M.E.(cvs)-wetenschap

mei 27, 2016

NK-cellen & SNPs in ion-kanalen en receptor-genen bij M.E.(cvs)

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 11:19 am
Tags: , , , , , ,

Onderstaand artikel is een integratie van resultaten betreffende TRP (‘SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS’) en AChR (‘SNPs in in Acetylcholine Receptoren bij CVS’) gevonden in vol-bloed bij M.E.(cvs)-patiënten en het verder onderzoeken van deze bevindingen bij geïsoleerde NK-cellen. De lezer wordt aangeraden vooraf missschien ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ (en ev. andere artikels betreffende NK-cellen alhier ook nog eens na te lezen…

In essentie rapporteert men hier over abnormale genen coderend voor ion-kanalen & receptoren in (geïsoleerde) ‘natural killer’ cellen. Men legt uit, op basis hiervan, waarom NK-cellen (onderdeel van het immuunsysteem) bij M.E.(cvs) niet goed funktioneren. Deze genen worden ook niet enkel gevonden in NK-cellen en met stelt dat de anomalieën verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor andere de andere symptomen van de ziekte.

Het research-team van het ‘National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases’ (NCNED) – waartoe deze onderzoekers behoren – blijken op termijn ook een screening-test op de markt te willen brengen op basis van “nieuwe merkers geïdentificeerd op witte bloedcellen”. Het is niet helemaal duidelijk of de hieronder beschreven SNPs daar ook onder vallen maar naar aanleiding van het persbericht daarover sprak Prof. Staines echter over “zeer specifieke delen van genen die coderen voor bepaalde receptoren of proteïnen die belangrijke rollen spelen bij het metabolisme, neuronale en cardiovasculaire funktie, enz.”. Wellicht zal het een combinatie zijn met de door deze onderzoeksgroep eerder gerapporteerde en gepatenteerde miRNAs…

————————-

Application of Clinical Genetics Vol. 9, pp 39-47 (2016)

Natural killer cells and single nucleotide polymorphisms of specific ion channels and receptor genes in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome

Sonya Marshall-Gradisnik (1,2), Teilah Huth (1,2), Anu Chacko (1,2), Samantha Johnston (1,2), Pete Smith (2), Donald Staines (2)

1School of Medical Science, Menzies Health Institute Queensland, Griffith University, Gold Coast, QLD, Australia

2National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases [NCNED], Menzies Health Institute Queensland, Griffith University, Gold Coast, QLD, Australia

Samenvatting

Doelstelling Het doel van dit artikel is om de cytotoxische aktiviteit van ‘natural killer’ (NK) cellen te bepalen, en te kijken of ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) en genotypes in ‘transient receptor potential’ (TRP) ion-kanalen en acetylcholine-receptoren (AChRs) aanwezig waren in geïsoleerde NK-cellen van patiënten die eerder de diagnose Myalgische Encefalomyelitis (M.E.)/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) kregen.

Individuen en methodes Er werd een totaal van 39 M.E./CVS-patiënten (51,69 ± 2 jaar oud) en 30 niet-vermoeide controles (47,60 ± 2,39 jaar oud) in deze studie opgenomen. Patiënten kregen de diagnose op basis van de CDC criteria. Er werd flow-cytometrie aangewend om de NK cytotoxische aktiviteit te onderzoeken. Er werd een totaal van 678 SNPs in geïsoleerde NK-cellen onderzocht (voor 21 zoogdier TRP ion-kanaal genen en 9 zoogdier AChR genen […]). SNP-associatie en genotype werd bepaald […].

Resultaten M.E./CVS-patiënten vertoonden een significante reductie qua percentage lysis van doelwit-cellen door NK (17% ± 4,68%) t.o.v. de niet-vermoeide controle-groep (31% ± 6,78%). Van de 678 onderzochte SNPs, werden 11 SNPs voor TRP ion-kanaal genen (TRPC4, TRPC2, TRPM3 & TRPM8) geïdentificeerd in de M.E./CVS-groep. 5 van deze SNPs waren geassocieerd met TRPM3, terwijl de rest geassocieerd was met TRPM8, TRPC2 & TRPC4 (P < 0.05). 14 SNPs bleken geassocieerd met nicotine en muscarine AChR genen: 6 met CHRNA3, de rest met CHRNA2, CHRNB4, CHRNA5 & CHRNE (P < 0.05). Er werden 16 genotypes geïdentificeerd met SNPs in TRP ion-kanalen en AChRs voor TRPM3 (n = 5), TRPM8 (n = 2), TRPC4 (n = 3), TRPC2 (n = 1), CHRNE (n = 1), CHRNA2 (n = 2), CHRNA3 (n = 1) & CHRNB4 (n = 1) (P < 0.05).

Besluit We identificeerden een aantal SNPs en genotypes voor TRP ion-kanalen en AChRs bij geïsoleerde NK-cellen bij patiënten met M.E./CVS, wat suggereert dat deze SNPs en genotypes betrokken kunnen zijn bij veranderingen qua NK-cel funktie en de ontwikkeling van M.E./CVS-pathologie. Deze anomalieën suggereren een rol voor de ontregeling van Ca2+ in AChR en TRP ion-kanaal signalisering in het pathomechanisme van M.E./CVS.

Inleiding

‘Natural killer’ (NK) cellen zijn granulaire [gekorrelde] lymfocyten die worden gevonden in het perifeer bloed, het beenmerg, de milt en in lymfeknopen. In het perifeer bloed beslaan NK-cellen 15% van de lymfocyten en ze kunnen worden gegroepeerd in 4 subtypes volgens de expressie op het cel-oppervlak en de densiteit van CD56 (neurale cel-adhesie molekule) en CD16 (FcγIII receptor, de lage-affiniteit receptor voor IgG). Deze fenotypes omvatten CD56brightCD16-/dim, CD56dimCD16bright, CD56dimCD16 & CD56CD16bright. Ongeveer 90% van de NK-cellen in het perifeer bloed zijn CD56dimCD16bright en de CD56bright beslaan ca. 10%. NK-cel cytotoxische aktiviteit vereist een aantal gereguleerde processen om apoptose [geprogrammeerde cel-dood] van de doelwit-cel te verzekeren.

Hoewel er weinig is geweten over Ca2+-signalisering in NK-cellen, werd er gezien dat het granule-afhankelijk pad voor apoptose calcium-afhankelijk is, terwijl het ‘death’-receptor mechanisme dat niet is. Bij apoptose bleken het transport van lytische proteïnen, exocytose [proces waarbij een vesikel (‘blaasje’ met inhoud) en het pre-synaptisch membraan samensmelten en de inhoud van het vesikel wordt vrijgegeven in de synaptische ruimte] en fusie duidelijk calcium-afhankelijk. Ca2+ is ook vereist voor de her-oriëntatie van microtubules [buisvormige proteïne-strukturen die deel uitmaken van het cel-skelet] en het actine-skelet [het proteïne actine is een onderdeel van het cel-‘geraamte’ dat bestaat uit verschillende soorten proteïne-polymeren, die samen zorgen voor stevigheid, vorm en beweeglijkheid], alsook de aktivatie van cytokinen gen-transcriptie. Bovendien hebben studies aangetoond dat er een verband bestaat tussen calcium-mobilisatie en het stopzetten van de degranulatie in PLCγ2-deficiënte NK-cellen [PLC = fosfolipase; PLC-gamma is een belangrijke regulator van intracellulair Ca2+].

‘Transient receptor potential’ (TRP) ion-kanalen komen tot expressie op bijna alle cellen en hebben een significant effekt op fysiologische funkties. Ontregeling van TRPs bleek geassocieerd met pathologische aandoeningen en ziekten, zoals kanker, skeletale abnormaliteiten, pijn-syndroom, enz. TRP ion-kanalen worden geaktiveerd bij aanwezigheid van irriterende stoffen, inflammatoire produkten en xenobiotische [lichaamsvreemde] toxinen, en hebben een belangrijke rol bij Ca2+-signalisering.

Acetylcholine (ACh) bindt op 2 membraan-proteïnen, namelijk de muscarine receptor (mAChR) en de nicotine receptor (nAChR), waarvan meerdere isoformen bestaan. ACh heeft niet-neuronale funkties, het non-neuronaal cholinerg system genaamd, in pancreatische β-cellen, gliale cellen, lymfocyten, ooglens-cellen en vasculair endothelium [= bedekkende cellen van bloedvaten] van het brein, dat gemedieerd wordt door Ca2+-signalisering. AChRs brengen aktivatie-signalen over in een waaier van menselijke weefsels, inclusief skelet- en gladde spieren, alle pre-ganglionische [van het CZS tot de ganglia (zenuw-knopen)] autonome zenuw-vezels, post-ganglionische [van de ganglia naar een orgaan] autonome parasympathische zenuwen, en op veel plaatsen over gans het centraal zenuwstelsel.

Myalgische Encefalomyelitis (M.E.)/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) heeft een ongekende etiologie en er is geen specifieke diagnostische test. De ziekte wordt grotendeels gekenmerkt door significante stoornissen van de lichamelijke aktiviteit en uitputtende vermoeidheid, en kan gepaard gaan met stoornissen van het geheugen, de cognitie en concentratie, meer spier- en gewricht-pijn, hoofdpijn, pijnlijke keel en lymfeknopen. Het is verder geassocieerd met ontregeling van het gastro-intestinaal, cardiovasculair en immuunsysteem. Belangrijk: NK-cel dysfunktie, in het bijzonder verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit, is een courante bevinding bij M.E./CVS-patiënten. We hebben eerder ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) geïdentificeerd in TRP ion-kanaal genen (TRPM3, TRPA1, TRPC4) en AChR genen (CHRM3, CHRNA10, CHRNA5 & CHRNA2) in perifeer bloed van M.E./CVS-patiënten. [Marshall-Gradisnik SM, Smith P, Brenu EW, Nilius B, Ramos SB, Staines DR. Examination of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in transient receptor potential (TRP) ion channels in Chronic Fatigue Syndrome patients. Immunol Immunogenet Insights. (2015) 7:1-6 /// Marshall-Gradisnik S, Smith P, Nilius B, Staines DR. Examination of single nucleotide polymorphisms in acetylcholine receptors in Chronic Fatigue Syndrome patients. Immunol Immunogenet Insights (2015) 7: 7-20; zie links onze inleiding] Deze SNP-anomalieën in genen coderend voor TRP ion-kanalen en AChRs kunnen gewijzigde receptor-proteïnen opleveren, die mogelijks de strukturen van TRP ion-kanalen en AChR, en ook hun funkties kunnen veranderen.

Het doel van deze studie was de NK cytotoxische aktiviteit te bepalen, alsook of SNPs en hun genotypes aanwezig waren in TRP ion-kanaal en AChR genen in geïsoleerde NK-cellen van M.E./CVS-patiënten.

Individuen en methodes

[…]

Resultaten

Deelnemers

Er waren 39 M.E./CVS-patiënten (51,69 ± 2 jaar) waarvan 71,79% vrouwen. Er waren 30 niet-vermoeide controles (47,60 ± 2,39 jaar) waarvan 56,67% vrouwen. […] Er werden geen significante verschillen gevonden qua tellingen van witte bloedcellen tussen M.E./CVS-patiënten en de niet-vermoeide controle-groep. […]

NK-cel zuiverheid

Er was geen significant verschil tussen de groepen wat betreft NK zuiverheid-graad. De zuiverheid van de NK-cellen na isolatie en aanrijking was > 93%.

NK-cel cytotoxische aktiviteit

Er was een significant verschil voor NK cytotoxische aktiviteit tussen de groepen wat betreft de E:T [effector/target’] ratio van 25:1 [de optimale verhouding voor het bepalen van de cytotoxische aktiviteit]. M.E./CVS-patiënten vertoonden een significante reductie qua NK percentage lyse van doelwit-cellen (17% ± 4,68%) vergeleken met de controle-groep (31% ± 6,78%).

SNP-analyse

Van de 678 SNPs geïdentificerd in TRP ion-kanaal and AChR genen van geïsoleerde NK-cellen, waren er 11 SNPs in TRP ion-kanaal genen (TRPC4, TRPC2, TRPM3 & TRPM8) die significant geassocieerd waren met de M.E./CVS-groep. Daarvan waren er 5 geassocieerd met TRPM3 […] terwijl de rest geassocieerd was met TRPM8 […] & TRPC4 […].

Er waren 14 SNPs geassocieerd met nicotine en muscarine AChR genen, waarvan er 6 met CHRNA3 […] en de rest met CHRNA2 […], CHRNB4 […], CHRNA5 […] & CHRNE […].

Genotype-analyse

Er werden 16 genotypes met SNPs geïdentificeerd die significant bleken voor TRPM3 (n = 5), TRPM8 (n = 2), TRPC4 (n = 3), TRPC2 (n = 1), CHRNE (n = 1), CHRNA2 (n = 2), CHRNA3 (n = 1) & CHRNB4 (n = 1). Van de als significant geïdentificeerde SNPs gingen we verder na of genotypes verschilden tussen de groepen. […] De ‘odds ratio’s [waarschijnlijkheid van het verband tussen aan- of afwezigheid van een bepaalde eigenschap en die van een andere eigenschap in een populatie] voor specifieke genotypes met SNPs in TRP & AChR genen in geïsoleerde NK-cellen varieerde tussen 3.13 & 11.39 voor M.E./CVS vergeleken met de niet-vermoeide controle-groep.

Bespreking

Verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit werd eerder al gerapporteerd bij M.E./CVS en de studie hier ondersteunt deze bevindingen. Het huidig onderzoek ondersteunt nieuwe bevindingen aangaande een aantal SNPs in genen coderend voor AChR en TRP varianten en genotypes van geïsoleerde NK-cellen van M.E./CVS-patiënten. Een bijkomende nieuwe bevinding is de identificatie van SNPs in TRPM3 & TRPM8 bij geïsoleerde NK-cellen, suggererend dat er TRPM3 & TRPM8 receptoren gelokaliseerd zijn op NK-cellen.

We rapporteren een significante reductie van de NK-lyse bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. de niet-vermoeide controles. De rol van TRP ion-kanalen bij Ca2+-signalisering, en aangeboren en adaptieve immuun-cellen wordt meer en meer gedocumenteerd. De TRPs bleken TRP kation-kanalen [TRPC worden geaktiveerd door fosfolipase-C, membraan enzymen die fosfolipiden splitsen] en TRP-melastatine [TRPM; melastatine is een vermeende tumor-suppressor] subfamilies, voornamelijk TRPC1, TRPC3, TRPC5, TRPM2, TRPM4 & TRPM7 tot expressie te brengen. Deze kanalen zijn niet-selektief en doorlaatbaar voor calcium. Ca2+ speelt een sleutelrol bij fusie van lytische granules in NK-cellen, alsook bij het verzekeren dat lytische granules zich naar de immuun-synaps [de interface tussen een antigeen-presenterende cel of doelwit-cel en een lymfocyt zoals een effector-T-cel of NK-cel] verplaatsen om perforine en granzymes af te geven om doelwit-cellen te doden. Rho GTPase Miro [Mitochondriaal Rho GTPase; een enzyme met een belangrijke rol bij mitochondriaal transport, betrokken bij mitochondriale homeostase en apoptose] biedt een link tussen de mitochondrieën en de microtubules, waar het de Ca2+-afhankelijke stopzetting van de mitochondriale motiliteit medieert. Aangezien Miro mitochondriale polarisatie [ontstaan/opbouw van een spanningsverschil over de mitochondriale membranen] modificeert, zou het ook transport van lytische granules naar de immuun-synaps kunnen veranderen, alsook de lytische funktie, te wijten aan de modulatie door de Ca2+-concentratie in het cytosol via TRP-melastatine en AChR genen. Het is duidelijk: mitochondrieën spelen een belangrijke rol bij de werking van NK-cellen. De ontdekking dat mitochondrieën een waaier aan AChR-subtypes tot expressie brengen, inclusief nicotine-α3, die differentieel tot expressie komen naar gelang het weefsel-type, suggereert dat nAChRs een impact kunnen hebben op de mitochondriale funktie en regulering van oxidante stress. Interessant: we rapporteerden eerder een significante daling van de ‘respiratory burst’ [of ‘oxidative burst’; snelle afgifte van reaktieve zuurstof molekulen; speelt een belangrijke rol in het immuunsysteem] funktie van neutrofielen bij M.E./CVS-patiënten. [Brenu EW, Staines DR et al. Immune and hemorheological changes in Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med. (2010) 8:1; zie link onze inleiding]

TRPM2 en TRPM3 mobiliseren Ca2+, waarbij de laatste de Ca2+-signalisering bleek te mediëren voor polarisatie van cytolytische granules en degranulatie. [Na de herkenning van doelwit-cellen door NK-cellen worden NK-cel receptoren geaktiveerd, wat helpt bij de vorming van een immuun-synaps, waarbij cytolytische granules die perforine en granzymes bevatten, in dezelfde richting worden geleid.] […] Interessant is ook dat gelijkaardige bevindingen voor NK-cel funkties werden gerapporteerd in de M.E./CVS-research [Brenu EW et al. High-throughput sequencing of plasma microRNA in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. PloS One. (2014) 9: e102783 /// Brenu EW et al. Longitudinal investigation of natural killer cells and cytokines in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2012)10: 88 /// Brenu EW et al. Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2011) 9: 81], wat mogelijks suggereert dat de genotype-wijzigingen die hier werden gerapporteerd voor TRPM3 ook een gelijkaardige rol kunnen spelen bij polarisatie en degranulatie van cytolytische granules.

Van de 678 SNPs die werden onderzocht, waren er 11 varianten van TRP ion-kanalen en 14 varianten van AChRs die significant geassocieerd waren met M.E./CVS vergeleken met niet-vermoeide controles. De variante TRP-SNPs waren gelegen in de gen-sequentie van 2 [kanonieke] TRP ion-kanalen (TRPC2 & TRPC4) en 2 melastatine TRP ion-kanalen (TRPM3 & TRPM8). We rapporteren ook variante SNPs in genen coderend voor 2 van de CHRM3receptoren, 2 CHRM1receptoren, 6 CHRNA3receptoren, 3 CHRNA2receptoren en 1 CHRNA5receptor, alsook 1 CHRNB4-receptor en 1 CHRNE-receptor.

Deze research hier rapporteert significante SNP associaties van genotypes van AChRs in geïsoleerde NK-cellen van M.E./CVS-patiënten. Lymfocyten brachten muscarine en nicotine AChRs tot expressie, T- en B-cellen en monocyten brachten alle 5 de subtypes van mAChRs (M1-M5) tot expressie, terwijl nAChRs werden gevonden voor α2-α7, α9, α10, β2 & β10 subunits. Lymfocyten maken deel uit van een cholinerg systeem dat onafhankelijk is van cholinerge zenuwen, wat resulteert in de regulering van de immuun-funktie. AChR-agonisten bleken lymfocyten-cytotoxiciteit te versterken en hun intracellulair cyclisch guanosine-monofosfaat [cGMP; een cyclisch nucleotide met een belangrijke rol in verscheidene biochemische processen in de cel, een zgn. secundaire boodschapper voor intracellulaire signaal-overdracht] en inositol-1,4,5-trifosfaat [IP3; secundaire boodschapper bij signaal-overdracht en lipiden-signalisering] te verhogen, wat suggereert dat het lymfocyten cholinerg systeem betrokken is bij de regulering van de immuun-funktie via AChRs gekoppeld met fosfolipase-C via veranderingen in Ca2+. Er is onderzoek dat het belang heeft benadrukt van varianten bij het beïnvloeden van gen-transcripten door het veroorzaken van alternatieve ‘splicing’ [splicing = tijdens het verwerken van RNA (na de transcriptie van DNA) worden de niet-coderende stukken (intronen) uit het pre-mRNA geknipt en de exonen van het pre-mRNA aan elkaar geplakt.], wat resulteert in anomalieën in het boodschapper-RNA en translatie-produkten. We identificeerden ook SNPs en een genotype in CHRNE bij M.E./CVS-patiënten. Het is interessant dat deze SNP gelegen is in het 3’ onvertaald gebied [‘untranslated regions, UTR; RNA-gebied gelegen na de start van de ‘translatie’ dat instaat voor de regulering ervan): beïnvloeden dikwijls de gen-expressie], waar een bindingplaats is voor regulerende proteïnen alsook voor microRNAs (miRNAs). Door binding op specifieke plaatsen in het 3’ onvertaald gebied, kunnen miRNAs gen-expressie van meerdere boodschapper-RNAs doen dalen door het inhiberen van de translatie of het direct veroorzaken van degradatie van het transcript. Onze eerdere research vond significante verschillen qua NK cytotoxische aktiviteit, alsook qua miRNAs in geïsoleerde NK-cellen van M.E./CVS-patiënten. [Brenu EW et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Affect Disord. (2012) 141: 261-269]

[Uitleg voor experten =>] Onderzoeken hebben gesuggereerd dat alternatieve ‘splicing’ in de coderende en ook niet-coderende sequenties significante onverwachte resultaten wat betreft het ‘splicing’-mechanisme van de gen-transcripten kunnen hebben. Het ‘splicen’ van genetische varianten gelegen in de exonen & intronen en de assemblage van het spliceosoom [complexe cellulaire ‘machine’ met een rol bij gen-expressie] dragen allemaal bij tot het ‘splicing’-mechanisme voor het correct coderen van een proteïne-sequentie. Bovendien zijn ‘enhancers’ [enhancer = kort stuk DNA dat kan binden met proteïnen (aktivatoren) om transcriptie van (een) gen(en) te aktiveren] en ‘silencers’ [transcriptie-regulerende factoren die zorgen voor verlaging of volledige onderdrukking van de vorming van RNA] gelegen in de exonen of intronen een integraal deel bij de herkenning van de correcte exon-sequentie. Belangrijk is dat intronen in staat zijn aktieve spliceosomen te genereren, wat aanleiding geeft tot alternatieve ‘splicing’. Gen 80036 (TRPM3) is geassocieerd met calcium-binnenkomst en calcium-opslag depletie via verschillende isoformen die geïdentificeerd werden via alternatieve ‘splicing’. Een gebied dat onontbeerlijk is voor kanaal-funktie [‘indispensable for channel function’; ICF] is een gebied van 18 aminozuren waarvan de afwezigheid zorgt dat de kanalen funktioneel niet in staat zijn om calcium-binnenkomst te mediëren, en dat bleek te ontbreken in een TRPM3 variant. Co-expressie van deze TRPM3 ICF varianten met funktionele TRPM3 ion-kanalen toonde daarenboven verstoorde calcium-mobilisatie. Aangezien TRPM3 ICF varianten overvloedige expressie vertonen in vele weefsels en cel-types, en 15% van alle TRPM3 isoformen uitmaken, kan de expressie op NK-cellen een mogelijke verklaring bieden voor gedaalde cytotoxische aktiviteit bij M.E./CVS-patiënten. Bepaalde ‘splice’-varianten, zoals TRPM3α1, kunnen mogelijks begunstigd zijn, culminerend in een gedaalde NK-cel cytotoxische respons en hitte-detektie, inclusief ontregeling van thermoregulerende responsen, nociceptie en transmissie van pijn, zoals centrale en perifere pijn-perceptie. Bovendien bleek TRPM8 ook geaktiveerd bij koude en schadelijke stimuli, wat suggereert dat de hier gerapporteerde genotype-wijzigingen overéénkomen met de klinische presentatie van thermoregulerende responsen, nociceptie, en transmissie van centrale en perifere pijn bij M.E./CVS-patiënten.

Onze resultaten suggereren dat SNP-varianten en genotypes gerapporteerd in NK-cellen wellicht niet exclusief zijn voor dit type immuun-cel. AChRs en TRP ion-kanaal receptoren komen overvloedig voor op meerdere cel-types en controleren andere funkties in lichamelijke systemen. Ca2+-signalisering in de context van TRP ion-kanalen en AChR-funktie is vitaal voor de werking van het centraal zenuwstelsel, en er is veel variëteit qua nicotine receptoren die tot expressie komen in dierlijke en menselijke immuun-cellen. Op te merken valt dat nAChRs betrokken bleken bij het wakker worden, slaap en vermoeidheid, alsook de funkties die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van pijn, geheugen en cognitie, die allemaal klinische symptomen bij M.E./CVS zijn.

Besluit

In deze studie identificeerden we, voor de eerste keer, SNPs in genen coderend voor TRPM3 en TRPM8 ion-kanalen in geïsoleerde NK-cellen. We identificeerden ook talrijke SNPs in nAChRs samen met andere TRP-kanalen in geïsoleerde NK-cellen, wat de belangrijke rol van het niet-neuronale ACh systeem bij NK-cel funktie zou kunnen verklaren. Anomalieën in genotypes van TRP ion-kanalen en AChRs suggereren dat veranderd calcium een belangrijke funktionele consequentie kan zijn, niet enkel voor NK-cellen maar ook afhankelijk van weefsel-type, vatbaarheid of voorbestemdheid voor M.E./CVS.

Advertenties

juli 10, 2015

Gen-expressie factor analyse differentieert FM, CVS & depressie

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 11:21 am
Tags: , , , , , , , ,

Het echtpaar Light en hun medewerkers van de ‘ University of Utah’ hebben al heel wat onderzoek gericht naar gen-expressie patronen bij M.E.(cvs) (en fibromyalgie). Links naar hier reeds besproken artikels zijn terug te vinden in de tekst. Ze houden daarbij rekening met de geleverde inspanning en vergelijken hun resultaten ook bij groepen met andere aandoeningen (bv. kanker – zie ‘Piloot-studie gen-expressie bij kanker versus M.E.(cvs)’).

In onderstaande studie werd gekeken naar de effekten van de aanwezigheid van co-morbide aandoeningen (FM en depressie): er werd bepaald welke mechanismen deze aandoeningen al dan niet delen. Daartoe werd gekeken of bepaalde genen konden worden gegroepeerd in relevante biologische ‘factoren’ en of deze konden worden gelinkt aan een bepaalde diagnose.

Op basis van de resultaten besloot hun team dat gen-expressie die relevant is voor fibromyalgie, M.E.(cvs) en depressie kan ondergebracht worden in biologische ‘clusters’; en dat M.E.(cvs) en depressie geassocieerd zijn met dezelfde 2 clusters – waarbij M.E.(cvs) een verhoogde expressie vertoont terwijl depressie een verlaagd expressie-patroon voor deze genen heeft.

————————-

Arthritis Care & Research (Pre-print juni 2015)

Gene expression factor analysis to differentiate pathways linked to fibromyalgia, Chronic Fatigue Syndrome and depression in a diverse patient sample

Eli Iacob (1), Alan R. Light (2), Gary W. Donaldson (1), Akiko Okifuji (1), Ronald W. Hughen (2), Andrea T. White (3) & Kathleen C. Light (2)

1 Department of Anesthesiology Pain Research Centre, University of Utah, Salt Lake City, UT

2 Department of Anesthesiology, University of Utah, Salt Lake City, UT

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

Samenvatting

Doelstelling Bepalen of onafhankelijke kandidaat-genen gegroepeerd kunnen worden tot betekenisvolle biologische factoren en of deze factoren geassocieerd zijn met de diagnose van Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en fibromyalgie (FMS) als men controleert voor co-morbide depressie, geslacht en leeftijd.

Methodes We bekeken de mRNA gen-expressie in leukocyten van 261 individuen: gezonde controles (n = 61), patiënten met enkel FMS (n = 15), enkel CVS (n = 33), co-morbide CVS & FMS (n = 79) en medicatie-resistente (n = 42) of medicatie-responsieve (n = 31) depressie. We gebruikten ‘Exploratory Factor Analysis’ (EFA) voor 34 kandidaat-genen om factor-scores te bepalen en regressie-analyse om te onderzoeken of deze factoren geassocieerd waren met specifieke diagnoses.

Resultaten EFA resulteerde in 4 onafhankelijke factoren met een minimale overlap van genen tussen de factoren, die 51% van de variantie kunnen verklaren. We labelden deze factoren op basis van funktie: 1) purinerge en cellulaire modulatoren; 2) neuronale groei en immuun-funktie; 3) nociceptie en stress-mediatoren; 4) energie en mitochondriale funktie. Regressie-analyse onthulde dat grotere expressie van factoren 1 & 3 positief geassocieerd was met CVS en negatief geassocieerd met depressie-graad (QIDS score), maar niet geassocieerd met FMS.

Besluit Expressie van kandidaat-genen kan gegroepeerd worden in betekenisvolle ‘clusters’, en CVS en depressie zijn geassocieerd met dezelfde 2 ‘clusters’ maar in omgekeerde richting – wanneer wordt gecontroleerd voor co-morbide FMS. Gezien het veel voorkomen van co-morbide ziekte en inter-relaties tussen biomerkers, zou EFA kunnen helpen om patiënten-subgroepen in deze populatie vast te leggen op basis van gen-expressie.

Inleiding

1-5 miljoen Amerikanen lijdt aan fibromyalgie-syndroom (FMS) en Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS). Beide aandoeningen zijn multi-symptoom syndromen met klachten zoals spier- en gewricht-pijn, vermoeidheid, slaapstoornissen en and stemming-problemen. Deze 2 syndromen komen dikwijls samen voor; bijna 70% van de individuen met FMS voldoen aan de criteria voor co-morbide CVS. Stemming-problemen komen ook samen voor met FMS en CVS: ca. 50% van de patiënten melden significante depressie.

Het is goed gedocumenteerd dat de aanwezigheid van depressie gepaard gaat met verergering van pijn, funktionele stoornissen, slechte slaap en slechte gezondheid in het algemeen. Hoewel er geen doorslaggevende oorzakelijke verbanden werden beschreven, is het zo dat patiënten met een geschiedenis van depressie later meer kans hebben op het ontwikkelen van chronische pijn en met vermoeidheid gerelateerde aandoeningen en, omgekeerd, degenen met [chronische] pijn hebben meer kans om een depressie te krijgen. Een nauw verband tussen CVS, FMS en depressie suggereert de aanwezigheid van gemeenschappelijke mechanismen die bijdragen tot deze aandoeningen. Ander bewijs suggereert echter dat FMS en CVS vergeleken met gezonde mensen perifere dysfunktie – wat betreft pijn, zenuw- en spier-vezels, immuun-merkers en mRNA gen-expressie patronen – vertonen, die niet volledig verklaard kunnen worden door depressie.

Leukocyten gen-expressie (mRNA) is een betrekkelijk niet-invasieve methode om de funktionele status van meerdere neurale en immune mechanismen gelijktijdig te bepalen in één enkel bloedstaal. Ons eerder werk gaf aan dat na matige inspanning, de ‘baseline’ gen-expressie is verhoogd bij CVS-patiënten en FMS voor één cytokine (IL-10), samen met zuur-detekterende (ASIC3), ‘transient vanilloid’ (TRPV1) en purinerge (P2RX4) ion-kanaal genen [Light AR, Bateman L, Jo D, Hughen RW, Vanhaitsma TA, White AT, et al. Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia Syndrome. J Intern Med. (2012) 271: 64-81; zie ‘Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM /// Light AR, White AT, Hughen RW, Light KC. Moderate exercise increases expression for sensory, adrenergic and immune genes in Chronic Fatigue Syndrome patients but not in normal subjects. J Pain. (2009) 10: 1099-112; zie ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS]. In dieren-modellen werd aangetoond dat dezelfde ASIC3, TRPV1 en P2RX4 receptoren samenwerken, differentieel geaktiveerd worden door metabolieten aan waarden die corresponderen met deze die worden opgewekt door vermoeiende vs. pijnlijke inspanning [Light AR, Hughen RW, Zhang J, Rainier J, Liu Z, Lee J. Dorsal root ganglion neurons innervating skeletal muscle respond to physiological combinations of protons, ATP and lactate mediated by ASIC, P2X and TRPV1. J Neurophysiol. (2008) 100: 1184-201; zie ‘Spier-metaboreceptoren]. Interessant is dat meerdere van deze genen die veranderd zijn bij CVS na inspanning ge-upreguleerd bleken bij depressieve mensen. Belangrijk: de meeste studies onderzochten de expressie van elk gen individueel in plaats van als gen-groepen, en bestudeerden CVS/FMS- of depressie-groepen afzonderlijk, waarbij de effekten van co-morbiditeit op gen-expressie werden genegeerd.

Onderzoek van gen-expressie geassocieerd met FMS, CVS en depressie kan ons helpen beter te begrijpen welke mechanismen deze aandoeningen gemeenschappelijk hebben. Er zijn veel kandidaat-genen maar het onderzoeken van een groot aantal genen is analytisch uitdagend en maakt de interpretatie van de resultaten lastig. Identificatie van coherente subgroepen genen zou moeten helpen leiden tot een beter begrip van de gen-expressies die een belangrijke kunnen spelen bij deze aandoeningen. In dit artikel stellen we een alternatieve strategie voor, gebruikmakend van ‘Exploratory Factor Analysis’ (EFA) gebaseerd op de premisse dat een set kandidaat-genen gegroepeerd kan worden in een veel eenvoudiger set ‘cluster’-factoren. We kunnen dan conventionele analyse toepassen op een klein aantal ‘super-variabelen’ in plaats van op een veel grotere set individuele genen met hoge variabiliteit. Onze studie probeerde 2 research-vragen te beantwoorden: 1) Kunnen kandidaat-genen onderverdeeld worden in betekenisvolle autonome ‘clusters’ d.m.v. factor-analyse? 2) Vertonen FMS, CVS en depressie-graad unieke of overlappende verbanden met specifieke gen-expressie ‘clusters’ of factoren als met controleert voor co-morbiditeiten?

Methodes

Deelnemers

Dit is een ‘cross-sectionele’ studie [analyse van gegevens van een populatie op één specifiek tijdstip] die leukocyten mRNA gen-expressie van meerdere overéénkomende ‘case-control’ studies onderzoekt. De deelnemers […] omvatten mannen en niet-zwangere vrouwen tussen 18 & 73 jaar oud: 33 individuen met CVS (‘Centre for Disease Control’ criteria, Fukuda 1994), 15 individuen met FMS (‘American College Rheumatology’ criteria, 1990), 79 met co-morbide CVS en FMS (beide criteria), 31 met medicatie-responsieve depressie (RESP; voorafgaande diagnose door arts, symptomen onder controle met medicatie), 42 met medicatie-resistente depressie (REF; voorafgaande diagnose door arts, in een depressieve toestand en niet reagerend op medicatie) en 61 gezonde controles zonder pijn, vermoeidheid of depressie. […] Exclusie-criteria omvatten aktieve virale of bovenste-luchtwegen infekties, chronische cardiovasculaire of long-aandoeningen, of andere chronische aandoeningen zoals bloedarmoede of kanker.

Bepalingen

[…] Depressie-graad: ‘Quick Inventory of Depression Symptomatology’ (QIDS) zelf-rapportering (gevalideerde vragenlijst met 16 items). Voor de deelnemers in de REF-groep: ‘Hamilton Rating Scale of Depression’ (HRSD)-24 […].

mRNA leukocyten gen-expressie

[…]

Statistische Methodes

[…]

Factor Analyse

‘Exploratory Factor Analysis’ (EFA) laat toe te onderzoeken hoe niet-gemeten latente variabelen (factoren), patronen van correlaties – die worden gevonden in de gemeten verbanden tussen genen – weergeven. [EFA is een statistische methode om de onderliggende struktuur van een relatief grote variabelen bloot te leggen. Het doel is de onderliggende verbanden tussen gemeten variabelen te identificeren.] De Pearson correlatie [meest gebruikte correlatie-coëfficiënt] onthulde dat veel van de 34 genen significante inter-correlaties vertonen. […] De factor-score determinatie-coëfficiënt, de theoretische correlatie tussen score en factor, geeft de betrouwbaarheid en validiteit aan van de scores. Coëfficiënten groter dan 0,9 duiden op een excellente overéénkomst. [hoge ‘loading’ = grote regressie-coëfficiënt van het gen op de factor]

Lineaire Regressie

Eénmaal dat de factoren bepaald waren via de EFA, gebruikten we multi-variate lineaire regressie om te bekijken of de factoren voorspeld konden worden door demografische/diagnostische variabelen (FMS-diagnose, CVS-diagnose, QIDS depressie-graad, leeftijd en geslacht). We voerden lineaire regressie analyse uit voor het volledig staal en het staal zonder de REF-groep. […] p < 0.05 significantie-level. Er dienen strengere criteria te worden gehanteerd wanneer een bevestigende FA wordt uitgevoerd.

Resultaten

Beschrijving van het staal

[…] Personen met CVS of FMS bleken ouder en voornamelijk vrouwen. Leeftijd en geslacht werden dus behouden als and co-variabelen. […]

Resultaten van de Verkennende Factor Analyse

[…] 4 factoren bleek optimaal voor een eenvoudige struktuur; […] minstens 4 genen per factor en een minimaal aantal genen met een hoge coëfficiënt voor meerdere factoren. […] 7 genen hadden hoge (> 0,4) coëfficiënten voor 2 factoren: HSPA2, PPARA [andere naam voor NR1C1, het proteïne is een transcriptie-factor en belangrijke regulator van het lipiden-metabolisme in de lever], SULT1A1, LTA, SIRT1, TRPV1 en TLR4. Er waren 3 genen zonder significante coëfficiënt (i.e. < 0,4), voor geen enkele factor: ADR2A [adrenerge receptor], OXTR [oxytocine-receptor], SPARC [coderen voor osteonectine; een glycoproteïne in beenderen dat calcium bindt].

Biologische Groepen op basis van de Factor Analyse

Factor 1 wordt voornamelijk gekenmerkt door genen betrokken bij purinerge and cellulaire modulator mechanismen inclusief purinerge ion-kanalen P2RX4 en P2RX7 (beiden geassocieerd met neuropathische pijn) alsook cellulaire/immune modulatoren NFKB1 [het proteïne NF-κB is een transcriptie-factor die wordt geaktiveerd door cytokinen, bakteriële/viral produkten, enz.], DBI [diazepam-bindende inhibitor; gen betrokken bij energie-regulering via lipiden-metabolisme, modulering van stemming via de GABA-A receptor en transcriptie van bijnier-steroïden], TNFA & IL10. Factor 2 wordt gekenmerkt door deze genen met hoge ‘loading’: glucocorticoid receptor NR3C1 [zie ‘NR3C1 – Glucocorticoid receptor geassocieerd met CVS], neureguline (NRG)-1 [neuregulinen zijn proteïnen met diverse funkties in de ontwikkeling van het CZS], chemokine-receptor CXCR4 [‘Gen-signatuur voor Post-Infektie CVS’: “CXCR4 is significant ge-upreguleerd bij mannelijke CVS-patiënten maar dit is wellicht niet specifiek voor CVS.”], ‘amyloid precursor protein’ [APP; ge-upreguleerd in het cerebrospinaal vocht bij CVS-patiënten; zie: ‘CVS-gerelateerd proteoom in cerebrospinaal vocht] & Toll-Like receptor 4 (TLR4) [Toll-like receptoren’ = op het oppervlak van leukocyten voorkomende receptoren], die allemaal een rol hebben bij neuronale groei en immuun-funktie. Factor 2 deelt deze genen met hoge ‘loading’: SULT1A1 [coderend voor een enzyme betrokken bij de verwerking van hormonen, neurotransmitters, enz.], LTA [gen coderend voor lymfotoxine-α of Tumor Necrose Factor-β], SIRT1 [betrokken bij mitochondriale biogenese] & TLR4 met Factor 3, en HSPA2 [coderend voor ‘Heatshock-related’ 70 kDa proteïne-2] met Factor 4. Factor 3 wordt voornamelijk gekenmerkt door het ASIC3-TRPV1 complex [zie eerdere artikels Light et al.], de NR3C2 mineralocorticoid receptor en cytokinen LTA & IL6, en daarom klassificeerden we deze set bij nociceptie en stress-mediatoren. Factor 4 wordt gekenmerkt door een hoge ‘loading’ voor genen die belangrijk zijn voor mitochondriale funktie (HSPA2, NDUFS5, ATP5E & COX5B), en de purinerge receptoren P2RY1 & P2RY2 die reageren op metabolieten die worden gegenereerd door de mitochondriale machinerie en dus voorlopig geklassificeerd als behorende tot energie en mitochondriale funktie.

Verband tussen factoren en diagnostische kenmerken (lineaire regressie [β-coëfficiënten])

[…] De factor-score coëfficiënten waren allemaal hoger dan 0,95 – wat wijst op een uitstekende betrouwbaarheid en validiteit […].

[…]

Voor het volledig staal vonden dat Factor 1 een significante positief verband met CVS (β-coëfficiënt = 0.34, p = 0.03), leeftijd (β = 0.16, p < 0.01) en geslacht (β = 0.57, p < 0.01). vertoonde Zonder de REF-groep werden gelijkaardige of sterkere associaties gevonden voor CVS, leeftijd en geslacht met een negatief verband met QIDS [depressie-graad] (β = -0.23, p = 0.05). Factor 2 had enkel een negatieve associatie voor leeftijd (β= -0.20, p < 0.01) […]. Factor 3 vertoonde een negatief verband voor leeftijd (β = -0.27, p < 0.01). Zonder de REF-groep was er ook een positieve associatie voor CVS (β = 0.39, p = 0.02), negatieve associatie met QIDS (β = -0.27, p = 0.02) en negatief verband met leeftijd. Factor 4 vertoonde een negatieve associatie voor depressie-graad (β = -0.16, p = 0.01). Deze relatie verdween als de REF-groep werd weggelaten. […].

Anders dan wat verwacht werd, was FMS niet significant geassocieerd met om het even welke factor; noch voor het volledig staal, noch wanneer de REF-groep werd weggelaten.

Bespreking

Het is goed gedocumenteerd dat FMS en CVS dikwijls samen voorkomen, en co-morbide depressie is courant bij beide. Jammer genoeg heeft het wetenschappelijke onderzoek – ondanks de goed gedocumenteerde heterogeniteit onder de patiënten binnen deze ziekten – vertrouwd op eenvoudige groep-vergelijkingen tussen patiënten en gezonde controles waarbij co-morbiditeiten werden genegeerd. Gezien de schaarste aan studies die biologische factoren geassocieerd met co-morbiditeiten en patiënten-heterogeniteit identificeren, is het overwegen van deze factoren kritisch voor de vooruitgang van onze kennis over de pathofysiologie van deze aandoeningen.

De mRNA gen-expressie gerelateerd met FMS, CVS en depressie is complex. Deze aandoeningen zouden kunnen worden bestendigd door de expressie van een zeer grote aantallen genen, die bijna zeker interageren via ingewikkelde patronen die de diverse fenotypische co-morbiditeiten opleveren. De conventionele kandidaat-gen benadering beschouwt dergelijke genen als grotendeels onafhankelijk en in staat om individueel te moduleren. Zelfs met het betrekkelijk klein aantal van 34 kandidaat-genen, is totale onafhankelijkheid echter biologisch onaannemelijk en statistisch onmogelijk. De voornaamste doelstelling van deze verkennende studie was om een alternatieve strategie voor te stellen om te bekijken of kandidaat-genen van bloed-leukocyten gegroepeerd zouden kunnen worden in betekenisvolle biologische ‘clusters’ in een gemengde populatie van FMS, CVS, depressie en gezonde controles. De tweede doelstelling was om te zien of de factoren zouden samenlopen met diagnostische variabelen in deze populatie.

Er werd een gen-panel van 34 genen gebruikt dat elementen vertegenwoordigt van biologische mechanismen die eerder betrokken bleken bij pijn, vermoeidheid en depressie: ion-kanalen, mitochondriale funktie, immuniteit/inflammatie, monoamine receptoren [membraan-receptoren die bij stimulatie een cascade intracellulaire gebeurtenissen initiëren die cellulaire biochemische reakties begeleiden], transcriptie-factoren en cellulaire signalisering modulatoren. Door middel van EFA identificeerden we 4 onafhankelijke factoren die 51% variantie voor hun rekening nemen en we hebben deze geklassificeerd op basis van de belangrijkste van elke groep: Factor 1 (purinerge en immune modulatoren), Factor 2 (neuronale groei en immuun-funktie), Factor 3 (nociceptie en stress-mediatoren) & Factor 4 (energie en mitochondriale funktie). Het is niet verrassend dat genen van één familie, bv. deze coderend voor IL-10, IL-6, TNF-α en LTA, bij verschillende factoren opduiken. Dit houdt éénvoudigweg verband met het feit dat binnen de grotere klasse van immuun-merkers, bepaalde subsets gecorreleerd zijn met genen van andere families. We onderzochten dan of deze factor-scores geassocieerd waren met diagnostische variabelen van FMS & CVS, alsook depressie-graad. Daarom hebben we bij effektief analyses uitgevoerd op de 4 gen-expressie super-variabelen i.p.v. de 34 genen, wat het dus minder onderhevig aan toeval maakt. Op dit moment begrijpen we deze groeperingen dan misschien wel niet volledig en kunnen we enkel speculeren wat betreft hun mogelijke relaties en biologische betekenis. Hieronder bespreken we kort de biologische rationale voor elke factor en hoe deze factor geassocieerd kan zijn met klinische variabelen van onze regressie-resultaten.

Factor 1: purinerge en cellulaire immuun-modulatoren

De eerste factor wordt gekenmerkt door de purinerge ion-kanalen P2RX4 en P2RX7, en meerdere cellulaire/immune modulatoren inclusief TNFA, NFKB1, DBI en IL10. De P2-ligand kanalen worden geopend door ATP […]. Ze komen tot expressie in vele cel-types inclusief immune, microglia en gliale cellen, en spelen rollen in immuniteit- en inflammatie-mechanismen. Overzicht-artikels beschrijven de vele funktionele rollen die deze receptoren zouden kunnen spelen bij stemming-aandoeningen en pijn in dieren en mensen. Onder hun signalisering-doelwitten [genen] bevinden zich de transcriptie-factor NFKB1 en deze coderend voor cytokinen zoals TNF-α en IL-10. Deze bleken allemaal betrokken bij FMS, CVS en depressie. Onze resultaten suggereren een associatie tussen CVS en deze factor wanneer wordt gecontroleerd voor FMS en depressie-graad. Depressie-graad vertoonde een negatieve associatie in de kleinere groep zonder de medicatie-resistente depressie (REF) patiënten. Onze eerdere research aangaande gen-expressie na inspanning toonde geen verschillen voor CVS bij ‘baseline’. De huidige resultaten suggereren dat deze super-variabelen bijzonder belangrijk kunnen zijn voor CVS. Dit kan ook een argument zijn voor het feit dat CVS te differentiëren is van depressie, hoewel ze beide dysfunktionele kunnen vertonen; omdat hogere expressie gelinkt was met de aanwezigheid van CVS maar ook met een lagere depressie-graad. Bovendien: aangezien meerdere studies hebben aangetoond dat inspanning geassocieerd is met abnormale veranderingen in inflammatoire mechanismen, zou toekomstige research factor-scores moeten onderzoeken vóór en na inspanning [Nijs J et al. Altered immune-response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic literature review. Exercise immunology review (2014) 20: 94-116].

Factor 2: neuronale groei en immuun-funktie

Factor 2 heeft positieve ‘loading’ voor genen die betrokken zijn bij neuronale groei en immuun-funktie. Vergeleken met Factor 1 – met immune cellulaire modulatoren zoals IL10 en NFKB1 – hebben de genen in deze groep rollen bij het controleren van deze modulatoren daardoor immuun-cel groei en funktie. In beide modellen met en zonder de REF-groep was er geen associatie tussen Factor 2 en CVS of FMS. Aangezien groeifactoren gewijzigd kunnen zijn na een aanval of uitdaging, zouden ‘baseline’ waarden geen verschillen kunnen vertonen, wat de nood aan meerdere metingen op verschillende tijdstippen beklemtoont.

Factor 3: nociceptie en stress-mediatoren

Factor 3 wordt gekenmerkt door positieve ‘loading’ voor het ion-kanaal receptor complex TRPV1-ASIC3 en de mineralocorticoïde receptor (MR) NR3C2. Zoals eerder beschreven, hebben deze receptoren belangrijke rollen bij de sensatie van pijn, inflammatie en vermoeidheid [Pollak KA et al. Exogenously applied muscle metabolites synergistically evoke sensations of muscle fatigue and pain in human subjects. Experimental physiology. 2014;99(2):368-80; ook het echtpaar Light werkte mee aan deze studie. Hier wordt gesuggereerd dat de combinatie van een ASIC-receptor en een P2X receptor vereist is voor het signaliseren van vermoeidheid en pijn.], en zijn ze geassocieerd met verergering van post-exertionele pijn en vermoeidheid bij CVS-patiënten. Ze kunnen ook een rol spelen bij depressie en angst. Het blokkeren van de MR kan pijn doen dalen in dieren-modellen en betrokken zijn bij pijn bij diabete neuropathie. Factor 3 heeft ook ‘loadings’ voor LTA en IL-6, inflammatoire cytokinen waarvan is geweten dat ze interageren met de TRPV1-, ASIC3- en MR-receptoren. Regressie-analyse suggereert dat de diagnose van CVS positief is geassocieerd met deze factor: er is een positieve trend in het volledig staal en een significant verband wanneer individuen met ernstige behandeling-resistente depressie niet worden uitgesloten. Verder is de QIDS-score negatief geassocieerd met deze factor maar slechts wanneer de REF-groep wordt uitgesloten. Gezien de rol voor deze receptoren bij pijn, vermoeidheid en depressie, suggereren deze resultaten dat CVS-patiënten dysfunktie in dit mechanisme (verhoogde expressie) vertonen en net zoals met de genen van Factor 1, is depressie gelinkt met een tegengestelde dysfunktie dan CVS in hetzelfde mechanisme (verminderde expressie).

Factor 4: energie en mitochondriale funktie

Factor 4 wordt gekenmerkt door genen betrokken bij energie en mitochondriale funktie. Deze verzameling genen was van groot belang gezien hun betrokkenheid bij spier-funktie en vermoeibaarheid bij FMS en CVS [Castro-Marrero J, Cordero MD, Saez-Francas N, Jimenez-Gutierrez C, Aguilar-Montilla FJ, Aliste L et al. Could mitochondrial dysfunction be a differentiating marker between Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia? Antioxidants & redox signaling. (2013) 19: 1855-60; zie ‘Mitochondriale dysfunktie – Differentiërende merker tussen CVS & FM?]. Studies hebben ook mitochondriale funktie gen-expressie onderzocht bij stemming-aandoeningen. Ondanks zijn mogelijk belang, bleek uit onze regressie-modellen dat Factor 4 ongerelateerd was met de diagnose van FMS of CVS, en enkel geassocieerd was met depressie als patiënten met ernstige behandeling-resistente depressie werden opgenomen. Eerder dan te besluiten dat deze factor niet ontregeld is bij CVS of FMS, suggereren we in plaats daarvan echter dat toekomstige studies expressie-wijzigingen moeten onderzoeken na een energie-verbruikende uitdaging zoals aanhoudende inspanning.

GLOBAAL ondersteunen de resultaten van de Factor Analyse het gebruik van EFA ter aflijning van een kleinere set super-variabelen gebruikmakend van gen-gen inter-correlaties van een groot aantal individuele genen. De huidige set kandidaat-genen werd gekozen op basis van eerdere literatuur die de betrokkenheid bij de aandoeningen documenteerde. […] De huidige regressie-resultaten suggereren eigenlijk dat ten minste bij ‘baseline’ de gen-expressie gerelateerd was met CVS en depressie-graad bij Factor 1 & 3, zonder verband met FMS voor enige factor. Daarom is het mogelijk dat deze genen meer verband houden met vermoeidheid dan met FMS-pijn, wat wordt ondersteund door sterkere wijzigingen na inspanning bij de CVS- maar niet de FMS-populatie. Toekomstige studies zouden de inclusie van andere interessante genen […] moeten overwegen. Bovendien: hoewel deze studie focuste op FMS-pijn en CVS-vermoeidheid, kunnen deze individuen ook pijn van andere oorsprong hebben. Het is mogelijk en waarschijnlijk dat gen-expressie factoren verschillend zullen zijn bij andere pijn-aandoeningen (artritis, lage-rug pijn, neuropathische pijn en kanker-pijn).

Onze studie omvatte het ganse spectrum: gezonde mensen, mensen met enkel depressie, met enkel FMS/CVS en co-morbide groepen. Dit is tegengesteld aan andere eerdere studies die deze aandoeningen vergeleken met niet-depressieve, niet-gemediceerde gezonde controles. Vergelijkingen tussen patiënten met chronische pijn/stemming-aandoeningen en gezonde controles zijn moeilijk te begrijpen omwille van de meerdere verstorende factoren. Het wegwerken van al die potentiële verstorende factoren is een moeilijke taak; toekomstige bevestigende analyse zou echter andere factoren die evenzeer belangrijk zijn (levensstijl, fitheid, obesitas, slaap-kwaliteit/kwantiteit en -aandoeningen, en medicatie) moeten opnemen; deze dragen allemaal bij tot de ernst van de ziekte en mogelijke wijzigingen qua gen-expressie.

Er zijn meerdere opmerkenswaardige beperkingen bij deze studie. Ten eerste: de data-set is ‘cross-sectioneel’ en vertegenwoordigt slechts één tijdstip. Er is research die suggereert dat individuen met CVS hun biologische verschillen in vergelijking met controles vertonen na een experimentele belasting. Daarom is het niet verrassend dat individuen minder verschillen vertonen (FMS, CVS en depressie t.o.v. controles) bij ‘baseline’. Het is kritisch dat toekomstige studies deze factoren onderzoeken na een experimentele belasting of behandeling (waarvan is geweten dat ze de symptomen verbetert). Ten tweede: deze studie startte met de focus op sterke co-morbiditeit van CVS en FMS met depressie. Deze aandoeningen komen echter ook vaker voor samen met o.a. prikkelbare darm, rusteloze benen syndroom en temporomandibulair gewricht aandoeningen disorders. Deze co-morbiditeiten dragen bij tot ziekte-heterogeniteit en kunnen zorgen voor een verdoezeling van de mogelijke verbanden van gen-expressie met FMS of CVS. Ten derde: we hebben er voor gekozen de factoren te benoemen op basis van kenmerken van de genen met de hoogste ‘loading’. Deze indeling omvat echter de diverse funkties van alle opgenomen genen niet. Toekomstige studies die de kandidaat-genen verder bekijken en een bevestigende factor-analyse, zouden hun voordeel halen uit het gebruik van gen-ontologie [gestandardiseerde weergave van de eigenschappen van genen en gen-produkten] instrumenten om overéénkomende genen verdere te onderzoeken.

De doelstelling van deze studie was om ‘clusters’ van genen te identificeren die funktionele autonomie vertoonden (sterke correlaties binnen ‘clusters’ maar zwakke correlaties tussen ‘clusters’). Het is een ganse uitdaging om deze verkennende doelstelling standvastig in een bevestigende setting te vatten. […] We kunnen niet beweren dat de geïdentificeerde ‘clusters’ ondubbelzinnig nauwkeurig zijn, enkel dat ze een aanvaardbare benadering bieden voor de correlaties tussen de 34 genen die in deze studie werden onderzocht.

Besluit

De resultaten van deze ‘Exploratory Factor Analysis’ studie ondersteunen de notie dat gen-expressie relevant voor FMS, CVS en depressie kan worden gegroepeerd in biologische coherente en betekenisvolle categorieën. Omdat de indelingen gebaseerd zijn op gen-gen-correlaties en genen combineren die zich in meerdere overlappende mechanismen bevinden, zouden toekomstige research-studies verder de aard van de verbanden moeten onderzoeken d.m.v. bevestigende factor-analyse van longitudinale gegevens. We onderzochten ook of gen-factoren, in plaats van individuele genen, zouden kunnen samengaan met specifieke symptomen. Preliminaire verkennende resultaten suggereren dat CVS en depressie-graad, maar niet FMS, geassocieerd zijn met de factor-scores wanneer wordt gecontroleerd voor leeftijd, geslacht en co-morbide symptomen, maar dat CVS gelinkt is met verhoogde expressie terwijl depressie gelinkt is met gedaalde expressie van de geclusterde genen. Met het vorderen van het wetenschappelijk onderzoek en beter begrijpen van deze complexe aandoeningen, is het belangrijk om heterogene populaties en hoe co-morbide aandoeningen de fysiologie kunnen moduleren, beter te leren begrijpen. Gezien het feit dat klinische interventies voor CVS en FMS dikwijls multi-modale behandelingen vereisen, zouden research-studies deze populaties ook moeten behandelen als zijnde een combinatie van ziekten en symptomen i.p.v. enkelvoudige klassificaties.

juni 12, 2015

SNPs in in Acetylcholine Receptoren bij CVS

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

Onderstaand artikel is een vervolg op ‘SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS’.

De acetylcholine-receptor (AChR) is een membraan-proteïne dat als een receptor werkt. De neurotransmitter acetylcholine is de belangrijkste stof die er op bindt en voor fysiologische responsen zorgt. Er zijn 2 types acetylcholine-receptoren (op basis van hun affiniteit en gevoeligheid voor andere molekulen): de nicotinerge acetylcholine-receptor (nAChR) en de muscarine acetylcholine-receptor (mAChR). De eerste (ook bekend als ‘ionotrope’ acetylcholine-receptoren) zijn responsief op nicotine en werken als ion-kanalen (wijzigen de doorlaatbaarheid van de cel). De tweede (ook bekend als ‘metabotrope’ acetylcholine-receptoren – ze werken via een ‘tweede boodschapper’ om signalen naar de cel te geven) zijn responsief op muscarine.

We schreven hier al over een suggestie van cholinergische anti-inflammatoire signalisering (zie Het Cholinergisch Anti-inflammatoir Mechanisme). Dr Vance Spence en zijn collega’s aan de Dundee University maakten ook al gewag van “verhoogde cholinergische aktiviteit in de perifere micro-circulatie aan bij patiënten met CVS” en “cerebrale hypo-perfusie gelinkt met abnormaliteiten in het cholinergisch metabolisme” (zie ‘Bloed-circulatie abnormaal bij mensen met CVS’). De research-groep van Stefania Fulle (Universiteit van Chieti in Italië) vond ook dat het belangrijk was dat “de expressie van een gen coderend voor een component van de nicotine-cholinergische receptor-bindingsplaats verminderd” bleek (zie ‘Transcriptie-profiel van spieren bij CVS’).

Hier wordt nu een mogelijke kadering voor aangereikt…

 

————————-

Immunology and Immunogenetics Insights 2015: 7

Examination of Single Nucleotide Polymorphisms in Acetylcholine Receptors in Chronic Fatigue Syndrome Patients

Sonya Marshall-Gradisnik (1,2), Peter Smith (2), Bernd Nilius (3) & Donald R. Staines (2)

1 School of Medical Science, Griffith University, Gold Coast, Australia

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

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

SAMENVATTING

DOELSTELLING: Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME) is een aandoening gekenmerkt door uitputtende vermoeidheid vergezeld van pijn en stoornissen van het geheugen, de cognitie en concentratie. Acetylcholine (ACh) heeft een groot aantal rollen bij neuronale en neuromusculaire transmissie. Er zijn 2 types Ach-receptoren, muscarine and nicotinerge, bestaande uit 17 verschillende subunits van de nicotinerge Ach-receptor (nAChR) en 5 verschillende subtypes van de muscarine receptor (mAChR) die bij mensen werden geïdentificeerd. Het doel van deze studie was om de rol van ACh receptor (nAChRs and mAChRs) ‘single’ nucleotide polymorfismen (SNPs) bij CVS/ME-patiënten te bepalen.

METHODES: 115 CVS/ME-patiënten (leeftijd = 48,68 ± 1,06 jaar) en 90 niet-vermoeide controles (leeftijd = 46,48 ± 1,22 jaar) nemen deel aan deze studie, waar de CVS/ME-patiënten werden gedefinieerd volgens de 1994 CDC criteria. Er werd een totaal aantal van 464 SNPs in 9 Ach-receptor genen (M1, M2, M3, M4, M5, alfa- 2, 5, 7 & 10) onderzocht.

RESULTATEN: 17 SNPs waren significant geassocieerd met CVS/ME-patiënten vergeleken met de controles. 9 van deze SNPs waren geassocieerd met mAChRM3 […], terwijl de rest the geassocieerd waren met nAChR alfa-10 […], alfa-5 […] en alfa-2 […].

BESLUIT: De gegevens van deze piloot-studie suggereren een verband tussen Ach-receptoren (voornamelijk M3) en CVS. Ach-receptor SNPs zouden kunnen bijdragen tot het pathomechanisme van CVS/ME.

Inleiding

De fysiologische funkties van acetylcholine (ACh) worden gemedieerd door 2 membraan-proteïnen: de muscarine (mAChR) en nicotinerge (nAChR) receptoren. Beide receptor-types hebben meerdere subtypes en zijn gelokaliseerd in het centraal en perifeer zenuwstelsel, inclusief het autonoom zenuwstelsel. ACh heeft ook een funktie in gladde spieren, zweetklieren, pancreatische β-cellen, gliale cellen, lymfocyten, cellen van de oog-lens, hersenen, het vasculair endotheel en het centraal zenuwstelsel (CZS). De afbraak van ACh in choline en acetaat wordt gekatalyseerd door het enzyme acetylcholinesterase (AChE).

Er zijn 5 mAChR subtypes: M1, M2, M3, M4 & M5, waarbij M2 & M4 inhiberende receptoren zijn, en M1, M2 & M3 stimulerende receptoren. Eens ze geaktiveerd zijn, heeft elk subtype kenmerkende funkties. Aktivatie van M1, M3 & M5 receptoren resulteert in verhoogde intracellulair calcium signalisering. In tegenstelling daarmee inhiberen geaktiveerde M2 & M4 receptoren adenylaat-cyclase [ACs; enzymen van belang bij het energie-metabolisme] aktiviteit en mediëren de werking van niet-seleltieve kation-kanalen, ‘transient receptor potential’ [TRP; zie ‘SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS] kanalen en kalium-kanalen.

nAChRs zijn snelle ionotrope nicotinerge receptor kanalen die de influx van kationen zoals kalium-, calcium- en natrium-ionen in de cel toelaten. Naar gelangd de combinatie van verschillende subunits, kunnen AChRs heteromeren of homomeren vormen [combinatie van verschillende of identieke subunits].

Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME) is een aandoening die wordt gekenmerkt door uitputtende vermoeidheid gepaard met stoornissen qua geheugen, cognitie en concentratie, alsook pijn en ontregeling van de gastro-intestinale, cardiovasculaire en immuun-systemen. [Lees o.a. onze meldingen over het werk van Ekua Brenu, Don Staines & Sonya Marshall-Gradisnik op deze pagina’s]

Belangrijk: er werd opgemerkt dat de perifere cholinerge werking abnormaal is bij CVS/ME-patiënten die worden blootgesteld aan Ach, waarbij het langer duurt voor bloeddoorstroming-pieken naar normale waarden terugkeren. Er werd ook verhoogde gevoeligheid voor ACh in het perifeer vasculair endotheel gemeld. [Khan F, Kennedy G, Spence VA, Newton DJ, Belch JJ. Peripheral cholinergic function in humans with Chronic Fatigue Syndrome, Gulf War syndrome and with illness following organophosphate exposure. Clin Sci (2004) 106: 183-189 /// Spence VA, Khan F, Kennedy G, Abbot NC, Belch JJ. Acetylcholine mediated vasodilatation in the microcirculation of patients with Chronic Fatigue Syndrome. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids (2004) 70: 403-407; zie ook ‘Bloed-circulatie abnormaal bij mensen met CVS] ACh beïvloedt de funktie van immuun-cellen en wordt aangemaakt en gesecreteerd door een brede waaier immuun-cellen, inclusief lymfocyten. Wij hebben, samen met anderen, gerapporteerd over veranderingen in immuun-cel fenotype en funktie, alsook cardiale en neurologische effekten bij de ziekte aangestipt. Daarnaast hebben we gerapporteerd over ‘single’ nucleotide polymorfismen (SNPs) in ‘transient receptor potential’ (TRP) ion-kanalen bij CVS/ME-patiënten. [zie SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS] SNPs komen voor in de coderende sequenties, niet-coderende gebieden of inter-genitische regionen, waarbij deze SNPs – afhankelijk van hun locatie en de invloed van bijkomende ‘splicing’-mechanismen [Splicing: tijdens het verwerken van RNA (na de transcriptie van DNA) worden de niet-coderende stukken (intronen) uit het pre-mRNA geknipt en de exonen van het pre-mRNA aan elkaar geplakt.] – kunnen leiden tot ziekte. Gezien deze rapporten, en de rol van TRPs en AChRs bij cellulaire funkties, was het doel van de huidige studie om SNPs in AChRs te onderzoeken bij dezelfde groep CVS/ME-patiënten waarbij we eerder TRP SNP-anomalieën hadden gerapporteerd.

Methodologie

Individuen. […] 1994 CDC criteria voor CVS. 115 CVS/ME-patiënten en 90 niet-vermoeide controles. […]

DNA-extractie. […]

SNP-genotypering studies. […]. Er werden aangepaste testen ontwikkeld voor 464 SNPs over 9 (zoogdier) acetylcholine receptor genen (M1, M2, M3, M4, M5 alfa 2, 5, 7 & 10) […].

Statistische analyse. […] significantie P-waarde 0.05.

Resultaten

Deelnemers. Er werd een totaal van 115 CVS/ME-patiënten (leeftijd = 48,68 ± 1,06 jaar) – 84 (73,04%) vrouwen en 31 (26,96%) mannen – gerecruteerd. De 90 niet-vermoeide controles (leeftijd = 46,48 ± 1,22 jaar) omvatten 59 (65,56%) vrouwen en 31 (34,44%) mannen. Alle deelnemers waren van Europese afkomst. Alle deelnemers waren tussen 25 en 65 jaar, en sommigen werden uitgesloten op basis van symptomen en antwoorden op vragenlijsten (medicatie, co-morbide chronische ziekte, psychose of epilepsie, zwangerschap/borstvoeding, roken). […]

SNP-associatie studies. Van de 464 SNPs onderzocht in deze studie, werden er 393 succesvol geïdentificeerd bij beide deelnemende groepen. Van de 393 bleken er 17 significant geassocieerd met CVS. 9 van deze SNPs waren geassocieerd met mAChRM3 […], terwijl de rest geassocieerd was met nAChR alfa-10 […], alfa-5 ([…] en alfa-2 […].

Bespreking

Deze piloot-studie onthulde een aantal AChR SNP-variaties bij CVS/ME-patiënten. Specifiek: binnen de coderende sequenties van 9 AChR-genen (op 464 onderzochte SNPs), werden 17 allelen gevonden die significant geassocieerd zijn met CVS/ME vergeleken met niet-vermoeide controles. Bovendien waren deze allelen gelegen in de gen-sequentie van één van de muscarine acetylcholine receptoren (mAChRM3) en 3 nicotinerge acetylcholine alfa receptoren (nAChRa2, nAChRa5 & nAChRa10). Interessant was dat we, in onze eerdere studie, een aantal SNPs identificeerden in de TRP-familie, nl. TRPM3. Het belang van SNPs in mAChRM3 en TRPM3 is dat de laatste met mAChRM3 koppelt en geaktiveerd kan worden door ACh.

Er is weinig informatie beschikbaar over de rol van deze AChR SNPs. Gewijzigde ‘splicing’ in de niet-coderende sequenties zou echter een significante, onverwachte uitkomst van het ‘splicing’-mechanisme van de gen-transcripten kunnen hebben. ‘Splicen’ van genetische varianten die intron-varianten zijn, speelt een rol bij gewijzigde ‘splicing’-mechanismen, resulterend in diverse proteïne-isoformen [verschillende vormen van één proteïne]. […] Belangrijk is dat een aantal intron-varianten in de SNPs geassocieerd was met de werking van gladde spieren en de ademhaling […], neurocognitieve funktie […], neuropathische pijn […] en maag-funktie […]. Daarnaast rapporteren we hier het SNP rs6669810, verantwoordelijk voor het gen ART1, een ADP-ribosyltransferase dat de ADP-ribosylering [De biologische funktie van ADP-ribosylering is gerelateerd met DNA-herstel, apoptose en ziekte-respons. Een hypothese stelt dat oxidanten en vrije radikalen het DNA beschadigen, oxidatieve stress zou via het ADP-ribosylering mechanisme DNA-herstel kunnen initiëren.] van arginine-residuen in proteïnen katalyseert, bij CVS/ME-patiënten. Mono-ADP-ribosylering is een post-translationele modificatie [verandering in de eiwitten na de vertaling vanuit RNA] van proteïnen aangetast door een waaier aan bakteriële toxinen, inclusief cholera, kinkhoest en hitte-labiele enterotoxinen van Escherichia coli. Interessant is dat researchers melding hebben gemaakt van verhoogde virale ladingen, met ademhaling geassocieerde ziekten, neurocognitieve veranderingen en neuropathische pijn bij CVS/ME-patiënten. [Meeus M, Nijs J. Central sensitization: a biopsychosocial explanation for chronic widespread pain in patients with fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome. Clin Rheumatol (2007) 26: 465-473 /// Ocon AJ, Messer ZR, Medow MS, Stewart JM. Increasing orthostatic stress impairs neurocognitive functioning in Chronic Fatigue Syndrome with postural tachycardia syndrome. Clin Sci (2012) 122: 227-238; zie ‘Neurocognitie & cerebrale bloeddoorstroming bij CVS+POTS’ /// Smith AP, Thomas M, Borysiewicz L, Llewelyn M. Chronic Fatigue Syndrome and susceptibility to upper respiratory tract illness. Br J Health Psychol (2010) 4: 327-335]

Er werden SNPs gevonden in mAChR receptoren die verantwoordelijk zijn voor het initiëren van de samentrekking van gladde spieren, zoals in het gastro-intestinaal en genito-urinair kanaal, alsook voor effekten in immuun-cellen, epitheliale, ovariële en ooglens-cellen, en klieren. Daarnaast werden ook nAChRs gerapporteerd op T- en B-lymfocyten. Menselijke T-lymfocyten brengen de α3, α4, α7, ß2 & ß4 receptor-subunits tot expressie, terwijl bij muis en mens thymus mAChR expressie een rol bleek te spelen bij T-lymfocyten ontwikkeling en proliferatie. Er werden ook α4 of α7 subunits gerapporteerd op B-lymfocyten en die bleken proliferatie te stimuleren en antilichaam-produktie te doen dalen. Dergelijke bevindingen bieden mogelijks inzicht betreffende de hier gevonden SNPs, want eerdere onderzoeken hebben melding gemaakt van gecompromitteerde immuun-funktie bij CVS/ME. Belangrijk: veranderingen qua aantallen en werking van lymfocyten, zoals ‘natural killer’ (NK) lymfocyten en T- & B-lymfocyten, suggereren een verhoogde influx van Ca2+.

De mAChRM3 receptoren bevinden zich in het maag-darm-kanaal en worden ten dele gecontroleerd door het parasympathisch zenuwstelsel via de nervus vagus. Bovendien tonen klinische gegevens dat nAChRs betrokken zijn bij inflammatoire darm-ziekte. CVS/ME-patiënten vertonen dikwijls gastro-intestinale klachten, zoals prikkelbare darm syndroom en constipatie.

Ontregeling van mAChRM3 receptoren kan metabole en cardiale responsen beïnvloeden. In een normale alvleesklier spelen mAChRM3 receptoren een rol bij het reguleren van de insuline- en glucagon-secretie. Er werd gerapporteerd dat muscarine ACh receptoren tot expressie gebracht door pancreatische ß-cellen een significante rol spelen bij het handhaven van gepaste insuline-afgifte en glucose-homeostase. Veranderingen in Ca2+-gemedieerde kanalen kan resulteren in nadelige uitkomsten qua glucose-metabolisme bij CVS/ME-patiënten. Pancreatische ß-cellen zijn afhankelijk van kortstondige veranderingen in Ca2+ om de complexe sequentie gebeurtenissen te initiëren die resulteert in insuline-afgifte na blootstelling aan glucose. Zodoende kan worden geargumenteerd dat afwijkende intracellulaire Ca2+-concentraties omwille van de plooibare AChR-aktiviteit, de gebruikelijke en noodzakelijke opéénvolgende gebeurtenissen die vereist zijn om de insuline-respons op glucose te initiëren, zal verhinderen bij CVS/ME-patiënten.

Cardiale mAChRM3 receptoren hebben een ganse reeks pathologische en fysiologische funkties. mAChM2 is niet de enige muscarine receptor betrokken bij de werking van het hart. De mAChRM3 parasympathische controle van de cardiale funktie is goed gekend. […] Er zijn bevindingen die impliceren dat gebruik van een muscarine receptor agonist [stof die de mAChR aktiveert] een effekt kan hebben op de werking van de sino-atriale (SA) knoop [belangrijkste pacemaker van het hart; een groep cellen in de wand van de rechter-boezem die het hart er periodiek toe aanzet om een contractie uit te voeren], waarbij verstoringen van de gepaste cardio-regulerende mechanismen verergert, in het bijzonder in een omgeving waar intracellulaire Ca2+-concentraties waarschijnlijk gewijzigd zijn door de directe effekten van receptor-aktiviteit. Er zouden klinische gevolgen zoals gewijzigde orthostatische cardiovasculaire responsen voorspeld kunnen worden en dit kan overéénkomen met de symptomen van CVS/ME.

In het vasculair systeem, bevat het endotheel nAChRs, inclusief α3, α5, α7, α10, ß2, ß3 & ß4. Afhankelijk van het type gladde-spier, is een specifiek subtype nAChR aanwezig: α3 en α5 worden gevonden in arterieën, terwijl α7 wijdverspreid is (hoewel niet aanwezig in de bloedcirculatie van de nieren). nAChR α5, α7, ß2 & ß3 werden gevonden in endotheliale cellen van de hersenen en zijn een belangrijke component van de bloed-hersen-barrière. Deze studie identificeerde SNPs in de α5 en α3 nAChR subunits, wat anomalieën van de signaal-transductie in onze patiënten-groep impliceert. Er werd gerapporteerd dat nAChRs betrokken zijn bij waken, slaap en vermoeidheid, alsook die funkties die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van pijn, geheugen en cognitie.

Besluit

We rapporteren voor de eerste keer over de aanwezigheid van SNPs in receptoren voor ACh bij patiënten met CVS/ME. Er zijn vele schadelijke gevolgen voor de fysiologische homeostase mogelijk door de afwijkende werking AChR bij deze patiënten. Deze scenario’s vergen verder onderzoek om vast te stellen of de in deze studie geïdentificeerde AChR SNPs resulteren in een gewijzigde funktie en geassocieerd zouden kunnen zijn met de pathomechanismen en symptomatologie van CVS/ME.

mei 29, 2015

SNPs in TRP ion-kanalen bij CVS

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

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

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

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

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

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

————————-

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

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

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

1 School of Medical Science

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

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

Samenvatting

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

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

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

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

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

Inleiding

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

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een onverklaarde aandoening met veelvoudige fysiologische stoornissen. Research suggereert significante immuun-stoornissen; het mechanisme van deze aandoening dient echter nog te worden bepaald. CVS-patiënten kunnen reakties vertonen op een aantal omgeving- en biologische factoren. Bovendien is er bewijs dat suggereert dat CVS een allergische component zou kunnen hebben. Atypische TRP-expressie werd gerapporteerd bij CVS; in het bijzonder upregulering van de expressie van TRPV1. [Light AR, Bateman L, Jo D et al. Gene expression alterations at baseline and following moderate exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia syndrome. J Intern Med. (2012) 271: 64-81; zie Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM] Aangezien TRPs een overvloed aan fysiologische signalisering-mechanismen reguleren, zouden ze een rol kunnen spelen bij CVS. Een aantal channelopathieën [ziekten veroorzaakt door een verstoorde funktie van ion-kanalen; zie o.a. ‘Inspanning-responsieve genen bij CVS] bleken geassocieerd met TRP-genen en die hebben gevolgen voor de cellulaire funktie. Daarnaast kunnen TRP-kanalen een doelwit zijn tijdens inflammatoire reakties, aangezien ze makkelijk geaktiveerd worden in aanwezigheid van irriterende stoffen, inflammatoire produkten en xenobiotische [lichaamsvreemde] toxinen. Daarnaast rapporteren CVS-patiënten een significante sensitiviteit voor toxinen en irriterende stoffen uit de omgeving, maar de oorzaken van deze gevoeligheden dienen nog te worden uitgeklaard. Het doel van deze piloot-studie was om te bepalen of polymorfismen in SNPs geassocieerd met TRP ion-kanaal genen een bijdragende factor zijn in de pathogenese van CVS.

Methodologie

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

DNA-extractie. […]

SNP-genotypering. […]

Statistische analyse. […]

Resultaten

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

Bespreking

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

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

TRPC4 wordt geaktiveerd via receptor-afhankelijke aktivatie van het Gq/11/PLC (fosfolipase-C)/γ mechanisme maar ook via Gαi proteïnen, PI(4,5)P2 proteïnen en ook intracellulair Ca2+. Het is voornamelijk betrokken bij vasomotor-funktie [vaat-verwijding en -samentrekking], aggregatie van bloedplaatjes en werking van gladde spieren. Ca2+ staat ook bekend vereist te zijn voor de regulering van immuun-cellen, aangezien het werkt als een tweede boodschapper [na aktivatie van G-proteïne gebonden receptoren ontstaan er intracellulair zogenaamde ‘second messengers’ die, na een aantal biochemische tussenstappen, zorgen voor het uiteindelijk fysiologisch effekt] voor de meeste cellen, bijzonderlijk T- en B-cellen. Intracellulair Ca2+ verhoogt wanneer lymfocyt-receptoren worden blootgesteld aan antigenen. Bij CVS-patiënten zijn er talrijke meldingen over gecompromitteerde immuun-funktie, maar er is slechts beperkte informatie over de rol van Ca2+ bij deze patiënten. Ontregeling van TRPCs kan echter de intracellulaire calcium-concentratie beïnvloeden en desgevallend de lymfocyten-funktie. Lymfocyten zoals ‘Natural Killer’ (NK) cellen en T-cellen bleken gecompromitteerd bij CVS. In NK-cellen versterkt Ca2+ de cytotoxische aktiviteit, en de uitputting of overmatige toevloed ervan kan ernstige gevolgen hebben op de werking van NK-cellen. Bij CVS werd verminderde cytotoxische aktiviteit consistent gerapporteerd [Brenu EW, Huth TK, Hardcastle SL et al. Role of adaptive and innate immune cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Int Immunol. (2014) 26: 233-242 = ‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’ /// Brenu EW, Ashton KJ, van Driel M et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Affect Disord. (2012) 141: 261-269 = ‘Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)?’ /// Brenu EW, van Driel ML, Staines DR et al. Longitudinal investigation of natural killer cells and cytokines in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2012) 10: 88 /// Brenu EW, van Driel ML, Staines DR et al. Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2011) 9: 81 = ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’ /// Brenu EW, Staines DR, Baskurt OK et al. Immune and hemorheological changes in Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med. (2010) 8: 1 = ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ /// Barker E, Fujimura SF, Fadem MB, Landay AL, Levy JA. Immunologic abnormalities associated with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Infect Dis. (1994) 18: S136-S141] en dit zou verband kunnen hebben met de ontregeling van Ca2+.

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

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

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

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

november 3, 2013

Piloot-studie gen-expressie bij kanker versus M.E.(cvs)

Filed under: Diagnostiek,Genetica — mewetenschap @ 7:25 am
Tags: , , , , , , ,

De groep rond het echtpaar Light (universiteit van Utah) publiceerde al meermaals over veranderde gen-expressie bij M.E.(cvs) en een aantal van deze studies werden hier reeds vermeld. Zie onder andere (maar niet uitsluitend) ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’, ‘Gen-expressie veranderingen na matige inspanning bij CVS & FM’) en Expressie van metaboliet-detekterende, adrenerge & immune genen na inspanning (CVS, FM, MS)’.

Onderstaande studie (ondersteund door de ‘National Institutes of Health’ en de ‘Cancer Control and Population Sciences Pilot Grant Award Program’) betreffende gen-expressie profielen bij patiënten met behandelde prostaat-kanker (die vermoeidheid geeft verwant aan M.E.(cvs) maar er ook van verschilt) en mensen met M.E.(cvs), gaf zowel gelijkenissen als verschillen aan qua gen-expressie bij mechanismen die relevant zijn voor vermoeidheid. Er werden veel meer mRNA-verschillen gevonden t.o.v. controles in de prostaat-kanker groep.

Een gen dat reeds betrokken bleek bij M.E.(cvs) in een studie door andere onderzoekers was HSPA2 (verminderde expressie); dit suggereert dat er iets verkeerd zit bij de mitochondriale mechanismen (een probleem bij energie-produktie of het resultaat van vermoeidheid en inaktiviteit?)

De abnormale expressie van de genen die door het echtpaar Light eerder bij M.E.(cvs) werd aangetoond bleek nu afwezig (De vermoeidheid–mechanismen die ontregeld zijn bij M.E.(cvs) komen duidelijker naar voor na inspanning dan in rust.) maar ze vonden wel abnormaal hoge expressie van een gen dat nog niet werd getest: P2RX7. Dit gen dat (met inflammatie geassocieerde) pijn reguleert was significant ge-downreguleerd bij kanker-vermoeidheid.

De genen coderend voor de diazepam-bindende inhibitor (DBI) en de vaso-aktief intestinaal peptide receptor (VIPR2) bleken gelinkt met vermoeidheid- en pijn-ernst bij beide aandoeningen; terwijl de genen coderend voor de purinergische 2Y1 receptor (P2RY1), andere vasodilaterende mechanismen en energie/mitochondriale genen enkel bij de kanker-groep betrokken bleken. De vermoeidheid-graad bij M.E.(cvs) werd best voorspeld door lagere expressie van het DBI gen en hogere expressie van het TNF gen.

————————-

Psychoneuroendocrinology (pre-press 2013)

Differing leukocyte gene expression profiles associated with fatigue in patients with prostate-cancer versus Chronic Fatigue Syndrome

Kathleen C. Light (a), Neeraj Agarwalb (c), Eli Iacoba (d), Andrea T. Whitea (e), Anita Y. Kinney (b, c), Timothy A. VanHaitsma (e), Hannah Aizad (a), Ronald W. Hughen (a), Lucinda Bateman (a, f), Alan R. Light (a, d)

a Department of Anaesthesiology, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

b Department of Medicine, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

c Huntsman Cancer Institute, University of Utah, Salt Lake City, UT, USA

d Neuroscience Program, University of Utah Health Sciences Centre, Salt Lake City, UT, USA

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

f Fatigue Consultation Clinic, Salt Lake City, UT, USA

Samenvatting

Achtergrond: Androgeen-deprivatie therapie [ADT; hormonale behandeling waarbij wordt gezorgd dat de mannelijke hormonen niet of minder gevormd worden] verergert dikwijls vermoeidheid bij patiënten met prostaat-kanker, wat aanleiding geeft tot symptomen die gelijkaardig zijn met het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Het vergelijken van de expressie (mRNA) van meerdere met vermoeidheid gerelateerde genen bij patiënten met ADT-behandelde prostaat-kanker versus CVS versus gezonde controles, en het correleren van mRNA met vermoeidheid-graad zou de uitéénlopende mechanismen die ten grondslag liggen aan de vermoeidheid bij deze aandoeningen kunnen ophelderen.

Methodes: Kwantitatieve ‘real-time’ PCR werd uitgevoerd op leukocyten van 30 vermoeide, ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten (PCF), 39 patiënten met CVS en 22 controles van 40-79 jaar, samen met het bepalen van de vermoeidheid- en pijn-ernst. 46 genen van de volgende ‘pathways’ werden opgenomen: (1) adrenerge/monoamine/neuropeptiden, (2) immune, (3) metaboliet-detekterende, (4) mitochondriale/energie, (5) transcriptie-factoren.

Resultaten: PCF-patiënten vertoonden een hogere expressie dan controles of CVS voor 2 immune transcriptie genen (NR3C1 & TLR4), chemokine CXCR4 en mitochondriaal gen SOD2. Ze vertoonden een lagere expressie voor 2 vasodilatie-grelateerde genen (ADRB2 & VIPR2), 2 cytokinen (TNF & LTA) en 2 metaboliet-detekterende receptoren (ASIC3 & P2RX7). CVS-patiënten vertoonden een hogere expressie voor P2RX7 en een lagere voor HSPA2 versus controles en PCF. Correlaties met vermoeidheid-graad waren enkel voor DBI, de GABA-A receptor modulator (r = -0.50, p < 0.005 & r = -0.34, p < 0.05) gelijkaardig bij PCF en CVS. P2RY1 was enkel met PCF vermoeidheid en pijn-ernst (r= + 0.43 & + 0.59, p = 0.025 & p = 0.001) gecorreleerd.

Besluiten: PCF-patiënten verschilden van controles en CVS qua gemiddelde expressie voor 10 genen van alle 5 de ‘pathways’. Correlaties met vermoeidheid-graad impliceerde DBI bij beide patiënten-groepen en P2RY1 bij PCF alleen. Deze mechanismen zouden nieuwe doelwitten kunnen aanwijzen voor interventies om vermoeidheid te verminderen.

[…]

Eén benadering die wordt gebruikt om mechanismen te onderzoeken die geassocieerd zijn met kanker-gerelateerde vermoeidheid (CRF), moeheid tijdens behandeling met interferon-alfa bij chronische hepatitis, en aandoeningen zoals Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en Multipele Sclerose (MS), is het beoordelen van gen-expressie (mRNA) van meerdere met vermoeidheid gerelateerde genen [zie o.m. White et al. 2012; ref. zie inleiding] in perifere bloed-cellen. Deze methode is efficiënt doordat het mogelijk is vele fysiologische doelwitten te onderzoeken in één bloedstaal en het mRNA weerspiegelt zowel genetische (overgeërfde) als milieu-invloeden. Omdat omgeving-factoren variëren (bij verschillende individuen en met de tijd bij hetzelfde individu), is dit een sterkte-punt of kwetsbaarheid afhankelijk van het feit of stabiliteit een belangrijke bezorgdheid is. Bij CVS bleken studies die probeerden gen-expressie als een stabiele en reproduceerbare diagnostische biomerker te grbruiken niet in staat een consistent profiel van verschillen met controles te genereren, dit ten dele door de heterogeniteit van het syndroom en de variaties qua ziekte-status met verloop van tijd [zie o.m. Kerr et al. Gene profiling of patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Curr Rheumatol Rep (2008) 10: 482-491]. Het minder uitdagend objectief bij de huidige studie was het gebruik van gen-expressie in leukocyten, om mogelijks ontregelde mechanismen gelinkt met pathologische vermoeidheid bij met ADT behandelde prostaat-kanker of CVS te identificeren. Hiervoor moet hetzelfde patroon van verschillende effekten niet noodzakelijk aanwezig zijn bij alle of zelfs de meerderheid van deze patiënten, maar mogelijks enkel bij subgroepen waarvan de waarden de groep-gemiddelden beïnvloeden. Van specifiek belang hierbij zijn de patiënten wiens huidig vermoeidheid-niveau ernstiger is.

Vele vermoeidheid-gerelateerde symptomen die worden gerapporteerd door ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten overlappen met gerapporteerd door CVS-patiënten, inclusief vroegere vermoeidheid-aanvang en verminderde prestaties tijdens inspanning, een laag energie-niveau, verstoorde slaap, spier-zwakte en verhoogde ‘mentale mist’, en immuun-gerelateerde symptomen zoals onwel voelen. Andere symptomen lijken specifiek voor CVS: post-exertionele malaise, wijdverspreide spier- en gewricht-pijn zonder bewijs voor een letsel, en orthostatische intolerantie. Het is dus plausibel dat de invaliderende dagelijkse vermoeidheid bij deze 2 chronische aandoeningen zowel gedeelde als verschillende fysiologische mechanismen kan omvatten.

In de huidige studie gebruikten we 46 genen die 5 algemene mechanismen vertegenwoordigen: (1) adrenerge, mono-amine en peptiden; (2) immuun-respons en inflammatie; (3) sensorische ion-kanaal-receptoren responsief voor adenosine-trifosfaat (ATP) en andere metabolieten van spier-aktiviteit; (4) mitochondriale en andere genen betrokken bij lipiden/energie-metabolisme; en (5) transcriptie- en groei-factoren. Hierbij zitten genen die tot over-expressie kwamen bij onze vorige studies naar post-exertionele vermoeidheid bij CVS: sensorische (ASIC3, P2RX4, TRPV1) en adrenerge receptoren (ADRA2A, ADRA2C, ADRB1, ADRB2), en cytokinen IL-6, IL-10, TNF (vroeger TNF-α) en LTA ([lymfotoxine-alfa] vroeger TNF-β). Omwille van het belang van ATP bij spier-aktiviteit, onderzochten we ook andere purinerge ion-kanaal ATP-receptoren, P2RX1 & P2RX7, en G-proteïne gekoppelde purinerge receptoren P2RY1 & P2RY2; alsook een ander subtype uit de zuur-voelende familie, ASIC1, en een andere ‘transient vanilloid’ receptor [‘transient receptor potential vanilloid’; ion-kanaal dat tot expressie komt in nociceptieve neuronen], TRPV4. Op basis van eerdere research [o.m. Saiki T, Kawai T, Morita K et al. Identification of marker-genes for differential diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Mol Med (2008) 14:599-607], keken we ook naar genen met belangrijke rollen bij mitochondriale funktie en energie-/lipiden-/hitte-metabolisme (ATP5E, COX5B, DBI, HSPA2, NDUFS5 & SOD2) en regulatoren van de transcriptie en cel-proliferatie (APP, CREB1, CXCR4, PPARA, SIRT1, STAT5A, TLR4, VEGFA, VIPR2, NR3C1, NRG1 & NFKB1). Een belangrijk lid van de energie-, immune en transcriptie-subgroepen, de diazepam-bindende inhibitor (DBI, de GABA-type A receptor modulator) – betrokken bij het lipiden-metabolisme – is in staat benzodiazepinen op de GABA-receptor te verplaatsen en zodoende stemming-regulering te beïnvloeden, en controleert transcriptie van bijnier-steroïden die de immuun-funktie (inclusief cortisol) beïnvloeden. TLR4, NR3C1 en NFKB1 spelen belangrijke rollen bij de regulering van de transcriptie van cytokinen en andere inflammatoire mechanismen die verondersteld werden bij te dragen tot ziekte- en malaise-gewaarwordingen, veranderde slaap en eet-patronen en andere componenten van CRF.

Ook van speciaal belang waren vermoeidheid-relevante genen die eerder geassocieerd bleken met metastatische tumoren. Deze omvatten chemokine-receptor CXCR4, een gen dat geassocieerd bleek met prognose en metastasen bij prostaat-kanker, en superoxide-dismutase-2 (SOD2), een intracellulair mitochondriaal anti-oxidant enzyme geassocieerd met verhoogd prostaat-kanker risico bij Caucasiërs. Twee andere genen in ons profiel, vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) en vaso-aktieve intestinale peptide receptor (VIPR2), zijn gelinkt met cellulaire proliferatie en prostaat-kanker progressie; en VIPR2-aktiviteit beïnvloedt vasodilatie en bloeddoorstroming in de hersenen en andere weefsels. Meerdere andere doelwit-genen beïnvloeden ook vasodilatie – inclusief adrenerge receptor types alfa-2a (ADRA2A) & -2c (ADRA2C) en beta-2 (ADRB2), het oxytocine pre-pro-peptide (OXT) en zijn receptor (OXTR). Eerdere bevindingen aangaande verminderde expressie bij ADT-behandelde prostaat-kanker cellen van deze vaso-aktieve genen, zette ons aan te focussen op de ADRB2. Als ADT ook leidt tot vermindering qua ADRB2 receptoren in de bloedvaten, zou dit vermoeidheid kunnen versterken via een gedaalde bloeddoorstroming naar de spieren en de hersenen tijdens lichamelijke en mentale aktiviteit.

1. Overzicht van dit onderzoek

Onze 2 primaire doelstellingen waren: (1) bepalen of ADT-behandelde prostaat-kanker patiënten met dagelijkse vermoeidheid (PCF-groep) verschillen vertoonden t.o.v. niet-vermoeide controles en CVS-patiënten, qua mRNA-niveaus van 46 genen die relevant zijn voor vermoeidheid, aangezien deze verschillen funktionele ontregeling van mechanismen die betrokken zijn bij vermoeidheid zouden kunnen aangeven; (2) bepalen welke mRNAs van onze 46 voor vermoeidheid relevante genen verband houden met huidige vermoeidheid-graad, gebruikmakend van eenvoudige correlatie en stapsgewijze regressie benaderingen. Er werd kwantitatieve ‘real-time’ polymerase-ketting-reaktie (QPCR) gebruikt om mRNA-niveaus van deze 46 genen in leukocyten te bepalen. De gemiddelde mRNA-waarden van 30 PCF-patiënten, 39 CFS-patiënten en 22 controles werden vergeleken. Hoewel alle individuen met prostaat-kanker ouder dan 40 waren, hebben we niet getracht de PCF- en CVS-patiënten-groepen te matchen voor vermoeidheid-graad of geslacht. PCF-patiënten zijn natuurlijk altijd mannen en CVS-patiënten zijn voornamelijk vrouwen, met een geslacht-ratio van 6:1 of meer. In plaats daarvan was ons opzet om representatieve stalen van patiënten binnen elke groep te recruteren en te testen, opdat onze bevindingen makkelijk te veralgemenen zouden zijn voor de PCF- en CVS-populaties van ouder dan 40. We namen ook individuen op met vermoeidheid-symptomen variërend van mild tot ernstiger om onze tweede doelstelling te ondersteunen: onderzoeken of een hogere vermoeidheid-graad geassocieerd was met hogere up- of downregulering van één of meerdere van deze genen. De inter-correlaties van mRNA-niveaus voor verschillende genen werden ook onderzocht via cluster-analyse, om vast te stellen of dalingen qua expressie van de bestudeerde genen samen veranderden op een gecoördineerde manier. Dergelijke inter-correlatie clusters kunnen de manieren onthullen waarop modificatie van één of twee belangrijke met vermoeidheid gerelateerde genen vele andere zou kunnen beïnvloeden en zodoende brede effekten zou kunnen geven.

2. Methodes

2.1. Deelnemers

2.2. Procedure

2.3. mRNA-extractie en analyse

2.4. Statistische analyse

3. Resultaten

3.1. Vermoeidheid- en pijn-ernst, depressie, slaap en inspanning in de 3 groepen

3.2. Gemiddelde groep-verschillen qua gen-expressie

3.3. Zijn hogere of lagere mRNA-waarden geassocieerd met huidige vermoeidheid- en pijn-ernst: correlaties en stapsgewijze regressie-modellen

3.4. Patronen van up- of downregulering van meerdere vermoeidheid-relevante genen: clusters gebaseerd op inter-correlaties van mRNA-waarden

4. Bespreking

[We focussen ons hier op de resultaten bij CVS.]

4.1. Gemiddelde groep-verschillen qua gen-expressie

Onze bevindingen versterken de interpretatie dat CRF een complex fenomeen is, ten dele omdat de systemen die vermoeidheid beïnvloeden zeer ingewikkeld zijn. Die complexiteit wordt weerspiegeld in onze bevinding dat 10 genen (1 of meer van elk van de 5 bestudeerde mechanismen) tot over- of onder-expressie kwamen in de PCF-groep. Voor elk van die 10 genen, verschilde de PCF-groep op dezelfde manier van de gezonde controles als van de CVS-groep […].

[…]

Hsiao et al. (2013) rapporteerde zowel ge-up- als downreguleerde expressie van verschillende mitochondriale genen bij PCF-patiënten. Van de 6 energie/mitochondriale genen in onze studie, was SOD2 mRNA gestegen bij PCF en HSPA2 mRNA gedaald bij CVS. […] Onze bevinding van gedaald HSPA2 bij CVS was ook een replicatie van eerdere research [Saiki et al. 2008; zie eerder]. Hoewel ontregeling qua mitochondriale gen-expressie een resultaat kan zijn van vermoeidheid en inaktiviteit alsook vermoeidheid kan veroorzaken, suggereren deze bevindingen dat mechanismen betrokken bij energie-funkties mogelijks doelwitten zijn voor nieuwe therapieën om vermoeidheid te verminderen bij zowel PCF als CVS.

Andere genen die ge-downreguleerd waren in de PCF-groep omvatten 3 genen die we associeerden met post-exertionele verslechtering van vermoeidheid bij CVS: ASIC3, P2RX4 & ADRB2 [Light et al.; ref. zie inleiding]. ASIC3 & P2RX4 receptoren werken samen als een receptor-complex om ATP, lactaat en andere metabolieten van spier-aktiviteit te detekteren, en ADRB2 receptoren zijn komen ook met hen samen voor en kunnen de aktiviteit van deze metaboliet-detekterende receptoren moduleren. In onze voorafgaande inspanning-studies, was mRNA voor deze receptoren uitgesproken verhoogd 8, 24 en 48 h na inspanning bij CVS-patiënten, samenvallend met toegenomen vermoeidheid en pijn. In de huidige studie, zoals in de voorafgaande, vertoonde de CVS-groep geen veranderde expressie van deze receptoren bij afwezigheid van inspanning. In feite waren slechts 2 genen (P2RX7 & HSPA2) ofwel ge-up- of downreguleerd in deze rustende CVS-groep […]. Het wordt erkend dat omwille van het feit dat dit staal CVS-patiënten allemaal ouder dan 40 waren en overwegend peri- en post-menopausale vrouwen omvatten, deze bevindingen misschien niet representatief zijn voor jongere CVS-patiënten, die dikwijls worden bestudeerd tussen de leeftijd van 20 en 40. Niettemin versterkt dit onze eerdere interpretatie dat ontregelde vermoeidheid–mechanismen bij CVS duidelijker blijken na inspanning dan in rust.

P2RX7 was niet opgenomen in onze voorafgaand onderzoek maar het wordt ook geaktiveerd door ATP, en zoals P2RX4, heeft het een rol bij modulatie van nociceptie, in het bijzonder bij toestanden met inflammatoire pijn. In deze studie was de expressie van P2RX7 gedaald in de PCF-groep. Dit in tegenstelling met de CVS-patiënten, die verhoogde expressie van P2RX7 vertoonden. Aangezien een daling qua mRNA mogelijks een secundaire respons op verhoogde waarden van specifieke receptoren kan weerspiegelen, zijn toekomstige studies die proteïne-niveaus van deze purinergische receptor onderzoeken, noodzakelijk zijn om te verifiëren of beide patiënten-groepen gelijkaardige of verschillende verandering qua P2RX7-funktie vertonen.

[…]

4.2. mRNA-waarden gecorreleerd met vermoeidheid- of pijn-ernst en met expressie van andere vermoeidheid-gerelateerde genen

[…] Bij CVS-patiënten werd vermoeidheid-graad best voorspeld door lager DBI en hoger TNF. De diazepam-bindende inhibitor (meer algemeen bekend als de GABA-receptor modulator [GABA = gamma-aminoboterzuur; een neurotransmitter], DBI, is een gen dat betrokken is bij energie-regulering via lipiden-metabolisme, modulering van stemming via de GABA-A receptor en transcriptie van bijnier-steroïden met inbegrip van testosteron en corticosteron (met hierdoor een invloed op de immuun-funktie). DBI kan dus vermoeidheid op een directe manier beïnvloeden via alle algemene mechanismen die we onderzochten – uitgezonderd metaboliet-detekterende sensorische ion-kanalen, en het zou dit laatste mechanisme indirect kunnen beïnvloeden aangezien onze cluster-analyse aanwees dat DBI sterk gecorreleerd is met P2RX7 & ASIC3. […] Ontregeling van DBI mRNA werd eerder gerapporteerd bij een staal CVS-patiënten [Saiki et al. 2008; zie eerder] […]. Wat betreft P2RY1-funkties: aktivatie van deze G-proteïne gekoppelde metabotrope receptor [Ionotrope receptoren vormen één geheel met het ion-kanaal; bij metabotrope receptoren zijn receptor en ion-kanaal gescheiden.] verhoogt mobilisatie van intracellulaire calcium-ionen en het beïnvloedt signalisering via thermale polymodale receptoren, microgliale aktiviteit en de ernst van inflammatie-gerelateerde pijn. Er werd ook getoond dat P2RY1 mRNA verhoogd was in het ganglion van de dorsale wortel bij ratten met door kanker geïnduceerde bot-pijn, en toediening van een P2RY1-antagonist reduceerde nociceptief gedrag. Deze observaties versterken de interpretatie dat sommige ontregelde mechanismen, zoals DBI, voorkomen bij vermoeide patiënten met beide aandoeningen, maar andere zoals P2RY1, lijken specifiek voor PCF. Verhoogd TNF was geassocieerd met meer vermoeidheid en pijn bij CVS maar niet bij de PCF-groep, die lagere TNF- en LTA-waarden hadden dan controles of CVS. Studies die probeerden vermoeidheid-graad te correleren met hogere bloed-waarden van meerdere pro-inflammatoire cytokinen bij kanker-patiënten, hebben zowel positieve als negatieve bevindingen opgeleverd. TNF bleek niet gerelateerd met CRF-ernst in een meta-analyse van 18 correlationele studies.

Vermoeidheid-graad was sterk gecorreleerd met pijn-ernst bij zowel de PCF- als de CVS-groepen […], wat gedeeltelijk kan verklaren waarom DBI een voorspeller was voor beide symptomen van CVS, en P2RY1 een voorspeller voor beide symptomen bij PCF. Eerdere studies hebben laten optekenen dat pijn, vermoeidheid en depressie een onderdeel zijn van een samen-voorkomende symptoom-cluster bij overlevers van kanker; en patiënten met die symptomen vertonen frequent tekenen van ontregelde adrenerge, HPA-as en immune funkties. Onze bevindingen ondersteunen over het algemeen dit patroon. Zoals aangetoond in onze inter-correlatie clusters voor de PCF-group, correleerden DBI en de glucocorticoïd receptor NR3C1 (beiden betrokken bij transcriptie van immuun-genen) met de cytokinen TNF & LTA, en met vasodilatorende genen en ion-kanaal-receptoren die responsief zijn voor ATP en andere metabolieten van spier-aktiviteit. In de andere inter-correlatie cluster, correleerde P2RY1-expressie met de adrenerge receptoren ADR2A, ADR2C & ADRB1 alsook met de mitochondriale genen ATP5E, NDUFS5 & HSPA2. Een hogere pijn-ernst in de PCF-groep was ook gecorreleerd met expressie van deze adrenerge en mitochondriale genen, alsook P2RY1. Deze inter-correlatie clusters geven aan dat er bij vermoeidheid en pijn bij PCF (en in mindere mate, bij CVS) meerdere mechanismen betrokken zijn die relatief strak geïntegreerd zijn. Zodoende: door het beïnvloeden van individuele componenten, zou het mogelijk kunnen zijn meerdere of alle cluster-componenten te beïnvloeden en zo een bredere impact kunnen hebben op de symptomen van de patient. Pijn en aktiviteit van het sympathisch zenuwstelsel bleken in veel studies direct geassocieerd, en zowel alfa- en beta-adrenerge antagonisten hebben analgetische alsook anti-inflammatoire effekten [ref. zie inleiding]. Omwille van zijn primaire rol bij energie-regulering, heeft mitochondriale dysfunktie een meer voor de hand liggende connectie met vermoeidheid en verminderde aktiviteit dan met pijn [o.a. Saiki et al. 2008; zie eerder]; anderen hebben echter manieren beschreven waarop mitochondriale dysfunktie sensorische zenuw-vezels kan beïnvloeden en leiden tot hyper-aktiviteit in primaire afferente nociceptoren.

Een ander mechanisme met bewijs voor ontregeling bij beide patiënten-groepen was VIPR2: onder-expressie bij de CVS-patiënten met hogere vermoeidheid-graad, en downregulering bij PCF-patiënten. Dit gen speelt rollen bij het reguleren van vasodilatie en hypoxie in het centraal zenuwstelsel en de periferie, welke zowel lichamelijke als mentale vermoeidheid zou kunnen beïnvloeden, en ook nociceptie en immuun-funktie [zie ‘Fosfodiesterase-inhibitoren tegen vermoeidheid?]. Brenu et al. Rapporteerden in 2011 [zie ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)] een verhoogde expressie van dit gen in een jongere groep CVS-patiënten. Onze bevindingen bij CVS-patiënten tussen 40-71 kunnen verschillen van eerdere observaties maar ze zijn consistent in het identificeren van dit mechanisme als zijnde ontregeld bij CVS en suggereren dat deze ontregeling kan bijdragen tot vermoeidheid bij prostaat-kanker patiënten ook.

[…] Het APP gen beïnvloedt meerdere mechanismen, inclusief cel-adhesie, neuronale ontwikkeling, synaptogenese [ontstaan of aanleg van synapsen] en neurieten-uitgroei [neuronen maken verbindingen in respons op stimuli], transcriptionele regulering en apoptose. In ons labo bleek een lager plasma-oxytocine [hormoon & neurotransmitter] geassocieerd met verminderde vasodilatie bij stressoren, en OXT voegt een derde mechanisme toe aan de lagere VIPR2 & ADRB2 die reeds werden beschreven als vasodilaterende factoren die ge-downreguleerd bleken bij PCF-patiënten. ADRB2-, OXT- & APP-expressie waren niet gerelateerd met vermoeidheid of pijn-ernst in de CVS-groep; wat er weerom op wijst dat niet alle met vermoeidheid gerelateerde mechanismen bij beide aandoeningen voorkomen.

[…]

4.3. Studie-beperkingen

Een beperking bij deze initiële studie is dat ons protocol gelimiteerd was tot leukocyten gen-expressie, niet werd bekeken in de hersenen, spieren of andere weefsels, en omvatte geen bepaling van proteïne-niveaus geassocieerd met de genen die werden onderzocht. Verhoogd of gedaald mRNA duidt er niet noodzakelijk op dat proteïnen/receptoren gecodeerd door dat specifiiek gen veranderd zijn en toekomstige studies zouden moeten bevestigen dat de mRNA- en proteïne-verschillen hetzelfde zijn. […] Wat betreft ons staal: het leeftijd-bereik en medische geschiedenis van onze patiënten limiteren de veralgemeenbaarheid van de bevindingen. […] Onze CVS-patiënten waren allemaal 40 en ouder en de meesten kregen de diagnose vele jaren geleden. Onze bevindingen zouden dus wel es niet toepasbaar kunnen zijn op jongere CVS-patiënten of degene die in de vroege stadia van de aandoening zitten. Zoals bij de meeste studies bij oudere volwassenen, hadden onze PCF- en CVS-groepen andere leeftijd-gerelateerde gezondheid-problemen, inclusief matige hypertensie en klinische depressie, en sommige kregen medicatie om deze problemen te behandelen. OM ons staal te beperken tot die patiënten die dergelijke problemen niet hebben, zou recrutering moeilijk maken en verder zou on staal niet-representatief zijn voor de typische patiënten-populaties die van belang zijn. Omdat de PCF-groep in dezelfde richting verschilde als de CVS-patiënten, met gelijkaardige gezondheid-problemen/medicatie als de gezonde controles die grotendeels vrij van dergelijke mogelijk verstorende factoren waren, besluiten we dat deze factoren onze bevindingen niet substantieel beïnvloeden. Ten laatste: aangezien geen belasting zoals inspanning (die zeer nuttig werd bevonden bij het onthullen van een gewijzigde funktie van een aantal van de bestudeerde mechanismen bij CVS-patiënten) werd gebruikt, zouden onze bevindingen de mechanismen die ontregeld zijn in beide patiënten-groepen kunnen onderschatten.

augustus 17, 2013

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

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

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

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

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

————————-

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

1. Inleiding

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

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

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

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

2. Methodes & individuen

2.1. Studie-ontwerp & recrutering

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

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

2.2. Verwerving van gegevens

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

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

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

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

2.3. Uitkomst-variabelen en data-analyse

[…]

3. Resultaten

3.1. Validering van de studie-groepen

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

3.2. Symptomen en neurologisch onderzoek consistent met SFPN

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

3.3. Objectieve testen bevestigen SFPN-diagnose

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

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

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

3.5. Onderliggende oorzaken voor SFPN bij patiënten met fibromyalgie

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

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

[…]

4. Bespreking

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

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

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

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

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

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

april 1, 2013

Onverzadigde vetzuren en pijn

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 2:57 pm
Tags: , , ,

Professor Jo Nijs en zijn team zijn nog steeds op zoek naar middelen om de pijn (bij inspanning) (zie bv. Pijn tast beweging-output aan’) bij M.E.(cvs)-patiënten hanteerbaar te maken (om inspanning te vergemakkelijken). Paracetamol (acetaminophen, in de V.S.) blijkt op het eerste zicht niet het verhoopte middel daartoe. Uit een kleine studie (19 patiënten die voldeden aan de criteria voor CVS en fibromyalgie) werd besloten dat “CVS/FM-patiënten meer abormaliteiten vertonen qua centrale pijn verwerking dan patiënten met Reumatoïde Arthtritis” en dat “acetaminophen slechts een beperkt positief effekt op centrale pijn inhibitie” heeft. (Does Acetaminophen Activate Endogenous Pain Inhibition in Chronic Fatigue Syndrome/Fibromyalgia and Rheumatoid Arthritis? A Double-Blind Randomized Controlled Cross-over Trial. Pain Physician (2013) 16: E61-70).

Anderen stelden omega-3 vetzuren voor als een veilige anti-inflammatoire behandeling voor neuropathische pijn (Ko GD, Arseneau L, Nowacki N, Mrkoboda S. Omega-3 fatty acids and neuropathic pain. Pract Pain Manage (2008) 8: 21-31). Deze studie betreft een zeer kleine studie: 5 patiënten met neuropathische pijn (geen CVS; één met fibromyalgie) kregen oraal hoge dosissen omega-3 vis-olie (2.400-7.200 mg EPA & DHA per dag). Er werd een klinisch significante reductie van de pijn gevonden. Het is evident dat gerandomiseerd onderzoek bij grotere groepen vereist is om verdere conclusies te trekken.

Onderstaand artikel geeft aan dat er genoeg redenen zijn om verder na te gaan of onverzadigde vetzuren (neuropathische) pijn bij M.E.(cvs) kan verhelpen…

————————-

Biol Pharm Bull. 2011; 34(8): 1174-8

Unsaturated fatty acids and pain

Tokuyama S, Nakamoto K

Department of Clinical Pharmacy, School of Pharmaceutical Sciences, Kobe Gakuin University, Japan

Samenvatting

Vetzuren, die essentiële nutriënten zijn voor mensen, zijn een belangrijke bron van energie en een essentiële component van cel-membranen. Ze funktioneren ook als siganal-transductie molekulen bij een brede waaier aan biologische fenomenen. Een stijgend aantal fysiologische en farmacologische rapporten over vetzuren hebben het begrip over het verband tussen vetzuren en bepaalde ziekten verbeterd. Het is ook duidelijk geworden dat funktionele eigenschappen van vetzuren worden gemoduleerd door factoren zoals de hoeveelheid ingenomen vetzuren en hun verdeling over de organen. De funktionele relatie tussen poly-onverzadigde vetzuren en pijn werd in veel studies bekeken. Zowel fundamentele als klinische studies hebben aangetoond dat de inname via de voeding van n-3 poly-onverzadigde vetzuren resulteert in een reductie van de pijn geassocieerd met Reumatoïde Arthritis, dysmenorree [pijn en/of krampen tijdens de menstruatie], inflammatoire darm ziekte en neuropathie. Daarnaast zijn de waarden van n-6 poly-onverzadigde vetzuren hoog bij patiënten met chronische pijn. Deze resultaten wijzen er op dat poly-onverzadigde vetzuren een vitale rol spelen bij pijn-regulering. In dit overzicht, vatten we een aantal fundamentele en klinische studies samen over poly-onverzadigde vetzuren en hun verband met pijn.

1. INLEIDING

Vetzuren zijn een essentiële voedingstof voor mensen en zijn betrokken bij vele biologische funkties. Bijvoorbeeld: lipiden zijn een belangrijke energie-bron, en fosfolipiden en cholesterolen afgeleid van vetzuren zijn strukturele componenten van cel-membranen. Daarnaast spelen vetzuur-metabolieten, zoals prostaglandinen, thromboxanen en leukotriënen, cruciale rollen als bio-aktieve lipofiele signalisering-molekulen.

Vetzuren worden geklassificeerd als verzadigde vetzuren (geen dubbele bindingen) of onverzadigde vetzuren (dubbele of drievoudige bindingen). Op basis van het aantal aanwezige dubbele bindingen, worden onverzadigde vetzuren verder onderverdeeld in mono-onverzadigde vetzuren (met slechts één dubbele binding) en poly-onverzadigde vetzuren (PUFAs; met 2 of meer dubbele bindingen). PUFAs worder verder als volgt gegroepeerd: de n-3 serie (de eerste dubbele binding tussen het derde en vierde koolstof-atoom van de keten) vetzuren – vertegenwoordigd door α-linolzuur (C18:3), eicosapenteen-zuur (EPA, C20:5) en docosahexeen-zuur (DHA, C22:6); en de n-6 serie (de eerste dubbele binding tussen het zesde en zevende koolstof-atoom van de keten) vetzuren – vertegenwoordigd door linoleenzuur (C18:2), γ-linoleenzuur (C18:3), dihomo-γ-linoleenzuur (C20:3) en arachidonzuur (C20:4).

Verzadigde en mono-onverzadigde vetzuren worden gebruikt als energie-substraten, terwijl PUFAs voorlopers zijn voor fosfolipiden en prostaglandinen. Voeding-tekorten qua linolzuur en α-linoleenzuur veroorzaken een reeks gezondheid-problemen (o.a. huid-aandoeningen, infertiliteit en verlaagde immuniteit. Gekende fysiologische funkties van n-3 PUFAs zijn: anti-oxidatie, anti-inflammatie, en cardiovasculaire en neuronale bescherming. Bovendien werden in klinische studies therapeutische effekten van n-3 PUFAs gevonden tegen het risico op cardiovasculaire voorvallen, ADHD, Alzheimer’s, depressie en verscheidene andere degeneratieve neurologische aandoeningen. Het is dus duidelijk geworden dat n-3 PUFAs betrokken zijn bij meerdere fysiologische funkties.

Een aantal fysiologische en farmacologische studies gaven aan dat de fysiologische funkties van n-3 PUFAs worden beïnvloed door de ingenomen hoeveelheid en de daaropvolgende cellulaire distributie van de individuele vetzuren. Eén van de diverse funkties van vetzuren, in het bijzonder onverzadigde vetzuren, bleek de regulering van pijn. Conventioneel worden non-opioïde analgetica zoals non-steroïdale anti-inflammatoire medicijnen [NSAIDs], opioïde analgetica (zoals morfine) en supplementaire analgetica gebruikt om pijn te verlichten. Sommige patiënten ontwikkelen echter medicijn-resistentie en daarom zijn nieuwe analgetica en/of supplementaire analgetica nodig. In dit overzicht focussen we op het verband tussen onverzadigde vetzuren en pijn.

2. VETTEN UIT DE VOEDING EN PIJN

Vetten uit de voeding worden verteerd en geabsorbeerd in de dikke darm en komen in de bloed-circulatie als vetzuren. De vetzuren worden dan opgeslagen in vetweefsel als triglyceriden, gebruikt in de lever en skelet-spieren, en oxidatief afgebroken. Studies in dieren toonden dat vetzuren acute en chronische nociceptieve responsen moduleren. Bij muizen met een partieel letsel aan de sciaticus [zenuw van de onder-rug naar de onderste ledematen], onderdrukten vetzuren uit de voeding (bv. uit maïs-olie en soja-olie) ook mechanische allodynie en hitte-hyperalgesie. Er wordt gedacht dat dergelijke mechanismen interakties tussen voeding-lipiden en proteïnen omvatten. Wanneer de samenstelling van de voeding qua linolzuur, een n-6 PUFA, en α-linoleen-zuur, een n-3 PUFA werd veranderd, vertoonde een groep met een dieet dat grote hoeveelheden α-linoleen-zuur bevatte verminderde hitte-hyperalgesie vergeleken met een groep die een grote hoeveelheid linolzuur kreeg. Dit suggereert een nauw verband tussen n-3 PUFAs en pijn-controle.

3. n-3 PUFAs EN PIJN

n-3 PUFAs zijn overvloedig aanwezig in vis-olie. Ze werken als een essentieel vetzuur bij verscheidene fysiologische reakties en spelen vitale rollen bij homeostase. Een mogelijke betrokkenheid van n-3 PUFAs bij pijn-controle trok aanzienlijke aandacht omdat talrijke studies een regulerende rol van n-3 PUFAs hebben gerapporteerd tegen inflammatoire pijn geassocieerd met Reumatoïde Arthritis, dysmenorree en inflammatoire darm-ziekte. n-3 PUFAs onderdrukken de aanmaak van inflammatoire cytokinen en eicosanoïden [bepaalde groep hormonen die zijn afgeleid van essentiële vetzuren; omvat prostaglandinen, leukotriënen, tromboxanen e.a.; bepalen het ontstaan en in stand houden van ontstekingen en de daarmee gepaard gaande pijn], en er wordt geloofd dat dergelijke anti-inflammatoire werking van PUFAs resulteert in pijn-suppressie. Bovendien blokkeert de inname van n-3 PUFA de aktiviteit van mitogen-geaktiveerd proteïne-kinase [MAP-kinase reageert op extracellulaire stimuli (mitogenen) en reguleert verscheidene cellulaire aktiviteiten, zoals gen-expressie, celdeling, differentiatie en cel-overleving/apoptose.], dat betrokken is bij de modulatie van centrale sensitisatie geïnduceerd door inflammatoire en neuropathische pijn, wat een ander potentieel mechanisme suggereert om pijn-transmissie te inhiberen. Interessant is dat de inname van α-linoleen-zuur, één van de n-3 PUFAs, de produktie van lysofosfatide-zuur [LPA; signaal-molekule die cel-groei, cel-beweging en cel-overleving stimuleert], een factor die sterk gerelateerd is met de ontwikkeling van neuropathische pijn, bleek te onderdrukken.

Docosahexaeen-zuur (DHA), één van de n-3 PUFAs, heeft een 22-koolstoffen keten met 6 dubbele bindingen. Bij mensen wordt DHA noch gesynthetiseerd, noch omgezet uit andere n-3 of n-6 vetzuren, en daarom weerspiegelt de hoeveelheid DHA in het menselijk lichaam de hoeveelheid die uit voeding-bronnen zoals vis-olie wordt gehaald. Een groot aandeel van de DHA bestaat als membraan-fosfolipiden, in het bijzonder fosfatidylethanolamine en fosfatidylserine, in de corticale synaptische membranen, retina [oog-netvlies] en neuronen van het centraal zenuwstelsel. DHA wordt ook gevonden in het hart, alsook in sperma en moedermelk.

We hebben de mogelijke betrokkenheid van DHA bij pijn-controle voorgesteld omwille van zijn dosis-afhankelijke anti-nociceptieve effekten die worden geobserveerd bij verscheidene pijn-testen [bij muizen] en zijn kalmerend effekt op neuropathishe pijn. De fysiologische en farmacologische funkties van DHA die ons voorstel ondersteunen, omvatten: 1) een anti-inflammatoir effekt [bij mensen] via de onderdrukking van de arachidonzuur-cascade [voorloper van prostaglandinen (mediatoren van inflammatoire en anafylactische reakties: COX-2 katalyseert de omzetting van arachidonzuur naar prostaglandinen], 2) inhibitie van natrium-kanalen [bij ratten], 3) agonistische werking op ‘transient receptor potential vanilloid 1’ (TRPV1) [een ionkanaal dat tot expressie komt in nociceptieve neuronen; zie o.a.Spier-metaboreceptoren’ & ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS] die nauw verwant is met de aanvang van  inflammatie [bij kikkers] en 4) inhibitie van calcium-kanalen [bij muizen]. Verder hebben we toegelicht dat één van de werkingen die bijdragen tot de anti-nociceptieve mechanismen van DHA niet direct op de opioïd-receptor wordt uitgeoefend  maar indirect via de afgifte van een endogeen opioïd peptide β-endorfine [ratten].

De G-proteïne-gekoppelde receptor (GPCR) ‘deorphanizing’ strategie [research om de onbekende liganden van deze receptoren te vinden] heeft op een succesvolle manier meerdere receptoren voor vrije vetzuren (FFAs) geïdentificeerd. Interessant is dat, onder deze receptoren, de G-proteïne receptor (GPR) 40 en GPR120 worden geaktiveerd door lange-keten FFAs zoals EPA en DHA. GPR40, die preferentieel tot expressie komt in pancreatische β-cellen, medieert insuline-secretie en GPR120, die overvloedig tot expressie komt in de darm, bevordert insuline-secretie, en de afgifte van glucagon-achtig peptide-1 [GLP-1] en cholecystokinine [CCK; hormoon en neurotransmitter – er wordt vermoed dat het een rol speelt bij het optreden van tolerantie bij het gebruik van opiaten]. Zo zouden deze receptoren kunnen bijdragen tot het reguleren van de afgifte van opioïde peptiden zoals β-endorfine. We hebben aangetoond dat intra-cerebroventriculaire injektie van GW9508, een GPR40- en GPR120-selektieve agonist, significant anti-nociceptieve effekten heeft in de formaline-test [model voor acute pijn] bij muizen (net-gepubliceerde gegevens). De precieze molekulaire funktie van GPR40 en GPR120 in het brein van muizen is echter nog onduidelijk. Verdere studies naar de relatie tussen pijn en GPR40 of/en GPR120 zijn van groot belang.

Wat betreft klinische studies naar n-3 PUFAs: een meta-analyse van 17 geandomiseerde controle-proeven door Goldberg & Katz toonde de associatie aan van n-3 PUFAs met inflammatoire pijn te wijten aan Reumatoïde Arthritis, dysmenorree en inflammatoire darm-ziekte. [Goldberg RJ, Katz J. A meta-analysis of the analgesic effects of omega-3 poly-unsaturated fatty acid supplementation for inflammatory joint-pain. Pain (2007) 129: 210-223]

4. METABOLIETEN AFGELEID VAN n-3 PUFAs EN HUN ASSOCIATIE MET PIJN

De heilzame effekten van n-3 PUFAs voor verscheidene inflammatoire ziekten werden verklaard via de antagonistische werking van n-3 PUFAs op de arachidonzuur-cascade. [Zaloga GP, Marik P. Lipid modulation and systemic inflammation. Crit. Care Clin. (2001) 17: 201-217 “Door PUFA geïnduceerde veranderingen resulteren in modulatie van lokale en systemische inflammatie en inflammatoire ziekte aktiviteit.”] Studies hebben echter aangetoond dat, wanneer ze worden gemetaboliseerd via cyclo-oxygenase en lipoxygenase, DHA en EPA worden omgezet in krachtige anti-inflammatoire molekulen: de resolvinen en protectinen. [Serhan CN. Novel eicosanoid and docosanoid mediators: resolvins, docosatrienes and neuroprotectins. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care (2005) 8: 115-121] Schwab et al. rapporteerden dat resolvine-E1 en protectine-D1, van n-3 PUFA afgeleide mediatoren, een herstel-proces van inflammatie aktiveerden. [Resolvin E1 and protectin D1 activate inflammation-resolution programmes. Nature (2007) 447: 869-874] Daarnaast hebben Xu et al. gemeld dat resolvine-E1 en resolvine-D1 inflammatoire pijn onderdrukten. [Resolvins RvE1 and RvD1 attenuate inflammatory pain via central and peripheral actions. Nat. Med. (2010) 16: 592-597: “…rol voor resolvinen bij het normaliseren van spinale synaptische plasticiteit die betrokken bleek bij hyper-sensitiviteit voor pijn. Gezien de potentie van resolvinen, en de gekende bijwerkingen van opioïden en COX-inhibitoren, zouden resolvinen nieuwe analgetica voor het behandelen van inflammatoire pijn kunnen zijn.”] Er wordt geloofd dat het werking-mechanisme in dit geval te wijten is aan het feit dat resolvine reageert met chem. R23 [Chemerine Receptor 23 of Chemokine receptor-achtige 1; een GPCR voor het chemo-attractant chemerine en:], een receptor voor resolvine, en de onderdrukking van […] neuronale excitatie via N-methyl-D-aspartaat [NMDA; speelt een rol in de ontwikkeling van centrale sensitisatie]. Epoxy-docosapenteen-zuur (EpDPE) en epoxy-eicosatetraeen-zuur (EpETE), afgeleid van DHA en EPA door cytochroom-P450, lijken ook inflammatoire pijn te reduceren. [Morisseau C et al. Naturally occurring monoepoxides of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid are bioactive anti-hyperalgesic lipids. J. Lipid Res. (2010) 51: 3481-3490] Belangwekkend is een klinische studie die aantoonde dat langdurige inname van n-3 PUFAs neuropathische pijn inhibeert. [Ko GD et al. Omega-3 fatty acids for neuropathic pain. Clin. J. Pain (2010) 26: 168-172; zie onze inleiding] Deze bevindingen wijzen er op dat de inname van n-3 PUFAs zeer doeltreffend is voor het reduceren inflammatoire en neuropathische pijn, en dat de metabolieten van vetzuren betrokken zijn bij dergelijke aktiviteiten.

5. n-6 PUFAs EN PIJN

n-6 PUFAs worden over het algemeen beschouwd als slecht voor de gezondheid omdat prostaglandinen, inflammatoire eicosanoïden en inflammatoire cytokinen, zoals interleukine-1 en -6, worden afgeleid van n-6 PUFAs. Bijvoorbeeld: analyse van de samenstelling van n-3 & n-6 PUFA in het serum bij patiënten met het complex regionaal pijn syndroom (een neuropathische pijn syndroom geassocieerd met abnormaliteiten van het autonoom zenuw- en immuun-stelsel) onthulde dat deze patiënten significant verhoogde waarden qua dihomo-γ-linoleen-zuur (C20:3) en docosatetraeen-zuur (C22:4) hadden. Patwardhan et al. rapporteerden ook dat 9-hydroxyocta-decadieen-zuur (9-HODE) & 13-HODE, geoxideerde linolzuur-metabolieten, pijn induceerden. Verder wordt gesuggereerd dat deze metabolieten, die worden gevormd na blootstelling van cel-membranen aan schadelijke hitte, TRPV1 aktiveren en bijdragen tot de thermale responsiviteit van dit ionkanaal. Om deze reden worden n-6 PUFAs beschouwd als nieuwe factoren die betrokken zijn bij het molekulair mechanisme dat pijn induceert.

Aan de andere kant rapporteerden sommige studies dat n-6 PUFAs geassocieerd zijn met de onderdrukking van pijn. Arachidonzuur, één van de belangrijkste n-6 PUFAs, werd intensief bestudeerd omdat het een belangrijke strukturele component van cel-membranen is en een voorloper-molekule voor prostaglandinen en leukotrieënen die worden geassocieerd met bloeddruk, inflammatie en bloedplaatjes-aggregatie. Epoxy-eicosatrieen-zuur (EET), een metaboliet van arachidonzuur gevormd via CYP2J & CYP2C, leden van de cytochroom-familie [proteïnen die een rol spelen bij elektronen-transport in de cel], staat bekend om zijn anti-hypertensieve effekten en inhibitie van bloedplaatjes-aggregatie. Het is echter gebleken dat de metabolieten 14- & 15-EET ook een rol spelen bij pijn-inhibitie. Er werd bovendien gerapporteerd dat een inhibitor van oplosbaar epoxy-hydrolase, dat epoxy-eicosatrieen-zuur hydrolyseert, een anti-nociceptief effekt heeft. Deze studies tonen aldus aan dat n-6 PUFAs, zoals arachidonzuur, zowel pijn-transmissie inhiberen als induceren.

6. BESLUIT

De belangrijke funktionele rol van vetzuren bij zowel de aanvang en onderdrukking van pijn werd meer en meer duidelijk. In het bijzonder werden de fysiologische en farmacologische mechanismen van n-3 PUFAs intensief bestudeerd vanuit een breed perspectief, en de veiligheid van PUFAs werd ook vastgesteld. Daarom wordt verwacht dat de toepassing van n-3 PUFAs op veel klinische gebieden in de toekomst zal toenemen. Door uitgebreide research uit te voeren betreffende vetzuren als nieuwe molekulen voor de regulering van pijn, is het naar onze mening mogelijk om de mechanismen te onthullen die betrokken zijn bij de aanvang van onhandelbare pijn en nieuwe medicijnen te ontwikkelen die pijn kunnen verlichten.

december 8, 2012

Link tussen oxidatieve stress, pijn en doorbloeding bij M.E.(cvs)?

Filed under: Fysiologie — mewetenschap @ 9:45 am
Tags: , , , , , ,

Marvin S. Medow, professor pediatrie en fysiologie en vice-directeur van het ‘Centre for Hypotension at New York Medical College’ bestudeert al jaren het posturaal orthostatische tachycardie syndroom (POTS), een aandoening die o.a. kan resulteren in een verminderde bloeddoorstroming naar de hersenen (‘cerebrale blood-flow’). Die gedaalde ‘blood-flow’ kan leiden tot duizeligheid, lichthoofdigheid en (soms) bewustzijn-verlies. Het gebeurt bij het rechtopstaan omdat het bloed zich (door de zwaartekracht) verzamelt in de buik en de benen en de normale mechanismen die het bloed helpen terugkeren naar het hart en de hersenen, niet naar behoren funktioneren.

Dr. Medow en zijn directeur Prof. Dr., Julian M. Stewart stelden vast dat veel mensen met POTS ook CVS hebben. Ze bestuderen beide aandoeningen met de hulp van financiering van het ‘Institutes of Health’ en de ‘CFIDS Association’. We rapporteerden al over hun werk betreffende problemen met geheugen, concentratie en informatie-verwerking (zie ‘Neurocognitie & cerebrale bloeddoorstroming bij CVS+POTS’). Ze zetten hun werk verder met het onderzoeken van de hypothese dat de verminderde cerebrale bloeddoorstroming (en ‘hersen-mist’) zou kunnen worden veroorzaakt door verstoorde controle-mechanismen voor het reguleren van CO2 (één van de krachtigste modulatoren van hersen-doorbloeding) en bloeddruk. Verbetering zou dan kunnen via het veranderen van de bloeddruk (m.b.v. intraveneus fenylefrine) bij orthostase, het toevoegen van CO2 aan de ingeademde lucht of het verhogen van de bloeddoorstroming (d.m.v. intraveneus acetazolamide) de symptomen en neurocognitieve capaciteit. We proberen dit op te volgen…

Ondertussen geven we hier de resultaten mee van ander werk van hen betreffende individuen met CVS die pijn ervaren bij een gewoonlijk niet-pijnlijke prikkel (allodynia); waar ze vonden dat de reaktie op plaatselijke opwarming van de huid (indicatief voor vasculaire controle, de mechanismen die bloedvaten controleren), in verband zou kunnen staan met de waarden van radikale soorten (ROS) op die plaats en met de verhoogde prikkelbaarheid van de gevoel-zenuwen (hyperesthesie) / verhoogde gevoeligheid voor pijnlijke stimuli (hyperalgesie) die door veel mensen met CVS wordt ervaren. Dit onderzoek bekijkt dus de link tussen oxidatieve stress, pijn en doorbloeding.

————————-

J Appl Physiol. 2012 [pre-print]

Modulation of the Axon-Reflex Response to Local Heat by Reactive Oxygen Species (ROS) in subjects with Chronic Fatigue Syndrome

Marvin S. Medow, Arun Aggarwal, Ila Leigh Baugham, Zachary R. Messer & Julian M. Stewart

New York Medical College

Samenvatting

Plaatselijke opwarming van de huid veroorzaakt vasodilatie [vaatverwijding] met een initiële eerste piek, een laagste punt (nadir) en verhoging tot een plateau. Reaktieve zuurstof soorten (ROS) [oxidatieve stress] moduleren het warmte-plateau bij gezonde controles. De initiële piek, te wijten aan C-vezel nociceptor [nociceptoren van niet gemyeliniseerde zenuw-vezels, geaktiveerd door meerdere types stimuli (warmte, mechanische druk of inflammatie-mediatoren t.g.v. weefselschade)] gemedieerde axon-reflexen [‘axon reflex flare reaction’; reaktie na een mechanische, chemische of elektrische stimulatie doordat C-vezels over-prikkeling van de axonen veroorzaken; dit leidt tot aktivatie van inflammatoire mediatoren en dus verwijde bloedvaten], kan worden afgestompt met lokale anesthetica en kan dienen als vervanger voor de cutane [van de huid] respons op perifere warmte. Mensen met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) rapporteren verhoogde pijn-perceptie. Om de rol van ROS te bepalen bij deze neuraal-gemedieerde respons, evalueerden we veranderingen qua doorbloeding van de huid bij lokale opwarming bij 9 CVS-individuen [CDC criteria] (16-22 jaar) vergeleken met 8 gezonde controles (18-26 jaar). We verwarmden de huid tot 42°C en maten plaatselijke bloeddoorstroming als percentage van de maximale cutane vasculaire geleiding (%CVCmax). [Bloeddoorstroming (‘flow’) wordt via Laser-Doppler gemeten en uitgedrukt in arbitraire perfusie-eenheden. LDF (Laser Doppler Flow) data worden dan omgezet in CVC-eenheden door te delen door arteriële bloeddruk.] Terwijl CVS-individuen een significant lagere baseline doorstroming hadden (8,75 ± 0,56 vs. 12,27 ± 1,07 – CVS vs. controle), waren er geen verschillen tussen de groepen bij lokale opwarming. We maten dit opnieuw met de inhibitoren apocynine voor NADPH-oxidase, allopurinol voor xanthine-oxidase, tempol voor superoxide en ebselen om H2O2 te reduceren. Apocynine verhoogde significant de baseline bloeddoorstroming (14,9 1± 2,21 vs. 8,75 ± 1,66, voor opwarming) en de eerste warmte-piek (69,33 ± 3,36 vs. 59,75 ± 2,75). Allopurinol en ebselen versterkten enkel de eerste warmte-piek (71,55 ± 2,48 vs. 61,72 ± 2,01 en 76,55 ± 5,21 vs. 58,5 6± 3,66, respectievelijk). Tempol had geen effekt op plaatselijke opwarming. Geen enkele van deze agentia veranderde de respons op lokale warmte bij controle-indviduen. De respons op hitte zou dus gewijzigd kunnen zijn door lokale ROS-niveaus, in het bijzonder H2O2, bij CVS-individuen, en zou verband kunnen houden met hun hyperesthesie/ hyperalgesie.

INLEIDING

[…] Veel mensen met CVS en fibromyalgie beschrijven buitensporige pijn – met allodynia, een verhoogde gevoeligheid van hun huid voor warmte- of mechanische stimulatie – als een belangrijk symptoom. Deze sensaties worden doorgegeven via cutane nociceptoren die temperatuur en pijnlijke stimuli voelen. Aangezien deze stimuli een verhoogde respons bij mensen met allodynia opwekken, kozen we er voor de respons van de huid van mensen met CVS te onderzoeken bij het toepassen van plaatselijke warmte en maten de wijzigingen qua cutane bloeddoorstroming met bijzondere aandacht voor de eerste hitte-piek, die neuraal gemedieerd is.

De respons van de huid op plaatselijke opwarming resulteert in 3 afzonderlijke fasen in de cutane bloeddoorstroming: een initiële snelle fase (eerste piek), een nadir (laagste punt) en een toename naar een plateau. De eerste hitte-piek, hoofdzakelijk gemedieerd d.m.v. neurogene reflexen via lokale sensorische zenuwen, kan worden afgezwakt door lokale anesthetica en geeft informatie betreffende de acute responsiviteit van de huid op plaatselijke warmte-stimulatie. In tegenstelling daarmee is het plateau, dat optreedt na 20-30 min opwarming, NO-afhankelijk en vertegenwoordigt het een meer tijdelijke chronische respons op plaatselijke opwarming.

Er wordt verhoogde oxidatieve stress gemeld bij CVS-individuen [zie ‘Oxidatieve stress] en ROS, met inbegrip van superoxide-anionen (SO), waterstof-peroxide (H2O2) en hydroxyl-radikalen zouden een rol kunnen spelen bij cutane inflammatoire hyperalgesie. ROS kunnen door ‘transient receptor potential vanilloid’ type 1 (TRPV1) [zie o.a.Spier-metaboreceptoren’ & ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS] ion-kanaal gemedieerde verhogingen van de huid-doorbloeding moduleren. TRPV1 ion-kanalen, waarvan wordt gedacht dat ze warmte- én pijn-voelend zijn, zijn gelokaliseerd in sensorische afferenten [neuronen die informatie naar de hersenen brengen] en dragen bij tot de eerste hitte-piek in respons op plaatselijke cutane opwarming.

Daarom maten we de cutane vasculaire respons op locale hitte bij CVS-individuen om de hypothese te testen dat ROS de respons op lokale opwarming verandert. Er werd bijzondere aandacht besteed aan de eerste hitte-piek die te wijten is aan neurogene reflexeen die worden gemedieerd via de aktiviteit van lokale sensorische zenuwen. We gebruikten allopurinol en apocynine om respectievelijk xanthine-oxidase en NADPH-oxidase [ROS-genererende enzymen] te inhiberen, en ook gereduceerde lokale cutane waarden van superoxide (met tempol) en H2O2 (met ebselen) omwille van hun gerapporteerde vaso-aktieve en sympathische effekten.

[…]

RESULTATEN

De Effekten van Plaatselijke Opwarming op Cutane Vasculaire Geleiding

De toepassing van lokale opwarming, à ratio van 1°C/10 sec tot 42°C, resulteerde in de kenmerkende 3 fasen van cutane bloeddoorstroming: een initiële snelle fase (eerste piek), een nadir en een toename tot een plateau. […] CVS-individuen hadden een significant lagere baseline (vóór de opwarming) cutane bloeddoorstroming vergeleken met deze gemeten bij controle-individuen. Er waren echter geen verschillen qua %CVCmax gemeten bij controle en CVS-individuen voor de eerste warmte-piek, nadir en plateau.

De Effekten van Anti-oxidantia op Laser Doppler Flow (LDF)

Om te evalueren of ROS betrokken zijn bij de cutane respons op plaatselijke opwarming bij CVS, maten we eerst de lokale opwarming en daarna deze tijdens infusie met apocynine, allopurinol, ebselen of tempol. […] Bij CVS-individuen waren, bij NADPH-oxidase inhibitie (d.m.v. apocynine) de baseline %CVCmax (14,91 ± 2,21 vs. 8,75 ± 1,66) en de eerste hitte-piek (69,33 ± 3.36 vs. 59,75 ± 2,75) significant verhoogd (P < 0.05) […] Bij controle-individuen had apocynine geen effekt op de respons op lokale opwarming en in contrast tot CVS-individuen, geen effekt op de eerste hitte-piek.

[…] De respons op lokale warmte bij CVS-individuen en xanthine-oxidase inhibitie (d.m.v. allopurinol) was gelijkaardig op deze die werd gezien met apocynine: de eerste hitte-piek was significant verhoogd (71,55 ± 2,48 vs. 61,72 ± 2,01) (P < 0.05) bij vergelijking van CVS-individuen met en zonder inhibitie, respectievelijk. Allopurinol bleek weer geen effekt te hebben op de hoogte van de eerste hitte-piek bij controle-individuen.

[…] Het reduceren van H2O2 (d.m.v. het glutathion-peroxidase mimeticum ebselen [mimeticum: bootst de werking na van]), resulteerde ook in een significant verhoogde eerste hitte-piek (76,55 ± 5,20 vs. 58,56 ± 3,66) (P < 0.05) bij vergelijking van CVS-individuen met en zonder de inhibitor, respectievelijk; terwijl de baseline, nadir en het hitte-plateau ongewijzigd bleven. Er was geen effekt van ebselen op de eerste hitte-piek bij controle-individuen.

De effekten van gereduceerd superoxide werden getest gebruikmakend van tempol, een superoxide-dismutase mimeticum. Er waren geen verschillen qua hitte-respons bij vergelijking van CVS met en zonder inhibitor wat betreft %CVCmax gemeten bij baseline, eerste hitte-piek, nadir of plateau.

BESPREKING

Veel CVS-individuen melden een verhoogde sensitiviteit voor warmte en aanraking, of allodynia, dus werd een onderzoek ingesteld naar hun respons op plaatselijk toegepaste warmte. Aangezien we hebben gerapporteerd dat ROS aspekten van deze respons bij individuen met POTS – een courante co-morbiditeit bij CVS – moduleert, kan daarenboven het begrip van de factoren die deze respons beïnvloeden voor deze individuen nuttig blijken. De resultaten van onze studie tonen directe ROS-modulatie van de sensorische zenuwen afhankelijke neurogene respons in de huid, de zgn. eerste hitte-piek, veroorzaakt door plaatselijke opwarming. De eerste hitte-piekte wijten aan C-vezel nociceptor-gemedieerde axon-reflex – die resulteert in vasodilatatie, wordt verondersteld op te treden door de plaatselijke afgifte van ‘calcitonin gene-related’ peptide (CGRP) [peptide dat wordt geproduceerd door neuronen; krachtige vasodilator, kan tussenkomen bij pijn-transmissie], substantie-P [zie o.a. ‘Mest-cellen & Substantie-P] en neuropeptide-Y [zie o.a. ‘Neuropeptide-Y: biomerker voor symptoom-ernst bij CVS]. Deze fase van de hitte-respons kan worden afgezwakt d.m.v. lokale anesthetica maar niet door proximale neurale blokkage [blokkeren van zenuwen ter pijn-bestrijding] of blokkage van muscarinische receptoren [binding hierop induceert signaal-overdracht]. Alle fasen van de respons op lokale opwarming, in het bijzonder de plateau-fase, worden verondersteld afhankelijk te zijn van stikstof-oxide.

Een studie naar het effekt van leeftijd bij gezonde individuen toonde dat de initiële hitte-piek significant gedaald was bij ouderen, wat suggereert dat ouder worden een invloed heeft op de zenuwen die de axon-reflex mediëren of vasculaire responsiviteit op de neurotransmitters afgegeven door zenuwen verandert. Een andere studie toonde dat de eerste hitte-piek afgezwakt is bij individuen met chronische nier-ziekte, vergeleken met gezonde controles, en dat het anti-oxidant, ascorbinezuur [vitamine-C] deze respons terugbracht naar controle-waarden; wat suggereert dat oxidatieve stress de neurovasculaire en microvasculaire funktie bij deze populatie zou kunnen beïnvloeden. Studies hebben ook aangetoond dat exogene anti-oxidantia de effekten van ouder-worden op de responsen op lokale opwarming én afkoeling kunnen omkeren.

We hebben aangetoond – bij gezonde controle-individuen – dat ROS, geproduceerd via NADPH- en xanthine-oxidase mechanismen, de respons van de huid op hitte moduleert en zodoende bijdraagt tot de controle van de plaatselijke cutane bloeddoorstroming. Er bestaat echter weinig informatie betreffende de rol van ROS bij individuen met CVS. Deze studie hier suggereert dat, door het aantonen van een verhoging van de eerste hitte-piek bij verminderde ROS bij CVS-individuen, oxidatieve stress cutane vasculaire controle biedt bij deze individuen.

Onze resultaten – met uitzondering van tempol – tonen dat het reduceren van ROS resulteerde in een verhoogde eerste hitte-piek, wat impliceert dat ROS een onderdrukkende invloed verschaft op deze respons. Een studie bij ratten toonde dat ROS betrokken zijn bij TRPV1-gemedieerde vasodilatatie; in tegenstelling echter tot onze bevindingen, toonden ze aan dat een reductie van ROS de grootte van de eerste hitte-piek deed dalen. En verder: na inhibitie van de eerste hitte-piek met catalase [enzyme dat H2O2 afbreekt] en SOD [superoxide-dismutase; enzyme dat zuurstof-radikalen ‘opruimt’], toonde het toevoegen van apocynine dat ROS ontstaan via NADPH-oxidase wordt geproduceerd in respons op neuropeptiden. Gelijkaardig met de studie hier, toonden deze onderzoekers ook dat tempol geen effekt had op neurogene vasodilatie, in dit geval geïnduceerd via substantie-P, wat suggereert dat superoxide weinig effekt heeft op deze respons. De reden voor deze bevindingen is onduidelijk maar zou kunnen verband houden met verhoogde niveaus aan of H2O2.

De resultaten van onze studie suggereren dat de ROS verantwoordelijk voor de hitte-respons waarschijnlijk H2O2 is en niet superoxide. Dit is gebaseerd op het gebrek aan effekt van tempol bij het verminderen van superoxide-produktie en de bevinding dat ebselen, het glutathion-peroxidase mimeticum, significant de grootte-orde van de eerste hitte-piek verhoogde. Dit is ook consistent met onze bevinding dat apocynine en allopurinol de hoogte van de eerste hitte-piek verhoogden, aangezien […] NOX4 (NADPH-oxidase type 4) en xanthine-oxidase beide H2O2 kunnen produceren

De capaciteit van ROS om de hitte-respons bij deze groep individuen te moduleren, kan gerelateerd zijn met de allodynia die door vele CVS-individuen wordt gereapporteerd. [bv. Fulle S, Mecocci P, Fano G et al. Specific oxidative alterations in vastus lateralis muscle of patients with the diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Free Radical Biol Med (2000) 29: 1252-1259]Gestegen ROS-waarden bleken betrokken bij het genereren en het onderhouden van met pijn geassocieerde symptomen en myalgieën bij individuen met CVS. Verhoogde ROS bleken aanhoudende neuropathische ruggemerg-pijn te induceren en het verminderen van ROS-waarden in ruggemerg-microglia verzwakte mechanische allodynia en thermale hyperalgesie bij muizen [Kim D, You B, Jo EK, Han SK, Simon MI and Lee SJ. NADPH-oxidase 2 derived reactive oxygen species in spinal cord microglia contribute to peripheral nerve injury-induced neuropathic pain. Proc Natl Acad Sci U S A (2010) 107: 14851-14856: “het verminderen van microgliale ROS-waarden via toediening van sulforafaan, verlichtte mechanische allodynia en thermale hyperalgesie…” — Sulforafaan (anti-oxidatieve molekule uit broccoli, spruiten, kool-soorten; in experimentele modellen werden anti-kanker en anti-microbiële eigenschappen gevonden) inhibeerde ook pro-inflammatoire gen-expressie in microglia.]. Het is daarom mogelijk dat gewijzigde lokale ROS, in het bijzonder H2O2, de aktiviteit van lokale sensorische zenuwen kan beïnvloeden en de allodynia, die wordt ervaren door veel individuen met CVS en fibromyalgie, verklaren. Hoewel de gegevens suggereren dat het gebruik van anti-oxidanten bij CVS-indivduen kan resulteren in verhoogde bloeddoorstroming van de huid, blijft – tot het verband tussen lokale huid-doorbloeding en nociceptie [pijn-waarneming] bij deze populatie wordt gedefinieerd – het therapeutisch nut van anti-oxidanten onbekend.

De eerste hitte-piek kan te wijten zijn aan TRPV-1 ion-kanaal aktivatie die als een plaatselijke hitte-sensor werkt via depolarisatie van sensorische zenuwen in de huid tijdens opwarming. Talrijke studies hebben de effekten van ROS op ion-kanaal aktiviteit en z’n effekt op het trans-membraan potentiaal [verschil in elektrische spanning over de cel-membranen] aangetoond. Daarenboven kunnen ROS de prikkelbaarheid van neuronen van de amygdala [kern van neuronen in de hersenen] beïnvloeden en zo centrale pijn-mechanismen veranderen. In tegenstelling met deze studies, zijn onze bevindingen ietwat tegenstrijdig aangezien het verminderen van plaatselijke ROS-waarden resulteerde in verhoogde lokale bloeddoorstroming te wijten aan de toepassing van plaatselijke warmte. Hoewel de relatie tussen verhoogde lokale bloeddoorstroming en de perceptie van pijn nog moeten worden bepaald bij deze populatie, zou perifere nociceptie bij CVS-individuen gedeeltelijk kunnen worden gecontroleerd door ROS-gerelateerde modulatie van receptoren.

In de huidige studie evalueerden we de perceptie van hitte door de individuen niet maar maten we door hitte geïnduceerde veranderingen van de bloeddoorstroming van de huid. Het is mogelijk dat CVS-individuen deze stimulus anders ervaarden dan controles. Aangezien er echter geen verschillen qua %CVCmax waren, niet voor de eerste hitte-piek en niet voor het plateau (bij vergelijking van CVS met controles), was dit waarschijnlijk niet het geval. Daarom kunnen we geen commentaar geven op de centrale perceptie van pijn maar perifere nociceptor aktiviteit is waarschijnlijk gewijzigd bij CVS-individuen. We gebruikten plaatselijke opwarming waarbij de temperatuur geleidelijk toeneemt (1°C/10 sec) tot een maximum van 42°C, wat gebaseerd is op eerdere studies bij gezonde controles en mensen met CVS/POTS; een temperatuur die als warm maar niet-pijnlijk wordt ervaren en resulteert in verhoogde plaatselijke bloedddoorstroming […]. Daarnaast evalueerden we de graad van allodynia bij de individuen van deze studie niet via het meten van de intensiteit van pijn-perceptie (druk-algometrie [pijn-meting m.b.v. een algometer, een instrument voor het bepalen van de gevoeligheid voor pijn veroorzaakt door druk]) – omwille van inherente bevooroordeling van deze methode, te wijten aan anticipatie van een pijnlijke stimulus of ten gevolge veralgemeende psychologische hyper-vigilantie.

In eerdere studies bij POTS-patiënten, waarvan de meeste ook CVS hadden, werden de individuen in 3 groepen onderverdeeld: met lage, normale en hoge doorstroming (flow; aan de kuit). We toonden dat, vergeleken met controles, POTS-individuen met lage flow een verlaagde bloeddoorstroming van de huid hadden (baseline en via plaatselijke opwarming geïnduceerde plateau-waarden). In tegenstelling daarmee hadden POTS-individuen met een normale flow, een baseline huid-bloeddoorstroming die gelijkaardig was met die van controles maar het plateau lag significant hoger. Terwijl de nadruk van de huidige studie op de eerste hitte-piek ligt, maten we een significante reductie van de baseline huid-bloeddoorstroming bij CVS-individuen vergeleken met controles. Het is mogelijk dat dit te wijten is aan verhoogde vasoconstrictie [vaatvernauwing] gemedieerd via de werking van AT1R [angiotensine II type I receptor; heeft bloeddruk-verlagende effekten en reguleert aldosteron-secretie] -aktivatie van NADPH-oxidase. De bevinding dat apocynine, door het inhiberen van NADPH-oxidase, de baseline bloeddoorstroming bij CVS-individuen verhoogt vergeleken met deze gemeten in afwezigheid van medicijnen, ondersteunt dit en suggereert dat ROS een rol zou kunnen spelen bij de controle van cutane bloeddoorstroming bij kamer-temperatuur. Aangezien opname in deze studie echter gebaseerd was op de diagnose van CVS en niet op metingen van bloeddoorstroming aan de kuit, is het moeilijk te weten of deze verschillen verband houden met de 3 POTS subgroepen.

Het gebrek aan effekt van tempol [inhibitor van superoxide] is in tegenstelling met wat we eerder hebben getoond bij gezonde controles: dat inhibitie van superoxide gedeeltelijk de vasoconstrictieve effekten van Ang II [peptide-hormoon dat vaat-vernauwing veroorzaakt en de bloeddruk doet stijgen] kan afzwakken via z’n effekt op het hitte-plateau. Interessant is dat geen enkele van deze agentia enig effekt hadden op de plateau-fase van de lokale hitte-respons gemeten bij CVS-individuen. […] Het is mogelijk dat de rol van lokale ROS bij de regulering van de NO-afhankelijke plateau-fase bij CVS minimaal is.

Beperkingen

Onderzoek van vrouwen zonder de menstruele cyclus in acht te nemen. Wellicht een beperking aangezien de fase van de menstruele cyclus NO-afhankelijke mechanismen en ROS-afhankelijke funkies kan beïnvloeden. We combineerden gegevens van vrouwen en mannen […] geslacht-gerelateerde verschillen bij de controle van de bloeddoorstroming van de huid. Dit wordt gesuggereerd door een studie die geslacht-specifiieke verschillen toont bij de respons van huid- bloeddoorstroming op adrenerge stimulatie.

Geen evaluatie van de graad van mechanische of thermale allodynia bij deze CVS-individuen. […]

augustus 29, 2012

Verkort QTc interval bij CVS

Filed under: Fysiologie — mewetenschap @ 2:54 pm
Tags: , , , ,

Bulletin of the IACFS/ME (2012) 19: 202-211

Shortened QTc interval in Chronic Fatigue Syndrome

Ashley Scott MBBS, Michael Norton MBBS, Holly Mabillard MBBS, Julia L Newton MD PhD

UK NIHR Biomedical Research Centre in Ageing – Cardiovascular theme, Institute for Ageing and Health, Newcastle University, Newcastle, United Kingdom

Inleiding

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een ziekte (prevalentie 0,2-4%), gekenmerkt door aanhoudende/terugkerende post-exertionele vermoeidheid die niet kan worden verklaard door enige andere aandoening en aanwezig is voor langer dan 6 maanden. Ondanks deze hoge prevalentie, worden de onderliggende mechanismen die leiden tot CVS niet goed begrepen. Er is geen biologische merker beschikbaar om de diagnose te stellen. Autonome dysfunktie wordt beschouwd als een mogelijke etiologische factor bij CVS. Autonome symptomen zijn aanwezig bij bijna 90% van individuen met CVS en de aanwezigheid correleert met de vermoeidheid-graad [Newton JL, Okonkwo O, Sutcliffe K, Seth A, Shin J, Jones DEJ. Symptoms of autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. Q J Med (2007) 100: 519-26 /// Newton JL, Sheth A, Shin J, Pairman J, Wilton K, Burt JA et al. Lower ambulatory blood pressure in Chronic Fatigue Syndrome. Psychosomatic Medicine (2009) 71: 361-5]. Het QT-interval op een elektrocardiogram (ECG) kan worden beïnvloed door het autonoom zenuwstelsel: één studie suggereerde dat het gecorrigeerde QT-interval (QTc) [Het QT-interval is afhankelijk van de hartslag – hoe sneller de HR, hoe korter het QT-interval-  maar een er kan een gecorrigeerde QT – QTc – worden berekend welke is aangepast aan de HR. De QTc schat het QT-interval bij een HR van 60 slagen/min. Dit laat toe de QT-waarden bij verschillende slagen te vergelijken.]verkort is bij individuen met CVS vergeleken met controles. Deze studie onderzocht echter de prevalentie van QTc in een selekte groep CVS-patiënten (die voor onderzoek naar verborgen dysautonomie of syncope werden doorverwezen) gebruikmakend van een manuele meet-techniek [Naschitz J, Fields M, Isseroff H, Sharif D, Sabo E, Rosner I. Shortened QT interval: a distinctive feature of the dysautonomia of Chronic Fatigue Syndrome. Journal of Electrocardiology (2006) 39: 389-94]. In onze studie hier probeerden we de bevindingen van de eerdere studie te bevestigen maar gebruikmakend van een geautomatiseerde QTc bepaling-techniek geschikt voor de klinische praktijk, toegepast op een ongeselekteerde populatie.

Methode

Alle patiënten die werden doorverwezen naar de ‘Northern Regional CFS Clinical Service’ van de ‘Royal Victoria Infirmary’ (Newcastle Upon Tyne, V.K.) tussen november 2009 en januari 2012 werden opgenomen in de studie. Er wordt routinematig een ‘12-lead’ ECG [opname van 12 verschillende elektrische signalen terzelfdertijd] uitgevoerd bij alle patiënten die deze kliniek bezoeken.

Individuen vullen ook altijd de ‘Orthostatic Grading Scale’ (OGS) in, een volledig gevalideerd zelf-rapportering instrument met betrekking tot de symptomen van orthostatische intolerantie te wijten aan orthostatische hypotensie (bv. ernst, frequentie en interferentie met aktiviteiten uit het dagelijks leven) die uit 5 items bestaat, elk uitgezet op een schaal van 0 tot 4. Het optellen van de scores voor de afzonderlijke items geeft een totale score.

Alle ECGs werden anoniem gemaakt. Ze werden op een standaard manier beoordeeld op ritme, atrioventriculaire geleiding, ventriculaire geleiding en repolarisatie-abnormaliteiten, en op tekenen voor ventriculaire vergroting of vroegere/huidige ischemische gebeurtenissen using. De interpretaties werden besproken met, en bevestigd door, een cardioloog. Alle interpreteerders wisten niets over de diagnosen van de patiënten. Hartslag en PR-/QRS-/QT-/QTc-intervallen werden automatisch berekend voor alle ECGs gebruikmakend van een Philips PageWriter Trim II Cardiograph.

Ter vergelijking werden ECGs van 50 niet-vermoeide controles – verwezen naar de ‘Royal Victoria Infirmary’s Falls and Syncope Service’ voor problemen met evenwicht of duizeligheid – anoniem gemaakt en op dezelfde manier geïnterpreteerd.

Goedkeuring

… door het ‘Newcastle and North Tyneside’ etisch committee; financiering door ME Research UK.

Statistische Analyse

[…]. P-waarden < 0.05 werden als significant beschouwd.

Resultaten

220 patiënten verwezen voor vermoeidheid werden in de studie opgenomen. Daarvan bleken er 177 te voldoen aan de diagnostische criteria voor CVS, 43 kregen andere diagnosen voor hun vermoeidheid. Geen enkel individu nam medicatie die het QT-interval had kunnen beïnvloeden.

ECG Abnormaliteiten & Metingen

Er werden geen significante verschillen gevonden bij vergelijking van de strukturele en elektrische cardiale abnormaliteiten bij CVS-patiënten t.o.v. niet-CVS vermoeide patiënten en controles. Er waren ook geen significante verschillen qua HR, PR-, QRSD- of QT-intervallen tussen de groepen; het QTc-interval bleek echter significant korter bij CVS-patiënten vergeleken met controles.

Screening Scores en ECG Metingen

Zoals verwacht correleerde een hogere autonome symptoom last (bepaald door OGS-scores) met een toenname qua HR (p = 0.0004). Een hogere OGS-score correleerde ook met verkorte QT-intervallen. Hoewel er geen significante correlatie werd gevonden wanneer de QT-intervallen werden gecorrigeerd.

Bespreking

Deze studie heeft verder bewijsmateriaal aangebracht dat CVS-patiënten QTc-intervallen hebben die significant korter zijn dan niet-vermoeide individuen, wat de bevindingen van de eerdere kleine studie. De huidige studie analyseerde het ECG-verloop van 4 maal meer CVS-patiënten op een niet-selektieve manier. We suggereren dat het QTc-interval het potentieel heeft om als een diagnostisch instrument bij CVS-diagnose te fungeren: hoewel er geen statistisch significant verschil was tussen de gemiddelde QTc-intervallen van de CVS- versus de niet-CVS vermoeide groep, waren de globale QTc-intervallen korter. We suggereren echter dat verdere prospectieve studies nodig zijn met geoptimaliseerd materiaal om te bepalen of dit specifiek zou kunnen zijn voor vermoeidheid of specifiek voor CVS. Door de grote spreiding van de QTc-intervallen in deze studie, is het mogelijk dat het QTc-interval nuttiger zou kunnen blijken in combinatie met andere instrumenten bij het onderscheiden van CVS-patiënten van gezonde individuen.

Studies hebben de specifieke genetische abnormaliteit geïdentificeerd die bekend staat als kort QT syndroom [Hartziekte die levensbedreigende hartritme-stoornissen kan uitlokken; veroorzaakt door mutaties in de KCNH2, KCNJ2 en KCNQ1. Deze genen coderen voor kanalen in het cel-membraan die K+-ionen in en uit de cellen transporteren. In de hart-spier spelen deze een kritieke rol voor een normaal hart-ritme. De mutaties berhogden de aktiviteit van de kanalen, wat de ‘flow’ van de K+-ionen verhoogt en het hart-rime ontregelt.]. Dit wordt erkend als een specifieke cardiale ion-kanaal abnormaliteit die geassocieerd is met plotse cardiale sterfte bij jonge mensen. De diagnose wordt gesteld wanneer de QTc < 310 msec. Het kort QT syndroom zou wel eens gelijkaardig kunnen zijn aan de lange QTc, waar verhoogde erkenning van de aandoening geassocieerd is met de beoordeling van het syndroom als zijnde heterogeen. Abnormaliteiten van cardiale ion-kanalen hebben de neiging post-mortem gedocumenteerd te worden maar het is misschien mogelijk dat er meer subtiele abnormaliteiten van de geleiding zijn die leiden tot invaliditeit i.p.v. sterfte, wat zal worden erkend als onze kennis over genetische vatbaarheid in de setting van een chronische ziekte verbetert.

CVS is een ziekte die gewoonlijk jonge individuen treft en ongewoon is bij mensen boven 65. De patiënten die in deze studie werden opgenomen, waren jong vergeleken met de normale controles, daarom is het niet verrassend dat we aantonen dat ECG-tracees bij CVS-patiënten niet meer significante strukturele of elektrische abnormaliteiten vertonen, vergeleken met gezonde controles of niet-CVS vermoeide patiënten.

Hoewel autonome symptomen (OGS-score) niet correleerden met QTc, wijst onze bevinding van een significant verband tussen stijgende HR en verergerende autonome symptomen naar potentiële therapeutische doelwitten. Het is mogelijk dat het verlagen van de hartslag van patiënten in deze en andere groepen zo kan werken dat de ernst vermindert van de symptomen geassocieerd met autonome dysfunktie. Dit zou van groot nut kunnen zijn bij degenen die door de aandoening  zijn aangetast.

Deze studie had enkele beperkingen. Dit was een retrospectief overzicht van ECGs verzameld van patiënten die onze kliniek bezochten, we hebben niet overwogen of er intra-patient variabiliteit was qua QTc en of het in onze kliniek gebruikte materiaal geoptimaliseerd is voor het berekenen van QTc. Groep-verschillen qua leeftijd en geslacht zijn een mogelijke verstorende factor. Omwille van de aard van de populatie, was de niet-CVS vermoeide groep klein (slechts 43 personen). Dit maakt vergelijking tussen deze patiënten en CVS-patiënten moeilijk.

Tot besluit: er is meer research op dit gebied nodig. Slechts door verder onderzoek kan de validiteit van het QTc-interval en zijn gebruik bij de diagnose van CVS worden bepaald. Dergelijke research kan worden gebruikt om een ‘cut-off’ punt tussen gezonde en vermoeide individuen definiëren. Verder onderzoek zou zich ook moeten richten op het bepalen of de relatie tussen CVS en QTc-intervallen oorzakelijk of eenvoudigweg correlatief is.

juni 16, 2012

Vitamine-D, VDR, NF-kB, chronische inflammatie & vermoeidheid

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

Er circuleren binnen patiënten-groepen anecdotes over experimentele behandelingen door onderzoekers aangeboden die op de één of andere manier verband houden met vitamine-D: het Marshall-protocol, behandeling met Gc-MAF, supplementering met vitamine-D. Echte publicaties hieromtrent zijn er niet; daarom willen we een artikel meegeven, waarin de literatuur werd bestudeerd, dat mogelijks wat kan verduidelijken omtrent de denkpistes…

Een zéér gecontesteerde, niet ongevaarlijke behandeling die ook door sommige artsen bij M.E.(cvs) wordt aangewend, is het zogenaamde Marshall-protocol (MP). Het vertrekpunt is dat de “mógelijke” pathologische microbiota kunnen worden aangepakt door het versterken van de werking van de vitamine-D receptor VDR. “De behandeling is gebaseerd op de stelling dat 25-vitamine-D immunosuppressief is en dat celwand-deficiënte bakterieën dit omzetten naar 1,25-vitamine-D, wat inflammatie creëert.” Exogeen vitamine-D zou dus moeten worden verwijderd (d.w.z. geen zonlicht ??!??). Hoge doseringen van een angiotensine-II receptor antagonist die gebruikt wordt om hoge bloeddruk te behandelen (blokkeert de VDR, treedt in competitie met mikrobiële liganden) zóu bepaalde inflammatoire processen inhiberen; en de pathogenen worden verder te lijf gegaan met (langdurige) antibiotica-kuren…

Dr. Nobuto Yamamoto (afdeling ‘Cancer Immunology and Molecular Biology, Socrates Institute for Therapeutic Immunology’ in Philadelphia) rapporteerde (Transl Oncol. (2008) 1: 65-72) over het feit dat macrofagen met abnormaal Gc-proteïne (ook bekend als vitamine-D3 bindend proteïne; de voorloper voor de voornaamste macrofaag-aktiverende factor, MAF) niet kunnen worden geaktiveerd (bij prostaat-kanker), wat leidt tot immunosuppressie. Behandeld Gc-proteïne, dat het “krachtigste MAF ooit” genereerde: Gc-MAF (geen nadelige effekten bij mensen), kon macrofagen aktiveren die een aanzienlijke variatie aan receptoren ontwikkelen die de abnormaliteit op het cel-oppervlak van de kwaadaardige cellen herkennen en zeer tumor-dodend zijn (N-agalase aktiviteit in het serum zóu daarvoor een aanduiding zijn). Dit immuun-stimulerend middel wordt ook aan M.E.(cvs)-patiënten in een experimentele context verkocht. Voorzichtigheid hieromtrent lijkt echter aangewezen; er zijn geen publicaties…

Wat is er van dit alles aan? Zoals gezegd wordt het MP ernstig in vraag gesteld. En voor zo ver we kunnen nagaan lopen er geen officiële klinische proeven (controlled-trials.com) naar een behandeling met Gc-MAF bij M.E.(cvs).

Anna Dorothea Höck – arts (interne geneeskunde & psychotherapie) & adviseur van de Duitse FMS-patiënten-vereniging ‘selbsthilfe-fibromyalgie-hh.de’ – en Prof biochemie Martin Pall (Professor of Biochemistry and Basic Medical Sciences, Washington State University, USA) – bedenker van de stikstof-oxide/peroxynitriet hypothese als verklarend model voor de symptomen van M.E.(cvs) – vatten hier de literatuur samen over welke invloed vitamine-D supplementering zou kunnen hebben op chronische inflammatie en vermoeidheid. De informatie kan hopelijk worden aangewend bij het opzetten van studies hieromtrent.

Voor bijkomende info over NF-κB zie: Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB& ‘NF-κB en Inspanning. Onze mening dat deze transcriptie-factor wel es van groot belang zou kunnen zijn bij M.E.(cvs) wordt hier ook verder ondersteund…

————————-

Medical Hypotheses 76 (2011) 208-213

Will vitamin-D supplementation ameliorate diseases characterized by chronic inflammation and fatigue?

Anna Dorothea Höck (a), Martin L. Pall (b)

a Mariawald str. 750935, Cologne, Germany

b The Tenth Paradigm Research Group and School of Molecular Biosciences (WSU), Portland, USA

Samenvatting

Chronische NF-κB aktivatie werd voorgesteld als een belangrijke gebeurtenis bij in Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en veel andere, beter gedefinieerde pro-inflammatoire ziekten. Kennis over de impact van vitamine-D deficiëntie op chronische NF-κB aktivatie zou een nieuwe benadering voor ziekten kunnen openen. Hoewel NF-κB aktivatie eerst tot een pro-inflammatoire immuun-respons leidt, volgt later een vitamine-D afhankelijke anti-inflammatoire respons. Binding van de aktieve vitamine-D metaboliet 1,25(OH)2D3 op de vitamine-D receptor (VDR) levert een transcriptie-factor op die NF-κB aktivatie onderdrukt en daarnaast de adaptieve immuun-repons moduleert en downreguleert, maar de aangeboren immuun-responsen versterkt en het redox-evenwicht verbetert, waardoor op meerdere niveaus tegengewicht wordt geboden voor inflammatie. Dit ingebouwde late tegengewicht voor inflammatie werkt echter enkel wanneer er overvloedig calcium en 25(OH)D3 aanwezig is. Daarom kan een verband tussen verminderd vitamine-D metabolisme en aanhoudende NF-κB aktivatie, verhoogde nitrosatieve/oxidatieve stress, redox-onevenwicht, chronische inflammatie en daarmee gepaard gaande vermoeidheid worden gepostuleerd. Om deze hypothese te bevestigen, zijn gerandomiseerde, gecontroleerde klinische studies naar de klinische effekten van supplementering met calcium en vitamine-D3 vereist bij ziekten gekenmerkt door persistente NF-κB aktivatie, en chronische inflammatie en vermoeidheid.

De initiële stress-respons is pro-inflammatoir en zelf-versterkend

Bij chronische inflammatoire ziekten, zoals bv. Reumatoïde Arthritis, is chronische vermoeidheid een bekend symptoom dat klinische terugval vergezelt of zelfs voorafgaat. Goed gekende oorzaken die vermoeidheid induceren zijn pro-inflammatoire cytokinen en een verlaagde ATP-voorraad (energie-verlies). Chronische inflammatoire ziekten, maar ook Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en aanverwante aandoeningen, worden verondersteld verbonden te zijn met aanhoudende aktivatie van nucleaire factor kappa-B (NF-κB) wat resulteert in verhoogde nitrosatieve/oxidative stress, lagere ATP-voorraden en chronische inflammatie.

Aan de andere kant wordt een door stress geïnduceerde vicieuze upregulering van de stikstof-oxide/peroxynitriet (NO/ONOO) cyclus […] verondersteld te leiden (via meerdere stappen) tot meerder ziekten, ook multi-systeem ziekten genaamd.

NF-κB aktivatie en verhoogde nitrosatieve/oxidatieve stress zijn echter ook belangrijke gebeurtenissen in deze cyclus. Daarom zou NF-κB aktivatie een centraal thema kunnen zijn bij dit ziekte-mechanisme.

NF-κB aktivatie is een essentieel verdedigend respons-mechanisme van het aangeboren immuunsysteem dat de proteïne-synthese, gen-expressie vóór, tijdens en na transcriptie, alsook groei, differentiatie en apoptose wijzigt. NF-κB aktivatie induceert de aanmaak van hoge waarden qua reaktieve zuurstof-soorten (ROS), zoals superoxide (OO*) aan de ene kant en stikstof-oxide (NO*) aan de andere kant, wat resulteert in het genereren van peroxynitriet (ONOO), zo leidend tot veranderde cellulaire strukturen en funkties. In het bijzonder zullen metabole gevolgen optreden zoals verstoring van de citroenzuur-cyclus [Tri Carboxylic Acid’; Kreb’s cyclus; complexe reeks biochemische processen betrokken bij het oxidatief metabolisme van glucose] en oxidatieve fosforylatie [zorgt voor ATP, bron van cellulaire energie], resulterend in verlaagde ATP en NADH/NAD redox-voorraden. Het is belangrijk te realiseren dat NF-κB aktivatie over een inherent zelf-versterkend potentieel beschikt door het induceren van interferon-γ (IFN-γ), pro-inflammatoire cytokinen zoals interleukine-1-beta (IL-1β), interleukine-2 (IL-2), interleukine-6 (IL-6), interleukine-8 (IL-8), tumor necrose factor alfa (TNF-α) en induceerbaar NO-synthase (iNOS); met als netto resultaat de over-produktie van ROS die NF-κB nog eens aktiveert. Dit is echter niet het enige positieve mechanisme. IFN-γ, IL-2 en TNF-α aktiveren NF-κB direct, wat een andere onderhoudende lus creëert. Verder beschadigen ROS ion-kanalen, meer bepaald calcium-pompen. Zo raken de waarden aan vrij intracellulair calcium (Ca2+ic) verhoogd, die – zoals ROS – in staat zijn een nieuwe ronde NF-κB aktivatie te induceren.

Deze inherente trend naar initiële verhoging van de pro-inflammatoire stress-respons zou een essentiële pathogene rol kunnen spelen bij chronische inflammatoire en auto-immuune ziekten als geen doeltreffend tegengewicht voor de NF-κB aktivatie volgt in de late stress-respons. Juist dit scenario, van een niet correct afgestelde pro-inflammatoire immuun- en stress-respons, met chronische stijging van Ca2+ic, omvangrijke aanmaak van ROS en redox-onevenwicht, wordt beschreven bij chronische calcium en vitamine-D deficiëntie.

De pleiotrope werking van vitamine-D bij het metabolisme

Vitamine-D omvat vitamine-D3 en vitamine-D2. Vitamine-D, verkregen via zon-gebruinde huid, dieet of supplementen, wordt in de lever gesynthetiseerd tot 25-hydroxy-cholecalciferol – 25(OH)D3) – dat wordt geaktiveerd door het enzyme 25-hydroxyvitamine-D1 α-hydroxylase (CYP27B1) tot 1,25-dihydroxyvitamine-D3 [1,25(OH)2D3], aangeduid als ‘geaktiveerd’ vitamine-D3.

Een goed gekend aktivatie-proces van 25OHD3 tot 1,25(OH)2D3 wordt op een calcium-afhankelijke manier gemedieerd in de tubulaire cellen van de nieren [nier-tubuli = microscopisch kleine, lange en kronkelige buisjes in de nier die de urine vervoeren binnen de nier en waar stoffen tussen urine en bloed worden uitgewisseld] door parathormoon [PTH; geproduceerd door de bijschildklieren], en dient om de extracellulaire calcium-waarden te controleren. Een calcium-onafhankelijke, van de vitamine-D3 voorraden áfhankelijke aktivatie gebeurt in meer dan 10 weefsels om specifieke cellulaire noden, bv. controle van cel-groei, proliferatie, differentiatie of apoptose, te verzekeren. 1,25(OH)2D3 bindt op een receptor-proteïne, genaamd vitamine-D receptor (VDR). Dit complex werkt als transcriptie-factor en reguleert de expressie van een groot aantal verschillend genen. Naast de genomische werkingen van 1,25(OH)2D3, ageren niet-genomische op meerdere signalisering-mechanismen. Genomische en niet-genomische werkingen zijn met elkaar verbonden via substantiële communicatie. Deze pleiotrope werkingen [met meerdere effekten op verschillende celsoorten of verschillende biologische funkties beïnvloedend] worden verondersteld de algemene gezondheid aanzienlijk te beïnvloeden. Dit artikel focust echter op effekten van 1,25(OH)2D3 op de regulering van NF-κB, immune funkties, Ca2+ic, en redox-evenwicht, die allen sterk verbonden zijn met stress-mechanismen en de NO/ONOO cyclus.

1,25(OH)2D3 versterkt de vroege en verstilt de late stress-respons

Elke soort cel-stress, zoals hitte, inflammatie, oxidatieve stress, interferon (IFN) en het aktief metabolitet 1,25(OH)2D3 zelf, zijn in staat ‘heat-shock’ 70 (Hsp70) [‘heat-shock’ proteïnen beschermen cellen tegen de schadelijke effekten van oxidatieve stress – zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning’ & ‘‘Heat shock’ proteïnen en inspanning bij CVS] -achtige proteïnen, genaamd intracellulaire vitamine-D bindende proteïnen (IDBP), te induceren. Ze behoren tot een grote familie ATP-bindende stress-proteïnen die werken als ATPasen [enzymen in cel-membranen bevinden die kunnen werken als ionen-pomp, ze transporteren ionen in of uit de cel; de energie hiervoor komt uit de omzetting van ATP naar ADP] en chaperones [eiwitten die helpen om andere eiwitten in een goede vorm te brengen of te houden, die helpen bij het modelleren en vouwen]. 25OHD3 heeft bij voorkeur een grote affiniteit om op deze proteïnen te binden maar 1,25(OH)2D3 kan er ook op binden. Het complex van Hsp70-achtige proteïnen met 25OHD3 of 1,25(OH)2D3 interageert met ‘toll-like receptor’ 2 (TLR2) [‘Toll-like receptors’ = op het oppervlak van leukocyten voorkomende receptoren] wat leidt tot aktivatie van NF-κB als onderdeel van een  globaal verdediging-mechanisme tegen cel-stress [Liu PT, Stenger S, Li H et al. Toll-like receptor triggering of a vitamin D mediated human antimicrobial response. Science( 2006) 311: 1770-3 /// Schauber J, Dorschner RA, Coda AB et al. Injury enhances TLR2 function and antimicrobial peptide expression through a vitamin D dependent mechanism. J Clin Invest (2007) 117:803-11]. Vitamine-D versterkt dus de vroege stress-respons.

Aktivatie van NF-κB induceert echter tevens gen-expressie van CYP27B1 en bevordert zo verhoogde synthese van 1,25(OH)2D3, wat gen-expressie van meerdere produkten van NF-κB aktivatie (zoals IFN-γ, IL-2, IL-6, iNOS en TNF-α) inhibeert en NF-κB aktivatie op een directe manier downreguleert via inhibitie van verscheidene met NF-κB gerelateerde proteïnen, en meer indirect via talrijke andere mechanismen, en in meerdere cellen. Het netto resultaat is krachtige inhibitie van responsen die anders chronische inflammatie zullen beperken. In tegenstelling met de vroege stress-respons is 1,25(OH)2D3 dus in staat de late pro-inflammatoire stress-responsen te onderdrukken.

Ongeacht het vermelde inhiberend effekt op iNOS-expressie, is er gekoppelde gen-expressie van het iNOS-gen en 1,25(OH)2D3-synthese bij geaktiveerde macrofagen, dendritische cellen [DCs; een type witte bloedcellen, antigen-presenterende cellen die immuun-responsen initiëren en reguleren] en T-cellen. Dit kan leiden tot zeer hoge waarden qua 1,25(OH)2D3, zelfs in het bloed. Deze koppeling zorgt voor het cellulair redox-evenwicht in geval van cel-stress, aangezien matige hoeveelheden NO, i.p.v. NADPH, als elektron-donor kunnen fungeren voor de omzetting van 25OHD3 naar 1,25(OH)2D3, en zo besparen op de NADPH-voorraden; wat bijdraagt tot anti-inflammatie. Hoge NO-concentraties, daarentegen, blokkeren de enzymatische aktiviteit van CYP27B1, wat in deze omstandigheden de synthese van 1,25(OH)2D3 verlaagt en zodoende bijdraagt tot pro-inflammatie.

1,25(OH)2D3 induceert immuun-regulering en tolerantie

1,25(OH)2D3 werkt ook inflammatie tegen via vele indirecte immuun-mechanismen. Het onderdrukt bv. interleukine-12 (Il-12) in macrofagen en myeloïde dendritische cellen (mDCs), wat resulteert in verminderde immuun-maturatie met daaropvolgende inhibitie van auto-immune Th1-responsen. 1,25(OH)2D3 verlicht ook de immuun-respons in antigen-presenterende en T-cellen via het differentieel beïnvloeden van gen-expressie van liganden zoals cytokinen en chemokinen, meerdere immuun-receptoren en co-stimulerende membraan-proteïnen, MHC-II receptoren en andere immuun-regulerende proteïnen. Verder inhibeert 1,25(OH)2D3 in T-cellen de expressie van Fas-ligand (CD95L) [Fas ligand = trans-membraan proteïne van de TNF-familie, binding met zijn receptor induceert apoptose (geprogrammeerde cel-dood)], een co-stimulerend signaal voor immuun-maturatie en polarisatie van CD8+ cellen, Th-cellen en mDCs. Het resultaat is versterkte ontwikkeling van minder immuun-mature en daardoor meer immuun-naïeve regulerende CD24+CD25+-T-lymfocyten (Treg).

1,25(OH)2D3 ondersteunt de aangeboren verdediging tegen microben

1,25(OH)2D3 helpt het aangeboren immuunsysteem bij eesrte-lijn verdediging tegen microbiële invasie. 1,25(OH)2D3 versterkt de rijping van monocyten naar macrofagen, alsook de macrofagen antigen-opname door antigen-presenterende cellen, cellulair verkeer van antigenen, expressie van interleukine-1β (IL-1β), TNF-α en NADPH-oxidase; en zodoende verhoogt het pathogen-dodend vermogen en de aanmaak van waterstof-peroxide (H2O2). Bovendien versterkt 1,25(OH)2D3 de synthese van cathelicidine, een molekule [peptide] met een inherent anti-microbieel vermogen tegen virale, bakteriële en schimmel-invasie [voorkomend in lysosomen van bepaalde types witte bloedcellen], dat lokaal wordt afgegeven door antigen-presenterende cellen en keratinocyten [cellen waaruit de opperhuid is opgebouwd]. Aangezien al deze mechanismen dienen als geschikte instrumenten om inflammatie zo vroeg mogelijk stil te leggen, dragen ze bij als tegengewicht tegen NF-κB.

1,25(OH)2D3 is essentieel voor redox-evenwicht

1,25(OH)2D3 kan als een pro-oxidant werken in bepaalde omstandigheden maar ook als een krachtig anti-oxidant. Zoals cholesterol, is 1,25(OH)2D3 in staat de fluïditeit van het cel-membraan [omschrijvig van de viscositeit van de lipiden-lagen van een cel-membraan] te verminderen en ijzer-afhankelijke lipiden-peroxidatie te voorkomen. Het verhoogt de aktiviteit van gamma-glutamyl-transpeptidase [γGT (γ-glutamyl-transferase, GGT); speelt een belangrijke rol bij de synthese en afbraak van glutathion, en detoxificatie], ondersteunt glutathion-synthese, induceert glutathion-peroxidase (GPX) en mangaan-afhankelijk superoxide-dismutase [Mn-SOD; enzyme dat zuurstof-radikalen ‘opruimt’ en zuurstof-metaboliserende cellen beschermt tegen de schadelijke effekten]. Verder induceert 1,25(OH)2D3 de produktie van thiol [SH] -bevattende en metaal-bindende metallothioneinen [binden zware metalen via de thiol-groep van hun cysteïne-molekulen], en vermijdt zo door metalen veroorzaakte oxidatieve stress. Door het versterken van de aktiviteit van glucose-6-fosfaat-dehydrogenase [G6PD; enzyme in het pentose-fosfaat mechanisme, een metabool systeem dat het co-enzyme NADPH helpt op peil houden, dat op z’n beurt glutathion ondersteunt en zo de cellen helpt beschermen tegen oxidatieve schade] is 1,25(OH)2D3 ook in staat tegen oxidatieve stress op te treden. Al deze capaciteiten om de redox-toestand in evenwicht te houden, fungeren als extra bijdrage om NF-κB aktivatie te downreguleren.

1,25(OH)2D3 is echter ook in staat glutathion-reductase [GR, enzyme dat glutathion-disulfide (GSSG) reduceert to GSH (een belangrijk cellulair anti-oxidant)] te verlagen met een potentieel pro-oxidant effekt. Maar aangezien dit relatief bescheiden is en wordt gevonden bij alle anti-oxidante responsen, heeft dit waarschijnlijk geen belangrijke invloed. [zie o.a. ook ‘Dysfunktie van het Isoprenoid Systeem bij M.E.(cvs)]

Bespreking

Calcium en vitamine-D deficiëntie/insufficiëntie zijn heden ten dage ‘alledaagse’ aandoeningen in de westerse wereld omwille van het feit dat men boven de 40ste breedtegraad leeft en/of frequent binnenhuis werkt en/of een zonne-crème met hoge huid-bescherming gebruikt. Veranderingen in beender- en bindweefsel, leidend tot rachitis [Engelse ziekte; een bot-aandoening die ontstaat door een tekort aan vitamine-D en calcium], spier-zwakte, wijd-verspreide pijn, immuun-dysfunkties en anderzijds onverklaarbare chronische vermoeidheid gecombineerd met funktionele aandoeningen werden ondertussen beschreven als vitamine-D afhankelijke syndromen.

Zo lang als 25OHD3 rijkelijk aanwezig is, zal er lokaal 1,25(OH)2D3 aangemaakt worden overeenkomstig de cellulaire behoeften. In het geval echter van lage voorraden 25OHD3, daalt de lokale produktie in de weefsels wat weefsel-homeostase ontregelt, leidend tot hoge ROS- en NO-produktie, in het bijzonder in metabool zeer aktieve lichaam-gebieden.

Totaal-lichaam calcium-deficiëntie wordt verondersteld het resultaat te zijn van langdurige vitamine-D deficiëntie, aangezien 25OHD3-waarden van minder dan 40 ng/ml (100 nMol/l) worden beschouwd als compromitterend voor afdoende calcium-absorptie. Door calcium-deficiëntie zouden compenserende mechanismen zoals bv. PTH-sekretie en andere beender-oplossende mechanismen kunnen bijdragen tot pro-inflammatie, zelfs wanneer de vitamine-D voorraden aangevuld raken, en dit zou kunnen verklaren waarom calcium een substantiële optimalisatie betekent bij vitamine-D supplementering.

Daarom ook zou het van belang moeten zijn dat een stijging van PTH, in het kielzog van calcium-deficiëntie, een verbeterde CYP27B1-aktiviteit zal uitlokken, wat zal leiden tot een verhoogde turn-over van 25OHD3 en een snellere vermindering van daadwerkelijke vitamine-D voorrraden.

Samengevat: het doen stijgen van 1,25(OH)2D3-waarden volgend op een initiële inflammatoire of a-specifieke stress-respons kan pro-inflammatoire immuun-responsen via twaalf mechanismen verlagen:

(1) Downregulering van NF-kappaB aktiviteit; (2) Vermindering van iNOS inductie; (3) Verlaging van IL-6; (4) Verlaging van IL-2; (5) Verlaging van IFN-gamma; (6) Verlaging  van IL-12 synthese; (7) Verhoogd G6PD; (8) Verhoogde metallothioneine-synthese; (9) Verhoogd Mn-SOD; (10) Versterking van de synthese van gedaald glutathion; (11) Verhoogd gamma-glutamyl-transpeptidase; (12) Vermindering van ijzer-afhankelijke lipiden-peroxidatie.

De depletie van vitamine-D voorraden in de weefsels die kunnen worden gebruikt om lokaal 1,25(OH)2D3 te doen stijgen in respons op lokale inflammatie zou een zeer belangrijke beperkende factor kunnen zijn bij het voorkomen of het omkeren van chronische inflammatie. Daarom is vitamine-D supplementering waarschijnlijk belangrijk als een preventief middel of als behandeling van vele chronische inflammatoire ziekten, veroorzaakt door de ONOO-cyclus, auto-immune respons of via andere mechanismen.

Verbetering van een inflammatoir ziekte-verloop werd reeds beschreven maar er werden nog geen studies uitgevoerd bij ‘full-blown’ CVS en aanverwante ziekten. In de optiek van artikels waar CVS werd verbonden met een mogelijk opportunistisch pathogen, en chronische NF-κB aktivatie met reaktivatie van latente en opportunistische pathogenen, lijken gecontroleerde, gerandomiseerde en dubbel-blinde studies redelijk. De klinische doeltreffendheid zou vergeleken kunnen worden met betrekking tot verschillende calcium & vitamine-D molekulen en doseringen.

Volgende pagina »

Blog op WordPress.com.