M.E.(cvs)-wetenschap

september 7, 2019

Significant aantal patiënten met ‘single-fibre’ polyneuropathie heeft symptomen die M.E./CVS-diagnose ondersteunen

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 7:53 am
Tags: , , , , , , , ,

In een artikel (Unexplained exertional dyspnea caused by low ventricular filling pressures: results from clinical invasive cardiopulmonary exercise testing. Pulmonary Circulation (2016) 6: 55-62) o.l.v. David M. Systrom (‘Brigham and Women’s hospital’ in Boston) – niet zo zeer over M.E.(cvs) maar over onverklaarde inspanning-intolerantie – wordt besloten: “Ontoereikende ventrikel-vulling die verband houdt met lage veneuze druk is klinisch relevant voor inspanning-intolerantie. Deze onderzoekers gaven de bertrokken individuen ook een IV zout-oplossing. Velen verbeterden en dit suggereert dat lage bloed-volumes een deel van het probleem zijn. Maar sommige problemen bleven en dat zette de researchers aan te zeggen dat ‘venous capacitance’ (“ontoereikende veneuze terugkeer – mogelijks een gevolg van verstoorde venoconstrictie van uitzetbare bloedvaten”) belangrijker is dan het totaal intravasculair volume.” Andere studies hadden het over een mogelijke bijdrage van ontoereikende perifere vasoconstrictie, cardiale sympathische dysautonomie of auto-immune autonome neuropathie. (Deconditionering is dus niét de oorzaak van inspanning-intolerantie.) Zie ‘Gedaald hart-volume bij CVS geassocieerd met plasma-volume maar niet met ziekte-duur’.

 

Voor terminologie, zie verwante artikels: ‘Verhoogd BNP bij CVS – verband met cardiale dysfunktie’, ‘Renine-aldosteron paradox bij patiënten met M.E. & orthostatische intolerantie’, ‘Verstoorde hart-funktie bij CVS (MR ‘tagging’)’, ‘Verstoorde cardiovasculaire respons op staan bij CVS’, ‘Arteriële Stijfheid en Inflammatie bij CVS’, …

 

Een uitgebreid artikel aangaande eventuele neuropathie bij M.E.(cvs) is nog niet gepubliceerd (wel bij FM; zie ‘‘Small-fibre’ polyneuropathie i.p.v. fibromyalgie’) maar er is wel een zgn. ‘Meeting Abstract’ – een korte samenvatting voorgesteld op een internationaal congres – dat een gelijkaardige problematiek linkt aan ‘small-fibre’ polyneuropathie (SFPN).

————————-

American Thoracic Society 2019 International Conference (ATS 2019) * Pulmonary Function and Exercise Testing and Training Thematic Poster Session – ATS Journals (mei 2019)

The pathophysiology of Chronic Fatigue Syndrome: Results from an invasive cardiopulmonary exercise laboratory

Joseph (1), J. Sanders (1), A.L. Oaklander (2), T.C.A. Arevalo Rodriguez (1), R. Oliveira (2), M. Faria Urbina (1), A.B. Waxman (1), D.M. Systrom (1)

1 Pulmonary and Critical Care Medicine, Brigham and Women’s Hospital, Boston, MA, United States

2 Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Boston, MA, United States

3 Respiratory Medicine, Federal University of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil

Rationale: Chronische Vermoeidheid Syndroom en Myalgische Encefalomyelitis (ME/CFS) presenteren zich met een wisselende mate van inspanning-vermoeidheid en kortademigheid. Er is een klinische overlap tussen posturaal orthostatisch tachycardie syndroom [POTS], fibromyalgie en M.E./CVS, waarbij de eerste twee gelinkt zijn met ‘small-fibre’ polyneuropathie (SFPN). We hebben getoond dat lage vulling-drukken in de twee ventrikels (“pre-load failure”) [pre-load = uitrekking van de myocard-spier vóór de contractie; druk waarmee het hart zich vult] tijdens inspanning een oorzaak is van onverklaarde kortademigheid, waarbij een aantal van deze individuen positief testen voor autonome dysfunktie. De doelstelling van deze studie is het beoordelen van de prevalentie van ‘small-fibre’ polyneuropathie bij patiënten met lage vulling-drukken en M.E./CVS.

Methodes: We voerden een review uit van 1.516 invasieve cardiopulmonaire inspanning testen (iCPET) afgenomen in het ‘Brigham and Women’s Hospital’ van 2008 tot 2018. De iCPET omvat het plaatsen van katheters in de long- en pols-arterie. Elke minuut worden de druk van de hart-kamer en gas-uitwisseling gemeten, en arteriële en veneuze bloedstalen afgenomen. De ‘cardiale output’ [hoeveelheid bloed die per minuut door het hart wordt voortgestuwd] kan worden berekend via de vergelijking van Fick [wiskundige schatting van iemand’s theoretische VO2max]. Patiënten met pre-load’ falen worden gedefinieerd door een piek druk in het rechter atrium [hart-boezem] < 6,5 mmHg bij exclusie van sub-maximum inspanning, pulmonaire mechanische beperkingen, exertionele pulmonaire hypertensie en inspanning-geïnduceerd hart-falen bij behouden ejectie-fractie [fractie van het bloed dat per hartslag uit het linker ventrikel wordt gepompt]. Gegevens werden verkregen uit elektronische medische dossiers betreffende de aanwezigheid van skin-biopt resultaten en symptomen van M.E./CVS.

Resultaten: Er voldeden 712 patiënten aan de criteria voor ‘pre-load’ falen. Daarvan ondergingen 229 een klinisch geïndiceerde huid-bioptie voor de evaluatie van SFPN. Uit 43% (99/229) van de huid-biopten bleek onherroepelijk of zeer waarschijnlijk de diagnose van SFPN. 30% (69/229) had definitief SFPN, gedefinieerd als een epidermale zenuw-vezel densiteit onder het 5e percentiel, aangepast voor geslacht, leeftijd en ras. Uit 13% (30/229) van de huid-biopten bleek waarschijnlijk SFPN, gedefinieerd als een zenuw-vezel densiteit tussen het 5e & 15e percentiel. Er waren geen significante correlaties tussen fysiologische metingen en de mate van SFPN. Een significant aantal patiënten met SFPN had symptomen die een diagnose van M.E./CVS ondersteunen.

Besluiten: Het is mogelijk dat een ‘small-fibre’ (autonome) polyneuropathie een onderliggend mechanisme voor exertionele intolerantie van ‘pre-load’ falen en M.E./CVS betekent. SFPN is geassocieerd met een gebrek aan perifere sympathische tonus, verzwakte venoconstrictie [samentrekking van bloedvaten] tijdens inspanning, lage vul-drukken in het hart, verminderde ‘cardiale output’ en exertionele intolerantie. De anatomische graad van SFPN correleert niet met inspanning-problemen. Er zijn verdere studies nodig om de funktionele stoornis achter SFPN, de perifere vasculaire veranderingen in respons op SFPN en de inspanning-respons op sympathische stimulatie te evalueren bij patiënten met ‘pre-load’ falen en SFPN.

————————-

David Systrom, een long-arts die een klinisch cardiopulmonair lab leidt, onderzoekt – op vraag van behandelende artsen – mensen met inspanning-intolerantie (niet enkel patiënten met M.E.(cvs) maar ook fibromyalgie, POTS, enz.) d.m.v. invasieve cardiopulmonaire inspanning testen (iCPET). Dank zij een beurs van het ‘Solve ME/CFS Initiative’ kon zijn gegevens-database herbekijken met een focus op M.E.(cvs).

Een iCPET kan aantonen of er al dan niet sprake is van inspanning-intolerantie, de aërobe en anaërobe bijdragen aan inspanning definiëren, long-problemen beoordelen, enz. Hierbij wordt de bloeddoorstroming, zuurstof-inhoud en andere parameters gemonitord via het inbrengen van katheters in de long-slagader en pols-slagader, dit om te bepalen of de zuurtsof-opname problemen optreden in de longen of de spieren. Door het bepalen van de veranderingen qua zuurstof-gehalte in het bloed tijdens inspanning kan men vaststellen hoeveel zuurstof de spieren gebruiken. De techniek kan daarom ook worden aangewend voor de diagnose van mitochondriale kwesties.

 

M.E.(cvs)-aktivist Cort Johnson ‘onderzocht’ het werk van Systrom en legt uit:

iCPET-testen kunnen verschillende types inspanning-intolerantie identificeren. Van belang voor M.E.(cvs) is het zgn. ‘pre-load’ falen of het onvermogen van de bloedvaten die het hart voorzien van genoeg bloed om doeltreffend te kunnen pompen. Er zijn meerdere studies die suggereren dat dit ‘pre-load’ falen het voorkomen van een ‘klein hart’ veroorzaakt (Miwa K. Cardiac dysfunction and orthostatic intolerance in patients with Myalgic Encephalomyelitis and a small left ventricle. Heart Vessels (2015) 30: 484-9). [Zie ook ‘Evenwicht-stoornis als oorzaak van orthostatische intolerantie bij M.E.’]

In een ‘review’ (Circulation (2013) 127: 1157-1164) verklaarden Systrom et al. wat zou kunnen gebeuren als M.E.(cvs)-patiënten zich inspannen: spieren hebben zuurstof nodig om energie te genereren, bij inspanning verhoogt de ademhaling zodat de longen het bloed van meer zuurstof kunnen voorzien; eerst verhoogt het hart z’n slag-volume zodat meer bloed naar de spieren gaat; als het maximum slag-volume is bereikt verhoogt de hartslag om meer bloed rond te pompen. Om te voldoen aan de verhoogde behoefte aan bloed naar het hart, worden de aders die er naar leiden groter zodat ze meer bloed kunnen bevatten.

Wanneer de limieten van het aëroob metabolisme worden bereikt (anaërobe ‘threshold’, AT, of drempel) schakelt het lichaam over op het anaëroob metabolisme (waarbij lactaat wordt gevormd, wat vermoeidheid en pijn veroorzaakt). Een CPET geeft de AT aan: er is een abrupte toename van de CO2. Van belang bij M.E.(cvs), FM & POTS is – zo staat in het artikel dat in 2016 verscheen in het tijdschrift Pulmonary Circulation (ref. zie hierboven): “Mensen met een lage anaërobe drempel (d.i. mensen die waarbij het vermogen om energie te genereren snel uitgeput raakt en vlug omschakelen naar het anaëroob metabolisme) hebben één of twee problemen: ofwel raakt de zuurstof niet in de mitochondrieën van de spieren, ofwel nemen de mitochondrieën de zuurstof niet op…”

In een interview stelde Systrom dat zowat de helft van de patiënten die hij onderzocht POTS, M.E.(cvs) of FM hebben. Analyse onthulde een aantal patronen: 1) dysautonomie (weerspiegelt problemen met de bloedvaten: ‘inadequate venoconstrictie’ – de autonome zenuwen doen de aders onvoldoende samentrekken om zo voldoende bloed/zuurstof rond te brengen), 2) verminderde zuurstof-opname (door skeletspieren – de mitochondrieën krijgen niet zo veel zuurstof als nodig), 3) genetische kwesties (minder courant). De eerste twee problemen zijn de belangrijkste.

(1) Dysautonomie, ‘small-fibre’ neuropathie & auto-immuniteit:

Systrom gelooft dat een auto-immuun proces optreedt dat de autonome zenuwen beschadigt. Alles begint in de huid: wat daar optreedt, gebeurt ook op andere plaatsen (autonome zenuwen rond de aders die hun aktiviteit reguleren, en waarschijnlijk die van de slagaders). De problemen met de autonome zenuwen zijn waarschijnlijk verwant met en een voortzetting van de ‘small-fibre’ neuropathie. Samen met Anne Oaklander (die in feite de ‘small-fibre’ neuropathie (SFN) bij FM ontdekte – zie ‘‘Small-fibre’ polyneuropathie i.p.v. fibromyalgie’) onderzoekt hij deze hypothese verder.

Een andere studie [Cort Johnson vermeldt geen referentie] vond bij fibromyalgie inderdaad schade aan de autonome zenuwen die de bloeddoorstroming van de microcirculatie naar de longen reguleren. Analyses toonden dat verminderde diffusie-capaciteit van de longen waarschijnlijk te wijten was aan een significante reductie van het capillair volume in de longen. De auteurs stelden voor dat de receptoren op de endotheliale cellen die ervoor zorgen dat bloedvaten uitzetten, bij FM-patiënten zodanig over-gestimuleerd zijn dat ze niet meer reageren op de signalen om te dilateren (uit te zetten); zodat ze samengetrokken blijven en resulteren in gedaalde bloeddoorstroming.

De problemen met de autonome zenuwen in de endotheliale cellen van de bloevaten zijn zoals gezegd dus wellicht waarschijnlijk verantwoordelijk voor de verminderde ‘pre-load’ en kleine harten bij M.E.(cvs).

Systrom test regelmatig het autonoom zenuwstelsel bij z’n patiënten. Huid-biopten tonen verlies van autonome zenuwen aan bij ca. 70% van z’n patiënten met M.E.(cvs)/FM/POTS. (Blijkbaar is hij de eerste die zoekt naar the SFN bij M.E.(cvs).) Hij kijkt ook naar ev. aanwezigheid van auto-immune ziekte. Er duiken frequent auto-antlichamen op tegen acetylcholine (neurotransmitter vereist voor spier-funktie en aanwezig in beide takken van het autonoom zenuwstelsel) – zie ‘POTS & auto-immuniteit’. Het feit dat auto-antilichamen tegen acetylcholine worden gevonden, betekent wellicht dat de problemen niet beperkt zijn tot de bloedvaten…

(2) Gedaalde zuurstof-opname:

Omdat Systrom de zuurstof-waarde in het bloed kan meten vóór inspanning en nadat de spieren het hebben verbruikt, kan hij zeggen hoeveel zuurstof de longen opnemen en hoeveel er over is nadat de spieren het verbruikt hebben. Hij vond dat de zuurstof-waarden in het bloed van M.E.(cvs)-patiënten gewoonweg te hoog zijn; d.w.z. dat er bij inspanning niet genoeg zuurstof wordt opgenomen door de mitochondrieën van de spieren. Ook de gereduceerde zuurstof-opname is waarschijnlijk te wijten aan beschadiging van de autonome zenuwen rond de bloedvaten, of aan een vertakking van de micro-circulatie die er voor zorgt dat de ‘slow-twitch’ [traag samentrekkende] spiervezels onvoldoende bloed krijgen (reductie van bloedvoorziening aan de mitochondrieën) of aan problemen met de mitochondriale energie-produktie (ofwel bereikt te weinig zuurstof de spier-mitochondrieën, ofwel verbruiken deze het niet).

Samengevat: er is een circulatie-probleem of een probleem met de cellulaire energie-produktie (of misschien wel beide…)

In het gesprek zei Systrom ook dat er een samenspel is tussen dysautonomie en de hyperventilatie die bij inspanning courant wordt vastgesteld bij veel M.E.(cvs)-/FM-/POTS-patiënten. Deze hyperventilatie wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een dysfunktie van de kleine zenuwen die de metaboreflex [reflex waarbij metaboreceptoren van de spieren signalen versturen omtrent de metabole omstandigheden (lactaat, kalium, adenosine) om de bloeddoorstroming te regelen – verhoging van de hartslag en hart-contractiliteit] reguleren. Misschien veroorzaakt een over-reaktie op het laag zuurstof-gehalte tijdens inspanning de versnelde hartslag en ademhaling?) Vernselde ademhaling of hyperventilation veroorzaakt echter meer verlies van CO2 (wat aanleiding geeft tot hersenmist, vermoeidheid, enz.). Hoe CO2 wordt geregeld bij M.E.(cvs)-/FM-/POTS interesseert Systrom en z’n team ook…

Een behandeling zou pyridostigmine-bromide [cholinesterase-remmer; tracht de prikkeloverdracht van de zenuw naar de spier te verbetere door de afbraak van acetulcholine te vertragen] kunnen zijn… Eén van z’n POTS-patiënten – een moeilijk geval met mitochondriale myopathie en uitgebreide dysautonomie – verbeterde enorm. Het zou mogelijks ook nuttig kunnen zijn bij ‘small-fibre’ neuropathie. Het heeft geen effekt op mitochondrieën maar door het bevorderen van het ‘vuren’ door zenuwen, verhoogt het de doorstroming van bloed (en zuurstof) naar de mitochondrieën van de spieren. Het verhoogt ook het bloed-volume.

Onderzoek loopt…

 

Jammer genoeg zijn weinig artsen in de lage landen bereid te controleren op de aanwezigheid van ‘small-fibre’ neuroptahie.

augustus 25, 2019

Effekten van zachte vibrotactiele stimulatie op symptoom-verlichting bij fibromyalgie

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 12:19 pm
Tags: , , , , ,

In een bijdrage getiteld ‘Vibratie-therapie voor M.E.(cvs)?’ probeerden we aanwijzingen te vinden voor het nut van een dergelijke behandeling. Het team rond de italiaanse professor Pizzigallo rapporteerde positieve resultaten bij een kleine groep M.E.(cvs)-patiënten die dit combineerde met sub-maximale inspanning.

Er werd ook verwezen naar gelijkaardig onderzoek bij fibromyalgie-patiënten. Ook daar werd een traditioneel inspanning-programma gecombineerd met vibratie-therapie: de pijn en vermoeidheid bleek te verminderen (inspanning alleen kon geen verbeteringen induceren). Het verschil tussen FM en M.E.(cvs) is natuurlijk de post-exertionele malaise… Wellicht is dat laatste moeilijker of niet aan te pakken met vibratie-therapie. Er is weinig tot geen gepubliceerd onderzoek bij M.E. (cvs).

Hier maken we melding van een alternatieve aanpak bij FM-patiënten (vibratie-therapie tijdens de slaap; dus niet de traditionele ‘tril-plaat’) die blijkbaar voor een significante reductie van de pijn en de vermoeidheid zorgde, en de slaap-kwaliteit verbeterde. Wegens de overlap/co-morbiditeit van beide aandoeningen toch mogelijks relevant…

————————-

Arthritis Res Ther. (2019) 21: 148

Testing the effects of gentle vibrotactile stimulation on symptom relief in fibromyalgia

Pujol J1,2, Ramos-López D3, Blanco-Hinojo L3,4, Pujol G3, Ortiz H5, Martínez-Vilavella G3, Blanch J6, Monfort J6, Deus J3,7

1 MRI Research Unit, Department of Radiology, Hospital del Mar, Passeig Marítim 25-29, 08003, Barcelona, Spain

2 Centro Investigación Biomédica en Red de Salud Mental, CIBERSAM G21, Barcelona, Spain

3 MRI Research Unit, Department of Radiology, Hospital del Mar, Passeig Marítim 25-29, 08003, Barcelona, Spain

4 Centro Investigación Biomédica en Red de Salud Mental, CIBERSAM G21, Barcelona, Spain

5 Department of Project and Construction Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona, Spain

6 Rheumatology Department, Hospital del Mar, Barcelona, Spain

7 Department of Clinical and Health Psychology, Autonomous University of Barcelona, Barcelona, Spain

Samenvatting

ACHTERGROND: Zintuigelijke stoornissen bij fibromyalgie reiken verder dan nociceptie [pijn-waarneming]. Er werd voorgestel dat een onevenwicht in de onderlinge competitie tussen pijn-input en niet-pijnlijke sensorische aktiviteit, in belangrijke mate, verantwoordelijk kan zijn voor de verhoogde subjectieve perceptie van pijn. In deze context zou niet-nociceptive somatosensorische stimulatie misschien fibromyalgie-symptomen kunnen verlichten door het herstellen van het sensorisch evenwicht. We testten specifiek het effekt van vibrotactiele [met betrekking tot of betrokken bij de perceptie van trillingen door aanraking] stimulatie op symptoom-verlichting bij fibromyalgie-patiënten via een gerandomiseerde, dubbel-blinde, ‘sham’ [nep/namaak] gecontroleerde, ‘crossover’ klinische proef.

METHODES: Er werden 77 vrouwelijke patiënten willekeurig verdeeld en er werden gegevens van 63 geldige gevallen geanalyseerd. De aktieve interventie omvatte uitgebreide lichamelijke stimulatie door zachte mechanische vibraties toegediend gedurende 3 h ‘s nachts gedurende 3 weken, en er werd gecontroleerd op een placebo-effekt gebruikmakend van identieke instrumenten om een alternatieve behandel-optie te simuleren. De primaire uitkomst-meting combineerde pijn, vermoeidheid en klachten over slechte cognitie.

RESULTATEN: Vibrotactiele stimulatie bleek significant beter dan ‘sham’ wat betreft het verlichten van fibromyalgie-symptomen (globaal). De statistische analyses toonden echter dat het effekt niet universeel was. Er werden voordelen ondervonden voor onaangename somatische sensaties zoals veralgemeende pijn en vermoeidheid, maar niet voor slechte cognitie, bezorgdheid en depressie. De vibrotactiele stimulatie werd bijzonderlijk goed getolereerd en de slaap-kwaliteit verbeterde significant ondanks het feit dat de vibraties ’s nachts werden toegediend.

BESLUITEN: De resultaten bieden dus nieuw bewijs dat niet-nociceptive somatosensorische stimulatie gunstig kan zijn voor het gewijzigd somatosensorisch evenwicht bij fibromyalgie. Vanuit een klinisch perspectief lijken zowel de mate van verbetering en de gemakkelijke toepassing een mogelijke rol te ondersteunen voor vibrotactiele stimulatie bij de symptomatische behandeling van fibromyalge.

REGISTRATIE VAN DE PROEF: ClinicalTrials.gov #NCT03227952

Achtergrond

Fibromyalgie is een controversiële aandoening in bepaalde medische contexten door de subjectieve aard van de symptomen. Patiënten klagen inderdaad van veralgemeende pijn, vermoeidheid, niet-verfrissende slaap en slechte cognitie in afwezigheid van een observeerbare organische oorzaak. Niettemin bieden de huidige methodes voor het bestuderen van de neurale funktie nieuwe mogelijkheden om subtiele klinische fenomenen te verkennen. Een dergelijk instrument dat bijdraagt tot het karakteriseren van de pathofysiologie van fibromyalgie is funktionele MRI. Door middel van funktionele connectiviteit en taak-aktivatie benaderingen hebben we funktionele wijzigingen gezien die verder reiken dan het domein van de nociceptie, en die suggereren een zwakke integratie van andere sensorische input bijdragend tot de klinische pijn bij fibromyalgie. Andere research heeft gegevens opgeleverd die consistent zijn met een dergelijke downregulering van de niet-nociceptieve component van somatosensorische verwerking.

Er werd voorgesteld dat een onvenwicht in de onderlinge competitie tussen pijn-input en niet-pijnlijke sensorische aktiviteit in belangrijke mate verantwoordelijk kan zijn voor de verhoogde subjectieve perceptie van pijn en fysiek ongemak. In deze context zou niet-nociceptieve somatosensorische stimulatie mogelijks fibromyalgie-symptomen kunnen afzwakken door het herstellen van het sensorisch evenwicht, ongeacht of niet-pijnlijke sensorische aktiviteit verandering een primair fenomeen is of een bijwerking van oorspronkelijke gefaciliteerde (of ontoereikend gefilterde) nociceptieve signalen. Er zijn empirische studies die de voordelige effekten aantonen van behandelingen die gebaseerd zijn op fysieke/sensorische stimulatie die zich niet direct richten op het nociceptief systeem. Geteste procedures (met een verschillende mate van succes) omvatten, bijvoorbeeld, fysieke inspanning en op beweging gebaseerde behandelingen, hydrotherapie en stimulatie van perifere zenuwen. Interessant: de voordelen van niet-nociceptieve stimulatie contrasteren met de paradoxale slechte doeltreffendheid van authentieke analgetische medicijnen bij het verlichten van fibromyalgie-pijn.

Een manier om de niet-nociceptieve component van het somatosensorisch systeem selektief te stimuleren, is het aanwenden van mechanische vibraties. Vibrotactiele stimuli worden gecapteerd door een waaier van wijdverspreide huid en musculoskeletale weefsel-receptoren, en doorgegeven via gemyeliniseerde vezels met grote diameter afgescheiden van het nociceptief mechanisme. Het is interessant dat experimentele studies suggereren dat fibromyalgie-pijn doeltreffend kan worden gemoduleerd door vibrotactiele stimuli [Staud R et al. Attenuation of experimental pain by vibrotactile stimulation in patients with chronic local or widespread musculoskeletal pain. Eur J Pain. (2011) 15: 836-842 — Hier werd gebruik gemaakt van de Bio-Thesiometer (Biomedical Instrument Co., Ohio), een instrument dat gradueel vibratie-stimuli met een frequentie van 100 Hz doorgeeft via een ronde voet-plaat (diameter 4 cm) aan de huid en diepe weefsels.]. Bovendien zijn er empirische studies die specifiek het potentieel nut van verticale oscillerende platformen testten; die hebben optimistische resultaten gerapporteerd [referenties voor FM beschikbaar; zie ook ‘Vibratie-therapie voor M.E.(cvs)?]. Er zijn echter geen studies geweest die controleren voor mogelijke placebo-effekten van op vibratie gebaseerde behandelingen toegepast bij fibromyalgie-patiënten.

In onze studie testten we het effekt van vibrotactiele stimulatie op de verlichting van symptomen bij fibromyalgie-patiënten via een gerandomiseerde, dubbel-blinde, ‘sham’-gecontroleerde, ‘crossover’ klinische proef. De interventie omvatte uitgebreide lichaam-stimulatie met zachte mechanische vibraties toegediend gedurende 3 h ‘s nachts (3 weken) en het placebo-effekt werd gecontroleerd gebruikmakend van identieke instrumenten om een alternatieve behandel-optie te simuleren. De primaire uitkomst was verandering van de sleutel-symptomen van fibromyalgie (combinatie van pijn, vermoeidheid en klachten over slechte cognitie.

Studie-interventies

De aktieve behandeling omvatte sensorische stimulatie van het ganse lichaam met mechanische stimuli van het vibrotactiele (pallesthetische [pallesthesie = gevoeligheid voor/appreciatie van vibraties]) type aan een relatief hoge snelheid, lage intensiteit en lange duur toegediend tijdens het slapen. Om mechanische vibrotactiele stimuli te genereren, werden 6 vibratie-motoren (t.t.z. conventionele elektrische motoren met een excentrische massa aan de rotor bevestigd) aangebracht in een standaard matras (80 x 190 cm), symmetrisch gepositioneerd om deze volledig te beslaan, met uitzondering van het gebied waar het hoofd van de patient zou komen te liggen tijdens het slapen. De 6 vibratie-motoren genereerden een traag variërend spectrum aan frequenties (2 tot 90 Hz), die mechanisch werden overgebracht naar de ganse matras. Er werd een elektronisch programmatie-apparaat gebouwd om de stimulus-afgifte voor duur en intensiteit te controleren. Het ganse vibratie-systeem werd vervaardigd door LED SpA (Aprilia, Italië).

De behandeling omvatte de toepassing van vibrotactiele stimulatie met een totale dagelijkse duur van 3 h verdeeld over een periode van 2 h in bed en 1 h vóór het opstaan. De intensiteit werd ingesteld op 30% tijdens het slapen en op 45% vóór het opstaan. Er werd de patiënten voorgeschreven het systeem aan te zetten voor het slapengaan en te proberen op een natuurlijke manier te gaan slapen. Het systeem werd geprogrammeerd om automatisch te stoppen 2 h later. De volgende morgen, als de patiënten natuurlijk waren wakker geworden, moesten ze het apparaat instellen om een uur verder te gaan en in hun bed blijven. De patiënten mochten tijdens deze periode weer in slaap vallen.

De intensiteit en frequenties van de vibraties werden gemeten onder reëele omstandigheden d.m.v. een tri-axiale accelerometer die specifiek was ontworpen om de blootstelling de vibraties te meten die arbeiders ondervonden […] volgens de ‘International Organization for Standardization’ norm ISO 2631-1. De accelerometer werd gecalibreerd gebruikmakend van een multi-frequentie vibratie calibrator. Het vibratie-spectrum werd bepaald via een vibratie-analyse camera […].

De verkregen metingen gaven aan dat de genormaliseerde vibratie-intensiteit toegepast over het lichaam aan 30% van de kracht gedurende een blootstelling van 3 h 0,03 m/s2 was en gedurende 3 h aan 45% was dit 0,04 m/s2. Een dergelijke energie-afgifte is veel lager dan de dagelijkse beroepsmatige blootstelling toegelaten voor vibraties over het ganse lichaam bij arbeid (1,15 m/s2) volgens de Europese regelgeving […]. En ook lager dan de grens die aanbevolen wordt voor risico-preventie bij arbeid (0,5 m/s2). Wanneer de stimulus werd ingesteld op 30% van de kracht, bleken de dominante frequenties wijd verspreid met een piek op 22 Hz en secundaire pieken van 4 tot 90 Hz. Wanneer de stimulus werd ingesteld op 45%, piekte de dominante frequentie op 30,6 Hz.

Er werd een namaak-behandeling toegepast gebruikmakend van identieke instrumenten, en met een kracht en duur die identiek werden geprogrammeerd. In dit geval was de output echter niet het signaal dat de vibratie-motoren aktiveert maar enkel een elektrisch signaal, dat een ingebouwd indicatie-lichtje – dat aangeeft dat de (gesimuleerde) behandeling in werking is – aanzet. Er werd de patient verteld dat “de studie vergelijkingen van 2 behandel-opties (vibratie vs magnetische golven) omvatte die beide potentieel doeltreffende behandelingen voor fibromyalgie zijn”. De patiënten werden echter duidelijk geïnformeerd dat de studie-interventies al dan niet doeltreffend konden zijn in de context van een klinische test. De deelnemers werden ook geïnformeerd dat de interventies geen gekende relevante gezondheidsrisico’s inhielden onder de toegepaste omstandigheden.

Er werd speciale aandacht geschonken aan het verzekeren van blindering. Eén geblindeerde researcher verzamelde alle uitkomst-metingen. Ook de beoordeling-interviews waren volledig gestruktureerd, en de interaktie tussen persoon die de gegevens verzamelde en de patiënten was strikt beperkt tot de vragen die van belang zijn. Er waren geen andere conversaties toegelaten tijdens het interview. Voorafgaand aan de studie verklaarden de patiënten zich formeel akkoord om niet te interageren met de researcher die de uitkomst-metingen verzamelde. Een andere onderzoeker was gedurende de ganse studie beschikbaar voor consultatie door patiënten in geval van twijfel, nadelige effekten of incidenten. De beoordeling en monitoring werden uitgevoerd in verschillende centra, zonder interaktie tijdens de evolutie van de studie.

Bespreking

Vibrotactiele stimulatie bleek significant superieur aan een nep-behandeling wat betreft het verlichten van fibromyalgie-symptomen in het algemeen. Statistische analyses toonden echter dat het effekt niet universeel was. Er werden voordelen ervaren aangaande onaangename somatische sensaties zoals veralgemeende pijn en vermoeidheid, maar niet voor slechte cognitie, bezorgdheid en depressie. Vibrotactiele stimulatie werd opmerkelijk goed getolereerd en de slaap-kwaliteit verbeterde significant ondanks het feit dat de vibraties ’s nachts werden toegediend. De mate waarop de symptomen verbeterden is voldoende relevant om een potentiële rol voor vibrotactiele stimulatie als symptomatische behandeling bij fibromyalgie te suggereren. Bovendien kan het gemak waarmee het kan worden toegediend tijdens de slaap, met geen andere vereiste aktie dan het systeem aan te zetten voor het slapen-gaan, de naleving op lange termijn vergemakkelijken, wat een relevante beperkende factor is voor het succes wat betreft het behandelen van chronische aandoeningen.

We hebben voorgesteld dat niet-nociceptieve somatosensorische stimulatie, hier toegediend onder de vorm van uitgebreide en zachte mechanische vibraties, het herstel van het sensorisch evenwicht bij fibromyalgie kan begunstigen. Onze empirische resultaten zijn inderdaad consistent met deze hypothese. Het effekt van vibrotactiele stimulatie op het sensorisch systeem werd echter niet direct getest in deze studie. Het bewijs voor sensorische veranderingen in het centraal zenuwstelsel werd verkregen uit funktionele connectiviteit en taak-aktivatie MRI. Er is dus verder ‘neuro-imaging’ research noodzakelijk om specifiek de effekten van vibrotactiele stimulatie op het sensorisch evenwicht te testen. Niettemin is het belangrijk om te benadrukken dat symptoom-verbetering in onze studie overdag (zonder vibraties) werd ervaren en dat de effekten aanhielden 2 weken nadat de behandeling werd stopgezet. Het feit dat de effekten aanhielden na de stimulatie geeft wellicht aan dat er enige funktionele herschikking is opgetreden in tegenstelling tot een voorbijgaande interferentie met ingaande pijn-signalen.

Symptomen van het fibromyalgie-syndroom zijn geen onafhankelijke klinische expressies maar zijn zeer sterk onderling verbonden. Bijvoorbeeld: chronische pijn, een stressvolle situatie, kan vermoeidheid bevorderen en, omgekeerd, kan vermoeidheid de pijn-perceptie vermeerderen. Verder kan een niet-verfrissende slaap zowel pijn als vermoeidheid versterken. De slaap-kwaliteit verbeterde significant in onze studie. Daarom bestaat er een mogelijkheid dat verbetering van de slaap in zekere mate een primaire aansturende factor was voor de verbeterde pijn en vermoeidheid. Op z’n beurt kan een significante mate van pijn-verlichting bijdragen tot het verbeteren van de slaap-kwaliteit. Toekomstig onderzoek kan worden opgezet om symptoom-interakties bij fibromyalgie te ontwarren.

Belangrijke methodologische aspecten van onze studie omvatten de controle van therapeutische effekten met strikte ‘sham’ behandeling en de rigoureuze inachtneming van geblindeerde omstandigheden. Onze studie nam de strategie aan van het gebruik van hetzelfde apparaat om beide interventie-types toe te dienen, aan de patiënten aangeboden als twee mogelijks doeltreffende opties. De uitrusting rond de interventies, die de installatie thuis van een gemotoriseerde matras gecontroleerd door een gecomputeriseerd apparaat impliceren, was identiek voor vibrotactiele stimulatie en ‘sham’. Het placebo-effect was onder deze omstandigheden inderdaad groot en significant (bv. De vermindering van de vermoeidheid in de eerste periode in de ‘sham’-groep bleek eerst signifcant; p = 0.001). Het placebo-effect was echter virtueel onbestaand wanneer ‘sham’ werd toegediend in de tweede periode. Dit is relevant op een manier dat het er kan op kan wijzen dat de controle van de effekten van de behandeling met onze ‘sham’-benadering niet volledig was in deze periode, wat – toegegeven – een beperking is bij onze studie. Aan de andere kant kunnen de gegevens ons ook informeren over de grootte-orde van de placebo-respons en z’n dynamiek bij dergelijke ingewikkelde chronische pijn aandoening als fibromyalgie en draagt dit bij tot de inspanningen om de karakterisatie van placebo-effekten op pijn te verbeteren. Het is ook opmerkenswaardig dat, in studies die rapporteren over het effekt betreffende niet-farmacologische behandeling van chronische pijn, de meest courante vergelijking deze tegen ‘gewone zorg’ is, zonder controle van het placebo-effect.

Een beperking bij onze studie betreft echter net de ‘carry-over’ effekten [aanhoudende effekten van een behandeling nadat deze is gestopt]. Hoewel een complete tegengewicht-vorming in onze studie inflatie-effekten van om ‘t even welke behandel-optie voorkomt, was er geen significante invloed van ‘carry-over’ op de grootte-orde van de verandering tijdens de tweede periode, op twee manieren. Ten eerste: symptoom-verandering was verzwakt in de tweede periode (het eerder beschreven ontbreken van significante placebo-effekten) en, ten tweede, het effekt van vibrotactiele stimulatie hield aan, ten minste tot week 5. Hoewel dit kan suggereren dat het effekt van vibrotactiele stimulatie bij fibromyalgia langdurig is, zou de ‘wash-out’ tijd [periode in een klinische studie waar de deelnemers geen behandeling krijgen en de effekten van eerdere behandeling uitgeschakeld (of verondersteld geëlimineerd) worden] beter aangepast moeten worden bij toekomstige studies.

Een andere studie-beperking heeft betrekking tot de algemene problemen inherent aan subjectieve symptoom-metingen. Het is zeer moeilijk voor personen, bijzonderlijk voor patiënten met chronische pijn, om op een betrouwbare manier de hoeveelheid ervaren pijn, of gevoelens in het algemeen, in te schatten. We opteerden om uitkomst-metingen vast te stellen aan het einde van de studie ten einde de vergelijking van de behandel-effekten te vergemakkelijken, gebruikmakend van ‘baseline’ scores als referentie.

Besluiten

Het effekt van zachte vibrotactiele stimulatie van het lichaam op symptoom-verlichting werd getest binnen het kader van een gecontroleerde klinische proef bij fibromyalgie-patiënten. De resultaten tonen een significante reductie van pijn en vermoeidheid, en de slaap-kwaliteit verbeterde ondanks het feit dat de stimulatie tijdens de slaap gebeurde. De mate van verbetering en de makkelijke toepassing lijkt voldoende relevant om een mogelijke rol voor vibrotactiele stimulatie bij de behandeling van fibromyalgie-symptomen te suggereren.

————————-

Ter info: Braziliaanse onderzoekers rapporteerden (zie ‘Inflammatory biomarkers responses after acute whole body vibration in fibromyalgia’ in Braz J Med Biol Res. (2018) 51: e6775) dat zelfs één enkele sessie ‘whole body’ vibratie (WBV) op het vibratie-platform FitVibe (GymnaUniphy nv, België) (frequentie 40 Hz, amplitude 4 mm) – maar dan weer samen met hurk-oefeningen – de inflammatoire toestand van patiënten met FM kan verbeteren. Er was een “ziekte vs vibratie interaktie” voor de plasma-waarden van de adipo(cyto)kinen adiponectine (P = 0.0001) & leptine (P = 0.0007), de oplosbare tumor necrose factor receptoren sTNFR1 & sTNFR2 (P = 0.000001 & P = 0.0052), het vetweefsel-secifiek hormoon resistine (P = 0.0166), en BDNF (P = 0.0179).

augustus 2, 2019

Post-exertionele malaise is geassocieerd met hypermetabolisme, hypoacetylering & purine-metabolisme ontregeling bij M.E.(cvs)

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 5:51 pm
Tags: , , , , , , , , ,

Het mag nu wel duidelijk zijn dat er bij M.E.(cvs) sprake is van een probleem met de cellulaire energie-voorziening/produktie. De voorbije jaren zijn er meerdere rapporten geweest over een verstoord metabolisme. Het werk van de Australische metaboloom-specialisten Prof. Neil McGregor & Christopher Armstrong kwam hier dan ook al meermaals ter sprake.

Op het EMERGE 2019 ‘ME/CFS International Research Symposium’ kondigde McGregor onderstaande studie al aan. De bevindingen van McGregor suggereerden nogmaals dat glycolyse – de vroege stap in het proces van energie-produktie – bij M.E.(cvs) uit de hand loopt. Er zijn flink wat enzymen bij glycolyse betrokken dus er kan heel wat mis gaan. Hier wordt weer een stukje van de puzzel ontrafeld…

McGregor gelooft dat een chronische depletie van essentiële metabolieten een cruciale rol speelt bij M.E.(cvs) en aanleiding geeft tot post-exertionele malaise, inflammatie, enz. Het probleem bij de glycolyse zou verband kunnen houden met veranderingen in de acetylering, wat een effekt heeft op de DNA-transcriptie, resulterend in de brede en systemische problemen.

————————-

Diagnostics Vol 9, #3, p 70 (juli 2019)

Post-Exertional Malaise is associated with hypermetabolism, hypoacetylation and purine metabolism deregulation in M.E./CVS cases

Neil R. McGregor (1), Christopher W. Armstrong (2), Donald P. Lewis (3), Paul R. Gooley (2)

1 Faculty of Medicine, Dentistry and Health Sciences, University of Melbourne, Parkville VIC 3010, Australia

2 Department of Biochemistry and Molecular Biology, Bio21 Molecular Science and Biochemistry Institute, 30 Flemington Road, Parkville VIC 3010, Australia

3 CFS Discovery, Donvale Medical Centre, Donvale VIC 3111, Australia

Samenvatting

Post-exertionele malaise (PEM) is een fundamenteel voorspellend symptoom voor de definitie van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Als de patiënten zich te veel inspannen, ondervinden ze wat ‘payback’ wordt genoemd, resulterend in een verslechtering van de symptomen of een terugval die dagen, weken of zelfs maanden kan aanslepen. Het doel was het beoordelen van de veranderingen in de biochemie geassocieerd met de door de patiënten zelf-gerapporteerde PEM-scores over een periode van 7 dagen en de frequentie waarmee die worden gerapporteerd over een periode van of 12 maanden. 47 M.E./CVS-gevallen en voor leeftijd/geslacht gematchte controles werden klinisch onderzocht, vulden vragenlijsten in, werden onderworpen aan standaard serum-biochemie testen, en hun serum- en urine-metabolomen werden geanalyseerd in een observationele studie. 35 van de 46 M.E./CVS-patiënten rapporteerden PEM in de laatste 7 dagen en deze werden toegewezen aan de PEM-groep. De voornaamste biochemische verandering gerelateerd aan de PEM-ernst van deze 7 dagen was de daling van het purine-metaboliet, hypoxanthine. [purinen = bouwstenen, organische basen van DNA/RNA] Deze afname correleerde met wijzigingen van de glucose/lactaat-verhouding die zeer suggestief is voor een glycolytische anomalie. Verhoogde excretie van urine-metabolieten in de 7-daagse respons-periode geven een hyper-metabole gebeurtenis aan. Er werden stijgingen van de urine-excretie van methylhistidine (spier-proteïne afbraak), mannitol (ontregeling van de intestinale barrière) en acetaat opgemerkt bij het hyper-metabool voorval. Deze gegevens duiden er op dat hypo-acetylatie aan de gang was, wat ook gerelateerd kan zijn met ontregeling van meerdere cytoplasmatische enzymen en DNA-histoon regulering. [Histonen zijn specifieke eiwitten die samen met het DNA in de celkern het chromatine vormen. Een nucleosoom is een complex van DNA en histoon-eiwitten dat de gen-expressie regelt.] Deze bevindingen suggereren dat de primaire gebeurtenissen die gepaard gaan met PEM te wijten zijn aan hypo-acetylering [acetyleren = (enzymatisch) plaatsen van acetyl-groepen (O=C-CH3) op proteïnen; in het geval van histoon-eiwitten regelt dit de vertaling van DNA (dat rond de histonen is gewikkeld) naar RNA] en verlies van metabolieten tijdens de acute PEM-respons.

1. Inleiding

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een medisch onverklaarde aandoening die overwegend voorkomt bij vrouwen. Ze wordt gekenmerkt door persisterende of terugkerende vermoeidheid en veranderde responsen op inspanning, en wijzigingen in de normale slaap-struktuur. Post-exertionele malaise (PEM) komt 10,4 keer frequenter voor bij M.E./CVS-patiënten vergeleken controles [Brown A & Jason LA. Meta-analysis investigating post-exertional malaise between patients and controls. J. Health Psychol. (2018)]. Er is echter weinig bekend omtrent de onderliggende pathofysiologie van PEM.

Er werd gerapporteerd dat vrouwen met M.E./CVS biochemische veranderingen vertonen die consistent zijn met de ontregeling van glycolyse en ureum-cyclus aktiviteit [Armstrong CW et al. Metabolic profiling reveals anomalous energy metabolism and oxidative stress pathways in Chronic Fatigue Syndrome patients. Metabolomics (2015) 11: 1626-1639]; deze werden aangegeven door stijgingen van de nuchtere serum metaboloom glucose ‘s morgens vroeg en dalingen qua lactaat en acetaat. De ontregeling van de glycolyse op het niveau van pyruvaat-dehydrogenase werd door andere researchers bevestigd [Fluge O et al. Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. JCI Insight (2016) 1: e89376]. Deze ontregeling van de glycolyse resulteert in afnames qua acetaat en aktivatie van histoon-deacetylatering, alsook ontregeling van acetylering van cytoplasmatische en mitochondriale enzymen. Belangrijk: histoon-deacetylase 2 (HDAC2) bleek 4 maal hoger en HDAC3 2 maal hoger bij M.E./CVS-patiënten vergeleken met controles [Jason L et al. Increased HDAC in association with decreased plasma cortisol in older adults with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav. Immun. (2011) 25: 1544-1547]. Ter verdere ondersteuning: een studie van gen-upregulering bij M.E./CVS-patiënten, na een inspanning-test, onthulde dat twee histoon-genen ge-upreguleerd waren [Whistler T et al. Exercise responsive genes measured in peripheral blood of women with Chronic Fatigue Syndrome and matched control subjects. BMC Physiol. (2005) 5: 5]. Analyse van HDAC binding-plaatsen binnen de genen van die studie, toonde dat 19 van de 20 ge-upreguleerde genen binding-plaatsen hadden voor HDAC1 & HDAC2 maar ook leden van de SMAD transcriptie-factor familie [intracellulaire proteïnen die signalen van buiten de cel overbrengen naar de cel-kern waar ze gen-transcriptie aktiveren] die het signaal overbrengen van de ‘transforming growth factor’ beta (TGF-β) receptor, – namelijk SMAD1, SMAD4 & SMAD5. De studie door Whistler et al. [zie hierboven] ondersteunt ook de hypothese dat wijzigingen qua acetylering kunnen optreden wanneer M.E./CVS-patiënten PEM hebben. Er werden ook anomalieën in TGF-β geïdentificeerd in enkele M.E./CVS-studies [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; zie ook ‘TGF-β1 expressie in PBMCs bij CVS] maar niet bij alle. Geen enkele daarvan werden echter beoordeeld in funktie van PEM-aktiviteit. Deze gegevens duiden er op dat de verandering qua glycolyse bij M.E./CVS gerelateerd kan zijn met op z’n minst één of een combinatie van effekten: (1) histoon-deacetylering; (2) een chronische daling van de acetaat-produktie via glycolyse; (3) ontregeling van cytoplasmatische en mitochondriale enzyme acetylering.

Er werden ook dalingen van het purine-metaboliet, hypoxanthine, gevonden in de serum-metabolomen van vrouwen in ochtendlijke nuchtere stalen [zie Armstrong CW et al. hierboven] en die wezen mogelijks op reducties van de capaciteit om ATP aan te maken. Tijdens inspanning gebeurt de afgifte van hypoxanthine door spieren gedeeltelijk via een hyper-metabole gebeurtenis wanneer de waarden van mitochondriaal/cytoplasmatisch ATP dalen. De hyper-metabole gebeurtenis van de afgifte van metabolieten door de spieren gaat gepaard met inhibitie van proteïne-synthese in spieren op het moment dat de inspanning start. Die zelfde gebeurtenis treedt op in lymfocyten wanneer de glycolyse geïnhibeerd wordt. Hoewel er meerdere immune kwesties werden ontdekt bij M.E./CVS-patiënten, werd het onderliggende mechanisme achter de veranderingen nog niet geïdentificeerd. Aktivatie van glycolyse en histoon-acetylering zijn essentiële stappen bij in immuun-aktivatie, in het bijzonder voor T-cellen en NK-cellen. Een interessante studie [niet specifiek over M.E.(cvs)] met lymfocyten toonde dat wanneer de ATP-waarden daalden na inhibitie van de glycolyse en de adenosine afbraak-produkten stegen, het inbouwen van leucine [aminozuur] in proteïnen dramatisch werd geïnhibeerd. Dus: de immuunsysteem-kwesties bij M.E./CVS kunnen het resultaat zijn van glycolyse- en acetylering-ontregeling, resulterend in een verminderd vermogen om DNA te vertalen naar proteïnen en daardoor proteïne-synthese. Er is ook bewijsmateriaal dat een switch aangeeft naar het gebruiken van vertakte-keten aminozuren als energiebron, bijzonderlijk tijdens uitputtende omstandigheden [Georgiades E et al. Chronic Fatigue Syndrome: New evidence for a central fatigue disorder. Clin. Sci. (2003) 105, 213-218].

Acetaat [zout of ester van azijnzuur] wordt geassocieerd met controle van meerdere enzymen binnenin de cel, die cruciaal kunnen zijn voor de biochemische veranderingen bij M.E./CVS. Er werden in het totaal of 1.750 cellulaire proteïnen geïdentificeerd met het kenmerk acetaat te binden en de proteïne-funktie te wijzigen; deze omvatten DNA-replicatie (52 proteïnen), DNA-herstel (72 proteïnen), cel-cyclus omschakeling (132 proteïnen), nucleotide uitwisseling factoren (55 proteïnen), en acetylering en deacetylering (21 proteïnen). De biochemie van deze door acetaat gereguleerde gebeurtenissen kan secundair zijn aan de afname van acetaat maar hebben waarschijnlijk diepgaande effekten op de cellulaire funktie bij M.E./CVS.

De doelstelling voor dit artikel was het beoordelen van de 7-dagen PEM-ernst en 12-maanden symptoom-frequentie scores, en gerelateerde biochemie (bloed & urine) bij M.E./CVS-patiënten en controles. Verbanden tussen de PEM-scores werden onderzocht gebruikmakend van standaard serum-biochemie, beoordeling van 24uurs urine, en een bloed- en urine-metaboloom.

2. Methodes

Er werden 46 M.E./CVS-patiënten en 26 individuen voor leeftijd en geslacht gematcht, zonder vermoeidheid gerecruteerd. […] De M.E./CVS-groep had de diagnose gekregen op basis van de Canadese richtlijnen en bijbehorende exclusie-criteria. De ‘Depression Anxiety Stress assessment’ (DASS) werd gebruikt ter beoordeling van de psychiatrische co-morbiditeit. […]

2.1. Klinische metingen

De individuen ondergingen een volledig klinisch onderzoek […] criteria voor de Canadese M.E./CVS-richtlijnen. Ze vulden allemaal meerdere vragenlijsten in. […]

2.2. Biochemie

[…] Bloedafname voor standaard serum-biochemie […] of een metaboloom. Tweede urine-staal na het opstaan […]. Binnen 6 h bloedstaal […] opslag -80 °C […] voor NMR-analyse […]. Er werden 29 metabolieten per serum-staal en 30 per urine-staal geïdentificeerd.

2.3. Data-analyse

De metaboloom-gegevens werden voorbereid in µM en als % (metaboliet-concentratie gedeeld door totale concentratie of metabolieten in elk staal). […]

3. Resultaten

3.1. Demografie

Om de PEM biochemie te onderzoeken, kozen we voor een opdeling van de M.E./CVS-groep op basis van aan-/afwezigheid van significante PEM-responsen gedurende de laatste 7 dagen (PEM, NoPEM – d.w.z. degenen zonder huidige symptomen, controles (C)). […] Er werden geen verschillen gevonden voor plotse vs graduele aanvang of triggers bij aanvang (bv. infekties) (significantie p < 0.01). […] Los va de PEM-scores waren er geen verschillen qua symptoom-profielen tussen de NoPEM- en PEM-groepen. Beiden groepen vertoonden hogere scores t.o.v. controles.

3.2. Biochemie

[…] De M.E./CVS-groepen hadden significante dalingen qua serum-hypoxanthine (NoPEM 4,4 maal lager, PEM 2,4 maal lager vs controles), serum-lactaat (NoPEM 1,9 maal lager, PEM 1,6 maal lager vs controles), fenylalanine [aminozuur] (zowel NoPEM als PEM 1,3 maal lager vs controles). Glucose was gestegen bij de M.E./CVS-patiënten (zowel NoPEM als PEM 1,2 maal hoger vs controles). In de urine was de daling van acetaat het grootst (NoPEM 2,5 maal lager, PEM 1,5 5 maal lager vs controles) en dit was statistisch verschillend tussen de NoPEM- and PEM-subgroepen (p < 0.01). De excretie van methylhistidine was hoger in de PEM-subgroep (1,6 maal) en controle-groep (1,3 maal), respectievelijk, vergeleken met de NoPEM-subgroep. In het faecaal metaboloom was het % butyraat [boterzuur; een neven-produkt van fermentatie met een voordelige impact op de werking van de intestinale barrière en anti-inflammatoire effekten] verhoogd in de NoPEM-groep vergeleken met zowel de PEM- als controle-groep. […]

[…] Uit de correlatie-analyse van de totale groep bleek dat de 7-dagen PEM score en 12-maanden frequentie van PEM scores positief gecorreleerd waren met serum-glucose en negatief gecorreleerd met hypoxanthine, fenylalanine, lactaat en threonine. […] De absolute urine-waarden toonden een significante correlatie tussen de 7-dagen PEM score met mannitol, serine, acetaat, methylhistidine en glucose. De 12-maanden frequentie van PEM correleerde enkel met een afname qua acetaat. De gegevens omtrent urine-percentage toonden afnames qua ureum, pyruvaat en acetaat met zowel de 7-dagen PEM ernst als 12-maanden frequentie scores. De enige faecale component die statistische significantie bereikte, was het percentage uracil [RNA-base]. Deze gegevens tonen dat een significante renale concentrering kwestie speelt bij de M.E./CVS-groep tijdens een PEM-gebeurtenis en dit was hoofdzakelijk gerelateerd met afnames qua ureum en acetaat. Om dit na te gaan, berekenden we de serum/urine-verhoudingen van meerdere metabolieten. De 7-dagen PEM van PEM correleerde met de volgende verhoudingen: serum-acetaat/urine-acetaat (r = -0.44, p < 0.002), serum-tyrosine/urine-tyrosine (r = -0.40, p < 0.006), serum-serine/urine-serine (r = -0.39, p < 0.008), serum-creatine/urine-creatine (r = -0.38, p < 0.009) en serum-leucine/urine-leucine (r = -0.37, p < 0.01). Dus: de 7-dagen ernst van PEM was geassocieerd met een gestegen urinaire excretie van metabolieten in de M.E./CVS-groep en dit was geassocieerd met een reductie van meerdere serum-metabolieten inclusief het belangrijk proteïne-synthese regulerend aminozuur leucine.

De serum glucose/lactaat verhouding is zeer vergelijkbaar met de veranderingen in de urine glucose/lactaat verhouding, die consistent is met de verandering die wordt gezien in de serum-acetaat/urine-acetaat verhouding. Dit suggereert dat de serum en urine veranderingen zeer vergelijkbaar zijn. Het beschikbaar acetaat in het serum lijkt dus significant gereduceerd en is het laagst bij de NoPEM-patiënten.

3.3. Purine-metabolisme veranderingen

Aangezien serum-hypoxanthine de voornaamste voorspellende variabele voor wijzigingen van de PEM-scores was, beoordeelden we de verbanden tussen serum-hypoxanthine en de purine-gerelateerde metabolieten. Serum- en urine-hypoxanthine waren lager in de PEM-subgroep vs controles. Hoewel er geen verschil was qua serum-uraat waarden, was de merker voor purine-degradatie in de lever, de serum hypoxanthine/uraat verhouding lager in de M.E./CVS-groep. De verhouding in de NoPEM-subgroep was 5,4 maal lager terwijl in de PEM-groep ze 3,5 maal lager lag. De hypoxanthine/uraat verhouding was negatief gecorreleerd met serum-glucose (p < 0.001), en positief gecorreleerd met serum-lactaat (p < 0.001), de purine-ring precursor aminozuren (p < 0.001), acetaat (p < 0.001) en de totale serum aminozuren (p < 0.006). De correlatie tussen serum-hypoxanthine en de purine-ring precursoren, indicatief voor purine-synthese, was niet verschillend tussen de M.E./CVS-patiënten en de controles […]. De verhouding was echter was significant lager in de M.E./CVS-groep en de purine-ring precursor aminozuren correleerden positief met serum-acetaat (p < 0.001). Zodoende waren de synthese en mogelijks hergebruik van hypoxanthine gereduceerd terwijl purine-afbraak binnen de normale grenzen lag. De waarden van hypoxanthine in het serum waren geassocieerd met de beschikbaarheid van de purine-ring precursoren, de glucose/lactaat verhouding en acetaat. Dit suggereert dat acetylering een belangrijke factor voor de verandering in het purine-metabolisme ontregeling bij M.E./CVS is. De toename van het verlies qua urine-metabolieten tijdens inspanning bij M.E./CVS-patiënten resulteert dus in een verlies van purine-ring precursoren en een daling qua acetaat en hypoxanthine.

4. Bespreking

Dit artikel identificeerde dat de post-exertionele malaise die wordt ervaren door een Australische groep M.E./CVS-patiënten, geassocieerd is met een ontregeling van het purine-metabolisme en lage acetaat-concetraties. Deze ontregeling van het purine-metabolisme gaat gepaard met een wijziging qua glycolytische aktiviteit en een omschakeling naar de ureum-cyclus creatine-fosfaat energie-verbruik [zie Armstrong CW et al. hierboven]. Dit heeft het effekt van het reduceren van de beschikbaarheid van acetaat en upregulering van de histoon-deacetylase aktiviteit. Een 4- en 2-voudige toename van HDAC2 & HDAC3, respectievelijk, werden bevestigd bij M.E./CVS [zie Jason L et al. hierboven], en een zeer hoge waarde van HDAC1 & HDAC2 binding-plaatsen treedt op in de genen die ge-upreguleerd zijn bij M.E./CVS na inspanning [zie Whistler T et al. hierboven]. Hypoxanthine-fosforibosyltransferase is een belangrijk enzyme voor het hergebruik van purinen, adenosine en guanine. Het coderend gen (HPRT1) ligt op het X-chromosoom en geeft aanleiding tot een ongewoon probleem qua regulering. Acetylering en methylatie van één X-chromosom leggen de aktiviteit bij vrouwen stil, wat resulteert in het feit dat slechts één X-chromosoom aktief is voor transcriptie, zoals bij mannen. Dit vormt een mogelijks belangrijk probleem als er een verlies is wat betreft het stilleggen van het tweede X-chromosoom. Deze studie omvatte te weinig mannen om dit behoorlijk te kunnen beoordelen. Ontregeling van het stilleggen van een of X-chromosoom kan gerelateerd zijn met de daling qua hypoxanthine-hergebruik en het feit dat vrouwen ernstiger ziek zijn dan mannen [zie Brown A & Jason LA. hierboven]. Studies om deze interessante mogelijkheid te onderzoeken, zijn gerechtvaardigd.

Er is verhoogde urine-excretie van metabolieten geassocieerd met de 7-dagen PEM scores, in het bijzonder van mannitol, methylhistidine, acetaat en glucose. Deze gestegen metabolieten-uitscheiding correleert met de door M.E./CVS-patiënten gerapporteerde 7-dagen ernst van PEM-symptomen. De beoordeling van de relatieve hoeveelheid toont dat de uitstroom van metabolieten geassocieerd is met dalingen qua urinair ureum, pyruvaat en acetaat, suggestief voor een energie- en renale concentrering -kwestie, mogelijks geassocieerd met hypo-acetylering, die hoogstwaarschijnlijk optreedt op het tijdstip van het metabolieten-verlies. Bij diabetische nefropathie [langdurig verhoogde glucose-waarden zijn nefast voor de filter-funktie van de nieren], zorgen de renale tubulaire cellen [tubuli = nierbuisjes, onderdelen van de nefronen (filter-eenheden)] voor upregulering van de glycolyse en lactaat-produktie. Dit zou ook het geval kunnen zijn bij deze studie, aangezien de uitscheiding van glucose & acetaat positief gecorreleerd waren met 7-dagen PEM-ernst. Belangrijk: acetaat was negatief gecorreleerd met de 12-maanden frequentie van PEM. Deze wijziging qua renale retentie [al dan niet uitscheiding via de nieren] van acetaat wordt ook ondersteund door de negatieve correlatie tussen de 7-dagen PEM score en de serum-acetaat/urine-acetaat verhouding. Dus: hoe hoger de frequentie aan PEM-gebeurtenissen, hoe groter het verlies aan acetaat. Renale glomerulaire podocyten [glomeruli = groepje capillairen die zorgen voor filtratie van het bloed in de nieren; podocyten = cellen met uitsteeksels die tussenliggende poriën open laten] raken beschadigd door verhogingen van het bloed-glucose bij diabetes-patiënten en dit werd gelinkt aan deacetylering van nefrine [proteïne dat een belangrijk bestanddeel vormt van de filtratie-spleten] en microRNA-aktiviteit. In deze studie lijkt de reductie qua serum-acetaat te resulteren in een conditionele renale hypo-acetylering die verhoogd metabolieten-verlies via de nieren zal toelaten. Renale veranderingen bij diabetes nefropathie gaan ook gepaard met downregulering van beender morfogeen proteïne (BMP [BMP’s = subgroep van de ‘transforming growth factor’s; signaal-molekulen die weefsel-architectuur dirigeren]) receptor funktie en TGF-β gemedieerde transcriptie-factor produktie, en het aanvoeren van BMP-7 herstelt de werking. Hoewel de renale veranderingen gelijkaardig zijn met deze die worden gezien bij centrale diabetes insipidus [stoornis in de produktie van anti-diuretisch hormoon door de hypofyse waardoor het lichaam teveel water gaan verliezen via de urine], proteïne-calorie restrictie en infektie/inflammatoir-gemedieerde gebeurtenissen, waren er geen individuen met diabetes insipidus of met proteïne-calorie restrictie, en ze hadden allemaal een gemiddeld BMI. Deze renale veranderingen bieden bijkomende ondersteuning voor ofwel een inflammatoire oorsprong of mogelijks een energie/acetylering of zelfs een transcriptie-factor probleem. Belangrijk: meerdere studies vonden dat de niveaus van serum-cytokinen niet significant verschillen tussen M.E./CVS en controles, en niet correleren met symptoom-expressie. Daarom zijn studies ter beoordeling van de aktiviteiten van HDAC en BMP transcriptie-factoren bij M.E./CVS aangewezen.

De verandering qua renaal metabolieten-verlies is geassocieerd met gestegen mannitol-excretie, wat suggereert dat een probleem met de gastro-intestinale barrière zou kunnen optreden. NoPEM M.E./CVS-patiënten hadden een 3,2 maal lager urinair mannitol [een suiker-alkohol], anders dan wat wordt gezien bij Multipele Sclerose patiënten. De waarde van urinair mannitol steeg echter met de 7-dagen PEM-scores. Deze toename van mannitol geeft een mogelijke verandering van de intestinale barrière aan, wat consistent is met de bevinding van bakteriemie [aanwezigheid van bakteriën in de bloedbaan] na inspanning bij M.E./CVS [Shukla SK et al. Changes in Gut and Plasma Microbiome following Exercise Challenge in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). PLoS ONE (2015) 10: e0145453]. De aanwezigheid van bakteremie wordt ondersteund door de correlatie tussen faecaal uracil en de 7-dagen PEM-score. De stijging qua faecaal uracil was ook gecorreleerd met de serum-hypoxanthine waarde in de PEM-groep, die aantoont dat ze samen stegen als onderdeel van de PEM-geassocieerde hyper-metabole gebeurtenis. Uracil is een afbraak-produkt van RNA maar kan ook van bakteriële oorsprong zijn. Of dit een afbraak in enterocyten [darmcellen] aangeeft of een wijziging in de faecale flora of hun metabotoxinen/toxinen, is niet geweten. Verder onderzoek van deze veranderingen is gewenst.

Er werd ook een toename van 1,6 maal gezien qua urinaire excretie van methylhistidine bij de PEM-subgroep vergeleken met de NoPEM-subgroep. Methylhistidine is een afbraak-produkt van spier-samentrekking proteïnen, volgend op een kortdurende weerstand-inspanning. De synthese van spier-proteïnen wordt gecontroleerd door het beschikbaar leucine & fenylalanine [aminozuren], en door BMP proteïne receptor aktiviteit. In deze studie was urinair methylhistidine positief gecorreleerd met urinair creatine (p < 0.001), leucine (p < 0.001), fenylalanine (p < 0.001) & acetaat (r = +0.47, p < 0.001) voor alle groepen. Een daling qua beschikbaar acetaat tijdens inspanning is geassocieerd met een vermindering qua fosfocreatine-afbraak en is daardoor geassocieerd met verhoogd fosfocreatine [creatine-fosfaat; een gefosforyleerde creatine-molekule die een belangrijke energie-voorraad in spieren en in de hersenen vertegenwoordigt] en mitochondriale energie-voorziening, wat consistent is met de glycolyse/ureum-cyclus energie omschakeling die bij deze M.E./CVS-groep werd geïdentificeerd [zie Armstrong CW et al. hierboven]. Interessant: 3-methylhistidine in niet-geacetyleerde vorm wordt veel meer uitgescheiden wanneer ratten worden blootgesteld aan bakteriële lipopolysacchariden. Het is waarschijnlijk dat de toegenomen excretie van 3-methylhistidine, die we zagen tijdens de 7-dagen PEM-respons, het resultaat is van de verminderde energie-voorziening en de afname van aminozuren, die gemedieerd kan zijn door acetylering. De respons zou echter ook kunnen worden verslechterd door anomalieën van de gastro-intestinale barrière die wordt gesuggereerd door de gestegen bakteremie die wordt gezien bij M.E./CVS-patiënten [zie Shukla SK et al. hierboven]. Een alternatief: er kan ook een anomalie in de BMP-regulering betrokken zijn bij de verhoogde uitscheiding van 3-methylhistidine. Dus: een combinatie van minstens drie verschillende gebeurtenissen kan bijdragen tot de gestegen 3-methylhistidine excretie en dit kan worden weerspiegeld in verschillende genetische vatbaarheden binnen verschillende individuen.

De bevindingen dat de PEM geassocieerd is met een verlies aan metabolieten, daling van de acetylering, ontregeling van het purine-metabolisme, verhoogde afbraak van spier-samentrekking proteïnen en bakteremie geassocieerd met inspanning, suggereert dat behandeling zoals graduele inspanning meer schadelijk dan nuttig (wat in sommige studies wordt geclaimd) zijn. Tot het moment dat deze biologische veranderingen verder kunnen worden onderzocht, zou het gebruik van graduele inspanning als therapie voor mensen met een ernstige vorm van M.E./CVS als potentieel schadelijk worden beschouwd. Ter ondersteuning hiervan: het gebruik van graduele inspanning therapie heeft significant protest uitgelokt vanwege M.E./CVS-patiënten die het als nadelig ervaren [zie bv. Geraghty KJ. & Blease C. Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome and the biopsychosocial model: A review of patient harm and distress in the medical encounter. Disabil. Rehabil. (2018) 1-10].

Deze studie werd opgezet om metabole veranderingen te onderzoeken bij M.E./CVS-individuen op basis van een ontdekking-hypothese en niet een specifieke hypothese-gestuurde methode om specifieke biochemische gebeurtenissen te beoordelen. De studie, met deze beperkingen, resulteerde in de ontwikkeling van een hypothese die nu dient te worden nagegaan via een typisch hypothese-gestuurd proces. Hoewel de grootte van de studie-groep klein is, reproduceerde het toch eerdere bevindingen maar die dienen te worden bevestigd bij een grotere groep of via meerdere centra. Het gebruik van zelf-gerapporteerde symptomen kan een herinnering-bias introduceren bij de individuen subjects en in een grotere studie moet elke van de variabelen waarvan wordt gevonden dat ze geassocieerd zijn met de ernst van de symptomen (en de verdeling ervan) worden geëvalueerd via andere methodes. Studies die acetylering en z’n gerelateerde DNA-transcriptie veranderingen, en de wijziging van cytosol enzyme-aktiviteit onderzoeken, zouden moeten toelaten meer kennis te krijgen omtrent de mechanismen van het ontstaan van PEM en geschikte therapieën te vinden op basis van de onderliggende biochemie.

5. Besluiten

Deze studie onthulde dat post-exertionele malaise geassocieerd is met veranderingen in glycolyse en acetylering bij M.E./CVS. Deze wijzigingen zijn consistent met een toestand van hypo-acetylering en veranderen waarschijnlijk op een significante manier de histoon-acetylering, en de werking van acetylering en deacetylering bij het controleren van cellulaire enzymatische gebeurtenissen. Gedegen ontworpen studies die deze belangrijke factoren evalueren, zijn aangewezen.

juni 23, 2019

Abnormale accumulatie van bloed-lactaat bij herhaalde inspanning bij M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek,Inspanning — mewetenschap @ 6:20 am
Tags: , , , ,

Lees in verband met het gebruik van herhaalde inspanningstesten als diagnostisch instrument ook de volgende stukken op onze pagina’s ‘Dubbele fietstest’, ‘Post-exertionele malaise bij vrouwen met CVS’, ‘Oxidatieve fosforylatie na herhaalde inspanning bij CVS’, ‘Geen herstel van acidose na herhaalde inspanning bij CVS’ & ‘M.E./CVS-patiënten niet in staat maximale VO2 te herhalen bij 2daagse fietstest’.

Voor onderstaande studie ondergingen de (vrouwelijke) deelnemers ook twee cardiopulmonaire inspanning testen (CPETs) met een tussentijd van 24 uur. De researchers vonden dat de zuurstof-opname (VO2) bij piek inspanning (VO2peak) lager lag bij de patiënten dan bij de controles voor de eerste test  en nog daalde bij de patiënten voor de tweede. Het verschil in VO2peak tussen de twee testen verschilde echter niet significant bij vergelijking van de groepen.

De voornaamste bevinding bij onderstaande studie is dat bij vergelijking van de eerste en de tweede fietstest werd vastgesteld dat er een toename van melkzuur (in het arterieel bloed) bij de vrouwen met M.E.(cvs) was, terwijl dit bij de controles was afgenomen. Voorafgaande lichamelijke aktiviteit doet dus de lactaat-accumulatie bij M.E.(cvs) stijgen, terwijl deze daalt bij gezonde mensen.

Er wordt door de auteurs gesuggereerd dat een verstoorde regulering van pyruvaat-dehydrogenase-kinase (PDK) – zie ‘Verstoorde werking van pyruvaat-dehydrogenase bij M.E.(cvs)’ – mogelijks de opruimin van lactaat kan beïnvloeden. Onder andere ook de Belgische endocrinoloog Frank Comhaire heeft al geopperd dat de aktiviteit van dit enzyme verhoogd zou kunnen zijn en de werking van pyruvaat-dehydrogenase zou kunnen inhiberen. Andere (Noorse en Britse) onderzoekers dit contesteren (zie bv. ‘Pyruvaat-dehydrogenase deficiëntie bij CVS?’). De research gaat verder…

————————-

Physiological Reports Vol 11, e1413 (2019)

Abnormal blood lactate accumulation during repeated exercise testing in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome

Katarina Lien (1,2), Bjorn Johansen (3), Marit B. Veierod (4), Annicke S. Haslestad (1), Siv K. Bohn (1), Morten N. Melsom (5), Kristin R. Kardel (1), Per O. Iversen (1,6)

1 Department of Nutrition, Institute of Basic Medical Sciences, University of Oslo, Oslo, Norway

2 CFS/ME Centre, Division of Medicine, Oslo University Hospital, Oslo, Norway

3 Department of Respiratory Diseases, Rikshospitalet, Oslo University Hospital, Oslo, Norway

4 Oslo Centre for Biostatistics and Epidemiology, Department of Biostatistics, Institute of Basic Medical Sciences, University of Oslo, Oslo, Norway

5 Department of Pulmonary Medicine, The Glittre Clinic, Hakadal, Norway

6 Department of Hematology, Oslo University Hospital, Oslo, Norway

Samenvatting

Post-exertionele malaise en vertraagd herstel zijn karakeristieke symptomen van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Studies aangaande herhaalde cardiopulmonaire inspanning testen (CPET) tonen dat eerdere inspanning de zuurstof-opname (VO2) en kracht-ontwikkeling (power-output, PO) bij M.E./CVS negatief beïnvloedt. Of dit de arteriële lactaat-concentraties ([Laa]) beïnvloedt, is niet geweten. We bestudeerden 18 vrouwelijke patiënten (18-50 jaar) die voldoen aan de Canadese Consensus Criteria voor M.E./CVS en 15 gezonde vrouwen (18-50 jaar) die twee CPETs ondergingen met een tussentijd van 24 h (CPET1 & CPET2) waarbij de [Laa] elke 30 seconden werd gemeten. De VO2 bij piek inspanning (VO2peak) was lager bij patiënten dan bij controles voor CPET1 (P < 0.001) en daalde bij patiënten voor CPET2 (P < 0.001). Het verschil in VO2peak tussen de CPETs verschilde echter niet significant tussen de groepen. De [Laa] per PO was hoger bij patiënten tijdens beide CPETs (Pinteraction < 0.001), maar daalde bij patiënten en steeg bij controles van CPET1 naar CPET2 (Pinteraction < 0.001). Patiënten hadden een lagere VO2 (P = 0.02) en PO (P = 0.002) bij de gas-uitwisseling drempel (GET, het punt waar de CO2-produktie stijgt in relatie tot VO2), maar de relatieve intensiteit (%VO2peak) en [Laa] bij GET verschilden niet significant van controles voor CPET1. Patiënten vertoonden een reductie qua VO2 (P = 0.02) en PO (P = 0.01) bij GET voor CPET2, maar geen significante verschillen qua %VO2peak en [Laa] bij GET tussen de CPETs. Controles vertoonden geen significante verschillen qua VO2, PO of %VO2peak bij GET tussen CPETs, maar de [Laa] bij GET was gedaald voor CPET2 (P = 0.008). We besluiten: voorafgaande inspanning verslechtert de fysieke prestaties en verhoogt de [Laa] tijdens inspanning bij patiënten met M.E./CVS terwijl dit de [Laa] verlaagt bij gezonde individuen.

Inleiding

[…] De Canadese Consensus Criteria (CCC) en de Internationale Consensus Criteria (ICC) lijken allebei een subgroep patiënten te identificeren met ernstiger funktionele beperkingen, alsook uitgesproken fysieke en cognitieve symptomen. PEM [post-exertionele malaise] wordt gedefinieerd als een substantiële verergering van symptomen na milde tot matige lichamelijke, mentale of emotionele inspanning. PEM en vertraagd herstel na inspanning zijn verplichte criteria bij zowel de CCC als de ICC.

Een cardiopulmonaire inspanning test (CPET) geeft een accurate en objectieve beoordeling van de funktionele capaciteit. Herhaalde CPETs [‘dubbele fiestesten’] hebben aangetoond dat M.E./CVS-patiënten niet in staat zijn tot herhaling van de zuurstof-opname en power-output bij piek inspanning (VO2peak) en/of bij gas-uitwisseling drempel (gedefinieerd volgens de ‘V-slope’ methode [zie verder]), bij testen op twee opéénvolgende dagen [Vermeulen RC et al. Patients with Chronic Fatigue syndrome performed worse than controls in a controlled repeated exercise study despite a normal oxidative phosphorylation capacity. J. Transl. Med. (2010 8: 93 /// Snell CR et al. Discriminative validity of metabolic and workload measurements for identifying people with Chronic Fatigue Syndrome. Phys. Ther. (2013) 93: 1484-1492 /// Keller BA et al. Inability of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome patients to reproduce VO2peak indicates functional impairment. J. Transl. Med. (2014) 12: 104 /// Nelson MJ et al. Diagnostic sensitivity of 2-day cardiopulmonary exercise testing in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. J. Transl. Med. (2019) 17: 80]. De gas-uitwisseling drempel is het punt waar VCO2 stijgt in relatie tot VO2, en wordt traditioneel gezien als een overgang van aërobe naar anaërobe energie-produktie, samenvallend met het begin van lactaat-accumulatie. De notie van weefsel-hypoxie [zuurstofgebrek] als voornaamste oorzaak van lactaat-accumulatie wordt echter niet meer aanvaard is. Lactaat is altijd het eind-resultaat van glycolyse, ook onder aërobe omstandigheden. Glycolyse stijgt tijdens inspanning en lactaat wordt snel uit de circulatie verwijderd, voornamelijk door oxidatie en gluconeogenese [vorming van glucose uit niet-koolhydraat bronnen]. Tijdens een oplopende inspanning test, treedt bloed lactaat accumulatie op wanneer de snelheid van het verschijnen van lactaat de snelheid van lactaat-verwijdering overschrijdt. Getrainde individuen hebben een lagere lactaat-concentratie in het bloed en een verhoogde lactaat verwijdering-snelheid voor een absolute inspanning-intensiteit, vergeleken met ongetrainde individuen. De snelheid waarmee lactaat verschijnt, bleek echter gelijkaardig voor getrainde en ongetrainde individuen bij dezelfde relatieve intensiteit, gedefinieerd als percentage VO2peak (%VO2peak).

Eerdere studies hebben geen consistente resultaten aangetoond wat betreft fysieke prestatie en lactaat-accumulatie bij M.E./CVS, maar lactaat-accumulatie tijdens herhaalde inspanning testen werd nog niet onderzocht. Het doel van deze studie was daarom te onderzoeken of VO2 en concentraties arterieel plasma lactaat bij verscheidene inspanning-intensiteiten verschilden tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles tijdens twee CPETs met een tussentijd van 24 h.

Materialen & methodes

Goedkeuringen

[…]

Individuen

[…] Alle in de studie opgenomen patiënten voldeden aan de CCC voor M.E./CVS. Uitgesloten: zwangere of bedlegerige patiënten of degenen met co-morbiditeiten die met CPET-resultaten kunnen interfereren (long- en hart-aandoeningen), of gebruikers van medicijnen waarvan is geweten dat ze fysieke prestaties beïnvloeden. De controles hadden geen eerdere of huidige ernstige ziekte, gebruikten geen regelmatige medicatie (orale contraceptiva waren toegelaten), hadden geen eerste-graads verwantschap met iemand met M.E./CVS en deden minder dan tweemaal per week een fysieke inspanning. Om PEM te wijten aan het reizen naar de studieplaats tot een minimum te herleiden, werd de patiënten aangeboden ter plaatse te blijven tijdens de test-periode. 18 vrouwelijke M.E./CVS-patiënten en 15 vrouwelijke gezonde controles […].

Inspanning-testen

[…] Er werd de deelnemers gevraagd zich te onthouden van lichamelijke inspanning 72 h vóór de eerste CPET en ze werden getest na overnacht vasten (water-consumptie toegelaten). […] Spirometrie [meting van long-funktie/capaciteit] en elektrocardiogram bij ‘baseline’ op de eerste dag. Vóór elke test werd een katheter in de pols-slagader ingebracht voor bloedafname.

De deelnemers voerden twee maximale testen met oplopende inspanningen (CPET1 & CPET2) uit, met een tussentijd van 24 h, op een fiets-ergometer […] De snelheid waarmee de inspanning werd opgedreven werd individueel ingesteld, met de bedoeling VO2peak te bereiken binnen 8 à 12 min inspanning. Die snelheid was gebaseerd op eerdere en huidige aktiviteit-graad, lichamelijk onderzoek, leeftijd, lengte en gewicht, en varieerde van 10 tot 24 W/min voor de M.E./CVS-patiënten, en 15-30 W/min voor de controles. Het protocol omvatte een rust-fase van 2 min en 2 min onbelast pedaleren (60-75 rpm), gevolgd door een lineaire toename van de power-output tot vrijwillige uitputting of totdat de deelnemer niet meer in staat was de fiets-frequentie boven 45 rpm te houden. Ze werden sterk vocaal aangemoedigd tijdens de testen. […] Criteria om de inspanning-test te beëindigen, waren: tekenen van nood (bleekheid of duizeligheid, pijn op de borst, significante ritme-stoornissen) of van ischemie (ECG). Na het bereiken van VO2peak bleven de deelnemers door het masker ademen gedurende een herstel-periode van 3 min.

Analyses van biochemische merkers

Er werden arteriële bloedstalen afgenomen in rust vóór elke CPET en om de 30 seconden tijdens inspanning. De test-tubes bevatten een antiglycolytisch middel om verdere glycolyse te voorkomen. […] Er werden controle-sera gebruikt om de test-procedures te monitoren. Er werden ook arteriële bloedstalen genomen voor hemoglobine-analyse in rust vóór elke CPET en binnen de 90 seconden na piek-inspanning […].

Analyses van inspanning-variabelen

Er werd een gemiddelde gemaakt van de variabelen (gemeten per ademhaling) voor elke 30 seconden. De gas-uitwisseling drempel werd visueel vastgesteld via de ‘V-slope’ methode [uitzetten van de koolstofdioxide output (VCO2) tegen de zuurstof-opname (VO2) en vaststellen van een omslagpunt in grafieklijn; de overeenkomstige inspanning-intensiteit wordt beschouwd als de gas-uitwisseling drempel; wanneer lactaat accumuleert en aanleiding geeft tot acidose, versnelt VCO2 ten opzichte van VO2]; onafhankelijk door twee onderzoekers. De relatieve inspanning-intensiteit werd gedefinieerd als percentage van VO2peak (%VO2peak). Het punt waar [Laa] begon te accumuleren werd gedefinieerd als het lactaat-‘turnpoint’ (LT) en werd bepaald via log-log transformatie van [Laa] vs power-output […]. [Oorspronkelijk werd een grafiek van de log([Laa]) t.o.v. de log(VO2) uitgezet; deze werd lineair beschouwd en kan worden aangewend om de lactaat-drempel (beter) vast te stellen.] De power-output (lineair stijgend tijdens de test) werd verkozen boven zuurstof-opname om de noodzaak voor het afvlakken van zuurstof-curves voorafgaandelijk aan de log-log transformatie te vermijden, gezien het feit dat de zuurstof-opname niet noodzakelijkerwijs strikt lineair stijgt. We schatten ook de power-output voor een vastgelegde [Laa] van 4 mmol/l, dikwijls de ‘onset of blood lactate accumulation’ (OBLA) genoemd. Tijdens elke individuele CPET werd een aangepaste lijn voor [Laa] visueel geïnspecteerd om de corresponderende power-output (dichtstbijzijnde 0,5 W) te vinden.

Staal-grootte

[…]

Statistiek

[…]

Resultaten

Individu-karakteristieken

[…] Leeftijd en lengte waren gelijkaardig voor de twee studie-groepen maar de patiënten hadden een hoger lichaamsgewicht en BMI dan de controles. Spirometrie vóór CPET lag binnen normale grenzen voor beide groepen en er waren geen aanwijzingen voor long-aandoeningen. De hemoglobine-concentratie was gelijkaardig tussen de groepen voor CPET1 en CPET2.

Piek-inspanning responsen

VO2peak lag significant lager bij de patiënten t.o.v. controles voor beide CPETs. De VO2peak bleek verder gedaald van CPET1 naar CPET2 bij de patiënten maar het verschil qua VO2peak tussen de CPETs verschilde niet significant voor de twee groepen. De maximum hartslag en ‘respiratory exchange rate’ [RER; verhouding tussen het volume afgegeven CO2 en het volume opgenomen O2 = ca. 0,8 bij rust; kan groter dan 1 worden bij intense inspanning; dit vertegenwoordigt een objectieve meting voor fysiologische inspanning] verschilde niet significant tussen de groepen of tussen de twee CPETs. De power-output bij piek inspanning (POpeak) lag significant lager bij de patiënten t.o.v. controles voor beide CPETs, ook wanneer de power-output per lichaamsgewicht (POkg) werd bekeken. Beide groepen vertoonden een significante verandering qua POpeak van CPET1 naar CPET2. Het verschil in POpeak tussen de twee CPETs was niet significant verschillend tussen de groepen.

Lactaat-concentraties bij ‘baseline’ en tijdens de testen

[Laa] in rust verschilde niet tussen patiënten en controles vóór CPET1 maar bleken significant verschillend vóór CPET2. [Laa] per power-output en POkg lagen significant hoger bij patiënten dan bij controles voor beide CPETs (Pinteraction < 0.001). Verder steeg het verschil in [Laa] per power-output en POkg tussen de groepen van CPET1 naar CPET2 (Pinteraction < 0.001). De [Laa] curve bij CPET2 was significant verschoven naar links bij de patiënten (P < 0.001) en naar rechts bij de controles (P < 0.001), vergeleken met de [Laa] curves bij CPET1.

Gas-uitwisseling drempel

De VO2 bij de gas-uitwisseling drempel (GET) lag significant lager bij de patiënten dan de controles voor beide CPETs. De VO2 bij GET was verder gedaald bij de patiënten van CPET1 naar CPET2, maar het verschil qua VO2 bij GET verschilde niet significant tussen de groepen. De power-output bij GET was significant lager bij de patiënten t.o.v. de controles voor beide CPETs en was verder verminderd bij CPET2. Het verschil qua power-output bij GET was significant verschillend tussen de groepen. De relatieve inspanning-intensiteit (%VO2peak) verschilde niet significant tussen de patiënten en de controles voor eender welke CPET. De [Laa] bij GET was niet significant verschillend tussen de groepen bij CPET1 maar was significant gedaald bij de controles bij CPET2, en het verschil qua [Laa] bij GET van CPET1 naar CPET2 was significant verschillend tussen de patiënten en de controles. Noch de ‘respiratory exchange rate’ of de hartslag bij GET verschilde significant tussen de groepen of de CPETs.

Het lactaat-omslagpunt en aanvang van bloed lactaat accumulatie

Het lactaat-‘turnpoint’ (LT) trad op bij een significant lagere power-output bij de patiënten voor beide CPETs maar geen van beide groepen vertoonde enig significant verschil qua power-output tussen de CPETs. De [Laa] bij LT was niet significant verschillend tussen de groepen bij CPET1 maar was significant gedaald bij de controles van CPET1 naar CPET2. Het verschil qua [Laa] bij LT tussen de CPETs was significant verschillend tussen de groepen. De aanvang van de of bloed lactaat accumulatie (OBLA) trap op bij een significant lagere power-output bij patiënten verleken met controles voor beide CPETs. De power-output bij OBLA verhoogde significant bij de controles en verlaagde significant in de patiënten van CPET1 naar CPET2, en het verschil qua power-output bij OBLA van CPET1 naar CPET2 was significant verschillend tussen de groepen.

Bespreking

Uit deze studie over herhaalde CPETs bij M.E./CVS-patiënten en gezonde controles, bleek VO2peak en VO2 bij GET significant gedaald bij de patiënten, maar niet bij de controles, van CPET1 naar CPET2, maar de verschillen qua VO2peak en VO2 bij GET tussen de CPETs verschilde niet significant tussen de twee studie-groepen. De patiënten hadden echter verhoogde [Laa] voor elke absolute power-output in vergelijking met de gezonde controles, en zowel GET & LT trad op bij een significant lagere VO2 en absolute power-output bij de patiënten. Beide studie-groepen vertoonden gelijkaardige relatieve inspanning-intensiteit (%VO2peak) bij GET voor beide CPETs. Wanneer we her-testten na 24 h, vertoonden de controles geen significante vermindering qua power-output bij GET maar de [Laa] bij GET was significant gedaald. In tegenstelling daarmee vertoonden de patiënten een significante daling qua power-output bij GET voor CPET2, terwijl er geen significante vermindering qua [Laa] bij GET bleek. De power-output bij OBLA toonde hetzelfde patroon, met een daling bij de patiënten en een stijging bij de controles van CPET1 naar CPET2. De pre-inspanning [Laa] was ook significant verschillend tussen de twee studie-groepen voor CPET2. Vermits voorafgaande inspanning (CPET1) leidde tot lagere [Laa] per absolute power-output (verschuiving van de curve naar rechts) tijdens CPET2 door controles, steeg de [Laa] per absolute power-output en verschoof de curve naar links tijdens CPET2 door patiënten.

Herhaalde metingen van variabelen bij een cardiopulmonaire inspanning test tonen over het algemeen een goede reproduceerbaarheid bij patiënten met een matige inspanning-stoornis te wijten aan chronische ziekte, en ze kunnen ook op een betrouwbare en reproduceerbare manier worden bepaald bij patiënten met ernstige inspanning-intolerantie. Hoewel onze patiënten een verminderd aktiviten-niveau vertoonden, vergeleken met hun capaciteit van voor hun ziekte, was er geen enkele bedlegerig of ernstig lichamelijk beperkt. Alle deelnemers hadden een normale hemoglobine-concentratie, normale spirometrie-waarden vóór de CPETs, alsook een normale tot hoge ademhaling-reserve bij piek inspanning. De hoeveelheid afgenomen bloed tijdens CPET1 liep op tot ca. 150-200 ml wat de daling qua hemoglobine-concentraties in rust tussen de twee CPETs kan verklaren. De gemiddelde ‘respiratory exchange ratio’ en maximum hartslag waren gelijkaardig voor beide groepen tijdens beide CPETs, en de bevindingen zijn daarom waarschijnlijk niet te verklaren door opzettelijke onder-prestatie of gebrek aan moeite. De groepen patiënten en gezonde controles waren gelijkaardig qua geslacht, leeftijd en lengte, maar de patiënten waren zwaarder dan de controles. We rapporteerden daarom de resultaten voor power-output ook per lichaamsgewicht, maar dit had geen invloed op de resultaten.

In tegenstelling tot wat anderen vonden, verschilde het vermogen om VO2peak te reproduceren niet significant tussen de twee studie-groepen. Hoewel VO2peak significant daalde bij de patiënten, was de absolute verandering – naar onze mening – te klein om enige majeure verandering qua inspanning-tolerantie aan te geven of PEM te verklaren. Bovendien dient de daling van de hemoglobine-concentratie in rust (0,7 g/dl) bij beide studie-groepen van CPET1 naar CPET2 in overweging te worden genomen. Als een gemiddelde, is een daling qua hemoglobine-concentratie van 1 g/dl verantwoordelijk voor een vermindering qua VO2peak van 0,97 ml/kg/min. In onze studie zou dit overéénkomen met een verwachte gemiddelde daling qua peak VO2 van 0,68 ml/kg/min van CPET1 naar CPET2.

Het test-protocol toonde wel degelijk verschillen aan qua [Laa] tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles voor beide CPETs, en dit verschil steeg bij CPET2. Ongetrainde individuen zullen snel hun vermogen om lactaat te verwijderen verbeteren als ze regelmatig hun uithouding trainen, waarbij ze zodoende de lactaat-concentraties in het bloed voor een bepaalde belasting verlagen. Een dergelijke verschuiving naar rechts op de lactaat-curve kan worden aangetoond vanaf 24 h na eerdere inspanning en past goed bij de bevindingen bij onze controle-groep tijdens CPET2. [Laa] per absolute power-output is verhoogd bij ongetrainde vergeleken met getrainde individuen, en kan het verschil in [Laa] tussen patiënten en controles tijdens CPET1 verklaren. Men zou echter ook bij de patiënten nog steeds een verschuiving naar rechts hebben verwacht tijdens de tweede dag; zoals werd gezien bij de controles.

GET trad op bij een gelijkaardige relatieve inspanning-intensiteit (gedefinieerd als % van VO2peak) voor elke CPET bij zowel patiënten als controles. Tijdens CPET1 hadden de patiënten een lagere power-output bij GET dan de controles maar [Laa] was gelijkaardig voor de groepen. Tijdens CPET2 vertoonden de patiënten een daling qua power-output bij GET maar gelijkaardige [Laa], terwijl controles een gelijkaaridge power-output bij GET hadden maar gedaalde [Laa]. Dit onvermogen om power-output bij GET te reproduceren lijkt een consistente bevinding bij patiënten met CVS/M.E. [VanNess JM et al. Postexertional malaise in women with Chronic Fatigue Syndrome. J. Women’s Health (2010) 19: 239-244 /// zie ook ‘inleiding’: Vermeulen RC et al., Snell CR et al., Keller BA et al.]. Als dit enkel door deconditionering zou worden veroorzaakt, zou men gelijkaardige resultaten verwachten bij andere aandoeningen waar deconditionering, lage inspanning-tolerantie en vermoeidheid prevalent zijn. Patiënten met sarcoïdose en Multipele Sclerosis zijn echter in staat hun power-output bij GET te reproduceren, ondanks hun lage inspanning-capaciteit.

LT trad op bij een lagere absolute power-output bij de patiënten t.o.v. controles. De power-output bij LT verschilde niet tussen de twee CPETs bij geen van beide groepen, in tegenstelling tot onze bevindingen wanneer we de ‘V-slope’ methode [zie hierboven] toepasten. Een verklaring zou kunnen zijn dat sommige patiënten waarschijnlijk hun LT bereikten tijdens onbelast pedaleren tijdens CPET2, waarbij we geen lactaat-metingen verrichten. Dit zou de berekende regressie-lijnen beïnvloeden. Niettemin vertoonde [Laa] hetzelfde patroon, met gelijkaardige [Laa] voor CPET1 en significante [Laa]-verschillen tussen de twee studie-groepen tijdens CPET2.

Er werd een verschuiving naar links op de lactaat-curve bij M.E./CVS-patiënten gesuggereerd door Lane RJ et al. [Lactate responses to exercise in Chronic Fatigue Syndrome. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry (1994) 57: 662-663] maar daaropvolgende studies bleken niet overtuigend. Bijvoorbeeld: maximale inspanning testen bij gezonde individuen en M.E./CVS-patiënten (diagnose via Fukuda criteria) toonde geen abnormaliteiten qua maximale zuurstof-opname, lactaat-accumulatie of verschillen in LT (bepaald via de log-log methode), of in veneus lactaat vs VO2. Anderen vonden verhoogde lactaat-accumulatie bij submaximale inspanning bij patiënten met een diagnose volgens de CDC 1988 definitie [Riley MS et al. Aerobic work capacity in patients with Chronic Fatigue Syndrome. BMJ (1990) 301: 953-956], alsook in een deel van de M.E./CVS-patiënten die voldeden aan de eerder onspecifieke Oxford criteria, waar individuen met normale lactaat-concentraties meer waarschijnlijk leden aan psychiatrische co-morbiditeiten. Twee andere studies vonden geen verschillen qua rust of maximale lactaat-concentraties, maar wel significant lagere lactaat-concentraties bij patiënten na inspanning [Gibson HN et al. Exercise performance and fatiguability in patients with Chronic Fatigue Syndrome. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry (1993) 56: 993-998]. De discrepanties kunnen worden verklaard door de verschillende diagnostische criteria en inspanning-protocollen. Naar ons weten zijn er geen studies over herhaalde inspanning testen met lactaat-profielen op twee opéénvolgende dagen bij M.E./CVS-patiënten die voldoen aan definities waarbij PEM een verplicht symptoom is.

LT lijkt overéén te komen met een beperking wat betreft de snelheid van de metabole ‘clearance’ waarbij het verschijnen van lactaat de lactaat-verwijdering overstijgt, ongeacht de training-toestand; en het opkomen van lactaat lijkt nauw verwant te zijn met %VO2peak. Bovendien zijn lactaat-concentraties in het bloed bij dezelfde relatieve intensiteit gelijkaardig bij getrainde en ongetrainde mensen. Training verhoogt de intramusculaire lactaat-opruiming voornamelijk door het verhogen van de oxidatie door upregulering van mitochondriale proteïnen, en reduceert de netto lactaat-produktie in spieren dankzij gefaciliteerde lactaat-uitwisseling van glycolytische en oxidatieve vezels. Patiënten en controles hadden gelijkaardige [Laa] bij gelijke relatieve inspanning-intensiteit tijdens CPET1, maar de controles hadden een daling qua [Laa] bij zowel relatieve en absolute intensiteit tijdens CPET2 die niet werd gezien bij de patiënten. We stellen voor dat de voorafgaande inspanning leidde tot een verbeterde lactaat-verwijdering bij de controles tijdens CPET2, aangezien hun [Laa] gedaald was bij rust, bij de gas-uitwisseling drempel en bij het lactaat-keerpunt, en aangezien de aanvang van bloed lactaat accumulatie op 4 mmol/l gebeurde aan een hogere absolute power-output.

Er werd een verstoord energie-metabolisme bij M.E./CVS aangetoond door meerdere onderzoekers. Myoblasten opgegroeid in aanwezigheid van serum van patiënten met ernstige M.E./CVS vertonen verhoogde mitochondriale ademhaling en lactaat-sekretie [Fluge O et al. Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. JCI Insight (2016) 1: e89376]. Perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMC) van M.E./CVS-patiënten hebben een verstoorde maximale respiratie-capaciteit vergeleken met gezonde PBMCs, wat een onvermogen om de respiratie adequaat te verhogen in respons op verhoogde metabole stress suggereert [Tomas C et al. Cellular bioenergetics is impaired in patients with Chronic Fatigue Syndrome. PLoS ONE (2017) 12: e0186802]. In vitro elektrische puls stimulatie van spiercellen als een model om metabole veranderingen tijdens inspanning te onderzoeken, heeft verstoorde AMPK-fosforylatie en glucose-opname getoond in cellen van M.E./CVS-patiënten, en verminderde afgifte van IL-6 vergeleken met gezonde spiercellen [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]. Inspanning leidt tot een voorbijgaande upregulering van pyruvaat-dehydrogenase-kinase (PDK), bijzonderlijk tijdens herstel, maar keert terug naar rust-waarden binnen 24 h. PBMCs van M.E./CVS-patiënten tonen ge-upreguleerde expressie van PDK [zie Fluge O et al. hierboven], wat een verstoorde PDK-regulering suggereert die de pyruvaat-flux kan beperken met het potentieel de ‘clearance’ van lactaat te beïnvloeden via oxidatie. M.E./CVS-patiënten hebben verhoogde lipopolysaccharide (LPS) waarden in het bloed vergeleken met gezonde controles [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]. Inspanning leidt tot verhoogde bakteriële translocatie bij M.E./CVS-patiënten en dit wordt voorgesteld als een mogelijke oorzaak van PEM [Shukla SK et al. Changes in gut and plasma microbiome following exercise challenge in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). PLoS ONE (2015) 10: e0145453]. LPS zou het metabolisme kunnen beïnvloeden, ofwel via inflammatie en/of gestegen catecholaminen. Meerdere aandoeningen bleken geassocieerd met verhoogd lactaat en gestegen lactaat zou een poging kunnen zijn om de effekten van letsel en stress te lenigen eerder dan deze te veroorzaken.

Deze studie werd uitgevoerd bij vrouwelijke patiënten met milde tot matige M.E./CVS. De diagnose van patiënten op basis van klinische criteria i.p.v. door een valide biomerker draagt het risico van het opnemen van een minder representatieve groep. Een dergelijke biomerker bestaat nu echter nog niet. Idealiter zou men patiënten en controles met een gelijkaardig aktiviteit-niveau alsook gelijkaardig lichaamsgewicht moeten hebben. De sterktes van onze studie hier zijn het feit dat de patiënten voldeden aan de Canadese criteria waarbij PEM een vereist symptoom is, en dat alle patiënten door dezelfde arts werden geëvalueerd voorafgaandelijk inclusie. Alle opgenomen deelnemers bereikten vooraf gedefinieerde test-criteria voor maximale inspanning testen en arterieel lactaat werd elke 30 seconden geanalyseerd. Alle testen werden door dezelfde staf gesuperviseerd, en de test-condities waren voor alle deelnemers dezelfde, inclusief het tijdstip van de dag, metabole toestand vóór de testen (vasten), en dat de meeste patiënten in het test-centrum bleven om bijkomende inspanning tussen de testen te vermijden. Er dient te worden opgemerkt dat de patiënten aanzienlijke symptoom-verergering ervaarden na de testen, die dikwijls weken duurde.

Inspanning-intolerantie, PEM en vertraagd herstel zijn prominente symptomen bij M.E./CVS. Intrigerend is dat deze studie aangeeft dat voorafgaande inspanning de lactaat-accumulatie verhoogt bij M.E./CVS in tegenstelling tot de vermindering die wordt gezien bij gezonde controles, hoewel het mechanisme hiervoor nog moet worden vestgesteld. We weten niet of deze bevinding wijst op een centraal pathofysiologisch mechanisme bij M.E./CVS of dat het een secundair fenomeen is. Het zou zelfs een poging kunnen zijn om de negatieve impact te verlichten die inspanning lijkt te hebben bij deze patiënten. Verdere research is nodig om de oorzaken van deze abnormale respons op inspanning op te helderen.

april 27, 2019

Chronotropische incompetentie bij M.E.(cvs)

Onderstaande meta-analyse (uitgevoerd door onderzoekers van de ‘Workwell Foundation’) toont dat veranderingen in het hartritme bijdragen tot de aktiviteit-intolerantie die gekend is bij mensen met M.E.(cvs). Ze steunden daarbij op 20 jaar studies die gebaseerd zijn op info verkregen uit van via cardiopulmonaire inspanning-testen en vergeleken de hartslag-gegevens van M.E(cvs)-patiënten en gematchte controles.

Een verhoogde hartslag is een normale reaktie bij inspanning. Chronotropische incompetentie (CI) is wanneer het hart het tempo niet kan volgen bij hogere (metabole) vereisten. Aangezien een verhoging van de ‘output’ van het hart (bij inspanning) afhankelijk is van het slag-volume en de hartslag (zie artikel voor meer uitleg), ligt bij mensen met CI de piek lager en dus ook de aktiviteit-capaciteit. Dit leidt tot inspanning-intolerantie. Het onderzoek toont dat CI courant wordt gevonden bij mensen met M.E.(cvs). In hun persbericht spreken de auteurs over “overweldigend bewijs”. De studie bevestigt ook nog maar eens de bevindingen omtrent een tweede inspanning-test (herhaald na 24h; zie ‘Dubbele fietstest’ & ‘M.E./CVS-patiënten niet in staat maximale VO2 te herhalen bij 2daagse fietstest) als diagnostisch instrument M.E.(cvs). De grootte-orde van de CI bleek ook afhankelijk van de ziekte-ernst.

De onderzoekers hypothiseren dat de abnormale hartslag-respons op inspanning waarschijnlijk te wijten is aan een verstoorde autonome regulering van het hart.

————————-

Frontiers in Pediatrics (March 2019) Volume 7 Article 82

Chronotropic incompetence: An overlooked determinant of symptoms and activity limitation in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome?

Todd E. Davenport (1), Mary Lehnen (1), Staci R. Stevens (2), J. Mark VanNess (2,3), Jared Stevens (2), Christopher R. Snell (2)

1 Thomas J. Long School of Pharmacy and Health Sciences, University of the Pacific, United States

2 Workwell Foundation, United States

3 Department of Health, Exercise, and Sport Sciences, College of the Pacific, University of the Pacific, United States

Samenvatting

Post-exertionele malaise (PEM) is het belangrijkste klinisch kenmerk van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). PEM omvat een constellatie van substantieel invaliderende tekenen en symptomen die optreden in respons op lichamelijke en mentale over-inspanning. Omdat PEM optreedt in respons op over-inspanning, blijken fysiologische metingen verkregen tijdens gestandardiseerde exertionele paradigmas beloftevol wat betreft sterke bijdragen tot het begrijpen van de cardiovasculaire, pulmonaire en metabole toestanden die aan de basis van PEM liggen. Informatie verkregen uit gestandardiseerde exertionele paradigmas kan op z’n beurt richting geven aan patho-etiologische studies en strategieën voor analeptisch management [herstel-bevordering] bij mensen met M.E./CVS. Er werden meerdere studies gepubliceerd die fysiologische responsen op inspanning beschrijven bij mensen met M.E./CVS, gebruikmakend van maximale cardiopulmonaire testen (CPET) als een gestandardiseerde fysiologische stressor. Bij zowel niet-geïnvalideerde mensen als personen met een brede waaier aan gezondheid-aandoeningen, is het verband tussen inspanning-hartslag (HR) en inspanning-belasting tijdens maximale CPET positief lineair en reproduceerbaar. Er worden echter consistent kleinere of gedaalde toenames qua hartslag tijdens CPET gezien bij M.E./CVS. Deze afgestompte toename van de hartslag wordt chronotropische incompetentie (CI) genoemd. CI weerspiegelt een onvermogen tot gepaste stijging van cardiale output [hoeveelheid bloed die per minuut door het hart wordt voortgestuwd] omwille van kleiner-dan-verwachte toenames van de hartslag. De betrachtingen van dit overzicht zijn: (1) het definiëren van CI en z’n toepassingen op klinische populaties bespreken; (2) het samenvatten van bestaande gegevens betreffende hartslag-responsen op inspanning verkregen tijdens maximale CPET bij M.E./CVS-patiënten die werden gepubliceerd in de ‘peer-reviewed’ literatuur via systematische bespreking en meta-analyse; en (3) bespreken hoe in de literatuur geobserveerde trends gerelateerd met CI bij M.E./CVS toekomstige patho-etiologische research-ontwerpen en de klinische praktijk dienen te beïnvloeden.

INLEIDING

[…] Het belangrijkste klinisch kenmerk van M.E./CVS is post-exertionele malaise (PEM): een constellatie van substantieel beperkende tekenen en symptomen die optreden in respons op lichamelijke en mentale over-inspanning. Er bestaan een aantal criteria voor M.E./CVS voor klinische en research-doeleinden. Criteria die PEM omvatten, lijken het meest valide te zijn om M.E./CVS te onderscheiden van andere vermoeiende gezondheid-aandoeningen. De diepgaande aard van PEM bij M.E./CVS heeft er toe geleid dat enkele werkgroepen de diagnostische criteria voor M.E./CVS herzien om de nadruk te leggen op de multi-systemische gebreken die geassocieerd zijn met inspanning-intolerantie.

Het belang van PEM bij M.E./CVS beklemtoont de waarde van studies die abnormaliteiten qua inspanning-respons documenteren om een beter begrip te krijgen van de patho-etiologie, potentiële biomerkers en funktionele invaliditeit geassocieerd met M.E./CVS. De hartslag is één objectieve meting, die op een betrouwbare manier kan worden verkregen via draagbare biometrische technologie. Er bestaat reeds een grote hoeveelheid literatuur die hartslag-responsen op inspanning bij M.E./CVS en andere vermoeiende gezondheid-aandoeningen documenteert. De steeds groter wordende beschikbaarheid en betaalbaarheid van draagbare biometrische technologie heeft geleid tot de observatie dat draagbare apparaatjes kunnen worden aangewend voor het opvolgen van aktiviteit en voorspellen van PEM, gebruikmakend van de hart-funktie als een vroege vertegenwoordiger voor toekomstige symptomen. Onze doelstellingen hier zijn dus: (1) het bespreken van de mechanismen voor cardiale [hart] controle tijdens inspanning; (2) het bespreken van de literatuur gerelateerd met hartslag-responsen en inspanning bij M.E./CVS; en (3) het bediscussiëren van de potentiële implicaties van afwijkende hartslag-responsen bij M.E./CVS en interpretatie van de resultaten van inspanning-testen en analeptisch aktiviteit-management.

HET VERBAND TUSSEN HARTSLAG EN BELASTING IS REPRODUCEERBAAR EN VOORSPELBAAR

Onder normale omstandigheden verloopt het verband tussen hartslag en belasting lineair in stijgende lijn. De betrouwbaarheid van een meting is een voorbode voor validiteit. Hartslagen bij maximale inspanning en ventilatoire [via ademhalingsanalyse vastgestelde] anaërobe drempel (VAT) [‘anaerobic threshold’ (AT) is het punt (wanneer de belasting zo zwaar is dat het lichaam niet meer in staat is de hoeveelheid gevraagde energie te leveren door verbranding van vetten of suikers) waarop wordt overgeschakeld van de verbranding van suikers (aëroob, d.m.v. zuurstof) naar anaërobe (zonder zuurstof) omzetting naar lactaat]) zijn sterk reproduceerbaar voor zowel niet-geïnvalideerde individuen en mensen met verscheidene gezondheid-aandoeningen. Daarnaast is de relatie tussen belasting en hartslag normaal zeer reproduceerbaar. Het is te zeggen: de correlatie is onderhevig aan een zeer lage fouten-variantie. Deze observaties suggereren dat afwijkingen wat betreft de stapsgewijze toename van de hartslag (in respons op elke eenheid stijging van de belasting) een pathologie kan suggereren. Met andere woorden: de variatie in metingen tijdens cardiopulmonaire inspanning testen (CPET) bij mensen van M.E./CVS kan echte biologische variantie weerspiegelen die funktioneel relevant kan zijn en belangrijke patho-etiologische aanwijzingen kan bieden aangaande de aard van M.E./CVS. Bij gezonde mensen weerspiegelt de piek VO2 een 4-voudige toename t.o.v. de VO2 in rust, wat wordt bekomen door een 2,2-voudige stijging van de hartslag, een 0,3-voudige toename van het slag-volume [volume bloed dat per contractie door het linker hart-ventrikel wordt gepompt] en een 1,5-voudige stijging van het verschil in zuurstof tussen arterieel en veneus bloed. De verhoging van iemand’s hartslag levert de grootste bijdrage tot zowel VO2 en het vermogen om inspanning bij maximale belasting aan te houden. Verder is een toename qua hartslag een variabele die van groot belang is voor klinici en researchers bij de observatie van abnormale responsen op inspanning en het voorspellen van mogelijke consequenties te wijten aan die abnormale responsen. Een normaal en intact patroon van de hartslag-respons bij inspanning is noodzakelijk omdat cardiale output (hartslag x slag-volume) gematcht moeten zijn met de metabole vereisten voor de duur van de inspanning.

VERSTORING VAN DE CHRONOTROPISCHE RESPONS IS MEETBAAR

Chronotropische intolerantie (CI) wordt gedefinieerd via verschillende criteria, inclusief onvermogen tot het bereiken van leeftijd-voorspelde maximale hartslag, vertraging wat betreft het bereiken van leeftijd-voorspelde maximale hartslag, ontoereikende hartslagen bij sub-maximale belastingen, vertraagd post-exertioneel herstel van de hartslag of hartslag-schommelingen. De prevalentie van CI is niet goed gekend omwille van het feit dat het niet uniform wordt gedefinieerd. Er werd een prevalentie van CI tussen 3,1 tot 11% gerapporteerd bij patiënten die worden doorverwezen voor een inspanning-test, > 40% in een populatie patiënten met pacemakers en tot 60% van patiënten met atrium [voorkamer] -fibrillatie [te snel en onregelmatig samentrekken]. Deze variatie qua prevalentie biedt verder bewijs ter ondersteuning van de noodzaak aan een duidelijke definitie en een gestandardiseerde set criteria opdat de diagnose van of CI op een gepaste manier kan worden gesteld en populaties kunnen worden vergeleken.

CI wordt dikwijls gediagnostiseerd gebruikmakend van een percentage als de ‘cut-off’ voor het onderscheiden tussen normale en abnormale hartslag-responsen op stapsgewijze stijgingen van de belasting tijdens een inspanning-test. De meest gebruikte percentages voor leeftijd-voorspelde maximale hartslag variëren tussen 70 en 85%. CI kan ook worden voorgesteld als een meting van de hartslag-reserve [verschil tussen maximale hartslag en rustpols], de verandering in hartslag van rust naar piek-inspanning gemeten tijdens een inspanning-test. Aangezien de hartslag-reserve vergelijking echter afhankelijk is van de hartslag in rust, kan men een niveau verder gaan zodat het de hartslag-respons van een individu beter voorstelt. Met andere woorden: de chronotropische respons kan worden berekend als een fractie van de hartslag-reserve bereikt bij maximale inspanning: ΔHRrust->piek / (220-leeftijd) – HRpiek. Onvermogen om ≥ 80% van de aangepaste hartslag-reserve tijdens een oplopende inspanning test te bereiken, is het meest courante criterium dat wordt gebruikt om CI te onderscheiden. Sommige onderzoekers verkiezen een meer vastgelegde weg bij het meten van inspanning. De verhouding van het geproduceerd volume koolstof-dioxide op het volume verbruikte zuurstof, of de ‘respiratory exchange ratio’ [RER; verhouding tussen het volume afgegeven CO2 en het volume opgenomen O2 = ca. 0,8 bij rust; kan groter dan 1 worden bij intense inspanning], vertegenwoordigt een objectieve meting voor fysiologische inspanning. Er wordt algemeen aanvaard dat een ‘respiratory exchange ratio’ van > 1,15 indicatief is voor intense, maximale inspanning; terwijl een verhouding van < 0,82 indicatief is voor een rust-toestand. Als een ‘respiratory exchange ratio’ van een individu < 1,05 is bij piek-inspanning, suggereert research dat dit wijst op een sub-maximaal niveau van inspanning of een voortijdige beëindiging van de inspanning-test, en zou deze omzichtig dienen te worden geanalyseerd. Er werd ook geprobeerd de diagnose van CI op een meer objectieve manier te stellen, door het gebruik van het metabool-chronotropisch verband of de chronotropische index: de verhouding tussen hartslag-reserve en metabole reserve bij sub-maximale belasting. Deze methode werd gekozen omdat er een aanpassing is voor leeftijd, fitness-niveau, funktionele capaciteit en niet wordt beïnvloed door de keuze wat betreft inspanning-test of protocol door de onderzoeker. Onder normale omstandigheden bij gezonde individuen, zou het percentage van de hartslag-reserve moeten overéénkomen met het percentage van de metabole reserve bereikt tijdens inspanning gelijk aan een chronotropische index van 1,0 met 95% betrouwbaarheid-intervallen van 0,8 en 1,3. Daarom: als de metabool-chronotropische relatie, of chronotropische index ≤ 0.8 is voor een bepaalde curve of enkelvoudige waarde in een bepaald stadium van een inspanning-test, dan wordt dit beschouwd als CI. Dit model voor CI wordt bepaald als: HRstadium = [(220-leeftijd) – HRrust] * (METsstadium – 1) / (METspiek – 1) + HRrust, en is afhankelijk van leeftijd, hartslag in rust, leeftijd-voorspelde maximale hartslag, leeftijd-voorspelde hartslag-reserve, maximale hartslag tijdens inspanning, volume verbruikt zuurstof (VO2 – uitgedrukt als MET [metabool equivalent; hoeveelheid energie die een bepaalde fysieke inspanning kost t.o.v. de hoeveelheid benodigde energie in rust] -waarden; 3,5 ml/kg/min) tijdens elk stadium en bij piek-inspanning, en ‘respiratory exchange ratio’. Verder kan deze vergelijking worden gecombineerd met de eerder besproken methodes leeftijd-voorspelde maximale hartslag, aangepaste hartslag-reserve en ‘respiratory exchange ratio’ om te bepalen of CI al dan niet aanwezig is. Bijvoorbeeld: de chronotropische index kan worden aangewend als een beslissende factor als een individu een piek ‘respiratory exchange ratio’ van > 1,09 bereikt maar niet in staat is ≥ 80 of 85% van de aangepaste hartslag-reserve of leeftijd-voorspelde maximale hartslag te bereiken, of als een individu een piek ‘respiratory exchange ratio’ van < 1,09 haalt. Men kan zien dat er een aantal methodes zijn om het onderscheid te maken tussen een normale chronotropische respons en CI, die afhankelijk is van een handvol variabelen. Het is dringend noodzakelijk dat researchers samenwerken om een definitie en criteria te creëeren die duidelijk gedefinieerd zijn om CI op een consistente manier te identificeren.

VERMOEIENDE GEZONDHEID-AANDOENINGEN OMVATTEN VERSTOORDE CHRONOTROPISCHE RESPONSEN

Onderzoekers onderzochten de prognostische implicaties van CI bij 1.575 asymptomatische mannelijke deelnemers aan de ‘Framingham Offspring Study’ [langlopende epidemiologische cardiovasculaire studie]. Om als asymptomatisch te worden bestempeld moesten de deelnemers een inspanning-test op een loopband uitvoeren. De researchers volgden de deelnemers gedurende gemiddeld 7,7 jaar om elke oorzaak van mortaliteit en coronaire hart ziekte (inclusief angina pectoris, coronaire insufficiëntie, myocard-infarct, elk type sterfte door coronaire hart ziekte en coronaire re-vascularisatie) te onderzoeken. De inspanning-test werd beëindigd wanneer de deelnemers 85% van de leeftijd- en geslacht-voorspelde maximale hartslag bereikten. Er werd vermeld ook dat de loopband-testen werden stopgezet bij “verzoek van de deelnemer, beperkend ongemak op de borst, dyspnoea, vermoeidheid, ongemak aan de benen, hypotensie, een bovenmatige toename van de systolische bloeddruk (piek systolische druk ≥ 250 mmHg), ≥ 2 mm ST-segment [deel van het ECG] verlaging of significante ventriculaire ectopie [hartritmestoornis waarbij hartslagen voortkomen uit andere impulsen dan deze gegenereerd door de gewone zenuwknopen]”. De onderzoekers maakten het onderscheid tussen normale en abnormale chronotropische responsen gebruikmakend van drie variabelen – het vermogen of onvermogen om 85% van de leeftijd- en geslacht-voorspelde maximale hartslag, toename van de hartslag (rust tot piek) en de chronotropische index [zie hierboven] te bereiken. 1.248 deelnemers (79%) bereikten 85% van de leeftijd- en geslacht-voorspelde, terwijl de resterende 327 (21%) dat niet deden. De deelnemers die niet in staat waren de ‘target’-hartslag te bereiken hadden ook een verhoogd risico op een ischemische ST-segment respons [ischemie = zuurstof-gebrek], een lagere inspanning-capaciteit en waren gerelateerd met meer ‘all-cause’ mortaliteit en coronaire hart ziekte. De researchers vonden dat stijgingen van de hartslag bij inspanning omgekeerd gerelateerd waren met mortaliteit-risico en een verstoorde chronotropische respons index was ook een voorspeller voor mortaliteit.

EMPIRISCHE GEGEVENS SUGGEREREN AANWEZIGHEID VAN CHRONOTROPISCHE VERSTORING BIJ MENSEN MET M.E./CVS

Onze groep [Snell CR et al. Discriminative validity of metabolic and workload measurements for identifying people with Chronic Fatigue Syndrome. Phys Ther. (2013) 93: 1484-92 /// VanNess JM et al. Subclassifying Chronic Fatigue Syndrome through exercise testing. Med Sci Sports Exerc. (2003) 35: 908-13] en anderen [Keller BA et al. Inability of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome patients to reproduce VO2 peak indicates functional impairment. J Transl Med. (2014) 12: 104 /// Sargent C et al. Maximal oxygen-uptake and lactate metabolism are normal in Chronic Fatigue Syndrome. Med Sci Sports Exerc. (2002) 34: 51-6] hebben hartslag-responsen bij inspanning gemeten bij M.E./CVS via CPET-methodologie die zorgvuldige karakerisatie toelaat bij piek-inspanning en VAT. Het specifiek protocol die onze groep reeds gedurende 20 jaar gebruikt, werd ontwikkeld om het verschil qua onderliggende fysiologie tussen de gemiddelde symptomatische toestand en potentiële cardiovasculaire, pulmonaire en metabole tekortkomingen kenmerkend voor PEM te vatten [Davenport TE et al. Diagnostic accuracy of symptoms characterising Chronic Fatigue Syndrome. Disabil Rehabil. (2011) 33: 1768-75 /// Davenport TE et al. Conceptual model for physical therapist management of Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Phys Ther. (2010) 90: 602-14 /// VanNess JM et al. Post-exertional malaise in women with Chronic Fatigue Syndrome. J Womens Health (2010) 19: 239-44]. Om te beginnen krijgen patiënten de instructie zo veel mogelijk te rusten vóór het uitvoeren van de eerste CPET, die een ‘baseline’ van het individu meet en een fysieke stressor betekent om PEM te induceren. Een tweede CPET uitgevoerd 24 h na de eerste dient om de respons van het individu op inspanning te meten wanneer deze in een post-exertionele toestand verkeert. Sedentaire maar anderzijds niet-geïnvalideerde individuen vertonen hoge waarden qua reproduceerbaarheid tussen de testen. Zelfs individuen met verscheidene gezondheid-aandoeningen die gepaard gaan met vermoeidheid vertonen reproduceerbare CPET-metingen. De fysiologische correlaten van PEM, die typisch verslechteren door inspanning, worden echter dikwijls aangeduid door variatie buiten verwachte intervallen in opéénvolgende inspanning-testen. Daarom hebben de veranderingen geen verband met slechte betrouwbaarheid (“fouten-variantie”) maar eerder met de biologische variantie die geassocieerd is met M.E./CVS.

We voerden een systematische ‘review’ uit om belangrijke research-artikels te vinden die werden gepubliceerd in de ‘peer-reviewed’ en zogenaamde ongepubliceerde “grijze literatuur” [buiten de traditionele academische publicatie- en distributie-kanalen] die chronotropische responsen op inspanning tijdens maximale cardiopulmonaire inspanning testen bij M.E./CVS-patiënten beschrijft, met of zonder vergelijking met gematchte controle-individuen. Er werd gekozen voor maximale cardiopulmonaire inspanning testen omdat er uniforme criteria beschreven zijn voor het afnemen van de test en gedocumenteerde criteria bestaan om fysiologische prestaties te identificeren bij de ‘ventilatory anaerobic threshold’ (VAT [zie hierboven]), het punt waar het niet-oxidatief of anaëroob metabolisme significant begint bij te dragen aan het energie-metabolisme bij toenemende belastingen. Artikels die de gemiddelde leeftijd van de deelnemers en hartslag bij piek-inspanning of VAT rapporteerden, werden opgenomen voor de kwantitatieve analyse. […] De systematische ‘review’ onthulde 36 artikels […].

[gedetailleerde omschrijving van de gevonden studies.]

Beoordelingen: (1) vergelijking van chronotropische response op inspanning bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. gematchte controle-individuen, (2) evaluatie van het effekt van geslacht op HR-responsen […], (3) bepaling van het effekt van seriële CPET op de chronotropische responsen […] & (4) schatting van het effekt van cardiovasculaire stoornissen op de chronotropische respons […]. Statistische technieken […] werden aangewend om de grootte-orde van effekten te schatten. […]

Vergelijkingen tussen M.E./CVS-patiënten en gematche controle-individuen

Er waren 36 studies die rapporteerden over hartslag-responsen bij piek-inspanning bij individuen met M.E./CVS (n = 2.270) en bij 21 studies waren gematchte controles betrokken (n = 594). De controle-individuen leverden prestaties aan 94,0% van de leeftijd-voorspelde maximum HR, terwijl de individuen met M.E./CVS presteerden aan 82,2% van de leeftijd-voorspelde maximum HR (p < 0.0001). Bijna alle studies stelden een gedaalde piek-HR vast bij individuen met M.E./CVS. Het gestandardiseerd gemiddeld verschil was -1,37, wat wijst op een zeer groot effekt, en 92% van de M.E./CVS-groep had een hartslag bij piek-inspanning die onder deze van de gematchte controles lag. Dit correspondeerde met een ongestandardiseerd gemiddeld verschil van 11,2 minder bpm [‘beats per minute’ = slagen per min] bij M.E./CVS-patiënten vergeleken met gematchte controles. Er werd significante heterogeniteit vastgesteld bij de beschikbare studies […], dus deze verzamelde geschatte verschillen moeten voorzichtig worden geïnterpreteerd. Ondanks de heterogeniteit voor elke effect-schatting, biedt het hoog aantal opgenomen studies en staal-grootte substantiële statistische ‘power’. Mogelijke bronnen van variabiliteit omvatten verschillen qua definities gebruikt voor M.E./CVS, fitness-niveaus van de gematchte controles t.o.v. de M.E./CVS-patiënten, test-modaliteiten (loopband vs. fiets) en statistische ruis door de betrouwbaarheid van de criteria om piek-prestaties te selekteren tussen studies. Ondanks deze methodologische verschillen, duiden de gepubliceerde gegevens op de aanwezigheid van statistisch significante en klinisch relevante stoornissen qua chronotropische respons bij piek-inspanning bij individuen met M.E./CVS vergeleken met gematchte controle-individuen.

Er waren 12 gegevens-sets uit 9 studies die chronotropische responsen bij VAT documenteerden bij individuen met M.E./CVS (n = 795) t.o.v. controles (n = 353). Globaal leverden de controles prestaties aan 107,0% en individuen met M.E./CVS aan 97,9% van hun leeftijd-voorspelde hartslagen (p < 0.0001). Deze bevinding geeft aan dat M.E./CVS-patiënten, gemiddeld, relatief beperkt bleven vergeleken met voor leeftijd en geslacht gematchte controles. 7 op 9 studies omtrent chronotropische response bij VAT toonden een daling bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. gematchte controles, terwijl de andere 2 studies lichte toenames vonden. Globaal was het gestandardiseerd gemiddeld verschil voor deze gegevens -0,53, wat wijst op een matig effekt. 63% van de M.E./CVS-patiënten had lagere hartslagen bij VAT dan gematchte controles in de context van een enkelvoudige test. Deze bevindingen corresponderen met een ongestandardiseerd gemiddeld verschil van 5,4 minder bpm bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. gematchte controles. Er was een matige heterogeniteit aanwezig in de beschikbare studies […]. Zoals bij de analyse van de piek-inspanning, bood de relatief grote groep substantiële statistische ‘power’. Het valt echter op te merken gegevens die de hartslag evalueerden bij VAT [Vermeulen RC. Decreased oxygen extraction during cardiopulmonary exercise test in patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med. (2014) 12: 20] meer dan 20%-punten verschillen bij M.E./CVS-patiënten (105,1 & 85,6%, respectievelijk) en een grote invloed uitoefenen op de gemiddelden voor de geobserveerde hartslag en percentage van de voorspelde hartslag omwille van de grote groepen (n = 427 & n = 204, respectievelijk). Deze observatie benadrukt de noodzaak om de unieke fysiologische karakteristieken van individuele patiënten met M.E./CVS in aanmerking te nemen. Een deel van de variatie kan ook toegeschreven worden aan de heterogene methoden die in de literatuur worden gebruikt om VAT te selekteren, wijzend op de noodzaak om uniforme methoden voor CPET-analyse te identificeren [Stevens S et al. Cardiopulmonary exercise test methodology for assessing exertion intolerance in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Front Pediatr. (2018) 6: 242].

Vergelijkingen tussen vrouwen en mannen met M.E./CVS

Artikels die 2 studies over CPET-metingen bij individuen met M.E./CVS beschreven, lieten abstractie van gegevens op basis van geslacht toe: 1.104 vrouwen & 58 mannen met metingen bij piek-inspanning, en 41 mannen & 195 vrouwen met metingen bij VAT. De mannen bleken significant meer de leeftijd-voorspelde maximum hartslag bij piek-inspanning te bereiken (vrouwen: 83,0% – mannen: 87,5%; p < 0.0001) maar niet bij VAT (vrouwen: 88,6% – mannen: 87,5%; p = 0.476). Deze gegevens suggereren dat, hoewel er belangrijke geslacht-gerelateerde kenmerken bij M.E./CVS kunnen zijn, de expressie van CI bij M.E./CVS homogeen lijkt tussen de geslachten bij sub-maximale belastingen. Bijkomende studies aangaande een geslacht-gerelateerd verschil qua CI bij piek-inspanning zijn aangewezen, omdat mannelijke M.E./CVS-patiënten ondervertegenwoordigd lijken te zijn in de literatuur tot hier toe.

Vergelijkingen tussen metingen verkregen tijdens seriële CPETs

Er waren 3 studies met betrekking tot 2 CPETs met een tussentijd van 24 h, deze omvatten 47 patiënten met M.E./CVS en 35 gematchte controle-individuen. Tijdens de eerste CPET bij maximale inspanning vertoonden individuen met M.E./CVS een significant lagere hartslag-respons, nl. 87,9% van de leeftijd-voorspelde, vergeleken met controles (90,0%; p < 0.01). Tijdens de tweede CPET bij piek-inspanning behielden de controle-individuen de hartslag-respons (90,6%) maar M.E./CVS-patiënten vertoonden een significante afname t.o.v. de controles (84,3%; p < 0.05). Hoewel een piek-inspanning niet courant is in het dagelijks leven, is de sympathische autonome impuls maximaal tijdens piek-inspanning, zodat dit vastgesteld verschil de subtiele verminderingen qua sympathische autonome prikkels kan vergroten die misschien slechts inconsistent worden gezien tijdens lagere niveaus van lichamelijke inspanning.

Tijdens de eerste CPET bij VAT bereikten individuen met M.E./CVS 92,4% van de voorspelde hartslag en controles 95,0%, wat niet significant verschillend was (p = 0.387). Tijdens de tweede CPET bij VAT was er echter een lichte daling bij M.E./CVS (90,6%), terwijl bij gematchte controle-individuen er een stijging was (101,1%), resulterend in een significant verschil qua percentage van de voorspelde HR (p < 0.01). De geobserveerde vermindering van 10 bpm bij de M.E./CVS-patiëtenen t.o.v. gematchte controles de post-exertionele toestand lijkt ook klinisch belangrijk, omdat het een vermindering qua herhaald sub-maximaal funktioneren vertegenwoordigt dat consistent is met de relatief enge fysiologische marge voor veel gewone dagelijkse aktiviteiten. De relatief kleine verzamelde groepen in deze analyse suggereert de noodzaak dat toekomstige studies test/her-test effekten qua chronotropische en andere responsen op inspanning onderzoeken, in de context van metingen verkregen tijdens gestandardiseerde maximale CPET methodologieën. De heterogeniteit van de bevindingen bij VAT tijdens seriële CPET beklemtoont ook de noodzaak om vast te houden aan strikte patiënten-selektie standaarden en een uniforme methodologie voor het uitvoeren van CPET en het selekteren van VAT bij toekomstige studies.

Vergelijkingen tussen ziektegraad bij M.E./CVS

Eén artikel bevatte gegevens van 179 individuen met M.E./CVS wat een analyse toeliet van de chronotropische respons gebaseerd op cardiovasculaire stoornis. In deze studie werden individuen geklassificeerd volgens de richtlijnen van de ‘American Medical Association’ (AMA) voor de evaluatie van permanente invaliditeit, waarbij het niveau van de beperking gebaseerd is op piek-volume verbruikte zuurstof (VO2). De klassificatie omvat: geen beperking (n = 20), milde beperking (n = 67), matige beperking (n = 72) en ernstige beperking (n = 20). Bij maximale inspanning bereikten individuen zonder deficit 91,1% van de leeftijd-voorspelde maximum HR. Er was een algemene trend in de richting van een afnemend percentage van de leeftijd-voorspelde maximum HR als het AMA-handicap niveau stijgt. Individuen met M.E./CVS en milde AMA-handicap bereikten 83,1% van de leeftijd-voorspelde maximum HR, terwijl dat voor deze met matige AMA-handicap 75,1% was, en voor individuen met ernstige AMA-handicap slechts 67,6%. Deze gegevens suggereren de mogelijke aanwezigheid van een klinisch belangrijke interaktie tussen cardiovasculaire stoornis en CI, waarbij funktionele beperking categorieën gerelateerd kunnen zijn met stijgend autonoom deficit.

BELANG VAN CI VOOR PATHO-ETIOLOGISCHE STUDIES BIJ M.E./CVS

Chronotropische responsen tijdens inspanning zijn het resultaat van een evenwicht tussen neurale en humorale invloeden op de intrinsieke mate van aanvuren van de cellen van de sino-atriale (SA) [sinusknoop, in de wand van de rechter hart-boezem, groep cellen die het periodiek aanzet om een contractie uit te voeren] en atrio-ventriculaire (AV) [in het niet-geleidende tussenschot tussen hart-boezems en -kamers, geleidt de elektrische prikkel van de sinusknoop door naar de hart-kamers] knopen. De normale ontlading-frequentie van sino-atriale knoop cellen levert 100 bpm. In rusttoestand onderdrukt de invloed van parasympathische vezels van de nervus vagus [10e craniale zenuw] de hartslag tot normaalwaarden van 60-100 bpm. Parasympathische effekten van de SA- en AV-knopen worden gemedieerd via cholinergische input [cholinerg systeem = gebaseerd op de werking van de neurotransmitter acetylcholine]. Acetylcholine bindt op muscarine-receptoren van de hartspier, SA-knoop en AV-knoop. Sympatho-adrenale-medullaire responsen [de sympatho-adreno-medullaire-as (SAM-as) zorgt voor de communicatie tussen het sympathisch zenuwstelsel en het bijnier-merg; aktivatie leidt tot afgifte van (nor)adrenaline/epinefrine] mediëren de stijging van de hartslag evenredig met belasting. Sympathische vezels bezenuwen het myocard, geleiding-systeem, SA-knoop en AV-knoop, die inwerken op hart-strukturen via de afgifte van epinefrine in de neuromusculaire verbinding [synaps tussen een motor-neuron en een spiervezel waar signaal-overdracht zorgt voor spier-contractie]. Daarnaast reageren hart-strukturen op circulerende catecholaminen in het bloed (epinefrine). ß1-adrenoreceptoren en ß2-adrenoreceptoren zijn gelokaliseerd op het myocard, geleiding-systeem, SA- en AV-knoop; deze binden epinefrine en norepinefrine. Het netto effekt van de adrenerge input is het doen stijgen van de hartslag tot boven 100 bpm, zoals tijdens periodes van nood of inspanning. Na de adrenerge/cholinerge binding op hart-strukturen is lokale signaal-transductie verantwoordelijk voor de hartslag-veranderingen.

Het evenwicht van cardiale neurale controle noodzakelijk voor normale inspanning-gerelateerde veranderingen qua hartslag impliceert het potentieel belang van verstoorde cardiale neurale controle als verklaring voor stoornissen in de inspanning-gerelateerde hartslag-veranderingen [Light KC et al. Genetics and gene expression involving stress and distress pathways in fibromyalgia with and without co-morbid Chronic Fatigue Syndrome. Pain Res Treat. (2012) 2012: 427869]. Specifiek: afgestompte veranderingen qua inspanning-gerelateerde hartslag zouden gelinkt kunnen zijn met 4 majeure abnormaliteiten van de cardiale neurale regulering. Downregulering van ß1 en/of ß2 adrenoreceptoren zou kunnen resulteren in adrenerge ongevoeligheid en beperkte stijging van de hartslag tijdens inspanning. Ten tweede: dysfuktie van sympathische vezels zou kunnen resulteren in verminderde norepinefrine-output, die dan de adrenerge effekten op hart-strukturen en inspanning-gerelateerde veranderingen van de hartslag zou doen dalen. Ten derde: verminderde sympatho-adrenale-medullaire aktivatie zou kunnen resulteren in kleinere toenames van epinefrine. En ten slotte: een relatieve dominantie van vagale (cholinergische) input inhibeert de invloed van epinefrine en norepinefrine op lokale hart-strukturen, en veroorzaakt daardoor afgestompte hartslag-verhogingen bij stijgende belastingen.

Deze “cholinergische dominantie” hypothese lijkt overéén te komen met bestaand conceptueel werk door VanElzakker MB [Chronic Fatigue Syndrome from vagus nerve infection: a psychoneuroimmunological hypothesis. Med Hypotheses. (2013) 81: 414-23]. De specifieke mechanismen die CI veroorzaken of voorbestemmen zijn echter nog grotendeels onduidelijk. Intolerantie qua sympathische autonome endocriene signalisering, myocard, SA-knoop, AV-knoop en geleiding-systeem werden allemaal bij CI geïmpliceerd bij verscheidene pathofysiologische aandoeningen, en werden ook gesuggereerd als een oorzaak voor PEM bij M.E./CVS [Arroll MA. Allostatic overload in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). Med Hypotheses. (2013) 81: 506-8 /// Pagani M, Lucini D. Chronic Fatigue Syndrome: a hypothesis focusing on the autonomic nervous system. Clin Sci (Lond). (1999) 96: 117-25].

RELEVANTIE VAN CI VOOR INSPANNING-TESTEN EN ANALEPTISCH MANAGEMENT VOOR M.E./CVS

Een benadering om mogelijke uitdagingen geassocieerd met maximale inspanning testen te omzeilen, is het gebruik van sub-maximale inspanning testen. Sub-maximale inspanning paradigmas warden voorgesteld als een veiliger alternatief voor maximale cardiopulmonaire inspanning testen [Ratter J et al. Several submaximal exercise tests are reliable, valid and acceptable in people with chronic pain, fibromyalgia or chronic fatigue: a systematic review. J Physiother. (2014) 60: 144-50] omdat wordt gedacht dat het minder waarschijnlijk is dat dit ernstige, langdurige symptomen zal geven bij in M.E./CVS-patiënten. Eén voorbeeld van een sub-maximale test paradigma heeft betrekking op een volgehouden 25 min inspanning aan 70% van de leeftijd-voorspelde maximum hartslag. Dit type “sub-maximale” fysiologische stressor werd gebruikt in een aantal studies met M.E./CVS-patiënten. De aanwezigheid van abnormale hartslag-responsen op inspanning bij mensen met M.E./CVS suggereert echter een mogelijke overschatte belasting op basis van voorspelde hartslag, wat op z’n beurt zorgt voor een risico dat individuen zich harder gaan inspannen dan de bedoeling was bij testen die als “sub-maximaal” werden bestempeld.

Hoewel deelnemers met M.E./CVS in studies die gebruikmaken van sub-maximale inspanning testen over het algemeen gemiddelde inspanning-hartslagen vertonen die statistisch gelijkaardig zijn met die van controle-individuen, is het opvallend dat deelnemers statistische analogie vertonen bij significant lagere gemiddelde belastingen en VO2. Omdat cardiale, pulmonaire en metabole metingen gebruikmakend van sub-maximale protocollen niet tot piek-inspanning gaan, is het onmogelijk om de AMA-handicap categorie te bepalen of VAT te evalueren voor elk individu, wat de schatting van potentiële effekten van CI op feitelijke inspanning voor M.E./CVS-patiënten bemoeilijkt. Daarnaast is het mogelijk dat minstens enkele M.E./CVS-patiënten in studies op basis van sub-maximale inspanning paradigmas eigenlijk maximale testen zouden hebben uitgevoerd. Bijvoorbeeld: Onderzoekers [Cook DB et al. Neural consequences of post-exertion malaise in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun. (2017) 62: 87-99] publiceerden gegevens omtrent RER-waarden van M.E./CVS-patiënten en controles. De gerapporteerde 99% betrouwbaarheid voor gemiddelde ‘respiratory exchange ratio’ was 1,1 voor mensen met M.E./CVS maar niet voor controles. Deze observatie suggereert de mogelijkheid van maximale inspanning bij sommige deelnemers met M.E./CVS maar niet bij controle-individuen, omdat RER-waarden > 1,15 een criterium zijn voor het bepalen van een maximale CPET. Deze gegevens duiden op het belang van omzichtigheid omtrent het extrapolatie van het idee van sub-maximale testen naar mensen met M.E./CVS zonder geïndividualiseerde meting en analyse.

Het overwegen van CI tijdens sub-maximale inspanning is cruciaal om de resultaten van inspanning-studies te begrijpen, gebruikmakend van deze vermoedelijk sub-maximale methodologieën. De aanwezigheid van CI suggereert dat het moeilijk te bepalen is of elke deelnemer met M.E./CVS een gestandardiseerde dosis van de fysiologische stressor onderdaad. Inderdaad: de eerder geobserveerde trend voor CI maakt het mogelijk dat de deelnemers met M.E./CVS die meer aangetast zijn een proportioneel grotere stressor hebben kunnen ondergaan dan deelnemers die minder aangetast zijn. Bijvoorbeeld: individuen die werden geklassificeerd zonder AMA-handicap zouden een sub-maximale inspanning kunnen hebben geleverd aan ca. 70% van de leeftijd-voorspelde hartslag, maar individuen met matige tot ernstige AMA-handicap zouden feitelijk een supra-maximale inspanning kunnen hebben geleverd. Gezien het relatief laag aantal deelnemers met M.E./CVS in studies gebruikmakend van sub-maximale inspanning, lijkt zorgvuldige standardisering van de inspanning-stressor belangrijk om te verzekeren dat metingen van bloed-chemie, beeldvorming en cognitief-perceptuele gegevens geen uitschieters vertonen. Uniformiteit qua staal-karateristieken en inspanning-stressor is des te belangrijker gezien het feit dat noch berekeningen van de staal-grootte noch testen voor gegevens-normaliteit courant worden gerapporteerd in studies op basis van sub-maximale methodes.

Het volume verbruikte zuurstof (VO2) hangt af van een robuuste chronotropische respons omdat toename van de hartslag tijdens inspanning de cardiale output doet stijgen, en daardoor de hoeveelheid zuurstof beschikbaar voor de weefsels. CI kan zodoende de lage VO2 bij piek-inspanning en VAT verklaren, bijzonderlijk bij een tweede CPET. Deze gegevens suggereren een interaktie-effekt tussen groep en test bij VAT, waarbij er een grotere daling qua VO2 bij VAT is bij mensen met M.E./CVS dan bij gematchte, sedentaire controle-individuen. Wij maten een verschil van 19,4% VO2 bij VAT bij een tweede CPET, wat volgens ons een klinisch significante daling qua capaciteit voor normale dagelijkse aktiviteiten (ADLs) weerspiegelt.

Bij mensen met M.E./CVS worden veel ADLs uitgevoerd boven VAT, wat hen voorbestemt tot het ontwikkelen van PEM. Eén enkele inspanning kan de VO2 bij een tweede test verlagen, wat er voor zorgt dat nog meer ADLs boven VO2 bij VAT gaan in de post-exertionele toestand. Deze observatie is relevant omdat energie-verbruik bij of dichtbij VAT, een forse aktiviteit vertegenwoordigt en slechts korte tijd kunnen worden volgehouden. De ‘International Labor Organization’ beschouwen 30% of minder van de maximale VO2 als drempel voor aanvaardbare fysiologische vereisten gedurende een werkdag van 8 h. Voor een werkdag van 12 h wordt dit verminderd tot 23% of minder en beperkt tot fysiek lichte arbeid. Langere werk-uren zijn niet aan te raden wanneer de job-gerelateerde mentale of emotionele stress hoog is. Het geschat energie-verbruik voor de meeste beroepen en aktiviteiten kan worden gevonden in het online ‘Compendium of Physical Activities’.

BESLUIT

Deze synthese ondersteunt de aanwezigheid van abnormaal afgestompte HR-responsen op aktiviteit bij mensen met M.E./CVS, zowel bij maximale inspanning als bij sub-maximale VAT. Pathofysiologische processen consistent met autonome ontregeling zouden prioriteit moet krijgen in etiologische studies naar M.E./CVS, onafhankelijk van verder-liggende pathogene oorzaken en dichter-liggende multi-systeem effekten. De abnormale hartslag-respons op inspanning bij mensen met M.E./CVS geeft aan dat inspanning-testen gebaseerd op een percentage van maximale hartslag kan niet als “sub-maximaal” worden beschouwd bij mensen met M.E./CVS en betekent een duidelijk risico op supra-maximale inspanning tijdens “sub-maximale” inspanning-taken bij de sterkst aangetaste individuen. Pacing zelf-management op basis van leeftijd-voorspelde hartslag-drempels zouden zorgvuldig moeten worden behandeld, omdat de chronotropische respons verstoord is bij M.E./CVS-patiënten. Drempel-hartslagen voor doeltreffend analeptisch management en de etiologie van de CI vastgesteld bij mensen bij M.E./CVS zou formeel moeten worden vastgelegd d.m.v. studies met voldoende ‘power’ en seriële maximale CPETs.

————————-

In het stuk ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitieve prestaties bij CVS’ vermeldden we ook al bevindingen die een verband onthulden tussen verminderde cardiale vagale tonus en cognitieve stoornissen bij CVS, en die andere rapporten over gedaalde vagale aktiviteit bevestigen…

april 13, 2019

Inspanning-geïnduceerde 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.

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.

juni 17, 2018

Post-exertionele malaise bij M.E.(cvs) – patiënten-rapport

Lily Chu (arts en ‘Master of Science in Human Services’) van de groep rond Jose Montoya (Stanford, Californië) verklaart n.a.v. dit artikel (gefinancierd door mensen die het ‘Stanford ME/CFS Initiative’ ondersteunen) over de symptomen bij en de timing van ‘post-exertionele malaise’ (PEM):

“Hoewel PEM in klinische artikels wel al aan bod is gekomen en in het relaas van patiënten, ontbreken er formele studies waar aan patiënten directe en open vragen wordt gesteld over hun symptomen en het tijdsverloop van PEM. Er zijn 2 studies die dit tesamen beschrijven: het betreft publicaties door de ‘Workwell Foundation’ (referenties in de tekst hieronder). Deze studies gaan echter over een jongere groep met allemaal vrouwen, die in staat waren een zgn. ‘back-to-back CPET’ [2 inspanning-testen met een tussentijd van 24 uur] uit te voeren. Deze studie hier omvat ook mannen en oudere mensen, en vroeg naar PEM-symptomen tijdens het dagdagelijks leven. We onderzochten ook veel gedetailleerder de verschillen tussen lichamelijke/ cognitieve t.o.v. emotionele stressoren en de timing. We hopen dat het artikel klinici zal helpen om de diagnose M.E./CVS beter te kunnen stellen. Het volstaat niet om de zeggen dat ‘de symptomen’ verergeren bij PEM: er zijn specifiekere richtlijnen nodig over welke symptomen dienen te worden herkend. We hopen ook dat het artikel zal helpen informeren naar het ontwerpen, analyseren en interpreteren van toekomstige PEM-studies toe. Het kan ook ondersteuning bieden naar aanpassingen op het werk/ de school toe, en bij andere situaties waar het belangrijk is om te beschrijven welke symptomen gewoonlijk deel uitmaken van PEM en de vertraagde/ langdurige aard er van.”

Lees ook: ‘Post-exertionele malaise – een overzicht’ & ‘M.E./CVS-patiënten niet in staat maximale VO2 te herhalen bij 2daagse fietstest’.

————————-

PLoS One Vol 13, #6, p e0197811 (juni 2018)

Deconstructing post-exertional malaise in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: A patient-centered, cross-sectional survey

Lily Chu, Ian J. Valencia, Donn W. Garvert, Jose G. Montoya

Stanford ME/CFS Initiative, Division of Infectious Diseases and Geographic Medicine, Stanford University School of Medicine, Stanford, California, United States of America

Samenvatting

Achtergrond Post-exertionele malaise (PEM) wordt beschouwd als het belangrijkste kenmerk van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Toch werd patiënten in studies zelden gevraagd in te beschrijven hoe ze PEM ervaren.

Doelstellingen Het beschrijven van symptomen geassocieerd met en het tijdsverloop van PEM.

Methodes 150 individuen gediagnostiseerd d.m.v. de 1994 Fukuda criteria vervolledigden een enquête betreffende 11 symptomen die ze zouden kunnen ervaren na blootstelling aan 2 verschillende types triggers. We vroegen ook naar de aanvang en de duur van PEM, en gaven de ruimte om te schrijven omtrent bijkomende symptomen. De resultaten werden samengevat d.m.v. beschrijvende statistische methodes […] en de statistische significantie werd beoordeeld.

Resultaten 129 individuen (90%) ervaarden PEM na lichamelijk en cognitieve inspanning, en emotioneel lijden. Ze waren bijna allemaal aangetast door inspanning maar 14 (10%) rapporteerden geen effekt te ondervinden van emoties. Vermoeidheid was het symptoom dat het meest courant verergerde maar cognitieve problemen, slaap-stoornissen, hoofdpijn, spierpijn en griep-achtige symptomen werden door meer dan 30% van de individuen aangehaald. 60% van de individuen ervaarden minstens één inflammatoir/ immuun-gerelateerd symptoom. De individuen vermeldden ook gastro-intestinale, orthostatische, met stemming gerelateerde, neurologische en andere symptomen. Inspanning veroorzaakte significant meer symptomen dan emotioneel lijden (7 ± 2,8 vs. 5 ± 3,3 symptomen; p < 0.001). De aanvang en de duur van PEM varieerde voor de meeste individuen. 11% rapporteerde echter een consistente post-trigger vertraging van ten minste 24 uur wat betreft de aanvang en 84% hadden gedurende 24 h of meer te kampen met PEM.

Besluiten Deze studie geeft ons exacte symptoom- en tijd-patronen voor PEM. PEM omvat verergering van meerdere, atypische symptomen, treedt af en toe vertraagd op en houdt gedurende langere periodes aan. Het benadrukken van deze kenmerken kan het stellen van de diagnose M.E./CVS verbeteren. De integratie in het ontwerp van toekomstige research zal ons begrip van M.E./CVS versnellen.

Inleiding

[…]

Oorsprong en evolutie van PEM

Een reden voor de onzekerheid die rond M.E./CVS hangt, kan worden teruggebracht tot hoe de ziekte wordt gedefinieerd. De meest courant gebruikte M.E./CVS-definitie voor research- en klinische doeleinden zijn die de Fukuda-criteria (CDC 1994). Om de diagnose te stellen, dienen de patiënten te lijden onder meedogenloze of terugkerende, funktie-beperkende vermoeidheid (die niet weggaat door rust) gedurende 6 maanden; ze dienen ook gelijktijdig minstens 4 van de volgende 8 symptomen hebben: niet-verfrissende slaap, gevoelige lymfe-knopen (hals/oksel), spierpijn, pijn aan meerdere gewrichten zonder tekenen van inflammatie, pijnlijke keel, verstoord geheugen of concentratie, nieuwe of veranderde hoofdpijn en post-exertionele malaise (PEM). Veel van deze symptomen komen (voorbijgaand) voor bij gezonde mensen en bij meerdere medische aandoeningen (bv. majeure depressie, fibromyalgie, slaap-apneu, verscheidene virale infekties). Bijgevolg staan veel klinici – bezorgd over het missen van een alternatieve diagnose – weigerachtig tegenover het stellen van de diagnose M.E./CVS.

Het Fukuda-symptoom dat uniek is, is post-exertionele malaise: deze term werd opgeworpen door Fukuda et al. en er zat geen voorafgaande medische betekenis aan vast. Gedurende tientallen jaren gaf het CDC echter helemaal geen definitie voor PEM, waardoor ze de term onbedoeld openlieten voor mogelijks onnauwkeurige inaccurate en inconsistente interpretaties door klinici, researchers en patiënten. In 2001 stond in een Ph.D-thesis aan de DePaul University te lezen: “er bestaat geen duidelijke operationele definitie van dit symptoom” en dat, bv., “sommige klinici verslechtering van …3…symptomen…vereisen, terwijl anderen enkel een verergering van de vermoeidheid vragen” na inspanning. Een artikel met CDC-personeel als co-auteurs, die pretendeerden onduidelijkheden in de Fukuda-criteria te identificeren, bespraken PEM niet maar focusten eerder op vermoeidheid-definities en -schalen. Wat bijdraagt tot de verwarring: het woord ‘malaise’ zelf is vaag. De ‘Oxford English Dictionary’ definieert ‘malaise’ als “een algemeen gevoel van ongemak, ziekte of onbehagen waarvan de exacte oorzaak moeilijk te identificeren is”.

Hoewel hun website geleidelijk aan wordt herzien, heeft het CDC lange tijd PEM beschreven als “verhoogde malaise (extreme uitputting en ziekte) na lichamelijke aktiviteit of mentale inspanning”. Het woord ‘ziekte’ is een brede term en ambigu. Het is dus niet verrassend dat klinici PEM moeilijk begrijpen en het symptoom gebruiken om M.E./CVS te helpen onderscheiden van andere medische aandoeningen. In de breedste betekenis zou PEM kunnen refereren naar elk symptoom dat optreedt na inspanning: spierpijn gerelateerd met kortdurende overbelasting bij een gezonde persoon, kortademigheid omwille van astma of pijn op de borst door een hart-ziekte. Researchers zijn op dezelfde manier verward: ze vermengen PEM met post-exertionele vermoeidheid of vermijden het volkomen. Zelfs oppervlakkige evaluaties in acht genomen hebben slechts een handvol klinische testen post-exertionele malaise als een uitkomst opgenomen. Ten slotte: de term PEM wordt gebruikt maar wordt niet wordt aan individuen in studies, er is geen manier om te zeggen of wat ze als PEM beschouwen, overéénkomt met hoe researchers of klinici het beschouwen. Jason et al. [Problems in defining post-exertional malaise. J Prev Interv Community (2015) 43: 20-31] hebben getoond dat de individuen die bevestigen dat ze PEM hebben, kan variëren van 41% tot 94%; afhankelijk van hoe de vraag wordt gesteld. Ze vonden bv. dat sommige individuen die PEM aangaven na verdere bevraging, initieel “Nee” antwoorden als hen werd gevraagd naar PEM “na…inspanning”. Deze individuen ervaarden PEM na het uitvoeren van louter dagdagelijkse aktiviteiten (bv. aankleden, koken, enz.) en zich niet meer inspanden.

Alternatieve perspectieven

In tegenstelling tot het CDC, hebben veel researchers en klinici dis zich specialiseren in M.E./CVS, alsook patiënten, verergering van post-exertionele symptomen als slechts het ene kenmerkende karakteristiek van M.E./CVS verdedigd. Dr. Melvin Ramsey, de specialist infektueuze ziekten die de term ‘Myalgische Encfalomyelitis’ creëerde na het zien van meerdere patiënten met dezelfde ongewone voorgeschiedenis, beschouwde reeds in de jaren ‘50 “spier-vermoeibaarheid waarbij, zelfs na een lichte fysieke inspanning, het 3-5 dagen of langer duurt vooraleer volledige spierkracht wordt herwonnen” als “het anker voor de diagnose”. Deze partijen geloven dat de klemtoon van de Fukuda-definitie op het alomtegenwoordig symptoom vermoeidheid als voornaamste en enige verplichte symptoom (geen enkele van de 8 hulp-symptomen zijn vereist zolang de 4 symptomen aanwezig zijn) misleidend is; wat resulteert in zowel het ontbreken van en onjuiste diagnose door klinici en inclusie van patiënten in studies die eigenlijk geen M.E./CVS hebben. Vervolgens ontwikkelden ze 3 andere klinische definities: de Canadese Consensus Criteria (CCC 2003 & 2010 versies), de Myalgische Encefalomyelitis-Internationale Consensus Criteria (ME-ICC 2011) en ‘Systemic Exertion Intolerance Disease’ (SEID 2015).

Hoewel deze 3 definities verschillen, vereisen ze allemaal één of andere vorm van post-exertionele symptoom-verslechtering, waarbij de ME-ICC dit fenomeen “post-exertionele neuro-immune uitputting” of PENE noemt en de CCC & SEID de term PEM aanhouden. Wat de term ook is: elke definitie identificeert zowel cognitieve als lichamelijke inspanning as impulsen voor PEM, biedt een lijst van specifieke symptomen buiten post-exertionele vermoeidheid (bv. griep-achtige sensaties, pijn, gevoelige keel, cognitieve problemen, verminderde funktionele capaciteit), er wordt aangeven aan dat PEM kan variëren afhankelijk van het individu, en er zijn opmerkingen over de soms vertraagde en langdurige aard van PEM. Er bestaan 2 belangrijke verschillen tussen de Fukuda en de andere 3 criteria. De eerste werd oorspronkelijk geformuleerd voor onderzoek-doeleinden en evolueerde niet veel met verloop van tijd of met wetenschappelijke studies, terwijl de laatste 3 werden ontwikkeld voor klinische diagnose en, daardoor, waren ook de geaccumuleerde ervaringen opgenomen van patiënten en klinici die voor duizenden mensen zorgden. Voor de doelstelling van dit artikel zullen we van nu af aan ‘PEM’ gebruiken om PEM, PENE of concepten die verband houden met verergering van post-exertionele symptomen aan te duiden.

Research: hiaten en mogelijkheden

Ondanks de focus op PEM door veel mensen binnen de M.E./CVS-gemeenschap, zijn er desondanks geen studies waar patiënten direct, via open-einde vragen en uitgebreid werd gevraagd naar hun ervaring van PEM. In 2012 bespraken Haywood et al. [Quality and acceptability of patient-reported outcome measures used in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME): a systematic review. Qual Life Res. (2012) 21: 35-52] 77 verschillende, door patiënten gerapporteerde uitkomst-metingen die eerder bij M.E./CVS-studies werden gebruikt en concludeerden, uitgezonderd voor SF-36, dat alle metingen beperkt ‘evidence-based’ waren. Hoewel PEM niet uitdrukkelijk werd vermeld, benadrukten ze dat er “discrepanties bestaan tussen wat wordt gemeten bij onderzoek en hoe patiënten hun ervaren van M.E./CVS definiëren” en dat onderzoekers er “dienen naar te streven patiënten gezamelijker te betrekken”. Deze netelige situatie weerklinkt in een document van de Amerikaanse ‘US Food and Drug Administration’ uit 2014 (‘Guidance for Industry ME/CFS: Developing Drug Products for Treatment’), dat de bedoeling had farmaceutische innovatie aan te moedigen en te begeleiden. De FDA concludeerde dat er geen “patient-rapportering instrumenten optimaal voor meting van vermoeidheid of andere symptomen” voor M.E./CVS waren.

Tot op heden hebben researchers patiënten voornamelijk over post-exertionele vermoeidheid (en soms pijn) bevraagd maar zelden over andere post-exertionele symptomen; toch kunnen deze symptomen even of zelfs meer invaliderend voor patiënten zijn dan pijn of vermoeidheid. Symptoom-geassocieerde vragenlijsten, instrumenten of testen (bv. polysomnografie, actigrafie, neuropsychologische testen) worden door onderzoekers gekozen op basis van hun eigen vooroordelen over PEM en, gewoonlijk, worden slechts 1 of 2 symptomen in elke studie bekeken. Bovendien hebben researchers PEM-gerelateerd uitkomsten beoordeeld in een vast schema (bv. 1 uur, 24 uur, enz.) na een uitdagende stimulus, eerder dan het tijdstip van de meting te matchen met het verloop van de PEM zoals gerapporteerd door de individuen. De meeste studies volgen ook individuen gedurende minder dan 3 dagen na een PEM-uitlokkende uitdaging, ondanks bewijs dat PEM veel langer kan aanhouden [Black CD, McCully KK. Time course of exercise induced alterations in daily activity in Chronic Fatigue Syndrome. Dynamic medicine (2005) 4: 10]. Het niet letten op de timing kan leiden tot het mogelijks weglaten van of onnauwkeurige karakterisering van belangrijke bevindingen bij het begin de piek of het einde van de PEM. Hoewel deze regelingen kunnen zijn ingesteld omwille van logistieke, praktische, financiële of andere redenen, kunnen ze een diepgaande exploratie van PEM hebben belemmerd en geleid tot inaccurate veronderstellingen over de aard van PEM, bijzonderlijk bij artsen en researchers buiten het M.E./CVS-gebied.

Een uitzondering op de situatie zijn 2 kleine studies [Van Ness JM, Stevens SR, Bateman L, Stiles TR, Snell CR. Postexertional malaise in women with Chronic Fatigue Syndrome. J Womens Health (2010) 19: 239-44 /// Davenport TE, Stevens SR, Baroni K, Van Ness JM, Snell CR. Diagnostic accuracy of symptoms characterising Chronic Fatigue Syndrome. Disabil Rehabil. (2011) 33: 1768-75] door de ‘Workwell Foundation’. Na onderworpen te zijn geweest aan 2 cardiopulmonaire inspanning-testen (CPET) met een tussentijd van 24 uur, vervolledigden een totaal van 41 vrouwelijke M.E./CVS-individuen een lijst met open-eindige vragen over symptomen tot een week na de testen. 37 gezonde, sedentaire individuen dienden als controles. De researchers onderzochten hun antwoorden en codeerden ze in symptoom-categorieën, zoals voorgeschreven bij de CCC. De M.E./CVS-individuen ervaarden enkele symptomen die de gezonde individuen helemaal niet ervaarden (bv. lichthoofdigheid, gevoelige keel/ opgezette klieren, cognitieve dysfunktie) en bleken significant meer waarschijnlijk andere symptomen te ervaren (bv. pijn (p < 0.01) en slaap-stoornissen (p < 0.001)) vergeleken met hun gezonde tegenhangers. Slechts 4 post-exertionele symptomen (vermoeidheid-, immuun-, slaap- en pijn-geassocieerde symptomen) waren nodig om 92% van de M.E./CVS-individuen accuraat te klassificeren en 88% van de gezonde individuen. Het tijdsverloop van de symptomen verschilde ook substantieel: de meeste controle-individuen ervaarden de piek van hun symptomen op de dag van de test en 87%-95% van hen herstelden volledig binnen de 24 uur na de test, terwijl de symptomen van sommige M.E./CVS-individuen piekten 24 of 48 uur na de test, waarbij 45%-60% van de M.E./CVS-individuen de effekten nog voelden na 5 dagen. ‘Workwell’ vond dat als een individu niet volledig herstelde binnen 24 uur, de positieve waarschijnlijkheidsfactor voor klassificatie als M.E./CVS 11,4 was en de negatieve waarschijnlijkheidsfactor 0,22. Als een individu dit kenmerk heeft, verhoogt het de baseline schatting voor aanwezigheid van de ziekte door de klinicus met ca. 45% terwijl zonder dit kenmerk de kans met zowat 30% daalt.

Deze 2 studies suggereren dat de aanwezigheid van bepaalde post-exertionele symptomen en hun tijdsverloop kunnen helpen bij de het stellen van de diagnose van M.E./CVS maar deze bevindingen vergen replicatie. Veel beloftevolle initiële resultaten van M.E./CVS-studies werden tegengesproken of afgezwakt door daaropvolgende studies. Consistente resultaten van meerdere, onafhankelijke research-groepen in verschillende settings kunnen de validiteit van bevindingen versterken. De studies door ‘Workwell’ waren met jongere vrouwen (gemiddelde leeftijd 31,5 ± 9,0 jaar) die in staat en bereid waren tot 2 maximale inspanning testen binnen 24 uur. Maar er wordt geschat dat ongeveer een derde van de M.E./CVS-patiënten mannen zijn en de ziekte is het meest courant tussen de leeftijd van 40 en 60. Bovendien is een significant deel van de patiënten niet in staat om zelfs maar één enkele maximale inspanning test te verdragen en er werd gerapporteerd dat zelfs relatief milde aktiviteit (zoals aankleden of autorijden) PEM veroorzaakt bij patiënten. Zou een meer representatieve groep patiënten die minder belastende taken uitvoeren, worstelen met een gelijkaardig symptomen-patroon? Ten slotte: hoewel een lijst met open vragen onontbeerlijk is als men een start wil maken met het documenteren van een fenomeen, kan een dergelijk format meer tijd en inspanning vereisen van patiënten, en klinici en researchers, bij gebruik in grotere studies of in een drukke kliniek. Antwoorden op open vragen kunnen op een variabele manier geïnterpreteerd worden. We vroegen ons af of een vragenlijst met gesloten vragen met de mogelijkheid om verhalende antwoorden te geven, vergelijkbare responsen zou opleveren.

Bijgevolg is de voornaamste doelstelling van onze studie: het op een systematische manier beschrijven van de symptomen en het tijdsverloop van PEM door het bekijken van een groot aantal individuen met M.E./CVS m.b.v. gesloten en open vragen. We hypothiseerden dat onze resultaten eerdere beschrijvingen van PM en de bevindingen van de ‘Workwell Foundation’ zouden ondersteunen maar bijkomende details betreffende specifieke symptomen en timing zou geven. We vroegen de individuen ook naar hun reakties op lichamelijke en cognitieve inspanning versus emotionele belasting om te bepalen of er verschillen zijn qua presentatie van PEM wanneer verschillende stressoren worden toegepast. We waren in staat deze doelstellingen te verwezenlijken.

Methodes

Recrutering van individuen

[…] Individuen werden opgenomen als ze voldeden aan de ‘Fukuda 1994 CFS criteria’ […] en uitgesloten als ze een andere medische of psychiatrische aandoening hadden die hun M.E./CVS-symptomen kon verklaren, leden aan bepaalde immunologische aandoeningen, te kampen hadden met drug-misbruik […], een influenza-vaccinatie hadden gekregen de voorbije 4 weken […]. […]

Bevraging

[…] online enquête […]

Om PEM te onderzoeken, stelden we 4 vragen: 1) Welke symptomen worden getriggerd of verslechteren door fysieke of mentale aktiviteit?; 2) Welke symptomen worden getriggerd of verslechteren door emotioneel lijden?; 3) Hoe snel na het starten van een mentale of lichamelijke inspanning begint je ziekte gewoonlijk te verergeren?; en 4) Als je je slechter voelt na aktiviteit, hoe lang houdt dit dan aan? We onthielden ons doelbewust van het gebruik van het de term ‘post-exertionele malaise’ om de kans te verkleinen dat individuen die al de diagnose M.E./CVS hadden gekregen, automatisch de vraag zouden beantwoorden op basis van hun kennis of vooraf gevormde noties omtrent PEM. We wilden ook de term ‘malaise’ vermijden en focussen op symptomen die zich voordoen of verslechteren na specifieke stressor, niet op baseline symptomen. […]

Statistische analyse

[…]

[…] We maakten 2 groepen symptomen […]. Voor de eerste – ‘immuun-/ inflammatie-gerelateerd’ – diende een individu griep-achtige sensaties, een pijnlijke keel en gevoelige lymfeknopen te hebben. Voor de tweede groep – ‘4-symptomen PEM’ – gebaseerd op de bevindingen van de ‘Workwell Foundation’, diende een individu vermoeidheid, minstens één ‘immuun-gerelateerd’ symptoom, minstens één pijn-gerelateerd symptoom en verstoorde slaap te hebben. […]

[…]

Resultaten

150 individuen (75% van de 200 gecontacteerden) reageerde op de enquête. […] Er waren geen significante verschillen qua percentage vrouwen, gemiddelde leeftijd, ziekteduur, prevalentie van zelf-geïdentificeerde virale aanvang, vermoeidheid-scores (op basis van de ‘Fatigue Severity Scale’ en de ‘Multidimensional Fatigue Inventory-20’), zelf-beoordeeld cognitief/ lichamelijk funktioneren en prevalentie van andere Fukuda-criteria symptomen tussen respondenten en niet-respondenten.

[…] Het aantal mannen bedroeg 20% en de gemiddelde leeftijd was 51,6 ± 12,5 jaar.

[…] De meeste individuen (n = 129, 90%) ervaarden PEM bij zowel fysieke/ cognitieve inspanning en emotioneel lijden. Bijna allen (n = 143, 99%) leden onder de eerste trigger maar 14 (10%) rapporteerden geen effekt te ondervinden van de tweede trigger. Inspanning veroorzaakte significant meer symptomen dan emotionele nood (7 ± 2,8 vs. 5 ± 3,3 symptomen (p < 0.001). In beide situaties was vermoeidheid het meest courante verergerde symptoom, gerapporteerd door 94% (n = 135) en 76% (n = 109) van de individuen; maar cognitieve problemen, slaap-stoornissen, hoofdpijn, spierpijn en griep-achtige sensaties werden door meer dan 30% van de individuen genoemd. Een percentage van 60 (n = 87) en 36 (n = 52) van de individuen ervaarde ten minste één inflammatoir/ immuun-gerelateerd symptoom respectievelijk, bij inspanning of emotioneel lijden. Ongeveer een kwart van de individuen (n = 33, 23%) vertelde over verergering van vermoeidheid en alle 3 de inflammatie-/ immuun-gerelateerde symptomen na fysieke of cognitieve inspanning.

Buiten de 11 opgelijste symptomen, noemden enkele individuen ook darm- (bv. misselijkheid, prikkelbare darm; n = 6 en 5), orthostatische (e.g. duizeligheid, pre-syncope; n = 4 en 3), stemming (bv. angst, depressie; n = 4 en 4), zenuwstelsel- (bv. sensorische overprikkeling, tintelende huid; n = 12 en 7), pijn- (bv. sinussen; n = 7, 5), ademhaling- (n = 2, 2) en ‘infektie’-gerelateerde (n = 3, 2) symptomen als componenten van hun PEM. Uitgezonderd voor slaap-stoornis en ‘andere’ symptomen, lokte inspanning significant meer waarschijnlijk dan emotioneel lijden de opgesomde symptomen uit (p < 0.003). De grootste verschillen qua uitgelokte symptomen waren gerelateerd met musculoskeletale pijn (41% verschil voor spierpijn en 32% verschil voor gewrichtpijn) en immuun-/ inflammatie-gerelateerde symptomen (23% tot 28% verschil). Wanneer we het ‘4-symptom PEM’ schema van de ‘Workwell Foundation’ toepasten, bleek een significant hoger percentage individuen deze set symptomen te ervaren bij inspanning t.o.v. slechts 21% bij emotionele stress (42% vs 21%, p < 0.001).

Betreffende de aanvang en de duur van de PEM na lichamelijke of cognitieve inspanning: het meest courante antwoord, gegeven door ca. 42% (n = 61) & 45% (n = 65) van de individuen was respectievelijk, dat initiatie en duur van PEM varieerden. Voor deze groepen was de meest courante vroegste aanvang onmiddellijk (61%) en de meest courante laatste aanvang 24 uur later (38%); de meest courante kortste PEM-duur was enkele uren (35%) en de meest courante langste PEM-duur 3 tot 7 dagen (38%). Een substantieel aantal individuen deelde mee dat hun PEM weken (25%) of zelfs maanden (14%) kon aanhouden. Enkelen gaven als commentaar dat tijdsverloop zo fel varieerde dat het moeilijk was om een het aan te geven; de variaties hingen frequent af van het type en de intensiteit van de activiteit.

Van de individuen die de andere tijd-categorieën kozen, rapporteerden er 40% dat PEM consistent begon binnen de 24 uur na de inspanning maar 11% rapporteerde een consistente ‘post-trigger’ vertraging van minstens 24 uur. De PEM nam af binnen de 24 uur voor slechts 9%. 20% van de individuen verduurde PEM gedurende 1 tot 2 dagen maar een kwart merkte op dat PEM aanhield voor langer dan 3 dagen. Een klein percentage, 2% & 3% respectievelijk, selekteerden de keuze “niet toepasselijk” wanneer werd gevraagd naar de aanvang en tijdsduur; dit is verrassend aangezien alle individuen uitgenomen één […] het triggeren of verergeren van symptomen na inspanning hadden bevestigd. […]

Bespreking

Dit is de eerste studie die op een directe en systematische manier een grote groep M.E./CVS-patiënten bevraagt aangaande hun ervaring van PEM in hun leven. We vonden dat een representatiever staal deelnemers aan de studie, inclusief mannen en oudere mensen, een gelijkaardige cluster en tijdsverloop van PEM-symptomen vertoonden onder de gewone levensomstandigheden als jongere vrouwen die experimenteel werden onderworpen aan 2 maximale inspanningen [‘Workwell Foundation’]. Aangezien de meeste dagdagelijkse aktiviteiten geen maximale inspanning inhouden, bieden onze resultaten formeel bewijsmateriaal dat de verhalen van patiënten, ervaringen van klinici en de huidige definities ondersteunt; wat verklaart dat zelfs taken zoals wandelen, koken of lezen PEM kan uitlokken. Ten tweede: we documenteerden voor de eerste keer dat emotionele stress een waaier aan symptomen kan uitlokken en dat de prevalentie van de symptomen kan verschillen afhankelijk van de trigger. Ten derde: we bekrachtigden dat de timing van PEM kan variëren tussen individuen en bij hetzelfde individu en we gaven specifieke tijdsverlopen mee. Ten slotte toonden we aan dat een eenvoudige lijst met gesloten vragen bruibaar kan zijn om de voornaamste kenmerken van PEM te vatten.

De overweldigende meerderheid (90%) van de individuen ervaarden PEM bij fysieke/ cognitieve inspanning en emotionele ontwrichting. Verergering van meerdere symptomen, een mediaan van 7 & 5 respectievelijk, was de regel eerder dan de uitzondering. Minstens een derde van de individuen kwam 8 van de 11 symptomen tegen bij eender welke situatie. Sommige symptomen worden courant gezien bij lichamelijke inspanning (zelfs bij gezonde mensen; bv. spierpijn), terwijl andere atypisch zijn (bv. griep-achtige sensaties, darm-symptomen, sensorische ‘overload’) en niet worden gerapporteerd door gezonde mensen of personen met andere medische aandoeningen. Omdat onze vragenlijst specifieke symptomen eerder dan combinaties (bv. ‘pijnlijke keel/ gevoelige lymfe-knopen’) of symptoom-categorieën (bv. ‘autonome’) oplijstte, is een directe vergelijking met de ‘Workwell’ bevindingen niet mogelijk. Niettemin weerspiegelt de veelheid aan symptomen aangegeven door onze individuen deze van de ‘Workwell’-individuen. Bijvoorbeeld: vermoeidheid-, pijn- en slaap-gerelateerde symptomen zaten bij de top 3 categorieën de ‘Workwell Foundation’, analoog met het eerste, vierde en vijfde meest courante symptoom dat door ons werd opgemerkt na inspanning. Andere symptoom-combinaties die ze gebruikten (zoals ‘lichthoofdigheid/ vertigo’ maakten geen deel uit van de 11 symptomen van onze lijst maar dook op in het deel van onze vragenlijst met open vragen.

In tegenstelling met sommige bronnen die te kennen hebben gegeven dat patiënten met M.E./CVS met tegenzin een rol voor psychologische of emotionele factoren bij hun ziekte toegeven en zich “op een onredelijke manier vastklampen” aan een biologische oorzaak, is het onze klinische ervaring, ondersteund door de resultaten van deze studie, dat patiënten makkelijk dergelijke factoren bespreken wanneer hun ziekte-ervaringen worden bekrachtigd. De individuen ervaarden dezelfde waaier aan diverse symptomen maar met emotionele stress na inspanning, zij het in minder mate. Ze ondervonden ook symptomen zoals musculoskeletale pijn en een pijnlijke keel, die gewoonlijk niet gelinkt zijn met emotioneel lijden bij gezonde personen of veel mensen met andere aandoeningen.

PEM-aanvang en -duur varieerde zowel tussen individuen of bij hetzelfde individu. We toonden een redelijk gelijkmatige verdeling qua antwoorden; uitgezonderd voor het meest overheersende antwoord “het kan variëren” (geselekteerd door iets meer dan 40% van de deelnemers). Hoewel kan lijken dat slechts een minderheid een PEM-aanvang na 24 uur rapporteerde, ligt het aantal individuen met vertraagde PEM-aanvang hoger. Sommige van deze individuen onderschreven in plaats daarvan de categorie “het kan variëren” als niet elke episode van hun PEM met 24 uur vertraging optrad. De combinatie van de individuen die consistent PEM na 24 uur rapporteerden (n = 16) met deze die rapporteerden dat hun PEM met 24 uur of langer vertraagd kon zijn (n = 38), betekent dat potentieel bij tot 37% van de individuen de PEM slechts aanvangt een dag of langer na de inspanning-trigger. Dit komt overéén met het artikel door Van Ness et al. [zie hierboven] Hoewel dit artikel niet in detail over vertraagde aanvang ging, toonden ze dat bij sommige individuen enkele symptomen niet begonnen tot de dag na de inspanning-test. Uit de beperkte details in hun tekst konden we berekenen dat spierpijn bij 28% van hun individuen niet aanving vooraleer 24 uur waren verstreken.

Evenzo: het meest courante antwoord dat door respondenten werd gekozen (wanneer ze werden bevraagd over de duur) was “het kan variëren”. Minstens 43% van de individuen merkte op dat hun PEM regelmatig meer dan 24 uur duurde maar, zoals voor PEM-initiatie, zou dit percentage hoger kunnen zijn gezien het feit dat sommigen “het kan variëren” selekteerden wanneer sommige PEM-aanvallen korter waren. Wanneer degenen die consistent een PEM-duur van gelijk aan of meer 24 uur rapporteerden (n = 63) gecombineerd werden met degene wiens PEM af en toe 24 uur of meer duurt (n = 60), komen we op 123 individuen, 84%, die PEM gedurende een dag of meer ondervinden. Slechts 9% rapporteerde PEM die binnen 24 uur oplost. PEM kan gedurende vrij uitgebreide periodes aanhouden. Weerom: bij navraag naar de langste PEM-episodes, bleek dat na de combinatie van consistente met occasionele meldingen, bij 24% (n = 35) deze meer dan een week tot meerdere maanden kon aanhouden.

Het is niet verrassend dat het tijdsverloop van PEM fluctueert. De post-Fukuda definities alsook verslagen van patiënten laten optekenen dat er variaties zijn, niet alleen tussen individuen maar ook per individu. De drempel die nodig is het voor het triggeren, het moment van initiatie, de ernst en de tijdspanne van de PEM hangt af van zowel de basale toestand van de individuen (bv. Sliepen ze goed de nacht ervoor? Hebben ze momenteel een verkoudheid? Hoeveel totale aktiviteit ondernamen ze reeds die week?), en het type, intensiteit, duur en frequentie van de trigger. Zoals een patient (die ook arts is) het beschreef: de “veiligheid-zone” om PEM te vermijden “is beweeglijk” en dit draagt op een onvoorspelbare manier bij tot de problemen van patiënten omtrent het programmeren van en deelnemen aan aktiviteiten (beroep, onderwijs, recreatie, sociaal en persoonlijke verzorging).

Globaal gezien deed onze vragenlijst het redelijk goed. Het aantal ontbrekende antwoorden was laag en we kregen weinig vragen van de studie-deelnemers over de items. Onze symptoom-lijst lijkt de meest courante PEM-symptomen te hebben beslaan aangezien er geen spontaan meegedeeld symptoom bleek meer dan 8% van onze individuen te treffen.

Klinische implicaties

Op basis van onze gegevens, suggereren we dat opleidingsmateriaal gericht op klinici kenmerken benadrukken die PEM onderscheiden van de post-exertionele of emotioneel kwellende ervaringen van gezonde personen en mensen met andere ziekten. Ten eerste: de meesten geven één of andere factor op die hun symptomen verslechtert maar het is onwaarschijnlijk dat iemand zonder M.E./CVS lichamelijke inspanning, cognitieve belasting en psychologische stress zal opgeven als oorzaak voor dezelfde of een gelijkaardige constellatie van symptomen. De meeste patiënten zullen een symptoom-complex opwerpen dat verdacht is voor PEM gelinkt met fysieke inspanning. Klinici zouden moeten vragen of er andere triggers zijn en als er geen opkomen, de patiënten in het bijzonder de vraag stellen aangaande effekten van cognitieve belasting en emotionele situaties.

Ten tweede: het samen voorkomen en type van verergerde symptomen zijn een sterke aanwijzing voor PEM. Post-exertionele vermoeidhied, spierpijn en pijnlijke gewrichten zijn zeer courant na zelfs een lichte aktiviteit bij veel mensen dus volstaat louter de aanwezigheid van deze 3 symptomen niet om klinici te helpen PEM te herkennen. Andere symptomen geassocieerd met PEM zijn echter ofwel gewoonlijk niet gelinkt met inspanning/ emotionele stress of verbeteren zelfs paradoxaal door lichamelijke inspanning bij personen die geen M.E./CVS hebben. Bijvoorbeeld: er bestaat geen medische aandoening waar de auteurs vertrouwd mee zijn waarbij inspanning of emotionele stress immuun-/ inflammatie-gerelateerde symptomen veroorzaakt, maar toch rapporteerden respectievelijk 60% en 36% van onze individuen deze symptomen met beide stimuli, en ongeveer een kwart ervaarde alle 3 (pijnlijke keel, gevoelige lymfe-klieren of griep-achtige sensaties) na inspanning. Omgekeerd: symptomen die typische gepaard gaan met lichamelijke inspanning bij andere aandoeningen, zoals kortademigheid of pijn op de borst bij chronische long- of hart-ziekte, worden zelden gemeld bij M.E./CVS. Bovendien is het goed bekend dat fysieke aktiviteit de stemming, slaap en pijn bij zowel gezonde mensen als personen met chronische ziekten (zoals depressie of angststoornis) verbetert; maar toch rapporteerden onze individuen verslechterde slaap, stemming en pijn na fysieke aktiviteit. Dit paradoxaal effekt wordt ook aangetoond in studies die focussen op de fysiologische aspecten van M.E./CVS [Arroll MA et al. The delayed fatigue effect in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). Fatigue: Biomedicine, Health & Behavior. (2014) 2: 57-63 /// Van Oosterwijck J, Nijs J, Meeus M, Lefever I, Huybrechts L, Lambrecht L et al. Pain inhibition and postexertional malaise in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: An experimental study. J Int Med. (2010) 268: 265-278].

Ten derde: PEM heeft een ongewoon tijdsverloop. Bij veel medische aandoeningen beginnen de door inspanning verslechterde symptomen gewoonlijk tijdens of onmiddellijk erna, en verdwijnen gewoonlijk onmiddellijk of kort nadat de inspanning wordt stopgezet. In tegenstelling daarmee begint PEM pas na uren of dagen na de trigger, de piek treedt op na de eerste dag en stopt pas uren tot maanden later. Dit kenmerk van PEM doet patiënten en klinici geloven dat symptoom-verergeringen willekeurig optreden i.p.v. dat ze geassocieerd zijn met een trigger; de meeste mensen zullen niet aanvoelen dat de symptomen veroorzaakt worden door een trigger die optrad uren tot dagen ervoor tenzij door de klinici specifiek wordt gevraagd er op te letten.

Het ‘Institute of Medicine’ rapport onderstreepte specifiek de urgentie om een eenvoudige, praktische medische voorgeschiedenis, vragenlijst of lichamelijk onderzoek items te ontwikkelen die aan bed kunnen worden gebruikt om snel en accuraat de diagnose M.E./CVS te stellen. Deze triade karakteristieken – oorzakelijke factoren, aantal/type symptomen en tijdsverloop – kan nu worden toegepast om klinici te helpen bij de identificatie van PEM en, zodoende, te assisteren bij de diagnose van M.E./CVS. Voor situaties waar klinici niet in staat zijn een duidelijke voorgeschiedenis van een patient op te tekenen, kunnen ze de patient vragen om een dagboek van triggers en symptoom-patronen bij de houden om te helpen de zaken op te helderen. Tegelijkertijd kunnen onze resultaten worden gecombineerd met deze van andere researchers om formele instrumenten te produceren om de aanwezigheid van PEM met zekerheid te stellen. Na toepassing van de bevindingen van de ‘Workwell Foundation’, kwalificeerden slechts 42% van onze individuen voor hun ‘4-symptom PEM’ schema. Een andere set symptomen, misschien vergezeld van ernst-graden, zou nodig kunnen blijken om PEM bij meer patiënten te detekteren. In tegenstelling daarmee: overéénkomstig met hun cijfers van 100% en 81% hadden bijna al onze individuen (84%) problemen om binnen de 24 uur te herstellen. Om de validiteit en betrouwbaarheid te bepalen, zouden gegenereerde instrumenten getest kunnen worden t.o.v. objectieve metingen van PEM (zoals de 2-dagen herhaalde cardiopulmonaire inspanning test [Snell CR, Stevens SR, Davenport TE, Van Ness JM. Discriminative validity of metabolic and workload measurements for identifying people with Chronic Fatigue Syndrome. Phys Ther. (2013) 93: 1484-92 /// Vermeulen RC, Kurk RM, Visser FC, Sluiter W, Scholte HR. Patients with Chronic Fatigue Syndrome performed worse than controls in a controlled repeated exercise study despite a normal oxidative phosphorylation capacity. J Transl Med. (2010) 8: 93 /// Keller BA, Pryor JL, Giloteaux L. Inability of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome patients to reproduce VO2 peak indicates functional impairment. J Transl Med. (2014) 12: 104]) of t.o.v. individuen die geverifieerd werden als M.E./CVS door meerdere ervaren klinici.

Research-implicaties

Deze studie heeft ook implicaties voor het ontwerpen, de analyse en interpretatie van toekomstige studies. De meeste studies omtrent PEM hebben vertrouwd op een fysieke inspanning als stimulus maar onze resultaten ondersteunen meldingen van patiënten en klinici dat ander oorzaken kunnen leiden tot PEM. Slechts enkele studies hebben cognitieve, orthostatische of psychologische triggers gebruikt [Ocon AJ et al. Increasing orthostatic stress impairs neurocognitive functioning in Chronic Fatigue Syndrome with postural tachycardia syndrome. Clin Sci (2012) 122: 227-38 /// Gaab J et al. Enhanced glucocorticoid sensitivity in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Acta Neuropsychiatr. (2003) 15: 184-91]. Toekomstige studies zouden de effekten moeten blijven verkennen van andere oorzakelijke factoren. Researchers moeten uitkomst-metingen uitbreiden tot verder dan enkel pijn en vermoeidheid, en bij het screenen van individuen op PEM niet enkel vragen of ze ‘PEM’ hebben maar meer in detail informeren naar post-exertionele symptomen. Wanneer onderzoekers op slechts 1 of 2 symptomen focussen, i.p.v. op meerdere symptomen, en zich concentreren op zeer courante symptomen die zelfs bij niet-M.E./CVS worden gezien, is er geen duidelijke zekerheid dat ze het fenomeen PEM bestuderen zoals gerapporteerd door klinici, patiënten en de ‘Workwell Foundation’, of onze studie.

De meeste onderzoekers hebben er logischerwijs voor gekozen symptomen te evalueren waarvan ze verwachten dat ze uitgelokt worden door de geselekteerde oorzaak, bv. via het bestuderen van lichamelijke vermoeidheid na een inspanning of problemen na een mentaal-vermoeiende neuropsychologische batterij. Onze resultaten geven aan dat het nuttig kan zijn om symptomen buiten de geanticipeerde te beschouwen. Bijvoorbeeld: wetenschappers kunnen informeren naar immune/ inflammatoire symptomen en/of bloed-merkers voor inflammatie meten na studie-deelnemers te hebben onderworpen aan een cognitief-uitdagende taak zoals autorijden [Keech A, Sandler CX, Vollmer-Conna U, Cvegic E, Lloyd AR, Barry BK. Capturing the post-exertional exacerbation of fatigue following physical and cognitive challenge in patients with Chronic Fatigue Syndrome. J Psychosom Res. (2015) 79: 537-49]. Daarenboven zouden researchers de te weinig bestudeerde symptomen van PEM zoals stemming-, darm-, immuun-/ inflammatie-gerelateerde, of andere neurologisch gerelateerde symptomen zoals sensorische ‘overload’ moeten onderzoeken. Deze symptomen worden erkend in de post-Fukuda definities maar er werd weinig research naar uitgevoerd. De pathofysiologie van PEM zou veel vooruitgang boeken door het onderzoeken welke onderliggende fysiologische factoren zouden kunnen leiden tot een dergelijke constellatie van heterogene symptomen.

Ten slotte moeten onderzoekers behoedzaam zijn omtrent het ongewone tijdsverloop van PEM en de variabiliteit bij patiënten. Onze studie-deelnemers verklaarden dat type, intensiteit, frequentie en duur van PEM-inducerende stimuli op een onvoorspelbare manier de expressie en verloop van PEM beïnvloeden. Onder bepaalde omstandigheden kan PEM zelfs weken of maanden aanhouden. Daarom dienen studies te worden uitgebreid tot meer dan enkele dagen en, idealiter, zou de timing van uitkomst-metingen (of het nu subjectieve vragenlijsten of objectieve testen betreft) aangepast moet worden om te passen bij de PEM-chronologie van de individuen. Anderzijds kunnen researchers cruciale momenten (zoals het begin, de piek of het einde van PEM) missen, waarbij verschillen tussen individuen en controles ontmaskerd en/of in de kijker kunnen worden gezet. Vertraagde initiatie van PEM in relatie tot een oorzakelijke factor is bijzonder ongewoon en nauwer toezien op dit kenmerk zou vitale aanwijzingen voor de mechanismen achter PEM kunnen opleveren. Als wetenschappers uitkomsten moeten meten op vaste momenten, kunnen ze de individuen ten minste vragen hen te vertellen waar die tijdstippen vallen binnen het traject van hun PEM.

Beperkingen

Zwaktes van deze studie omvatten: mogelijke respondent-bias, een minder gedetailleerde PEM-vragenlijst dan ideaal zou zijn en beperkte veralgemeenbaarheid. Tijdens de recrutering screenden we individuen d.m.v. de Fukuda-criteria. Hoewel individuen geen PEM moesten hebben voor kwalificatie voor de studie, antwoorde 99% bevestigend wanneer werd gevraagd of ze PEM hadden. Ondanks onze inspanningen om een onbevooroordeeld beeld van PEM te verkrijgen zonder bestaande definities of beschrijvingen van PEM op te roepen, zouden meldingen van sommige individuen over PEM dus meer beïnvloed geweest kunnen zijn door wat ze hadden gelezen of gehoord. In de toekomst kan dit worden verholpen door prospectief patiënten met een risico op M.E./CVS te interviewen, bv. direct na een episode met Epstein-Barr infektueuze mononucleose, vóór ze hebben gehoord over of bekend raakten met de term PEM, i.p.v. retrospectief.

Ten tweede: aangezien dit overzicht een deel van een veel langer patiënten-enquête was, beperkten we het aantal en de complexiteit van de items. We scheidden bv. lichamelijke inspanning niet van cognitieve inspanning, rekenden geen andere types stressoren (bv. orthostatische) mee, informeerden niet naar de intensiteit van de stressoren en vroegen niet specifiek wanneer PEM begon en wanneer het stopte bij emotionele stress. De groep van Jason heeft gesuggereerd dat informeren naar de kwaliteit of het type post-exertionele vermoeidheid, en de frequentie en intensiteit van de symptomen kan helpen bij het onderscheiden van M.E./CVS. Wat betreft de keuzes: “het kan variëren” hadden we verder kunnen standaardiseren door de individuen te vragen te kiezen uit een vooraf gedefinieerde reeks tijdstippen i.p.v. hen antwoorden te laten opschrijven om die dan post-hoc te klassificeren in categorieën. De opgegeven tijdscategorieën konden helderder geweest zijn; de individuen konden bv. verward geweest zijn door categorieën zoals ‘1 dag’ versus ‘12-24 uur’ (die overlappen). Ook: het klein aantal individuen dat “niet toepasselijk” antwoordde op onze tijd-items ondanks het onderschrijven van PEM, zou te wijten kunnen zijn aan de opgegeven antwoord-keuzes, bv. Als de PEM van een individu consistent minder dan 1 uur duurde, was er geen specifieke keuze-mogelijkheid corresponderend met de deze situatie. Dit zijn details die we zullen overwegen voor toekomstige studies.

Ten derde: aangezien maximaal slechts 15% van de patiënten een diagnose kreeg van hun behandelend arts, namen we – om zeker te zijn van een voldoende aantal – individuen op die niet enkel van ‘Stanford University’s ME/CFS specialty clinic’ kwamen maar ook van de wachtlijst van de kliniek, plaatselijke steungroepen en aankondigingen. Ondanks deze pogingen, werd ons staal gedomineerd door Kaukasische (95%) vrouwen van middelbare leeftijd. Dit is ook waar voor de meeste M.E./CVS-studies en zou niet enkel de biologie van M.E./CVS kunnen weerspiegelen (studies tonen consistent dat 2-3 keer meer vrouwen dan mannen zijn aangetast) maar ook bredere socio-economische, gender-gerelateerde, en zelfs trends bij klinici geassocieerd met toegang tot de gezondheidzorg en diagnostische vooroordelen. Bijgevolg zou het kunnen dat onze bevindingen niet zo generaliseerbaar zijn tot groepen zoals kinderen, mannen, etnische minderheden of armen die ook M.E./CVS hebben.

Besluit

De belangrijkste sterke punten van deze studie liggen in de methodische exploratie van PEM waar de patient centraal staat, in een grote groep met M.E./CVS. Er werden definities van PEM samengesteld overwegend uit anecdotische meldingen door klinici en patiënten, aangevuld met waardevolle maar onvolledige, onbedoeld bevooroordeelde en/of beperkte studies. Onze studie biedt exacte symptoom- en tijd-patronen voor PEM. We leveren formeel bewijs dat PEM gelinkt met geschikte submaximale lichamelijke/cognitieve aktiviteit gelijkaardige symptomen en tijdspatronen vertoont als deze voorafgegaan door experimenteel-toegediende maximale fysieke aktiviteit. Deze ontdekking is belangrijk aangezien het de dagelijkse strijd die patiënten met M.E./CVS moeten leveren, ondersteunt. Onze bevindingen kunnen door klinici worden gebruikt om de diagnose van M.E./CVS te stellen, en door researchers om meer uitgebreide studies omtrent PEM te ontwerpen. Een vroege, accurate diagnose van M.E./CVS en een grondige kennis van PEM zal hopelijk de vooruitgang naar ziekte-modificerende behandelingen voor M.E./CVS (die er op dit moment nog niet zijn) versnellen.

mei 5, 2018

Aktivatie van AMPK & glucose-opname in M.E.(cvs) spiercellen

Filed under: Behandeling,Celbiologie — mewetenschap @ 7:52 am
Tags: , , , , , , ,

Onderstaand artikel betreffende AMP-geaktiveerd proteïne-kinase (AMPK) – niet te verwarren met ‘mitogen-activated protein kinase’ (MAPK) – is een vervolg op ‘Abnormale AMPK-aktivatie & glucose-opname in spiercellen bij CVS’. AMPK is een energie-voelend alarm-proteïne dat een dreigende energie-crisis in de cel voorkomt; een nutriënten- en energie-sensor die zorgt voor energie-homeostase. Het is ook betrokken bij de ‘cell danger response’, beschreven door Robert Naviaux: “AMPK optimaliseert de energie-efficiëntie en stimuleert de recyclage van cellulaire materialen bij autofagie (opruimen van beschadigde mitochondrieën). De mechanismen die geaktiveerd worden door AMPK ondersteunen regeneratie en zijn anti-inflammatoir omdat ze beschadigde proteïnen, lipiden, glycanen, RNA en DNA afbreken. AMPK faciliteert de her-synthese van deze macromolekulen via nieuw gesynthetiseerde monomeren en ververste bouwstenen.”.

Ook op te merken (zie ons stuk ‘Potentiële speeksel-biomerkers bij M.E.(cvs)’):“Er werd een een downregulering van ZAG (zink alfa-2-glycoproteïne; een belangrijke regulator van het energie-metabolisme in skelet-spieren) gevonden bij CVS. Dit adipokine (cytokine afgegeven door vet-weefsel) speelt een rol bij aktivatie AMPK, een belangrijke regulator van energie-metabolisme in cellen van menselijke skelet-spieren.”…

In een kort overzicht getiteld ‘Metabolic abnormalities in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis’ (Biochemical Society Transactions; 2018) Laat Prof. Julia Newton optekenen: “Studies die veranderingen qua mitochondriale funktie bij M.E./CVS tonen, dienen omzichtig te worden geïnterpreteerd aangezien de mitochondriale veranderingen te wijten kunnen zijn aan de ontregeling van verdergelegen signalisering-mechanismen, zoals het AMPK-mechanisme, eerder dan een defekt in de mitochondrieën zelf.”

AMPK-aktivatie door metformine bleek al de respons op oxidatieve stress en het mitochondriaal metabolisme te verbeteren in fibromyalgie-fibroblasten (‘Metformin and caloric restriction induce an AMPK-dependent restoration of mitochondrial dysfunction in fibroblasts from Fibromyalgia patients’; Biochimica et Biophysica Acta – Molecular Basis of Disease (2015) 1852: 1257-1267)…

————————-

Bioscience Reports (Pre-print April 2018)

Pharmacological activation of AMPK and glucose uptake in cultured human skeletal muscle cells from patients with M.E./CFS

Audrey E Brown, Beth Dibnah, Emily Fisher, Julia L Newton, Mark Walker

Institute of cellular medicine, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, United Kingdom

Samenvatting

Achtergrond Vermoeide skeletspieren en post-exertionele malaise zijn sleutel-symptomen van Myalgische Encefalomyelitis (M.E./CVS). We hebben eerder aangetoond dat AMPK-aktivatie en glucose-opname verstoord zijn in celculturen van menselijke skeletspieren afkomstig van patiënten M.E./CVS in respons op elektrische puls stimulatie, een methode die samentrekking van spiercellen induceert in vitro. Het doel van deze studie was vaststellen of AMPK farmacologisch kan worden geaktiveerd bij M.E./CVS.

Methodes

Primaire skeletspiercel-culturen van M.E./CVS-patiënten en gezonde controles werden behandeld met metformine of ‘compound 991’. De AMPK-aktivatie werd beoordeeld via western-blot en de glucose-opname werd gemeten.

Resultaten Zowel metformine als ‘compound 991’ behandeling verhoogde de AMPK-aktivatie en glucose-opname in culturen van spiercellen significant bij controles en M.E./CVS. De cellulaire ATP-inhoud bleef onveranderd door de behandeling hoewel deze significant verminderd was bij M.E./CVS t.o.v. controles.

Besluiten Farmacologische aktivatie van AMPK kan de glucose-opname in spiercel-culturen van patiënten met M.E./CVS verbeteren. Dit suggereert dat het feit dat elektrische puls stimulatie AMPK in dergelijke spiercel-culturen niet kon aktiveren, te wijten is aan een defekt proximaal aan AMPK. Er is verder werk vereist om het defect af te lijnen en te bepalen of farmacologische aktivatie van AMPK de spier-funktie bij M.E./CVS-patiënten verbetert.

Inleiding

[…]

AMP-geaktiveerd proteïne-kinase (AMPK) is een belangrijke mediator van de skeletspier-respons op inspanning. In respons op een energie-tekort, zoals tijdens spier-contractie, wordt AMPK geaktiveerd, resulterend in het uitschakelen van ATP-verbruikende processen en het opstarten van ATP-genererende processen. In skeletspieren omvat dit een verhoging van de opname van glucose in de spiercellen. We hebben eerder aangetoond dat AMPK-aktivatie verstoord is in celculturen van skeletspieren afkomstig van patiënten met M.E./CVS in respons op elektrische puls stimulatie (EPS), een methode die samentrekking van spiercellen induceert in vitro [Brown AE, Jones DE, Walker M, Newton JL. Abnormalities of AMPK activation and glucose uptake in cultured skeletal muscle cells from individuals with Chronic Fatigue syndrome. PLoS One (2015) 10: e0122982]. Deze abnormale AMPK-aktivatie resulteerde ook in een onvermogen op glucose-opname in de cellen in respons op EPS te verhogen.

AMPK is een heterotrimeer [samengesteld uit 3 verschillende onderdelen] complex van α, β & γ subunits. Er bestaan meerdere isoformen voor elke subunit en sommige isoformen komen tot expressie in een celtype- of weefsel-specifieke manier. AMPK kan allosterisch [verandering (dikwijls door wijziging van de 3-dimensionele vorm) van de aktiviteit van een proteïne/enzyme door de binding van een effector-molekule op een specifieke plaats] worden geaktiveerd, vooral door AMP, of via aktivatie van kinasen [groep enzymen die een fosfaat-groep aanbrengen op een proteïne of andere molekule (fosforylatie)] inclusief lever kinase-B1 (LKB1) en het Ca2+/calmoduline-afhankelijk kinase kinase (CaMKK). AMPK kan ook worden gereguleerd door farmacologische middelen zoals metformine, dat AMPK indirect aktiveert via de inhibitie van de ATP-synthese. Er werd een aantal kleine aktiverende molekulen ontwikkeld die direct op AMPK binden, resulterend in allosterische aktivatie van AMPK.

Het doel van deze studie was om te onderzoeken of AMPK gemodifieerd kan worden door farmacologische behandeling van culturen van menselijke skeletspier-cellen afkomstig van patiënten met M.E./CVS. We gebruikten een indirecte aktivator van AMPK (metformine [medicijn ter behandeling van diabetes type-2]) en een directe aktivator (‘compound 991’ [kleine organische molekule die bindt op AMPK; ontwikkeld door Merck – patent WO2010036613) om AMPK-aktivatie, glucose-opname en ATP-content van spiercellen na te gaan.

Studie-ontwerp en methodes

Studie-individuen

Er werden spier-biopten verkregen van 10 patiënten met de diagnose van Chronische Vermoeidheid Syndroom en 7 gezonde controle-individuen. De groepen warden gematcht voor leeftijd, en omvatten vrouwen en mannen. […] Alle patiënten voldeden aan de Fukuda criteria […]. Niemand vertoonde een neurologisch gebrek op basis van de klinische beoordeling. […]

Reagentia

[…]

Celculturen

[…] Alle experimenten warden uitgevoerd op gedifferentieerde myotubes [zich ontwikkelende skelet-spier-vezels] […].

Western-blotting

[…]

ATP-bepaling

[…]

Glucose-opname

[…]

Statistische analyse

[…]

Resultaten

Effekt van metformine & ‘compound 991’ op AMPK-aktivatie

Skeletspier-cellen van 7 gezonde controles en 8 CVS-individuen werden opgekweekt gedurende 7 dagen om te differentiëren. De cellen werden behandeld met 2 mM metformine gedurende 16 h of 1 μM ‘compound 991’ gedurende 2 uur vóór proteïne-extractie en ‘western blotting’. Metformine-behandeling verhoogde significant de AMPK-aktivatie […] bij controle- (p < 0.01) en CVS- (p < 0.05) myotubes (t.o.v. onbehandeld). De behandeling met ‘compound 991’ had een gelijkaardig effect: significante toename van de AMPK-aktivatie t.o.v. onbehandelde myotubes bij controles en CVS (p < 0.05). De fosforylatie van acetyl-CoA carboxylase [enzyme; AMPK is de voornaamste kinase-regulator van ACC] verhoogde op een dosis-afhankelijke manier in respons op ‘compound 991’.

Effekt van metformine & ‘compound 991’ op glucose-opname

Er kan worden verwacht dat de aktivatie van AMPK leidt tot een toename qua glucose-opname. Metformine-behandeling verhoogde significant de glucose-opname bij controle- en CVS-cellen, en het effekt was vergelijkbaar met dat van insuline. Bij de controles verhoogde metformine de glucose-opname van 632,8 ± 50,4 pmol/mg/min tot 1.014 ± 79,2 pmol/mg/min (p < 0.0005), terwijl bij CVS de glucose-opname steeg van 576,4 ± 26,5 pmol/mg/min tot 715 ± 21,2 pmol/mg/min (p < 0.0005). Behandeling met ‘compound 991’ verhoogde ook de glucose-opname bij concentraties van 0,1 μM & 1 μM bij zowel controle- als CVS-cellen. Bij de controles steeg de glucose-opname van 802,2 ± 59,4 pmol/mg/min tot 963,9 ± 37,9 pmol/mg/min en 1.084,3 ± 44,9 pmol/mg/min (p < 0.05) voor 0.1 μM & 1 μM 991, respectievelijk. ‘Compound 991’ verhoogde de glucose-opname van 633,8 ± 56,8 pmol/mg/min tot 933,7 ± 93,3 pmol/mg/min (p < 0.01) en 913,9 ± 105,7 pmol/mg/min (p < 0.01) voor 0,1 μM & 1 μM, respectievelijk. Voor zowel controle- als CVS-cellen was het effekt van de behandeling met ‘compound 991’ vergelijkbaar met dat van insuline.

Effekt van metformine & ‘compound 991’ op cellulaire ATP-inhoud

Behandeling met metformine of ‘compound 991’ verlaagde de cellulaire ATP-inhoud niet. De ATP-inhoud is echter significant gedaald in spiercel-culturen van CVS-patiënten in vergelijking met controles (p < 0.05), ongeacht de behandeling.

Bespreking

Deze studie toont aan dat AMPK en daaropvolgende ‘downstream’ effekten kunnen worden geaktiveerd door zowel een indirecte (metformine) als directe (‘compound 991’) aktivator van AMPK in skeletspier-cellen van patiënten met M.E./CVS. Dit in tegenstelling met onze eerdere studie van dezelfde spiercel-culturen die toonde dat EPS-gemedieerde contractie niet in staat was AMPK en glucose-opname te aktiveren in skeletspier-cellen van M.E./CVS-patiënten. Deze bevindingen duiden op een signalisering-defekt in de nabijheid van AMPK en er zijn verdere studies aan de gang om de expressie en werking van de belangrijkste proximale signalisering-molekulen te verkennen in M.E./CVS-culturen. Dit is het eerste rapport dat aantoont dat ‘compound 991’ actief is bij menselijke skeletspiercel-culturen. Er werd eerder aangetoond dat ‘compound 991’ de AMPK-aktiviteit en glucose-opname verhoogt in geïsoleerde skeletspieren van ratten. Deze effekten worden te niet gedaan in AMPKα1-/α2 myotubes van ‘knockout’ muizen, wat suggereert dat ‘compound 991’ specifiek werkt via AMPK. Verder bewijsmateriaal voor de specificiteit van ‘compound 991’ van AMPK wordt aangegeven door een screening van ‘compound 991’ tegen een panel proteïne-kinasen in cel-vrije testen. Dit toonde dat ‘compound 991’ AMPK-aktiviteit versterkt terwijl het geen effekt heeft op ‘upstream’ kinasen inclusief LKB1 & CaMKK.

Bewijsmateriaal geeft aan dat AMPK-aktivatie de glucose-opname verhoogt via aktivatie van AS160 [proteïne dat fosforylatie-afhankelijke glucose-opname in spiercellen medieert] en glucose-transporter translocatie naar het cel-membraan. Als onderdeel van ons lopend werk, onderzochten we hoe het zit met de AMPK-gemedieerde glucose-opname (met bijzondere focus op glucose-oxidatie en glycolyse) in de M.E./CVS-culturen. De regulering van AMPK is complex. Naast allosterische aktivatie door de binding van AMP, kan AMPK geaktiveerd worden door upstream kinasen zoals LKB1 & CaMKK. Een verstoorde inspanning-gestimuleerde glucose-opname in spier-specifieke LKB1 ‘knockout’ [gen coderend voor lever kinase-B1 ontbreekt] muizen suggereert dat LKB1 het voornaamste kinase zou kunnen zijn dat betrokken is bij regulering van AMPK bij contractie van skeletspieren. Het verband tussen AMPK en inspanning-tolerantie werd ook aangetoond bij AMPK-‘knockout’ muizen. Een skeletspier-specifiek AMPK-‘knockout’ model toonde een verminderde inspanning-capaciteit (‘voluntary wheel running’ [aktiviteit-meting bij proefdieren, waarbij ze vrij in een rad lopen] en ‘treadmill running to exhaustion’ [inspanning op een loopband tot uitputting]). Verstoorde spier-funktie werd aangegeven door een gedaalde maximale kracht en resistentie tegen vermoeidheid ex vivo [experiment met levend weefsel, buiten het lichaam]. Het is ook duidelijk dat spier-funktie sterk afhankelijk is van de metabole funktie, bijzonderlijk glucose-opname, zoals getoond in GLUT4-‘knockout’ [gen coderend voor glucose-transporter type-4 ontbreekt] muizen. Deze modellen tonen dat wanneer de glucose-opname verstoord is, de gevoeligheid voor vermoeidheid na inspanning versterkt is. Onderzoekers toonden ook dat de maximale kracht-ontwikkeling en het samentrekking-vermogen gedaald waren in deze muizen-modellen. Zoals werd gezien voor onze M.E./CVS skeletspiercel-culturen, in respons op contractie geïnduceerd door EPS, zijn zowel AMPK-aktivatie en glucose-opname verstoord is. We zouden voorspellen dat het ontbreken van een effekt op glucose-opname door EPS de samentrekking van spieren zou kunnen verstoren, leidend tot inspanning-intolerantie. De huidige studie suggereert dat dit onvermogen om AMPK te aktiveren in respons op contractie zou kunnen worden omzeild d.m.v. een farmacologische interventie, en bijdraagt aan het bewijs voor een klinische test aangaande een AMPK-aktivator in M.E./CVS.

Een andere belangrijke bevinding van deze studie is de significante daling qua cellulaire ATP-inhoud in skeletspieren bij M.E./CVS t.o.v. gezonde controles. Deze afname trad op ongeacht de behandeling en werd op 2 afzonderlijke momenten gemeten. Een gereduceede ATP-inhoud werd eerder al gezien bij M.E./CVS-patiënten na inspanning [Wong R et al. Skeletal muscle metabolism in the Chronic Fatigue Syndrome. In vivo assessment by 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy. Chest (1992) 102: 1716-1722] en verstoorde ATP-synthese werd ook al vastgesteld bij patiënten in vivo [Vermeulen RC, Kurk RM, Visser FC et al. Patients with Chronic Fatigue Syndrome performed worse than controls in a controlled repeated exercise study despite a normal oxidative phosphorylation capacity. J Transl Med (2010) 8: 93]. De ATP-inhoud beïnvloedt cel-overleving: een met leeftijd gerelateerde afname van de ATP-hoeveelheid in gecultiveerde fibroblasten is gelinkt met een verhoogde gevoeligheid voor cel-dood door necrose. Een andere studie rapporteerde echter verhoogde ATP-waarden in perifeer bloed mononucleaire cellen van patiënten met M.E./CVS [Lawson N et al. Elevated Energy Production in Chronic Fatigue Syndrome Patients. J Nat Sci (2016) 2]. Deze auteurs suggereerden dat vermoeidheid gelinkt zou kunnen zijn met niet-mitochondriale processen die ATP produceren, zoals glycolyse.

Potentiële oorzaken van een reductie qua cellulaire ATP-inhoud omvatten stoornissen van de mitochondriale funktie, een afname van het mitochondriaal membraan potentiaal, of verhoogde produktie van reaktieve zuurstof/stikstof soorten (ROS/RNS). Bewijsmateriaal voor een daling van de mitochondriale funktie in skeletspieren bij M.E./CVS is tegenstrijdig. Sommige studies vonden een verminderde mitochondriale inhoud, maar geen mitochondriale dysfunktie in skeletspier-biopten van M.E./CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles [Smits B et al. Mitochondrial enzymes discriminate between mitochondrial disorders and Chronic Fatigue Syndrome. Mitochondrion (2011) 11: 735-738], terwijl anderen metabole abnormaliteiten (consistent met verstoorde mitochondriale werking) identificeerden bij M.E./CVS [Naviaux RK, Naviaux JC et al. Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A (2016) 113: E5472-5480]. ROS kunnen een belangrijke rol spelen bij het vermogen van skeletspieren om zich aan te passen bij inspanning maar evenzeer kunnen toegenomen ROS de mitochondriale funktie verstoren, de samentrekkingskracht van spieren reduceren en bijdragen tot spier-dysfunktie. Er is enig bewijsmateriaal dat suggereert dat oxidatieve stress mechanismen geaktiveerd zijn in vivo bij M.E./CVS [Kennedy G, Spence VA, McLaren M et al. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms. Free Radic Biol Med (2005) 39: 584-589] maar, naar ons weten, werd dit niet onderzocht in vitro. Toekomstig werk zal zich moeten focussen op het onderzoeken van de mechanismen die er voor zorgen dat contractie AMPK niet kan aktiveren en op de mitochondriale funktie in skeletspieren.

De belangrijk bevindingen van deze studie zijn dat, ten eerste, farmacologische aktivatie van AMPK de glucose-opname in skeletspiercel-culturen van M.E./CVS-patiënten kan verbeteren en, ten tweede, cellulaire ATP-inhoud significant verminderd is in M.E./CVS spiercel-culturen. De vaststelling dat AMPK op een directe manier werd geaktiveerd door metformine en ‘compound 991’ maar niet via EPS in M.E./CVS culturen duidt op een signalisering-defekt proximaal aan AMPK. Er is verder werk vereist om het defekt af te lijnen en te bepalen of farmacologische aktivatie van AMPK de spier-funktie bij patiënten met M.E./CVS verbetert.

april 21, 2018

NIR-spectroscopie screening ter detektie van pathogene mitochondriale DNA-varianten bij ‘onverklaarde vermoeidheid’

Filed under: Celbiologie,Diagnostiek — mewetenschap @ 7:31 am
Tags: , , , , , ,

Op onze pagina’s hadden we het al over M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte. We gaven er daaromtrent de mening van M.E.(cvs)-specialisten weer. Een Italiaans onderzoeksteam schreef dienaangaande ook: “Een myopathie van waarschijnlijk mitochondriale oorsprong zou de daling in funktionele mogelijkheden van de spier kunnen verklaren, zowel als een vermindering in kracht maar, vooral, een vermindering in weerstand.” (‘Afwijkende Pijndrempels en Morfologie in de Spieren bij CVS’). Oproepen tot verder onderzoek bleven niet uit; zie ‘Rol van mitochondriale dysfunkties bij pijn (CVS & FM)’ & ‘Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?’. Er werd ook gewag gemaakt van “extreem zware of uitputtende inspanning die mitochondriale stoornissen bevordert, die de werking ervan permanent kunnen beschadigen” (zie ‘Inspanning-geïnduceerde mitochondriale dysfunktie’)…

Onderstaande publicatie over onderzoek uitgevoerd door researchers en artsen verbonden aan de Universiteit Gent zou een respons op de vraag naar meer onderzoek kunnen vertegenwoordigen maar jammer genoeg toont het de ongemakkelijke spreidstand aan tussen verschillende ‘stromingen’ betreffende onverklaarde vermoeidheid. Sommigen (bv. Prof. Van Coster) gaan hier voor de hypothese dat M.E.(cvs) elementen van een mitochondriale myopathie heeft, terwijl de adepten van de biopsychosociale school (bv. psychiater dr Mariman) alle langdurige vermoeiden op één hoop gooit, brede definities hanteren en een mengelmoes van patiënten (waarvan misschien slechts enkelen die M.E.(cvs) hebben) in één studie opnemen. Dat deze zoektocht slechts bij 1/3 aanwijzingen voor een eventuele mitochondriale myopathie oplevert, lijkt ons dan ook maar evident. Men zal argumenteren dat dit een piloot-studie betreft met maar een klein aantal patiënten maar ons lijkt dit een quasi amateuristische aanpak die van bij aanvang gedoemd is te mislukken en/of dergelijke halfslachtige resultaten op te leveren. Verder blijft de noodzakelijkheid van (invasieve) biopten een bijkomend obstakel. Ook hierbij is het amateurisme niet ver weg, te meer daar we vernemen dat spierbiopt-materiaal van sommige deelnemers gewoon is ‘verdwenen’…

De waarde van de nieuwe methodiek kan o.i. enkel worden nagegaan bij patiënten die beoordelen aan de geschikte criteria voor M.E.(cvs).

————————-

Appl Spectrosc. (2018) [pre-print]

Near-Infrared Spectroscopy Screening to Allow Detection of Pathogenic Mitochondrial DNA Variants in Individuals with Unexplained Abnormal Fatigue: A Preliminary Study

Celie BM1, Mariman A2,3, Boone J1,4, Delesie L2, Tobback E2,3, Seneca S5, De Paepe B6, Vogelaers D2,3, Van Coster RN6, Bourgois JG1,4

1 Department of Movement and Sports Sciences, Ghent University, Ghent, Belgium

2 Department of General Internal Medicine, Ghent University Hospital, Ghent, Belgium

3 Centre for Neurophysiologic Monitoring, Ghent University Hospital, Ghent, Belgium

4 Centre of Sports Medicine, Ghent University Hospital, Ghent, Belgium

5 Centre for Medical Genetics, University Hospital Brussels, Neurogenetics Research Group, Reproduction Genetics and Regenerative Medicine Research Group, Vrije Universiteit Brussel (VUB), Brussels, Belgium.

6 Department of Pediatrics, Division of Pediatric Neurology and Metabolism, Ghent University Hospital, Ghent, Belgium

Samenvatting

Onverklaarde abnormale vermoeidheid wordt gekenmerkt door chronische vermoeidheid die aanhoudt gedurende minstens 6 maand en onvoldoende wordt verklaard door enige erkende medische aandoening. In deze piloot-studie, werden 12 individuen met abnormale vermoeidheid die onverklaard bleef na een grondige screening, onderzocht m.b.v. een ‘near-infrared’ [elektromagnetische straling net buiten het zichtbaar licht; golflengte > 780 nm] (NIR) spectroscopie handgreep-test. Daarvan bleken er 4 een abnormaal zuurstof-extractie patroon te vertonen dat lijkt op dat van individuen met gedocumenteerde mitochondriale myopathie [MM]. Bij 3 van deze 4 individuen werden diverse mitochondriale abnormaliteiten gedocumenteerd via spectrofotometrische, immunocytologische, fluorescente en morfologische analyses uitgevoerd op skeletspier[biopten] en gecultiveerde huid-fibroblasten. Bij 3 van de 4 mensen met verminderde musculaire zuurstof-extractie werd een verschillende homoplasmatische pathogene mitochondriaal-DNA punt-mutatie (m.961T > C, m.1555A > G, m.14484T > C) getoond. [homoplasmie = enkel identieke mtDNA-kopieën aanwezig; alle cellen hetzelfde mitochondriaal genoom] Bij de vierde werd de aanwezigheid van meerdere grote mitochondriaal-DNA deleties [ontbrekende fragmenten] in spierweefsel vermoed. In tegenstelling daarmee hadden geen enkele van de 8 abnormaal vermoeide individuen met normale NIR-spectroscopie resultaten een pathogene mitochondriaal-DNA punt-mutatie of grote deleties (P < 0.001). Deze piloot-studie geeft aan dat NIR-spectroscopie kan dienen als een niet-invasief screening-instrument om een subgroep (patiënten) met mitochondriale dysfunktie af te bakenen bij de grote groep individuen met onverklaarde abnormale vermoeidheid.

Inleiding

Onverklaarde abnormale vermoeidheid die aanhoudt gedurende minstens 6 maand vormt een significant probleem dat leidt tot ernstige dalingen qua beroeps- en sociale aktiviteiten. De diagnostische benadering van onverklaarde abnormale vermoeidheid vereist een zorgvuldige uitsluiting van andere verklarende aandoeningen, zoals psychiatrische, farmacologische, endocriene, neoplastische, hematologische, infektueuze, metabole (inclusief mitochondriale), cardiopulmonaire, bindweefsel ziekten en slaap-stoornissen. Meerdere van deze aandoeningen kunnen makkelijk worden uitgesloten door gebruik te maken van de gepaste klinische onderzoeken. Sommige vormen onverklaarde abnormale vermoeidheid worden als idiopathisch [zonder bekende oorzaak] beschouwd, t.t.z. Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie, en de diagnose hangt af van de exclusie van andere ziekten en het voldoen aan diagnostische criteria (bv. de Fukuda criteria).

De uitsluiting van een mitochondriaal defekt als de onderliggende oorzaak voor vermoeidheid ligt niet altijd voor de hand. Bij jongere individuen zijn de klinische en biochemische abnormaliteiten overduidelijk. Uiteindelijk wordt de diagnose weerhouden na de geschikte biochemische, radiologische en genetische testen. In sommige gevallen, bijzonderlijk bij volwassenen, kunnen de klinische symptomen van mitochondriale defekten subtieler zijn. Sommige individuen met mitochondriale defekten vertonen zelfs geen tekenen van een myopathie of andere orgaan-betrokkenheid vooraleer ze ouder zijn geworden of symptomatisch worden na het innemen van medicatie die toxisch is voor de mitochondriale werking (natrium-valproaat [anti-epilepticum], aminoglycosiden [antibiotica], linezolid [antibioticum]). Hoewel inspanning-intolerantie, spierpijn en spierzwakte sleutel-symptomen zijn voor de erkende entiteit mitochondriale myopathie, kan onverklaarde abnormale vermoeidheid het enige of overwegende symptoom zijn bij een persoon met een mitochondriaal defekt. Bovendien kan het klinisch beeld CVS nabootsen. In een studie […] rapporteerden 62% van patiënten met gedocumenteerde mitochondriale ziekte overmatige symptomatische vermoeidheid (‘Fatigue Impact Scale’ ≥ 40), terwijl 32% ernstige, funktioneel beperkende vermoeidheid-symptomen meldden (‘Fatigue Impact Scale’ ≥ 80), vergelijkbaar met de vermoeidheid die wordt ervaren door patiënten met Myalgische Encefalopathie/CVS. Volgens de auteurs is subjectieve vermoeidheid een prominent symptoom bij individuen met mitochondriale ziekte maar de prevalentie, impact en etiologie ervan wordt nog niet goed begrepen.

In een eerdere studie toonden we dat ondubbelzinnig onderscheid gemaakt kan worden tussen gezonde controles en individuen met gedocumenteerde mitochondriale myopathie [Celie B, Boone J, Smet J et al. Forearm Deoxyhemoglobin and Deoxymyoglobin (Deoxy[Hb+Mb]) Measured by Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Using a Handgrip Test in Mitochondrial Myopathy. Appl. Spectrosc. (2015) 69: 342-347] d.m.v. NIR-spectroscopie in voorarm-spieren tijdens een ‘incremental cyclic contractions protocol’ [cyclus van spier-samentrekkingen met oplopende intensiteit] (ICCP) [Celie B, Boone J, Van Coster R, Bourgois J. Reliability of Near Infrared Spectroscopy (NIRS) for Measuring Forearm Oxygenation During Incremental Handgrip Exercise’’. Eur. J. Appl. Physiol. (2012) 112: 2369-2374]. Het doel van de huidige studie was om NIR-spectroscopie te gebruiken als een niet-invasief screening-instrument voor mitochondriale dysfunktie bij individuen met onverklaarde abnormale vermoeidheid zonder co-morbiditeit en geselekteerd na multidisciplinaire beoordeling [Vraag is: hoe onbevooroordeeld dit gebeurde wetende dat de artsen van het Gentse ‘CVS referentiecentrum’ de biopsychosociale school’ aanhangen…]. De deelnemers waarbij abnormale NIR-spectroscopie resultaten werden gevonden werden verder onderzocht d.m.v. spier- en huid-biopten [niet allemaal, zie ook onze inleiding] alsook bloed-onderzoeken om morfologische, biochemische of genetische abnormaliteiten in hun mitochondrieën en mitochondriaal DNA (mtDNA) te documenteren. Er werd ook bloed afgenomen van individuen met onverklaarde abnormale vermoeidheid en normale NIR-spectroscopie resultaten.

Methodes

Deelnemers

Er werden 2 groepen individuen vergeleken. Een eerste bestond uit 12 patiënten met de diagnose ‘ondubbelzinnige en onverklaarde abnormale vermoeidheid, zonder co-morbiditeit’ [niet noodzakelijk ME.(cvs)]. De tweede bestond uit 12 voor leeftijd en geslacht gematchte ongetrainde gezonde controles. De patiënten met ‘onverklaarde abnormale vermoeidheid’ werden gerecruteerd via de Afdeling Algemene Interne Geneeskunde van het Universitair Ziekenhuis van Gent, België. […] De leeftijd, lengte en gewicht van de patiënten (11 vrouwen, 1 man) waren 45 ± 8 jaar, 165 ± 6 cm & 71 ± 17 kg (gemiddelde ± standaard-deviatie). De controles (11 vrouwen, 1 man) waren gematcht voor leeftijd en geslacht. Hun leeftijd, lengte en gewicht waren 46 ± 8 jaar, 168 ± 7 cm & 70 ± 15 kg.

Diagnostisch beslissingmaking-proces voor Onverklaarde Abnormale Vermoeidheid

Voor de beoordeling van tot dusver onverklaarde en langdurige abnormale vermoeidheid, volgden we een holistische benadering gebaseerd op het biopsychosociaal model van Wessely et al. [!!!] Het geïntegreerd diagnostisch pad omvatte een internistische beoordeling, psycho-diagnostische screening, revalidatie-beoordeling en polysomnografie gecombineerd met een multipele slaap-latentie-test [EEG-registraties met een tussentijd van ongeveer 2 uur om het slaap-patroon overdag te onderzoeken]. De internistische beoordeling bestond uit een uitgebreide anamnese, met oog voor eerdere medische diagnoses of onderzoeken, en een lichamelijk onderzoek met bijkomende onderzoeken indien daar indicatie voor was. Een revalidatie-arts evalueerde de aanwezigheid van musculoskeletale co-morbiditeit waarvoor fysiotherapie voor bestaat. De psycho-diagnostische werd uitgevoerd door een klinisch psycholoog en omvatte anamnese, gevalideerde vragenlijsten en psychologische testen. Er had een psychiatrisch consult plaats wanneer de voorgeschiedenis suggestief was voor eerdere of huidige psychiatrische problemen, en wanneer er hints voor de aanwezigheid van een psychiatrische aandoening opdoken uit de psycho-diagnostische evaluatie of de multidisciplinaire bespreking. De uitkomst van deze multidisciplinaire bespreking was een diagnostische klassificatie in: (1) ‘ondubbelzinnige onverklaarde abnormale vermoeidheid’, (2) onverklaarde abnormale vermoeidheid met co-morbiditeit of (3) een aandoening die onverklaarde abnormale vermoeidheid uitsluit. Bij ondubbelzinnige en onverklaarde abnormale vermoeidheid waren naast elkaar bestaande slaap- of psychiatrische aandoeningen uitgesloten. Zodoende werd het diagnostisch proces niet beperkt tot enkel tekenen en symptomen. Zonder de discussie te willen aangaan omtrent de controversiële syndroom-definities, hebben we geopteerd voor het gebruik van de benaming ‘onverklaarde abnormale vermoeidheid’ om deze patiënten te beschrijven. [M.a.w. dit artikel handelt niet over M.E.(cvs) per se.]

‘Incremental Cyclic Contraction Protocol’ (ICCP)

Het ICCP bestond uit ritmische handgreep-samentrekkingen met oplopende intensiteit […]. Deze test werd uitgevoerd in ruglig m.b.v. een handgreep-dynamometer. Na bepaling van de maximale vrijwillige contractie kracht (MVC) […] werd de NIR-spectroscopie sonde op de M. flexor carpi ulnaris [spier die het polsgewricht laat buigen] & de M. flexor digitorum superficialis [onderarm-spier die zorgt voor buiging van alle vingers behalve de duim] geplaatst om de microvasculaire zuurstof-extractie te bepalen. Dit protocol startte met het afsluiten van de voorarm-arterie door het opblazen van een manchet tot 260 mmHg (onbepaalde duur, tot een evenwicht-toestand in deoxy[Hb+Mb] [deoxy-haemoglobine/ -myoglobine = haemoglobine/myoglobine dat niet gecombineerd is met zuurstof; het verschil qua weefsel absorptievermogen tussen de 2 geeft de balans tussen de aan- en afvoer van zuurstof in kleine bloedvaten] werd bereikt). De taak bestond uit periodes van 2 min waar oplopende samentrekkingen werden uitgevoerd (1 sec contractie, 1 sec relaxatie), met verschillende intensitieiten van de vrijwillige contractie kracht (% MVC). De samentrekking-periodes werden onderbroken door 60 sec rust. De arbeid-intensiteit begon aan 20% MVC en verhoogde per stap met 10% MVC. Het ICCP werd uitgevoerd tot er uitputting optrad. […] Het onderscheid tussen normale en abnormale NIR-spectroscopie responsen was overwegend gebaseerd op de resultaten van eerdere research; waarbij gezonde controles in staat bleken tot een funktionele toename van hun microvasculaire O2-extractie tot 72,8 % van hun maximale ‘gedwongen’ O2-extractie (tijdens arteriële occlusie [afsluiting]), terwijl MM-patiënten een gemiddelde maximale O2-extraction van 26 % bereikten. MM-patiënten vertoonden een homogene respons op deze handgreep-inspanning met een zeer klein deoxy[Hb+Mb] bereik van 17,2-34,4% van de gedwongen maximale O2-extractie. Eerder hebben we een goede test-hertest betrouwbaarheid van deze NIR-spectroscopische metingen bij gezonde controles getoond […]. Er werd enkel een hertest bij de patiënten uitgevoerd om de resultaten van de eerste test te bevestigen.

Metingen en analyse van de gegevens

NIR-spectroscopie. De skelet-spier weefsel-oxygenatie werd non-invasief gemeten d.m.v. een systeem gebaseerd op absorptie van infrarood (IR) licht, waarbij IR licht van verschillende golflengten wordt uitgezonden. De veranderingen in deoxyhaemoglobine en deoxymyoglobine (deoxy[Hb+Mb]) tijdens het ICCP (t.t.z. het gemiddelde van de hoogste 10 sec) werden uitgedrukt in verhouding met de arteriële occlusie, om mogelijke invloeden van de dikte van het vetweefsel in de voorarm en eventuele deconditionering-effekten te verminderen.

Analyses van skeletspier[biopt]en en huid-fibroblasten

Biopten. 4 individuen met abnormale deoxy[Hb+Mb] waarden (in %) tijdens het ICCP werden uitgenodigd om weefsel-biopten ondergaan om mitochondriale abnormaliteiten te documenteren. 3 daarvan (S1, S2 & S3) gaven toestemming voor skeletspier- (quadriceps) en huid-biopten. […] De spier-biopten werden verwerkt voor licht- en elektronen-microscopie & spectrofotometrische analyse, terwijl de huid-biopten dienden voor primaire fibroblast culturen. […]

Microscopische evaluatie van skeletspier[biopten]

[…]

Funktionele evaluatie van de oxidatieve fosforylatie (OXPHOS)

Er werd een standaard spectrofotometrische analyse gebruikt voor de meting van de aktiviteiten van de oxidatieve fosforylatie (OXPHOS) complexen (I, II, II+III, III & IV) en citraat-synthase in skeletspieren. Dezelfde enzymen werden getest in gecultiveerde huid-fibroblasten (uitgezonderd complex-I). Z-score [gestandaardiseerde waarde] = aktiviteit van het patient-staal min de gemiddelde aktiviteit van de controle-stalen gedeeld door de standaard-deviatie van de controle-stalen. De patient-aktiviteit wordt als deficiënt beschouwd als de Z-score < -3.0 is.

Immuno- en fluorescente kleuring van gecultiveerde huid-fibroblasten

[…]

Sequentie-bepaling van het volledig mitochondriaal genoom

[…]

Statistische Analyse

[…]

Resultaten & bespreking

Er werden significante verschillen gevonden qua deoxy[Hb+Mb] in de groep met onverklaarde abnormale vermoeidheid in vergelijking met een groep gezonde controles (P = 0.019). […] De gemiddelde deoxy[Hb+Mb] waarden tijdens de ICCP waren significant beïnvloed door een subgroep van 4 individuen met onverklaarde abnormale vermoeidheid. Bij deze individuen konden geen significante toenames qua deoxy[Hb+Mb] worden gevonden (test & hertest). Analyse van deze individuele resultaten toonde dat 3 individuen (S1, S2 & S4) een identiek, abnormaal deoxy[Hb+Mb] profiel hadden (test & hertest), wat gelijkaardig was met eerdere observaties bij patiënten met mitochondriale myopathie (MM). Volgens de resultaten van deze laatste studie, konden mitochondriale defekten bij gezonde controles worden uitgesloten, op basis van hun deoxy[Hb+Mb] profiel in de huidige studie. Bij 1 patient (S3) werd dit gewijzigd profiel slechts gevonden bij de hertest (normale deoxy[Hb+Mb] respons tijdens de eerste test), wat aangeeft dat de deoxy[Hb+Mb] respons van dit individu tijdens ICCP niet dezelfde was bij test en hertest.

Voor het testen van het mitochondriaal membraan potentiaal (ΔΨ [ΔΨmt; het spanning-verschil tussen het buitenste en binnenste mitochondriaal membraan]) werden JC-1 [fluorescente kleurstof die aktieve (rood) en inaktieve (groen) mitochondrieën kleurt; mitochondriale depolarisatie wordt aangegeven door een afname van de rood/groene fluorescentie-intensiteit] en MitoTracker [fluorescente kleurstof die afhankelijk van het membraan-potentiaal de mitochondrieën labelt] testen aangewend, welke geen wijzigingen qua ΔΨ opbouw oppikten. Hoewel de JC-1 fluorescente kleuring homogeen was bij controles en in fibroblasten van S2, vertoonden cellen van S1 & S3 een mozaïek-patroon [doordat de aanwezigheid van mtDNA-afwijkingen varieert van cel tot cel] aangezien een subset cellen voornamelijk inaktieve (groene) mitochondrieën bevatte. Dit mozaïek-patroon doet denken aan het patroon dat wordt gezien bij individuen met mtDNA-abnormaliteiten (e.g. punt-mutatie, deletie of depletie van het mtDNA). Immunocytochemische kleuring voor de oxidatieve fosforylatie complex-IV subunit-I toonde verminderde kleuring in gecultiveerde huid-fibroblasten van S2 & S3. In tegenstelling daarmee was de immunokleuring voor het oxidatieve fosforylatie complex-II (een complex dat enkel nucleair gecodeerde strukturele subunits bevat) normaal voor alle cel-lijnen (gegevens niet getoond), wat verder duidt op een onderliggend mtDNA-gerelateerd defekt.

De 4 abnormaal vermoeide individuen waarbij gedaalde zuurstof-extractie werd gedocumenteerd, droegen een pathogene mtDNA-variant. Het eerste individu (S1) bleek homoplasmatisch voor de m.961 T>C variant in gecultiveerde huid-fibroblasten en skeletspier. [homoplasmie voor een mutatie wil zeggen: alleen afwijkend mtDNA] Uit de literatuur is bekend dat de m.961 T>C variant gelinkt is met ‘non-syndromic hearing impairment’ [gedeeltelijk of totaal gehoor-verlies dat niet gepaard gaat met andere tekenen en symptomen]. De patient klaagde daadwerkelijk over gehoor-verlies sinds de vroege kindertijd en haar audiogram toonde significant gehoor-verlies in de hoge frequenties. Zoals verwacht op basis van het maternaal overerving-patroon of mtDNA, was haar moeder ook homoplasmatisch voor deze m.961 T>C variant. Er is weinig geweten over de prevalentie van deze mtDNA-wijziging. Poolse onderzoekers vonden dat slechts 2 op 500 gezonde individuen (0,4%) deze variant droegen in Polen. Onze tweede deelnemer (S2) had de m.1555A>G variant in homoplasmie, zoals haar moeder. Deze m.1555 A>G variant is geassocieerd met aminoglycoside-geïnduceerde doofheid welke maternaal wordt overgedragen […] Naar ons weten zijn er geen meldingen over de incidentie [mate van voorkomen] van de m.1555 A>G variant in de algemene bevolking. Er zijn slechts studies beschikbaar die prevalenties variërend tussen 0-0,70% tonen. De vierde deelnemer (S4) in onze studie bleek homoplasmatisch voor de m.14484 T>C variant in het MT-ND6 gen, wat één van de mtDNA-varianten is die geassocieerd zijn met Leber hereditaire optische neuropathie (LHON [plots verlies van gezichtsvermogen door afsterven van cellen in de oogzenuw]). Zoals verwacht waren alle onderzochte matrilineaire [in vrouwelijke lijn] verwanten (moeder en 6 nakomelingen) homoplasmatisch voor deze LHON-mutatie. LHON wordt veroorzaakt door een mitochondriaal overgeërfde degeneratie van de retinale ganglion cel-laag [type neuronen van het netvlies] en optische zenuw, leidend tot sub-acuut of acuut pijnloos, bilateraal visueel falen bij jong-volwassenen, voornamelijk mannen. De m.14484 T>C die de p.(Met64Val) substitutie [door de mutatie bepaalde omwisseling van het betreffend aminozuur in het proteïne] in de MT-ND6 subunit van complex-I veroorzaakt, is 1 van de 3 belangrijke mtDNA primaire mutaties van LHON. Ca. 50% van de mannen en 10% van de vrouwen met deze mutaties ontwikkelen optische neuropathie. Prevalentie-studies aangaande Leber hereditaire optische neuropathie werden meestal in West-Europa uitgevoerd: de prevalenties lagen tussen 1,36-3,22 per 100.000 voor de 3 meest frequente LHON-mutaties tesamen. Er werd een rigoureuze klinische en genetische studie betreffende LHON uitgevoerd in het noord-oosten van Engeland: in een populatie van 2,2 miljoen werden alle patiënten met onverklaard visueel falen en hun familieleden gescreend. Stamboom-analyse onthulde een minimum prevalentie voor m.14484 T>C van 0,3 per 100.000. Bij deelnemer 3 (S3) werden geen pathogene punt-mutaties gedetekteerd maar er werden meerdere deleties gevonden in het mitochondriaal genoom. De incidentie van multipele mtDNA-deleties in de algemene bevolking is onbekend. Als we voor de m.961 T>C mutatie een incidentie van 4/1.000 aannemen, voor de m.1555 A>G mutatie een incidentie van 7/1.000 en voor de m.14484 T>C mutatie een incidentie van 0,003/1000, is de kans dat een individu één van deze mitochondriale punt-mutaties draagt 0,011 [(4.000+7.000+3)/1.000.000]. In tegenstelling daarmee werd gevonden dat 3 van de 12 (0,25) individuen in onze studie één van deze pathogene punt-mutaties droegen. […] Geen enkele van de 8 patiënten met onverklaarde abnormale vermoeidheid waarbij normale NIR-spectroscopie resultaten werden verkregen, bleken een pathogene variant in hun mtDNA te dragen [sequentie-bepaling].

In de literatuur zijn er geen meldingen van NIR-spectroscopie abnormaliteiten gedetekteerd bij individuen die een uiteindelijke diagnose van CVS kregen. In een studie waarbij 16 patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/CVS werden vergeleken met 16 gezonde controles (handgreep-test/NIR-spectroscopie) [Miller RR, Reid WD, Mattman A, Yamabayashi C et al. Submaximal Exercise Testing with Near-Infrared Spectroscopy in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome Patients Compared to Healthy Controls: A Case-Control Study. J. Transl. Med. (2015) 13: 159], werd geen significant verschil tussen de 2 groepen gevonden. In een andere studie werden bloedstalen van 193 CVS-patiënten (Canadese criteria) genetisch geanalyseerd voor mogelijke mtDNA-variaties d.m.v. sequentie-bepaling van het ganse mitochondriaal genoom. [Billing-Ross P, Hanson MR et al. Mitochondrial DNA Variants Correlate with Symptoms in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome’’. J. Transl. Med. (2016) 14: 19] In deze laatste studie werd de sequentie van gans het mtDNA bepaald en geen enkele van de bekende pathogene mitochondriaal DNA mutaties werden gedetekteerd bij de individuen met CVS. Men zou een mogelijke heterogeniteit in verschillende groepen gelabeld als CVS in gedachten moeten houden, gezien de variabiliteit qua gebruikte definities, en verschillen qua diepgang van zowel somatische als psychiatrische diagnostische screening en het verstrekken van gegevens over de familiale geschiedenis.

Aangezien de 4 individuen werden gescreend via een gedaalde zuurstof-extractie tijdens inspanning van de voorarm-spieren, had een in vitro zuurstof-consumptie test moeten worden uitgevoerd in voorarm-skeletspier stalen om de gedaalde zuurstof-consumptie te bevestigen. Omwille van ethische redenen was het echter niet mogelijk om een skeletspier-biopt te nemen in voorarm-spieren gezien de hoge concentratie zenuwen en capillairen. In plaats daarvan werd een batterij diagnostische testen aangewend om aan te tonen dat de mtDNA-abnormaliteiten inderdaad een negatieve funktionele impact op de mitochondrieën hadden. Er werd een afname of complex-I aktiviteit en van complex-II+III aktiviteit in skeletspieren, en een daling van complex-IV aktiviteit in gecultiveerde huid-fibroblasten gedetekteerd in S2 m.b.v. spectrofotometrische analyse. In skeletspieren van S3 werd een vermindering van OXPHOS complex-IV aktiviteit gedetekteerd (uitgedrukt t.o.v. OXPHOS complex-II aktiviteit). De JC-1 groene en rode fluorescente kleuring van […] cellen van S1 & S3 toonde een mozaïek-patroon dat doet denken aan het patroon dat wordt gezien bij individuen met mtDNA-abnormaliteiten (punt-mutatie, deletie, depletie). Immunocytochemische kleuring voor de oxidatieve fosforylatie complex-IV subunit-I toonde verminderde kleuring in gecultiveerde huid-fibroblasten van S2 & S3. […] Bij elk van de 3 patiënten [die toestemmming gaven voor een biopt] werden één of meer mitochondriale abnormaliteiten gedetekteerd. Bij S4 waren bijkomende testen niet mogelijk aangezien de patient een huid/spier-biopt had afgewezen. S4 was echter homozygoot voor de m.14484 T>C mutatie die onbetwijfeld als een pathogene mutatie wordt beschouwd.

Besluit

Via niet-invasieve screening met NIR-spectroscopie en een ICCP, identificeerden we een subgroep [sterk uitgedrukt voor maar 4 op 12 patiënten…] individuen met onverklaarde abnormale vermoeidheid die drager zijn van een pathogene mtDNA variant. NIR-spectroscopie zou een krachtige techniek kunnen zijn om deze individuen te detekteren. Het spreekt vanzelf dat verdere studies met grotere groepen met onverklaarde abnormale vermoeidheid vereist zijn om onze bevindingen te bevestigen en hun klinische significantie te evalueren.

————————-

We herinneren er ook nog eens aan dat het meten van de ‘baseline’ spier-pH (via magnetische resonantie spectroscopie) metabole onevenwichten bij rust kan aantonen (bv. bij ernstige mitochondriale myopathieën). In ‘Abnormale zuur-verwerking in spieren bij CVS’ kan men lezen dat deze niet significant verschilde tussen controle- en CVS/M.E.-groepen…

Men weet ook dat bij bepaalde myopathieën het ryanodine receptor gen is aangetast (mutaties). Daarom willen we, n.a.v. het bovenstaande nog es oproepen tot meer research hieromtrent (zie ‘Ryanodine receptor & inspanning’)…

Volgende pagina »

Blog op WordPress.com.