M.E.(cvs)-wetenschap

november 17, 2018

Cannabinoïden voor fibromyalgie?

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 7:43 am
Tags: , , ,

Meer en meer fibromyalgie-patiënten (en mensen met M.E.(cvs) met een neuropathische pijn) blijken hun heil te zoeken in het gebruik van (afgeleiden van) medicinale cannabis. De weinige beschikbare wetenschappelijke informatie is dikwijls tegenstrijdig en de vele anekdotische meldingen (positief en negatief) maken het de patient niet makkelijk om zich een duidelijk beeld te vormen. Daar bovenop komt de moeilijke beschikbaarheid/illegaliteit in sommige landen…

De resultaten van al dan niet wetenschappelijke testen worden beïnvloed door de vorm/samenstelling (‘volle cannabis’ of extracten, cannabidiol (CBD)/tetrahydrocannabinol (THC) verhouding) en manier van toediening (inhaleren, inslikken, druppelen op het mondholte-slijmvlies, …). Er is dus nog veel (onderzoek)werk aan de winkel en een éénduidig antwoord op de vraag of cannabis(-afgeleiden) nuttig zijn voor de pijnbestrijding bij fibromyalgie en/of M.E.(cvs) is momenteel niet te geven. Het blijft dus (jammer genoeg) voorlopig aan de individuele patient om zelf aan het nodige materiaal te raken en via ‘trial-and-error’ te weten te komen of het haar/hem iets oplevert.

Hieronder enkele ‘abstracts’ die een richting kunnen aangeven (of niet)…

**********

Nat Rev Rheumatol. (2018) 14: 488-498

Cannabinoids for the treatment of rheumatic diseases – where do we stand?

Katz-Talmor D1,2, Katz I1,3, Porat-Katz BS1,4, Shoenfeld Y5,6

1 Zabludowicz Centre for Autoimmune Diseases, Sheba Medical Centre, Tel Hashomer, Israel

2 Faculty of Medicine, Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel

3 Sackler Faculty of Medicine, Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel

4 Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment, School of Nutritional Sciences, Hebrew University of Jerusalem, Rehovot, Israel

5 Zabludowicz Centre for Autoimmune Diseases, Sheba Medical Centre, Tel Hashomer, Israel

6 Sackler Faculty of Medicine, Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel

Samenvatting

Aangezien het medisch gebruik van cannabis wereldwijd meer en meer gelegaliseerd raakt, is een beter begrip van de medische en gevaarlijke effekten van dit medicijn dringend noodzakelijk. De pijn die met reumatische ziekten gepaard gaat, wordt in verscheidene landen als een veel voorkomende indicatie beschouwd voor medicinale cannabis. Tot hier toe hebben preliminaire klinische testen de effekten van cannabis onderzocht bij Reumatoïde Artritis, osteoartritis en fibromyalgie; preliminair bewijsmateriaal vond ook een associatie tussen het cannabinoïden systeem en andere reumatische aandoeningen, inclusief systemische sclerose en juveniele idiopathische artritis. De potentieel medicinale effekten van cannabis zouden kunnen worden toegeschreven aan de invloed op het immuunsysteem, aangezien het een immunomodulerend effekt uitoefent op verscheidene immuun-cellen, inclusief T-cellen, B-cellen en macrofagen. Het beschikbaar bewijsmateriaal is echter nog niet voldoende om de aanbeveling van behandeling met cannabinoïden voor reumatische ziekten te ondersteunen.

————————-

Medwave (2018) 18: e7154

Are cannabinoids effective for fibromyalgia?

Rocco M1, Rada G2

1 Facultad de Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Proyecto Epistemonikos, Santiago, Chile

2 Proyecto Epistemonikos, Santiago, Chile; Departamento de Medicina Interna, Facultad de Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Centro Evidencia UC, Escuela de Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; The Cochrane Collaboration; GRADE working group

Samenvatting

INLEIDING: Cannabinoïden werden voorgesteld als een therapeutisch alternatief voor fibromyalgie. Hun klinische doeltreffendheid is echter nog onderwerp van discussie.

METHODES: Om deze vraag te beantwoorden, gebruikten we Epistemonikos, de grootste database voor systematische gezondheid-‘reviews’, die wordt onderhouden door het screenen van meerdere informatie-bronnen, inclusief o.a. MEDLINE, EMBASE & Cochrane. We haalden gegevens uit de systematische overzichten, her-analyseerden gegevens van primaire studies en genereerden een samenvatting van de bevindingen.

RESULTATEN & BESLUITEN: We identificeerden 15 systematische ‘reviews’, inclusief 2 gerandomiseerde proeven. We besloten dat het niet duidelijk is of cannabinoïden enig nut hebben bij fibromyalgie omdat de zekerheid van het bewijsmateriaal zeer laag is. Aan de andere kant, worden ze geassocieerd met frequente bijwerkingen.

————————-

J Clin Rheumatol. (2018) 24: 255-258

Medical Cannabis for the Treatment of Fibromyalgia

Habib, George, MD, MPH*†‡; Artul, Suheil, MD§

* Rheumatology Unit, Laniado Hospital, Netanya

† Faculty of Medicine, Technion, Israel Institute of Technology, Haifa

‡ Rheumatolgy Clinic and §Department of Radiology, Nazareth Hospital, Nazareth Hospital, Nazareth

∥ Galilee Faculty of Medicine, Bar Ilan University, Ramat Gan, Israel

Samenvatting

ACHTERGROND: Fibromyalgie is een chronische pijn syndroom, gekenmerkt door chronische musculoskeletale pijn, vermoeidheid en stemming-stoornissen. Er zijn bijna geen gegevens over het effekt van medische cannabis (MC) op patiënten met fibromyalgie.

METHODES: Er werden gegevens verkregen van 2 ziekenhuizen in Israël over patiënten met een diagnose van fibromyalgie die werden behandeld met MC. Na toestemming van de patiënten werden demografische, klinische en laboratorium-parameters gedocumenteerd. Alle patiënten vulden ook de ‘Revised Fibromyalgia Impact Questionnaire’ in voor de periode vóór en na MC-behandeling.

RESULTATEN: Er werden 30 patiënten geïdentificeerd en 26 patiënten werden opgenomen in de studie. Er waren 19 vrouwelijke patiënten (73%) en de gemiddelde leeftijd van de studie-groep was 37,8 ± 7,6 jaar. De gemiddelde dosis MC was 26 ± 8,3 g per maand [roken], en de gemiddelde duur van het gebruik was 10,4 ± 11,3 maanden. Na het opstarten van de MC-behandeling rapporteerden alle patiënten een significante verbetering wat betreft elke parameter van de vragenlijst en 13 patiënten (50%) stopten met het innemen van andere medicatie voor fibromyalgie. Acht patiënten (30%) ervaarden matig nadelige effekten.

BESLUITEN: Behandeling met medische cannabis had een significant gunstig effekt bij patiënten met fibromyalgie, met weinig nadelige effekten.

————————-

Schmerz (2018) 32: 327-329

A weakly negative recommendation is not an absolute ‘no’ – Comment on AWMF guideline recommendations for cannabis-based medicines in fibromyalgia syndrome

Häuser W1,2, Petzke F3, Nothacker M4.

1 Innere Medizin, Klinikum Saarbrücken GmbH, Deutschland

2 MVZ für Schmerzmedizin und seelische Gesundheit Saarbrücken, Deutschland

3 Schmerzmedizin, Klinik für Anästhesiologie, Universitätsmedizin Göttingen, Deutschland

4 AWMF-Geschäftsstelle, Berlin, Deutschland

[Artikel in het Duits]

[…]

De auteurs ervaren een groot aantal afwijzing-percentages voor terugbetaling voor medicinale cannabis bij ernstige aandoeningen. Als argumentatie voor weigeringen bij patiënten met het fibromyalgie-syndroom wordt aangehaald: Geen ernstige ziekte; symptomen zijn onschadelijk in de zin van een normale levensverwachting; de patiënten kunnen de symptomen door middel van aktiviteiten verlichten” & “wetenschappelijk advies is dat cannabinoïden niet moeten worden aanbevolen”.

Vertegenwoordigers van de Duitse vereniging voor pijn-geneeskunde zijn tegen deze afkeuringen en vindt de richtlijnen te categorisch negatief. Enkele studie-resultaten werden geherwaardeerd. Bv. de studie door Skrabek RQ et al. (Nabilone for the treatment of pain in fibromyalgia. J Pain (2008) 9: 164-173): “de volledig synthetische THC-analoog nabilon (bootst THC na) werd via dubbel-blind, placebo-gecontroleerd en gerandomiseerd onderzoek bij 40 patiënten met fibromyalgie als doeltreffend bewezen”. Daartegenover staat het besluit van een ‘Cochrane Database of Systematic Reviews’ analyse uit 2016 (Walitt B et al.): “We vonden geen overtuigend, onbevooroordeeld hoge-kwaliteit bewijs dat nabilon waardevol zou zijn voor mensen met fibromyalgie.”.

[…]

Als conclusie voor de praktijk wordt geopperd dat besprekingen om consistente en wetenschappelijk geldige criteria vast te stellen voor het beoordelen van de kosten van op cannabis gebaseerde medicijnen nuttiger zijn dan het propageren van misvattingen en verkeerde interpretaties van individuele onderzoek-resultaten; ook om het risico op overdreven klinische hoop van op cannabis-gebaseerde medicijnen te relativeren.

Advertenties

november 3, 2018

Gliale aktivatie in de hersenen bij fibromyalgie

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

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

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

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

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

————————-

Brain Behaviour & Immunity; 2018 (pre-print)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

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

Bespreking

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

oktober 20, 2018

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

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

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

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

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

————————-

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

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

1. Inleiding

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

Farmacologische behandelingen […]

Niet-farmacologische therapieën […]

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

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

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

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

[…]

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

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

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

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

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

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

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

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

2.1. De neuro-immune impact van MT

[…]

2.2. Effekten van MT op spier-regeneratie

[…]

2.3. MT impact op pijn-verlichting

[…]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Toekomstige richtingen

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5. Besluiten

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

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

oktober 6, 2018

Gewijzigde samenstelling & funktie van het oraal microbioom bij CVS

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 6:05 am
Tags: , , ,

Er werden al wijzigingen in de microbiële gemeenschappen van M.E.(cvs)-patiënten gedetekteerd. Nu vond men deze (weliswaar andere) ook in de mondholte. Wederom waren er aanwijzingen voor een verstoord metabolisme.

Of dit een oorzaak of gevolg is blijft nog open… Het blijft momenteel nog te voorbarig om verregaande conclusies te trekken – dat geven de auteurs zelf aan – maar het vinden van indicaties over metabole verstoringen blijkt consistent.

————————-

Plos One Vol 13, #9, p e0203503 (september 2018)

Chronic Fatigue Syndrome patients have alterations in their oral microbiome composition and function

Taiwu Wang (1,2), Lei Yu (1), Cong Xu (1), Keli Pan (1), Minglu Mo (1), Mingxiang Duan (1), Yao Zhang (1), Hongyan Xiong (1)

1 Department of Epidemiology, College of Preventive Medicine, Third Military Medical University, Chongqing, People’s Republic of China

2 Research Institute for Medicine of Nanjing Command, Nanjing, P.R. China, Nanjing, China

Samenvatting

Gastheer/microben interakties bleken geïmpliceerd bij de pathogenese van Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), maar of het oraal microbioom gewijzigd is bij CVS-patiënten is ongeweten. We verkenden veranderingen van het oraal microbioom bij Chinese Han CVS-patiënten gebruikmakend van 16S rRNA gen sequentie-bepaling en wijzigingen qua funktioneel potentieel van het oraal microbioom d.m.v. PICRUSt. We vonden dat de Shannon & Simpson diversiteit-indexen niet verschillend waren bij CVS-patiënten t.o.v. gezonde controles, maar de globale samenstelling van het oraal microbioom was anders (p < 0.01). CVS-patiënten hadden een hogere relatieve hoeveelheid Fusobacteria vergeleken met gezonde controles. Verder waren de geslachten Leptotrichia, Prevotella & Fusobacterium aangerijkt, en Haemophilus, Veillonella & Porphyromonas verminderd bij CVS-patiënten t.o.v. gezonde controles. Funktionele analyse van afgeleide metagenomen toonde dat de bij CVS gewijzigde bakteriële geslachten voornamelijk waren geassocieerd met het aminozuren- en energie-metabolisme. Onze bevindingen tonen aan dat het oraal microbioom bij CVS-patiënten verschillend is van dat bij gezonde controles, en deze verschillen leiden tot verschuivingen qua funktionele mechanismen met implicaties voor CVS-pathogenese. Deze bevindingen verhogen onze kennis over de relatie tussen de orale microbiota en CVS, wat ons begrip omtrent CVS-pathogenese zal vooruit helpen en kan bijdragen aan toekomstige verbeteringen naar behandeling en diagnose toe.

Inleiding

Bakterieën koloniseren de mondholte snel na de geboorte en deze worden stabiel in meerdere niches binnen dit ecosysteem. Deze orale bakteriële gemeenschappen, of microbioom, bevatten 1.000 verschillende soorten en zijn zeer complex. Het oraal microbioom is de tweede meest complexe bakteriële gemeenschap in het lichaam, na dat van de dikke darm. Het oraal microbioom is geassocieerd met orale ziekten, alsook tand-bederf, endodontische infekties [van het tand-wortelkanaal], gingivitis [ontsteking van het tandvlees] en periodontitis [paradontitis; ontsteking van het weefsel rond de tanden], en ook met niet-orale ziekten [pancreas]. In een […] ‘case’-controle studie bleken Porphyromonas gingivalis & Aggregatibacter actionmycetemcomitans, leden van het oraal microbioom, geassocieerd met een verhoogd risico op pancreas-kanker, terwijl het fylum [de stam] Fusobacteria en z’n geslacht Leptotrichia geassocieerd bleken met een verlaagd risico op pancreas-kanker. Verder zijn veranderingen qua samenstelling van bakterieën aanwezig in het oraal microbioom geassocieerd met intestinale dysbiose in muis-modellen voor colitis [inflammatie van de darmwand]. Bijkomend bewijsmateriaal heeft aangetoond dat het oraal microbioom niet enkel een belangrijke rol speelt bij ziekte-toestanden maar bij de gezondheid van mensen, inclusief bij de immuun-respons, het metabolisme en vertering van nutriënten.

[…] De oorzaak van CVS blijft onbekend.

Hoewel de etiologie van CVS nog ongekend is, suggereert bewijsmateriaal dat een complexe wisselwerking tussen genetische, milieu- en microbiële factoren betrokken is bij de oorzaak. CVS is een systeem-ziekte die kan optreden met inflammatoire symptomen; bv. inflammatie van de orale mucosa [slijmvlies; in dit geval van de mondholte] wordt courant beschreven bij patiënten met CVS. Hoewel wijzigingen van de darm-microbiota geassocieerd bleken met CVS [Giloteaux L et al. Reduced diversity and altered composition of the gut microbiome in individuals with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2016) 4: 30 /// Mandarano AH et al. Eukaryotes in the gut microbiota in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. PeerJ. (2018) 6: e4282], werden veranderingen qua orale microbiota bij CVS-patiënten niet bestudeerd. Het oraal microbioom verdient te worden verkend omdat deze microbiële gemeenschap kan bijdragen tot CVS-symptomen en omdat bakterieën van het oraal microbioom een bron kunnen zijn van niet-invasieve biomerkers voor CVS. Om te begrijpen of er wijzigingen optreden in het oraal microbioom van CVS-patiënten voerden we daarom een uitgebreide beoordeling uit van de samenstelling van het oraal microbioom en de hoeveelheden van individuele taxa [meervoud van taxon – taxonomische groepen; organismen die samen een éénheid vormen] d.m.v. sequentie-bepaling van bakterieel 16S rRNA bij CVS-patiënten en gematchte controles. Daarnaast voorspelde een analyse uitgevoerd d.m.v. PICRUSt [‘phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states’; een computer-techniek om de funktionele samenstelling van een metagenoom te voorspellen, gebruikmakend van merker-genen uit een database met referentie-genomen] de funktionaliteit van het bakterieel metagenoom op basis van de 16S rRNA genen. Deze studie zal wijzigingen in de samenstelling van het oraal microbioom en de funktie bij CVS-patiënten in de Chinese Han populatie [grootste etnische groep van China] blootleggen.

Materialen & methodes

Recrutering

[…] Fukuda criteria voor CVS […]. Patiënten met epilepsie, inflammatoire darm-ziekte, type-1 diabetes, chronische obstructieve long-ziekte, psoriasis, Reumatoïde Artritis en Lupus Erythematosus werden uitgesloten. Controles werden gematcht voor leeftijd, geslacht en body-mass-index […]. De gezonde controles werden ook uitgesloten op basis van de volgende criteria: individuen met symptomen gelijkaardig als bij een CVS-diagnose en met een virale infektie, aktieve bakteriële, schimmel- of orale ziekte zoals gingivitis en/of periodontitis. De controles hadden geen antibiotica, probiotica, prebiotica of synbiotica genomen 2 maanden voor speeksel-stalen werden verzameld.

[…]

DNA-extractie, amplificatie van bakterieel 16S rRNA & sequentie-bepaling

[…]

Bio-informatica & statistische analyse

[…]

We wenden een ‘machine-learning’ benadering aan om CVS-patiënten te onderscheiden van gezonde controles. Voor deze analyses gebruikten we taxon-hoeveelheden gebaseerd op ‘operational taxonomic units’ [OTUs; refereert naar clusters van organismen gegroepeerd op basis van DNA-sequentie gelijkenis van een specifiek merker-gen] op verschillende niveaus. Er werd logistische regressie [een statistische methode] aangewend om de CVS-patiënten te klassificeren en ‘area under the curve’ (AUC [maatstaf voor de diagnostische accuraatheid]) om de prestaties te evalueren […]. We gebruikten PICRUSt om de bakteriële metagenoom-inhoud van op 16S rRNA gen gebaseerde microbiële samenstellingen te voorspellen en funkties te voorspellen […]. Funkties worden afegeleid op basis van de ‘Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes’ (KEGG) [een database die genomische, chemische systemische funktionele informatie bevat]. Er werd ‘statistical analysis of metagenomic profiles’ (STAMP [grafische software voor de analyse van taxonomische en funktionele profielen] gebruikt om verschillen qua in KEGG-funkties te bepalen.

Resultaten

Deelnemers aan de studie

De 91 deelnemers (46 CVS-patiënten en 45 gezonde controles) verschilden niet qua leeftijd (37,43 ± 7,53 vs. 36,98 ± 7,23, p = 0.31), geslacht (man/vrouw) (32/14 vs. 30/15, p = 0.94) of BMI (24,53 ± 3,23 vs 23,86 ± 3,58, p = 0.35). […]

Overzicht van 16S rRNA sequentie-bepaling: sequenties, kwaliteit-analyse & geïdentificeerde taxa

Sequentie-bepaling van het 16s rRNA gen uit de mondholte van onze 91 individuen leverde 2.753.405 ruwe sequenties op (18.615 tot 44.950 ‘reads’ [een ‘read’ is het resultaat van een sequentie-bepaling (volgorde van de base-paren of nucletioden)] van 420-460 baseparen met een gemiddelde lengte van 445 bp). […] Na kwaliteit-controle bleven 15.340 ‘reads’ van hoge kwaliteit per staal over voor verdere analyse. De omvang in de 2 groepen voor alle stalen was ca. 99,6%, wat suggereert dat de meeste kenmerken werden in beslag genomen en dat de diepte van de sequentie-bepaling voor het onderzoeken van met CVS geassocieerde orale microbiota voldoende is.

Wijzigingen in de globale samenstelling

Na de kwaliteit-controles werd de bakteriële diversiteit bepaald op basis van de Shannon & Simpson indexen [kwantitatieve metingen die weerspiegelen hoeveel verschillende types er in een gemeenschap aanwezig zijn en hoe gelijkmatig ze verdeeld zijn], die de gemiddelde rijkdom qua bakteriële diversiteit aangeven. We vonden gelijkenissen tussen CVS-patiënten en gezonde controles wat betreft hun orale microbiota maar de gezonde controles vertoonden een lichtjes hogere diversiteit (niet statistisch significant). Om te weten of de globale microbioom-samenstelling anders was bij de CVS-patiënten t.o.v. de gezonde controles, voerden we een [statistische] bewerking uit […]. Op basis van deze meting vonden we een significant verschil qua samenstelling tussen CVS-patiënten en gezonde controles (p < 0.01).

CVS-patiënten verschillen qua relatieve hoeveelheden van sommige bakteriële stammen in de mond t.o.v. gezonde controles

Analyses van OTUs uit de mondholte van CVS-patiënten en gezonde controles onthulde dat hun bakterieën zich groepeerden binnen 5 bakteriële stammen: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacteria & Proteobacteria. Van alle stammen met een relatieve hoeveelheid groter dan 1% waren echter slechts Fusobacteria significant gewijzigd bij CVS-patiënten, vergeleken met gezonde controles. Vergelijkingen van bakteriële geslachten tussen CVS-patiënten en gezonde controles legden complexere resultaten bloot dan deze die werden gezien op fylum-niveau. Op het niveau van de geslachten waren de 5 meest overvloedige bij CVS-patiënten: Neisseria (19,77%), Veillonella (9,81%), Fusobacterium (9,39%), Streptococcus (9,28%) & Prevotella-7 (9,06%), te samen goed voor 57,31% van de orale bakteriële gemeenschap bij CVS-patiënten. De 5 meest overvloedige geslachten bij de gezonde controles waren Neisseria (18,75%), Veillonella (13,97%), Haemophilus (9,04%), Streptococcus (8,52%) & Prevotella-7 (8,35%), samen goed voor 58,63% van de orale bakteriëen bij gezonde controles. Van deze was de hoeveelheid Veillonella significant verschillende tussen de 2 groepen: 9,81 ± 8,26% (CVS) & 13,97 ± 8,91% (controles) (p = 0.02). Daarnaast waren veel van de geslachten met een relatieve hoeveelheid groter dan 1% significant verschillend tussen CVS-patiënten en gezonde controles. Bv.: Fusobacterium, Prevotella, Leptotrichia & Campylobacter hadden verhoogde hoeveelheden bij CVS t.o.v. controles, terwijl Haemophilus, Porphyromonas & Moraxella verhoogde hoeveelheden hadden bij CVS vergeleken met controles.

We onderzochten deze significante verschillen verder gebruikmakend van LEfSe [‘linear discriminant analysis (LDA) effect-size’; bepaalt de kenmerken (organismen, groepen organismen afstammend van een gemeenschappelijke evolutionaire voorouder, OTUs, genen of funkties) van een metagenoom dat het meest waarschijnlijk de verschillen verklaart, door het koppelen van standaard-testen voor statistische significantie met bijkomende testen voor biologische consistentie en effekt-relevantie] analyse. LEfSe gebruikt een statistische test om kenmerken te detekteren in een gemeenschap die significant verschillende hoeveelheden vertonen en het gebruikt dan LDA [lineaire discriminant analyse; methode bij ‘machine-learning’, gebruikt wanneer groepen a priori gekend zijn – het resultaat is een LDA-score] om de effekt-grootte van elk of differentieel kenmerk te schatten. De output van deze analyse is een cladogram [‘afstammingsboom’; weergave van de evolutionaire relaties tussen organismen] dat de verschillen tussen de mondholte-microbiota van CVS-patiënten en gezonde individuen visueel voorstelt, en een staaf-grafiek die de bakterieën met een LDA-score > 3.0 vertegenwoordigt [aangerijkte taxa bij CVS: positieve LDA-score; aangerijkte taxa bij gezonden: negatieve LDA-score]. De LEfSe resultaten identificeerden de volgende groepen als verschillen qua orale microbiota tussen CVS-patiënten en gezonde controles: Fusobacteria op fylum-niveau; Epsilonproteobacteria, Fusobacteria, Gammaproteobacteria & Negativicutes op klasse-niveau; Campylobacterales, Fusobacteriales, Pasteurellales & Selenomonadales op orde-niveau; Bacteroidaceae, Campylobacteraceae, Family-XI, Fusobacteriaceae, Pasteurellaceae, Porphyromonadaceae, Pseudomonadaceae & Veillonellaceae op familie-niveau; Alkalibacillus, Bacteroides, Campylobacter, Fusobacterium, Gemella, Haemophilus, Moraxella, Porphyromonas, Prevotella, Prevotella-2, Pseudomonas & Veillonella geslacht-niveau.

‘Machine-learning’ & voorspelling van het bakterieel metagenoom

We wilden de diagnostische mogelijkheden van de bakteriële taxa die significant verschilden tussen CVS-patiënten en gezonde controles verder onderzoeken. Voor deze analyses kozen we Fusobacteria, Gammaproteobacteria, Veillonellaceae & Fusobacterium omdat ze verschillende taxon-niveuas vertegenwoordigden met hoge LDA-scores en aanzienlijke verschillen tussen de groepen. Om het diagnostisch vermogen van elk taxon te bepalen, gebruikten we de AUC. Alle taxa hadden AUC-values van ca. 0.7 (0.73, 0.72, 0.65 & 0.68), wat zou kunnen aangeven dat één enkel taxon niet volstaat om de diagnose van CVS te stellen. Het kan zijn dat het opnemen van meer taxa in de analyse het diagnostisch vermogen van het microbioom zal verhogen.

Om de in het microbioom voorgestelde funkties te voorspellen uit hun metagenoom, wenden we het PICRUSt algoritme aan. Van de 236 geteste mechanismen (uit KEGG [zie hierboven]), waren 40 mechanismen verschillend qua hoeveelheid tussen CVS-patiënten en gezonde controles. Deze 40 mechanismen vertegenwoordigen verschillende niveaus. Specifiek: geen mechanismen van niveau-1 [chemische reakties], 6 mechanismen van niveau-2 [molekulaire interakties, post-translationele proteïne-modificaties] en 55 mechanismen van niveau-3 [biologische reakties, inclusief regulering van gen-expressie] bleken significant verschillend. De niveau-2 mechanismen die CVS-patiënten onderscheidden, waren ‘Biosynthese van Andere Secundaire Metabolieten’, ‘Energie Metabolisme’, ‘Milieu Adaptatie’, ‘Enzyme Families’, ‘Metabole Ziekten’ en ‘Metabolisme van Andere Aminozuren’. Sommige geslachten waren geassocieerd met mechanismen op verschillende niveaus; bv. Prevotella, dat aangerijkt was bij CVS-patiënten, was significant geassocieerd met vele niveau-2 mechanismen. Prevotella was positief geassocieerd met [gen-categorieën] koolhydraten-metabolisme, cel-motiliteit en immuunsysteem ziekte, en negatief geassocieerd met biosynthese van ander secundair metabolisme, enzyme-families en nucleotide-metabolisme.

KEGG funktionele mechanismen gerelateerd met metabolisme bleken gewijzigd in de microbiota van CVS-patiënten. Vermoeidheid in het bijzonder is een symptoom van CVS en er wordt gedacht dat het metabolisme een sleutelrol speelt in de CVS-pathogenese. Daarom analyseerden we verder het verband tussen bakteriële geslachten die via LEfSe een LDA > 3.0 hadden en KEGG mechanismen gerelateerd met het metabolisme. De meeste geslachten correleerden met KEGG mechanismen die verband houden met het metabolisme; de funkties bij geslachten die aangerijkt of verminderd zijn bij CVS-patiënten waren echter inconsistent en complex, wat een afspiegeling is van de complexiteit van CVS-pathogenese.

Bespreking

Omwille van de implicatie van de microbiota bij menselijke gezondheid en ziekte-toestanden, zijn ze niet enkel een doelwit voor therapeutische interventies voor een waaier aan ziekten, maar er zijn therapeutische effekten vastgesteld [allergieën, inflammatoire darm ziekte]. Eerdere studies focusten op darm-microbiota, welke de meest dominante microbiële gemeenschap is bij mensen. De mondholte, die ook wemelt van een grote microbiële gemeenschap die een belangrijke rol speelt bij de menselijke gezondheid, krijgt echter meer en meer aandacht van de research-gemeenschap.

Terwijl wijzigingen van darm-microbiota geassocieerd bleken met CVS, werden veranderingen van de orale microbiota bij CVS-patiënten nog niet bestudeerd. Eerdere studies rapporteerden dat het microbioom van de mondholte bij de mens meer wordt beïnvloed door de omgeving dan door genetica en de voornaamste stammen die voorkomen in het oraal microbioom zijn Actinobacteria, Bacteriodetes, Firmicutes & Proteobacteria, variërend van individu tot individu, wat correspondeert met onze resultaten. Hier vonden we, overéénkomstig met studies over de intestinale microbiota van CVS-patiënten, wijzigingen in de microbiota van de montholte bij CVS-patiënten vergeleken met gezonde controles. Specifiek: we vonden significante aanrijking van de Fusobacteria bij CVS-patiënten. Verder waren veel geslachten ofwel verminderd of aangerijkt bij CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles. Ondanks deze observaties bleken Shannon & Simpson diversiteit-indexen geen verschillen aan te geven. We onderzochten ook associaties tussen deze veranderde geslachten en KEGG mechanismen, en vonden dat er enkele trends waren wat betreft funktioneel potentieel tussen de microbiota van CVS-patiënten en gezonde controles. Analyse van afgeleide metagenomen gaf aan dat de microbiota van CVS-patiënten verschillende funkties in de categorieën ‘Biosynthese van Andere Secundaire Metabolieten’, ‘Energie Metabolisme’, ‘Milieu Adaptatie’, ‘Enzyme Families’, ‘Metabole Ziekten’ & ‘Metabolisme van Andere Aminozuren’ kan hebben.

Er werden eerder verschillen geobserveerd qua menselijke intestinale microbiota van CVS-patiënten [zie hierboven en Nagy-Szakal D et al. Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2017) 5: 44]. De samenstelling van faecale microbiota in het bijzonder is enorm verschillend van deze van de orale microbiota, dus zijn de wijzigingen die we zagen betreffende orale microbiota substantieel verschillend van wat eerder werd gerapporteerd omtrent wijzigingen in de intestinale microbiota van CVS-patiënten. In vergelijking met gepubliceerde studies over veranderingen in de intestinale microbiota van CVS-patiënten, zijn de wijzigingen die we opmerkten in de mondholte minder significant. Bv.: de intestinale microbiota van CVS-patiënten heeft een significant gedaalde diversiteit-index t.o.v. de gezonde controles, wat we niet zagen in de orale microbiota. Daarnaast waren de specifieke taxa die veranderd waren in de intestinale microbiota verschillend van deze die veranderd waren in de orale microbiota. Bv.: in een LEfSe analyse van CVS-patiënten waren de intestinale microbiota van CVS-patiënten aangerijkt voor Oscillospira, Lactococcus & Anaerotruncus van het Firmicutes fylum, en Coprobacillus & Eggerthella van het Actinobacteria fylum. Verder waren 18 geslachten met leden die voornamelijk behoren tot de Firmicutes verminderd, vergeleken met gezonde controles. In een andere studie vertoonden de intestinale microbiota van Noorse CVS-patiënten verhoogde hoeveelheden Lactonifactor & Alistipes, en verlaagde hoeveelheden Holdemania & Syntrophococcus, terwijl de intestinale microbiota van Belgische CVS-patiënten gestegen Lactonifactor en gedaalde Asaccharobacter vertooden. CVS-patiënten onderinden dus wijzigingen in de microbiota zowel de mondholte als de darm, maar de veranderingen die optreden in de mondholte en de darm van CVS-patiënten zijn anders. We vonden echter enkele geslachten waarvan de hoeveelheden gewijzigd waren de mondholte als het darm-kanaal. Bv.: Haemophilus was verminderd in onze studie en Giloteaux’s studie van de intestinale microbiota van CVS-patiënten. Haemophilus, samen met Veillonella & Prevotella, bleken ook veranderd bij mond-letsels en in het oraal microbioom van HIV-positieve individuen. Hoewel de pathogenese van CVS onbekend blijft, kunnen gewijzigde microbiota, van de darm en de mondholte, een belangrijke rol spelen bij de etiologie. Omdat we veel geslachten vonden die veranderd waren bij CVS-patiënten, is verder onderzoek vereist omtrent de verbanden van deze veranderingen en of ze allemaal evenveel betekenis hebben bij de CVS-etiologie.

CVS is een agnogene [van ongekende oorsprong] ziekte, waarvan de symptomen veel systemen en systemische inflammatoire factoren omvatten. Zodoende zijn wijzigingen van het oraal microbioom bij CVS wellicht slecht één klinische indicator voor CVS-pathogenese. Het kan zijn dat wijzigingen van het oraal microbioom de ernst van de symptomen verhogen en zodoende leiden tot of veranderingen versnellen van inflammatorire factoren. Maar ook het omgekeerde kan waar zijn: door CVS geïnduceerde orale symptomen kunnen het gevolg zijn van wijzigingen in het oraal microbioom. Ongeacht het oorzakelijk verband tussen veranderingen in het oraal microbioom en orale CVS-symptomen, zijn deze 2 kenmerken samen met gewijzigde inflammatoire factoren echter geassocieerd met infekties. Zodoende kunnen infekties ook bijdragen tot CVS-symptomen, hoewel verdere research vereist is om deze hypothese te testen.

Daarnaast vonden we dat het 16s rRNA bakterieel profiel van gezonde controles in onze studie lichtjes verschillend was van andere publicaties. Deze discrepanties kunnen o.a. ook te wijten zijn aan verschillen qua etniciteit en methodes. Microbioom-profielen van het speeksel worden niet significant beïnvloed door de afname-methode of DNA-extractie protocollen, dus matchten we de stalen van onze controles en CVS-individuen om verschillen in hun oraal microbioom te identificeren.

We gebruikten een gecontroleerde ‘machine-learning’ benadering om CVS-patiënten te identificeren op basis van hun oraal microbioom, een methode die bij meerdere microbioom-studies werd gebruikt om patiënten van gezonde controles te onderscheiden [bv. inflammatoire darm ziekte]. Via deze benadering klassificeerden we patiënten met een middelmatige accuraatheid (AUC ROC waarde ca. 0.7). Om de AUC ROC waarde te verhogen, dienen toekomstige studies inflammatoire factoren en intestinale microbiomen met orale microbiomen te combineren. De grootte van het staal is een bijkomende verstorende factor die de accuraatheid van deze analyse kan beïnvloeden, te samen met etniciteit en enkele methodische verschillen; een grote groep CVS-patiënten en gezonde controles is dus nog nodig. Met deze verbeteringen, kan dit type benadering verder dienen als een aanvulling op andere niet-invasieve methodes om patiënten met een waaier aan, inclusief CVS, te onderscheiden.

We gebruikten PICRUSt om genoom-funkties aanwezig in het oraal microbioom te voorspellen en vonden een verschil. Een correlatie-analyse van voorspelde funkties en geslachten met een LDA groter dan 3.0, identificeerde dat deze geslachten verschillende funkties zouden hebben. Prevotella bv., aangerijkt bij CVS-patiënten, vertoonde de meest significante correlaties met KEGG mechanismen. Gezien hoe significant Prevotella gewijzigd is bij CVS-patiënten, kunnen ze een rol spelen in de pathogenese van CVS of een indicator zijn voor wijzingen in de orale microbiota bij CVS. Verder bleken van de geanalyseerde gen-mechanismen, deze die gerelateerd zijn met het immuunsysteem en infektueuze ziekten significant geassocieerd met vele geslachten die veranderde hoeveelheden vertoonden bij CVS-patiënten, bijzonderlijk Prevotella, Haemophilus & Veillonella (p ≤ 0.001). Dit zou kunnen suggereren dat deze 3 geslachten bijzonder belangrijk zijn voor CVS-pathogenese.

Omdat vermoeidheid het voornaamste symptoom is van CVS, waren we vooral geïnteresseerd in correlaties waarbij mechanismen betrokken zijn die verband houden met het metabolisme. Gedetailleerde analyse van deze mechanismen onthulde significante verschillen in het koolhydraten-metabolisme, energie-metabolisme, xenobiotica-biodegradatie [afbraak van lichaamsvreemde stoffen] en -metabolisme, en glycaan [polysaccharide] -biosynthese en -metabolisme. We merken echter op dat sommige veranderingen beperkt waren; wat te wijten kan zijn aan de complexiteit van CVS, hoe de diagnose is gebaseerd op symptomen en hoe voor elk geval de symptomen een verschillende oorzaak kunnen hebben. Ondanks deze complexiteit, zijn er wijzigingen qua voorspelde funktie in het oraal microbioom van CVS-patiënten en deze corresponderen met CVS-symptomen – bijzonderlijk ernstige vermoeidheid.

Onze studie had enkele beperkingen, vooral verband houdend met de complexe symptomen van CVS. We identificeerden enkel variatie in het oraal microbioom tussen CVS-patiënten en gezonde controles maar we namen geen verstorende factoren zoals ziekte-ernst, ziekte-duur en gekregen medische behandeling in acht. We lieten geen patiënten toe die verbeterd waren na een behandeling, of letten niet op pre- of post-behandeling, wat de conclusies die we uit deze studie kunnen trekken beperkt. Het oorzakelijk verband en mechanisme van de gerapporteerde met de ziekte geassocieerde microben vereist daarnaast verder onderzoek. Er zijn geen andere studies die wijzigingen van het oraal microbioome bij CVS-patiënten bekeek, er zijn dus verdere studies nodig om onze resultaten te bevestigen. Hoewel we het metagenoom voorspelden op basis van onze 16s rRNA gen sequentie-bepaling, zou deze analyse verbeterd kunnen worden met gegevens van het volledige metagenoom ter bepaling van de eigenlijke gen-inhoud van bakterieën die gewijzigd zijn bij de ziekte. Andere ziekten met gelijkaardige symptomen zouden bij toekomstige analyse ook kunnen worden opgenomen om ons begrijpen van het verband tussen veranderingen van het oraal microbioom en CVS-symptomen te verbeteren.

Samengevat: we onderzochten hier wijzigingen in het menselijk oraal microbioom bij CVS en bevestigden dat de samenstelling ervan kleine maar significante verschillen vertoont in vergelijking met gezonde controles. De geslachten waarvan de hoeveelheden zijn veranderd zijn gecorreleerd met KEGG mechanismen, in het bijzonder deze die verband houden met het metabolisme. Deze studie biedt nieuwe inzichten betreffende de CVS-pathogenese en we denken dat het begrijpen van het verband tussen ontwrichting van het oraal microbioom en CVS-symptomen kan leiden tot betere behandeling en in diagnose.

september 22, 2018

Biomerker voor M.E.(cvs) d.m.v. ‘single’ cel Raman micro-spectroscopie

Filed under: Diagnostiek — mewetenschap @ 7:43 am
Tags: , , , , , ,

‘Single’ cel Raman spectroscopie (SCRS – Raman is een Indiaans fysicus) is een niet-invasieve technologie waarbij geen labeling nodig is en die analyse van individuele levende cellen toelaat ‘in vivo’. Spectroscopie is een wetenschappelijke techniek om stoffen te onderzoeken aan de hand van hun spectrum, een beschrijving van de in een signaal voorkomende golflengtes en hun sterkte. Dit wordt dikwijls gebruikt in de scheikunde. Een ‘single’ cel Raman spectrum omvat gewoonlijk 1.000 Raman-banden die informatie geven over de cel (bv. over nucleïnezuren, proteïnen, koolhydraten en lipiden) en een weerspiegeling zijn van cellulaire genotypes, fenotypes en fysiologische toestanden. Een Raman-spectrum fungeert als een molekulaire/strukturele ‘fingerprint’ van een individuele cel, waardoor het mogelijk wordt verscheidene cellen te identificeren/differentiëren zonder voorafgaande kennis over de cellen. Een belangrijk nadeel van SCRS is het feit dat spontane Raman-signalen van nature zwak zijn…

Monochromatisch licht (één golflengte), gewoonlijk van een laser interageert met de molekulaire vibraties, herschikkingen van atomen/molekulen of excitaties, waardoor de energie van de laser-fotonen (fotonen zijn elementaire deeltjes waaruit licht en alle andere elektromagnetische straling bestaat) wordt verschoven. Deze verschuiving geeft informatie over de vibraties in het systeem. De zgn. Raman ‘scattering’ (verstrooing/verspreiding) of het Raman effekt is de niet-elastische (de kinetische energie van een partikel blijft niet behouden) ‘scattering’ van een foton door molekulen waarbij het wordt geëxciteerd tot een hoger energie-niveau. Wanneer fotonen door een atoom of molekule worden verstrooid, is dat meestal ‘elastisch’: de verspreide fotonen hebben dezelfde energie (frequentie & golflengte) als de verstorende fotonen. Een klein deel (ca. 1 op 10 miljoen) wordt niet-elastisch verstrooid door een excitatie (frequentie en energie is anders en gewoonlijk lager dan die van de veroorzakende fotonen).

Het gebruik van deze techniek in onderstaande piloot-studie gaf (weerom) aanwijzingen voor metabole stoornissen bij M.E.(cvs).

————————-

Analyst (Pre-print augustus 2018)

A new approach to find biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis (CVS/ME) by single-cell Raman micro-spectroscopy

Jiabao Xu (1), Michelle Potter (2), Cara Tomas (3), Jo Elson (3), Karl J. Morten (2), Joanna Poulton (2), Ning Wang (4), Hanqing Jin (4), Zhaoxu Hou (4) & Wei E. Huang (1)

1. Department of Engineering Science, University of Oxford, Begbroke Science Park, Woodstock Road, Oxford, OX5 1PF, United Kingdom

2. Nuffield Department of Women’s and Reproductive Health, University of Oxford, the Women Centre, John Radcliffe Hospital, Headley Way, Headington, Oxford, OX3 9DU, United Kingdom

3. Institute of Cellular Medicine, Newcastle University, Newcastle Upon Tyne, NE2 4HH, United Kingdom

4. Mathematical Institute, University of Oxford, Andrew Wiles Building, Radcliffe Observatory Quarter, Woodstock Road, Oxford, OX2 6GG, United Kingdom

Samenvatting

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), ook Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) genaamd, is een invaliderende aandoening die wordt gekenmerkt door lichamelijke en mentale uitputting. Er werd onderzoek verricht naar mitochondriale en energetische dysfunktie bij CVS-patiënten omwille van een kenmerkend verband met vermoeidheid; er werd echter nog geen consistent besluit getrokken. ‘Single’ cel Raman spectra (SCRS) zijn label-vrije biochemische profielen, die fenotypische ‘fingerprints’ van individuele cellen aangeven. In deze studie pasten we een nieuwe benadering op basis van ‘single’ cel Raman micro-spectroscopie (SCRM) toe om ρ0 cellen die mitochondriaal DNA (mtDNA) missen en perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs) te onderzoeken van CVS-patiënten en gezonde controles. De resultaten van de experimenten tonen dat Raman-banden geassocieerd met fenylalanine in ρ0 cellen en PBMCs van CVS-patiënten significant hoger waren dan in het ‘wild type’ model en bij gezonde controles. Opmerkenswaardig is dat er ook een toename van de intensiteiten van Raman fenylalanine banden werd gezien bij CVS-patiënten. Aangezien gelijkaardige veranderingen werden gezien in het ρ0 cel model met een gekende deficiëntie in de mitochondriale respiratoire keten alsook bij CVS-patiënten, suggereren onze resultaten dat de stijging qua cellulair fenylalanine verband kan houden met mitochondriale/energetische dysfunktie in beide systemen. Interessant is dat fenylalanine kan worden gebruikt als een potentiële biomerker voor de diagnose van CVS d.m.v. SCRM. Een ‘machine-learning’ klassificatie-model bereikte een accuraatheid van 98% wat betreft het correct toewijzen van Raman-spectra aan de CVS- of de controle-groep. SCRM gecombineerd met een ‘machine-learning’ algoritme heeft daarom het vermogen om een diagnostisch instrument voor CVS te worden.

Inleiding

[…] Het blijft een uitdaging voor artsen en researchers, en een onvolledig gekarakteriseerde ziekte, ten dele omwille van de controversiële definitie, pathogenese en diagnose. Daarom is het vinden van potentiële biomerkers van groot belang voor het begrijpen van de ziekte en het ontwikkelen van een doelgerichte behandeling.

Mitochondrieën bleken van groot belang voor CVS-onderzoek omwille van nieuw bewijsmateriaal voor mitochondriale dysfunktie als een vermoedelijk biologisch mechanisme voor vermoeidheid. De onderliggende hypothese is dat vermoeidheid en andere vergezellende symptomen ten dele te wijten zijn aan een verstoord energie-metabolisme op cellulair niveau, dat grotendeels wordt bepaald door mitochondrieën als energie-fabriek en z’n ATP-produktie. Het ATP-profiel van perifeer bloed mononucleaire cellen (PBMCs) werd aangewend als een diagnostisch instrument voor CVS maar de resultaten waren echter controversieel. Meerdere studies hebben gedaald ATP-niveau getoond in patiënten-groepen [bv. Castro-Marrero J et al. Could mitochondrial dysfunction be a differentiating marker between Chronic Fatigue Syndrome and fibromyalgia? Antioxid Redox Signal. (2013) 19: 1855-60], terwijl andere geen verschillen konden detekteren of verrassend genoeg een verhoogde energie-produktie vonden bij CVS-patiënten [bv. Vermeulen RC et al. Patients with Chronic Fatigue Syndrome performed worse than controls in a controlled repeated exercise study despite a normal oxidative phosphorylation capacity. J Transl Med. (2010) 8: 93].

Hier, in een poging om mitochondriale dysfunktie en CVS-pathogenese te linken, probeerden we ‘single’ cel Raman-spectra (SCRS) te analyseren en universele biomerkers in cellen te identificeren. Een SCRS kan worden beschouwd als een intrinsieke chemische ‘fingerprint’ van een cel met zeer doorslaggevende Raman-banden voor belangrijke cellulaire bouwstenen zoals proteïnen, aminozuren, lipiden en fosfolipiden, en koolhydraten. Daarom zijn SCRS biochemische profielen van individuele cellen die fysiologische toestanden en metabole veranderingen weerspiegelen. Door de rijke en semi-kwantitatieve metabole informatie van afzonderlijke cellen, kan SCRS worden gebruikt om het cellulair metabolisme te beschrijven en ziekte-gerelateerde biomerkers te tonen.

In deze studie gebruikten we ten eerste ‘single’ cel Raman micro-spectroscopie (SCRM) om fenotypische profielen van menselijke ρ0 cel-lijnen volledig ontdaan van mitochondriaal DNA (mtDNA) te bekomen om het effekt te bestuderen van ernstige mitochondriale dysfunktie. Ten tweede vergeleken we SCRS van PBMCs van 5 CVS-patiënten en 5 gezonde controles als piloot-studie om potentiële biomerkers voor CVS-diagnose te vinden. De vergelijking van de 2 resultaten biedt inzichten omtrent het verband van mitochondriale dysfunktie met de pathofysiologie van CVS en toont een coherente en consistente benadering voor de diagnose van de ziekte.

Experiment

Cel-cultuur, generatie van WT cybriden en PicoGreen-kleuring

De gebruikte 143B ρ0 cel-lijn zonder mtDNA […] wordt veelvuldig gebruikt bij studies die het pathogeen effekt van mtDNA-mutaties onderzoeken. […] De wild-type (WT) lijn werd gegenereerd door 143B ρ0 cellen te fuseren met normaal mtDNA […]. Het ‘herbevolken’ van de ρ0 lijn is een beter controle-systeem dan de originele 143B wild-type cellen […].

De aanwezigheid van mtDNA werd bevestigd d.m.v. kleuring met PicoGreen. […] Het mtDNA ‘copy-number’ van de ρ0 cellen en de WT cellen werd ook bepaald via ‘real-time’ PCR (vergelijking van celkern en mitochondriaal DNA). […]

ATP-metingen van WT en ρ0 cellen

[…]

Ethiek

[…]

Isolatie van PBMCs uit bloed-stalen

[…] Er werden morfologisch 2 types cellen met verschillende groottes (5-7 µm & 15-20 µm) in de PBMC-fractie gezien. Enkel de cellen met grotere afmetingen werden geselekteerd voor de Raman-experimenten na vergelijking van de resultaten (gegevens niet getoond), om de heterogeniteit door de verschillende cell-types te minimaliseren. Er dienen verdere experimenten te worden gedaan om de identiteit van de cellen te bevestigen (nu geloven we dat het monocyten zijn, op basis van de cel-populatie en grootte).

Metingen van ‘single’-cel Raman-spectra (SCRS)

[…] De gefixeerde cellen werden op een specifiek behandeld microscopisch plaatje gelegd (dat geen achtergrond Raman-signaal geeft). SCRS m.b.v. een Raman-microscpop en een 532 nm […] laser. […] Spectraal bereik: 330 tot 1900 cm-1 […] 5 s per spectrum, 10 spectra per cel & 20-30 ‘single’ cellen per conditie.

Voor-verwerking en analyse van Raman-gegevens

[…] Kwantificering van intracellulaire bio-molekulen via integratie van de corresponderende Raman-banden in SCRS. Banden geassocieerd met fenylalanine tussen 993-1013 cm-1 & 1022-1036 cm-1 werden gebruikt om de intracellulaire concentratie te kwantificeren. […]

‘Machine-learning’ klassificatie-model

Er werd een ‘machine-learning’ [wetenschappelijke discipline over het ontwerpen en ontwikkelen van instruktie-lijsten die computers moeten toelaten ‘gedragingen’ te ontwikkelen op basis van empirische gegevens (bv. van sensoren of uit databases; ook wel ‘data-mining’] klassificatie-model geconstrueerd op basis van SCRS van 5 CVS-patiënten en 5 controles (80 & 126 SCRS respectievelijk). Er werd een niet-lineaire ‘support vector machine’ (SVM [een ‘binaire klassificeerder’; wijst, aan de hand van een aantal kenmerken, objecten toe aan één van twee klassen – daarvoor moet ze eerst een numeriek model van deze objecten maken als punten in een wiskundige struktuur; in de training (inoefening) -fase brengt de SVM op basis van een verzameling van voorbeelden, waarvan is aangegeven tot welke klasse ze behoren, een scheiding aan die de twee klassen zo goed mogelijk van elkaar scheidt (die scheiding is een hyper-vlak); nadien kan de SVM dan voor een nieuw te klasseren object beslissen tot welke klasse het behoort door te kijken langs welke kant van het hyper-vlak het corresponderende punt in de ruimte ligt]) algoritme gebruikt om het model op te bouwen […]. Er werden niet-lineaire hyper-vlakken gebruikt om de gegevens te scheiden. ‘Leave-one-out’ kruis-validatie [kruis-validatie = techniek om na te gaan welke resultaten de statistische analyse van een voorspellend model zal hebben voor onafhankelijke gegevens] (LOOCV [zie hieronder]) werd aangewend om het model te evalueren en de sensitiviteit werd voor elke conditie en globaal berekend.

Extracellulaire flux analyse

De OXPHOS van PBMCs werd bepaald d.m.v. de Seahorse XFe96 extracellulaire flux analyser [zie ‘Cellulaire bio-energetica verstoord bij patiënten met M.E.(cvs)’] […] Daarbij wordt de zuurstof-consumptie (OCR) opgenomen na opéénvolgende toediening van 1 μM oligomycine, 3 μM carbonyl cyanide-4-(trifluoromethoxy)-fenylhydrazone (FCCP), en een combinatie van 0,5 μM rotenon en 0,5 μM antimycine-A. […]

Resultaten en bespreking

Cellen zonder mtDNA hebben specifieke ‘single’-cel Raman spectra (SCRS)

PicoGreen kan specifiek worden aangewend om mitochondriaal DNA (mtDNA) te kleuren in levende cellen. Na incubatie met de kleurstof vertoonden ρ0 cellen waarin opnieuw wild-type mtDNA werd geïntroduceerd (WT cellen) helder gekleurde cel-kernen omgeven door talrijke heldere cytoplasmatische spikkels, terwijl ρ0 cellen slechts helder gekleurde cel-kernen zonder de omringende spikkels vertoonden, wat de depletie van mtDNA in ρ0 cellen bevestigt.

Aangezien mitochondrieën de primaire energie-fabriek van de meest eukaryote cellen zijn en de cel bevoorraden met metabole energie onder de vorm van ATP, hebben we de ATP-produktie van WT cellen en ρ0 cellen gemeten bij 50.000 of 75.000 cellen. Verrassend was dat bij beide cel-aantallen, ρ0 cellen gelijkaardige hoeveelheden ATP aanmaakten in vergelijking met WT cellen, als de toegevoegde glucose-concentraties hoog waren (11 mM & 25 mM). Aan de andere kant was de ATP-concentratie in ρ0 cellen significant lager dan in WT cellen bij lage glucose-concentraties (0 mM tot 5 mM). Onze resultaten suggereren dat, als er voldoende glucose is, ρ0 cellen zich kunnen aanpassen om ATP-produktie te stimuleren via niet-mitochondriale glycolyse ter compensatie voor de slechte mitochondriale respiratoire keten. Wanneer de glucose laag en ATP-produktie uit glycolyse beperkt is, is de WT cel-lijn in staat om switchen naar een mitochondriale manier van ATP-produktie gebruikmakend van de respiratoire keten via elektronen-transport gekoppelde fosforylatie (ETCP). De ρ0 cellen zijn echter niet in staat de ETCP te gebruiken omwille van de defekte mitochondrieën.

We pasten ‘single’ cel Raman micro-spectroscopie (SCRM) toe om de WT cellen en de ρ0 cellen bij hoog glucose te onderzoeken en de verschillen qua bio-energetisch mechanisme (ondanks een gelijkaardige ATP-aanmaak in de 2 cel-lijnen) te verklaren. […] Er werd een relatief lage standaard-deviatie gezien omwille van de beperkte heterogeniteit bij het in vitro bestuderen van de cel-lijnen. Vergeleken met WT cellen, vertonen ρ0 cellen een verschillend spectraal patroon in het ‘fingerprint’-gebied van hun SCRS (600-1.800 cm-1), wat typisch kan worden gebruikt als een fenotypische ‘fingerprint’ van cellen die de belangrijkste biochemische informatie bevatten.

Er werd dan ongecontroleerde ‘principal component analysis’ (PCA [Statistische analyse-methode een grote hoeveelheid gegevens te beschrijven met een kleiner aantal relevante grootheden, de hoofd- of principale componenten.]) aangewend om de vele dimensies van SCRS (omwille van de aanwezigheid van meer dan 1.500 Raman-banden) te reduceren. Een PCA-grafiek […] illustreert 2 duidelijk afscheidbare clusters die de WT cellen en ρ0 cellen weergeven. Er werd een diagram opgesteld voor de karakterisatie van de belangrijke Raman-banden. Het meest prominente kenmerk werd gezien bij 1003 cm-1, wat kan worden toegeschreven aan de aromatische ring [benzeen-ring; zes koolstof-atomen die in een vlakke ring liggen] van fenylalanine. Andere banden gerelateerd met fenylalanine bleken ook een grote bijdrage te leveren, inclusief 1.609 […], 1.030 […] en 618 […] cm-1. Alle banden gerelateerd met fenylalanine waren hoger in de ρ0 cellen vergeleken met de WT cellen, wat een belangrijke rol van het aminozuur fenylalanine in het metabolisme van cellen met mitochondriale dysfunktie aangeeft.

Andere verschillen omvatten banden rondom 1.658 […] en 1.440 […] cm-1, die beide hoger zijn in WT cellen t.o.v. ρ0 cellen. Dit suggereert dat, ondanks een hogere accumulatie van cellulair fenylalanine, ρ0 cellen een globale gedaalde intracellulaire concentratie van proteïnen lipiden te wijten aan een verstoord metabolisme hebben. Aangezien fenylalanine alleen wellicht onvoldoende is om het pathomechanisme te karakteriseren, dienen meer biomerkers te worden geïdentificeerd om mitochondriale dysfunktie simultaan en meer betrouwbaar te identificeren.

PBMCs van CVS-patiënten kunnen worden onderscheiden via één enkele Raman-merker

[…] Aangezien fenylalanine een potentiële biomerker in ρ0 cellen bleek, werd gehypothiseerd dat het een geschikte kandidaat kan zijn om bij CVS-patiënten – waarvan wordt gedacht dat ze een gelijkaardige bio-energetische dysfunktie hebben – te onderzoeken. Van de 5 patiënten vertoonden er 4 Raman-spectra met verhoogde fenylalanine-band op 1.003 cm-1 (CVS 1-4), terwijl de andere (CVS 5) een gelijkaardige intensiteit vertoonde i.v.g. met de controles. Door het gemiddelde te maken van 80 SCRS van de patiënten en 126 spectra van de controles, is het zichtbaarder dat de fenylalanine-band een uitgesproken stijging in de cellen van patiënten vertoont.

PCA van SCRS van 10 stalen toonde een aanzienlijke afscheiding tussen de CVS- en de controle-groep. Terwijl CVS 1-4 kleinere ellipsoïden vertoonden met weinig overlapping met de controles, had CVS 5 een hogere ‘single’ cel verspreiding en overlapte grotendeels met de ellipsoïden van de controles; wat correleert met de observatie aangaande fenylalanine. Om te verifiëren dat de afscheiding tussen de groepen in de PCA-clustering toe te schrijven was aan fenylalanine, zetten we het Raman golfgetal [hoeveel golven (golflengtes) per lengte-eenheid] uit tegenover de componenten die de grootste afscheiding tussen de groepen toonden. Raman-banden rond 1.003 en 1.030 cm-1 werden geïdentificeerd voor het beschrijven van de maximum varianties […]. De intracellulaire concentratie van fenylalanine werd semi-gekwantificeerd door het integreren van de Raman-banden op 1.003 en 1.030 cm-1, respectievelijk. Beide signatuur-banden voor fenylalanine bleken significant hoger bij de patiënten t.o.v. controles (p < 0.0001).

Eerdere research ondersteunt de mogelijkheid dat het pathomechanisme van CVS gelinkt is met veranderingen qua aminozuren. Er werden reducties van de concentraties van bepaalde aminozuren, inclusief fenylalanine, in het serum en urine van CVS-patiënten gerapporteerd [Armstrong CW, McGregor NR et al. NMR metabolic profiling of serum identifies amino acid disturbances in Chronic Fatigue Syndrome. Clin Chim Acta. (2012) 413: 1525-31 /// Armstrong CW, McGregor NR et al. Metabolic profiling reveals anomalous energy metabolism and oxidative stress pathways in Chronic Fatigue Syndrome patients. Metaolomics (2015) 11: 1626-1639 /// Fluge Ø, Mella O et al. Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. JCI Insight. (2016) 1: e89376]. Deze bevindingen ondersteunen een mogelijk metabool defekt verbonden met het aminozuren-metabolisme bij CVS-patiënten, d.m.v. de analyse van de metabolomica van biologsiche vloeistoffen van de patiënten. Ons werk is, naar ons weten, het eerste dat melding maakt van de veranderingen in ‘single’ perifere bloedcellen van CVS-patiënten. Onze resultaten suggereren dat cellen van patiënten meer aminozuren (bv. fenylalanine) kunnen accumuleren, wat resulteert in een vermindering in de lichaamsvochten die wordt gezien in andere studies. Dit zou te wijten kunnen zijn aan een inductie van secundaire redding-mechanismen om intracellulair meer aminozuren te accumuleren en een normale ATP-produktie te behouden in de metabool dysfunktionele patiënten-cellen [zie Fluge Ø, Mella O et al. hierboven]. Verder toont onze bevinding de impact van fenylalanine in zowel ρ0 cellen zonder mtDNA en bloedcellen van CVS-patiënten, die mitochondriale defekten ook kan linken met CVS. Niettemin: hoe de gestegen fenylalanine-waarden in PBMCs in verband staan met andere weefsels bij de patiënten is nog onduidelijk. Raman-benaderingen die fenotypische spectra kunnen leveren van weefsels zou zeer nuttig kunnen zijn bij toekomstige onderzoeken.

Er werd een extracellulaire flux analyse uitgevoerd bij 4 CVS-patiënten die het meest ongelijk waren van de controles wat betreft SCRS-resultaten (CVS 1-4), om te onderzoeken of er een correlatie bestaat tussen abnormaliteiten qua oxidatieve fosforylatie (OXPHOS) en de SCRS-analyse wanneer PBMCs geïncubeerd worden in laag- en hoog-glucose. Twee van de patiënten hadden een zeer lage OXPHOS in beide condities (CVS 2 & 4) en de andere 2 hadden veel hogere OXPHOS-profielen (CVS 1 & 3). Hoewel bij de OXPHOS-analyse er mitochondriale deficiëntie uitgesproken werd gedetekteerd in 2 van de 4 patiënten, was SCRS van PBMCs in staat bij alle 4 de abnormaliteiten op te pikken. Niettemin is het staal patiënten en controles klein als we de mogelijks grote heterogeniteit bij CVS-individuen in acht nemen. Onze resultaten dienen als een piloot-studie om het potentieel te verkennen van SCRM als instrument om biomerkers voor CVS te identificeren. Er wordt een studie op grotere schaal voorbereid om de resultaten van dit werk te consolideren.

‘Machine-learning’ modellen kunnen CVS-patiënten met succes en met hoge accuraatheid klassificeren

Bij Raman-benaderingen is, naast het afleiden van kenmerken om informatieve biomerkers te vinden, de klassificatie gebaseerd op spectra dikwijls wenselijk voor diagnostische doeleinden. ‘Machine-learning’ benaderingen zijn gewoonlijk geschikt om de gecompliceerde Raman gegevens-set op te delen in componenten. Niet-lineaire ‘support vector machine’ (SVM) [uitgelegd bij ‘Experiment’] is een gesuperviseerd [input en output duidelijk gedefinieerd] leer-algoritme […] om verschillende klassen te scheiden die d.m.v. lineaire klassificatie niet te scheiden zijn. Er werd een klassificatie-model ingeoefend via niet-lineaire SVM om het onderscheid te maken tussen de CVS-groep en controle-groep op basis van hun SCRS (80 SCRS voor de CVS-groep, 126 SCRS voor de controle-groep). Er werd ‘leave-one-out’ kruis-validatie gebruikt om het model te evalueren door éénder welke van 205 spectra te gebruiken om het model te trainen en dan te testen of het model het ene weggelaten spectrum correct kan klassificeren. Dit model was in staat de CVS-groep met succes te klassificeren met een sensitiviteit van 96,3% (77 van de 80) en de controle-groep met een sensitiviteit van 99,2% (125 van de 126). De lagere sensitiviteit die wordt gezien voor de patiënten-groep kan worden verklaard door de aanwezigheid van hogere heterogeniteit bij de CVS-patiënten. Er werd een totale accuraatheid van 98,1% bereikt op basis van 206 Raman-spectra. Opmerkenswaardig: bij een groter wordend staal en aantal Raman-spectra om de referentie-database op te bouwen, kunnen klassificatie-modellen met betere deugdelijkheid worden bereikt. Aangezien één Raman-spectrum binnen luttele seconden kan worden verkregen, kan één patient-staal bestaande uit meerdere spectra en meerdere cellen worden gekarakteriseerd en geklassificeerd binnen enkele minuten, wat een enorm potentieel en haalbaarheid in de klinische praktijk impliceert.

Besluiten

Deze studie werd uitgevoerd om de haalbaarheid van of ‘single’ cel Raman-analyse te evalueren bij de detektie van biomerkers gerelateerd met mitochondriale dysfunktie en CVS. Zodoende identificeerden we een verhoogde intracellulaire concentratie van het aromatisch aminozuur fenylalanine [essentieel aminozuur dat nodig is voor diverse biochemische processen; onder andere voor de aanmaak van de neurotransmitters dopamine, adrenaline en noradrenaline] en toonden dat het kan worden gebruikt als een potentiële biomerker in ρ0 cellen zonder mitochondriaal DNA, alsook in perifeer bloed mononucleaire cellen van CVS-patiënten. Bovendien gaf een ‘machine-learning’ model een accuraatheid van 98,1% correct te klassificeren van patiënten en controles op basis van hun Raman-spectra. De combinatie van Raman-biomerkers en klassificatie-modellen zou kunnen leiden tot verbeteringen omtrent het begrijpen van CVS-pathogenese en het potentieel hebben te worden gebruikt als een diagnostisch instrument voor CVS.

september 8, 2018

Expressie van zeer lange niet-coderende RNAs bij M.E.(cvs)

Er wordt op allerlei vlakken verder gezocht naar molekulaire merkers voor M.E.(cvs)…

De ontdekking van duizenden lange niet-coderende (lnc) RNAs – eenvoudig uitgedrukt: ze worden niet vertaald naar proteïnen – in het menselijk genoom, zet researchers aan om hun mogelijke rol te onderzoeken. Er is al gebleken dat veel lncRNAs betrokken zijn bij belangrijke biologische processen: ‘dosage-compensation’ (proces waarbij organismen de expressie van genen tussen de geslachten gelijkstelt; de geslacht-chromosomen bevatten nl. een verschillend aantal genen), genomische ‘imprinting’ (epigenetische veranderingen worden ‘vastgelegd’ in de spermatozoïden of oöcyten van de ouders en dan doorgegeven via cel-deling aan de biologische cellen van het organisme), chromatine-regulering, alternatieve ‘splicing’ van pre-mRNA (proces waarbij tijdens het verwerken van RNA – na de transcriptie van DNA – niet-coderende stukken – intronen – uit het pre-mRNA worden geknipt en de exonen van het pre-mRNA aan elkaar geplakt) en cel-kern organisatie (verdeling van chromatine in de cel-nucleus). Er zijn studies die rapporteerden dat lncRNAs ontregeld zijn bij een aantal ziekten (kankers en neurologische aandoeningen). Dikwijls kunnen de lncRNAs niet als oorzaak aangeduid maar er worden wel mogelijke rollen gesuggereerd die dieper onderzoek rechtvaardigen.

Onderstaand artikel verkent de mogelijkheid van de betrokkenheid van lncRNAs bij M.E.(cvs). Ze worden (omwille van hun belangrijke werking bij transcriptie, translatie en epigenetica) beschouwd als potentiële merkers voor neurologische ziekte. Er werden hier bij M.E.(cvs)-patiënten significant verhoogde waarden gevonden van de lncRNAs NTT, MIAT & EmX2OS en bovendien waren er 2 gecorreleerd met de ernst van de ziekte.

Dit piloot-onderzoek werd uitgevoerd door Taiwanese onderzoekers die al eerder onderzoek verrichten op het gebied van lncRNAs in samenwerking met de Berlijnse immunologe (en één van de directeuren van EUROMENE – het Europees Netwerk voor M.E./CVS) Prof. Dr Carmen Scheibenbogen, die vooral geïnteresseerd is in een mogelijke auto-immune etiologie voor M.E.(cvs).

————————-

Journal of Translational Medicine Vol 16, #1, p 231 (augustus 2018)

The expression signature of very long non-coding RNA in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome

Chin-An Yang (1,2,3,4), Sandra Bauer (5), Yu-Chen Ho (3), Franziska Sotzny (5), Jan-Gowth Chang (1,3,4), Carmen Scheibenbogen (5)

1 Department of Laboratory Medicine, China Medical University Hospital, Taichung, Taiwan

2 Division of General Pediatrics, Children’s Hospital of China Medical University, Taichung, Taiwan

3 College of Medicine, China Medical University, Taichung, Taiwan

4 Centre for Precision Medicine, China Medical University Hospital, Taichung, Taiwan

5 Institute for Medical Immunology, Charite-Universitatsmedizin Berlin, Berlin, Germany

Samenvatting

Achtergrond Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een chronische invaliderende ziekte met een enorme socio-economische impact. Er werd gesuggereerd dat immune ontregeling, nitro-oxidatieve stress en metabole stoornissen kunnen bijdragen tot de pathogenese. De etiologie van M.E./CVS blijft echter grotendeels onduidelijk en diagnostische/prognostische ziekte-merkers ontbreken. Er werd gerapporteerd dat meerdere lange niet-coderende RNAs (lncRNA, > 200 bp) rollen spelen bij immunologische ziekten of bij stress-responsen.

Methodes In onze studie onderzochten we de expressie-signatuur van 10 zeer lange lncRNAs (> 5 kb, CR933609, His-RNA, AK124742, GNAS1-AS, EmX2OS, MIAT, TUG1, NEAT1, MALAT1, NTT) in perifeer bloed mononucleaire cellen van 44 M.E./CVS-patiënten.

Resultaten Waarden van de lncRNAs NTT, MIAT & EmX2OS bleken significant verhoogd bij M.E./CVS-patiënten i.v.m. gezonde controles. Bovendien stegen de waarden van NTT & EmX2OS met de ernst van de ziekte. Stimulatie van de menselijke monocytische cel-lijn THP-1 en glioma cel-lijn KALS1 met H2O2 (oxidatieve stress) en poly (I:C) (dubbel-strengig RNA, representatief voor virale aktivatie) verhoogden de expressie-waarden van NTT & MIAT.

Besluiten Onze studie onthulde een met M.E./CVS geassocieerde expressie-signatuur van zeer lange lncRNA, die de regulerende respons op oxidatieve stress, chronische virale infektie en hypoxemie [tekort aan zuurstof in het bloed] bij M.E./CVS-patiënten zou kunnen weerspiegelen. Er dient verder onderzoek te gebeuren om de funkties en potentiële diagnostische waarde van deze lncRNAs bij M.E./CVS bloot te leggen.

Achtergrond

[…]. De pathogenese van M.E./CVS is ingewikkeld en blijft tot op heden grotendeels moeilijk te begrijpen. Er is bewijs dat bij een subset van patiënten infekties resulteren in chronische immuun-aktivatie en auto-immuniteit. Er werden auto-antilichamen tegen neurotransmitters gevonden in een subgroep of M.E./CVS-patiënten. [Loebel M et al. (Fluge O, Mella O, Scheibenbogen C) Antibodies to beta adrenergic and muscarinic cholinergic receptors in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun. (2016) 52: 32-9] Daarnaast faciliteren verhoogde cytokinen en oxidatieve/nitrosatieve stress mogelijks de ontwrichting van de blood-hersen-barrière, neuro-inflammatie, en gliale aktivatie en hypersensitiviteit, welke verder de ontregeling van neurotransmitters en versterking van inflammatoire signalen triggert. Er werd ook gerapporteerd dat mitochondriale dysfunktie en metabole stoornissen aan de basis liggen van de mogelijke mechanismen voor M.E./CVS. [Naviaux RK et al. Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proc Natl Acad Sci USA (2016) 113: E5472-80 /// Yamano E et al. Index markers of Chronic Fatigue Syndrome with dysfunction of TCA and urea cycles. Sci Rep. (2016) 6: 34990] Ondanks dit bewijsmateriaal, ontbreken er nog steeds diagnostische merkers en de diagnose wordt gewoonlijk gesteld op basis van klinische criteria.

Lange niet-coderende RNAs worden gedefinieerd als RNAs van meer dan 200 nucleotiden, die niet coderen voor proteïnen. Via RNA-DNA, RNA-RNA of RNA-proteïne interakties, kunnen lncRNA verschillende stadia van de gen-regulering beïnvloeden. LncRNAs zijn belangrijke regulatoren van de chromatine [complex van DNA en eiwitten in de celkern] -toestand, die een groot vermogen hebben om te interageren met meer dan één proteïne in verschillende contexten en de cellulaire respons af te stellen. Er werd gerapporteerd dat lncRNAs essentiële rollen spelen bij complexe ziekten, zoals kanker en auto-immune ziekten. Hoewel er meer en meer lncRNAs ontdekt worden, zijn de meeste van hun funkties en werking-mechanismen nog onbekend, bijzonderlijk voor de zeer lange lncRNAs met afmetingen van meer dan 5.000 nucleotiden. We hadden bijzondere interesse in 10 zeer grote lncRNAs (> 5 kb), waarvan ofwel betrokkenheid bij immuun-regulering werd gerapporteerd ofwel dat ze gelokaliseerd zijn in de buurt van genen die de stress-respons, metabole en neurologische processen reguleren, en dus mogelijks een rol spelen bij M.E./CVS.

De 10 lncRNAs zijn: NTT (17 kb), NEAT1 (23 kb), MALAT1 (7,5 kb), TUG1 (7,1 kb), MIAT (9,9 kb), His-1 RNA (8,4 kb), GNAS1-AS (8,9 kb), EMX2OS (7,3 kb), CR933609 (8,8 kb) & AK124742 (6 kb). NTT werd voor het eerst beschreven in geaktiveerde T-cellen, terwijl werd gerapporteerd dat NEAT1 betrokken was bij lupus en bij de immuun-respons op virale infekties. MALAT1 bleek de door LPS geïnduceerde inflammatoire respons te reguleren en TUG1 is betrokken bij de regulering van door koude geïnduceerde oxidatieve stress en inflammatie. Wat betreft MIAT: het is geweten dat dit tussenkomt bij een waaier aan ziekte-processen, inclusief myocard-infarct, microvasculaire dysfunktie, schizofrenie, enz. His-1 RNA bleek geïmpliceerd in leukemogenese [inductie en ontwikkeling van leukemie] en GNAS1-AS is een anti-sense transcript [‘anti-sense’ sequenties zijn er die het mRNA inaktiveren] op de locus van GNAS1, coderend voor neuro-endocrien secretorisch proteïne. Volgens de lncrnadb database is EMX2OS een tegengestelde streng transcript van het EMX2 gen dat mogelijks EMX2 reguleert. Zowel EMX2OS als EMX2 RNAs werden gedetekteerd in weefsels van het centraal zenuwstelsel (CZS). Omtrent CR933609: we hebben eerder z’n rol bij de bescherming van INO80D tegen downregulering door miRNA-5096 geïdentificeerd. Aangezien INO80D een belangrijke component is van het chromatine-hermodelerend INO80 complex dat glycolytische en respiratoire capaciteiten van de cel reguleert, kan CR933609 betrokken zijn bij het behouden van de metabole stabiliteit. Ten slotte: er werd gerapporteerd dat AK124742 een anti-sense RNA is voor het gen PSMD6, dat codeert voor componenten van het proteasoom [groot eiwit-complex dat afwijkende – overbodige of beschadigde – proteïnen afbreekt] waarbij antigen-presentatie door MHC klasse-I en herstel van DNA-schade betrokken zijn.

In deze studie was ons doel het onderzoeken van de expressie-signaturen en potentiële diagnostische waarden van de 10 zeer grote lncRNAs (> 5 kb) bij M.E./CVS-patiënten. En verder werden de effekten van oxidatieve stress (H2O2) en ‘Toll like’ receptor 3 (TLR3 [‘Toll-like’ receptoren zijn op het oppervlak van leukocyten voorkomende receptoren die molekulaire patronen (van indringers) herkennen]) ligand poly (I:C) (dat virale infektie nabootst) op de waarden van zeer grote lncRNAs geëvalueerd in menselijke monocytische cel-lijn THP-1 en glioma [tumor-type ontstaand in gliale cellen] cel-lijn KALS1.

Methodes

Individuen

Er werden 44 M.E./CVS-patiënten met de diagnose gesteld volgens de Canadese criteria en 30 voor geslacht en leeftijd gematchte gezonde controles gerecruteerd. [64% vrouwen bij M.E./CVS (60% bij controles); 25/44 met Bell-score < 30 (ernstig)]. […]

RNA-extractie en RT-PCR voor lncRNAs

RNAs werden geïsoleerd uit PBMCs [perifeer bloed mononuclaire cellen] […] Omgekeerde transcriptie naar cDNA voor ‘real-time’ PCR [RT-PCR; monitort de amplificatie van een doelwit DNA/RNA tijdens de PCR, in ‘real-time’, en niet op het einde (zoals bij conventionele PCR)]. GAPDH-expressie was de endogene controle. […]

[CT, ‘cycle-treshold’, staat voor het aantal PCR-cycli waarbij de geamplificeerde sequentie boven de ‘background’ komt: op dat punt wordt een detekteerbare hoeveelheid van het te amplificeren stuk DNA/RNA gegenereerd. De CT is omgekeerd evenredig met de oorspronkelijke expressie van het gen: hoe meer er van aanwezig, hoe minder PCR-cycli nodig om het detekteerbaar te maken. ΔCT = CT(een doelwit-gen) minus CT(een referentie-gen)]

Cel-lijn studies

[…]

Bio-informatica en statistische analyse

[…]

Resultaten

PBMC lncRNA-profiel bij patiënten met chronische vermoeidheid en controles

De expressie van de 10 lncRNAs (NTT, NEAT1, MALAT1, TUG1, MIAT, His-1 RNA, GNAS1-AS, EMX2OS, CR933609 & AK124742) in PBMCs van M.E./CVS-patiënten en gezonde controles werden geëvalueerd d.m.v. RT-PCR. De waarden van de 10 ΔCT (CTlncRNA – CTGAPDH) van elke individu werden gebruikt om een correlatie-matrix [matrix met als elementen de paar-gewijze co-varianties] op te bouwen en ‘principle component analysis’ (PCA). [hoofd-componenten-analyse; objectieve techniek om het aantal variabelen op een zinvolle manier te reduceren; een wiskundige procedure om een set observaties van mogelijks gecorreleerde variabelen om te zetten naar een set waarden van niet-gecorreleerde variabelen, genaamd ‘principal components’ (belangrijkste componenten).] De PCA toonde dat het M.E./CVS en controle lncRNA expressie-profiel konden hoofdzakelijk worden gescheiden door component 2. […]

Associatie van lncRNA expressie-waarden met M.E./CVS en ziekte-ernst

Om de test-aantallen van lncRNAs nodig voor het differentiëren van M.E./CVS en gezonde controles te reduceren en het verband tussen lncRNA expressie-waarden en M.E./CVS ziekte-ernst te evalueren, analyseerden we de hoeveelheid van elk lncRNA in PBMCs van controles, mild-matige M.E./CVS (Bell-score ≥ 30) en ernstige M.E./CVS (Bell-score < 30). Interessant was dat de waarden van NTT, MIAT & EMX2OS significant hoger bleken in M.E./CVS PBMCs t.o.v. controles. M.E./CVS mediane ΔCT vs. controle mediane ΔCT: NTT 8,86 vs. 10,05 (p < 0.0001), MIAT 6,22 vs. 6,89 (p < 0.05), EMX2OS 20,69 vs. 18,59 (p < 0.001). Verder: NTT & EMX2OS expressie-waarden correleerden met M.E./CVS ziekte-ernst, waarbij de grootste hoeveelheid werd gedetekteerd bij M.E./CVS-patiënten met een Bell-score van 10 of 20 (< 30).

PBMC NTT, MIAT en EMX2OS expressie-signatuur als M.E./CVS diagnostische merkers

Aangezien we hebben ontdekt dat bij de 10 geteste lncRNAs, slechts de waarden van NTT, MIAT & EMX2OS geupreguleerd waren bij M.E./CVS, zetten we een nieuw PCA-grafiek uit gebruikmakend van een correlatie-matrix met NTT, MIAT & EMX2OS ΔCT-waarden. De M.E./CVS-patiënten konden van de gezonde controles worden gescheiden op basis van component 1. De M.E./CVS groep kon nog steeds van de controle-groep worden gescheiden wanneer de gebruikte lncRNA-waarden werden verminderd tot die van NTT & MIAT of die van NTT & EMX2OS. De M.E./CVS- en controle-groep konden echter niet goed van elkaar gedifferentieerd worden op basis van MIAT & EMX2OS.

Om de diagnostische waarde van het combineren van de expressie van NTT, MIAT & EMX2OS te evalueren, berekenden we eerst de optimale ‘cut-off’ ΔCT-waarde van elk van die 3 lncRNAs d.m.v. ROC-curves [ROC (receiver operating characteristic’) -analyse is een statistische methode die internationaal gebruikt wordt als toets voor de voorspellende waarde van een variabele of instrument; de ROC-curve is een grafiek van de gevoeligheid tegen de specificiteit /// area under the curve’ (AUC) of oppervlakte onder de curve; samenvattende maatstaf die in wezen het gemiddelde maakt van de diagnostische accuraatheid over het spectrum van de test-waarden: een AUC = 1 betekent een perfeke test; AUC = 0.90-1 is excellent (hoge sensitiviteit en hoge specificiteit), 0.80-0.90 is goed]. Deze waren: 9,49 (AUC = 0.82); 6,82 (AUC = 0.65); 19,06 (AUC = 0.77), voor NTT, MIAT & EMX2OS respectievelijk. Er werd dan een bijkomende ROC-analyse uitgevoerd en die onthulde dat de criteria van verhoogde expressie (ΔCT onder de optimale ‘cut-off’) van eender welke 2 van deze 3 lncRNAs bij het stellen van de diagnose van M.E./CVS een gevoeligheid van 67,4 en een specificiteit van 86,7 had, AUC = 0.82 […].

Expressie-waarden van genen die mogelijks gereguleerd worden door de lncRNAs bij M.E./CVS

Om mogelijke werking-mechanismen van de lncRNAs NTT, MIAT & EMX2OS bij M.E./CVS op te helderen, analyseerden we het expressie-profiel van hun potentiële ‘downstream’ genen bij patiënten en controles. Er werd gesuggereerd dat NTT werkt op nabijgelegen genen, inclusief IFNGR1 [coderend voor interferon-gamma receptor 1] & PBOV1 [‘Prostate And Breast Cancer Overexpressed 1’; coderend voor een proteïne dat geupreguleerd is bij sommmige types kanker]. Er werd gerapporteerd dat ZEB1 ‘downstream’ van MIAT ligt; en er werd voorgesteld dat EMX2 gereguleerd wordt door EMX2OS. Terwijl EMX2 niet kon worden gedetekteerd in PBMCs (gegevens niet getoond), bleek ZEB1 matig maar significant verhoogd in M.E./CVS PBMCs t.o.v. controles (M.E./CVS mediane ΔCT vs. controle mediane ΔCT: 7,60 vs. 7,82, p < 0.05). De expressie-waarden van IFNGR1 & PBOV1 bleken niet significant verschillend tussen M.E./CVS en controles. Wat betreft de correlatie tussen de expressies van lncRNAs en ‘downstream’ genen: er werd een positieve relatie tussen ZEB1- en MIAT-waarde gedetekteerd d.m.v. lineaire regressie analyse bij M.E./CVS (p < 0.0001) maar niet bij controles. Ook bleek de IFNGR1-waarde positief gecorreleerd met de NTT-waarde bij M.E./CVS (p < 0.0001) maar niet bij controles. De lineaire regressie analyse tussen NTT en PBOV1 toonde geen statistische significantie, noch voor M.E./CVS en controles.

Upregulering van NTT & MIAT door H2O2 en poly (I:C) in menselijke monocytische en glioma cel-lijnen

Het is geweten dat oxidatieve stress en terugkerende herpesvirus-infektie bijdragen tot de M.E./CVS-pathologie. [Sotzny F et al. (Scheibenbogen C). Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome – evidence for an autoimmune disease. Autoimmun Rev. (2018) 17: 601-9] Om de mogelijke effekten van deze stressoren op de expressie van NTT, MIAT & EMX2OS te onderzoeken, gebruikten we de menselijke monocytische cel-lijn THP-1 en glioma cel-lijn KALS1 als modellen, en behandelden deze met H2O2 (oxidatieve stress) of poly (I:C) (TLR3-agonist, die een herpesvirus-infektie nabootst) gedurende 6h. Terwijl NTT & MIAT geupreguleerd bleken na de stimulaties, kon EMX2OS niet worden gedetekteerd in beide cel-lijnen. In THP-1 cellen verhoogde de NTT expressie-waarde tot gemiddeld 1,47 en 3,06 maal na stimulatie met 10 nM H2O2 en 100 μM poly (I:C), respectievelijk. Verder steeg de MIAT-waarde tot gemiddeld 1,26 en 3,38 maal na THP-1 stimulatie met 10 nM H2O2 en 100 μM poly (I:C), respectievelijk. Er werden ook hogere expressie-waarden voor het potentieel NTT ‘downstream’ gen PBOV1 en het potentieel NTT ‘downstream’ gen ZEB1 gedetekteerd in THP-1 na stimulaties met 10 nM H2O2 en 100 μM poly (I:C), respectievelijk; de waarde van IFNGR1 (een ander potentieel NTT ‘downstream’ gen) vertoonde echter geen evidente verandering na beide stimulaties. In KALS1-cellen, was NTT geupreguleerd tot gemiddeld 1,49 maal bij 100 μM H2O2 en tot gemiddeld 1,65 maal bij 50 μM poly (I:C). Wat betreft MIAT-expressie: in KALS1 werd een stijging van 1,26 maal en 1,31 maal gezien na 6h stimulatie met 10 nM H2O2 en 100 μM poly (I:C), respectievelijk. De expressie-waarden van de potentiële NTT en MIAT ‘downstream’ genen na stimulatie met H2O2 en poly (I:C) in KALS1 vertoonden een gelijkaardig patroon als bij THP-1.

Bespreking

Er werden rollen van zeer grote (> 5 kb) lncRNAs bij immuun-regulering en ziekte-processen ondekt. Hier rapporteren we over de expressie-signatuur van 10 lncRNAs (NTT, NEAT1, MALAT1, TUG1, MIAT, His-1 RNA, GNAS1-AS, EMX2OS, CR933609 & AK124742) in PBMCs afkomstig van M.E./CVS-patiënten. We hebben dit screening-panel geselekteerd op basis van hun mogelijke regulering van immune, stress-, metabole en neurologische responsen, waarvan werd gehypothiseerd dat ze betrokken zijn bij de pathogenese van M.E./CVS. Niettemin is het opmerkelijk om op een PCA-grafiek te zien dat M.E./CVS kon worden gedifferentieerd van gezonde controles via dit lncRNA-profiel. Van de 10 lncRNAs verklaarden NTT, MIAT & EMX2OS expressie-waarden de meeste variantie tussen M.E./CVS en controles. Een verdere ondersteuning voor hun potentiële rol in het ziekte-pathomechanisme is dat hogere NTT- en EMX2OS-waarden geassocieerd bleken met ernstiger M.E./CVS (Bell-score < 30). Op basis van het feit dat de expressie van een combinatie van 2 van deze 3 lncRNAs (NTT, MIAT & EMX2OS) bij het onderscheiden van M.E./CVS en gezonden een AUC van 0.82 gaf, suggereren we een potentiële diagnostische waarde van deze lncRNAs voor M.E./CVS.

Consistent met de hypothese dat de ziekte-pathologie van M.E./CVS kan worden bepaald door oxidatieve stress en virale infekties, vonden we dat de waarden van NTT en MIAT in THP-1 en KALS1 cel-lijnen verhoogd waren na stimatie met H2O2 of poly (I:C), een expressie-patroon dat gelijkaardig is met deze gevonden in PBMCs van M.E./CVS-patiënten. We weten echter nog niet of het hier gevonden lncRNA-profiel specifiek is voor M.E./CVS of bij andere ziekten (gepaard met immuun-ontregeling of oxidatieve stress; zoals auto-immune ziekten en kanker) kan worden gevonden. Er werd gerapporteerd dat MIAT-waarden geupreguleerd kunnen zijn onder hoog-glucose omstandigheden en bij long-kanker, en NTT-expressies kunnen worden gevonden bij processen waarbij T-cel aktivatie is betrokken. Het verder vergelijken van de PBMC expressie-signatuur van NTT, MIAT & EMX2OS bij M.E./CVS met patiënten die lijden onder chronische vermoeidheid te wijten aan auto-immune ziekten of kanker is belangrijk om de lncRNA test-specificiteit te bepalen bij het stellen van de diagnose van M.E./CVS.

De mechanismen van NTT, MIAT & EMX2OS bij M.E./CVS-pathogenese vereisen verder onderzoek. In onze studie detekteerden we een verband van een hogere waarde van ZEB1, een gen dat wordt gereguleerd door MIAT, met M.E./CVS. THP-1 en KALS1 cel-lijnen vertoonden consistent hogere expressie-waarden van MIAT en ZEB1 na stimulatie met poly (I:C), een synthetisch analoog van dubbel-strengig RNA dat representatief is voor een aktieve virale infektie, een mogelijke trigger van M.E./CVS. Er werd gerapporteerd dat ‘Zinc-finger E-box-binding’ proteïne (ZEB) 1, een transcriptie-factor die repressor-complex [proteïne-complex dat transcriptie verhindert of downreguleert] recruteert, IL-2 aktivatie in T-cellen onderdrukt. Upregulering van ZEB1 zou geassocieerd kunnen zijn met de respons op chronische inflammatie bij M.E./CVS. In ‘non-small-cell’ long-kanker cel-lijn resulteerde de ‘knockdown’ [experimentele reductie van de expressie van een gen] van MIAT in verminderde ZEB1-expressie, wat wijst op cis-werking [regulering van expressie van nabijgelegen genen op dezelfde DNA-streng] van MIAT op het reguleren van ZEB1. Interessant is dat MIAT ook betrokken is bij endotheliale dysfunktie, wat frequent wordt gezien bij M.E./CVS. [Newton DJ, Kennedy G et al. Large and small artery endothelial dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. Int J Cardiol. (2012) 154: 335-6] Wat betreft NTT: er werd voorgesteld dat het z’n funktie uitoefent op nabijgelegen genen omwille van z’n grootte (17 kb). Meerdere genen betrokken bij cel-proliferatie, apoptose of inflammatie (inclusief IFNGR1, PBOV1, TNFAIP3, HIVEP2, BCLAF1 & MYB) zijn gelegen dicht bij de chromosoom-positie van NTT. We vonden geen significant verschil qua IFNGR1- en PBOV1-expressie tussen M.E./CVS en controles. Er werd echter een uitgesproken positieve correlatie tussen NTT- en IFNGR1-waarden gezien bij M.E./CVS, niet bij controles. Deze observatie suggereert dat de NTT/IFNGR1-as een subtiele rol kan spelen in de M.E./CVS-pathogenese. Er zijn meer experimenten nog om te weten of andere ‘downstream’ genen beïnvloed worden door de upregulering van NTT bij M.E./CVS en mogelijks belangrijker rollen spelen in de ziekte-pathobiologie. Ten slotte: volgens de lncrnadb, de lncRNA database, is het expressie-niveau van EMX2OS onder normale fysiologische omstandigheden hoger in het brein, gemiddeld in lymfeknopen en zeer laag in leukocyten. Consistent hiermee konden we EMX2OS niet detekteren in PBMCs van verscheidene individuen. De meeste M.E./CVS-patiënten bleken echter verhoogd EMX2OS te hebben in hun PBMCs. De rol van EMX2OS in PBMCs is nog onduidelijk en het potentieel ‘downstream’ gen EMX2 dat gewoonlijk to expressie komt in het CZS kon niet bij alle studie-individuen worden gedetekteerd. Er loopt een EMX2OS over-expressie experiment in THP-1 in ons lab, om deze vraag te beantwoorden. Interessant is dat er EMX2-upregulering werd gevonden bij hersen-hypoxemie. M.E./CVS-patiënten hebben sterke dalingen qua cerebrale bloeddoorstroming, wat kan resulteren in hypoxemie. [Biswal B, Kunwar P, Natelson BH. Cerebral blood flow is reduced in Chronic Fatigue Syndrome as assessed by arterial spin labeling. J Neurol Sci. (2011) 301: 9-11]

Naast onze studie over het gebruiken van een lncRNA-signatuur als diagnostische merker voor M.E./CVS, werd gesuggereerd dat mRNA-expressie profielen in het bloed en plasma-metabolieten diagnostische waarde hebben voor M.E./CVS. Zoals beschreven door Kerr et al. [Gene expression subtypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Infect Dis. (2008) 197: 1171-84] waren er 88 genen met differentiële expressie vereist om M.E./CVS diagnostische en prognostisch te groeperen. Bovendien stelden Naviaux et al. [zie ref. hierboven] een set van 8 metabolieten voor om de diagnose van M.E./CVS te stellen bij mannen en een set van 13 metabolieten bij vrouwen. Onze resultaten tonen dat een lncRNA-expressie panel bestaande uit slechts 3 zeer grote lncRNAs (NTT, MIAT, EMX2OS) kunnen leiden tot een goede diagnostische waarde en informatie kunnen bieden over de M.E./CVS ziekte-ernst (NTT, MIAT).

Besluit

Hoewel de pathogene mechanismen van zeer grote lncRNAs bij M.E./CVS nog dient te worden opgehelderd, vonden het eerste bewijs dat een lncRNA expressie-signatuur diagnostische waarde kan hebben bij M.E./CVS.

augustus 26, 2018

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

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

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

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

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

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

————————-

Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics (augustus 2018)

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

Inleiding

[…]

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

Metabole onregelmatigheden

[tekst beschikbaar op aanvraag]

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

[tekst beschikbaar op aanvraag]

Mitochondriale dysfunktie

[tekst beschikbaar op aanvraag]

Focale inflammatie in de tussenhersenen en dysfunktionele HPA-as

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Is er een behandeling die werkt?

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

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

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

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

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

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

Besluiten

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

augustus 12, 2018

Identificatie van M.E.(cvs) DNA-methylatie patronen

Filed under: Genetica — mewetenschap @ 6:47 am
Tags: , , , , ,

Methylatie van genen – het toevoegen van/ binden met methyl (CH3)-groepen (op een cytosine (C) nucleotide van DNA) – verandert hoe onze genen tot expressie komen. Eenvoudig uitgedrukt: de werking van een gen wordt gewijzigd zonder dat de onderliggende DNA-sequentie verandert. Veel/meer methylatie kan gen-expressie verminderen/stilleggen en geen methylatie betekent dat gen-expressie wordt aangezet (transcriptie van DNA naar mRNA). DNA-methylatie komt dus voornamelijk voor op de cytosinen van CpG dinucleotide ‘sites’.

CpG-eilanden zijn gebieden/ DNA-fragmenten waar veel CpG-‘sites’ voorkomen; formeel: een gebied van minstens 200 baseparen (bp) met een GC (cytosine-guanosine dinucleotiden) -percentage > 50%. Meestal liggen die ‘upstream’ (vóór) van genen. Ze komen voor in ongeveer de helft van gen-promoters, zijn resistent voor methylatie en veelal geassocieerd met genen die frequent ‘aan’ staan.

Een promoter is een nucleotide-sequentie vóór een gen dat dient als startplaats, aanknopingspunt voor DNA-transcriptie; waarop RNA-polymerase kan binden met behulp van transcriptie-factoren, om transcriptie – vrij vertaald ‘overschrijving’ naar RNA – te starten.

————————-

PLoS One Vol 13, #7, p e0201066 (juli 2018)

Identification of Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome-associated DNA methylation patterns

Malav S. Trivedi (1), Elisa Oltra (2), Leonor Sarria (3), Natasha Rose (1), Vladimir Beljanski (4), Mary Ann Fletcher (3,5), Nancy G. Klimas (3,5), Lubov Nathanson (3)

1 College of Pharmacy, Nova Southeastern University, Fort Lauderdale, United States of America

2 School of Medicine and Dentistry, Catholic University of Valencia, Valencia, Spain

3 Institute for Neuro Immune Medicine, Dr. Kiran C. Patel College of Osteopathic Medicine, Nova Southeastern University, Fort Lauderdale, United States of America

4 Cell Therapy Institute, Dr. Kiran C. Patel College of Allopathic Medicine, Nova Southeastern University, Fort Lauderdale, United States of America

5 Miami VAMC, Miami, Florida, United States of America

Samenvatting

Achtergrond Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een complexe aandoening waarbij meerdere orgaan-systemen betrokken zijn en die wordt gekenmerkt door aanhoudende uitputtende vermoeidheid, immuun-dysfunktie, neurologische problemen en andere symptomen, gedurende minstens 6 maanden. Verstoring van DNA-methylatie patronen werd reeds gelinkt met verscheidene immuun- en neurologische ziekten; de status van M.E./CVS blijft echter onzeker. Onze studie probeerde wijzigingen van de DNA-methylatie patronen te identificeren die verband houden met M.E./CVS.

Methodes We haalden genomisch DNA uit perifeer bloed mononucleaire cellen van 13 M.E./CVS studie-deelnemers en 12 gezonde controles, en bekeken de globale DNA-methylatie d.m.v. een op ELISA lijkende methode en de plaats-specifieke methylatie-status d.m.v. ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays [‘genen-chips’]. Een validatie d.m.v. pyro-sequentie-bepaling omvatte 33 M.E./CVS-patiënten en 31 controles van 2 geografisch uitéénliggende lokaties.

Resultaten De globale DNA-methylatie waarden van M.E./CVS-individuen waren gelijkaardig met die van controles. De micro-array benadering liet echter toe de detektie toe van 17.296 differentieel gemethyleerde CpG-plaatsen op 6.368 genen (regulerende elementen en binnen coderende gebieden van genen). Analyse van de DNA-methylatie in promoter-gebieden onthulde 307 differentieel gemethyleerde promoters. ‘Ingenuity Pathway Analysis’ gaf aan dat genen die geassocieerd zijn met differentieel gemethyleerde promoters voorkwamen in ten minste 15 verschillende mechanismen, meestal gerelateerd met cel-signalisering en met een sterke immune component.

Besluiten Dit is de eerste studie die genoom-brede epigenetische veranderingen heeft onderzocht die geassocieerd zijn met M.E./CVS, gebruikmakend van de geavanceerde ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays die ca. 850.000 CpG-sites beslaan en dit in 2 geografisch verwijderde of M.E./CVS-groepen en gematchte controles. Onze resultaten komen overéén met eerdere studies die een ontregeling van het immuunsysteem aangaven bij M.E./CVS. Ze suggereren ook een mogelijke rol van epigenetische ontregeling bij de pathobiologie van M.E./CVS. We stellen screening van grotere M.E./CVS-groepen voor om de externe validiteit van deze epigenetische wijzigingen te bepalen, om ze ev. te implementeren als potentiële diagnostische merkers in een klinische setting.

Inleiding

[…]

Een beter begrip van de molekulaire mechanismen van M.E./CVS en de dysfunktie binnen regulerende systemen zal zich vertalen in geschikte diagnostische methodes en management-strategieën, en meer gerichte behandel-benaderingen bieden.

Verstoring van epigenetische mechanismen is gelinkt met verscheidene immuun-, neurologische en endocriene ziekten. Bovendien werd gevonden dat DNA-methylatie patronen gewijzigd waren bij meerdere ziekten waarvan dikwijls wordt gemeld dat ze co-morbide met M.E./CVS zijn, zoals fibromyalgie (FM) en prikkelbare darm syndroom (IBS) [Ciampi de Andrade D et al. Epigenetics insights into chronic pain: DNA hypomethylation in fibromyalgia-a controlled pilot-study. Pain (2017) 158: 1473-80 /// Mahurkar S et al. Genome-wide DNA methylation profiling of peripheral blood mononuclear cells in irritable bowel syndrome. Neurogastroenterol Motil. (2016) 28: 410-22]. Met betrekking tot M.E./CVS, hebben we weet van slechts enkele studies, waar verschillen in DNA-methylatie patronen werden onderzocht tussen individuen met M.E./CVS en controles [de Vega WC et al. DNA methylation modifications associated with Chronic Fatigue Syndrome. PloS one (2014) 9: e104757 /// de Vega WC et al. Epigenetic modifications and glucocorticoid sensitivity in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). BMC Medical Genomics (2017) 10: 11 /// Brenu EW et al. Methylation Profile of CD4+ T Cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 228]. Deze studies maakten gebruik van ‘Illumina Human Methylation450 BeadChip’ micro-arrays, die de analyse van meer dan 450.000 methylatie-sites per staal (‘single-nucleotide’ resolutie) toelaten. Twee andere bijkomende studies beperkten de analyse tot specifieke gen-promoter-gebieden d.m.v. een plaats-specifieke benadering voor het meten van DNA-methylatie bij M.E./CVS [Vangeel E et al. Chronic Fatigue Syndrome and DNA Hypomethylation of the Glucocorticoid Receptor Gene Promoter 1F Region: Associations With HPA Axis Hypofunction and Childhood Trauma. Psychosomatic medicine (2015) 77: 853-62 /// Falkenberg VR et al. Acute psychosocial stress-mediated changes in the expression and methylation of perforin in Chronic Fatigue Syndrome. Genet Epigent. (2013) 5: 1-9]. De ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays laten toe DNA-methylatie veranderingen te analyseren op meer dan 850.000 CpG-‘sites’. Deze grotere omvang zou het blootleggen van bijkomende wijzigingen qua transcriptie-regulering bij M.E./CVS-patiënten moeten faciliteren. Door validatie van DNA-methylatie patronen geassocieerd met M.E./CVS bij 64 deelnemers van 2 geografisch uitéénliggende plaatsen d.m.v. pyro-sequentie-bepaling [‘pyro-sequencing’ = moderne vorm van sequentie-bepaling], konden we bovendien consensus CpG hypo-gemethyleerde plaatsen identificeren die kunnen worden gebruikt bij toekomstige screenings aangaande verbanden van deze epigenetische wijzigingen bij M.E./CVS. Het was dan ook de intentie van deze om de eerdere analyse van genomische DNA-methylatie veranderingen bij M.E./CVS te valideren en uit te bouwen, en dergelijke bevindingen uit te breiden door gebruik te maken van meer CpG-sites. Toekomstige validatie-studies bij grotere groepen M.E./CVS-patiënten zijn gerechtvaardigd om betrouwbare epigenetische merkers voor M.E./CVS te vinden.

Materialen & methodes

Staal-afname &-verwerking

Recrutering. 2 lokaties: Miami/Fort Lauderdale (Florida) en Valencia, Spanje […]. Alle individuen hadden een vergelijkbare leeftijd en BMI. […] enkel vrouwelijke deelnemers […]. We gebruikten de Fukuda en Canadese definities. […]

All M.E./CVS-individuen zaten voor de ‘Medical Outcomes Study 36-item short-form survey’ (SF-36) samengevatte lichamelijke score onder het 50e percentiel […]. Alle individuen waren tussen 30 & 60 jaar oud.

Exclusie-criteria: […]

[…]

Isolatie van PBMCs & DNA-extracties. […]

Genomische DNA-methylatie profilering

Globale epigenetische metingen: ‘MethylFlash Methylated DNA 5-mC Quantification Kit’ (EpiGentek) & ‘MethylFlash Methylated DNA 5-hmC Quantification Kit’ (EpiGentek). […]

Beoordeling DNA-methylatie over het ganse genoom […] Bisulfiet-conversie van genomisch DNA [ongemethyleerd cytosine wordt omgezet naar uracil in DNA, gemethyleerd cytosine niet; via direct sequentie-bepaling kan dan de plaats van ongemethyleerde cytosinen en 5-methylcytosinen worden bepaald] d.m.v. de ‘EZ DNA Methylation Kit’ (Zymo Research) […] hybridisatie van het DNA op ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays.

Analyse van de genomische DNA-methylatie gegevens

[…]

De analyse van differentiële methylatie werd uitgevoerd gebruikmakend van 2 strategieën: op basis van genomisch gebied en op basis van de plaats. Terwijl de op genoom-gebied gebaseerde benadering kijkt naar het gemiddeld methylatie-niveau van het genoom-gebied (CpG-eilanden, promoters, genen en ‘tiling-regions’ [overlappende gebieden]) en dan de methylatie-toestand van de gebieden voor de stalen vergelijkt, worden bij de op plaats (‘site’) gebaseerde benadering de CpG-loci één per één geanalyseerd. Om gebieden of loci [meervoud van locus = waar een gen of een reeks nucleotiden zich in het DNA bevindt] te detekteren die differentieel gemethyleerd zijn bij M.E./CVS t.o.v. controles, gebruikten we [gespecialiseerde] software voor de analyse van DNA-methylatie gegevens. CpG-plaatsen werden als differentieel gemethyleerd beschouwd als ze voldeden aan de volgende selektie-criteria: het verschil qua absolute beta-waarde [onderscheidend vermogen] tussen de gemiddelde waarden van patiënten en controles > 0.05, en de ‘false discovery-rate’ (FDR [aantal vals positieve resultaten]) ≤ 0.05 […] voor micro-array analyse en p ≤ 0.05 […] voor pyro-sequentie-bepaling. Promoter-gebieden (1.500 bp ‘upstream’ van de transcriptie-start-plaats (TSS) en 500 bp ‘downstream’ van de TSS) werden als differentieel gemethyleerd beschouwd als ze voldeden aan de volgende criteria: FDR ≤ 0.1 […] en het verschil qua absolute beta-waarde tussen de gemiddelde waarden van patiënten en controles > 0.05. […]

[…]

Validatie van differentieel gemethyleerde promoters via pyro-sequentie-bepaling

De gegevens verkregen uit de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays werden gevalideerd via pyro-sequentie-bepaling […]. Methylatie van het DNA wordt gekwantificeerd d.m.v. bisulfiet-behandeling van het DNA en simultane PCR. […]. De resultaten worden gerapporteerd als percentage gemethyleerde cytosinen t.o.v. totaal (gemethyleerde & on-gemethyleerde) cytosinen. […]

‘Ingenuity pathway analysis’

De ‘Ingenuity Pathway Analysis’ software (IPA [software om expressie-profielen te analyseren om overheersende mechanismen en het betrokken interaktie-netwerk te bepalen]) werd aangewend om genen met differentieel gemethyleerde promoters (DMPs) en de rangschikking van de geassocieerde kanonieke mechanismen aan te geven Analyse van de kanonieke mechanismen identificeert de mechanismen uit de IPA mechanismen-bibliotheek die meest significant zijn voor de set genen met DMPs. De significantie van het verband tussen de genen-set en een kanoniek mechanisme wordt gemeten via het bepalen van de verhouding tussen het aantal genen in de lijst die wordt in kaart gebracht, gedeeld door het totaal aantal van alle bekende genen van dat mechanisme. […]

Resultaten

Studie-ontwerp en demografie

[…] Genomisch DNA van 13 M.E./CVS-patiënten en 12 controles (‘experimentele groep’) werd gehybridiseerd [hybridisatie = samenvoegen van twee complementaire DNA-strengen] op de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays. deze kunnen testen voor meer dan 850.000 CpG-‘sites’ en beslaan verschillende gebieden van meerdere genen, inclusief promoter-, 5’UTR- [‘untranslated region’, onvertaald gebied; sequentie vóór het translatie start-codon], eerste exon [exon = deel van een gen dat codeert voor een deel van het uiteindelijk RNA/proteïne; het eerste exon omvat ook het 5’UTR], ‘gene-body’ [geheel van coderend stukken van een gen] & 3’UTR- [sequentie volgend op het translatie start-codon], alsook afgelegen gebieden. […]. Na analyse van de gegevens werden de verkregen resultaten gevalideerd d.m.v. pyro-sequentie-bepaling van de stalen van de experimentele groep, alsook (bijkomend) 8 M.E./CVS-patiënten & 8 controles uit de Miami/Fort Lauderdale regio en 12 M.E./CVS-patiënten & 11 controles uit Valencia.

Het is het vermelden waard dat eerdere studies (met ‘Illumina Human Methylation450’ micro-arrays) een gelijkaardig aantal patiënten en controles gebruikten: Brenu et al. [zie referentie in de inleiding] bepaalden de methylatie van T-cellen bij 25 M.E./CVS- patiënten & 18 controles; De Vega et al. (2014) [zie referentie in de inleiding] bepaalden de methylatie-status in PMBCs bij 12 M.E./CVS-patiënten & 12 controles. […] Bovendien ligt het belangrijkste sterkte-punt van de huidige bevindingen in de validatie van specifieke CpG-‘sites’ bij een uitgebreide groep M.E./CVS-patiënten en controles van verschillende geografische lokaties. […].

[…] Energie-status, sociaal funktioneren, emotionele rol en mentale gezondheid waren significant lager bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. Daarnaast werden statistisch significante verschillen qua lichamelijk gezondheid geconstateerd (SF-36 scores). […]

Globale methylatie bij M.E./CVS

We vonden geen statistisch significante verschillen qua globale DNA-methylatie levels […] in PBMCs […]. Deze analyse toont echter algemene cytosine-modificaties maar blijft beperkt tot de detektie van specifieke schommelingen op afzonderlijke lokaties in het genoom.

Aangezien voorgaande studies plaats-specifieke methylatie-verschillen bij M.E./CVS hadden getoond, gingen we over tot de evaluatie van deze mogelijkheid bij onze experimentele groep maar we gebruikte echter een opgewaardeerde versie van de micro-arrays voor humane genoom-methylatie. Deze nieuwe technologie heeft bijna een 2 maal groter bereik en laat validatie en uitbreiding van eerdere bevindingen toe bij onafhankelijke, geografisch verwijderde groepen M.E./CVS-individuen.

Differentieel gemethyleerde CpG-sites bij M.E./CVS

De gegevens toonden hypo-methylatie van differentieel gemethyleerde ‘sites’ (DMS) (98%) in PBMCs van M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. Er bleven 649.836 ‘probes’ [sondes; sequenties die kunnen hybridiseren] over voor verdere analyse na filtering en voor-verwerking van de ruwe genomische DNA-methylatie gegevens […]. Analyse van deze ‘probes’ leidde tot de vondst van 17.296 DMS gelegen in 6.368 genen, wijzend op epigenetische verschillen tussen de M.E./CVS-patiënten en controles […]. Bovendien toonde ‘Principal Component Analysis’ (PCA) [Statistische analyse-methode een grote hoeveelheid gegevens te beschrijven met een kleiner aantal relevante grootheden, de hoofd- of principale componenten.] van de volledige methylomen duidelijke differentiatie tussen M.E./CVS en controles. Daarnaast toonde ongecontroleerde hiërarchisch groeperen van de 500 meest variabele ‘CpG-sites’ duidelijke afscheiding tussen M.E./CVS-patiënten en controles, wat bevestigt dat DNA-methylatie patronen in PBMCs van M.E./CVS-individuen verschillen van deze van controles.

Van de 17.296 DMS, werd in het totaal 14.261 DMS (82%) gevonden binnen of in de nabijheid van genen (t.t.z. gen-lokaties), wijzend op het feit dat ze een rol kunnen spelen bij de regulering van gen-expressie. Ca. 98% van de DMS binnen de gen-gebieden vertoonden hypo-methylatie en 2% hyper-methylatie. Deze DMS waren meestal gelijk verdeeld tussen gen-lichamen (43,68%) en gen-regulerende elementen (TSS1500, TSS200 [1.500 – 200 nucleotiden ‘upstream’ van transcriptie-start-‘sites’], 5’UTR & 3’UTR) (43,84%). Er werd hypo-methylatie van M.E./CVS DNA gezien op 21,87% van DMS gelokaliseerd in TSS-gebieden; 17,21% in 5’UTRs; 3,08% in eerste exonen en 4,25% in 3’UTRs. Anderzijds kwam hyper-methylatie voor op 0,16% van DMS gelokaliseerd in TSS-gebieden, 0,34% in 5’ en 3’UTRs, en 0,79% in gen-lichamen. Wat betreft de lokalisatie t.o.v. CpG-eilanden: van de 17.296 DMS waren er 46,8% gelokaliseerd in CpG-eilanden, terwijl 53,2% (8.089 DMS) in de nabijheid van CpG-eilanden lagen. De plaatsbepaling van 8.089 DMS t.o.v. hun lokatie CpG-eilanden toont dat 99,3% van deze 8.089 DMS hypo-methylatie vertoonden en slechts 0,7% hyper-methylatie. Van deze 8.089 DMS waren er 25,25% gelokaliseerd binnen CpG-eilanden, 61,9% 2 kb ‘upstream’ & ‘downstream’ van CpG-eilanden (‘N, S shores’ [‘oevers’, gebieden kort (0-2 kb) bij CpG-eilanden]), en 12,8% in gebieden 2 kb ‘upstream’ & ‘downstream’ van CpG-‘shores’ (‘N, S shelves’ [‘klippen’, gebieden verder (2-4 kb) van CpG-eilanden]). Binnen deze gebieden vertoonden 74,1% van de ‘shores’ & ‘shelves’ hypo-methylatie, terwijl slechts 0,63% van de CpG-eiland-‘shores’ & -‘shelves’ hyper-methylatie vertoonden; wat consistent is met de globale bevinding dat hypo-methylatie geassocieerd is met M.E./CVS. Minder strenge criteria (FDR ≤ 0.1 & gemiddelde beta-verschillen > 0.05) lieten toe 27.129 DMS te identificeren.

Differentieel gemethyleerde promoters bij M.E./CVS

Aangezien methylatie van promoter-gebieden op een directe manier het niveau van gen-expressie beïnvloedt, gingen we verder met het analyseren van differentieel gemethyleerde promoters (DMPs) in onze experimentele groep. Zoals beschreven werden promoters gedefinieerd als gebieden gelegen binnen de 1.500 bp ‘upstream’ van TSS en 500 bp ‘downstream’ van TSS. De criteria voor DMPs waren FDR ≤ 0.1 en de gemiddelde beta-verschillen > 0.05. Op basis van deze criteria vonden we 307 DMPs in PBMCs van M.E./CVS-individuen. 306 van deze DMPs vertoonden hypo-methylatie bij de M.E./CVS-groep […]. We bekeken de verdeling van deze promoters volgens gen-biotype. Bijna de helft van de geïdentificeerde DMPs behoren tot de proteïne-coderende genen (47,6%) en meer dan de helft (52,1%) behoren tot de regulerende RNA-genen. Deze laatste bestaan uit korte niet-coderende RNAs (inclusief miRNAs, kleine nucleaire [van de cel-kern] RNAs, kleine nucleolaire RNAs [nucleolus, kern-lichaampje]) (10,1%), lange niet-coderende RNAs (inclusief anti-sense RNAs [sequenties die het mRNA inaktiveren] en inter-gen RNAs) (30,6%) en pseudo-genen [genen met een gelijksoortige DNA-struktuur als normaal funktionerende genen maar die niet tot expressie kunnen komen] (11,4%). Deze verdeling van DMPs ondersteunt onze hypothese dat de differentiële methylatie die we vaststellen kan leiden tot ontregeling van gen-expressie bij M.E./CVS. We identificeerden ook 144 DMPs met striktere criteria (FDR ≤ 0.05 en de gemiddelde beta verschillen > 0.05 […]; en dit vertegenwoordigt gelijkaardige gen-funktie patronen als de DMPs geïdentificeerd met FDR ≤ 0.1.

Analyse van funktionele mechanismen van DMPs

Om de mogelijke funkties en interakties tussen de 307 genen die worden gecontroleerd door DMPs beter te begrijpen binnen de context van cel-biologische mechanismen, voerden we een Gen Ontologie [gestandardiseerde weergave van de eigenschappen van genen en gen-produkten] analyse uit d.m.v. ‘Ingenuity Pathway Analysis’ (IPA). Deze analyse onthulde veranderingen in talrijke immuun-regulerende/ stress-respons mechanismen zoals het p38MAPK mechanisme (betrokken bij de respons op een waaier omgeving-stressoren en op inflammatoire cytokinen), de IL-10, IL-17A, Il-1 & IL-8 signalisering-mechanismen (allen met belangrijke immuun-regulerende rollen), het AMPK-mechanisme (belangrijkste regulator van de cellulaire energie-homeostase die wordt geaktiveerd in respons op stressoren die de cellulaire ATP-voorraden uitputten [zie ‘Abnormale AMPK-aktivatie & glucose-opname in spiercellen bij CVS & ‘Aktivatie van AMPK & glucose-opname in M.E.(cvs) spiercellen]) en metabole mechanismen zoals PPARα/RXRα [nucleaire receptoren] -aktivatie, en uracil- & thymine [DNA-basen] -afbraak mechanismen. Verder onthulde funktionele analyse van talrijke individuele genen hypo-methylatie in promoters van de IGHJ1, IGHJ1P, IGHJ4, IGHJ5, IGHJ6, IGHJ3P, IGHV3-7, IGHD7-27, IGLL1 & LRMP genen die gerelateerd zijn met de B-cel immuun-respons, differentiatie, proliferatie en overleving. Op dezelfde manier vertoonden M.E./CVS-patiënten verminderde DNA-methylatie in promoters van genen verantwoordelijk voor T-cel generatie en aktiviteit, zoals ZCCHC11, CAPN5, IL21R, P2RX5, TREML2, AKNA & CD248. Samen met een robuuste impact op immuun-respons mechanismen, vertoonden PMBCs van M.E./CVS-patiënten verminderde methylatie van promoters van genen geassocieerd met cel-groei die gericht waren op de MAP-kinase, NF-kB & TGF signalisering-mechansimen. Daarnaast werd een onderscheidend patroon van hypo-methylatie van gen-promoters betrokken bij miRNA-expressie (miR-4435, miR-181, miR-148a, miR-193b, miR-1284, miR-10A, miR-1203, miR-3934, miR-4487 & miR-4710) [zie o.a. ook ‘MicroRNAs in plasma bij CVS/M.E.] en bij bio-metaal regulering – inclusief metaal-transporter SLC39A13 (ZIP-transporter) en meerdere ‘zinc-finger’ [‘zinc-finger’ proteïnen zijn een super-familie van proteïnen die op DNA kunnen binden] genen (ZCCHC8, ZCCHC11, ZBTB18, BAZ2B, ZNF225 and ZNF732) – geïdentificeerd.

Validatie van de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-array resultaten d.m.v. pyro-sequentie-bepaling

Om de resultaten van onze analyse-resultaten van de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays te valideren, selekteerden we 2 DMPs met een hoge densiteit aan CpG-‘sites’ en mogelijke rol in de neuro-immune signalisering bij M.E./CVS. De eerste, het ‘Zinc Finger and BTB Domain Containing 18’ (ZBTB18), is een ‘zinc-finger’ transcriptie-onderdrukker met een cruciale rol in hersen-ontwikkeling en neuronale differentiatie. De tweede, TABPB, codeert voor een trans-membraan glycoproteïne dat de interaktie medieert tussen nieuw geassembleerd majeur histocompatibiliteit complex (MHC) klasse-I molekulen en de transporter geassocieerd met antigen-verwerking, die vereist is bij het transport van antigen-peptiden door het endoplasmatisch reticulum. ZBTB18 zit in het bovenste deel van de lijst met DMPs […] (positie 8 op 307); terwijl TABPB in het onderste deel zit (positie 246 op 307); zodat we bij de validatie-stap DMPs opnamen met waarden aan beiden uiteinden van het spectrum. Voor elk van de 2 geselekteerde genen, bepaalden we het DNA-methylatie niveau van 6 CpG-‘sites’ in het promoter-gebied. Voor ZBTB18 correspondeerden 3 van de CpG-‘sites’ met oligonucleotiden op de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays en 3 bijkomende CpG-‘sites’ – niet opgenomen op de micro-array maar gelegen in het gen promoter-gebied tussen cg15896892 & cg19698993 – werden ook getest. In het geval van TABPB correleerden alle geteste CpG-‘sites’ met probes van de ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays. Pyro-sequentie-bepaling analyse valideerde de richting van methylatie-verschillen tussen M.E./CVS-individuen en controles sterk (p < 0.01) […] voor alle geteste CpG-‘sites’. Belangrijk: we zagen dat de methylatie-niveaus gedetekteerd via pyro-sequentie-bepaling bij M.E./CVS-patiënten gelijkaardig waren met deze vastgesteld d.m.v. ‘MethylationEPIC’ micro-arrays voor alle DMS, en dat de verschillen qua methylatie-niveaus bepaald via pyro-sequentie-bepaling zelfs meer uitgesproken waren dan dezelfde verschillen bepaald d.m.v. micro-arrays.

Bespreking

DNA-methylatie speelt een belangrijke rol bij de wisselwerking tussen externe (omgeving) en interne (gen-expressie) factoren en kan zodoende de late of door een stimulus getriggerde aanvang van complexe multi-systeem ziekten zoals M.E./CVS verklaren. Slechts enkele studies hebben echter gerapporteerd over wijzigingen qua DNA-methylatie geassocieerd met M.E./CVS. Hier gebruikten we een nieuwere en verbeterde technologie – ontwikkeld door Illumina Inc.; die nog niet beschikbaar was ten tijde dat de voorafgaande studies werden uitgevoerd – met de bedoeling de eerdere bevindingen uit te breiden. ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays beslaan bijna 2 maal zoveel CpG-‘sites’ als de oudere ‘Illumina HumanMethylation450’ micro-arrays, inclusief 333.265 bijkomende CpGs gelegen regulerende gebieden […].

We identificeerden hier differentieel gemethyleerde CpG-‘sites’ en promoters in PBMCs van M.E./CVS-individuen vergeleken met controles in groepen van twee uitéénliggende geografische lokaties. De associatie van hypo-methylatie van DMPs met immuun-regulerende mechanismen komt overéén met eerdere studies. Deze eerdere studies vonden bij immuun-cel regulering de grootste gecoördineerde aanrijking qua differentieel gemethyleerde mechanismen en rapporteerde genomisch DNA hypo-methylatie van genen in immuun-mechanismen in PBMCs geïsoleerd bij M.E./CVS-patiënten [zie de Vega WC et al. hierboven] en ook in CD4+ T-cellen bij M.E./CVS [zie Brenu EW et al. hierboven]. Specifiek: we vonden significante verschillen qua DNA-methylatie tussen M.E./CVS en controles op 17.296 CpG-‘sites’ in 6.368 genen globaal (FDR ≤ 0.05), in promoters alsook andere gen-regulerende elementen en binnen coderende gen-gebieden. Er werd DNA hypo-methylatie gevonden in 98% van deze plaatsen bij M.E./CVS, terwijl slechts 2% hyper-methylatie vertoonden, t.o.v. controles.

Differentiële methylatie van promoters [in de gebruikte software beschreven als gebieden 1500 bp ‘upstream’ en 500 bp ‘downstream’ van TSS] kan een invloed hebben op de expressie van de corresponderende aangetaste genen. Interessant genoeg houden minder dan de helft van de DMPs (47,6%) verband met proteïne-coderende genen; terwijl meer dan 50% aangetaste niet-proteïne-coderende DMPs overéénkomen met promoters van regulerende gen-elementen, inclusief korte niet-coderende RNAs (inclusief miRNAs, kleine nucleaire RNAs, kleine nucleolaire RNAs) (10,1%), lange niet-coderende RNAs (inclusief ‘anti-sense’ RNAs en ‘inter-gen’ RNAs) (30,6%) en pseudo-genen (11,4%). Kleine nucleaire RNAs en kleine nucleolaire RNAs participeren in RNA-‘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], terwijl lange niet-coderende RNAs en pseudo-genen belangrijke rollen spelen bij de regulering van transcriptie en mRNA-stabiliteit […]. Het is belangrijk op te merken dat het grootste beta-verschil (hypo-methylatie 14%) in de DMP-lijst werd gezien voor de promoter van het gen dat verband houd met de werking van ‘natural killer’ (NK) cellen.

Op het niveau van enkelvoudige genen, tonen onze resultaten hypo-methylatie van promoters van genen gerelateerd met die van referentie-studies, zoals sommige ‘solute carriers’ [membraan-transport-proteïnen], RNA-bindende proteïnen, ‘homeobox’ [binden op DNA en beïnvloeden zo de expressie van genen] en ‘PHD-finger’ [betrokken bij gen-regulering] -proteïnen [zie Brenu EW et al. hierboven]. Bij deze vonden we het MED13L gen [codeert voor een sub-unit van een groot transcriptioneel co-aktivator complex waarvan wordt gedacht dat het vereist is voor de expressie van bijna alle genen] dat geassocieerd is met verlaagde spier-spanning en neurocognitieve stoornissen, symptomen die verbonden zijn met M.E./CVS. We vonden ook DMPs gelinkt met de expressie van ribosomale proteïnen (RPL23A & RPL7) alsook met de 5S-ribosomale RNA pseudo-genen (RNA5SP245, RNA5SP77 & RNA5SP97) suggestief voor mogelijke verstoring van proteïne-synthese. Met betrekking tot de methylatie-status van de met glucocorticoïde respons geassocieerde genen, vonden we significante hypo-methylatie van de SGK3 (serum glucocorticoid gereguleerd kinase [o.a. rol bij regulering van verscheidene transporter-systemen]) gen-promoter [zie de Vega WC et al. hierboven].

Transcriptie-profilering studies bij M.E./CVS-patiënten gaven verstoringen aan van T- & B-cel aktivatie en ontregeling van gen-expressie die gerelateerd is met immuun-responsen in brede zin, en dergelijke veranderingen passen bij andere studies die een gewijzigde aanmaak van interleukine en interferon cytokinen aantoonden als kenmerken voor M.E./CVS immuun-dysfunktie [Broderick G et al. A formal analysis of cytokine networks in Chronic Fatigue Syndrome. Brain, behavior and immunity. (2010) 24: 1209-17]. In de huidige studie, rapporteren we hypo-methylatie van DMPs van genen waarvan bekend is dat ze de adaptieve immuun-respons zoals immunoglobulinen en pseudo-genen (bv. IGDCC3, IGHD7-27, IGHJ1, IGHJ3 en andere) reguleren, wat overéénkomt met de gemelde verbetering van M.E./CVS-patiënten na B-cel depletie-therapie. We zagen ook hypo-methylatie van promoters van MMP14, MAP4K4, MAPK12 & CREB5 die mogelijks het TNF-signalisering mechanisme aktiveren, wat past bij de gerapporteerde over-expressie van pro-inflammatoire cytokinen bij M.E./CVS. Daarnaast toonden we ook hypo-methylatie van miRNA-148a promoter die mogelijks kan bijdragen tot over-expressie. Het is bekend dat de miRNA-148-152 familie de aangeboren immuun-respons en antigen-presentatie […] kan verstoren. Bovendien kan miRNA-148a bijdragen tot DNA hypo-methylatie CD4+ T-cellen bij lupus [systemische lupus erythematosus; een auto-immune aandoening] door het onderdrukken van de expressie van DNA-methyltransferase-1 [DNA-methyltransferasen zijn enzymen die een methyl-groep toevoegen aan de 5’ positie]. Het is meldenswaardig dat bij de DMPs die in deze studie geassocieerd zijn met miRNA-expressie, ook werd gemeld dat miRNA-10a, miRNA-181 & miRNA-4710 aangetast waren op DNA-methylatie niveau in minstens één eerdere M.E./CVS-studie [zie Brenu EW et al. hierboven]. Specifiek: miRNA-10a bleek geassocieerd met M.E./CVS in NK-cellen [Brenu EW et al. Cytotoxic lymphocyte microRNAs as prospective biomarkers for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Affect Disord. (2012) 141: 261-9] en miR-181 gerelateerd met de TLR-gemedieerde inflammatoire respons, dat geassocieerd is met M.E./CVS [Gambuzza ME et al. The Role of Toll-Like Receptors in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: A New Promising Therapeutic Approach? CNS Neurol Disord Drug Targets (2015) 1: 903-14].

Hypo-methylatie van de IL21R gen-promoter kan wijzen op verhoogde expressie van de IL21-receptor. De ligand-binding van deze receptor leidt tot de aktivatie van meerdere ‘downstream’ signalisering-molekulen, inclusief JAK1, JAK3, STAT1 & STAT3. ‘Studies suggereren een rol voor dit gen bij het reguleren van de immunoglobulinen-produktie. IL21 reguleert aangeboren én adaptieve immuun-responsen, en oefent ook belangrijk effekten uit op inflammatoire responsen die de ontwikkeling van auto-immune ziekten en inflammatoire aandoeningen bevorderen. Belangrijk: IL21-signalisering is cruciaal voor de inductie van spontane experimentele auto-immune encefalomyelitis. De in onze studie gerapporteerde DMPs zijn niet enkel consistent en valideren de eerdere studies betreffende gen-regulerende elementen in genen binnen de immuun-cel regulering cluster maar ze bieden ook een beter begrip door het gebruik van geavanceerde technologie alsook de validatie via groepen van verwijderde geografische lokaties.

Het is meldenswaardig dat het nog te vroeg is om te besluiten uit eerdere studies of onze huidige studie, of de significante epigenetische modificaties die geassocieerd bleken met M.E./CVS op een compenserend homeostatisch mechanisme wijzen of het resultaat zijn van een adaptieve immuun-respons op inductoren uit de omgeving. Deze resultaten geven echter aan dat DNA-methylatie een potentieel gen-regulerend mechanisme vormt dat in staat is langdurige veranderingen bij M.E./CVS-patiënten te mediëren, zoals eerder opgemerkt door andere auteurs. Samengevat: de associatie van differentiële DNA-methylatie met M.E./CVS suggereert zeker een potentiële rol voor epigenetische wijzigingen in de pathofysiologie van M.E./CVS.

Besluiten

Naar ons weten is dit de eerste studie die epigenetische veranderingen in relatie tot M.E./CVS over gans het genoom heeft onderzocht gebruikmakend van ‘Illumina MethylationEPIC’ micro-arrays die meer dan 850.000 CpG-‘sites’ beslaan en die de resultaten heeft gevalideerd in 2 geografisch van elkaar gelokaliseerde groepen M.E./CVS-patiënten. Onze bevindingen bouwen verder op eerdere preliminaire rapporten die een verband tonen tussen gewijzigde methylatie-profielen van genen met immuun-funkties en DNA-methylatie bevestigen als een epigenetisch regulerend mechanisme geassocieerd met M.E./CVS. Er zijn toekomstige validatie-studies bij grotere groepen M.E./CVS-indviduen nodig om deze bevindingen te bevestigen en de effekten van dergelijke methylatie-patronen op gen-expressie te evalueren.

juli 29, 2018

Uitgebreide metaboloom-studie bij M.E.(cvs)

Aankondigingen als “Nieuwe CVS-test is 84 percent accuraat’ klinken natuurlijk hoopgevend maar de realiteit is toch ietsje ingewikkelder… Als men het artikel hier onder leest, zal men te weten komen dat het niet over één (snel) test(je) gaat maar een complexe analyse die op lange termijn inzichten zou kunnen verschaffen over de pathologie, subgroepen en een mogelijke therapeutische aanpak daarvan. ‘Inzichten over metabolieten brengen ons dichter naar een test voor CVS’ klinkt al wat genuanceerder…

Onderstaande studie, door een research-team o.l.v. onderzoekers van het ‘Centre for Infection and Immunity’ (CII) van de Columbia Universiteit (New York City), levert dus geen kant-en-klare diagnostische test op. D.m.v. hoog-technologische technieken (die bijlange niet in elk routine-lab beschikbaar zijn) werden 562 metabolieten (zeg maar produkten die ontstaan bij menselijke en of microbiële processen die suikers/vetten/eiwitten verwerken) gevonden die bij M.E.(cvs)-patiënten al dan niet anders waren. Een aantal daarvan bleken te wijzen op mogelijk slecht funktioneren van de mitochondrieën (de energie-fabriekjes van cellen) – wat overéénkomt met wat andere research-teams vonden. Ook hun eerdere vondst van een onderscheidend metabolieten-patroon tussen M.E.(cvs) en prikkelbare darm syndroom werd bevestigd. Combinatie van de gegevens (metaboloom) met de eerder gevonden biomerkers (microbioom) leverde een voorspellend model op en statistische analyse gaf aan dat de accuraatheid daarvan om de diagnose M.E.(cvs) te kunnen stellen 84% is.

Dr. W. Ian Lipkin, directeur van het CII en het ‘National Institutes of Health Centre for Solutions for ME/CFS’ liet optekenen: “We beginnen te begrijpen hoe de ziekte in z’n werk gaat. We zouden dieren-modellen kunnen gaan ontwikkelen die ons in staat kunnen stellen om hypotheses en potentiële therapieën (bv. probiotica de darm-flora regelen of medicijnen die bepaalde neurotransmitter-systemen aktiveren) te testen.”.

————————-

Scientific Reports Vol 8, #1, article 10056 (juli 2018)

Insights into Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome phenotypes through comprehensive metabolomics

Dorottya Nagy-Szakal (1), Dinesh K. Barupal (2), Bohyun Lee (1), Xiaoyu Che (1), Brent L. Williams (1), Ellie J.R. Kahn (1), Joy E. Ukaigwe (1), Lucinda Bateman (3), Nancy G. Klimas (4,5), Anthony L. Komaroff (6), Susan Levine (7), Jose G. Montoya (8), Daniel L. Peterson (9), Bruce Levin (10), Mady Hornig (1), Oliver Fiehn (11), W. Ian Lipkin (12)

1 Centre for Infection and Immunity, Columbia University Mailman School of Public Health, New York, NY, USA

2 UC Davis Genome Centre – Metabolomics, University of California, Davis, CA, USA

3 Bateman Horne Center, Salt Lake City, UT, USA

4 Institute for Neuro Immune Medicine, College of Osteopathic Medicine, Nova Southeastern University, Fort Lauderdale, FL, USA

5 Miami VA Medical Centre, Miami, FL, USA

6 Harvard Medical School, Brigham and Women’s Hospital, Boston, MA, USA

7 Levine Clinic, New York, NY, USA

8 Stanford University, Palo Alto, CA, USA

9 Sierra Internal Medicine at Incline Village, Incline Village, NV, USA

10 Department of Biostatistics, Columbia University Mailman School of Public Health, New York, NY, USA

11 UC Davis Genome Centre – Metabolomics, University of California, Davis, CA, USA

12 Centre for Infection and Immunity, Columbia University Mailman School of Public Health, New York, NY, USA

Samenvatting

De pathogenese van M.E./CVS, een ziekte gekenmerkt door vermoeidheid, cognitieve dysfunktie, slaap-stoornissen, orthostatische intolerantie, koorts, prikkelbare darm syndroom (IBS) en lymfadenopathie [afwijkingen/vergroting van de lymfeklieren], wordt niet goed begrepen. We rapporteren over biomerkers en topologische analyse van het plasma metaboloom, faecaal bakterieel metagenoom en klinische gegeven van 50 M.E./CVS-patiënten & 50 gezonde controles. We bevestigen meldingen van gewijzigde plasma-waarden van choline, carnitine en complexe lipiden, en tonen aan dat patiënten met M.E./CVS & IBS verhoogde plasma-waarden van ceramide hebben. Integratie van faecal metagenoom en plasma metaboloom gegevens resulteerde in een sterker voorspellend model voor M.E./CVS (kruis-validatie AUC = 0.836) dan metagenoom (kruis-validatie AUC = 0.745) of metaboloom (kruis-validatie AUC = 0.820) -analyse apart. Onze bevindingen kunnen inzicht bieden in de pathogenese van M.E./CVS en z’n subtypes, en suggereren mechanismen voor de ontwikkeling van diagnostische en therapeutische strategieën.

Inleiding

[…]

Metaboloom-studies over M.E./CVS hebben onregelmatigheden onthuld aangaande het energie-, aminozuren-, nucleotiden- en stiktstof-metabolisme [Armstrong CW et al. Metabolism in Chronic Fatigue Syndrome. Adv Clin Chem (2014) 66: 121-172], alsook inconsistente verstoringen in neurotransmitter-gerelateerde mechanismen en het lipiden-metabolisme. In een massa-spectrometrische studie met 45 M.E./CVS-individuen en 39 gezonde controles, rapporteerden Naviaux et al. abnormaliteiten qua niveaus van fosfo- en sfingolipiden, cholesterol, ‘vertakte’ aminozuren, vitaminen, proline/glutamaat en mitochondriale metabolieten. [Metabolic features of Chronic Fatigue Syndrome. Proc Natl Acad Sci USA (2016) 113: E5472-5480] In een studie met 67 M.E./CVS-patiënten en 66 gezonde controles bepaalden Yamano en z’n collega’s 144 metabolieten en rapporteerden abnormaliteiten qua waarden van metabolieten gerelateerd met glycolyse, de TCA-cyclus en de ureum-cyclus, maar niet van het glutamine-metabolisme. [Index markers of Chronic Fatigue Syndrome with dysfunction of TCA and urea cycles. Sci Rep (2016) 6: 34990] Fluge et al. brachten bewijsmateriaal aan voor afwijkingen die consistent zijn met verstoorde funktie van pyruvaat-dehydrogenase die gelinkt is met verstoringen van de (TCA-cyclus gebaseerde) energie-produktie. [Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. JCI Insight (2016) 1] Nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie heeft ook metaboloom-abnormaliteiten onthuld die consistent zijn met veranderde gluconeogenese, mogelijke inhibitie van de glycolyse en een verstoorde respons op oxidatieve stress. [Armstrong CW et al. Metabolic profiling reveals anomalous energy metabolism and oxidative stress pathways in Chronic Fatigue Syndrome patients. Metabolomics (2015) 11: 1626-1639] Een andere NM-studie vond dat bij M.E./CVS (t.o.v. controles) de waarden van glutamine en ornithine in het serum lager waren, en correleerden met metabolieten verbonden met de ureum-cyclus. [Armstrong CW et al. NMR metabolic profiling of serum identifies amino acid disturbances in Chronic Fatigue Syndrome. Clin Chim Acta (2012) 413: 1525-1531] Een piloot-studie (met de focus op plasma van vrouwen met M.E./CVS) onthulde wijzigingen qua energie-gerelateerde metabole molekulen en mechanismen. [Germain A et al. Metabolic profiling of a Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome discovery cohort reveals disturbances in fatty acid and lipid metabolism. Mol Biosyst (2017) 13: 371-379] We hebben melding gemaakt van analyses van het faecaal microbioom en stelden een model voor waarbij intestinale dysbiose kan bijdragen tot bakteriële metabole stoornissen die verschillen tussen M.E./CVS-subgroepen met of zonder IBS. [Nagy-Szakal D. et al. Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2017) 5, 44]

Hier rapporteren we over gerichte en ongerichte analyses van 562 molekulen die primaire metabolieten, biogene aminen, lipiden-complexen en oxylipinen [molekulen ontstaan door oxidatie van vetzuren] vertegenwoordigen, in het plasma van M.E./CVS-patiënten en controles. We beschreven ook de verbondenheid van de resulterende metaboloom-gegevens met faecaal metagenoom en klinische gegevens. Zoals bij onze eerder gerapporteerde metagenoom-analyses, vonden we dat metaboloom-profielen niet enkel verschilden tussen M.E./CVS-patiënten en controles maar ook tussen M.E./CVS-patiënten die al dan niet IBS hebben.

Methodes

Studie-ontwerp

[…]

Studie-populatie en plasma-collectie

[…] 1994 CDC Fukuda en/of Canadese consensus criteria voor M.E./CVS. Controles gematcht voor leeftijd, geslacht, ras/ethniciteit, geografische/klinische plaats en seizoen van afname. […]

[…]

Klinische beoordeling & medische anamnese

[…]

Zelf-gerapporteerd diagnose van IBS […] 24/50 M.E//CVS-patiënten (48%), 1/50 controle-individuen (2%). […]

Metabolomica

Er werden 3 ongerichte metaboloom-testen en 1 gerichte test uitgevoerd voor 562 metabolieten van 20 biochemische mechanismen [massa-spectrometrie]. […].

Statistische analyses

[…]

MetaMapp

[Methode om verbanden tussen biochemische en chemische verbanden te integreren om alle gedetekteerde metabolieten d.m.v. in netwerk-diagrammen in kaart te brengen. Deze diagrammen visualiseren op een efficiënte manier de op massa-spectrometrie gebaseerde metaboloom-gegevens. Een knooppunt vertegenwoordigt een metaboliet. Ge-upreguleerde en ge-downreguleerde knooppunten krijgen een verschillende kleur. De grootte van een knooppunt weerspiegelt de grootte-orde van het effekt.] […] Struktureel geïdentificeerde metabolieten werden gegroepeerd in 21 chemische groepen [carnitine-choline * tryliceriden (TG) * ceramide * fosfatidylethanolminen (PE) * aminozuren * oxylipinen * exposoom * vetzuren * sfingomyelinen (SM) * energie * complexe lipiden (LPC) * carnitine * suiker * suiker-alkohol * cholesterol * neutrale lipiden * één-koolstof/nicotinaat * neurotransmitter * nucleotide * vitamine]. De metabolieten werden manueel geklassificeerd omdat dit voor veel molekulen, inclusief complexe lipiden, niet altijd even goed gebeurt in bestaande databases. […]

Analyses van topologische gegevens

Metagenoom- en metaboloom-gegevens, inclusief plasma-waarden van de metabolieten, bakteriële samenstelling en afgeleide metabole mechanismen, plasma immuun-profielen en symptoom-ernst-scores, werden gebruikt voor TDA [‘topological data analysis’, topologische gegevens analyse]. De aangewende methodiek geeft de complexe biologische sets gegevens weer als gestruktureerde 3-dimensionele netwerken [knooppunten verbonden met lijnen]. […] De lijnen verbinden netwerk-knooppunten die gemeenschappelijke gegevenspunten bevatten. […] De grootte van een knooppunt in het topologisch netwerk was proportioneel met het aantal variabelen met een gelijkaardig profiel. We construeerden een netwerk bestaande uit 100 stalen en 1.900 variabelen (562 plasma-metabolieten, 574 faecale bakteriële relatieve aantallen […], 586 voorspelde bakteriële metabole mechanismen, 61 immuun-molekulen, 81 variabelen met betrekking tot M.E./CVS-vermoeidheid en andere symptoom-scores/vragenlijst-items, en informatie over co-morbiditeiten en 36 demografische variabelen). […]

Resultaten

Karakteristieken van de studie-populatie

[…] 41 vrouwelijke en 9 mannelijke M.E./CVS-patiënten (gemiddelde leeftijd 51,1 ± 1,6 jaar); 41 vrouwelijke en 9 mannelijke controle-individuen (gemiddelde leeftijd 51,3 ± 1,6 jaar). […] Prikkelbare darm syndroom (IBS) diagnose bij 24 van de 50 M.E./CVS-patiënten (48%). Eén van de 50 controle-individuen meldde een diagnose van IBS (2%).

Metaboloom-gegevens

Gerichte en ongerichte massa-spectrometrie leverde gegevens op voor 562 metabolieten: 111 primaire metabolieten (PM), inclusief deze gerelateerd met het tryptofaan-metabolisme, suikers, hydroxyzuren, keton-lichamen en andere molekulen van het energie-metabolisme; 103 biogene aminen (BA) inclusief vertakte en onvertakte acylcarnitinen, trimethylamine N-oxidase (TMAO [osmolyt (molekule bijdragend tot de (regulering van) osmotische druk in cellen en weefsels); ook gerapporteerd significant verhoogd te zijn bij fibromyalgie]), choline [organische stof die belangrijk is voor de struktuur van cel-membranen en andere membraan-strukturen, en voor neurotransmissie] en aminozuren; 302 complexe lipiden (CL) inclusief mono- en di-acylglyceriden [molekulen van glycerol gelinkt met 1 of 2 vetzuren], vetzuren, ceramide [(sfingo)lipide-molekule in het celmembraan waarvan bekend is dat het signalen door kan geven die leiden tot celdood; Naviaux rapporteerde bij M.E.(cvs) gedaalde waarden] sfingomyelinen [sfingolipiden die voornamelijk voorkomen in de myeline-schede rond axonen] en fosfolipiden [cel-membranen bestaan uit een dubbele laag fosfolipiden]; en 46 bio-aktieve oxylipinen (OL), steroïden en galzuren. […]

M.E./CVS is geassocieerd met een gewijzigd metaboloom-profiel

Exposoom- en vitamine-metabolieten (exogene milieu-stoffen) [Het exposoom is het geheel van menselijke (d.i. niet-genetische) blootstellingen aan het milieu vanaf de conceptie.]) werden uitgesloten [lijst beschikbaar op aanvraag] bij onze biomerker-analyse omdat vitamine-supplementen, medicijnen en dieet een impact kunnen hebben op de concentraties metabolieten onafhankelijk van de ziekte-toestand. [514 overblijvende metabolieten] We selekteerden de top 10 potentiële M.E./CVS-biomerkers. […] 5-methoxytryptamine (5-MT) werd uitgesloten aangezien het in 50% van de gevallen wordt verstoord door het gebruik van antidepressiva. […]

Bij de top plasma-biomerkers die M.E./CVS-patiënten differentiëren van controles waren gedaalde waarden van betaïne [osmolyt], complexe lipiden (lysofosdatidylcholine [LPC], fosfatidylcholinen [PC]) en sfingomyelinen (SM), en gestegen waarden van triglyceriden (TG), α-N-fenylacetyl-glutamine [metaboliet van de ureum-cyclus], ε-caprolactam [cyclisch amide] en urobiline [afbraakprodukt van oude erythrocyten; kleurstof in de urine]. [complete lijst beschikbaar op aanvraag] Analyse leerde dat M.E./CVS-individuen verminderde waarden qua PC en ontregeling van het of choline-carnitine mechanisme vertoonden.

MetaMapp-analyse van alle metabolieten, inclusief vitaminen en neurotransmitters, bracht de biochemische en chemische relaties in kaart in een metabool netwerk-diagram. De diagrammen beschrijven verhoogde TG en vetzuren, en verlaagde carnitinen, ceramiden, SM en fosfatidylcholinen bij M.E./CVS i.v.m. controles. De analyse toonde ook verminderd 5-MT, tyrosine en indol-3-lactaat [tryptofaan-metaboliet], en verhoogd vitamine-B5 (pantotheenzuur) bij de M.E./CVS-individuen. [In detail: MetaMapp identificeerde verstoringen in het tryptofaan-metabolisme, de carnitine-‘shuttle’ (enzymen-mechanisme verantwoordelijk voor de transfer van lange-keten vetzuren door het binnenste mitochondriaal membraan om te worden afgebroken) / energie-homeostase en de complexe lipiden. Metabolieten die het tryptofaan- en carnitine-mechanisme vertegenwoordigen waren gedaald bij M.E./CVS (t.o.v. controles). In tegenstelling daarmee waren threonzuur (metaboliet van ascorbinezuur of vitamine-C), aminozuren (tyrosine, methionine & lysine), fenylacetyl-glutamine, pantotheenzuur, hexa-ethyleen-glycol (metaboliet) & ε-caprolactam gestegen bij M.E./CVS. Lipiden-analyses toonden dat terwijl metabolieten die de SM, Cer/CE (ceramide) & PC/LPC mechanismen vertegenwoordigen verminderd waren bij M.E./CVS, de TG-mechanismen waren verhoogd.]

IBS co-morbiditeit is geassocieerd met veranderde metabole profielen bij M.E./CVS-patiënten

In eerder werk (met dezelfde individuen) bleek IBS co-morbiditeit de sterkste factor die bepalend was voor de topologische netwerken gebaseerd op faecaal metagenoom gegevens (bakteriële relatieve hoeveelheden en voorspelde bakteriële metabole mechanismen). Analyse van plasma-metabolieten onthulde dat metaboloom-profielen van M.E./CVS-patiënten met IBS zich onderscheiden van controles door waarden van TG, ceramiden, fosfatidylethanolminen (PE) [membraan-fosfolipiden] en metabolieten van het carnitine-choline mechanisme.

M.E./CVS-patiënten zonder IBS co-morbiditeit vertoonden verstoringen qua PCs en het carnitine-choline mechanisme, gelijkaardig met die gevonden bij de globale M.E./CVS-groep. Statistische analyses van de plasma-metabolieten identificeerden verhoogde waarden qua ceramiden, TG, PE, 5-methylthio-adenosine [een nucleoside; zie hieronder], mannitol [een een polyol of suiker-alkohol] en betaïne, alsook gedaalde waarden LPCs en γ-butyrobetaïne [voorloper van carnitine] bij M.E./CVS-patiënten met IBS t.o.v. controles. Bij M.E./CVS-patiënten zonder IBS vonden we verminderde waarden qua tyrosine en PC, en verhoogde waarden qua TG en Tyr-Met-Lys [de 3 aminozuren tyrosine, methionine & lysine] t.o.v. controles. In vergelijking met controles hadden alle M.E./CVS-groepen (globaal, met IBS en zonder IBS) gedaalde waarden van carnitine-choline metabolieten. M.E./CVS-patiënten met IBS hebben een onderscheidend metaboloom-profiel.

M.E./CVS is geassocieerd met een gewijzigd metaboloom-profiel bij vrouwen

De metabole profielen bij vrouwen met M.E./CVS waren gelijkaardig met deze die worden gezien bij alle M.E./CVS-gevallen. De waarden van complexe lipiden (LPC & PC) waren gedaald en de TG-waarden waren verhoogd bij M.E./CVS vs. controles. Bij de top 10 plasma biomerkers die de vrouwelijke M.E./CVS-patiënten differentieerden van de vrouwelijke controles waren verlaagd indol-3-lactaat en γ-butyrobetaïne. Deze bleken ook gereduceerd bij de globale M.E./CVS-groep maar behoorden niet tot de top 10.

Geselekteerde metabolieten als potentieel diagnostisch instrumetn bij M.E./CVS

M.E./CVS vs. controles

We testten de sensitiviteit en de specificiteit van de top 10 M.E./CVS-biomerkers […]. Deze metabolieten onderscheiden de M.E./CVS-individuen van de controles met een accuraatheid (‘receiver operating characteristic’ (ROC) [ROC-analyse is een statistische methode die internationaal gebruikt wordt als toets voor de voorspellende waarde van een variabele of instrument; de ROC-curve is een grafiek van de gevoeligheid tegen de specificiteit] & ‘area under the curve’ (AUC) [oppervlakte onder de curve; samenvattende maatstaf die in wezen het gemiddelde maakt van de diagnostische accuraatheid over het spectrum van de test-waarden: een AUC = 1 betekent een perfeke test; AUC = 0.90-1 is excellent (hoge sensitiviteit en hoge specificiteit), 0.80-0.90 is goed] van 0.960 (kruis-validatie [een techniek om na te gaan welke resultaten de statistische analyse van een voorspellend model zal hebben voor onafhankelijke gegevens] AUC = 0.820). Er bleken in onze eerder studie 8 bakteriële soorten M.E./CVS te voorspellen […] (Coprococcus (C.) catus, Pseudoflavonifractor (P.) capillosus, Dorea (D.) formicigenerans, Faecalibacterium (F.) prausnitzii, Clostridium (C.) asparigiforme, Sutterella (S.) wadsworthensis, Alistipes (A.) putredinisand Anaerotruncus (A.) colihominis; kruis-validatie AUC = 0.745). Een model dat metagenoom- en metaboloom-gegevens integreert, geeft een betere voorspellende waarde (ROC AUC = 1.000, kruis-validatie AUC = 0.836) dan metagenoom- of metaboloom-gegevens apart. […]

IBS-subgroepen vs. controles

[…] De top 10 metabolieten onderscheiden M.E./CVS met IBS van de controles met een accuraatheid van AUC = 0.877 (kruis-validatie AUC = 0.754). In onze eerdere studie werden 9 bakteriële soorten geselekteerd om M.E./CVS+IBS te voorspellen […] (F. cf., F. prausnitzii, Bacteroides (B.) vulgatus, A. putredinis, C. catus, Anaerostipes (A.) caccae, D. formicigenerans, A. colihominis & C. asparagiforme; kruis-validatie AUC = 0.791. Een model dat metagenoom- en metaboloom-gegevens integreert, geeft een betere voorspellende waarde (AUC = 1.000, kruis-validatie AUC = 0.824) dan metagenoom- of metaboloom-gegevens apart.

Bij M.E./CVS zonder IBS zorgden de top 10 metabolieten ook voor een onderscheid met een hoge accuraatheid (AUC = 0.975, kruis-validatie AUC = 0.839). In onze eerdere studie werden 7 bakteriële soorten geselekteerd om ME/CFS-IBS te voorspellen (B. caccae, P. capillosus, Parabacteroides (P.) distasonis, B. fragilis, Prevotella (P.) buccalis, B. xylanisolvens & D. formicigenerans; kruis-validatie AUC = 0.754). Een model dat metagenoom- en metaboloom-gegevens integreert, geeft een betere voorspellende waarde (MET+BACT: AUC = 1.000, kruis-validatie AUC = 0.880) dan metagenoom- of metaboloom-gegevens apart.

Plasma metaboloom-profielen, faecale bakteriële profielen en symptoom-scores bij M.E./CVS

[lijst met unieke en gedeelde metabolieten in de M.E./CVS-subgroepen beschikbaar op aanvraag]

De relatieve aantallen van bakteriële soorten in faeces van de individuen varieerden met hun plasma metaboloom-profielen. Verminderd betaïne bleek geassocieerd met minder A. colihominis. Gedaald PC 30:0 correleerde met minder A. putredinis, een bakterie die sulfonolipiden – ongewone sfingolipiden die struktureel gerelateerd zijn met ceramiden – produceert. Van sfingolipiden is geweten dat ze bakterieën helpen overleven en stress-resistentie bevorderen.

Bij M.E./CVS met IBS was 5-methylthio-adenosine (een metaboliet afgeleid van S-adenosylmethionine als neven-produkt van de polyamine-biosynthese, dat toxisch kan zijn voor zoogdier-cellen) geassocieerd met funktionele stoornissen. Ceramide was geassocieerd met verhoogde lichamelijke vermoeidheid. Gedaald γ-butyrobetaïne correleerde met meer Faecalibacterium, een bakterie die een belangrijke rol speelt bij de aanmaak in de dikke-darm van butyraat [boterzuur], een neven-produkt van fermentatie met een voordelige impact op de werking van de intestinale barrière en anti-inflammatoire effekten.

In M.E./CVS zonder IBS correleerde gedaald tyrosine met minder P. distasonis. Verhoogd TG 54:6 A was gecorreleerd met D. formicigenerans, en TG 54:8 was gecorreleerd met minder B. caccae & D. formicigenerans. Parabacteroides & Bacteroides soorten hebben het vermogen complexe polysacchariden om te zetten in energie-bronnen. D. Formicigenerans is een koolhydraten-fermenterende bakterie die mierenzuur en lactaat produceert.

TDA-analyse voor netwerk-identificatie

‘Topological data analysis’ (TDA) [zie methodes] van plasma metaboloom- en faecaal metagenoom-gegevens, en klinische symptoom-ernst identificeerde netwerken die M.E./CVS van controles onderscheiden. Profielen van bakteriële relatieve aantallen waren sterkere bepalende factoren voor netwerk-onderscheid dan plasma-metabolieten.

Bespreking

We rapporteerden eerder dat M.E./CVS-patiënten met IBS, M.E./CVS-patiënten zonder IBS en normale controle-individuen groep-specifieke verschillen vertonen qua faecale microflora. We hebben de karakterisatie van dezelfde individuen uitgebreid d.m.v. gerichte en ongerichte metaboloom-analyses van het plasma en geïntegreerde analyse van plasma metaboloom-, faecal metagenoom- en klinische gegevens.

De groep van Naviaux rapporteerde eerder gedaalde plasma-waarden van sfingomyelinen, ceramiden en fosfolipiden (met uitzondering van 18:1 & PC 22:6, die gestegen waren). Tomic et al. rapporteerden verhoogde plasma-waarden TG. [Lipid and protein oxidation in female patients with Chronic Fatigue Syndrome. Arch Med Sci (2012) 8: 886-891] Germain et al. rapporteerden over metabolome biomerkers voor het verstoorde aminozuren-, energie-, suiker- en vetzuren-metabolisme bij M.E./CVS-patiënten. [zie hierboven] Geen van deze research-groepen onderzocht de impact van IBS op metaboloom-profien bij M.E./CVS. Onze analyse bevestigde de gedaalde waarden van fosfolipiden en SM, en de gestegen waarden van TG, maar verschilde met betrekking tot specifieke molekulen. We vonden bij de gevallen geen verschillen qua PC 18:1 & PC 22:6. We vonden ook geen consistente afname qua ceramide-waarden. Terwijl M.E./CVS zonder IBS verminderde waarden van de ceramiden d43:1 & d42:1 vertoonden, bleken bij M.E./CVS met IBS verhoogde waarden van 6 ceramiden: d36:1, d40:0, d42:0, d 34:1, d38:1 & d40:1.

Ceramide is een was-achtig lipide dat betrokken is bij de suppressie van elektronen-transport, insuline- & leptine-resistentie, en apoptose. Eerdere studies meldden dat ceramiden betrokken zouden kunnen zijn bij de pathologie van IBS en metabole aandoeningen. Verhoogde waarden van lipopolysacchariden (LPS) geassocieerd met een gewijzigd darm-microbioom [Giloteaux L et al. Reduced diversity and altered composition of the gut microbiome in individuals with Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. Microbiome (2016) 4: 30] kunnen de aktivatie van sfingomyelinase (SMAse [enzyme]) en de hydrolyse [splitsing] van SM triggeren om ceramide te produceren. Ceramiden zijn toxisch voor veel cel-subtypes via de aanmaak van reaktieve zuurstof-soorten en zou een rol kunnen spelen bij darm-barrière-dysfunktie en verhoogde darm-permeabiliteit. Er werden gestegen waarden van ceramide gerapporteerd in mucosa [(darm)slijmvlies] -stalen van IBS-patiënten alsook in plasma- en weefsel-stalen bij diabetes, cardiomyopathie, insuline-resistentie, atherosclerose [‘aderverkalking’] en steatohepatitis [‘vette lever’; veroorzaakt levercirrose]. Het blokkeren van SMAse om ceramide-waarden te doen dalen kan therapeutisch zijn door inflammatie te reduceren. Patiënten met M.E./CVS en IBS hadden ook hogere plasma mannitol-concentraties. We speculeren dat mannitol de permeabiliteit kan verhogen van de darm-mucosa en de bloed-hersen-barrière resulterend in het doorlaten van molekulen zoals cytokinen en neurotransmitters, wat bijdraagt tot de ziekte.

Net als Armstrong en z’n collega’s, vinden we wijzigingen qua metabolieten geassocieerd met het mitochondriaal energie-metabolisme. Een eerdere studie meldde significante dalingen van TCA-cyclus metabolieten gerelateerd met het energie-metabolisme bij M.E./CVS-patiënten. [Yamano E et al.] De gerapporteerde dysfunktie had een impact op het carnitine-metabolisme en ATP/energie-metabolisme in de spieren van M.E./CVS-patiënten. [Armstrong CW et al. (2015)] Carnitine is een belangrijk supplement dat acyl-CoA transfereert naar de mitochondriale matrix en deelneemt aan vetzuur β-oxidatie (TCA-cyclus, ATP-produktie en energie-metabolisme). Studies omtrent carnitine-waarden in het serum en plasma bij M.E./CVS bleken niet overtuigend: sommige teams meldden reducties terwijl andere normale waarden vonden. In een open-label studie met 30 patiënten, bleken acetyl-carnitine supplementen de vermoeidheid en cognitieve funktie verbeteren bij 59% van de M.E./CVS-patiënten. [Vermeulen RC & Scholte HR. Exploratory open label, randomized study of acetyl- and propionylcarnitine in Chronic Fatigue Syndrome. Psychosom Med (2004) 66: 276-282; zie ook ‘Lange-keten acylcarnitine deficiëntie bij CVS] In onze studie waren molekulen van het choline-carnitine mechanisme gedaald bij M.E./CVS-patiënten ongeacht hun IBS-status.

Onze resultaten zijn consistent met vroegere rapporten die suggereren dat metabolieten gelinkt met het lipiden- en energie-metabolisme aangetast zijn bij M.E./CVS. Ze breiden vroeger werk uit door aan te tonen dat M.E./CVS-individuen met IBS co-morbiditeit een duidelijk verschillend metaboloom-profiel hebben t.o.v. M.E./CVS-individuen zonder IBS en controles.

Veel M.E./CVS-patiënten in onze groep namen vitamine-B supplementen (26/50, 52%) die het potentieel hebben de waarden van pantotheenzuur te doen stijgen. Het gebruik van vitamine-B supplementen was geassocieerd met hogere waarden van pantotheenzuur en lagere vermoeidheid-scores (gegevens niet getoond). Het aantal stalen was echter onvoldoende groot om een significant verband te testen. Plasma-waarden van 5-MT, een molekule gerelateerd met het tryptofaan-, serotonine- en melatonine-metabolisme, waren gedaald bij M.E./CVS; deze bevinding werd echter verstoord door het gebruik van selektieve serotonine heropname inhibitoren (SSRIs) of andere antidepressiva (serotonine-norepinefrine heropname inhibitoren en tricyclische antidepressiva) bij 25 van de 50 (50%) M.E./CVS-individuen vs. 6 of 50 (12%) gezonde controles. Voorafgaande metaboloom-studies hebben gereduceerde waarden van 5-MT in het plasma aangetoond bij chronische, maar niet acute, SSRI-toediening. In menselijke cellen is 5-MT een belangrijk metaboliet dat betrokken is bij de omzetting van serotonine (5-hydroxytryptamine) en melatonine (N-acetyl-5-methoxytryptamine). Er werden eerder al gedaalde waarden van serotonine-transporters, die een rol spelen bij het reguleren van serotonine-waarden in de synapsen, gerapporteerd bij M.E./CVS. [Yamamoto S. et al. Reduction of serotonin-transporters of patients with Chronic Fatigue Syndrome. Neuroreport (2004) 15: 2571-2574]

Correlatie-studies suggereerden mogelijke verbanden tussen 5-MT neurotransmitter metabolieten en de ernst van M.E./CVS, inclusief verstoorde cognitieve funktie, slaap-stoornissen en globaal verhoogde vermoeidheid-scores bij M.E./CVS. Bijkomende studies met grotere aantallen individuen zullen nodig zijn om te bekijken of plasma-waarden van pantotheenzuur of 5-MT gecorreleerd kunnen worden met symptomen en om te bepalen of er een subgroep M.E./CVS-patiënten is waarvan kan worden voorspeld dat ze voordeel haalt uit medicijnen die de geassocieerde mechanismen moduleren.

In onze studie waren 41 van de 50 M.E./CVS-individuen (82%) vrouwen, net zoals 41 op 50 (82%) controle-individuen. Gezien het feit dat de overgrote meerderheid patiënten en controles vrouwen waren, is het niet verrassend dat de bevindingen bij vrouwen met M.E./CVS gelijkaardig waren met de bevindingen in de globale M.E./CVS-groep. Beide hadden lage waarden complexe lipiden (LPC & PC) en hogere waarden TG dan controles. De studie-groep omvatte slechts 9 M.E./CVS mannen en 9 mannelijke controles; dus is er onvoldoende ‘power’ om ev. verschillen tussen vrouwen en mannen te bekijken. Dit verschil qua prevalentie per geslacht is kenmerkend voor M.E./CVS (typisch 4:1 vrouwen:mannen).

Ons voorspellend model onderscheidt M.E./CVS-patiënten van controles met hoge accuraatheid; maar dit dient echter te worden geverifieerd via een onafhankelijke studie.

M.E./CVS is een heterogene aandoening. Identificatie van M.E./CVS-subgroepen die worden gekarakteriseerd d.m.v. specifieke metaboloom-profielen die primaire metabolieten, biogene aminen, complexe lipidomica [studie van mechanismen en netwerken van cellulaire lipiden in biologische systemen] en oxylipinen integreren, zouden de aflijning van subtypes moeten mogelijk maken en leiden tot specifieke diagnostische en therapeutische strategieën.

juli 15, 2018

Schade door het biopsychosociaal model bij M.E.(cvs)

Onderstaand artikel (dat verder voor zichzelf spreekt) is een aanvulling op ‘Kritiek op het biopsychosociaal model (& CGT) bij M.E.(cvs)’.

Lees ook ‘Her-onderzoek van het cognitief gedrag model voor CVS: weinig overtuigend’, ‘Contestatie tegen de psychiatrische kadering van M.E.(cvs)’, ‘CGT superioriteit is een mythe’, ‘Bezorgdheid over Cognitieve Gedrag Therapie (CGT) en Graduele Oefen Therapie (GOT)’, ‘Schade door CGT + GOT’.

De term ‘sick-role’ (of de ziekte-rol) wordt hier enkele keren gebruikt. Hier ter info een indicatie over hoe sommige artsen/gezondheid-economisten dit interpreteren: “Het is een term uit de medische sociologie betreffende ziekte en de rechten/plichten van zieken. Het concept: Vanuit een funktionalistisch perspectief is een ziek individu geen produktief lid van de maatschappij. Er dient dus toezicht te worden gehouden op afwijken dienen, een rol die is weggelegd voor medische professionals. Het globaal idee is dat het individu dat ziek is geworden niet enkel lichamelijk ziek is maar vasthangt aan het de specifiek gemodelleerde sociale rol van ziek te zijn. ‘Ziek zijn’ is niet enkel een ‘feitelijke staat’, het houdt rechten en plichten in gebaseerd op de sociale normen die het omringen.”…

————————-

Disability and Rehabilitation (pre-print juni 2018)

Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome and the biopsychosocial model: A review of patient harm and distress in the medical encounter

Keith J. Geraghty (1), Charlotte Blease (2)

1 Division of Health Services Research & Population Health, University of Manchester, Centre for Primary Care, Manchester, UK

2 Department of General Medicine & Primary Care, Beth Israel Deaconess Medical Centre, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Samenvatting

Doelstelling Ondanks de groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal aangaande fysiologische en cellulaire abnormaliteiten bij Myalgische Encefalomyelitis (M.E.)/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS), is er een sterke drijfveer om de ziekte aan te pakken op basis van een biopsychosociaal model. Veel patiënten die lijden aan deze invaliderende aandoening rapporteren echter ellende en ontevredenheid na medische consulten. Dit overzicht probeert deze onenigheid te verklaren.

Methodes Er wordt een ‘relaas-bespreking’ methodologie aangewend om bewijsmateriaal te verzamelen voor potentiële iatrogenese [= ziek worden door medisch ingrijpen; de negatieve invloed van de gezondheidzorg op de gezondheid].

Resultaten We identificeren 7 potentiële modaliteiten voor iatrogenese of letsel gerapporteerd door patiënten:

  1. moeilijkheden om een aanvaardbare diagnose te verkrijgen;
  2. mis-diagnose, met inbegrip van andere medische en psychologische aandoeningen;
  3. moeilijkheden bij het beoordelen van de ziekte-rol, medische zorg en sociale ondersteuning;
  4. hoge mate van patiënten-ontevredenheid over de kwaliteit van de medische zorg;
  5. negatieve reakties omtrent controversiële therapieën (cognitieve gedrag-therapie en graduele inspanning therapie);
  6. betwisting van het verhaal en beleving van de patient;
  7. psychologische beschadiging (individuele en collectieve nood).

Besluit Het biopsychosociaal kader dat momenteel wordt toegepast bij M.E./CVS is te eng qua focus en niet in staat het relaas van patiënten adequaat te belichamen. Mis-diagnose, conflict en schade zijn observeerbare uitkomsten waardoor de perspectieven van artsen en patiënten niet overéénstemmen. De biopsychosociale praktijk dient diepgaand te worden geïnspecteerd wat betreft potentiële schade. Klinici moeten overwegen zich alternatieve patient-gerichte benaderingen eigen te maken.

* Implicaties voor revalidatie

* Patiënten met M.E./CVS kunnen één of meerdere manieren van schade en ellende rapporteren of ervaren die in dit overzicht worden geïdentificeerd.

* Het is belangrijk dat gezondheid- en revalidatie-professionals schade proberen te vermijden en te minimaliseren bij het behandelen of helpen van M.E./CVS-patiënten.

* Er zijn tegenstrijdige modellen voor M.E./CVS; we richten de aandacht op 2 divergente modellen; een biopsychosociaal model, en een biomedisch model dat de voorkeur van de patiënten heeft.

* Het ‘biopsychosociaal kader’ dat wordt toegepast in de klinische praktijk promoot behandelingen zoals cognitieve gedrag therapie en inspanning-therapie; het bewijsmateriaal voor hun ‘succes’ wordt echter gecontesteerd en veel patiënten verwerpen de notie dat hun ziekte wordt bestendigd door dysfunktionele overtuigingen, persoonlijkheid-trekken of gedragingen.

* Gezondheid-professionals kunnen conflicten en het veroorzaken van schade bij M.E./CVS vermijden door zich meer overéénstemmende ‘patient-gerichte’ benaderingen eigen te maken die meer belang te hechten aan het relaas en de ziekte-beleving van patiënten.

Inleiding

[…] In de late jaren ’80 verwierpen de medische professionals M.E. als een klinische entiteit en stelden CVS, een algemeen vermoeidheid-syndroom, voor. […] Destijds was er slechts gering bewijs voor een neurologische ziekte; dus liet men de M.E.-nomenclatuur vallen ten voordele van een ‘vermoeidheid-syndroom’ [aangespoord door Brits psychiater Simon Wessely]. Deze divergentie van modellen viel samen met een algemene trend in de geneeskunde om ‘medisch onverklaarde ziekten’ uit te leggen gebruikmakend van de principes van de biopsychosociale geneeskunde [Peter White; van de PACE-trial], patient-gerichte geneeskunde en een op systeem-theorie gebaseerde benadering; verschuivend van biomedische modellen voor pathologische ziekte naar een biopsychosociaal model voor ziekte. Binnen het biopsychosociaal model wordt van dokters vereist dat ze 3 kern-factoren overwegen: biologische, psychologisch en sociale. De premisse is dat door het beschouwen van alle 3 deze facetten, klinici beter in staat zullen zijn om de diagnose beter te kunnen stellen en patiënten te behandelen: de zgn. ‘holistische geneeskunde’. We definiëren de toepassing van het biopsychosociaal model in de klinische praktijk als het ‘biopsychosociaal kader’. In het geval van M.E./CVS werd het biopsychosociaal kader aangewend om een model voor CVS (M.E. werd weggelaten) en een rationale voor interventie gestruktureerd rond 3 inter-connecterende factoren (‘aanzettend’, ‘predisponerend’ en ‘bestendigend’) – waarvan wordt gezegd dat ze de biologische, sociale en psychologische facetten van CVS verbinden – voor te stellen. Verdedigers van deze BPS-benadering, zoals Rona Moss-Morris et al. [Psychology Department, King’s College London], verklaren dat: “Het is onwaarschijnlijk dat CVS kan worden begrepen via één etiologisch mechanisme. Het is eerder een complexe ziekte… CVS wordt in gang gezet door levensgebeurtenissen en/of virale ziekte bij kwetsbare individuen, zoals die genetisch voorbestemd zijn, vatbaar voor tegenspoed, met een hoge prestatie-drang en over- of onder-aktiviteit. Er is een zichzelf in stand houdende cyclus waarbij fysiologische veranderingen, ziekte-overtuigingen, verminderde en inconsistente aktiviteit, slaap-verstoring, medische onzekerheid en gebrek aan begeleiding interageren en de symptomen onderhouden. Behandelingen gebaseerd op dit model – met inbegrip van cognitieve gedrag therapie [CGT] en graduele inspanning therapie [GOT; oefen-therapie] zijn doeltreffend om vermoeidheid en invaliditeit bij CVS significant te reduceren.”.

Binnen het biopsychosociaal model voor M.E./CVS, wordt gesteld dat de symptomen die patiënten vertonen (zoals vermoeidheid, pijn, cognitieve gebreken, orthostatische intolerantie en inspanning-intolerantie) “bestendigd” worden door “dysfunktionele ziekte-overtuigingen” en “ziekte-gedrag” [dixit Simon Wessely], ingebed in een sociaal en gezondheid-systeem dat ziekte-opzoekende gedragingen ondersteunt. Als respons worden interventies zoals cognitieve gedrag therapie voorgesteld om patiënten er toe aan te zetten hun percepties omtrent hun lichamelijke gewaarwordingen te wijzigen; de symptomen niet te zien als gewaarwordingen van biologische dysfunktie, maar als “nutteloze gedachtegangen”. Dokters worden aangemoedigd het biopsychosociaal kader toe te passen en psychotherapie aan te bieden om ongewenste cognities en gedragingen aan te pakken. Britse gezondheid-instanties bevelen CGT en graduele inspanning/oefen therapie of GOT aan voor M.E./CVS, geleid door research dat het biopsychosociaal model promoot. De ‘UK National Health Service’ patiënten-informatie website vermeldt: “…CGT werkt via het doorbreken van de negatieve cyclus van onderling-verbonden gedachten, gevoelens, lichamelijke sensaties en handelingen”. Deze connectie tussen gedachten, gedrag en ziekte is een sleutel-kenmerk van het BPS-model voor CVS. Huisartsen worden aangemoedigd patiënten met een vermoeden van CVS door te verwijzen naar centra voor psychologische behandeling, voor interventies gebaseerd op biopsychosociale principes.

George L. Engel [internist & psychiater; University of Rochester School of Medicine] stelde het ‘biopsychosociaal model’ voor als een visie van meer geïntegreerde en onpartijdige geneeskunde. Het aanwenden van het biopsychosociaal model is gebaseerd op een intrinsiek geloof dat het positieve voordelen zal opleveren voor patiënten met M.E./CVS. In plaatse van meer tevreden te zijn, is er echter steeds meer bewijs dat significante aantallen M.E./CVS-patiënten zich niet geloofd en ellendig voelen na medisch consult; bijzonderlijk in respons op behandelingen in de BPS-stijl (die psycho-gedragmatige therapieën). Het potentieel voor schade of iatrogenese wordt dikwijls niet in acht genomen binnen het biopsychosociaal paradigma, waar er een veronderstelling van welwillendheid is, met weinig consideratie voor mogelijke nadelige uitkomsten. Het biopsychosociaal model is gebaseerd op de notie dat de inclusie van het bio-psycho-sociale beter zou zijn dan enge, reductionistische biomedische modellen. Deze premisse wordt beter niet zomaar voor waar genomen maar dient te worden bewezen en op een robuuste manier vastgesteld – bijzonder aandacht dient te worden besteed aan de reakties van patiënten op dergelijke modellen en interventies. De Spaanse arts Francesc Borrell-Carró en medewerkers suggereren dat “het biopsychosociaal model zowel een filosofie omtrent klinische zorg als een praktische klinische richtlijn” is. Het model geeft richting aan de praktijk. In dit artikel bepalen we de mogelijke negatieve impact van biopsychosociale praktijken op patiënten met M.E./CFS. De socioloog Ivan Illich poneert (in z’n boek ‘Medical Nemesis’) dat geneeskundige modellen het vermogen hebben om schade te berokken op individueel, sociaal en cultureel niveau. Hier moeten we iatrogenese in een bredere context zien: niet afkomstig van slechts één genezer (dokter), maar ook door behandel-benaderingen gebruikt door dokters.

Methodes

[…]

Belangrijke thema’s die opduiken uit de literatuur

Moeilijkheden bij het stellen van een aanvaardbare diagnose van M.E./CVS

Verdedigers van het biopsychosociaal model argumenteren dat bij patiënten met medisch onverklaarde symptomen, het aantal medische onderzoeken tot een minimum beperkt moet worden gehouden om te voorkomen dat niet-bevorderlijke ziekte-gedragingen worden aangenomen. Het feit van het medisch labelen van een patient wordt als potentieel iatrogeen beschouwd bij dergelijke gevallen; dat het zou kunnen leiden tot ‘transgressie naar de ziekte-rol’ of ‘patiënten zou kunnen aanleren om ziek te blijven’. De biopsychosociale literatuur waarschuwt voor de gevaren van ‘medicalisering’ van onverklaarde symptomen [referentie naar Simon Wessely], met de bewering dat het stellen van een medische diagnose slecht kan zijn voor patiënten. Toch melden M.E./CVS-patiënten dikwijls dat het krijgen van een diagnose het op één na is nuttigste gebeurtenis voor hen is bij het managen van hun aandoening, en de NICE [‘National Institute for Health and Care Excellence’] richtlijnen benadrukken het belang van een vroege diagnose. Research heeft aangetoond dat een vertraging bij het stellen van een diagnose potentieel nadelige effekten heeft [Charles Shepherd; medisch adviseur voor de ‘ME Association’]. De polemiek rond de aard van M.E./CVS als een klinische identiteit heeft wellicht bijgedragen tot de klinische verwarring, met gevolgen voor de patiënten met betrekking tot het stellen van een diagnose. Veel dokters en verwante professionals hebben niet de kennis over de aandoening, en de vaardigheden om de diagnose te stellen en de ziekte aan te pakken. Het onthouden van, of vertragen van, een diagnose heeft diepgaande medische, financiële, sociale en psycho-emotionele implicaties voor patiënten met M.E./CVS. Dit kan worden toegeschreven aan de medische opleiding, in termen van een kennis-deficit, maar ook medische dogma’s kunnen ook een rol spelen. Veel medische professionals zien M.E./CVS niet als een ernstige medische aandoening. De M.E./CVS-expert Prof. Komaroff (Harvard) verklaart: “Wanneer sceptische artsen, waarvan velen geen weten hebben van deze literatuur, patiënten met ME./CVS vertellen dat…er niks verkeerd is…begaan ze niet enkel een diagnostische fout: Ze dragen ook bij tot het lijden van de patiënten.”.

Komaroff verwijst naar het feit dat veel artsen geen weet hebben van de biomedische literatuur omtrent de pathophysiologie van in M.E./CVS; in het bijzonder de literatuur rond inflammatoire en immuun-aktivatie gebeurtenissen bij de ze aandoening, alsook het bewijsmateriaal voor neurologische inflammatie gedetekteerd d.m.v. positron-emissie-tomografie (PET) en magnetische resonantie beeldvorming (MRI) van het brein. Een groeiend aantal neurologische studies toont veranderingen qua hersen-pathologie en -pathofysiologie bij M.E./CVS-patiënten, die de symptomen kunnen helpen verklaren M.E./CVS differentiëren van andere ziekten of van gezonde controles. Detekteerbare abnormaliteiten omvatten dalingen qua witte en grijze hersenstof, letsels, reducties qua absolute cerebrale bloeddoorstroming, verhoogd ventriculair lactaat, veranderingen qua hersen-metabolieten en hersen-temperatuur. Hoewel deze bevindingen niet bij alle M.E./CVS-patiënten voorkomen, wijzen ze op ziekte-pathologie en ondersteunen ze de WHO’s klassificatie als neurologische ziekte.

In tegenstelling daarmee legt het biopsychosociaal model voor M.E./CVS meer nadruk op psycho-sociale factoren. We zien dit in Wessely’s schets van een biopsychosociaal model voor CVS, en tegenstanders illustreren hoe het biomedisch model voor M.E./CVS botst met het biopsychosociaal model. Het valt te bediscussiëren dat deze divergente modellen en een gebrek aan consensus over de etiologie en het management van M.E./CVS het moeilijker heeft gemaakt voor patiënten om en een snelle diagnose te krijgen of toegang tot geneeskundige ondersteuning. In veel gevallen moeten M.E./CVS-patiënten strijd leveren met dokters om erkenning en medische hulp te krijgen.

Mis-diagnose, inclusief andere medische en psychologische aandoeningen als CVS

Binnen het BPS-kader voor M.E./CVS wordt huisartsen en ziekenhuis-specialisten gevraagd geen uitvoerige testen te ondernemen bij M.E./CVS-patiënten, aangezien te veel onderzoek iatrogeen wordt geacht en wordt gezien als een drooglegging van (geld)middelen van de gezondheidzorg. Huisartsen worden aangemoedigd patiënten door te verwijzen naar gespecialiseerde CGT-klinieken. Er bestaat een risico gerelateerd met deze strategie: door medische onderzoeken tot een minimum te beperken, kunnen patiënten een verkeerde of helemaal geen diagnose krijgen. Het samenbrengen van patiënten met onverklaarde symptomen in één brede categorie (bv. funktioneel syndroom of Chronische Vermoeidheid Syndroom) draagt een hoog risico voor mis-diagnose. Deze bezorgdheid werd gezien in een overzicht van 418 verwijzingen van patiënten naar een gespecialiseerde kliniek voor chronische vermoeidheid: 37% van de verwijzingen werden afgewezen als zijde ongepast, en daarvan hadden 61% een aannemelijke alternatieve diagnose. In een follow-up van patiënten beoordeeld in de kliniek kregen 43% een alternatieve medische of psychiatrische diagnose. Zo kregen ook 40% van de verwijzingen naar de ‘Newcastle CFS clinic’ uiteindelijk andere diagnoses (47% chronisch ziekte, 20% primaire slaap-aandoening, 15% psychologische/ psychiatrische ziekte – meest courant depressie, angst en post-traumatische stress aandoening – en 4% cardiovasculaire aandoening) [Newton JL et al. The Newcastle NHS Chronic Fatigue Syndrome Service: not all fatigue is the same. J R Coll Physicians Edinb. (2010) 40: 304-307]. Deze gegevens tonen dat huisartsen dikwijls verkeerdelijk de mis-diagnose M.E./CVS stellen terwijl ze eigenlijk andere behandelbare aandoeningen hebben; met negatieve consequenties voor de patiënten.

Moeilijkheden bij het toegang krijgen tot de ziekte-rol, medische zorg en sociale steun

Het biopsychosociaal kader wordt steeds meer gebruikt voor het beoordelen van het recht van M.E./CVS-patiënten om de ‘ziekte-rol’ aan te nemen. In het V.K. spelen dokters een rol bij het beoordelen van mensen die ziekte-uitkeringen vragen, en bij het adviseren van het regerings- en sociaal beleid. Het biopsychosociaal model wordt gebruikt om een opleiding-handboek te ontwikkelen voor de invaliditeit-analisten van het Britse ‘Department for Work and Pensions’; het heeft de NICE richtlijnen voor M.E./CVS helpen vormgeven en het wordt gebruikt om richtlijnen te ontwerpen voor beoordelaars van medische verzekering-claims in Nederland. In dit opzicht worden BPS-standpunten gebruikt bij de beoordeling van het recht van patiënten op toegang tot geneeskundige en sociale zorg. Het is opmerkenswaardig dat patiënten dikwijls melding maken van het feit dat het moeilijk is om ziekte-uitkeringen te krijgen.

M.E./CVS wordt door het WHO als een neurologische ziekte geklassificeerd sinds 1969 en een groeiend aantal onderzoekers theoretiseert dat M.E./CVS een neuro-immunologische aandoening zou kunnen zijn; maar toch spreekt het BPS-kader zich niet uit over M.E./CVS als een neurologische of immunologische ziekte: in plaats daarvan neemt veel van de pro BPS-model literatuur over M.E./CVS aan wat Nassir Ghaemi [professor psychiatrie aan de ‘Tufts University School of Medicine’ in Boston] de ‘eclectische benadering’ [alle methodes tesamen gebruiken] noemt – waarbij alles belangrijk lijkt: alle bio-, alle psycho- en alle sociale factoren. Toch ligt er in de klinische praktijk (het BPS-kader) een sterke klemtoon op psychologische interventies (CGT & GOT). Hoewel veel patiënten met de aandoening de neuro-immune verklaring voor hun symptomen verkiezen (aangezien ze voelen dat dit hun belevenis van de ziekte accuraat weerspiegelt); medische experten die het BPS-model gunstig gezind zijn, hebben een afkeer van de term M.E.: ze beweren dat het bewijs voor hersen-inflammatie of spier-ziekte niet sterk genoeg is. BPS-interventionisten behandelen eigenlijk op een blinde manier en ze gaan in tegen de voorkeuren van patiënten wat betreft de naam en verklaring van de ziekte. Hier stelt medische autoriteit zich boven het relaas van de patient. Patiënten met de aandoening komen dikwijls op tegen dokters betreffende de betekenis van symptomen of de oorzaak van de ziekte, waarbij ze BPS-verklaringen verwerpen als zouden symptomen “dwalende overtuigingen” zijn. Rosalind Raine et al. [Department of Public Health and Policy, London School of Hygiene and Tropical Medicine] vonden dat Britse huisartsen M.E./CVS-patiënten negatief stereotyperen als “strijdlustig”, “vijandig” of “moeilijk”. Het biopsychosociaal discours portretteert deze patiënten dikwijls als dragers van ongezonde persoonlijkheid-trekken, zoals ‘maladaptief perfectionisme’ [aanhoudende twijfels over gedrag en bezorgdheid over het maken van fouten; resultaat: de voortdurende gedachte dat je faalt]; toch zijn dergelijke beweringen niet goed onderbouwd: veel studies vinden geen significante verschillen tussen M.E./CVS-patiënten en de algemene bevolking wat betreft onderscheidende persoonlijkheid-profielen. Een Zweedse studie omtrent de attitudes van artsen t.o.v. CVS vond dat artsen dikwijls de ernst van deze ziekte reduceren tot een ‘non-ziekte’ status en de patiënten zien als zijnde “gefocust op ziekte”, “veeleisend” en “medicaliserend”. Gezien eerstelijn-dokters een beperkte kennis over M.E./CVS hebben en ze een hoog niveau qua scepticisme ten toon spreiden, is het niet verrassend dat veel M.E./CVS-patiënten problematische klinische interakties rapporteren. Patiënten-enquêtes uitgevoerd door patiënten-organisaties bevestigen een hoge mate van patient-ontevredenheid over medische consultaties. Een bevraging door ‘Action for ME’ (n = 2.338) vond dat ME./CVS-patiënten op meerdere barrières botsen om toegang te krijgen tot medische en sociale steun: meer dan 70% kreeg van hun huisarts géén advies over het managen van de aandoening, 80% van de bedlegerige patiënten werd ooit een huis-bezoek geweigerd en de meerderheid rapporteerde moeilijkheden bij het verkrijgen van sociale uitkeringen.

Sommige auteurs die het biopsychosociaal model gunstig gezind zijn, stellen zich vragen bij de rol van M.E./CVS patiënten-steungroepen, en beschouwen ze als risico-factoren voor het bestendigen van de ziekte. Studies tonen echter dat veel ME./CVS-patiënten zich tot groepen van gelijkgezinden wenden voor steun en ter compensatie van de slechte medische zorg. Patiënten-steungroepen zijn dikwijls een waardevolle bron van informatie en ‘empowerment’ voor patiënten. Het verhaal van de “onbehulpzame patiënten-groep” in de BPS-literatuur is er om de vijandigheid (omtrent het BPS-kader) van patiënten te verklaren. Veel M.E./CVS-patiënten verwerpen het BPS-model, en vermijden dokters en zoeken hun toevlucht in zelf-management; voor een ziekte die ernstige lichamelijke, sociale en financiële ontwrichting veroorzaakt. Een laag niveau qua medische ondersteuning, moeilijkheden om toegang te krijgen tot sociale ondersteuning en uitkeringen, en uitdagingen voor persoonlijkheid-trekken van patiënten en ondersteuning-systemen door gelijken, vertegenwoordigen wat Illich [zie hierboven] individuele, sociale en culturele benadelingen zou noemen.

Hoge mate van patiënten-ontevredenheid over de kwaliteit van de geneeskundige zorg

Hierboven schetsten we hoe M.E./CVS-patiënten moeilijkheden ervaren omtrent het bekomen van een diagnose en toegang tot medische en sociale zorg. Deze barrières lijken meer uitgesproken voor patiënten met een ernstige vorm van M.E./CVS. Bovendien rapporteren die patiënten die toch zorg krijgen, een hoge mate van ontevredenheid over die zorg. Ontevredenheid houdt niet enkel verband met problemen i.v.m. het verkrijgen van een correcte diagnose, maar omvat de weigerachtigheid van dokters om testen uit te voeren en het negeren van de klachten van patiënten. Dit is niet verrassend gezien het feit dat het BPS-model voor M.E./CVS aanzet tot een minimalisering aangaande medisch onderzoek. Wessely vond dat twee-derden van de CVS-patiënten die werden verwezen naar gespecialiseerde klinieken, ontevreden waren over de kwaliteit van de medische zorg die ze kregen. Bovendien rapporteerden 79% dat dokters CVS niet begrepen; 50% vonden dat hun dokter sceptisch of niet overtuigd was; en 81% rapporteerden dat ze ontoereikende begeleiding kregen over hoe om te gaan met hun ziekte. Daarnaast kreeg meer dan de helft van de patiënten een psychiatrische diagnose “…die onaanvaardbaar voor hen was en voor ontevredenheid zorgde”. In een enquête [door de ‘ME Association’] benoemden 28% van de patiënten hun geneeskundige zorg als ‘slecht’ of ‘zeer slecht’ en 22% kreeg helemaal geen medische zorg. [In een rapport over de ‘National Institutes of Health Pathways to Prevention Workshop’ (2015) werd verklaard dat] medische professionals verantwoordelijk zijn voor het veroorzaken van ellende bij M.E./CVS: “Zowel de maatschappij als medische professionals hebben bijgedragen tot de verachting en de afwijzing die M.E./CVS-patiënten ervaren. Ze worden dikwijls met scepticisme, onzekerheid en beduchtheid bejegend, en als gedeconditioneerd of een psychologisch geval gelabeld. De patiënten leveren dikwijls buitengewone inspanningen (met extreme persoonlijke en lichamelijke kosten tot gevolg) om een arts te vinden die een correcte diagnose kan stellen en hun symptomen kan behandelen; sommigen worden ongepast behandeld met bijkomend nadeel tot gevolg.”

[Medewerkers van de ‘School of Allied Health Professions, University of East Anglia, Norwich, UK’] maken melding van enkele positieve ervaringen van M.E./CVS-patiënten betreffende dokter/patient-interakties in de algemene praktijk maar besluiten dat positieve verhalen dikwijls het resultaat zijn van individuele klinici die constructieve therapeutische relaties met patiënten vormen.

Een aantal M.E./CVS-organisaties hebben grootschalige enquêtes gehouden of bij hun leden. Deze gegevens dragen bij tot het bewijs voor problematische dokter/patient-relaties. Eén bevraging onthulde dat meer dan 30% van de M.E./CVS-patiënten geen huisarts meer consulteren en 59% had geen specialist gezien gedurende het voorbije jaar [Action for ME (2008)]. Deze cijfers zijn bijzonder zorgwekkend gezien het feit dat M.E./CVS een invaliderende aandoening is die dikwijls een grote impact heeft op de levenskwaliteit, wat velen kwetsbaar maakt voor secundaire depressie en suïcide-risico. Desondanks focussen BPS behandel-modellen voornamelijk op het corrigeren van dysfunktionele overtuigingen en gedragingen; er is bijna geen neiging tot het aanbieden van counseling of psychologische ondersteuning. Binnen het BPS-kader lijkt er een voorkeur te bestaan voor corrigerende therapieën zoals CGT & GOT, in plaats van andere vormen van psychologische ondersteuning.

Toepassing van behandelingen van het biopsychosociaal model: CGT & GET

Hoewel ‘NICE’ CGT & GOT aanbeveelt als zijnde ‘evidence-based’ bij M.E./CVS, stellen sommige commentatoren de doeltreffendheid in vraag. […] graduele inspanning kan schadelijk zijn voor patiënten met M.E./CVS, aangezien gedwongen inspanning de symptomen van post-exertionele malaise verergert. Deze bezorgdheid wordt weergalmd door observaties door van Oosterwijck, Nijs J, Meeus M et al. [Pain inhibition and postexertional malaise in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: an experimental study. J Intern Med. (2010) 268: 265-278]: dat submaximale inspanning symptomen verergert en terugval induceert bij M.E./CVS-patiënten. Prof. Jason en z’n collega’s suggereren dat M.E./CVS-revalidatie dient te worden beschouwd binnen een voorgestelde ‘energie-enveloppe theorie’, welke een relatie tussen biologische dysfunktie, over-inspanning en vermoeidheid ziet [Jason L et al. The Energy Envelope Theory and Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. AAOHN J. (2008) 56: 189-195]. Deze theorie suggereert dat M.E./CVS-patiënten die meer energie verbruiken dan ze beschikbaar hebben (buiten de enveloppe) meer vermoeidheid en stoornissen ervaren dan zij die hun beschikbare energie in evenwicht houden. Dit is tegenstrijdig met de rationale voor graduele inspanning therapieën: het geleidelijk aan verhogen van de inspanning ongeacht de symptomen – zelfs verder dan de symptomen ‘pushen’ – en deze zien als met angst gerelateerde of dysfunktionele overtuigingen. Jason et al. suggereren zorgvuldige ‘pacing’ als een gepaste behandeling-benadering voor M.E./CVS, niet de GOT die wordt aangeboden binnen het BPS-kader. Tegenovergestelde modellen en behandeling-benaderingen zijn een typisch voorbeeld van een gebrek aan consensus onder de medische professionals, met negatieve consequenties voor patiënten.

Het bewijs voor het succes van CGT bij M.E./CVS blijft betwist. Een overzicht omtrent psychologische therapieën voor medisch onverklaarde ziekten, inclusief M.E./CVS, vond slechts een zwakke tot matige verbetering na CGT of GOT. Hoewel een ander systematisch overzicht inconsistent bewijsmateriaal vond voor een beperkt nut van CGT (versus controle-behandelingen) en meer consistent bewijs voor het nut van GOT, werd opgemerkt dat sommige proeven brede criteria gebruikten (t.t.z. proeven recruteren patiënten met vermoeidheid mentale gezondheid-klachten, i.p.v. M.E./CVS). De grootste RCT [‘Randomized Controlled Trial’; gerandomiseerde, gecontroleerde proef] omtrent behandeling voor M.E./CVS (de ‘PACE trial’) testte CGT, GOT en adaptieve ‘pacing’ therapie (APT), t.o.v. standaard medische zorg (SMC) (n = 640), en rapporteerde een herstel-percentage van 22% bij patiënten die CGT & GOT kregen, t.o.v. 7% bij SMC [Peter White bij de beoordeling van  z’n eigen PACE-trial]. Het bij PACE gerapporteerd herstel had echter weinig impact op de aanvraag van sociale uikeringen, gebruik van de gezondheidzorg of terugkeer naar tewerkstelling. Ondanks de gemelde voordelen bleven de meeste patiënten ter plaatste trappelen. Moss-Morris et al. [BPS-adepten; zie hierboven] zagen een daling qua zelf-gerapporteerde vermoeidheid bij aanwenden van GOT voor M.E./CVS maar geen toename qua aërobe fitness (maximum zuurstof-opname bij een inspanning-test); terwijl Gijs Bleijenberg en z’n collega’s [Department of Medical Psychology, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Expert Centre Chronic Fatigue, The Netherlands] verminderde zelf-gerapporteerde vermoeidheid vaststelden maar geen substantiële toename qua fysieke aktiviteit gemeten d.m.v. actometers. Deze discrepantie tussen gerapporteerde verbeteringen qua subjectieve ‘vermoeidheid’ en ‘welzijn’ lijkt zich niet te vertalen naar verbeteringen bij objectieve testen voor het lichamelijk funktioneren (bv. wandel-vermogen). Er is steeds meer bezorgdheid over de validiteit van het bewijsmateriaal verkregen uit klinische proeven over CGT & GOT. Onderzoekers verbonden aan het ‘Department of Rheumatology, Hospital Clinic, Barcelona’ zagen dat CGT & GOT de gezondheid-gerelateerde levenskwaliteit niét verbeterde. Overzichten op dit gebied tonen in detail hoe het PACE-trial team in het midden van de proef de methodiek wijzigde om het nut in te schatten; wat wellicht de verbetering- en herstel-cijfers substantieel oppompte [Geraghty KJ. Further commentary on the PACE trial: biased methods and unreliable outcomes. J Health Psychol. (2017) 22: 1209-1216 /// Wilshire C, Kindlon T et al. Can patients with Chronic Fatigue Syndrome really recover after graded exercise or cognitive behavioural therapy? A critical commentary and preliminary re-analysis of the PACE trial. Fatigue Biomed Health Behav. (2017) 5: 43-56]. Carolyn Wilshire et al. speculeren dat een meer accuraat herstel-percentage van CGT & GOT rond de 7% ligt; niet de 22% die bij PACE wordt gerapporteerd. Gezien de hoge mate van incorrecte verwijzing naar CGT-klinieken [bv. Newton JL et al. (hierboven)] van ca. 40%, is er enige bezorgdheid dat RCTs onder hetzelfde probleem te lijden hebben: inclusie-bias bij heterogene patiënten-groepen met hoge aantallen patiënten met psychiatrische ziekten [rapport van het CDC].

Enkele auteurs hebben bezorgdheid geuit omtrent de veiligheid van CGT & GOT: tussen 40 en 50% van patiënten met M.E./CVS rapporteren nadelen [Kindlon T. Reporting of harms associated with graded exercise therapy and cognitive behavioural therapy in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Bull. IACFS/ME (2011) 19: 59-111]. Deze bezorgdheid wordt weergalmd door een ‘review’ van bewijsmateriaal uit patiënten-enquêtes door Geraghty et al.: dit toont dat meer dan de helft van alle patiënten die overgaan tot graduele inspanning, een negatieve uitkomst rapporteren [Geraghty K, Hann M, Kurtev S. Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome patients’ reports of symptom changes following cognitive behavioural therapy, graded exercise therapy and pacing treatments: analysis of a primary survey compared with secondary surveys. J Health Psychol (2017)]. Een bevraging door de ‘ME Association’ [n = 1.428] vond dat CGT weinig positieve impact had op de symptomen en GOT en een uitgesproken negatieve impact op de symptomen voor niet minder dan 70% van de patiënten, waarbij ‘self-pacing’ door de meerderheid van de respondenten werd verkozen boven CGT & GOT. Dit contrasteert met klinische proeven die melden dat CGT & GOT “veilige behandelingen zonder ernstige nadelige gevolgen” zijn. Hoewel er kan worden geargumenteerd dat gerandomiseerde gecontroleerde proeven meer betrouwbaar bewijsmateriaal bieden dan enquêtes ondernomen door patiënten-groepen, is het bewijs van patiënten-bevragingen consistent over meerdere enquêtes, terwijl klinische testen omtrent CGT/GOT (zoals de ‘PACE trial’) aanzienlijk meer kritiek hebben gekregen omwille van mogelijke methodologische fouten en vooroordelen.

Uitdagingen voor het relaas en de beleving van de patient

We merken op dat een centraal kenmerk van het biopsychosociaal kader voor M.E./CVS is: “het uitdagen van de ziekte-overtuigingen van de patiënten om ongewenste overtuigingen en gedragingen te wijzigen”. De symptomen die bij veel M.E./CVS-patiënten voorkomen (vermoeidheid, pijn, cognitieve gebreken, orthostatische intolerantie en inspanning-intolerantie), worden binnen het BPS-model voor CVS voorgesteld als “dysfunktionele ziekte-overtuigingen”. De rol van de klinicus is een cognitief-gedrag model aan te bieden om “bestendigende” factoren of “ongewenste cognities” aan te pakken. We merkten al op dat veel M.E./CVS-patiënten tegenspreken dat ze psychologisch niet goed zouden zijn of psychologische interventies nodig zouden hebben. Britse, Noorse en Nederlandse patiënten-enquêtes onthulden gelijkaardige negatieve responsen op psychologische behandelingen, waarbij significante aantallen hun bezorgdheden opperden. Patiënten voelen zich onder druk gezet om CGT/GOT op te starten, gezien het gebrek aan alternatieve therapieën die beschikbaar worden gesteld door de gezondheidzorg [Geraghty K, Blease C. Cognitive behavioural therapy: a review of disclosure and informed consent in treatment of Chronic Fatigue Syndrome. J Health Psychol. (2016) 23: 127-138 /// Blease C. Talking more about talking-cures: cognitive behavioural therapy and informed consent. J Med Ethics. (2015) 41: 750-755].

Het biopsychosociaal discours beschrijft negativiteit van de patiënten tegenover psychotherapie als een indicatie voor “ziekte-zoekende gedragingen”. Er ligt een sterke nadruk op het linken van de overtuigingen van patiënten met behandeling-uitkomsten. Eénder welke patient die zich niet engageert voor psychotherapie kan worden bestempeld als iemand die “niet beter wil worden” of de ‘ziekte-rol’ probeert in stand te houden. Sommige studies suggereren dat patiënten-ondersteuning-groepen herstel willen belemmeren, of dat relaties met ouders of partners een impact kan hebben op de uitkomsten. Er wordt geïmpliceerd dat M.E./CVS-patiënten beter kunnen worden als ze daartoe gemotiveerd zijn of als ze worden weggehouden van negatieve invloeden (zelfs familieleden). Dergelijke medische verhalen omtrent M.E./CVS geven vorm aan hoe medische professionals en het publiek de ziekte beschouwen. We kunnen dit linken met het hoge niveau van sociaal stigma en onzekerheid die wordt gerapporteerd door M.E./CVS-patiënten. Dit geconstrueerd biopsychosociaal verhaal over M.E./CVS wordt dikwijls verworpen door de patiënten omdat het inaccuraat en misleidend is. We moeten meer geloofwaardigheid hechten aan patiënten-bevragingen en kwalitatieve studies die op een consistente manier de gevoelens van onrechtvaardigheid, epistemisch en hermeneutisch, van de patiënten onthullen [Blease C, Carel H, Geraghty K. Epistemic injustice in healthcare encounters: evidence from Chronic Fatigue Syndrome. J Med Ethics. (2017) 43: 549-557].

Psychologische schade: individueel en collectief lijden

De pogingen om M.E./CVS-patiënten een psychogene rationale op te leggen, kan een individuele patient schade berokkenen als deze diagnose niet accuraat is of als ze ongeschikt advies inhoudt; en kan nadelig zijn op collectief niveau (socio-cultureel), als dokters inaccurate beschrijvingen van M.E./CVS promoten die verschillen dan wat de patiënten ervaren. Bijvoorbeeld: de slechte responsen van patiënten op CGT & GOT zijn in strijd met wat dokters promoten – CGT & GOT zouden veilige en doeltreffende behandelingen zijn. In de klinische praktijk, bieden huisartsen een biopsychosociaal model rationale voor M.E./CVS aan, waarbij [verkeerdelijk] wordt beweerd dat CGT/GOT de enige succesvolle behandel-opties zijn. Voor patiënten die aanhankelijk zijn aan hun dokter’s ‘autoriteit’, kan dit meerdere potentieel iatrogene uitkomsten genereren. Ten eerste: patiënten moeten misschien een conflict zien te verzoenen tussen hun persoonlijke ziekte-percepties (bv. symptomen ervaren met sterke percepties van een lichamelijke ziekte) en een medisch BPS-model waar symptomen zelf-bestendigd zouden zijn. Daarbij raken patiënten in conflict met hun dokter omtrent de naam van de ziekte, de etiologie en de behandeling. Patiënten die het BPS-model en de bijhorende presentatie van hun ziekte niet aanvaarden, zouden me tegenzin kunnen beslissen niet meer op zoek te gaan naar verdere geneeskundige assistentie en aan hun lot worden overgelaten om in isolatie verder te lijden. Inderdaad: er is bewijs voor het feit dat veel M.E./CVS-patiënten, ontevreden als ze zijn met doktor/patient-interakties, niet meer kiezen voor de traditionele geneeskunde en hun heil zoeken in alternatieve therapieën. Ten tweede: patiënten die worden aangemoedigd te geloven dat ze niet aan een biologische ziekte lijden, zouden kunnen proberen normale fysieke aktiviteiten te ondernemen, resulterend in het erger worden van hun ziekte. Ten derde: patiënten zouden zichzelf het verwijt kunnen maken voor de slechte en onsuccesvolle responsen op behandelingen zoals CGT of GOT; terwijl de therapie zelf ongeschikt kan zijn. Ten vierde: patiënten die CGT aangeboden krijgen, zouden kunnen denken dat ze lijden aan een psychologische aandoening, terwijl dit niet het geval is. Ten slotte: M.E./CVS-patiënten zouden collectief kunnen gaan denken dat de medische gemeenschap inaccurate beschrijvingen van hun ziekte promoot in medische publicaties en de media. Alles te samen kunnen deze factoren het moeilijker maken voor patiënten om met hun aandoening om te gaan en het kan hun ‘standing’ in de gemeenschap aantasten. Er is robuuste research die aantoont dat M.E./CVS geassocieerd is met gevoelens van sociale isolatie, psychologische ellende en verlies van identiteit.

Bespreking en conclusie

Bespreking

Het biopsychosociaal model voor M.E./CVS stelt voor dat de ziekte, ten dele, een psychosomatische aandoening is, waarbij de symptomen van de patiënten worden bestendigd door dysfunktionele ziekte-overtuigingen en gedragingen die dienen te worden uitgedaagd door artsen of psychotherapeuten. Promotors van deze versie van het biopsychosociaal model suggereren dat psychologische/gedragmatige therapieën vereist zijn om de aandoening om te keren. Veel patiënten verwerpen dit BPS-model/kader – omdat het inaccuraat en stigmatiserend is. Hoewel er geen dwingend bewijsmateriaal is dat M.E./CVS een psychogene ziekte is, is er een drijfkracht in het gezondheid-beleid om M.E./CVS-patiënten te groeperen in een categorie gelabeld ‘medisch onverklaarde ziekte’ en naar CGT-klinieken door te verwijzen. Toch onthult bewijsmateriaal van dergelijke gespecialiseerde klinieken een hoge mate qua diagnostische fouten voor patiënten met M.E./CVS die worden doorverwezen en het bewijs voor de doeltreffendheid van CGT & GOT is zwak tot matig, CGT-GOT zijn geen genezende behandelingen. In tegenstelling daarmee categoriseert het Amerikaans ‘Institute of Medicine’ M.E./CVS als een ‘biologische ziekte’ en het Amerikaans ‘National Institutes of Health’ geeft immunologische en inflammatoire pathologie aan als belangrijke kenmerken van M.E./CVS. Er kan worden gediscussieerd over het feit of het biopsychosociaal model voor M.E./CVS scheefgegroeid is naar het ‘psycho-sociale’. Dit model propageert een onjuiste visie dat M.E./CVS sterk wordt beïnvloed door de psychologische toestand van de patient. Dit model verwijt de patiënten op een indirecte manier voor het bestendigen van hun ziekte en bepaalt dat de patiënten hun ziekte kunnen beëindigen door zicht te engageren voor psycho- en inspanning-therapie. Dit model creëert een perceptie dat M.E./CVS een ‘mind-body’ ziekte [lichamelijke symptomen ontstaan door een emotionele oorzaak] is, iets dat kan worden genezen d.m.v. positief denken (praat-therapie). Deze BPS-retoriek kan gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor het beïnvloeden van de manier waarop dokters en gezondheid-professionals de ziekte opvatten: niet als een ernstige fysieke of organische ziekte (biomedisch model) maar als een psychosomatisch syndroom (biopsychosociaal model). Deze 2 modellen bieden zeer contrasterende ideeën over wat M.E./CVS veroorzaakt en wat de symptomen genereert. Het BPS-model stelt dat de symptomen een gevolg zijn van de akties en gedachten van patiënten, terwijl het biomedisch model bepaalt dat de symptomen het direct resultaat zijn van biologische dysfunktie, dikwijls getriggerd door infektie. De 2 modellen zijn onverenigbaar en verhinderen de vooruitgang betreffende het begrijpen van deze ziekte en de ontwikkeling van behandelingen.

Deze ‘review’ identificeert bewijsmateriaal aangaande significante ontevredenheid en ellende gerapporteerd door veel M.E./CVS-patiënten na consultaties met dokters en verwante gezondheid-professionals, wat een paradox in het voetlicht stelt: nl. dat terwijl het BPS-model gebaseerd is op de notie meer ‘holistisch en gefocust op de patient’ te zijn, lijkt dit bij M.E./CVS niet het geval. Veel patiënten vinden het moeilijk toegang te krijgen tot goede medische ondersteuning, inclusief empathie van dokters. M.E./CVS-patiënten vertellen dikwijls dat ze beschuldigingen van hypochondrie door dokters dienen af te weren. Veel patiënten melden dat dokters vijandig zijn, ongelovig en twistziek. De diagnose is niet enkel dikwijls vertraagd maar eens ze is gesteld worden M.E./CVS-patiënten dikwijls in de richting van onpopulaire psychotherapeutische interventies (CGT en inspanning-therapie) geduwd, waardoor veel patiënten ‘mainstream’ geneeskunde opgeven. Niet verrassend: veel patiënten verwerpen het BPS-model dat poneert dat hun ziekte zelf-bestendigd wordt door hun akties en overtuigingen. Zodoende zijn we bezorgd over het feit dat de bredere ‘patiënten-stem’ dikwijls wordt genegeerd. In een enquête klasseerden M.E./CVS-patiënten de professionals die ze willen om hun aandoening te managen: huisartsen waren het populairst (1.502 eerst-keuze), gevolgd door specialisten (627 eerste-keuze); terwijl slechts 15 patiënten stemden voor psychiaters. Patiënten willen duidelijk een door huisartsen gedirigeerde geneeskundige zorg, i.p.v. management door psychiaters in gespecialiseerde CVS-centra […]. Er is bewijs dat de beste plaats om M.E./CVS te managen de eerstelijnszorg is, onder begeleiding van de huisarts van de patient, naast zelf-management of ‘pacing’ van aktiviteiten. Dokters, bijzonderlijk huisartsen in de frontlinie, blijven echter slecht opgeleid om M.E./CVS-patiënten te identificeren of te begeleiden. Dit kan verklaren waarom huisartsen dikwijls doorverwijzen naar CGT-centra – ze voelen wellicht aan dat ze niets anders kunnen aanbieden. We zijn het eens met de verklaring van Prof. Newton en haar medewerkers omtrent de noodzaak patiënten te betrekken bij planning van de behandeling en ontwerpen van de dienstverlening als prioriteit [Consulting patients in setting priorities in Myalgic Encephalomyelitis (M.E.) research: findings from a national on-line survey. Res Involv Engagem. (2015) 1: 11]. Er blijkt incongruentie tussen de wensen en behoeften van veel M.E./CVS-patiënten, en de aangeboden behandelingen aangeboden in het biopsychosociaal kader.

We schetsten hoe het biopsychosociaal model zoals toegepast in de praktijk (het BPS-kader) een aantal potentiële nadelen kan genereren voor M.E./CVS-patiënten (nummers 1-7 hierboven). Het is moeilijk om op een directe manier meldingen van ellende en nadelen voor de patiënten te linken met generische modellen; bij M.E./CVS werd het biopsychosociaal model echter uitgebreid als behandel-model beschreven, dus is rechtvaardigt ons overzicht het verbinden van BPS-praktijken met de meldingen van patiënten over ellende en ontevredenheid. De rechtvaardiging voor CGT en inspanning-therapie komt voort uit een BPS-model voor M.E./CVS. Engel et al. [zie hierboven] hoopten dat het biopsychosociaal model de focus van de geneeskunde zou verplaatsen weg van het zien van ziekte in termen van ziekte-pathologie, naar een meer patient-gerichte benadering die rekening houdt met het individu, haar/zijn levensverloop, sociale geschiedenis en mentale gezondheid. Ironisch genoeg voeren M.E./CVS-patiënten aan dat het BPS-model toegepast op hun ziekte, de belangrijke rol van biologische abnormaliteiten bagatelliseert, en de rol van psychologische en sociale factoren overdrijft. Het verwerpen door M.E./CVS-patiënten van het BPS-model beklemtoont één van de twee mogelijkheden: óf het biospsychosociaal model toegepast in de praktijk genereert de types nadelen die we hier hebben geïdentificeerd óf het wijkt af van de ethos van Engel’s zienswijze (t.t.z. het is niet biopsychosociaal). We argumenteren dat het BPS-kader zoals toegepast bij M.E./CVS een de facto te eng gericht psycho-sociaal model is dat bredere, in het oog springende biologische, psychologische en sociologische factoren niet in overweging neemt of aanpakt. Ongeacht semantische labels is er een noodzaak om modellen zorgvuldig te onderzoeken voor de praktijk. Modellen toegepast in de praktijk hebben het vermogen nadelen te genereren voor patiënten en deze nadelen dienen te worden geïdentificeerd en geminimaliseerd. Waar nadelen verbonden blijken met het biopsychosociaal model, moeten dergelijke praktijken worden herzien of gestopt om iatrogenese te voorkomen.

Beperkingen van dit overzicht

Verhalende overzichten zoals deze hier kunnen een waaier aan problemen geven, voornamelijk de bias betreffende het inclusie- en exclusie-proces voor het presenteren en interpreteren van gegevens. Deze vooroordelen zijn aanwezig in dit artikel maar we hebben echter geprobeerd hun impact te verminderen door het verkennen van tegenstrijdig bewijs en door te proberen meerdere lagen bewijsmateriaal op te nemen om onze interpretatie van de geïdentificeerde nadelen te ondersteunen. Er kan worden geargumenteerd dat benadeling/schade een subjectieve ervaring is en dat patiënten die daar melding van maken hu ervaringen verkeerd kunnen voorstellen, bijzonderlijk in enquêtes die ruimte laten voor herinnering- of bevraging-bias. Gezien echter meerdere academische studies en bevragingen van M.E./CVS-patiënten consistente ontevredenheid en ellende aantonen, suggereren we dat het bewijsmateriaal voor iatrogenese dat we presenteren, betrouwbaar is. Dit bewijsmateriaal kan verder getoetst en her-overwogen worden.

Besluit

Het huidig biopsychosociaal model toegepast in de praktijk houdt het potentieel in schade en ellende voor M.E./CVS-patiënten te genereren, zowel binnen als buiten het medisch consult. Dit overzicht identificeert 7 ‘modaliteiten van iatrogenese’ die M.E./CVS-patiënten kunnen ervaren. We zien een significante mate van mis-diagnose, moeilijkheden om tot een diagnose te komen en toegang tot zorg te krijgen, en consistente patiënten-ontevredenheid over de gekregen zorg. Er zijn een aantal brede gebieden van de geneeskundige praktijk die we als belangrijk zien bij het begrijpen van schade bij M.E./CVS. Deze omvatten: dokters die het begrip van patiënten over hun ziekte-etiologie en symptomen in vraag stellen; dokters die behandelingen promoten die niet de voorkeur van de patiënten genieten; en dokters die de patiënten (individuen of groepen) niet volledig betrekken bij het nemen van klinische beslissingen. We vinden dat het huidig biopsychosociaal kader voor de behandeling en het management van M.E./CVS onvoldoende ruimte laat voor het verhaal van patiënten. Conflict en schade worden meer waarschijnlijk wanneer de perspektieven van dokters en patiënten onverenigbaar blijven. We suggereren dat er alternatieve patient-gerichte modellen moeten worden ontwikkeld en gebruikt in de klinische praktijk.

Implicaties voor de praktijk

Hoewel de etiologie van M.E./CVS onduidelijk blijft, zou het ‘berokken vooral geen schade’ [primum non nocere] principe van de geneeskunde de praktijk moeten blijven richting geven. Dokters zouden het relaas van patiënten moeten respecteren, in plaats van te proberen ziekte-modellen en interventies van bovenaf op te leggen. De simpele daad van het erkennen van de bezorgdheden van patiënten en het betrekken van patiënten bij het nemen van beslissingen, kan veel ellende, isolatie en iatrogene schade (die veel M.E./CVS-patiënten melden) voorkomen [Geraghty K, Esmail A. Chronic Fatigue Syndrome: is the biopsychosocial model responsible for patient dissatisfaction and harm? Br J Gen Pract. (2016) 66: 437-438]. Nassir Ghaemi [zie hierboven] suggereert dat Karl Jaspers’ ‘method-based medicine’ [eigenlijk ‘method-based psychiatry’; stelt dat de keuze van de methode gebaseerd is op empirische gegevens (indien beschikbaar) en (anders) op conceptuele degelijkheid] of William Osler’s ‘medical humanist model’ [“De rol van de arts is het behandelen van de ziekte in het lichaam terwijl men het menselijk wezen, de persoon, die de ziekte heeft, begeleidt.”], meer patient-gerichte en pragmatische benaderingen – met weinig van de zwaktes van het biopsychosociaal model – bieden. De noodzaak voor een overéénstemmend praktijk-model is goed onderbouwd [Say RE, Thomson R. The importance of patient preferences in treatment decisions – challenges for doctors. BMJ (2003) 327: 542-545]. Een pragmatische patient-gerichte benadering moedigt artsen aan om open te zijn over de beperkingen van de medische wetenschap, terwijl ze een traditionele therapeutische rol behouden. Schade is een empirische realiteit bij de geneeskunde en is potentieel meetbaar, en dokters en researchers zouden moeten proberen iatrogenese beter te begrijpen, met een visie gericht op minimalisering. De bevindingen van deze ‘review’ zouden moeten worden aangewend om bewustzijn te wekken bij gezondheidzorg-professionals omtrent het potentieel voor iatrogenese bij het aanwenden van biopsychosociale benaderingen, bijzonderlijk bij M.E./CVS, maar ook in ander ziekte-domeinen. Medische opleiders zouden moeten onderwijzen over M.E./CVS in training-programma’s, bijzonderlijk voor dokters in de eerstelijnszorg. Researchers zouden ook onderzoek moeten verrichten naar alternatieve modellen en interventies die beter tegemoetkomen aan de noden van M.E./CVS-patiënten.

Volgende pagina »

Blog op WordPress.com.