodanig onzeker. Om de cellulaire specificiteit van de TSPO-verhogingen die werden gezien in deze studie op te helderen, werd een kleiner staal FM-patiënten – gedeeltelijk overlappend met het staal dat werd gescand met [11C]PBR28 – geëvalueerd met [11C]-L-deprenyl-D2 om de waarden van MAO-B [monoamine-oxidase B; enzyme met een belangrijke rol bij het katabolisme van neuro-aktieve en vaso-aktieve amines in het centraal zenuwstelsel en perifere weefsels] in de hersenen te kwantificeren. Er wordt gedacht dat de expressie van dit proteïne in gliale cellen overwegend, misschien zelfs exclusief, in astrocyten is – met weinig of geen bijdrage door monocyten of microglia. Bv.: MAO-B upregulering bleek samen voor te komen met reaktieve astrocyten in post-mortem weefsels van patiënten met Alzheimer’s & ALS, aandoeningen die ook stijgingen qua [11C]-L-deprenyl-D2 PET-signaal vertonen. Omdat we in onze huidige studie geen groep-verschillen zagen qua [11C]-L-deprenyl-D2 binding, suggereren onze gegevens dat verhoogd [11C] PBR28 signaal bij FM-patiënten zou kunnen worden bepaald door geaktiveerde microglia i.p.v. door astrocyten. Bovendien suggereert het gebrek aan groep-verschillen qua [11C]-L-deprenyl-D2 signaal in enige andere anatomisch gedefinieerde hersen-gebieden, inclusief de totale hersenen en grijze-hersenstof, dat astrocyten-aktivatie niet relevant kan zijn voor de FM-pathofysiologie.

Overéénkomstig met onze huidige bevindingen van verhoogd TSPO PET-signaal bij FM-patiënten, hebben we eerder TSPO-stijgingen in de hersenen bij patiënten met een andere pijn-aandoening, chronische lage-rug pijn, gerapporteerd [Loggia M et al. Evidence for brain glial activation in chronic pain patients. Brain (2015) 138 (3): 604-615]. In deze studie zagen we een verschillend ruimtelijk patroon van gliale aktivatie dat gelokaliseerd was in de thalamus en gebieden van de somato-sensorische [dat de zintuigelijke informatie komende van het lichaam-oppervlak en diepere weefsels (spieren, pezen en gewrichten) ontvangt/verwerkt] en motor-cortexen, consistent met de somatotope afbeelding [overéénkomst van een lichaamsgebied met een specifiek punt in het centraal zenuwstelsel] van de rug en benen, gebieden waar deze deelnemers pijn voelden. Bij de FM-patiënten zagen we daarentegen een patroon dat meer ruimtelijk uitgebreid was, en enkel corticale gebieden besloeg. De grotere corticale verspreiding van neuro-inflammatie bij FM-patiënten vergeleken met patiënten met chronische lage-rug pijn kan een weerspiegeling zijn van de verschillen qua klinische presentatie van deze 2 patiënten-groepen, aangezien de eerste meer wijdverspreide pijn, en een hogere incidentie van cognitieve problemen en affectieve co-morbiditeiten rapporteren. Opmerkenswaardig: de meerderheid van FM-patiënten rapporteren ook lage-rug pijn maar, anders dan in onze eerdere [11C]PBR28 studie, zagen we geen statistisch significante verhogingen qua TSPO PET-signaal in de thalamus bij FM; wat suggereert dat gelijkaardige pijn-symptomen in de2 aandoeningen door afzonderlijke mechanismen kunnen worden gemedieerd. Aan de andere kant bleek het TSPO PET-signaal in de cingulate cortex, wat bij onze FM-patiënten geassocieerd was met vermoeidheid-scores, gestegen bij bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.) [Nakatomi Y et al. Neuroinflammation in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: an (1)(1)C-(R)-PK11195 PET study. J. Nucl. Med. (2014) 55: 945-950], suggererend dat gliale aktivatie in dit gebied een potentieel mechanisme kan zijn dat aan de basis ligt van onderliggende pathologische vermoeidheid bij verschillende aandoeningen.

Belangrijk: onze resultaten toonden dat een verhoogd [11C]PBR28 signaal bij FM, dat initieel werd geïdentificeerd in de hoofd-analyse die gegevens van 2 verschillende lokaties (KI+MGH) combeerde, kon worden gezien voor elke plaats afzonderlijk in de follow-up analyses. De reproduceerbaarheid van de effekten op verschillende plaatsen versterkt de betrouwbaarheid betreffende de sterkte van onze observaties. We merkten echter ook dat de effekt-groottes voor de gegevens van de KI dataset globaal groter waren in vergelijking met deze van MGH. Dit verschil in grootte van de groep-verschillen kan het resultaat zijn van meerdere factoren, inclusief verschillende beeldvorming (andere PET-scanners, methodologie, tracer-injektie parameters, tracer-synthese, enz.). Daarnaast hadden patiënten van het KI significant hogere scores voor meerdere items van de ACR [American College of Rheumatology] diagnostisch criteria [fibromyalgie], inclusief symptoom-ernst en moeilijkheden om helder te denken, en namen ze minder medicatie.

Ten slotte zagen we een overlap qua ruimtelijk patroon van de [11C]PBR28 PET groep-verschillen tussen de SUVR- en VT-analyses, wat aangeeft dat deze analytische technieken een gelijkaardig potentieel hebben om gebieden die neuro-inflammatie vertonen bij FM te detekteren. […] Hoewel we in de huidige studie ook significant positieve correlaties tussen SUVR en VT in meerdere corticale gebieden observeerden, dient te worden opgemerkt dat een verband tussen deze metingen niet consistent werd gezien in de literatuur. Een diepgaander onderzoek naar de relatie tussen SUVR en VT is gerechtvaardigd om deze discrepantie beter te begrijpen.

Er waren meerdere waarschuwingen om in overweging te nemen bij het interpreteren van de resultaten van de huidige studie. In onze analyses implementeerden we een methode [technische uitleg] die wordt bekritiseerd als zijnde vatbaar zijn voor vals-positieven. We waren echter in staat stijgingen van het [11C]PBR28 signaal te tonen onafhankelijk voor elke studie-plaats, wat er op wijst dat het effekt waarschijnlijk het gevolg is van een echt fysiologisch effekt. […] Hoewel we vinden dat deze verkennende benadering gerechtvaardigd is, gezien het de eerste studie is die verhogingen qua TSPO-signaal bij FM toont, dient de klinische betekenis van [11C]PBR28 signaal stijging bij FM verder te worden onderzocht. Verder werden de ACR-gegevens voor alle patiënten van het KI en 2 van het MGH verkregen tijdens de screening maar niet bij de scan. Hoewel scores voor die vragenlijst stabiel zijn over tijd, is het mogelijk dat de scores van sommige patiënten veranderden tussen de screening en de scan. Ten slotte moeten de resultaten van de [11C]-L-deprenyl-D2 analyse omzichtig worden geïnterpreteerd. Belangrijk: de afwezigheid van een significant effekt kan niet worden bestempeld als overtuigend bewijs voor ‘geen verschil’, bijzonderlijk omwille van het klein staal in de huidige studie. Verder analyse met bij grotere groepen zal dus nodig zijn om te bevestigen dat astrocyten geen belangrijke rol spelen bij de pathofysiologie van FM.

Tot besluit: ons werk toont dat de waarden van de gliale merker TSPO, gemeten via [11C]PBR28 PET beeldvorming, in het brein gestegen zijn in de cortex van FM-patiënten t.o.v. gezonde controles. Bovendien vonden we een verband tussen het TSPO PET-signaal en vermoeidheid, een overheersend FM-symptoom. De afwezigheid van verhoogde [11C]-L-deprenyl-D2 binding bij FM kan worden gezien als ondersteuning voor een betrokkenheid van microgliale, eerder dan astrocytische, aktivatie. Toekomstige studies dienen te testen of gliale modulatie een werkbare therapeutische strategie voor FM kan zijn.

oktober 20, 2018

Rationale voor manuele therapie (massage) bij M.E.(cvs)?

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 5:46 pm
Tags: , , , , , , , , ,

Vele studies omtrent M.E.(cvs) hebben aangetoond dat deconditionering NIET de oorzaak is (argumentatie is terug te vinden op deze pagina’s); het kan wel een gevolg zijn. Patiënten weten ook dat inspanning (oefen-therapie) nefast is en de symptomen doet verergeren. Meer en meer wetenschappers nemen afstand van zij die dit (alsnog) blijven promoten. Gezien de heterogeniteit en de overlap met FM, sluiten wij niet uit dat zachte beweging (manuele therapie – massage, fascia-therapie) nuttig kan zijn voor een subgroep. Onderstaande publicatie beschrijft omstandig wat de redenen voor een dergelijk, eventueel succesvolle therapie zouden kunnen zijn…

Er wordt gewag gemaakt van het feit dat miRNAs (die ontregeld zijn bij FM & CVS/M.E.) reageren op druk-behandelingen, hun gebruik als (kandidaat) merkers verdient verder onderzoek…

De massage-technieken waarover men het heeft zijn of de gebruikelijke, de alternatieve – bv. Chinese TuiNa massage (gewrichtsmanipulaties en oefeningen die de circulatie bevorderen, dislocaties van gewrichten verminderen, de ‘soft tissues’ (weke delen) helen, het zenuwstelsel reguleren en de gewrichtsmobiliteit verbeteren) – of eerder experimentele (bv. zgn. ‘mimetische’ toestellen die elektro-mechanische knie-belasting of cyclische druk belasting – een cilinder die ritmisch drukt op en rolt over een weefsel – nabootsen of het gebruik van ferrogels – gel met magnetische partikels – gecombineerd met externe magneten om massage-achtige compressies – door elongatie en contractie – te verwezenlijken en spieren te laten regenereren)…

————————-

International Journal of Molecular Sciences Vol 19, #9, p 2673 (september 2018)

Unraveling the molecular determinants of manual therapy: An approach to integrative therapeutics for the treatment of Fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis

Jose Andres Espejo (1), Maria Garcia-Escudero (2), Elisa Oltra (3,4)

1 School of Experimental Sciences, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46001 Valencia, Spain

2 School of Physiotherapy, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46900 Valencia, Spain

3 School of Medicine, Universidad Catolica de Valencia San Vicente Martir, 46001 Valencia, Spain

4 Unidad Mixta CIPF-UCV, Centro de Investigacion Principe Felipe, 46012 Valencia, Spain

Samenvatting

De toepassing van protocollen zonder parameter-standaardisering en geschikte controles heeft er toe geleid dat manuele therapie (MT) en andere op fysiotherapie gebaseerde benaderingen controversiële uitkomsten opleverden. Er is dus urgentie om zorgvuldig standaard-protocollen te definiëren die er voor zorgen dat fysiotherapeutische behandelingen voldoen aan rigoureuze wetenschappelijke vereisten. Een manier waarop dit kan worden bereikt, is door het bestuderen van gen-expressie en fysiologische veranderingen die verband houden met bepaalde, parameter-gecontroleerde behandelingen in dieren-modellen, en deze kennis te vertalen naar behoorlijk ontworpen, objectieve, kwantitatief gemonitorde klinische testen (CTs). We stellen hier een molekulaire fysiotherapie benadering (MPTA) voor die multidisciplinaire teams vereist, om de wetenschappelijke redenen achter de talrijke rapporten, die gezondheid-voordelen toedichten aan MT-behandelingen, bloot te leggen. Het overzicht focust op de identificatie van MT-geïnduceerde fysiologische en molekulaire responsen die zouden kunnen gebruikt worden voor de behandeling van fibromyalgie (FM) & Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/M.E.). De systemische effekten die geassocieerd zijn met responsen op mechanische belasting worden bijzonder relevant beschouwd, aangezien ze suggereren dat gedefinieerde, lage-pijn anatomische gebieden kunnen worden geselekteerd voor MT-behandeling en toch globale voordelen opleveren, een aspect dat kan blijken essentieel te zijn voor het behandelen van FM. Daarnaast kan MT zorgen voor spier-conditionering bij sedentaire patiënten zonder krachtige fysieke inspanningen te vragen, wat bijzonder schadelijk is voor CVS/M.E.-patiënten. Zo kan MT een echte optie worden bij geneeskundige programma’s ter verbetering van FM & CVS/M.E.

1. Inleiding

[…] FM & CVS/M.E. vertonen dikwijls overlappende symptomen (FM-patiënten ervaren chronische vermoeidheid en CVS/M.E.-patiënten lijden onder gevoelige spieren en pijn) waardoor sommige auteurs stelden dat ze deel uitmaken van hetzelfde syndroom. Deze hypothese wordt ondersteund een analyse die verhoogd lactaat in ventriculair cerebrospinaal vocht rapporteert bij patiënten met CVS/M.E., FM of beide, t.o.v. gezonde controles [Natelson BH et al. Elevations of Ventricular Lactate Levels Occur in Both Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia. Fatigue (2017) 5: 15-20]. Verschillen betreffende een aantal klinisch en biologische parameters (PEM en autonome funktie, hormoon-systeem onevenwicht, gen-expressie & cytokine-profielen, en microRNA (miRNA) waarden in het bloed) suggereren echter dat de onderliggende pathofysiologie van FM & CVS/M.E. verschillen.

Farmacologische behandelingen […]

Niet-farmacologische therapieën […]

Graduele oefen therapie (GOT). FM-patiënten kunnen matige tot forse inspanningen leveren; ze ervaren echter problemen bij het uitvoeren en aanhouden van regimes met zelfs matige intensiteit omwille van verhoogde FM-symptomatologie geassocieerd met inspanning. Er werden ook voordelen van CGT/GOT-therapie voor CVS/M.E.-patiënten gerapporteerd (de PACE-testen) […] Er werden echter ernstige bezorgdheden geopperd omtrent het studie-ontwerp door de wetenschappelijke gemeenschap (ongeschikte definitie, scores die geen significante lange-termijn verbetering van vermoeidheid en lichamelijk funktioneren ondersteunen, …).

[…] Het feit dat inspanning spierpijn induceert en malaise triggert bij CVS/M.E., maakt dat deze optie ongeschikt is voor deze patiënten. Op fysiotherapie gebaseerde behandelingen, zoals manuele therapie (MT), kunnen anderzijds helpen […] door bv. het verhogen van de bloeddoorstroming en/of spier-tonus, zonder enige lichamelijke aktiviteit […]. Ter zelfder tijd kan MT de geest van de patient aanzetten tot relaxatie.

MT-protocollen, zoals de meeste fysiotherapeutische behandelingen, worden tot op heden slecht gedefinieerd maar toch rapporteren sommige CTs voordelen voor massage-therapie. Een systematisch overzicht en meta-analyse van gerandomiseerde klinische testen (RCTs) toonde bv. dat MT (≥ 5 weken) leidt tot verbetering qua pijn, bezorgdheid en depressie bij FM-patiënten [Li YH er al. Massage therapy for fibromyalgia: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS ONE (2014) 9: e89304 /// Yuan SL et al. Effectiveness of different styles of massage therapy in fibromyalgia: A systematic review and meta-analysis. Man Ther. (2015) 20: 257-264]. MT lijkt ook positieve effekten wat betreft de lichamelijke symptomen bij CVS/M.E. te triggeren […] [bv. Field TM et al. Massage therapy effects on depression and somatic symptoms in Chronic Fatigue Syndrome. J. Chronic Fatigue Syndr. (1997) 3: 43-51], wat suggereert dat MT kan worden aangewend voor therapeutische doeleinden (op zichzelf of in combinatie met farmacologische behandeling van symptomen).

Het doel van dit overzicht is om een mogelijke mechanisme-rationale voor de doeltreffende behandeling van FM & CVS/M.E. d.m.v. MT aan te wijzen. Toekomstige MT behandel-protocollen worden verwacht in staat te zijn de symptomen te managen die de dagelijkse aktiviteiten compromitteren en de gezondheid-toestand in het algemeen te verbeteren. Daartoe hebben we een overzicht gemaakt van het beschikbaar pre-klinisch bewijsmateriaal (fysieke behandelingen in dieren-modellen) en molekulaire veranderingen geïdentificeerd die geassocieerd zijn met MT-parameters die enerzijds immune, cognitieve en musculaire dysfunkties kunnen verbeteren en anderzijds pijn kunnen verlichten […].

[…]

2. Molekulaire determinanten van MT: lessen op basis van dieren-modellen en mimetische toestellen

MT omvat een aantal therapieën gebaseerd op de manuele manipulatie van gewrichten en zachte weefsels, met als doel het verlichten van pijn, reduceren van inflammatie, elimineren van spier-contracturen, verhogen van de ‘range of motion’ (ROM [bewegingsbereik]), vergemakkelijken van beweging, enz. en, uiteindelijk, het herstellen van de gezondheid. Het beslaat een diverse reeks technieken zoals massage, stretchen, manipulaties en mobilisaties e.a.

Stretch-protocollen worden veelvuldige gebruikt om spieren/pezen meer flexibel te maken en de ROM van gewrichten te verbeteren of de gezond te behouden. Omwille van ons uiteindelijk doel – de behandeling van de voornaamste symptomen van FM & CVS/M.E. met gestandaardiseerde doeltreffende protocollen – zullen we onze aandacht concentreren op het beschikbaar bewijsmateriaal omtrent passief stretchen [spieren opspannen zonder beweging], gedefinieerd als een MT-procedure die is uitgevoerd door een professionele fysiotherapeut.

De andere variant van MT die in dit overzicht zal worden besproken is massage. Massage werd gedefinieerd als een mechanische manipulatie van lichaamsweefsels met een ritmische druk en wrijven, met als doel het bevorderen van de gezondheid en het welzijn. Het wordt toegepast op zacht weefsels (huid, spieren en bindweefsel), soms met behulp van mechanische of elektrische apparaten. Er zijn verschillende massage-manoeuvres (wrijven, frictie, kneden, druk, percussies & vibraties) met betrekking tot variabelen zoals duur, frequentie, herhalingen of druk. Er werden verschillende voordelen toegeschreven aan verscheidene massage-manoeuvres; bv. massage met matige druk lijkt de vagale tonus te verhogen een ook essentieel te zijn voor het stimuleren van subcutane mechanoreceptoren [sensorische receptoren die reageren op mechanische druk of vervorming] die pijn-verlichtende signalen naar het brein sturen en ontstressende neurochemische stoffen, zoals serotonine en dopamine, afgeven.

MT-behandelingen zijn geassocieerd met mechano-transductie, een algemeen biofysisch proces waardoor cellen in staat zijn hun fysieke omgeving te ‘voelen’ en deze signalen te vertalen naar biochemische signalen, zoals verschuivingen in intracellulaire calcium-concentratie, wijziging van of gen-expressie profielen en de inductie of onderdrukking van signalering-mechanismen die uiteindelijk leiden tot morfologische en/of fysiologische veranderingen, die kunnen leiden tot therapeutische effekten.

Kennis omtrent de parameters die MT-programma’s induceren in behandelde weefsels, op molekulair niveau, zouden daarom moeten toelaten rigoureuze en gestandaardiseerde doeltreffende protocollen (MPTA) te ontwikkelen, die gezondheid-voordelen voor FM-, CVS/M.E. en andere patiënten bieden. Een initiële stap om deze kennis over de MT-behandelde weefsels te verwerven, omvat het evalueren van gen-expressie in gezonde weefsels vóór en na zorgvuldig gedefinieerde procedures.

Er zijn methodologische beperkingen bij deze studies met menselijke individuen die niet enkel om ethische redenen wat betreft staal-name verband houden, maar ook met de toepassing van de techniek (zoals de toepaste belasting, en de frequentie en duur van de sessies). Om deze beperkingen te overwinnen, worden pre-klinische dieren-proeven met mimetische [massage-nabootsende] toestellen uitgevoerd om molekulen of biologische patronen in het doelwit-weefsel te identificeren, om- in optimale omstandigheden – de geïdentificeerde merkers te vertalen naar een test (in een lichaamsvloeistof), ter monitoring in een klinische proef. Met dit doel voor ogen en een focus op bepaalde ziekte-problemen, gingen we over tot het samenvatten van de molekulaire informatie afkomstig van MT-behandelingen in dieren-modellen die relevant kunnen zijn voor de behandeling van FM & CVS/M.E.

[We geven het gedetailleerd/gespecialiseerd overzicht hier niet weer. Bespreking volgt hierna (met verwijzing naar meer relevant onderzoek). Onthoud dat het om proeven bij dieren gaat, dat de modellen experimenteel zijn en slechts lijken op FM of M.E.(cvs), en dat de MT-methodes dikwijls artificieel zijn.]

2.1. De neuro-immune impact van MT

[…]

2.2. Effekten van MT op spier-regeneratie

[…]

2.3. MT impact op pijn-verlichting

[…]

3. De rationale voor het aanwenden van MT om FM- & CVS/M.E.-dysfunkties te behandelen

Een systematisch overzicht en meta-analyse van 9 RCTs [FM] besloot dat MT met een duur van minstens 5 weken voordelige onmiddellijke effekten heeft op het verbeteren van pijn, bezorgdheid en depressie [Li YH er al. (hierboven)]. Hoewel sommige eerdere reviews over het effekt van MT voor de behandeling van FM-symptomen hiermee overéénstemmen, door te besluiten dat MT voordelen biedt voor FM-patiënten, gaven andere negatieve of niet-overtuigende resultaten. Veel van de studies opgenomen in deze overzichten waren echter slechts kwalitatief of het betrof preliminaire piloot-studies, met een klein aantal deelnemers. De auteurs geven als mogelijke verklaring van hun positieve bevindingen dat hun overzicht een groter aantal of RCTs omvatte en dat hun analyse subgroepering gebaseerd op de verschillende duur van de MT in beschouwing nam. Dit versterkt de nood aan MT parameter-standaardisering.

Daarnaast geeft een systematisch overzicht en meta-analyse van 60 hoge-kwaliteit en 7- kwaliteit RCTs aan dat MT op een doeltreffende manier pijn behandelt en dat het ook voordelig is voor de behandeling van angst in de algemene bevolking [Crawford C et al. Evidence for Massage Therapy (EMT) Working Group. The Impact of Massage Therapy on Function in Pain Populations-A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials: Part I, Patients Experiencing Pain in the General Population. Pain Med. (2016) 17: 1353-1375]. Een andere studie van hetzelfde type [140 studies] claimt dat MT de krachtigste methode is voor het verminderen van DOMS (‘delayed onset muscle soreness’ [zgn. ‘spier-kater’; spier-pijn en -stijfheid die men voelt enkele uren tot dagen na een intensieve fysieke aktiviteit]) en vermoeidheid na inspanning, vergeleken met druk-kledij, elektrostimulatie, stretchen, onderdompeling of cryotherapie. De auteurs zagen een matige afname van de spier-schade merker creatine-kinase (CK) en de inflammatie-merkers interleukine-6 (IL-6) & C-reaktief proteïne.

Aan de andere kant toonde de analyse van quadriceps-biopten van 11 mannelijke vrijwilligers dat MT inflammatie doet dalen na inspanning-geïnduceerde spier-schade door aktivatie van de mechano-transductie [mechanismen waarmee cellen mechanische stimulus (uitrekking, belasting) omzetten naar elektrochemische aktiviteit] signalisering-mechanismen ‘focal adhesion’ kinase (FAK) en extracellulair signaal gereguleerd kinase (ERK) 1/2, wat mitochondriale biogenese signalering induceert en – via het reduceren van de inflammatoire cytokinen TNF-α & IL-6, en de stress-factor Hsp27 [Crane J et al. Massage therapy attenuates inflammatory signaling after exercise-induced muscle damage. Sci. Transl. Med. (2012) 4: 113-119] – veranderingen die voordelig kunnen zijn voor FM- en CVS/M.E.-patiënten [Tsilioni et al. Neuropeptides CRH, SP, HK-1 and Inflammatory Cytokines IL-6 and TNF Are Increased in Serum of Patients with Fibromyalgia Syndrome, Implicating Mast Cells. J. Pharmacol. Exp. Ther. (2016) 356: 664-672; zie ook ‘Mogelijke rol van mest-cellen bij inflammatie in de hypothalamus bij M.E.(cvs)’ /// Patarca R et al. Dysregulated expression of tumor necrosis factor in Chronic Fatigue Syndrome: Interrelations with cellular sources and patterns of soluble immune mediator expression. Clin. Infect. Dis. (1994) 18: S43-S53]. Combinaties van MT en stretchen werden ook bestudeerd en toonden een significante vermindering van vermoeidheid […].

Bij de modellen die werden ontwikkeld om de fysiopathologie van FM & CVS/M.E. te verklaren, lijkt er één, minstens gedeeltelijk, de basis te leggen voor een potentiële impact van MT-behandelingen, niet enkel wat betreft het verlichten van symptomen maar ook het vertragen van de progressie van de ziekte: het neuromusculair belasting model [Rowe PC et al. Neuromuscular strain as a contributor to cognitive and other symptoms in Chronic Fatigue Syndrome: Hypothesis and conceptual model. Front. Physiol. (2013) 4: 115]. Deze auteurs stellen voor dat ‘neuromusculaire belasting’, een nadelige neurale spanning en belasting in spieren, fascia [fascia = bindweefsel rond spieren, botten en gewrichten] en andere zachte weefsels, werkt als een bijdragende factor tot cognitieve en andere symptomen bij CVS [Rowe PC et al. Neuromuscular Strain Increases Symptom Intensity in Chronic Fatigue Syndrome. PLoS ONE (2016) 11: e0159386]. Als het vermogen van het zenuwstelsel om accommoderende veranderingen in lengte te ondergaan, als respons op de gewone lidmaat- en romp-bewegingen, verstoord is door de restrictie van bewegingen, verhoogt de mechanische spanning in de zenuwen, leidend tot neurodynamische dysfunktie, argumenteren deze auteurs. Deze dysfunktie draagt bij tot de pijn en andere symptomen die CVS-patiënten ondervinden, via mechanische sensitisatie processen, gewijzigde nociceptieve signalering en verminderde intra-neurale bloeddoorstroming, nadelige patronen van spier-kracht en -contractie, plus afgifte van inflammatoire neuropeptiden. Ondersteuning voor dit model komt van preliminaire gegevens verkregen uit een longitudinale studie (2 jaar) met 55 CVS-patiënten, die toont dat neuromusculaire beperking courant zijn bij CVS. Daarnaast laten ze zien dat longitudinale belasting op zenuwen en zachte weefsels van de onderste ledematen in staat is de symptoom-intensiteit bij individuen met CVS te verhogen, wat hun model steunt. Als de neuromusculaire belastingen onbehandeld blijven, zal het individu zich aan de verhoogde symptoom-last aanpassen, wat aanleiding geeft tot meer nadelen en centrale sensitisatie. De door de auteurs aanbevolen interventies om symptoom-verergering te vermijden, zijn MT, op inspanning gebaseerde benaderingen of alternatieve therapieën zoals yoga of Tai Chi. In feite rapporteren ze over de klinische verbetering van patiënten d.m.v. MT-benaderingen. Dit model lijkt aan te geven dat een handeling om neurale spanningen los te laten in vroege stadia van de ziekte het meest doeltreffend kan zijn.

Wanneer MT wordt toegepast op zachte en bindweefsels, treden lokale biochemische veranderingen (melkzuur, adenosine-trifosfaat, creatine-fosfaat) op, en de lokale bloed- en lymfe-circulatie van de spieren verhoogt. Ten gevolgde daarvan kunnen lokale nociceptieve [nociceptie = pijn-waarneming] en inflammatoire mediatoren gereabsorbeerd worden. Andere types druk-behandelingen (zoals neuromusculaire tape [zgn. kinesiotape; zorgt voor pijn-demping, druk-vermindering en verbetering van de bloed- & lymfe-circulatie]) die ook de lymfatische en vasculaire flow verhogen, versterken verzwakte spieren, leidden tot de identificatie van miRNAs die door de behandeling veranderden bij een Multipele Sclerose (MS) patient. Interessant: enkele van deze miRNAs bleken ontregeld bij zowel FM- [bv. Cerda-Olmedo G et al. Identification of a microRNA signature for the diagnosis of fibromyalgia. PLoS ONE (2015) 10: e0121903] als CVS/M.E.-patiënten [Brenu EW et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J. Affect. Disord. (2012) 141: 261-269], wat suggereert dat druk-behandelingen ook voor hen therapeutisch nut kunnen hebben.

Anderzijds: MT verlicht pijn door de modulatie van serotonine-waarden bij patiënten met CVS/M.E. en FM, waarbij de neurale aktiviteit op segmentaal niveau [segmentale bezenuwing verwijst naar de verdeling van zenuwen in een orgaan of spier, deze zenuwen zijn verbonden met een segment van de ruggegraat] verandert; een gebied dat verantwoordelijk is voor stemming en pijn-perceptie. MT zou kunnen resulteren in de reductie van de H-reflex [Hoffmann’s reflex; respons van de spieren op elektrische stimulatie van sensorische verzels] bij een zelfs lage druk (1,25 kPa), wat wenselijk is voor FM-patiënten, aangezien spinale hyper-exciteerbaarheid geassocieerd is met een reeks chronische pijn syndromen. Myofasciale stretching wordt omgezet naar elektrofysiologische aktiviteit, wat ook pijn en andere symptomen kan reduceren via myofasciale communicatie, en afferente neurale paden die de subcorticale kernen en het limbisch systeem in het brein moduleren. MT doet circulerend cortisol dalen en β-endorfine stijgen na een massage van 30 min, wat de daling qua ervaren vermoeidheid na MT kan verklaren. Het is wenselijk MT-uitkomsten te correleren met de merkers die geassocieerd bleken met parameters van druk en/of stretchen in dieren-modellen, en dit zal de weg banen naar MT-behandelingen bij ziekte. De biomerker-informatie verkregen uit dieren-modellen is nu echter nog schaars en dient nog te worden geëvalueerd in RCTs.

In die zin werd niet enkel de grootte-orde van de belasting bij MT gecontroleerd maar ook het toegepast patroon. Men testte 3 verschillende niveaus van druk in 2 verschillende volgordes (verhogend en verminderend) door gebruik te maken van elektromyografie (om spier-aktiviteit te meten), en vond dat de fysiologische respons van de spier in feite afhankelijk is van het patroon van toegepaste drukken tijdens de massage, aangezien het dalend patroon de elektromyografische metingen veranderde. Deze bevinding is volgens de auteur consistent met een mechanisme waarbij lichte of matige druk de vermeerdering van spinale nociceptieve reflexen (typisch gestegen bij chronische pijn syndromen) reduceert.

Met betrekking tot musculoskeletale deconditionering of spier-atrofie geassocieerd met lange periodes van inaktiviteit (wat dikwijls voorkomt bij CVS/M.E.- en sommige FM-patiënten, bijzonderlijk bij ernstige gevallen), hebben onderzoekers getoond (door het nabootsen van de afwezigheid van belasting [‘unloading’] zoals bij micrograviteit [‘gewichtloosheid’, afwezigheid van zwaartekracht] door 21 dagen ononderbroken bed-rust en hypoxie) dat de meeste miRNAs die ontregeld raken, behoren tot miRNA-families die reageren op mechanische belastingen (mechano-miRs). Interessant is dat sommige van de miRs die geassocieerd zijn met micrograviteit ‘unloading’ ontregeld blijken bij FM- & CVS/M.E.-patiënten [bv. Petty RD et al. MicroRNAs hsa-miR-99b, hsa-miR-330,hsa-miR-126 and hsa-miR-30c: Potential Diagnostic Biomarkers in Natural Killer(NK) Cells of Patients with Chronic Fatigue Syndrome (CFS)/ Myalgic Encephalomyelitis (ME). PLoS ONE (2016) 11: e0150904]; wat suggereert dat MT therapeutische effekten kan hebben via het herstellen van miRNA-waarden in spieren.

Naast de druk-component van MT (die veranderingen in mechano-sensitieve receptoren, mechano-miRs en andere molekulen de gevoelig zijn voor deze fysieke input, of effekten in de immune- en zintuigelijke systemen induceert) omvat MT ook inherent een emotionele component die naar de patient wordt overgebracht d.m.v. mentale relaxatie door het gevoel van aanraking. Een positieve emotionele stimulus, zoals het bekijken van humoristische video’s, bleek slechts 12 h erna de NK cytotoxische aktiviteit te verhogen. In een andere studie toonde een programma van 8 weken met 20-30 min/dag meditatie thuis, 6 dagen/week (‘mindfulness-based stress-reduction’, MBSR), verhoogde dodende aktiviteit van NK-cellen bij individuen die een verbetering meldden. Het strelen van dieren gaf andere reakties dan door druk. Ook lage-druk MT bij te vroeg geboren neonaten induceert een positief effekt wat betreft gewicht-toename en stijging van de vagale tonus. Deze observaties geven aan dat MT-protocollen verschillende effekten voor verschillende individuen kunnen hebben en context-afhankelijk (behandelaar en omgeving) zijn, wat leidt tot heterogene responsen, een beperking voor de experimentele reproduceerbaarheid die moeilijk te controleren lijkt.

Anderzijds is het belangrijk op te merken dat de toestand van centrale sensitiviteit gedefinieerd voor FM en voor de drempel van hyperalgesie of allodynia voor patiënten in het algemeen (d.i. pijn geïnduceerd door aanraking of massage) beperkingen voor MT-behandelingen kunnen betekenen, aangezien bepaalde krachten vereist lijken om molekulaire veranderingen (en dus voordelen) te induceren in dieren-modellen. Via het uitproberen van manuele krachten tussen 0,76 en 4,54 N/cm om hypo-algetische [pijn-verminderende] effekten te verkrijgen, besloot men dat de toegepaste kracht cruciaal was voor pijn-verlichting […]. De intensiteit van de therapeutische krachten zou door FM-patiënten als een ondragelijke pijn kunnen worden ervaren, wat de toepassing beperkt. Aangezien de druk-effekten echter systemisch bleken, met een impact op contra-laterale [aan de andere kant gelegen] onbehandelde ledematen (bij dieren te minste), zou MT kunnen worden geconcentreerd op lage-pijn gebieden en toch globale pijn-reducerende voordelen kunnen geven.

4. Toekomstige richtingen

Het ontwerpen van doeltreffende reproduceerbare MT-behandelingen hangt af van de standaardisering van protocollen door het rigoureus definiëren van druk- en stretch-krachten, de omvang van het behandeld gebied en frequentie van toegepaste bewegingen. De in het protocol ingestelde parameters dienen te worden gerechtvaardigd door gecontroleerde bevindingen. In dit opzicht lijken dieren-experimenten fundamenteel voor het bepalen van de fysiologische en molekulaire veranderingen die met de behandelingen geassocieerd zijn. Om de potentiële voordelen van MT voor de behandeling van FM & CVS/M.E. te identificeren, gaven we een overzicht aangaande de impact die MT kan hebben op spier-regeneratie, zodat gedeconditioneerde of geatrofieerde spieren herstellen, op pijn-verlichting en op de immuun- en neurale systemen. Het bewijsmateriaal verkregen uit dieren-experimenten die gebruik maken van nabootsende toestellen wordt als waardevol maar onvolledig beschouwd. Hoewel de respons op MT-manoeuvres op molekulair niveau duidelijk is – bv. de [immune] tolerantie geassocieerde merker ILT3 [‘immunoglobulin-like transcript’] die nuttig kan zijn bij auto-immune ziekten, lijkt te worden geïnduceerd door behandelingen met matige druk en veel miRNAs reageren op bepaalde druk-belastingen – beperkt de huidge schaarste qua informatie de mogelijke waarde van MT voor bepaalde gezondheid-problemen.

[…] Er is een groeiende interesse in het evalueren van de effekten die fysiotherapie induceert in organismen op molekulair niveau. Dit zal gebeuren via het opzetten van databases gevoed met molekulaire en fysiologische observaties bij dieren en andere experimentele modellen zodat researchers doordachte, op ziekte gerichte MT-gebaseerde CTs zullen kunnen ontwerpen. De resultaten van CTs dienen te worden gebruikt voor de validatie en verfijning van initiële protocollen in voortgezette CTs om eindelijk geoptimaliseerde doeltreffende op fysiotherapie gebaseerde therapeutische programma’s voor bepaalde gezondheid-problemen te ontrafelen. […]

De mogelijke beperking van miRNA-profielen als merkers voor ziekte of als biomerker voor de respons op behandelingen dient te worden vermeld. Toekomstige studies zouden andere niet-coderende RNAs zoals circulaire [gesloten ring] RNAs, piwi RNAs [die interageren met regulerende proteïnen verantwoordelijk voor stamcel differentiatie], kleine nucleolaire RNAs of lange niet-coderende RNAs, alsook mRNA of alternatieve ‘splicing’ profielen geassocieerd met bepaalde zietke-aandoeningen kunnen identificeren, om een completer beeld te krijgen van de fysiologische toestand van weefsels.

Een benadering gelijkaardig met miRDDCR (een op miRNA gebaseerde methode om uitgebreid medicijn/ziekte causale verbanden af te leiden) kan worden opgebouwd om het MT/ziekte verband te onderzoeken, ongeacht biomerker/ziekte verband. Van zodra molekulaire biomerkers voor FM & CVS/M.E. beschikbaar en gevalideerd worden, zal de selektie van molekulaire determinanten om de effekten van MT voor deze patiënten te monitoren makkelijker worden. Het feit dat onbeschadigd spier-weefsel op een vastgelegd fysiotherapie-programma reageert met bepaalde gen-expressie profielen garandeert niet dat beschadigd of ziek weefsel een equivalente respons zal geven. Daarom is het nodig dat de evaluatie van een behandeling dierlijke ziekte-modellen omvat die de ziekte getrouw weergeven. Ondanks het gebrek aan gevalideerde biomerkers voor FM & CVS/M.E. werden slechts enkele dieren-modellen ontwikkeld die kunnen worden gebruikt voor initiële vergelijkingen.

Enkele op MT gebaseerde klinische behandelingen […] gebruiken veel kracht om voorbijgaande lokale inflammatie te induceren, met als uiteindelijk doel het bevorderen van herstel en regeneratie. Hoewel een voordeel van deze benadering tot op heden niet volledig kan worden genegeerd, wordt bij voorkeur de verkenning van MT-protocollen met matige belasting aanbevolen voor de behandeling van FM & CVS/M.E., met de intentie van het ongemak voor de patient te minimaliseren maar toch voor een verbetering van de gezondheid te zorgen. Massages met zacht tot matige druk vermijden daarnaast vermoeidheid na behandeling.

Een belangrijke beperking die dient geminimaliseerd te worden bij het ontwerpen van reproduceerbare, geoptimaliseerde, gestandaardiseerde MT-protocollen gebaseerd op gedefinieerde druk- en stretch-intensiteiten, is de inherent affectieve of emotionele respons geassocieerd met dit type behandeling. Responders op deze affectieve signalen kunnen worden gecontroleerd door het toepassen van MT-protocollen onder de drempel-waarden voor mechanische respons (nep-behandelingen). Placebo responders zullen worden uitgesloten voor CTs die MPTA-gebaseerd zijn, in een poging om respons op mechanische signalen te isoleren van affectieve [stemming] responsen.

Als een manier om het succes van MT te monitoren, naar het opstellen van de criteria voor protocol-optimalisatie in CTs (validatie en verfijning) toe, moet de gezondheid-toestand van de patiënten onder behandeling worden geëvalueerd. Het zou hierbij zeer nuttig zijn methodes in aanmerking te laten komen die minimaal invasief zijn maar ook informatief en sensitief zijn. Deze eisen kunnen misschien worden vervuld door de afname van een kleine hoeveelheid bloed of ander lichaamsvocht om makkelijk veranderingen in biomerker-waarden te bepalen. In het geval van FM & CVS/M.E., complexe ziekten die verscheidene weefsels en systemen aantasten, kunnen EVs [zie ‘Extracellulaire vesikels: potentiële biomerkers voor M.E.(cvs)?] voordelen bieden.

EVs zijn een mengeling van vesikels met verschillende funkties die door alle cel-types worden gesekreteerd. Onder andere een afzonderlijke set vesikels die bepaalde merkers bezit en die ontstaan uit multi-vesiculaire lichaampjes in de cel, de exosomen, trokken speciaal de aandacht omwille van hun inter-cellulaire communicatie funkties. Door het gericht verpakken van bepaalde molekulen, in het bijzonder miRNAs, hebben deze exosomen getoond dat ze ziekte verspreiden en in stand houden. Het feit dat EVs worden afgegeven door alle weefsels in lichaamsvochten biedt het voordeel dat de analyse ervan zal informeren over de toestand van organen en weefsels, wat mogelijks in de toekomst de noodzaak voor traditionele invasieve biopten zal vervangen.

Andere testen in lichaamsvochten waarbij geen EV-isolatie nodig is, zijn ook beschikbaar; bv: in een studie door werden IgA-waarden in het speeksel gebruikt om de effekten te monitoren van 40 min myofasciale inductie [faciliteren van de beweging door manipuleren van het fascia-systeem] door MT na inspanning door gezonde individuen. Speeksel wint aan belang als een niet-invasieve methode voor de diagnose, het voorspellen en de progressie van meerdere ziekten, en het kan een makkelijke manier bieden om de doeltreffendheid van fysiotherapie-protocollen in de toekomst te monitoren.

5. Besluiten

Samengevat kunnen we concluderen dat er een dringende noodzakelijkheid is om MT, en fysiotherapie-protocollen in het algemeen te standaardiseren, controleren en optimaliseren, aangezien de tegenstrijdige resultaten die frequent in de literatuur werden gevonden kunnen voortvloeien uit subjectieve componenten en het gebrek aan precieze parameter-definiëring bij dergelijke procedures. Gen-expressie informatie in verband met gedefinieerde MT-parameters zou als richtlijn kunnen dienen voor een adequaat ontwerp van MT-protocollen die dan getest en verfijnd worden in CTs.

Het potentieel van microRNAs en in het bijzonder mechano-miR profielen als benadering om MT-behandelingen te monitoren kreeg hier bewijskracht. Een vergelijking van resultaten van studies bij dieren-modellen en MT mimetische toestellen, samen met FM- & CVS/M.E. dysfunkties, wijst op plausibele voordelen van MT-behandelingen voor deze patiënten. Verder: MT biedt een veilig alternatief voor fysieke inspanning, mits hyperalgesie en allodynia de toepassing van doeltreffende druk- of stretch-krachten toelaat. Een meer complete visie omtrent molekulaire patronen geassocieerd met ziekte en vooral MT-protocollen is echter nodig om de ontwikkeling van doeltreffende en veilige MT-behandelingen te verzekeren, is vereist.

augustus 26, 2018

Mogelijke rol van mest-cellen bij inflammatie in de hypothalamus bij M.E.(cvs)

We hadden in het op deze pagina’s al over de suggestie dat mest-cellen – mastocyten; een type immuun-cellen die een rol spelen bij allergie en overgevoeligheid, ook betrokken bij wond-heling en verdediging tegen pathogenen – mogelijks betrokken zijn bij de pathogenese van M.E.(cvs) en hoe het gebruik van natuurlijke flavonoïden, organische verbindingen uit planten, bepaalde symptomen zouden kunnen verlichten (zie Hersen-mist, inflammatie – behandeld met luteoline?’).

Anderen opperden dat mest-cel aktivatie betrokken kan zijn bij ander symptomen die voorkomen bij M.E.(cvs) (zie Mest-cel aktivatie aandoeningen bij POTS (& CVS?)’).

Theoharis C. Theoharides van het Laboratorium of Molekulaire Immunofarmacologie, Departement Immunologie van de ‘Tufts University School of Medicine’ in Boston is zowat dé specialist op het gebied van mest-cellen.

Prof. Theoharides heeft een aantal patenten aangevraagd en heeft het daarbij over “samenstellingen met anti-inflammatoire effekten die het resultaat zijn van de aktivatie en daaropvolgende degranulatie van mest-cellen met sekretie van inflammatoire molekulen”. Die omvatten “één of meerdere flavonen of flavonoïd-glycosiden, een sterk gesulfateerd proteoglycan, een ongerafineerde olijfpitten-extract […], een hexosamine-sulfaat zoals D-glucosamine-sulfaat, S-adenosylmethionine, een histamine-1 receptor antagonist, een histamine-3 receptor agonist, een antagonist van de werking van CRH, een lange-keten onverzadigd vetzuur, een fosfolipide, Krill-olie [omega-3 vetzuren], een polyamine, glutiramer-acetaat en interferon”. Onderzoeken daaromtrent lopen… Zoals eerder meegegeven creëerde Theoharides (bij het bedrijf Algonot Inc.) flavinoïd-rijke supplementen (zoals bv. Neuroprotek dat luteoline, quercetine en rutine bevat). Er zijn een aantal aanwijzingen voor een mogelijke werking maar nog geen échte wetenschappelijk bewijzen…

Dit overzicht geeft de context voor en de hypothese over het mogelijk ontstaan van hersen-inflammatie door toedoen van mest-cellen. De stukken over ‘Metabole onregelmatigheden’, ‘Het verband tussen M.E./CVS en metabole ziekte’ en ‘Mitochondriale dysfunktie’ laten we nu achterwege omdat dit hier al meermaals aan bod is gekomen. Als de geïnteresseerde lezer alsnog de tekst wil lezen, kan men deze aanvragen…

————————-

Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics (augustus 2018)

Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome – Metabolic Disease or Disturbed Homeostasis due to Focal Inflammation in the Hypothalamus?

Erifili Hatziagelaki, MD, PhD, Maria Adamaki, PhD, Irene Tsilioni, PhD, George Dimitriadis, MD, Theoharis C. Theoharides, MS, MPhil, PhD, MD

Second Department of Internal Medicine, Attikon General Hospital, Athens Medical School, Athens, Greece (EH, MA, GD)

Laboratory of Molecular Immunopharmacology and Drug Discovery, Department of Immunology, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA (IT, TCT)

Sackler School of Graduate Biomedical Sciences, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA (TCT)

Departments of Internal Medicine and Psychiatry, Tufts University School of Medicine and Tufts Medical Centre, Boston, MA, USA (TCT)

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een complexe ziekte die wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid, die voor minstens 6 maanden aanhoudt, samen met malaise, hoofdpijn, slaap-stoornissen en cognitieve problemen, met een ernstige impact op de levenskwaliteit. Een significant percentage M.E./CVS-patiënten krijgt geen diagnose, voornamelijk door de complexiteit van de ziekte en het gebrek aan betrouwbare objectieve biomerkers. M.E./CVS-patiënten vertonen een verminderd metabolisme en de ernst van de symptomen lijkt direct gecorreleerd met de graad van de metabole reductie die wellicht per individu verschilt. De precieze pathogenese is echter nog onbekend, wat de ontwikkeling van doeltreffende behandelingen bemoeilijkt. Het M.E./CVS-fenotype bleek geassocieerd met abnormaliteiten qua energie-metabolisme, klaarblijkelijk te wijten aan mitochondriale dysfunktie, in afwezigheid van mitochondriale ziekten, resulterend in een gedaald oxidatief metabolisme: mitochondrieën kunnen verder bijdragen tot de M.E./CVS-symptomatologie door de extracellulaire sekretie van mitochondriaal DNA, dat kan fungeren als een ‘aangeboren’ pathogen en een auto-inflammatoire toestand kan creëren in de hypothalamus. We stellen voor dat stimulatie van hypothalamische mest-cellen door neuro-immune pathogene en stress-triggers uit de omgeving microglia aktiveert, leidend tot focale inflammatie in het brein en tot verstoorde homeostase. Dit proces zou het doelwit kunnen worden voor de ontwikkeling van nieuwe doeltreffende behandelingen.

Inleiding

[…]

Er bleek een aantal mechanismen en molekulen betrokken bij de pathogenese van M.E./CVS. Auto-immune en metabole mechanismen lijken belangrijke rollen te spelen in de pathophysiologie van M.E./CVS. Neuro-immune en neuro-endocriene processen zouden ook betrokken maar die zijn nog grotendeels onbekend. Er werden klinische en sub-klinische virale infekties verdacht maar nooit bevestigd, als een mogelijke risico-factor voor de ontwikkeling van M.E./CVS. De betrokkenheid van neuro-inflammatie van de hersenen werd gesuggereerd zonder enig specifiek pathogeen mechanisme. Hier geven we een overzicht van de kennis omtrent de verbanden tussen M.E./CVS en metabole ziekte, en stellen voor dat focale inflammatie in de hypothalamus – te wijten aan de lolale aktivatie van mest-cellen en microglia – de homeostase kan wijzigen en een doelwit kan vormen voor nieuwe therapeutische benaderingen.

Metabole onregelmatigheden

[tekst beschikbaar op aanvraag]

Het verband tussen M.E./CVS en metabole ziekte

[tekst beschikbaar op aanvraag]

Mitochondriale dysfunktie

[tekst beschikbaar op aanvraag]

Focale inflammatie in de tussenhersenen en dysfunktionele HPA-as

Er werd gesuggereerd dat neuro-inflammatie [Nakatomi Y et al. Neuroinflammation in Patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: An 11C-(R)-PK11195 PET Study. J Nucl Med (2014) 55: 945-950] en immuun-dysfunktie [Nijs J et al. Altered immune response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic literature review. Exerc Immunol Rev (2014) 20: 94-116 /// Trivedi MS et al. Identification of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome-associated DNA methylation patterns. PLos One (2018) 13: e201066] betrokken zijn bij de pathogenese van M.E./CVS maar de serum-waarden van pro-inflammatoire cytokinen werden niet bevestigd. Er is aanzienlijk bewijs dat aangeeft dat M.E./CVS wordt gekenmerkt door dysfunktie van de HPA-as en het is bekend dat de symptomen verergeren bij stress. Stress kan ook obesitas en cardiovasculaire voorvallen verergeren of precipiteren, door lokale inflammatie.

Corticotropine-afgevend hormoon (CRH) wordt gesekreteerd door de hypothalamus onder stress en stimuleert de HPA-as via aktivatie van 2 types of G-proteïne gekoppelde receptoren: CRHR-1 and CRHR-2 [signaaloverdracht via een trans-membranair systeem]. CRH dat wordt gesekreteerd bij acute stress bleek geïmpliceerd in de pathofysiologie van neuro-inflammatoire aandoeningen en myocard-infarct (MI).

We stellen voor dat stimulatie van hypothalamische mest-cellen door factoren in het milieu, neurale, immuun-pathogene (Lyme, mycotoxinen) of stress-triggers (CRH, somatostatine) microglia aktiveren, leidend tot focale inflammatie en verstoorde homeostase. [Samengevat: de voorgestelde mest-cell/microglia interakties in de hypothalamus dragen als volgt bij tot de pathogenese van M.E./CVS. Hypothalamische mest-cellen worden gestimuleerd door met stress geassocieerde triggers (zoals CRH, substantie-P & z’n homoloog hemokine-1) samen met mtDNA en IL-33. Gestimuleerde mest-cellen sekreteren dan molekulen zoals CXCL8, neurotensine, TNF, tryptase en mtDNA, die dan microglia aanzetten tot de afgifte van inflammatoire molekulen zoals IL-1β, IL-6 en CXCL8 die de homeostase verder ontregelen, mitochondriale dysfunktie veroorzaken en leiden tot de symptomen van M.E./CVS. Luteoline zou deze processen op meerdere niveaus kunnen inhiberen.] Mest-cellen en/of microglia triggers kunnen voortkomen uit de neus-holte of de hersenen bereiken door een verstoorde BBB [bloed-brein-barrière] of via de lymfevaten. Gestimuleerde mest-cellen zouden molekulen kunnen sekreteren die de homeostase op een directe manier kunnen wijzigen (via afgifte van CRH, urocortine [proteïne van de corticotropine-afgevende factor (CRF) familie; betrokken bij de stress-respons]) of microglia aktiveren (via sekretie van histamine, tryptase [enzyme] en mtDNA [mitochondriaal DNA]). Microglia geven dan meer inflammatoire molekulen (IL-1ß, IL-6 & CCL2 [cytokine/chemokine; chemokine (C-C motief) ligand 2 ook monocyten-aantrekkend proteïne 1 (MCP1) genoemd]) af, die de homeostase verder ontregelen, mitochondriale dysfunktie veroorzaken en bijdragen tot centrale én perifere vermoeidheid. Er werd gerapporteerd dat geaktiveerde microglia bijdragen tot de pathofysiologie van slaap-stoornissen. De betrokkenheid van meer dan één trigger kan leiden tot een significant verhoogde respons, en de trigger-drempel van mest-cellen én microglia verlagen, wat aanleiding geeft tot chronische symptomen.

Mest-cellen zijn unieke weefsel immuun-cellen betrokken bij allergische reakties maar die ook werken als sensoren voor omgeving- en psychologische stress. Zelfs indien we stimulatie van mest-cellen in de hypothalamus inroepen, betekent dit niet noodzakelijk dat mest-cellen noodzakelijkerwijs gestimuleerd zouden moeten zijn buiten het CZS. Niettemin zijn er rapporten geweest over een verband tussen M.E./CVS en acute rhinitis [ontsteking van het neusslijmvlies], inclusief significant hogere TNF & CXCL8 [chemokine; ook interleukine-8 (IL-8) of neutrofiel-aktiverende factor (NAF) genoemd] -waarden in lavage-vocht uit de neus. Daarnaast waren chronische rhinosinusitis symptomen significant erger bij patiënten met M.E./CVS [Chester AC. Symptoms of rhinosinusitis in patients with unexplained chronic fatigue or bodily pain: a pilot study. Arch Intern Med (2003) 163: 1832-1836], blijkbaar door niet-allergische rhinitis [Baraniuk JN & Ho LU The nonallergic rhinitis of Chronic Fatigue Syndrome. Clin Allergy Immunol 19 (2007): 427-447]. Het is goed bekend dat zowel allergische als aanhoudende rhinitis de aktivatie van mest-cellen omvatten. Er werd gerapporteerd dat de incidentie van M.E./CVS hoger lag bij patiënten met een voorgeschiedenis van atopie [de aanleg om immunglobuline (Ig)-E (antistoffen) aan te maken specifiek gericht tegen stoffen uit de omgeving] [Yang TY et al. Increased Risk of Chronic Fatigue Syndrome Following Atopy: A Population-Based Study. Medicine (Baltimore) (2015) 94: e1211]. Er werden overigens meer circulerende bloed mest-cel voorlopers gevonden bij M.E./CVS-patiënten [Nguyen T et al. Novel characterisation of mast cell phenotypes from peripheral blood mononuclear cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis patients. Asian Pac J Allergy Immunol (2017) 35: 75-81].

Mest-cellen zijn perivasculair [rond de bloedvaten] gelokaliseerd in de hypothalamus, de thalamus en het derde [hersen]ventrikel [omvat de ‘plexus chorioides’ waar hersenvocht aangemaakt wordt] van het diencefalon [tussenhersenen]. CRH kan mest-cellen stimuleren in de hypothalamus aangezien het CRHR-1 gen tot expressie komt op menselijke gecultiveerde mest-cellen: aktivatie daarvan induceert de aanmaak van vasculaire endotheliale groei-factor (VEGF) door de hersenen. Bovendien wordt CRH gesynthetiseerd door mest-cellen, wat impliceert dat het autocriene effekten [waarbij de uitgescheiden stoffen op de eigen cel inwerken] kan hebben. Interessant: zelfs somatostatine stimuleert mest-cellen. Mest-cellen worden ook gevonden in de pijnappelklier, hypofyse en schildklier, wat hun bijdrage tot de symptomen van M.E./CVS (zoals slaap-stoornissen, dysfunktionele HPA-as en vermoeidheid te wijten aan een dysfunktionele schildklier) verder uitbreidt. Mest-cellen zijn goed gekend voor hun rol bij allergie, wat de permeabileit van de bloed-brein-barrière (BBB) kan verhogen, leidend tot inflammatie-reakties; maar mest-cellen worden nu als belangrijk beschouwd bij aangeboren en verworven immuniteit, antigen-presentatie en inflammatie [Theoharides TC et al. Mast cells and inflammation. Biochim Biophys Acta (2010) 1822: 21-33].

Mest-cellen kunnen gestimuleerd worden door neuronen, hormonen, omgeving-, neuro-immune, pathogene en stress-triggers. [Stimuleren degranulatie: o.a. acetylcholine, adenosine, complement-fragmenten, IgE, IgG1, IgG4, histamine, serotonine, tryptase /// Stimuleren selektieve release van mediatoren zonder degranulatie: o.a. ATP, Borrelia burgdorferi, CRH, zware metalen, IL-33, mycotoxinen, LPS, virussen]. Reaktieve zuurstof soorten (ROS) kunnen mest-cellen ook stimuleren. Mest-cellen sekreteren ook leptine dat kan bijdragen tot cachexie [veralgemeende zwakte-toestand] en vermoeidheid. Mest-cellen sekreteren wel 100 verschillende mediatoren, dikwijls op een selektieve manier zonder degranulatie [Theoharides TC et al. Differential release of mast cell mediators and the pathogenesis of inflammation. Immunol Rev (2007) 217: 65-78] en gebruikmakend van verschillende sekretorische mechanismen. Mest-cellen kunnen ook ‘danger’-signalen [molekulen die attenderen op beschadiging/infektie] sekreteren [Theoharides TC. Danger Signals and Inflammation. Clin Ther (2016) 38: 996-999], inclusief veel chemokinen en cytokinen, en bijzonderlijk mitochondriaal DNA (mtDNA) (Zhang B et al. Stimulated human mast cells secrete mitochondrial components that have autocrine and paracrine inflammatory actions. PloS One (2012) 7:e49767] dat als een ‘aangeboren pathogen’ kan werken en leidt tot een plaatselijke auto-inflammatoire respons in de hersenen [Collins LV et al. Endogenously oxidized mitochondrial DNA induces in vivo and in vitro inflammatory responses. J Leukoc Biol (2004) 75: 995-1000 /// Theoharides TC et al. The “missing link” in autoimmunity and autism: Extracellular mitochondrial components secreted from activated live mast cells. Autoimmun Rev (2013) 12: 1136-1142]. Extracellulair mtDNA kan ofwel direct gesekreteerd worden in het diencefalon of het brein bereiken via lymfevaten. We rapporteerden dat mtDNA verhoogd is in het serum van kinderen met autisme spectrum aandoening (ASD). Van mest-cellen afkomstige mediatoren kunnen microglia dan stimuleren [Zhang X et al. Induction of Microglial Activation by Mediators Released from Mast Cells. Cell Physiol Biochem (2016) 38:1520-1531] om bijkomende pro-inflammatoire en homeostase-verstorende molekulen [de cytokinen IL-1β, IL-6 & TNF, en de chemokinen CCL2, CXCL8 & CCL5] te sekreteren, wat bijdraagt tot vermoeidheid en neuropsychiatrische symptomen [studie bij autisme spectrum stoornissen]. Het is interessant dat peptide-Y [stress-mediator] gestegen bleek te zijn in het plasma van patiënten met M.E./CVS en significant correleerde met stress [Fletcher MA et al. Plasma neuropeptide Y: a biomarker for symptom severity in chronic fatigue syndrome. Behav Brain Funct (2010) 6: 76], aangezien van dit peptide is geweten dat het mest-cellen stimuleert.

Een belangrijk onderdeel is dat de combinatie van triggers waarschijnlijk een belangrijker pathogenetische rol speelt dan individuele triggers. Bv.: we rapporteerden dat de combinatie van CRH en NT een synergistische werking vertonen bij het stimuleren van de VEGF-afgifte zonder tryptase van menselijke mest-cellen, alsook het induceren van de expressie van hun receptoren op menselijke mest-cellen. We toonden ook dat de combinatie van SP en IL-33 synergistisch werken bij het stimuleren van TNF-sekretie zonder tryptase door menselijke gecultiveerde mest-cellen [Taracanova A et al. SP and IL-33 together markedly enhance TNF synthesis and secretion from human mast cells mediated by the interaction of their receptors. Proc Natl Acad Sci USA (2017) 114: E4002-E4009].

CRH wordt dikwijls afgegeven tesamen met een ander peptide, neurotensine (NT) [neurotransmitter], dat vaso-aktief is en ook geïmpliceerd bleek bij inflammatie en neurologische ziekten. NT is verhoogd in de huid na acute stress en verhoogt de vasculaire doorlaatbaarheid, een effekt dat synergistisch is met CRH.

Mest-cellen worden ook gestimuleerd door het peptide Substantie-P (SP [neuropeptide dat funktioneert als een neurotransmitter en als een neuromodulator; zie ‘Mest-cellen & Substantie-P]) […] en er werd aangetoond dat het deelneemt in inflammatoire processen. IL-33 is een lid van de IL-1 familie van cytokinen en dook op als een vroeg waarschuwing-signaal (‘alarmine’ [alarminen zijn endogene molekulen die weefsel- en cel-schade signaliseren]) bij auto-immune of inflammatoire processen. IL-33 wordt afgegeven door fibroblasten en endotheliale cellen maar ook door mest-cellen. IL-33 verhoogt het effekt van IgE op de sekretie van histamine door mest-cellen en basofielen; maar er zijn geen rapporten over het effekt van IL-33 op zichzelf of in combinatie met SP op de sekretie van IL-1ß door menselijke mest-cellen. Substantie-P stimuleerde de afgifte van VEGF, een werking die wordt verhoogd door IL-33.

We toonden dat de stimulatie van menselijke mest-cellen door SP tesamen met IL-33 de sekretie en gen-expressie van het pro-inflammatoir cytokine TNF uitgesproken doet stijgen [zie Taracanova A et al. hierboven]. Interessant is dat chronische rhinosinusitis, wat (zoals eerder besproken) vrij courant voorkomt bij M.E./CVS, geassocieerd bleek met hoge waarden van nasaal IL-33, wat de hypothalamus kan bereiken via de cribriforme plexus [‘zeefvormig netwerk’; het hersenvlies rond de reukzenuw gaat door het zeefbeen (cribriforme plaat) en gaat over in lymfevaten die het hersenvocht door de lymfeknopen pompen].

Is er een behandeling die werkt?

Er zijn momenteel geen door de FDA goedgekeurde medicijnen drugs voor M.E./CVS, en de beschikbare psychologische, fysieke en farmacologische interventies lijken niet doeltreffend. Mitochondrieën lijken een aantrekkelijk doelwit voor medicijnen bij de behandeling van M.E./CVS, maar andere artikels rapporteerden geen klaarblijkelijke wijziging van de ATP-produktie [Shungu DC et al. Increased ventricular lactate in Chronic Fatigue Syndrome. III. Relationships to cortical glutathione and clinical symptoms implicate oxidative stress in disorder pathophysiology. NMR Biomed (2012) 25: 1073-1087]. Chemokinen en cytokinen werden voorgesteld als doelwitten voor neuro-inflammatoire aandoeningen maar die werden niet uitgeprobeerd bij M.E./CVS.

De peroxisoom proliferator geaktiveerde receptor (PPAR [peroxisoom proliferator geaktiveerde receptoren zijn een groep receptor-eiwitten in de cel-kern die als transcriptie-factoren de expressie van bepaalde genen reguleren]) agonist bezafibraat [bedoeld als vet-verlagend middel] verbeterde de mitochondriale funktie door stimulatie van mitochondriale biogenese en het verhogen van de efficiëntie van de oxidatieve fosforylatie in een aantal studies [Systemische Lupus Erythematosus, Huntington’s]. Er werd ook gesuggereerd dat – aangezien vermoeidheid geassocieerd is met hypotensie bij M.E./CVS-patiënten – het verhogen van de bloeddruk een doeltreffende therapeutische benadering kan betekenen voor dit symptoom. Alhoewel eerdere studies aangaande het gebruik van het mineralcorticoïd fludrocortison geen verbetering kon aantonen, heeft het aanwenden van de agonist midodrine [alfa-adrenerge agonist voor de behandeling van orthostatische hypotensie] om de bloeddruk te doen stijgen, enige verbetering van de vermoeidheid opgeleverd [Naschitz J et al. Midodrine treatment for Chronic Fatigue Syndrome. Postgrad Med J (2004) 80: 230-232]. Interessant is dat werd getoond dat angiotensine-II inhibitoren het mitochondriaal membraan potentiaal verhogen, mitochondriale funktie verbeteren en mitochondriale biogenese stimuleren. Inderdaad: er werd getoond dat blokkage van angiotensine-II de aanvang van T2DM [diabetes type-2] bij muizen voorkomt door het verhogen van de vet-oxidatie, triglyceriden in spieren vermindert en de glucose-tolerantie verbetert. De angiotensine-receptor blokker telmisartan [bloeddruk-verlagend middel] verbetert de mitochondriale dysfunktie door het versterken van mitochondriale biogenese en het beschermen tegen beschadiging van vasculaire en endotheliale cellen. Op dezelfde manier werd getoond dat de angiotensine-receptor blokker losartan [wordt gebruikt bij de behandeling van verhoogde bloeddruk] de werking van de mitochondriale respiratoire keten en co-enzyme-Q10 (CoQ10) inhoud verbetert bij hypertensieve dieren. Gezien de bloeddruk-verlagende effekten van deze middelen is het echter onwaarschijnlijk dat ze nuttig zouden zijn bij M.E./CVS, uitgezonderd bij een selekte groep patiënten misschien.

Meerdere natuurlijke stoffen kunnen een voordelig effekt hebben op de mitochondriale funktie. Magnesium-ionen spelen cruciale rollen bij het energie-metabolisme en het behouden van normale spier-funktie, als positief aktieve regulator van de glycolyse en van alle enzymatische reakties waarbij de transfer van fosfaat-groepen van ATP betrokken is. Meerdere studies hebben aangetoond dat magnesium-ion supplementen de spierkracht significant verhogen en optimale lichamelijke aktiviteit-prestaties bij mensen bewaren. Bij dieren lijkt deze verbetering van inspanning-prestaties te geschieden via het verhogen van de beschikbaarheid van glucose in de hersenen en spieren, en via het verminderen/vertragen van lactaat-accumulatie. Magnesium-sulfaat kan ook de mitochondriale respiratoire funktie verbeteren en de aanmaak van stikstof-oxide in het brein voorkomen.

Coenzyme-Q10 deficiëntie werd gerapporteerd bij patiënten met M.E./CVS. De toediening van CoQ10 aan M.E./CVS-patiënten gaf echter geen voordeel [Campagnolo N et al. Dietary and nutrition interventions for the therapeutic treatment of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic review. J Hum Nutr Diet (2017) 30: 247-259]. [Een Spaans onderzoeksteam rapporteerde “een significante verbetering qua vermoeidheid”; zie ‘Oraal Co-enzyme Q10 plus NADH voor M.E.(cvs)]

In de natuur voorkomende flavonoïden hebben krachtige anti-oxidante, anti-inflammatoire en neuroprotectieve werkingen en worden over het algemeen als veilig beschouwd. Het flavonoïd genisteïne verlicht spier-vermoeidheid bij mensen door het downreguleren van oxidatieve stress en het versterken van de aktiviteit van anti-oxidante enzymen. De flavonoïden epigallocatechine, naringine [polyfenol anti-oxidant] en curcumine kunnen M.E./CVS-symptomen verbeteren in experimentele modellen [ratten & muizen]. Andere rapporten documenteerden gelijkaardige chronische vermoeidheid verlichtende effekten voor de Astragalus [belangrijk kruid in de traditionele chinese geneeskunde] flavonoïden [ononine, formononetine & demethylhomopterocarpine] [Kuo YH et al. Astragalus membranaceus flavonoids (AMF) ameliorate Chronic Fatigue Syndrome induced by food intake restriction plus forced swimming. J Ethnopharmacol (2009) 122: 28-34] en olijven-extract [Gupta A et al. Possible role of oxidative stress and immunological activation in mouse model of Chronic Fatigue Syndrome and its attenuation by olive extract. J Neuroimmunol (2010) 226: 3-7]. Van de isoflavonen genisteïne en daidzeïne werd een omkering getoond van de effekten van poly-inosine:poly-cytidine zuur (poly I:C) [synthetisch dubbel-strengig RNA] op locomotor-aktiviteit bij muizen en expressie van brein-inflammatie mediator in een muizen-model voor vermoeidheid [Vasiadi M et al. Isoflavones inhibit poly(I:C)-induced serum, brain, and skin inflammatory mediators – relevance to chronic fatigue syndrome. J Neuroinflammation (2014) 11: 168]. Quercetine [flavonoïd; zie ook ‘Quercetine – Effekt op mitochondriale biogenese & inspanning-tolerantie] lijkt de inspanning-tolerantie te verhogen door het verlichten van oxidatieve stress in muizen-hersenen, en ter zelfder tijd een anti-oxidante en anti-inflammatoire werking te verlenen [Davis JM et al. Quercetin increases brain and muscle mitochondrial biogenesis and exercise tolerance. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (2009) 296: R1071-R1077].

Luteoline onderdrukt de adipocyten [vet-cellen] -aktivatie van macrofagen en inflammatie, terwijl het de insuline-sensitiviteit van het endothelium verhoogt [Deqiu Z et al. Luteolin inhibits inflammatory response and improves insulin sensitivity in the endothelium. Biochimie (2011) 93: 506-512]. Luteoline inhibeert ook mest-cellen [Weng Z et al. The novel flavone tetramethoxyluteolin is a potent inhibitor of human mast cells. J Allergy Clin Immunol (2015) 135: 1044-1052] en microglia. In deze context is het interessant dat luteoline verbetering gaf van symptomen van ASD, post-Lyme syndroom en hersen-mist; in open-label testen. We toonden dat tetramethoxyluteoline krachtiger is dan luteoline wat betreft het vermogen om menselijke gecultiveerde microglia en mest-cellen te inhiberen [Patel AB & Theoharides TC. Methoxyluteolin Inhibits Neuropeptide-stimulated Proinflammatory Mediator Release via mTOR Activation from Human Mast Cells. J Pharmacol Exp Ther (2017) 361: 462-471]. Intranasale toediening van selekte flavonoïden kunnen inflammatie in de hypothalamus reduceren en de centrale pathogenese van M.E./CVS corrigeren. Er zijn nieuwe behandelingen nodig om de centrale pathogene processen aan te pakken. Bv.: er werd getoond dat intranasale toediening van curcumine ingekapseld in microvesikels inflammatie van het brein in een muizen-model inhibeert [Sun D et al. A novel nanoparticle drug delivery system: the anti-inflammatory activity of curcumin is enhanced when encapsulated in exosomes. Mol Ther (2010) 18: 1606-1614].

Besluiten

Over het geheel genomen bleek het M.E./CVS-fenotype verband te houden met klaarblijkelijke abnormaliteiten in het metabool profiel, mogelijks te wijten aan lokale inflammatie in de hypothalamus. Molekulen die de inflammatie in het brein zouden kunnen inhiberen, zoals tetramethoxy-luteoline of het anti-inflammatoir cytokine IL-37 [Mastrangelo F et al. Low-grade chronic inflammation mediated by mast cells in fibromyalgia: role of IL-37. J Biol Regul Homeost Agents (2018) 32: 195-198.] kunnen potentiële behandel-opties zijn.

Volgende pagina »

Blog op WordPress.com.