M.E.(cvs)-wetenschap

september 20, 2015

Mitochondrieën-beschermende diëten voor M.E.(cvs)

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:10 pm
Tags: , , , ,

Dr Courtney Craig (drcourtneycraig.com) kreeg naar eigen zeggen op jonge leeftijd de diagnose “CVS”. Nu geeft ze voedingsadvies, verkoopt ze supplementen en ‘lifestyle’ therapieën. Ze is lid van de ‘American Clinical Board of Nutrition’ en de ‘American Nutrition Association’. “Doctor” Craig is geen arts (M.D.) en wij raden patiënten ook niet aan de hier besproken ‘behandelingen’ zomaar uit te proberen. We geven het artikel mee om geschoolde artsen/onderzoekers aan te sporen dit nader te bekijken…

————————-

Med Hypotheses. [pre-print Aug 2015]

Mitoprotective dietary approaches for Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: Caloric restriction, fasting and ketogenic diets

Craig C

Privé Praktijk, Queens, NY, V.S.

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom is een idiopathische ziekte gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid en neuro-immune abnormaliteiten. Steeds meer bewijsmateriaal wijst een mitochondriale dysfunktie aan als centrale boosdoener van de ziekte, omwille van de aktivatie van immune/inflammatoire mechanismen die de mitochondrieën belasten. Dit artikel exploreert dieet-strategieën die de mitochondrieën beschermen. Cellulaire mechanismen voor ketogene diëten, vasten en calorie-beperking worden reeds decennia-lang bestudeerd en onthullen nu mitochondrieën-specifieke mechanismen die een rol zouden kunnen spelen bij de vermindering van de symptomen van Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom. Toekomstig onderzoek zou de fysiologische effekten van deze dieet-strategieën bij Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom moeten verkennen.

Achtergrond

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een idiopathische ziekte die wordt gekenmerkt door invaliderende, langdurige vermoeidheid, bijzonderlijk na fysieke of mentale inspanning. Tot op heden zijn er geen medicijnen beschikbaar, aangezien de pathofysiologie onduidelijk blijft. Patiënten krijgen palliatieve zorg [gericht op verzachting of verlichting; niet genezing] waarvan het nut niet gekend is, omwille van het feit dat er beperkte gerandomiseerde, gecontroleerde testen zijn die de behandel-interventies onderzoeken. Weinig patiënten keren terug naar het funktionering-niveau van voor de ziekte en worstelen met levenslange invaliditeit.

Op basis van de huidige stand van zaken wat betreft de pathofysiolgie van ME/CVS, en deze van gelijkaardige chronische vermoeiende ziekten, kunnen dieet-interventies worden geformuleerd die verlichting van de symptomen zou kunnen bieden voor sommige patiënten. Er werden sleutel-kenmerken voor de ziekte aangetoond betreffende mitochondriale dysfunktie en oxidatieve stress. Diëten gericht op mitochondriale dysfunktie, en daardoor mitoprotectief, werden in de literatuur besproken. Deze omvatten calorische restrictie, vasten en ketogene [verhogen de concentratie keton-lichamen; energie-rijke verbindingen die o.a. andere door de hersenen worden gebruikt als brandstof in het geval van hypoglycemie] diëten.

Dieet-trends bij ME/CVS

Veel patiënten rapporteren zelf over het gebruik van speciale diëten om de symptomen van ME/CVS te beheersen. Er zijn echter weinig studies die hebben onderzocht welk effekt deze interventies hebben op de symptoom-ernst en het funktioneel vermogen. ME/CVS-patiënten hanteren heterogene voeding-restrictie patronen. Voeding-sensitiviteiten komen courant voor, wat resulteert in het vermijden van mogelijke voeding-allergenen die de vermoeidheid kunnen verergeren of de darm-klachten kunnen verergeren. Zelf-gerapporteerde gegevens duiden op het vermijden van zuivel, suikers, alkohol, gluten-bevattende granen of alle graan-produkten. Onderzoekers wezen op de geringe inname van groenten en vezels door een grote groep (247) Nederlandse patiënten. Gezien de sterke verbreiding van zelf-opgelegde dieet-restricties bij ME/CVS-patiënten, is er een enorme nood aan gevalideerde voeding-interventies.

Mitochondriale dysfunktie bij ME/CVS

Er is steeds meer bewijsmateriaal voor de rol van mitochondriale gezondheid bij verscheidene chronische ziekten met vermoeidheid als hoofd-symptoom. Dit omvat neurodegeneratieve ziekte, kanker, auto-immune ziekte en cardiovasculaire ziekte. Inderdaad: vermoeidheid is een definiërend symptoom van mitochondriale dysfunktie en er wordt dus beweerd dat deze betrokken is bij de pathofysiologie van ME/CVS. Hoewel er geen definitieve gevalideerde biomerker voor ME/CVS is, werden tekenen van inflammatie, immuun-dysfunktie en nutriënten-deficiëntie die een mitochondriale etiologie ondersteunen in de literatuur beschreven. Of mitochondriale dysfunktie een primaire etiologie of gevolg is, kan echter nog niet worden vastgesteld.

Studies bij ME/CVS-patiënten tonen een mogelijke pathognomonische [kenmerkende] rol voor mitochondriale dysfunktie aan, te wijten aan oxidatieve stress. Er werd verminderd mitochondriaal membraan elektron-transporter coenzyme-Q10 gevonden. Er werden ook significante omgekeerde verbanden geobserveerd tussen de anti-oxidante capaciteit van ME/CVS-patiënten en vermoeidheid-ernst scores. Gebruikmakend van computer-modellen die metaboliet-dynamieken in skelet-sieren tijdens inspanning en herstel simuleren, werd gedaalde mitochondriale capaciteit aangetoond. ME/CVS-patiënten hadden 70% mitochondriale capaciteit vergeleken met controles, met lactaat-accumulatie en vertraagd herstel van de ATP-concentratie [zie ‘Computer-model voor inspanning-intolerantie bij M.E.(cvs)]; een bevinding die consistent is met andere wat betreft abnormale lactaat-concentratie [zie ‘Verhoogd ventriculair lactaat & verlaagd corticaal glutathion impliceren oxidatieve stress bij CVS]. Een gerandomiseerde, dubbel-blinde placebo-gecontroleerde behandel-studie bestaande uit 8 weken supplementering met CoQ10 en NADH verbeterde de vermoeidheid en biochemische merkers voor mitochondriale dysfunktie [zie ‘Oraal Co-enzyme Q10 plus NADH voor M.E.(cvs)], wat verder suggestief is voor een of mitochondriale etiologie.

Tekorten aan glutathion (GSH), superoxide-dismutase (SOD), katalase, GSH-peroxidase en GSH-reductase werden vastgesteld in perifeer bloed van ME/CVS-patiënten. Verder werden merkers voor oxidatieve belasting opgemerkt: significant verhoogde plasma-peroxiden en 8-hydroxy-deoxyguanosine (een merker voor oxidatieve schade aan DNA).

F2-isoprostaan is de gouden standaard om objectief in vivo oxidatieve stress te meten. Een team [rond Vance Spence; Kennedy G, Spence V, McLaren M, Hill A, Underwood C, Belch J. Oxidative stress levels are raised in Chronic Fatigue Syndrome and are associated with clinical symptoms. Free Radic Biol Med (2005) 39(5):584-589; zie ook:Oxidatieve stress] vond stijgingen van F2-isoprostaan bij ME/CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles. Een andere studie [zie ‘Interleukine-6 en isoprostanen bij CVS na inspanning] heeft verhoogd F2-isoprostaan gevonden bij ME/CVS-patiënten in rust en tijdens inspanning vergeleken met gezonde controles.

Mitochondrieën zijn dynamische organellen die hun morfologie wijzigen in respons op stressoren of veranderingen qua cellulair energie-metabolisme. Mitochondrieën ondergaan verlenging, fusie en splitsing; wat de recyclage van membranen toelaat en het herwinnen van onbeschadigd mtDNA om de mitochondriale funktie te behouden. Bioptie-studies bij ME/CVS-patiënten zijn niet overtuigend maar geven veranderingen qua mitochondriale morfologie aan. Een studie vond hypertrofe mitochondrieën in de vastus lateralis van ME/CVS-patiënten vergeleken met controles. Een andere noteerde mitochondriale hyperplasie in biopten, maar geen verandering qua mitochondriale struktuur. [voor een overzicht: Filler K et al. Association of mitochondrial dysfunction and fatigue: a review of the literature. BBA Clin (2014) 1: 12-23] Inderdaad: mitochondriale hyperplasie is een sleutel-kenmerk van mitochondriale ziekte en cellulaire stress via stimulatie van de mitochondriale biogenese. Meer onderzoek is aangewezen, maar deze bevindingen kunnen de mitochondriale dysfunktie als een aandrijver van de ziekte verder verduidelijken.

Chronische virale infekties kunnen verantwoordelijk zijn voor mitochondriale beschadiging. Mitochondrieën zijn gekend betrokken te zijn bij immuun-cel signalisering via stimulatie van de aangeboren immuniteit na detektie van pathogenen. Het buiten-membraan huisvest belangrijke immuun-complexen zoals Toll-like receptoren en het mitochondriaal antiviraal signalisering-proteïne [MAVS; vereist voor aktivatie van transcriptiefactoren die expressie van β-interferon reguleren en bijdragen tot antivirale immuniteit], dat het NF-κB mechanisme triggert. Door deze mechanismen hebben chronische virale infekties het potentieel om een vicieuze cyclus te creëeren die de normale mitobioenergetica verstoort en daardoor oxidatieve stress verhoogt. Onderzoekers [Anand S, Tikoo S. Viruses as modulators of mitochondrial functions. Adv Virol (2013) 738794] bekeken deze mechanismen specifiek bij Coxsackie-virus, Entero-virus en Epstein-Barr-virus – die dikwijls betrokken bleken bij de pathofysiologe van ME/CVS. Talrijke studies vonden latente, of terugkerende, virale infekties bij ME/CVS-patiënten maar een virale etiologie blijft echter onduidelijk.

Mitoprotectieve diëten: calorische restrictie & vasten

Calorische restrictie (CR) wordt dikwijls gedefinieerd als een 20-40% reductie van de calorieën-opname. Calorische restrictie bleek effekten te hebben op de mitochondriale funktie en de redox-signalisering. Deze effekten kunnen worden bekomen via interventies zoals koolhydraten-restrictie, methionine-restrictie of om de andere dag vasten. Op niveau van de mitochondrieën kan CR leiden tot adaptieve responsen die inflammatoire mechanismen, energie-metabolisme, mtDNA-herstel en modulatie van de oxidatieve stress beïnvloeden. Er wordt gedacht dat matige cellulaire stress die voorkomt bij energie-restrictie een hormetisch effekt [schadelijk bij te veel, positief bij weinig] oplevert dat leidt tot adaptieve cel-responsen en weerstand tegen ziekte.

De exacte mechanismen waarmee CR de oxidatieve belasting op de mitochondrieën moduleert, worden niet volledig begrepen maar er wordt gedacht dat het ten dele te wijten is aan de verhoogde expressie van ontkoppelende proteïnen of stress-respons transcriptie-factoren. Een ander voorgesteld mechanisme is dat CR autofagie [strikt geregeld proces waarbij de cel eigen cel-produkten verteert in de zogenaamde lysomen; maakt deel uit van normale cel-groei, ontwikkeling en homeostase, en helpt het evenwicht behouden tussen synthese, afbraak en recyclage van cellulaire produkten] van beschadigde organellen – zoals mitochondrieën en proteïnen – stimuleert. Tijdens CR ondergaan mitochondrieën splisting, wat kan bijdragen tot de verwijdering van beschadigde mitochondrieën via mitofagie [= autofagie, ‘opruiming’ van (niet-funktionerende) mitochondrieën], wat zodoende leidt tot vermindering van de oxidatieve stress geproduceerd door beschadigde mitochondriale membranen (een cellulair schoonmakend effekt).

Nucleair SIRT1 als redox-modulator

De NAD+-afhankelijke proteïne-deacetylase famile van de sirtuinen [klasse van HDACs – histoon-deacetylasen zijn enzymen die acetyl-groepen (O=C-CH3) verwijderen; van belang bij de vertaling van RNA] staan bekend om hun modulatie van de redox-status in dieren- en menselijke modellen voor CR. Voorkomend in de nucleus, moduleert SIRT1 op een directe manier de oxidatieve stress via deacetylatering van transcriptie-factoren die beschermende genen reguleren. SIRT1 deacetyleert bv. ‘forkhead box’ transcriptie-factoren (FOXO) [transcriptie-factoren die fundamentele cellulaire processen zoals metabolisme, cel-differentiatie, cel-cyclus, DNA-herstel en andere reakties op cellulaire stress controleren] die de expressie van SOD2 [superoxide-dismutase-2] genen bevordert. Op zijn beurt inhiberen ge-upreguleerde SOD2 genen pro-inflammatoire cytokinen zoals TNFα en de interleukine-familie. TNFα is een krachtige verstoorder van de mitochondriale membranen, en kan een vicieuze cyclus van oxidatieve stress in gang zetten wanneer deze voortdurend ge-upreguleerd blijft.

Verscheidene studies bij ME/CVS-patiënten hebben abnormaliteiten in deze families van pro-inflammatoire cytokinen aangetoond. Anderen hebben TNFα-inhibitoren als een potentieel medicijn gesuggereerd.

Op een zelfde manier wordt cytokine-inductie gemoduleerd door SIRT1-aktivatie via inhibitie van het proteïne-complex NF-κB. SIRT1 inaktiveert de p56 subunit van NF-κB door deacetylering. Verhoogde NF-κB aktiviteit werd voorgesteld als een sleutel-mechanisme bij de bestendiging van ME/CVS-symptomen. Na aktivatie, induceert NF-κB transcriptie van pro-inflammatoire cytokinen zoals IL-1, IL-6, TNFα en COX-2. Er werd gesuggereerd dat verhoogd NF-κB positief gecorreleerd is met vermoeidheid en malaise bij ME/CVS-patiënten. CR kan daarom een middel zijn om deze inflammatoire mechanismen te moduleren en de symptoom-ernst te reduceren.

Mitochondriaal SIRT3 als redox-modulator

Het mitochondriale sirtuine, SIRT3, speelt ook een centrale rol in de redox-signalisering en wordt gemoduleerd via CR. CR induceert peroxisoom ‘proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha’ (PGC-1α) [lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme; PGC-1α stimuleert mitochondriale biogenese], wat een ‘master regulator’ van mitochondriale genen is, betrokken bij mitochondriale biogenese, metabolisme, de adaptieve stress-respons en onderdrukking van reaktieve zuurstof soorten (ROS). Er wordt gedacht dat PGC-1α SIRT3 gen-expressie controleert en zou kunnen deelnemen in een positieve feedback-lus in respons op stijgende AMP:ATP ratios. SIRT3 stimuleert ook de aktiviteit van het Krebs-cyclus [complexe reeks biochemische processen betrokken bij het oxidatief metabolisme van glucose; levert energie] enzyme isocitraat-dehydrogenase tijdens CR via deacetylatering. Isocitraat-dehydrogenase levert het reducerend equivalent (NADP+/NADPH) voor de recyclage van glutathion, en biedt zodoende een kritiek mechanisme voor het behouden van de algemene cellulaire redox-status. Tenslotte zorgt SIRT3 voor deacetylering en aktivatie van mangaan superoxide-dismutase (MnSOD), een ander belangrijk enzyme in de anti-oxidante verdediging.

Klinisch gebruik van calorische restrictie en vasten

De klinische manifestatie van deze cellulaire effekten werden bestudeerd in klinische proeven gebruikmakend van verscheidene vast- of CR-protocols. Er zijn verschillende vast-regimes: intermitterend vasten (afwisselende dagen of 2 dagen per week vasten) of periodiek alleen-water vasten (3 dagen of meer elke 2 of meer weken). Proeven met Reumatoïde Artritis patiënten die 1 tot 3 weken enkel-water vasten ondergingen, ervaarden minder subjectieve pijn en inflammatie. Een andere proef bij astmatici met over-gewicht, die 8 weken om de andere dag aan CR deden, vertoonden een daling qua objectieve merkers voor oxidatieve stress en inflammatie. Er werden reducties qua serum-TNFα gevonden, alsook van oxidatie-produkten (o.a. protiën-carbonylen). Ten laatste werd intermitterend vastend tijdens de Ramadan onderzocht. Metingen bij 50 gezonde mannen en vrouwen vóór, tijdens en na de Ramadan vertoonden een onderdrukking van pro-inflammatoire cytokinen IL-1β, IL-6 en TNFα na het vasten.

Proeven met vastende kanker-patiënten die chemotherapie kregen, tonen vermindering van de vermoeidheid en zwakte tijdens de behandeling – die de toxiciteit temperen en een mitochondriaal beschermend effekt suggereren. Een kleine studie bij fibromyalgie-patiënten (dikwijls co-morbide met ME/CVS) vergeleek traditionele reumatologische behandeling met een integratieve benadering die vasten omvatte. Na een periode van 2 weken, vertoonden de CR-patiënten verbeteringen van de ‘Fibromyalgia Impact Questionnaire’ (FIQ) scores alsook qua stemming [Michalsen A et al. In-patient treatment of fibromyalgia: a controlled non-randomized comparison of conventional medicine versus integrative medicine including fasting therapy. Evid Based Complement Alternat Med (2013) 908610]. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen of deze effekten kunnen worden bereikt in proeven met goed geselekteerde ME/CVS-patiënten.

Mitoprotectieve diëten: ketogene diëten

Een ketogeen dieet (KD) – gedefinieerd als een dieet met veel vet, zeer weinig koolhydraten – kan de effekten van CR of vasten nabootsen. De keton-lichamen aceto-acetaat en β-hydroxyboterzuur (βHOB) worden aangemaakt tijdens lipolyse via het genereren van acetyl-CoA, zoals voorkomt bij vasten of bij diëten met zeer weinig koolhydraten en veel vetten. De mitochondriale effekten van KD zijn gelijkaardig met deze die worden gezien bij CR (mechanismen verwant met zoals hierboven beschreven). Het is eigenlijk moeilijk te bepalen of de positieve cellulaire effekten die worden gezien bij CR en ketogene studies te wijten zijn aan verhoogde keton-lichamen, glucose-reductie of de unieke metabole en cellulaire adaptieve toestand die er het resultaat van is.

KD, wat traditioneel wordt gebruikt bij het managen van moeilijk te behandelen epilepsie, staat al lang bekend om zijn neuroprotectieve effekten, mogelijks voortvloeiend uit mitochondriale veerkracht en biogenese. Kanker-research toonde de rol aan van KD bij de verbetering van de mitochondriale werking en bio-energetica. Ketogene diëten werden voorgesteld als een therapeutische benadering voor ziekten die worden gekenmerkt door mitochondriopathie, zoals neurodegeneratieve ziekte. Bij knaagdieren bleken ketonen te leiden tot verhoogd fosfocreatine [belangrijke energie-voorraad in spieren en hersenen] in hartspier-cellen en substantiële verhogingen qua ATP in geïsoleerde hersen-mitochondrieën.

Mitochondriale effekten van β-hydroxyboterzuur

Studies bij knaagdieren tonen dat βHOB een endogene en specifieke inhibitor is van klasse-I histoon-deacetylasen [zie hierboven] – wat resulteert in algemene veranderingen zoals o.a. gen-transcriptie van oxidatieve stress resistentie factoren zoals FOXO3a. Zoals SIRT3-aktiviteit bij CR, richt FOXO3a zich op mitochondriaal MnSOD en katalase om radikalen te ‘doven’, wat βHOB een waardevolle mitochondriale bewaker tegen oxidatieve stress maakt. Bij knaagdieren verbeteren KD de GSH:GSSG ratio door upregulering van de expressie van glutamaat-cysteine-ligase (GCL) in de hypocampus, het bepalend enzyme bij glutathion-biosynthese. Toediening van exogene ketonen [aceto-acetaat, β-hydroxyboterzuur] in vivo en in vitro bleek ook het vermogen te hebben om ROS te reduceren [Masino S, Ruskin D. Ketogenic diets and pain. J Child Neurol (2013) 28: 993-1001]. Andere onderzoekers vonden dat βHOB het NLRP3-inflammasoom – een proteïne dat een rol speelt bij inflammatoire mechanismen en apoptose – kan blokkeren. Daarom zouden KD een middel kunnen bieden om de cytoprotectieve effekten van mitofagie te bevorderen […].

Ketonen en ‘mammalian target of rapamycin’

Ten slotte: keton-lichamen moduleren redox-signalisering via de inhibitie van ‘mammalian target of rapamycin’ (mTOR) [een centrale regulator van de cel-groei en proliferatie in respons op omgeving-stimuli zoals groei-factoren of nutriënten]. Het mTOR-mechanisme reageert op verscheidene metabole signalen die beïnvloed kunnen worden via het dieet. mTOR wordt gestimuleerd door insuline-signalisering, groei-factoren (IGF-1, IGF-2), ATP:AMP ratios en hyperglycemie. Verminderde mTOR-aktiviteit bevordert glycolytische mechanismen en mitofagie. Verhoogde aktiviteit is geassocieerd met hyperpolarisatie van de mitochondriale membranen en verhoogde oxidatieve molekulen. KD lijkt mTOR-aktiviteit te inhiberen via modulatie van AMPK-aktiviteit, een regulator van de mitochondriale biogenese en beta-oxidatie [de cyclus die acyl-CoA esters doorlopen totdat ze volledig geoxideerd zijn].

Klinisch gebruik van ketogene diëten

Ketogene diëten beslaan een verscheidenheid aan vet/koolhydraten verhoudingen. Veel studies gebruikten een 4:1 ratio [4 gram vetten voor elke gram proteïnen en koolhydraten], deze verhouding is echter moeilijk vol te houden en kan onsmakelijk zijn. Langdurende KD kunnen worden gepland via het monitoren van keton-waarden in het bloed t.o.v. bloed-glucose (Glucose Keton Index Calculator; GKIC) om de individuele respons te bepalen op bepaalde koolhydraten-bevattende voedingsmiddelen.

Het bereiken van een nutritionele ketose met therapeutische serum βHOB-waarden kan worden geholpen door het gebruik van mimetica [Calorie Restrictie Mimetica (CRM) = stoffen die de genetische, biochemische en fysieke werkingen van calorie-restrictie nabootsen; bv. resveratrol, metformine, carnosine, oxalo-azijnzuur, naloxon, leptine, adiponectine, rapamycine, sirtuinen]. Er werd gesuggereerd dat het aanhouden van 2-5 mmol βHOB in het bloed voordelige effekten heeft in modellen voor Alzheimer’s & Parkinson’s [Veech B et al. Ketone bodies, potential therapeutic uses. IUBMB Life (2001) 51: 241-247]. Researchers suggereerden dat synthetische esters of polymeren van βHOB in dosissen van minstens 100-150g [!!!] per dag resulteert in adequate bloed-waarden.

Twee piloot-studies toonden anti-inflammatoire effekten aan van ketogene diëten in obese patiënten met niet-alkoholische vette-lever ziekte. Dieet-proeven of interventionele studies met keton-mimetica zijn beperkt bij mensen tot het bepalen van de anti-inflammatoire of mitochondriale effekten gebruikmakend van objectieve merkers.

Besluiten

Er is steeds meer bewijsmateriaal beschikbaar dat suggestief is voor een mitochondriale etiologie bij ME/CVS. Diëten die focussen op mitochondrieën zouden daarom een veilige, kosten-besparende interventie kunnen zijn voor ME/CVS-patiënten die anders maar beperkte behandel-opties hebben. Ketogene diëten, CR of vasten – die reeds tientalen jaren worden bestudeerd – hebben een geschiedenis van gebruik voor andere aandoeningen, zoals epilepsie, kanker en inflammatoire ziekte. Deze types voeding-strategieën zouden kunnen worden geïmplementeerd onder de begeleiding van een goed opgeleide gezondheid-werker. Voeding-strategieën, in combinatie met traditionele palliatieve behandelingen, dienen ‘evidence-based’ te zijn en in lijn liggen met het huidig begrip van de ziekte. De bestaande kennis en gebrek aan goedgekeurde behandelingen voor ME/CVS, bendadrukt de nood aan ‘evidence-based’ behandel-strategieën gericht op mitochondrieën.

Advertenties

mei 1, 2015

Abnormale AMPK-aktivatie & glucose-opname in spiercellen bij CVS

Filed under: Celbiologie,Inspanning — mewetenschap @ 7:24 am
Tags: , , , , , ,

Een onderzoeksteam van de ‘Newcastle University’ o.l.v. Prof. Julia Newton toont hier aan dat er iets ‘mis’ is met het spierweefsel zelf bij M.E.(cvs). Bij inspanning reageren de spiercellen van patiënten duidelijk helemaal anders dan die van gezonde controles. De resultaten zetten grote vraagtekens bij de bewering als zou de ziekte een psychologische aandoening zijn want de gevonden (lange-termijn) veranderingen in de spieren blijven bestaan bij in vitro (in proefbuizen) onderzoek. In een proefbuis is er bv. geen “bewegingsangst”.

De researchers suggereren dat het zou kunnen gaan om een (epi)genetische wijziging, dat de gen-expressie in deze cellen is veranderd. Er wordt niet gespeculeerd over wat de oorzaak van een (epi)genetisch mechanisme zou zijn. Bij aankondiging van de preliminaire bevindingen van dit onderzoek (enkele jaren voor publicatie), meldde Newton dat spier-weefsel van M.E.(cvs) een abnormale lacaat-accumulatie in respons op inspanning (in vitro) vertoont en dat dit consistent is met de bevindingen van haar MRI-studie (Journal of Internal Medicine 267 (2010) 394-401. Abnormalities in pH-handling by peripheral muscle and potential regulation by the autonomic nervous system in Chronic Fatigue Syndrome; zie ‘Abnormale zuur-verwerking in spieren bij CVS’). Hier wordt echter niks gezegd over lactaat-waarden…

Uit een biopt van een spier aan de voorzijde van het dijbeen werden skelet-spier-cellen geïsoleerd. Er werd elektrische puls stimulatie (EPS) toegepast om een inspanning te simuleren – daarbij worden myotubes (zich ontwikkelende skelet-spier-vezels met een buisvormig uitzicht; bij myogenese – de vorming van spier-weefsel – worden spier-vezels gevormd door fusie van myoblasten (voorlopers van spier-cellen) tot meer-kernige vezels, de myotubes) in cultuur gezet en contracties geïnduceerd – en het effekt op de cellen zelf bekeken. Dit gebeurt allemaal onder dezelfde gestandaardiseerde omstandigheden, zodat verschillen de wijzigingen bij patiënten t.o.v. controles weerspiegelen.

De voornaamste bevindingen: (a) AMPK (AMP-geaktiveerd kinase, een energie-voelend alarm-proteïne dat een dreigende energie-crisis in de cel voorkomt) en glucose-opname (belangrijk voor energie-produktie) verhoogde niet bij M.E.(cvs); (b) De secretie van interleukine-6 (cytokine betrokken bij inflammatie; bij inspanning door spieren geproduceerd om herstel te bevorderen – ‘p38 MAPK-induced nuclear factor-kappaB activity is required for skeletal muscle differentiation: role of interleukin-6’. Molecular biology of the Cell (2004) 15: 2013-26), was significant verminderd bij in M.E.(cvs); (c) De expressie van myogenine (dat ontwikkeling en herstel van skelet-spieren coördineert) was hoger bij M.E.(cvs), zelfs zonder ‘inspanning’.

Het feit dat de de cel-culturen van M.E.(cvs) niet in staat bleken de opname van glucose te verhogen in respons op ‘inspanning’ weerspiegelt waarschijnlijk de verstoorde aktivatie van AMPK, een complex enzyme. Alle levende cellen moeten een hoge verhouding ATP/ADP aanhouden, als ze willen overleven. In gezonde cellen wordt ADP en fosfaat omgezet naar normale waarden ATP (‘opladen’); anderzijds verkrijgen cellulaire processen hun energie door het omzetten van ATP naar ADP en fosfaat (‘ontladen’). Deze processen worden in evenwicht gehouden door gesofisticeerde regulerende systemen. Het AMPK-systeem speelt een belangrijke rol als sensor voor de cellulaire energie-status. Zoals de auteurs aangeven: het gebrek aan aktivatie van AMPK tijdens ‘inspanning’ in spiercellen bij M.E.(cvs) duidt op een abnormaliteit op het niveau van AMPK of in andere regulerende enzymen.

————————-

PLOS One (April 2015)

Abnormalities of AMPK Activation and Glucose Uptake in Cultured Skeletal Muscle Cells from Individuals with Chronic Fatigue Syndrome

Audrey E. Brown (1), David E. Jones (1,2), Mark Walker (1,2), Julia L. Newton (2,3)

1 Institute of Cellular Medicine, William Leech Building, Medical School, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, United Kingdom

2 Newcastle Hospitals, NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, United Kingdom

3 Institute for Ageing and Health, Campus for Ageing and Vitality, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, United Kingdom

Samenvatting

Achtergrond Post-exertionele spier-vermoeidheid is een sleutel-kenmerk bij Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Er werden abnormaliteiten in de werking van skelet-spieren geïdentificeerd bij sommige maar niet alle patiënten met CVS. Om te proberen de mogelijke verstorende factoren te beperken die zouden kunnen bijdragen tot deze klinische heterogeniteit, ontwikkelden we een nieuw in vitro systeem dat vergelijking van AMP-kinase (AMPK) aktivatie en metabole responsen op inspanning in gecultiveerde skelet-spier-cellen van CVS-patiënten en controle-individuen toelaat.

Methodes Er werden culturen van skelet-spier-cellen opgezet van 10 individuen met CVS en 7 voor leeftijd gematchte controles, waarop elektrische puls stimulatie (EPS) werd toegepast gedurende 24h en werd onderzocht op veranderingen geassocieerd met inspanning.

Resultaten In de basale toestand, vertoonden CVS-culturen verhoogde myogenine-expressie maar gedaalde IL-6 secretie tijdens differentiatie, vergeleken met de controle-culturen. Controle-culturen onderworpen aan 16h EPS vertoonden een significante toename van AMPK-fosforylatie en glucose-opname vergeleken met ongestimuleerde cellen. In tegenstelling daarmee vertoonden CVS-culturen geen toename qua AMPK-fosforylatie of glucose-opname na 16h EPS. De glucose-opname bleef echter responsief op insuline in de CVS-cellen, wat wijst op een inspanning-gerelateerd defekt. De IL-6 secretie in respons op EPS was significant gereduceerd bij CVS vergeleken met controle-culturen op alle gemeten tijdstippen.

Besluit EPS is een doeltreffend model voor het opwekken van spier-contractie en de metabole veranderingen die gepaard gaan met inspanning in gecultiveerde skelet-spier-cellen. We vonden 4 belangrijke verschillen in gecultiveerde skelet-spier-cellen van individuen met CVS: verhoogde myogenine-expressie in de basale toestand, verstoorde aktivatie van AMPK, verstoorde stimulatie van glucose-opname en verminderde afgifte van IL-6. Het vinden van deze verschillen in gecultiveerde skelet-spier-cellen van CVS-individuen wijst op een genetisch/epigenetisch mechanisme, en biedt een systeem om nieuwe therapeutische doelwitten te identificeren.

Inleiding

[…]

Vermoeide skelet-spieren zijn een sleutel-kenmerk bij CVS en studies wijzen op spier-funktie abnormaliteiten bij mensen met CVS [Loss of capacity to recover from acidosis on repeat exercise in Chronic Fatigue Syndrome: a case-control study. European Journal of Clinical Investigation (2012) 42:186-94; zie ‘ Geen herstel van acidose na herhaalde inspanning bij CVS] met gelijkaardige bevindingen als bij met vermoeidheid geassocieerde chronische ziekten. Gebruikmakend van nieuwe magnetische resonantie spectroscopie technieken voor spieren, hebben studies aangetoond dat als CVS-patiënten zich inspannen, sommigen grote hoeveelheden zuur in hun spieren genereren en moeilijkheden hebben dit te verwijderen na het beeïndigen van de inspanning. De respons op inspanning bij CVS-patiënten is echter heterogeen (wisselend engagement en een variabele metabole respons). Dus: hoewel er enig bewijs is voor een spier-specifiek defekt, werd er geen scherp-omlijnde, consistente abnormaliteit gevonden. Om dit aan te pakken, hebben we een inspanning-systeem ontworpen om de metabole respons van skelet-spier-cellen in vitro te onderzoeken. Op die manier waren we in staat de spier-cel funktie te bestuderen onder gestandaardiseerde omstandigheden (waarbij de effekten kunnen worden vermeden van mogelijke storende factoren die in vivo kunnen optreden, en het engagement en respons op inspanning kunnen beïnvloeden).

Er werd een aantal artikels gepubliceerd waarin de ontwikkeling van een methode voor het induceren van contracties in skelet-spier-cellen d.m.v. elektrische puls stimulatie (EPS) wordt beschreven. Er werd in skelet-spier myotubes van muizen getoond dat EPS de sarcomeer-montage kan versnellen via de inductie van verhogingen van Ca2+ in de cellen. [De eiwitten die een rol spelen bij samentrekking zijn opgebouwd uit actine- en myosine-molekulen en liggen binnen de spiervezels in bundeltjes gerangschikt (de myofibrillen). Deze bundels vertonen in de lengte-doorsnede een dwarsgestreept patroon. De strepen noemen we Z-lijnen. De dwarse streping ontstaat door de regelmatige opbouw van de myofibrillen: actine- en myosine-filamenten wisselen elkaar af. Binnen een myofibril noemen we de afstand van een Z-lijn tot een volgende Z-lijn een sarcomeer.] In dit model bleek EPS ook AMP-kinase (AMPK) te aktiveren, glucose-transport te verhogen en de afgifte van chemokinen (inclusief IL-6) te versterken. EPS werd ook beschreven in menselijke primaire skelet-spier-myotubes. Verhoogde sarcomeer-montage, AMPK-aktivatie, gestegen glycolyse en glucose-opname, en verhoogde chemokine-expressie zijn de sleutel-kenmerken van dit model. Deze gegevens wijzen er op dat EPS een geschikt model is voor het onderzoeken van inspanning-gerelateerde responsen in gecultiveerde cellen.

In de huidige studie was het doel elektrische puls stimulatie te gebruiken om de spier-funktie te onderzoeken gebruikmakend van gecultiveerde skelet-spier-cellen van patiënten met CVS en gezonde controles. De spier-cel-culturen zijn afgeleid van de satelliet-cellen [endogene stamcellen in de skelet-spieren die verantwoordelijk zijn voor het intrinsieke regeneratie-vermogen van de spieren] geïsoleerd uit een spier-biopt. De geïsoleerde cellen vormen eerst éénkernige myoblasten en kunnen dan worden gedifferentieerd in meer-kernige myotubes die de sleutel-kenmerken van rijpe spier-cellen vertonen. Aantrekkelijk bij het gebruik van spier-cel-culturen is dat ze worden blootgesteld aan gestandaardiseerde condities, zodat de verschillen die opduiken tussen CVS en controle, de veranderingen in de gecultiveerde cellen zullen weerspiegelen. Veranderingen die dan waarschijnlijk een epigenetische/genetische basis hebben.

Ontwerp en Methodes

Individuen

Er werden spier-biopten verkregen van 10 patiënten met de diagnose van Chronische Vermoeidheid Syndroom [Fukuda criteria] en 7 gezonde controles. De groepen waren gematcht voor leeftijd en omvatten mannen en vrouwen. […]

[…]

Resultaten

Karakterisatie van de differentiatie-capaciteit van skelet-spier-cellen

De hoeveelheid desmine-positieve cellen – percentage van het totaal aantal cellen […]. Er waren geen significante verschillen tussen controles en CVS (88,9 ± 7,8% vs 90,7 ± 9,2%, p = 0.5003). [desmine = spier-specifiek proteïne]

[…] Hoewel er geen statistische verschillen waren qua lengte en diameter [van de spiercellen; 7 dagen na initiatie van de differentiatie], was het oppervlak significant gereduceerd bij CVS t.o.v. controles (P < 0.0001). Er was geen verschil qua aantal myotubes op dat tijdstip. […].

De differentiatie-capaciteit van de gecultiveerde skelet-spier-cellen werd bepaald […] analyse voor myogenine (MYOG) expressie en IL-6 release in het cultuur-medium. MYOG is een regulerende factor bij myogenese die vereist is voor de differentiatie [proces waarbij een cel verandert van het één cel-type naar een ander] naar het finaal stadium van myotubes, terwijl IL-6 een cytokine is dat wordt geproduceerd door skelet-spieren en een rol kan spelen bij spier-cel proliferatie [cel-groei] en differentiatie. MYOG expressie […] vertoonde geen verschillen 24h na initiatie van de differentiatie maar na 72h en 7 dagen was de MYOG expressie significant verhoogd bij CVS t.o.v. controles (telkens p < 0.0001). De meting van IL-6 afgifte was vergelijkbaar na 24h en 72h maar na 7 dagen was de IL-6 release significant gedaald bij CVS vergeleken met controles (p < 0.05).

Ontwikkeling van inspanning cel-cultuur systeem

Er werd elektrische puls stimulatie (EPS) gebruikt om contractie van gecultiveerde myotubes te induceren. […] AMP-geaktiveerd proteïne kinase (AMPK) is een cellulaire energie-sensor die wordt geaktiveerd door een lage energie-status, zoals bij inspanning. Aktivatie van AMPK wordt bepaald m.b.v. specifieke antilichamen. In controle-culturen bleek de fosforylatie te stijgen bij EPS en was deze significant verhoogd na 16h (p = 0.006). In tegenstelling daarmee vertoonden CVS-culturen (onderworpen aan hetzelfde EPS-protocol) geen aktivatie van AMPK. De expressie van de ‘heavy chain’ van het proteïne myosine [van belang bij spier-samentrekking] bleek onveranderd door EPS bij controles of CVS […].

De cytotoxische effekten van het EPS-protocol werden bepaald door het meten van de afgifte van lactaat-dehydrogenase (LDH) in het medium. […] Er waren geen statistische verschillen tussen de 2 groepen.

[…]

Het effekt van inspanning en insuline op glucose-opname

Contractie verhoogt de opname van glucose in de spier-cellen op een insuline-onafhankelijke manier; daarom werd het effekt van het EPS-protocol op het glucose-metabolisme onderzocht via het meten van de opname van 2-deoxyglucose in de cellen in afwezigheid van insuline. Bij controle-cellen onder non-EPS condities was de insuline-gestimuleerde glucose-opname 1,3 maal verhoogde t.o.v. basale waarden (447,1 ± 25,3 pmol/min/mg vs 333,5 ± 20,2 pmol/min/mg, p < 0.0005). Na 16h EPS, verhoogde de glucose-opname tot 550,4 ± 35,9 pmol/min/mg (p < 0.0001 vs basaal), terwijl insuline een bijkomend effekt gaf in combinatie met EPS (verhoging tot 746,1 ± 70,9 pmol/min/mg (p < 0.005 vs enkel insuline). Bij non-EPS en EPS condities was de insuline-gestimuleerde glucose-opname in de CVS-culturen significant verhoogd (beide p < 0.0005). 16h EPS verhoogde de glucose-opname in aan- of afwezigheid van insuline niet, wat er op wijst dat de CVS-culturen niet in staat waren de glucose-opname in respons op inspanning te verhogen. Dit is consistent met de afwezigheid van AMPK-aktivatie. Zowel de basale als de insuline-gestimuleerde glucose-opname waren significant verhoogd bij CVS t.o.v. controles (p = 0.001 en p<0.05). Dit verandert echter niets aan de bevinding dat CVS niet in staat waren de glucose-opname in respons op EPS te verhogen, aangezien een toename qua glucose-opname werd gezien in aanwezigheid van insuline, wat er op wijst dat de cellen niet maximaal gestimuleerd waren in de basale toestand.

IL-6 secretie na spier-contractie

Skelet-spieren produceren IL-6 in respons op samentrekking. Controle-cellen vertoonden geen veranderingen qua IL-6 secretie na 4h EPS maar die was wel significant verhoogd na 24h (p < 0.001, vs ongestimuleerd). In de CVS-groep vertoonde de IL-6 secretie hetzelfde patroon maar de afgifte was op alle tijdstippen significant gedaald t.o.v. controles (p < 0.05 vs controle). Dit weerspiegelt de verminderde basale IL-6 afgifte die eerder werd geobserveerd.

Bespreking

We hebben elektrische puls stimulatie gebruikt om kern-aspecten van het inspanning-fenotype te genereren in gecultiveerde menselijke skelet-spier-cellen. We toonden dat EPS van gecultiveerde spier-cellen van gezonde controle-individuen resulteerde in de aktivatie van AMPK en myotube-contractie, karakteristieke kenmerken van inspanning-leverende spieren. Met dit inspanning-model vonden we 2 defekten in gecultiveerde skelet-spier-cellen van individuen met CVS: verstoorde aktivatie van AMPK en verzwakte stimulatie van glucose-opname. Interessant is dat de glucose-opname in respons op insuline normaal was in de CVS-culturen, wat wijst op een specifiek inspanning-gerelateerd defekt. De CVS- en controle-culturen werden onder identieke omstandigheden bestudeerd, wat het zeer waarschijnlijk maakt dat de defekten in de CVS-culturen een epigenetische en/of genetische basis hebben.

De afgifte van IL-6 was vergelijkbaar met controles tot 72h na initiatie van de differentiatie maar was significant gedaald op dag 7 bij de CVS myotube-culturen (vóór en tijdens contractie). Eerdere studies hebben geen verschil aangetoond qua circulerend IL-6 in rust of na een sub-maximale inspanning bij patiënten met CVS. Circulerend IL-6 weerspiegelt echter waarschijnlijk de release door meerdere weefsels. De studie die we hier beschrijven is de eerste die IL-6 onderzoekt dat specifiek door skelet-spier-cellen wordt afgegeven bij patiënten met CVS. Het belang van deze verminderde afgifte van IL-6 in een later stadium van de of spier-cel differentiatie is niet duidelijk. Acute blootstelling van spier-cellen aan IL-6 en andere pro-inflammatoire cytokinen zoals tumor necrose factor alfa (TNFα) bleek eerder een rol bij myogenese in skelet-spieren te spelen. Er werd aangetoond dat behandeling van muis myoblasten gedurende 24h met TNFα in combinatie met IL-6 myoblast-proliferatie bevordert. IL-6 bleek ook belangrijk bij in satelliet-cel proliferatie in vivo bij muizen […].

MYOG gen-expressie was significant verhoogd op 72h en 7 dagen na initiatie van differentiatie in de CVS-culturen vergeleken met controles. MYOG is een myogene regulerende factor die een kritieke rol speelt bij myoblast-differentiatie en is een merker voor terminale differentiatie. MYOG expressie neigt te stijgen gedurende de differentiatie, met een piek op 72-96h na initiatie. Verhoogde MYOG expressie bleek geassocieerd met verhoogde afgifte van het IL-6 en versterkte myotube-vorming in gecultiveerde muizen spier-cellen. In de huidige studie was de verhoogde MYOG expressie geassocieerd met een vermindering van de afgifte van IL-6 7 dagen na initiatie van de differentiatie in de CVS-culturen. Belangrijk: zowel controle- als CVS-culturen differentieerden gedurende een zelfde tijdspanne en onder gestandaardiseerde condities vóór de EPS-studies. MYOG expressie bleek betrokken bij de inspanning-capaciteit van skelet-spieren. Een muizen-model voor myogenine-depletie toonde een verhoogde inspanning-capaciteit […]. Muizen zonder het MYOG gen hadden een verhoogde aërobe capaciteit […]. Het is daarom mogelijk dat verhoogde myogenine-expressie een negatieve impact heeft op inspanning-capaciteit. Consistent met onze bevindingen toonde een vroegere studie aan dat – in een muizen-model met over-expressie van myogenine – verhoogde myogenine-expressie geassocieerd was met een kleiner myofiber-oppervlak. [myobiber = cylindrische, meer-kernige cel opgebouwd uit talrijke myofibrillen die samentrekken als ze wordt gestimuleerd]

Het gebrek aan aktivatie van AMPK tijdens EPS in spier-cellen van CVS-patiënten wijst op een spier-abnormaliteit op het niveau van, of upstream van, AMPK. AMPK is een proteïne-complex samengesteld uit een katalytische α-subunit en regulerende β- en γ-subunits. Onder normale fysiologische omstandigheden wordt AMPK geaktiveerd tijdens spier-contractie. Processen – zoals spier-contractie – die de AMP:ATP verhouding verhogen, bevorderen fosforylatie van AMPK […] door de binding van AMP (of ADP) op de γ subunit van AMPK. Upstream van AMPK fosforyleert lever kinase-B1 (LKB1) AMPK in de most cel-types. Het Ca2+/calmoduline-afhankelijk kinase kinase (CaMKK) kan in sommige cellen ook AMPK fosforyleren op een Ca2+-afhankelijke manier. […]. Deze kinasen upstream van AMPK vereisen verder onderzoek in onze groep CVS-individuen en de beschikbaarheid van ons in vitro spier-systeem zal een snel onderzoek naar potentiële therapieën en klinische testen toelaten.

Er is bewijsmateriaal dat suggereert dat IL-6 AMPK aktiveert. In skelet-spieren van muizen zonder IL-6 was – na 60 min inspanning – de fosforylatie van AMPK significant gereduceerd vergeleken met controles. Deze studie toonde ook dat incubatie van spieren van muizen met IL-6 direct AMPK-fosforylatie verhoogde. Er werd ook voorgesteld dat IL-6 AMPK aktiveert door het verhogen van cAMP en de AMP:ATP ratio. Het precieze mechanisme dat hierbij betrokken is, is echter nog onbekend. Bij mensen werd aangetoond dat de afgifte van IL-6 door been-spieren significant correleert met AMPK-aktiviteit tijdens een inspanning op een fiets-ergometer. Of verminderde afgifte van IL-6 door de CVS spier-culturen bijdraagt tot de verstoorde aktivatie van AMPK vergt verder onderzoek. Er is echter ook bewijsmateriaal dat suggereert dat AMPK de afgifte van IL-6 door skelet-spieren kan reguleren.

Elektrische puls stimulatie biedt een in vitro systeem dat pre-klinische testen toelaat met molekulen die de biochemische abnormaliteiten die worden gezien zouden kunnen manipuleren. Het bestuderen van deze gebieden van het metabool mechanisme die verstoord zijn bij patiënten met CVS en hoe deze farmacologische zouden kunnen worden gemanipuleerd, geeft opportuniteiten om snel, bestaande of nieuwe therapieën in klinische trials te kunnen testen bij CVS. Naast dit pre-klinisch experimenteel systeem dat ons toelaat beter de fysiologische basis van CVS te begrijpen, zou het een kans kunnen zijn om de pathogenese van vermoeidheid in ander met vermoeidheid geassocieerde chronische ziekten te exploreren. Terwijl éénlagige culturen een goed model zijn voor het bestuderen van de respons op inspanning in vitro, is een mogelijke beperking van het model dat bij 2D culturen de myotubes niet volledig in dezelfde richting liggen. Een manier om dit aan te pakken, is het ontwikkelen van een 3D cel-cultuur-systeem. […]

Studies suggereren dat graduele oefen therapie (GOT) voordelen heeft voor patiënten met CVS, hoewel deze klein zijn. CVS-patiënten voelen dikwijls dat inspanning hun symptomen integendeel verergert. Onze MRS-studies suggereerden dat er minstens 2 spier-fenotypes zijn voor de ganse op symptomen gebaseerde diagnostische klassificatie van CVS. Dit kan, gedeeltelijk, het beperkt nut voor GOT verklaren. We geloven dat de resultaten van de huidige studie verder de mogelijkheid van een perifere component voor CVS benadrukken, alsook de noodzaak om de spier-fenotypes van CVS te karakteriseren, vooraleer inspanning voor te schrijven. Er is verder werk vereist om de biochemische abnormaliteiten in spieren bij CVS en de impact die inspanning daarop kan hebben, te begrijpen.

Tot besluit: ‘alternating frequency’ EPS [afwisseling van pulsen met hoge en lage frequentie] is een doeltreffend model voor het opwekken van spier-contractie en de metabole veranderingen geassocieerd met inspanning. De verstoorde AMPK-aktivatie en glucose-opname in respons op EPS wijzen in de richting van een primaire abnormaliteit in de spieren van CVS-patiënten. De mechanismen betrokken bij de aktivatie van of AMPK bij mensen met CVS en met vermoeidheid geassocieerde chronische ziekten vereisen verder onderzoek.

————————-

Er worden enkele aanwijzingen gegeven voor welke kinasen upstream van AMPK men zou kunnen onderzoeken.

Ons lijkt Nucleaire factor-kappaB (NF-κB) – waar we al meermaals op deze paginas naar verwezen – ook hier een belangrijke rol te spelen. Uit de samenvatting van ‘Regulation of IkappaB kinase and NF-kappaB in contracting adult rat skeletal muscle’ (Am J Physiol Cell Physiol. (2005) 289: C794-801):

>>Nucleaire factor-kappaB (NF-κB) is een transcriptie-factor met belangrijke rollen bij het reguleren van aangeboren immuniteit en inflammatoire responsen. NF-κB wordt geaktiveerd door de fosforylatie van zijn inhibitor, IkappaB, door het IkappaB-kinase (IKK) complex. Fysieke inspanning veroorzaakt wijzigingen in de gen-expressie van skelet-spieren, toch blijven de betrokken signalisering-cascades en transcriptie-factoren grotendeels onbekend. […]. [bij ratten] Inspanning resulteerde in tot tweevoudige stijging qua IKKalfa/beta-fosforylatie in spieren. […]. Bijkomende kinasen die worden geaktiveerd door inspanning omvatten p38, ‘extracellular-signal regulated protein kinase’ [ERK] en ‘AMP-activated protein kinase’ [AMPK]. De resultaten suggereren dat deze kinasen de aktivatie van IKK en NF-κB kunenn beïnvloeden tijdens inspanning. 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-beta-D-ribofuranoside, een aktivator van AMPK, had geen effekt op IKK noch NF-κB aktiviteit. […]<<

april 11, 2015

Rol van cytokinen bij CVS spier-vermoeidheid

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 6:52 am
Tags: , , , , , , , ,

Professor Anne McArdle (‘University of Liverpool’) en haar team rapporteren hier over belangrijke preliminaire resultaten van research omtrent de rol van mitochondriale dysfunktie bij M.E.(cvs). Dit kadert in een project getiteld ‘Bepaling van mitochondriale funktie en cytokine-produktie in skelet-spieren van patiënten met M.E.(cvs)’.

De aanwezigheid van abnormale mitochondrieën (cellulaire ‘energie-fabriekjes’) in spieren van patiënten met M.E.(cvs) blijft het onderwerp van veel discussie. De reden voor de verscheidene bevindingen is waarschijnlijk het ontbreken van geschikte en gevoelige technieken om de mitochondriale funktie direct in spier-vezels te bepalen. Het bestuderen van die mitochondriale funktie in spier-vezels van mensen ‘in situ’ (ter plaatse) werd nu ontwikkeld: het betreft een methode waarbij bundels spier-vezels worden geïsoleerd en permeabel (doorlaatbaar) gemaakt met saponine.

Er wordt voorgesteld dat chronische generatie van ROS (radicale zuurstof soorten) door spier-mitochondrieën resulteert in chronische aktivatie van NF-κB (lees ook ‘NF-κB en Inspanning’ en ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’) en daaropvolgende laag-gradige inflammatie. De hypothese stelt verder dat aktivatie van NF-κB er toe leidt dat de spier een belangrijke bron van systemische pro-inflammatoire cytokinen wordt. Interventies die deze mitochondriale ROS- aanmaak of NF-κB aktivatie in spieren modificeren, zullen de systemische inflammatie verminderen en de spier-funktie verbeteren. Zie bv. ‘Anthocyaninen & NF-kB, oxidatieve stress, inflammatie, inspanning’ en ‘Vitamine-D, VDR, NF-kB, chronische inflammatie & vermoeidheid’.

De nieuwe techniek zal worden toegepast om mitochondriale funktie in spier-cellen in situ te bepalen en de rol van de spieren bij de produktie van inflammatoire mediatoren te onderzoeken. Onderstaand artikel zou het eerste in een reeks publicaties moeten zijn (waar zal worden gefocust op mitochondriale funktie). Het werk werd gefinancierd door de MRC (‘UK ME Research Collaborative’), BBSRC (‘Biotechnology and Biological Sciences Research Council’) en ‘M.E. Association’ (dus niet door farmaceutische bedrijven).

————————-

The FASEB Journal vol. 29 no. 1 Supplement 1055.34 (April 2015)

The Role of Cytokines in Muscle Fatigue in Patients with Chronic Fatigue Syndrome

Kate Earl (1), Giorgos Sakellariou (1), Daniel Owens (2), Melanie Sinclair (1), Manuel Fenech (1), Graeme Close (2), Clare Lawton (3), Louise Dye (3), Micheal Beadsworth (1) & Anne McArdle (1)

1 Institute of Ageing and Chronic Disease University of Liverpool United Kingdom

2 RISES Liverpool John Moores University United Kingdom

3 Psychological Sciences University of Leeds United Kingdom

Samenvatting

CVS wordt gekenmerkt door een ernstige mate persistente/terugkerende vermoeidheid. Er werd voorgestel dat chronische, laag-gradige inflammatie een rol kan spelen bij deze vermoeidheid. We recruteerden 100 onbehandelde patiënten met CVS (gemiddelde leeftijd 33 ± 12) en 100 voor leeftijd en geslacht gematchte gezonde controles (HCs). TNF-α in het serum werd bepaald d.m.v. ELISA. De subjectieve vermoeidheid werd bepaald via een vragenlijst en er werden spier-funktie testen ondernomen waarbij maximale vrijwillige contractie (MVC), ontwikkeling van elektrisch-gestimuleerde spierkracht en vermoeidheid-graad werden bepaald (quadriceps). De subjectieve vermoeidheid was hoger bij patiënten met CVS vergeleken met HCs. Preliminaire analyses toonden dat serum TNF-α niet-detekteerbaar was bij 97% van de HCs, terwijl 15% van de patiënten met CVS detekteerbaar (4,4 +/- 0,18 pg/ml) serum TNF-α vertoonden. De MVC was significant verminderd bij individuen met CVS vergeleken met HCs. Er werd geen verschil tussen de groepen gezien qua vermoeidheid in gestimuleerde spieren. Deze preliminaire gegevens suggereren dat een sub-groep van patiënten met CVS laag-gradige inflammatie hebben en er zijn analyses aan de gang om andere inflammatoire merkers in het serum en spieren van deze patiënten verder te karakteriseren, en te bepalen of dergelijke veranderingen een invloed hebben op indicatoren voor spier-funktie of centrale vermoeidheid.

————————-

Omwille van het feit dat het volledig artikel (nog) onbeschikbaar is, hier de commentaar door Dr Charles Shepherd, medisch adviseur van de ‘M.E. Association’ (www.meassociation.org.uk):

De hypothese aan de basis voor deze research is de volgende: de toepassing van nieuwe technieken ontwikkeld aan de Universiteit van Liverpool zal aantonen dat skelet-spier mitochondrieën bij patiënten met ME/CVS dysfunktioneel zijn en dat deze resulteren in spier-vermoeidheid. De dysfunktionele mitochondrieën aktiveren dan een proces dat leidt tot een chronische, laag-gradige inflammatie – wat courant wordt gerapporteerd bij patiënten met ME/CVS – dat geeft op zijn beurt aanleiding tot verdere mitochondriale abnormaliteiten en een vicieuze cirkel. Het begrijpen van de processen waarbij spier-vermoeidheid optreedt zal leiden tot optimale behandelingen [zie ook ‘Mogelijke therapeutische interventies voor mitochondriale dysfunktie] die deze vicieuze cirkel kunnen doorbreken en de spier-funktie en het welzijn van de individuen kunnen verbeteren. Deze preliminaire resultaten ondersteunen verder reeds gepubliceerd onderzoek (waarvan een deel werd gefinancierd door het ‘MEA Ramsay Research Fund’) dat abnormaliteiten in skelet-spieren aangeeft bij minstens een sub-groep en die niet het gevolg zijn van deconditionering. De preliminiaire resultaten hier ondersteunen ook een rol voor cytokine-geïnduceerde inflammatie bij ME/CVS […]. Andere componenten van dit spier-mitochondrieën onderzoek dat het ‘MEA Ramsay Research Fund’ financiert, is een onderzoek naar mogelijke therapeutische interventies. Het fonds helpt ook bij de financiering van een studie die kijkt naar mitochondriaal DNA (genetisch materiaal) bij ME/CVS.

Prof. Anne McArdle (presentatie op de ‘CMRC Conference in Bristol 2014):

Onze research gebruikt verscheidene experimentele systemen die werden ontwikkeld om ‘in vitro’ (studies op weefsels – verwijderd uit een levend organisme – onder laboratorium-condities) en ‘in vivo’ (studies op weefsels niet verwijderd uit een levend organisme) te bekijken op welke manier mitochondriale funktie kan worden gelinkt aan cytokine-veranderingen.

Prof. Jonathan Edwards (auto-immuniteit specialist van het ‘University College London’ zei eerder: “Prof. McArdle onderzoekt hoe mitochondriale funktie, generatie van of reaktieve zuurstof soorten (ROS) en ATP in de spieren verbonden zijn met signalisering door cytokinen zoals TNF. Spier-mitochondrieën verschillen van die in andere cellen qua ligging en densiteit. Ze stipte het belang aan van feedback-mechanismen die mogelijks langdurige abnormaliteiten in de regulering van het spier-metabolisme veroorzaken.”. Zijn commentaar nu (op het internet): “Voor mij is dit nieuws omdat het zeer specifiek na inspanning is. Ook de mediator werd specifiek gekozen om de hypothese te testen. De laboratorium-methodiek en de analyse van de gegevens zijn solide. Het lijkt op het eerste zicht slechts een formele validatie van wat reeds bekend was maar het is een enorme stap vooruit in de M.E.(cvs)-research. Het bevestigen van ‘wat iedereen weet’ met een degelijke kwaliteitscontrole, laat toe er verder op te bouwen. […] Ik twijfel er niet aan dat Anne McArdle kwaliteitsvolle research aflevert.”

Wij kijken uit naar het vervolg van het onderzoek: de resultaten van over de mitochondriale funktie bij M.E.(cvs) en mogelijke behandelingen!

januari 10, 2015

BDNF – neuroplasticiteit bij neuropathische pijn & centrale sensitisatie

Filed under: Neurologie — mewetenschap @ 8:26 am
Tags: , , , , , , , ,

Uit een piloot-studie omtrent BDNF bij CVS-individuen bleek BDNF in een type witte bloedcellen in het perifeer bloed merkelijk lager te zijn in vergelijking met gezonde controles. De vondst is echter niet specifiek voor CVS (is ook zo bij M.S.). Zie link hieronder. Nijs et al. beweerden eerder al dat het verminderen van BDNF (dat al laag is bij CVS), een beloftevolle manier zou zijn om de hyper-exciteerbaarheid te verminderen van het centraal zenuwstelsel bij patiënten met centrale sensitisatie pijn. (‘Treatment of central sensitization in patients with ‘unexplained’ chronic pain: an update’. Expert Opinion on Pharmacotherapy 2014). Lees over centrale sensitisatie in ons stuk ‘Centrale sensitisatie & pijn-behandeling’ (Treatment of central sensitization in patients with ‘unexplained’ chronic pain: what options do we have?’. Expert Opinion on Pharmacotherapy 2011)

Een Canadese onderzoekgroep publiceerde in 2005 het artikel ‘BDNF from microglia causes the shift in neuronal anion gradient underlying neuropathic pain’ in het wetenschappelijk tijdschrift Nature en meldde daarin dat de signalisering tussen microglia en neuronen een essentiële link is bij neuropathische pijn. Stimulatie van microglia met ATP lokt de release van BDNF door microglia uit. Het voorkomen van de afgifte van BDNF door microglia (hier via voorbehandelen met interfererend RNA – RNA dat de expressie van genen beïnvloedt – tegen BDNF vóór ATP-stimulatie) inhibeert de effekten van deze cellen (zie ook ‘Glia, glutamaat-transport en chronische pijn’). BDNF is dus een cruciale signalisering-molekule tussen microglia en neuronen en het blokkeren van dit signalisering-mechanisme is een therapeutische strategie voor het behandelen van neuropathische pijn.

Prof. Jo Nijs en collega’s onderzochten via een literatuur-studie wat de positieve en negatieve effekten van behandelingen die BDNF moduleren zouden kunnen zijn. Daar het volledig artikel niet beschikbaar is voor het publiek, proberen we zelf de aangehaalde mogelijke opties kort te overlopen. Zoals we al stelden in de inleiding van ons stuk ‘Brain derived neurotrophic factor’ is gedaald bij CVS & MS’ is er geen éénduidig antwoord en dus nog veel (klinisch onderzoek)werk aan de winkel… Jammer genoeg blijft het credo van het team rond Nijs ‘inspanning-therapie’ en is er blijkbaar weinig aandacht voor andere mogelijkheden.

————————-

Expert Opinion on Therapeutic Targets (Pre-print december 2014)

Brain-derived neurotrophic factor as a driving force behind neuroplasticity in neuropathic and central sensitization pain: a new therapeutic target?

Jo Nijs, Mira Meeus, Jan Versijpt, Maarten Moens, Inge Bos, Kristel Knaepen & Romain Meeusen

1 Pain in Motion international research group

2 Vrije Universiteit Brussel, Department of Human Physiology, Faculty of Physical Education and Physiotherapy, Medical Campus Jette, Brussels, Belgium

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

4 Ghent University, Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Gent, Belgium

5 University of Antwerp, Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Antwerp, Belgium

6 Vrije Universiteit Brussel, Department of Rehabilitation Sciences and Physiotherapy, Faculty of Physical Education and Physiotherapy, Brussel, Belgium

7 University Hospital Brussels, Department of Neurology and Centre for Neurosciences, Brussel, Belgium

8 University Hospital Brussels, Department of Neurosurgery and Centre for Neurosciences, Brussel, Belgium

9 Vrije Universiteit Brussel, Department of Manual Therapy, Faculty of Medicine and Pharmacology, Brussel, Belgium

Inleiding: Centrale sensitisatie is een vorm van onaangepaste neuroplasticiteit die aan de basis ligt van vele chronische pijn aandoeningen, waaronder neuropathische pijn, fibromyalgie, whiplash, hoofdpijn, chronische bekken-pijn syndroom en sommige vormen van artrose, lage rugpijn, epicondylitis [“tenniselleboog”], schouder-pijn en pijn bij kanker. [M.E.(cvs) wordt niet genoemd.] BDNF (neurotrofe factor uit de hersenen) is een drijvende kracht achter neuroplasticiteit, en is daarom van cruciaal belang voor het neurale onderhoud en herstel. BDNF draagt echter ook bij tot sensitisatie van pijn-mechanismen, waardoor het een interessant nieuw therapeutisch doelwit is.

Onderzochte gebieden: Er wordt een overzicht gepresenteerd van de sensitisatie-capaciteit van BDNF op elk niveau van de pijn-mechanismen, met inbegrip van de perifere nociceptoren, de ganglia, spinale dorsale hoorn neuronen, en de afdalende remmende en faciliterende mechanismen in de hersenen. Dit wordt gevolgd door het voorstellen van diverse potentiële therapeutische opties, variërend van indirecte beïnvloeding van BDNF-niveaus (met inspanning-therapie, anti-inflammatoire geneesmiddelen, melatonine, repetitieve transcraniale magnetische stimulatie) tot het meer specifiek targetten van BDNF’s receptoren en signalisatie-mechanismen (blokkeren van proteinase-geactiveerde receptoren 2 – NK-κβ signalering-route, toediening van fencyclidine voor het antagoniseren van NMDA-receptoren, of blokkade van de adenosine A2A receptor).

Experten-opinie: Dit gedeelte focust op het combineren van farmacotherapie met multimodale revalidatie voor het in evenwicht brengen van de schadelijke en therapeutische effecten van BNDF-behandeling bij patiënten met chronische pijn, evenals op het complexe en biopsychosociale karakter van chronische pijn.

————————-

BDNF heeft een sterke beschermende werking in de hersenen en het zenuwstelsel. Bij ratten bleek ook een anti-inflammatoir effekt van BDNF op het brein. Bij pijn door centrale sensitisatie blijkt BDNF anderzijds ook bij te dragen tot de ontwikkeling en het aanhouden van deze pijn (inductie van neuropathische pijn stage in een vroeg stadium na zenuwletsel bij ratten). De effekten van BDNF zijn dus niet ondubbelzinnig en het moduleren van zijn concentratie dient dus omzichtig te gebeuren. Bij CVS vond men – zie inleiding hierboven – lagere waarden dan bij controles. Nogmaals: het is duidelijk dat nog heel veel wetenschappelijk werk hieromtrent bij M.E.(cvs) nodig is.

Indirecte beïnvloeding van BDNF

* Inspanning-therapie: (Nijs et al. ‘Treatment of central sensitization in patients with ‘unexplained’ chronic pain: an update’ in Expert Opinion on Pharmacotherapy, 2014) >>“Therapeutic pain neuroscience education” is een continu proces dat wordt opgestart tijdens “opvoeding”-sessies voorafgaand aan en verdergezet via aktieve behandeling met specifieke inspanning-therapie [Nijs volgt hiermee de Nijmegense school; een dergelijke aanpak neemt de oorzaak van de ziekte niet weg en onaangepaste inspanning is schadelijke gebleken voor M.E.(cvs)-patienten.]. Waarom een ‘time-contingent’ benadering (“Voer deze inspanning uit gedurende 5 min, ongeacht de pijn.”) verkiezen boven een ‘symptom-contingent’ benadering (“Stop de inspanning als het pijn doet.”)? Centrale sensitisatie impliceert dat de hersenen pijn en andere ‘waarschuwing-signalen’ kunnen voortbrengen zelfs als er geen echte weefsel-schade is. Een ‘symptom-contingent’ benadering kan het makkelijker maken voor het brein om niet-specifieke waarschuwing-signalen/pijn te produceren, terwijl een ‘time-contingent’ benadering de door de hersenen georkestreerde pijn-faciliterende mechanismen kan deaktiveren. Inspanning-therapie heeft ook het vermogen om endogene analgesie te aktiveren bij patiënten met chronische pijn. Sommige patiënten met pijn door centrale sensitisatie (o.a. CVS en FM) zijn echter niet in staat tot deze aktivatie [zie ‘Dysfunktionele endogene pijnstilling tijdens inspanning bij patiënten met chronische pijn]. Het dient nog te worden bepaald of langdurige inspanning-therapie centrale sensitisatie kan behandelen’ [Nijs et al.: “sub-maximale inspanning en ‘zelf-gecontroleerde, fysiologisch beperkte inspanning triggert post-exertionele malaise”; Pain inhibition and post-exertional malaise in Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome: an experimental study. J Intern Med. (2010) 268: 265-78]. Een mogelijk mechanisme waarbij inspanning-therapie centrale sensitisatie zou kunnen counteren, is via het beïnvloeden van neurotrope factoren. Dag-dagelijkse en regelmatige inspanning bleek, in tegenstelling tot tijdelijke inspanning, BDNF in het bloed te doen dalen [bij RA-patiënten onder anti-TNF behandeling].<<

* Anti-inflammatoire geneesmiddelen:

Medicijnen zoals ibuprofen en indomethacine beïnvloeden de afgifte van BDNF in bloedplaatjes van ratten (Pharmacopsychiatry (2013) 46: 29-34).

Sigma-1 receptor chaperones (proteïnen die helpen bij het vouwen of ontvouwen en het op- of afbouwen van macro-molekulaire strukturen zoals proteïnen en DNA) reguleren de secretie van BDNF. Dehydroepiandrosteron (DHEA) is een agonist (aktivator) van de sigma-1 receptor. Ook het experimenteel middel cutamesine is een Sig-1R agonist dat de secretie van BDNF zou reguleren, zonder het mRNA-niveau ervan te beïnvloeden (Synapse (2012) 66: 630-9).

* Melatonine: Melatonine zou een analgesicum, anti-oxidant en anti-inflammatoir middel zijn. Het bleek de pijn te reduceren bij chronische bekken-pijn door endometriose (Efficacy of melatonin in the treatment of endometriosis: a phase II, randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Pain (2013) 154: 874-81). Verder klinisch onderzoek is nodig. Melatonine moduleert de secretie van BDNF (reductie; onafhankelijk van melatonine’s effekt op pijn).

* Repetitieve transcraniale magnetische stimulatie (rTMS): TMS is een neurofysiologische techniek waarbij d.m.v. van een korte magneetpuls een elektrisch stroompje wordt opgewekt (geïnduceerd) in het brein, waardoor hersengebieden kunnen worden gestimuleerd. Bij rTMS worden meerdere TMS-pulsen kort na elkaar gegeven. Uit de literatuur – geen studies bij M.E.(cvs): “Perifere BDNF-waarden stijgen niet na niet-invasive hersen-stimulatie bij depressie.” (World J Biol Psychiatry (2014) 29: 1-9); “rTMS upreguleert BDNF en bevordert de reorganisatie van abnormale corticale circuits” (bij muizen) (J Neurosci. (2014) 34: 10780-10792); rTMS versterkte het corticospinaal inhiberend systeem” & “veroorzaakte een hoger serum BDNF (vrouwen met chronische myofasciale pijn syndroom) (J Pain. (2014) 15: 845-55); “BDNF-concentratie in het serum daalde significant na stimulatie van de motor-cortex en pre-frontale cortex” (rTMS bij gezonde vrijwilligers) (Neuropsychobiology (2014) 69: 112-9); “rTMS reduceerde significant de pijn-intensiteit” (bij fibromyalgie) (Pain. (2011) 152: 1478-85).

Specifiek targetten van BDNF’s receptoren en signalisatie-mechanismen

* Blokkeren van proteinase-geaktiveerde receptor (PAR2): PAR2 moduleert inflammatoire responsen en werkt als een sensor voor proteolytische enzymen die worden aangemaakt tijdens infektie. >>BDNF speelt een kritieke rol in de pathogenese van neuropathische pijn, maar de regulering van de BDNF-release wordt niet goed begrepen. Dit werd onderzocht d.m.v. gecultiveerde microglia. De protease-geaktiveerde receptor 2 (PAR2) werd geaktiveerd. Blootstelling aan corticotripine-releasend hormoon (CRH) induceerde BDNF-afgifte door de microglia. Apoptose was evident in microglia na aktivatie door CRH. PAR2-aktivatie reduceerde apoptose maar verhoogde BDNF-waarden. Dit kon gedeeltelijk worden geblokkeerd d.m.v. PAR2 antagonisten.<< (‘Proteinase-activated receptor 2 modulates corticotropin releasing hormone induced brain-derived neurotrophic factor release from microglial cells’. Cell Biol Int. (2014) 38: 92-6)

* NK-κβ signalering-route: Uit ‘Intranasal brain-derived neurotrophic factor protects brain from ischemic insult via modulating local inflammation in rats’ (Neuroscience (2011) 172: 398-405): “BDNF kan hersenweefsel beschermen tegen beschadiging door zuurstof-tekort (beroerte). Bij ratten die via de neus BDNF kregen toegediend na zuurstof-tekort in de hersenen bleek het aantal geaktiveerde microglia en fagocyterende microglia verhoogd. BDNF onderdrukte TNF-α en verhoogde IL-10. BDNF verhoogde ook DNA-bindende aktiviteit van NF-κB. Intranasaal BDNF moduleert dus de lokale inflammatie.”. De vraag is echter of het een goed idee is bij M.E.(cvs) de microglia aan te zwengelen? (Lees o.a. ‘Chronische microglia aktivatie na overmatige immuun-stimulatie’ & ‘Cerebrale inflammatie? TNF-α, Microglia, Bloed-Hersen-Barrière’). Zie ook ‘Resveratrol induces the expression of interleukin-10 and brain-derived neurotrophic factor in BV2 microglia under hypoxia’ (Int J Mol Sci. (2014) 15: 15512-29): “Microglia zijn macrofagen van het CZS en spelen een belangrijke rol bij neuronaal herstel via het opruimen van beschadigde neuronen. Over-aktivatie van microglia leidt echter tot neuronale sterfte. De regulering van microgliale aktivatie is dus een doelwit bij aandoeningen van het CZS. Resveratrol, een natuurlijk flavonoïde met anti-oxidante effekten, onderdrukte in een microglia cel-lijn de expressie van het pro-inflammatoir TNF-α en verhoogde de expressie van het anti-inflammatoir IL-10. Resveratrol inhibeerde ook de aktivatie van NF-κB en het bevorderde de expressie van of BDNF in microglia bij zuurstof-tekort.”

* Toediening van fencyclidine voor het antagoniseren van NMDA-receptoren:

Fencyclidine (1-(1-fenylcyclohexyl)piperidine, afgekort PCP; ‘angel dust’) is een hallucinogeen dat aanleiding geeft tot schizophrenie-achtige symptomen. PCP zorgt in gecultiveerde corticale neuronen voor een snelle vermindering van de BDNF-transcriptie.

De selektieve NMDA-2B receptor antagonist (Ro 25-6981) blokkeerde bijna volledig de door BDNF-geïnduceerde mechanische (door aanraking) allodynia (allodynia = pijn ervaren bij een gewoonlijk niet-pijnlijke prikkel) bij ratten.

* Blokkeren van de adenosine A2A receptor: A2A receptoren zouden een rol spelen bij het reguleren van de zuurstof-consumptie van de hartspier en de bloeddoorstroming van de kransslagaders. Daarnaast kunnen ze over-reaktieve immuun-cellen negatief reguleren, waardoor ze weefsels beschermen tegen inflammatoire schade. De A2A receptor is komt ook tot expressie in de hersenen, waar het een belangrijke rol heeft bij het reguleren van de afgifte van glutamaat en dopamine.

juli 17, 2014

Mogelijke therapeutische interventies voor mitochondriale dysfunktie

Filed under: Behandeling,Celbiologie — mewetenschap @ 5:17 am
Tags: , , , , , , , ,

Professor Anne McArdle (Universitet van Liverpool) wordt door de Britse ‘Medical Researc Council’ gefinancierd voor een studie genaamd ‘Determination of mitochondrial function and cytokine-production in skeletal muscle of patients with CFS’. Een aantal studies hebben gesuggereerd dat er een defekt is bij de energie-produktie van spier-cellen (mitochondrieën) maar er is discussie over de aanwezigheid van abnormale mitochondrieën in spieren van CVS-patiënten. De tegenstrijdige bevindingen zijn wellicht te wijten aan de beperkte analyse-methodiek om de mitochondriale funktie op een directe manier in menselijke spier-vezels na te gaan. Belangrijke eigenschappen van mitochondrieën verschillen nl. in vivo en in vitro en het is dus nodig funktionele mitochondrieën op hun normale intracellulaire plaats, met bewaarde en essentiële interakties met andere organellen, te beoordelen. Haar team ontwikkelde een nieuwe techniek om menselijke mitochondrieën in situ (in de spier-vezels zelf, dus zonder ze er uit te isoleren) te bestuderen. Hun hypothese is dat skelet-spier mitochondrieën van CVS-patiënten dysfunktioneel zijn, wat resulteert in spier-vermoeidheid. De dysfunktionele mitochondrieën zouden een proces kunnen aktiveren dat tot een chronische, laag-gradige inflammatie leidt. Ze stellen voor dat chronische generatie vanvrije zuurstof-radikalen door spier-mitochondrieën resulteert in een chronische aktivatie van of NF-κB (zie o.a. Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’, ‘NF-κB en Inspanning’ & Anthocyaninen & NF-κB, oxidatieve stress, inflammatie, inspanning’) en dit zou tot gevolg hebben dat spieren een bron van systemische pro-inflammatorire cytokinen worden.

We wachten de resultaten af. Ondertussen bekijken we even de mogelijke manieren hoe deze onderzoek-groep denkt dit te behandelen. Daartoe geven we hier een artikel weer dat handelt over de vermindering qua spier-massa en werking van skelet-spieren bij het ouder worden. Dit is natuurlijk niet hetzelfde als wat bij M.E.(cvs) gebeurt maar bij deze aandoening komen ook inflammatie, veranderingen in de produktie van vrije zuurstof-radikalen, slechtere mitochondriale werking en verstoorde regeneratieve processen voor. De aangehaalde mogelijke behandelingen moeten nog terdege worden beoordeeld. We willen onderzoekers dan ook aanmanen daar werk van te maken.

————————-

Curr Opin Pharmacol. 16C: 116-121 (pre-print Mei 2014)

Mechanisms of skeletal muscle ageing; avenues for therapeutic intervention

Lightfoot AP1, McCormick R1, Nye GA1, McArdle A2

1 Skeletal Muscle Pathophysiology Research Group, Institute of Ageing and Chronic Disease, Faculty of Health and Life Science, University of Liverpool, UK

2 MRC Arthritis UK Centre for Integrated Research into Musculoskeletal Ageing, UK

Samenvatting

Ouderdom-gerelateerd verlies aan spier-massa en -funktie, sarcopenie genaamd, is een rampzalig proces, dat een ernstige impact heeft op de levenskwaliteit van oudere mensen. De mechanismen die aan de basis liggen van sarcopenie zijn onduidelijk en de ontwikkeling van optimale therapeutische interventies blijft moeilijk bereikbaar. Een verstoorde regeneratieve capaciteit, een verminderd vermogen om te reageren op stress, een verhoogde aanmaak van reaktieve zuurstof soorten en laag-gradige systemische inflammatie zijn allemaal belangrijke bijdragende factoren tot sarcopenie. Farmacologische interventies die gebruik maken van molekulen zoals 17AAG, SS-31 en Bimagrumab of natuurlijk voorkomende polyfenolen die zich richten op specifieke mechanismen, hebben een mogelijk nut bij de strijd tegen sarcopenie; hoewel verder onderzoek vereist is, in het bijzonder wat betreft het identificeren van de mechanismen die er voor zorgen dat spier-vezels volledig verdwijnen bij het ouder worden.

Artikel

Veroudering van skelet-spieren wordt gekenmerkt door een rampzalig verlies van spier-masse en -funktie

Leeftijd-gebonden verlies van spiermassa en -funktie is een belangrijke bijdragende factor tot fragiliteit bij oudere mensen. De definitie van dergelijke kwetsbaarheid is breed maar omvat een verminderde mobiliteit met een verhoogd risico op vallen. De effekten op de levenskwaliteit van de vergrijzende wereldbevolking en de daarmee gepaard gaande stijging van met ouderdom gerelateerde ziekten betekenen een belangrijke menselijke en financiële last voor de gezondheidszorg wereldwijd.

De spier-massa neemt af met ca. 1-2% per jaar, vanaf de leeftijd van 50 jaar. Bij stijgende leeftijd, wordt een vermindering van de spier-vezel dwars-doorsnede en een preferentieel verlies van glycolytische ‘fast-twitch’ type-II vezels gezien. [zie ‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS’: “verschuiving qua vezel-type proportie bij CVS-patiënten, m.n. de aanwezigheid van meer snelle vezels en minder trage vezels”] De vermindering van het totaal aantal vezels en qua aandeel van ‘fast-twitch’ vezels resulteert in een trage spieren, wat zich ook manifesteert als verminderde maximale kracht-output en verminderde aktivatie-snelheid. De mechanismen die geassocieerd zijn met het leeftijd-gerelateerd verlies van spier-massa en -funktie worden niet goed begrepen. Verhoogde laag-gradige systemische inflammatie, veranderingen qua aanmaak van reaktieve zuurstof soorten, veranderde mitochondriale funktie [Calvani R et al. Mitochondrial pathways in sarcopenia of aging and disuse muscle-atrophy. Biol Chem (2013) 394:393-414], gewijzigde bezenuwing van spieren, verminderde regeneratieve processen en effekten van inaktiviteit worden voorgesteld als belangrijke factoren bij de veroudering van skelet-spieren.

Het doel van deze ‘review’ is om de belangrijkste mechanismen geassocieerd met veroudering van de skelet-spieren samen te vatten, de vooruitgang betreffende het begrip omtrent sarcopenie te schetsen en mogelijke therapeutische mogelijkheden om het verlichten aan te geven.

Impact van inflammatie op ouder-wordende spieren

Bij het ouder worden, ontwikkelen zoogdieren een verhoogd niveau van laag-gradige chronische systemische inflammatie. Dit wordt gekenmerkt door verhoogde circulerende niveaus van meerdere pro-inflammatoire cytokinen zoals interleukine-6 (IL-6), tumor necrose factor alfa (TNF-α) en c-reaktief proteïne (CRP), samen met een vermindering qua anti-inflammatoire factoren zoals interleukine-10 (IL-10). Er werd aangetoond dat skelet-spieren een potentiële bron van diverse cytokinen, myokinen [cytokinen afgegeven door spiercellen in respons op inspanning] genaamd [Nielsen S, Pedersen BK: Skeletal muscle as an immunogenic organ. Curr Opin Pharmacol (2008) 8: 346-351], zijn. De rol en impact van myokinen bij verouderende skelet-spieren werd nog niet uitgebreid onderzocht maar er de mogelijkheid bestaat dat myokinen de lokale spier-omgeving aanzienlijk kunnen beïnvloeden en dat spieren een belangrijke bron van cytokinen tijdens veroudering kunnen zijn. Er werd voorgesteld dat inflammatie een belangrijke motor voor de veroudering van skelet-spieren is en het effekt van inflammatoire cytokinen op skelet-spieren werd vaak bestudeerd. Gegevens tonen dat blootstelling van skelet-spieren aan TNF-α leidt tot een verlies van totale proteïnen in de spieren, wat wordt bewezen door een verhoogde ubiquitine-conjugerende aktiviteit [ubiquitine-conjugatie = merken van proteïnen zodat ze kunnen afgebroken worden] geassocieerd met verhoogde nucleaire factor kappa-B (NF-κB) aktivatie en gemedieerd door, ten minste gedeeltelijk, reaktieve zuurstof soorten (ROS) [Li YP et al. Skeletal muscle myocytes undergo protein-loss and reactive oxygen mediated NF kappa-B activation in response to tumor necrosis factor alpha. FASEB J (1998) 12: 871-880]. In tegenstelling daarmee wordt voorgesteld dat IL-6 uitéénlopende effekten heeft op skelet-spieren, met als bewijs een katabool effekt, leidend tot atrofie en met een sleutel-rol bij door satelliet-cellen gemedieerde hypertrofie. Zodoende kan de ontwikkeling van therapeutische interventies die zich richten op inflammatoire mechanismen een mogelijke behandeling bieden voor ten minste enkele aspecten van leeftijd-gerelateerde spier-dysfunktie.

Verhoogde oxidatieve schade: mitochondrieën als een belangrijke bron van ‘ROS’

Er zijn belangrijke bewijzen die aangeven dat fundamentele veranderingen in de redox-signalering en homeostase optreden tijdens het verouderen. Skelet-spieren vertonen een significante leeftijd-gebonden verhoging van oxidatieve schade. Skelet-spieren van oude muizen vertonen diepgaande oxidatieve beschadiging van DNA, lipiden en proteïnen. De focus van ROS-gerelateerd onderzoek in ouder-wordende skelet-spieren was gericht op de mitochondrieën. Historisch gezien werd voorgesteld dat mitochondrieën de belangrijkste determinanten van het ouder-worden zijn en dat veroudering zich manifesteert door een leeftijd-gerelateerde afname van de mitochondriale aktiviteit. Uit gegevens van studies bij ratten bleek dat sarcopenie geassocieerd is met verlies van funktionele proteïnen verbonden aan het mitochondriale energie-metabolisme. Een opéénstapeling van mutaties in het mitochondriaal DNA (mtDNA) tijdens veroudering is goed gekarakteriseerd en suggereerde dat ROS afkomstig van de elektronen-transport-keten (ETC) de bron zijn van deze beschadiging. Mitochondriaal DNA is bijzonder gevoelig voor beschadiging door ROS omwille van de minder robuuste reparatie-mechanismen. Skelet-spieren van oude muizen vertonen verhoogde proteïne-carbonylisatie [proteïne-carbonyl concentraties zijn een maat voor proteïne-oxidatie; significant verhoogd in de sera of CVS-patiënten, vergeleken met controles (Smirnova and Pall 2003)] gelokaliseerd in de mitochondrieën. De rol van de accumulatie van dergelijke schade bij veroudering per se blijft echter controversieel.

Sommige interventie-studies hebben zich gefocust op de mitochondrieën in een poging om de leeftijd-gerelateerde afname skeletspier-funktie om te keren. De studies zijn te talrijk om op te noemen maar, bijvoorbeeld: in spieren bleek het nieuwe peptide SS-31, dat gelokaliseerd is in de inter-membranaire ruimte van mitochondrieën, een krachtig anti-oxidant vermogen te hebben [Min K et al.. Mitochondrial-targeted anti-oxidants protect skeletal muscle against immobilization-induced muscle-atrophy. J Appl Physiol (2011) 111: 1459-1466 (studie bij muizen)]. Studies op spieren van oude muizen die SS-31 peptide toegediend kregen, tonen een ommekeer in de leeftijd-gerelateerde daling van de ATP-synthese. Bovendien verminderde SS-31 aanzienlijk de H2O2-produktie en resulteerde in meer gereduceerd glutathion [Siegel MP et al. Mitochondrial targeted peptide rapidly improves mitochondrial energetics and skeletal muscle performance in aged mice. Aging Cell (2013) 12: 763-771; SS-31 bracht de energie in spieren van oude muizen binnen het uur terug naar de waarden van jonge muizen.]. Ook supplementering met polyfenolen voorkwam de leeftijd-gerelateerde verhogingen van ROS-produktie in skelet-spieren en resulteerde in het behoud van de mitochondriale funktie [Charles AL et al. Polyphenols prevent ageing-related impairment in skeletal muscle mitochondrial function through decreased reactive oxygen species production. Exp Physiol (2013) 98: 536-545 (studie bij ratten die 75mg/kg/dag extract uit rode wijn – bevat catechine, epicatechine, anthocyaninen en fenolische zuren – oraal werden toegediend gedurende 6 maand)]. Deze bevindingen wijzen erop dat het gebruik van plaats-specifieke gerichte anti-oxidanten of natuurlijke polyfenolen een nieuwe benadering kunnen betekenen voor behandeling tegen leeftijd-gerelateerde veranderingen in skelet-spieren.

Veranderde regeneratieve capaciteit in skelet-spieren bij oudere zoogdieren

Satelliet-cellen (SC) zijn endogene stamcellen in de skelet-spieren die verantwoordelijk zijn voor het intrinsieke regeneratie-vermogen van de spieren. SCs bevinden zich meestal in een rust-toestand maar tijdens myogenese en spier-regeneratie worden ze geaktiveerd in respons op prikkels. Eénmaal geaktiveerd proliferern de SCs, en ofwel differentiëren ze om schade te herstellen of om de rustende SC-populatie te vernieuwen repareren. Notch-signisalering [Notch = trans-membraan receptor; evolutionair bewaard gebleven inter-cellulair signalisering-mechanisme dat interakties tussen nabijgelegen cellen reguleert] is fundamenteel verantwoordelijk voor SC-aktivatie na spier-schade. SCs zijn essentieel voor het onderhoud en herstel van skelet-spieren, en aangezien het onvermogen van spieren om te regenereren tijdens veroudering ten grondslag ligt aan spier-veroudering, is een afname van het aantal en de aktiviteit van SCs een mogelijke bijdragende factor tot de schadelijke spier-veroudering. Tijdens veroudering is de notch-signalisering onderdrukt, waardoor er minder SC-aktiveratie in respons op letsel is; wat werd voorgesteld – in combinatie met de algemene daling van de SC-voorraad tijdens veroudering – te leiden tot de karakteristieke gedaalde capaciteit voor spier-regeneratie bij oude zoogdieren. Hoewel er enige controverse blijft over de rol van verminderde aantallen/funktie van SCs bij de leeftijd-gebonden falende spier-regeneratie: anderen suggereren dat de resterende capaciteit van de SCs voldoende is. Kruis-transplantatie van spieren tussen jonge en oude knaagdieren toonde aan dat een spier van een oude muis getransplanteerd naar een jonge muis in staat is te regenereren net zoals een jonge spier, en dat een spier-weefsel van jongere muizen getransplanteerd naar oude een verminderd vermogen tot regeneratie vertoont; wat het belang aangeeft van de leeftijd en de mogelijke remmende effekten van het milieu op SC-gemedieerde regeneratie.

Daarom zijn SCs een potentieel doelwit voor interventie. Gegevens tonen aan dat interventies die het aantal en de funktie van SCs verhogen, hebben geleid tot funktionele verbeteringen in de spieren, zoals verhoogde vezel-grootte [Cerletti M et al. Short-term calorie restriction enhances skeletal muscle stem cell function. Cell Stem Cell (2012) 10: 515-519 (studie bij muizen => significante upregulering van de aktiviteit van sateliet-cellen in spieren, verbeterd spier-herstel na calorie-restrictie (1 week à 20% & 11 weken à 40%)], verbeterde spier-regeneratie en kracht-ontwikkeling. […]

SC-therapie (de injektie van SCs of myoblasten [voorlopers van spiercellen]) is relatief succesvol gebleken in muizen, waar het heeft geresulteerd in enige toename van de kracht-ontwikkeling, hypertrofie en het behoud van type II-vezels bij oude muizen, en heeft enige positieve effekten gehad bij de behandeling van spieren van dystrofische [dystrofie = progressieve verzwakking van de skelet-spieren] patiënten [Duchenne musculaire dystrofie; een aangeboren en erfelijke vorm van spier-dystrofie]. Niettemin zijn er nog een aantal uitdagingen wat betreft het gebruik van SC-therapie om spier-afname te behandelen: er zijn een groot aantal SCs nodig; de geïmplanteerde cellen sterven snel af en er is nood aan een beter begrip; immune afstoting is ook een probleem en er werd aangetoond dat er verschillende SC-populaties zijn die niet allemaal zorgen voor regeneratie van de spieren. Daarenboven werden bij studies die gebruik maken van SC-therapie enkel gunstige effekten gezien in de geïnjekteerde spieren en niet op verder verwijderde plaatsen, wat doet vermoeden dat dit een beperking is voor het gebruik van SC-therapie als behandeling van spier-verlies over het gehele lichaam, tot dat deze tekortkomingen worden overwonnen.

Gebrekkige stress-proteïne responsen bij het ouder worden

Skelet-spieren bevatten een netwerk van cel-beschermende en anti-oxidante enzymen ter bescherming tegen cellulaire schade. ‘Heat-shock’ proteïnen (Hsp’s) zijn molekulaire chaperones [proteïnen die helpen bij het vouwen of ontvouwen en het op- of afbouwen van macromolekulaire strukturen (proteïnen/DNA)] die een belangrijke component vormen van de adaptieve respons van skelet-spieren op een verscheidenheid van zowel schadelijke als niet-schadelijke stressoren. In respons op een contractie-stimulus, vertonen spieren van oude muizen een significant verzwakte produktie van Hsp’s vergeleken met spieren van volwassen muizen. Het vermogen van skelet-spieren om een cyto-protectieve respons op te roepen vermindert dus bij veroudering.

In een model met transgene muizen, beschermde levenslange over-expressie van het stress-induceerbaar Hsp70 [zie ‘CVS * Oxidatieve Stress en Hsp bij inspanning’ & ‘‘Heat-shock’ proteïnen en inspanning bij CVS] tegen het leeftijd-gerelateerd tekort qua spierkracht-ontwikkeling en bleef de regeneratieve capaciteit van de spieren na langere contracties behouden [McArdle A et al. Over-expression of Hsp70 in mouse skeletal muscle protects against muscle-damage and age-related muscle-dysfunction. FASEB J (2004) 18: 355-357]. Een farmacologische interventie om de Hsp-expressie te verhogen gebruikmakend van een gekende Hsp-inductor, 17-(allylamino)-17-demethoxygeldanamycine (17AAG), resulteerde in een significante toename van de Hsp70-inhoud van de spieren van volwassen en oude muizen, en een gelijkaardig verbeterde capaciteit tot spier-regeneratie na contracties bij oude muizen [McArdle’s team. Enhanced recovery from contraction-induced damage in skeletal muscles of old mice following treatment with the heat-shock protein inducer 17-(allylamino)-17-demethoxygeldanamycine. Rejuvenation Res (2008) 11: 1021-1030]. Van een alternatief Hsp70-inducerend geneesmiddel, arimoclomol [experimenteel medicijn bedoeld voor ALS; zou proteïne-aggregaten in de motorische zenuwen verminderen door het ‘boosten’ van de expressie van Hsp70 & Hsp90], werd aangetoond dat het de ontwikkeling van pathologie vermindert in een model van amyotrofe laterale sclerose, wat suggereert dat behandeling gericht op het verhogen van Hsp70 in spieren te potentiële therapeutische interventie zou kunnen zijn bij de behandeling van leeftijd-gerelateerde spier-dysfunktie.

Op een gelijkaardige manier resulteerde transgene over-expressie van mitochondriaal Hsp10 in een behouden ontwikkeling van spier-kracht en vezel-doorsnede bij oude muizen, en dit was geassocieerd met bewijs voor verminderde oxidatieve schade in spier-mitochondrieën van oude muizen [McArdle’s team. Over-expression of Hsp10 in skeletal muscle of transgenic mice prevents the age-related fall in maximum tetanic force generation and muscle cross-sectional area. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (2010) 299: R268-R276]. Zodoende zijn er aanwijzingen dat specifieke Hsp’s een fundamentele rol spelen bij skelet-spier dysfunktie en het onvermogen om individuele Hsp’s te induceren zou verschillende effekten op spieren kunnen hebben.

Nieuwe interventies om sarcopenie te reduceren

In een poging om spier-atrofie te overwinnen, hebben sommige muizen-studies zich gericht op interventies met het moduleren van myostatine, een negatieve regulator van de spier-massa, als middel ter bevordering van spier-hypertrofie, met name op oudere leeftijd. Inhibitie van myostatine resulteert in spier-hypertrofie; dit correleert echter niet met enige belangrijke positieve effekten op kracht-produktie. Een nieuwe myostatine-remmer, Bimagrumab [BYM338] (een monoklonaal antilichaam dat binding verhindert op type-2 activine-receptoren [behoren tot de TGF-β super-familie; van kritiek belang bij het reguleren van de grootte van skelet-spieren]), induceerde spier-hypertrofie en verminderde de door glucocorticosteroïden gïnduceerde zwakte in een muis-model [Lach-Trifilieff E et al. An antibody blocking activin type-II receptors induces strong skeletal muscle hypertrophy and protects from atrophy. Mol Cell Biol (2014) 34 :606-18; studie op gecultiveerde humane skelet-spier cellen en bij muizen => BYM338 versterkt de differentiatie van myoblasten, voorkomt door myostatine geïnduceerde spier-atrofie en verhoogt de skelet-spier massa van muizen dramatisch; therapeutisch potentieel voor behandeling van atrofie]. Een belangrijke studie heeft beender morfogeen proteïne (BMP) [BMP’s = subgroep van de ‘transforming growth factor’s; signaal-molekulen die weefsel-architectuur dirigeren] als belangrijkste regulator van myostatine-gemedieerde spier-hypertrofie geïdentificeerd, een proces dat wordt versterkt door de SMAD-proteïne familie [intracellulaire proteïnen die signalen van buiten de cel overbrengen naar de cel-kern waar ze gen-transcriptie aktiveren]. BMP/SMAD-geassocieerde mechanismen als doelwit nemen zou dus een nieuwe therapeutische benadering voor spier-atrofie kunnen bieden.

Training als een niet-farmacologische aanpak is de focus geweest van talrijke studies in een poging om leeftijd-gebonden spier-atrofie te bestrijden. Weerstand-training verhoogt spiermassa en kracht-produktie, en vermindert inflammatie in de spieren tijdens de veroudering. Bovendien werd training beschreven als anti-inflammatoir, waarbij acute inspanning aan hoge intensiteit leidt tot verhoging van de belangrijke anti-inflammatoire merkers IL-4, IL-10 en IL-1ra in afwezigheid van pro-inflammatoire stimuli; een proces dat wordt voorgesteld als zijnde gemedieerd door IL-6 afgifte door skelet-spieren. [Bij M.E.(cvs) is er voor oefentherapie de serieuze beperking door post-exetionele malaise.]

Opmerkingen tot besluit

Deze ‘review’ illustreerde enkele van de belangrijke mechanismen die worden voorgesteld betrokken te zijn bij sarcopenie en doelgerichte therapeutische interventies. Ondanks de aanzienlijke inspanning, werd echter slechts matige vooruitgang geboekt.

Het begrijpen van het veroudering-proces verbetert en daardoor werd een golf van nieuwe mogelijke therapeutische opties en medicijnen getest in knaagdier-modellen en vertaling naar proeven bij mensen zou vitaal kunnen blijken bij de behandeling van leeftijd-verlies aan spier-massa.

De meerderheid van de interventies (training) richten zich op het verbeteren van de werking van de overblijvende spier-vezels op latere leeftijd en er is bijkomende research vereist om de mechanismen te bepalen die er voor zorgen dat spier-vezels compleet verloren gaan.

december 1, 2013

Effekten van Gc-Macrofaag Aktiverende Factor op menselijke neuronen

Filed under: Behandeling — mewetenschap @ 1:19 pm
Tags: , , , , , , ,

Na Ampligen, Nexavir, enz. wordt er een ander ‘wonder’-middel aangeprezen voor de behandeling van M.E.(cvs). Wij willen onze mede-patiënten graag informeren over GcMAF maar er bestaan hierover (nog) geen publicaties. We hebben enkel weet van (ongepubliceerde) ‘resultaten’ gepresenteerd op de IACFS/ME bijéénkomst (in Ottawa – Canada – in 2011) door Dr Lapp. Ook ‘XMRV guru’ Judy Mikovits spreekt er over op de ‘Second GcMAF Immunology Conference 2013’…

Onderstaand artikel gaat over een studie naar de effekten in vitro (in een lab, niet bij patiënten) op menselijke neuronen. De mogelijke implicaties voor behandeling bij M.E.(cvs)-patiënten wordt besproken maar dient dus nog wel degelijk te worden onderzocht.

Het artikel is mede-gepubliceerd door David J. Noakes – de CEO van Immuno Biotech Ltd, het bedrijf dat het GcMAF proteïne isoleert, zuivert en verkoopt). Een andere co-auteur, Marco Ruggiero, is wetenschappelijk directeur van hetzelfde bedrijf…

Het tijdschrift waarin dit artikel (weliswaar onder ‘peer review’) werd in gepubliceerd, American Journal of Immunology, wordt niet opgenomen in de databases ‘Web of Science’ en ‘US National Library of Medicine’ (Pubmed). Ook een artikel waar regelmatig naar wordt gerefereerd (Thyer, L., E. Ward, R. Smith, J.J.V. Branca, G. Morucci et al. Therapeutic effects of highly purified de-glycosylated GcMAF in the immunotherapy of patients with chronic diseases. Am. J. Immunol. (2013) 9: 78-84.) werd in hetzelfde tijdschrift gepubliceerd. Dit omvat 7 ‘case-reports’ waarvan 1 over M.E.(cvs). De auteurs waarschuwen daarbij: “dit was een niet-gecontroleerde, retrospectieve analyse, voorzichtigheid is geboden bij het toeschrijven van oorzaak en gevolg” en verder: “beoordeling van behandeling met GcMAF dient te gebeuren via bepaling van Nagalase-waarden en VDR gen-polymorfismen”…

————————-

American Journal of Immunology 9 (4): 120-129, 2013

Effects of GC-Macrophage Activating Factor in human neurons; Implications for treatment of Chronic Fatigue Syndrome

Rodney Smith (1), Lynda Thyer (1), Emma Ward (1), Elisabetta Meacci (2), Jacopo J.V. Branca (3), Gabriele Morucci (3), Massimo Gulisano (3), Marco Ruggiero (2), Alessandra Pacini (3), Ferdinando Paternostro (3), Di Cesare Mannelli Lorenzo (4), David J. Noakes (5) and Stefania Pacini (3)

1 Macro Innovations Ltd, Cambridge, UK [macroinnovations.co.uk; “small biotech service company”]

2 Department of Experimental and Clinical Biomedical Sciences, University of Firenze, Firenze, Italy

3 Department of Experimental and Clinical Medicine, University of Firenze, L.go Brambilla, 3, 50134 Firenze, Italy

4 Department of Neuroscience, Psychology, Drug Research and Child Health, University of Firenze, Firenze, Italy

5 Immuno Biotech Ltd; Channel Isles, Guernsey [immunobiotech.eu]

SAMENVATTING

Myalgische Encefalomyelitis / Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een slopende ziekte met een multi-factoriële etiologie, gekenmerkt door dysfunktie van het immuunsysteem, wijdverspreide ontsteking, multi-systemische neuropathologie en aanhoudende pijn. Gezien de centrale rol van het immuunsysteem in de pathogenese van het syndroom, bestudeerden we het effekt van een krachtige modulator van het immuunsysteem bij in vitro en in vivo modellen, die de rol en indicaties bij ME/CVS-behandeling kunnen helpen ophelderen. Daartoe hebben we de effekten bestudeerd van de macrofaag aktiverende factor afgeleid van vitamine-D bindend eiwit [DBP of Gc-globuline; een polyvalent transport-eiwit] (ook aangeduid als Gc-Macrofaag Aktiverende Factor of GcMAF) op menselijke neuronale cellen en op de aanhoudende pijn geïnduceerd door osteo-articulaire [aan beenderen en gewrichten] schade bij ratten. GcMAF, in een concentratie van pM [picomolair; 10-12 molair], verhoogde de levensvatbaarheid van neuronale cellen en hun metabolisme via verhoogde mitochondriale enzyme aktiviteit . Deze effekten gingen gepaard met cAMP-vorming [cyclisch AMP; een signalisering-molekule] en met morfologische veranderingen die representatief waren voor neuronale differentiatie. Onze hypothese is dat deze effekten worden toegeschreven aan de interconnectie tussen de GcMAF en de vitamine-D receptor (VDR) signalisering-mechansimen. De hier gepresenteerde resultaten bevestigen – op een experimenteel niveau – de therapeutische effekten van GcMAF bij ME/CVS en verduidelijken de mechanismen waarmee GcMAF verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dergelijke therapeutische effekten.

1. INLEIDING

Myalgische Encefalomyelitis / Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) is een complexe aandoening gekenmerkt door immuunsysteem-dysfunktie, wijdverspreide ontsteking en multi-systemische neuropathologie. Dysfunktie van het immuunsysteem omvat abnormale funkties en distributies van T-lymfocyten, B-lymfocyten, ‘natural killer’ cellen en monocyten/macrofagen. De etiologie van ME/CVS moet nog duidelijk worden omschreven en meerdere factoren zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor haar het ontstaan en de progressie van de ziekte, wat krediet geeft aan de hypothese dat zowel de etiologie en pathogenese multi-factorieel zijn. […]

Onder de cellen van het immuunsysteem die een rol spelen bij de pathogenese van ME/CVS, worden macrofagen als primair belangrijk beschouwd aangezien het zenuwstelsel en het immuunsysteem onderling samenwerken via afgifte van mediatoren van zowel neurologische als immunologische oorsprong. Macrofagen, afkomstig van de migratie en differentiatie van circulerende monocyten in vrijwel alle weefsels, zijn extreem flexibele en plastische cellen. Zij spelen vitale homeostatische rollen in zowel het zenuwstelsel als het immuunsysteem, dat wil zeggen in die systemen die veranderd zijn bij in ME/CVS.

Eén van de belangrijkste regulatoren van macrofaag-funktie is de macrofaag aktiverende factor afgeleid van vitamine-D bindend eiwit, ook aangeduid als Gc-macrofaag aktiverende factor of GcMAF. Macrofaag-aktivatie door GcMAF induceert een significante variatie van oppervlakte-receptoren die op hun beurt afwijkingen herkennen in het oppervlak van kwaadaardige cellen, en apoptose induceren bij kanker-cellen en virus-geïnfekteerde cellen.

De interesse voor klinisch gebruik van GcMAF bij verschillende aandoeningen komt voort uit de waarneming dat verschillende ziekten waarbij het immuunsysteem is betrokken – zoals kanker, virale infekties en auto-immuunziekten – verhoogde waarden in het serum van alfa-N-acetyl-galactosaminidase (Nagalase) vertonen, een enzyme dat vitamine-D bindend eiwit deglycosyleert [verwijdering van een suiker-moleule van een glycoproteïne]. Dit resulteert in het verlies van GcMAF-precursor aktiviteit en de daaruit voortvloeiende dysfunktie van het immuunsysteem. Zodoende werd serum Nagalase aktiviteit gebruikt als diagnostische indicator voor een verscheidene aandoeningen, variërend van kanker tot autisme. In deze laatste studie werd aangetoond dat behandeling met GcMAF van autistische kinderen met een verhoogd Nagalase geassocieerd was met een significante verbetering van autisme-symptomen, waardoor de verbondenheid tussen het immuunsysteem en het zenuwstelsel verdere wordt benadrukt.

Er moet echter worden opgemerkt dat GcMAF, naast het stimuleren van macrofagen, een aantal andere biologische eigenschappen vertoont die bijdragen tot zijn therapeutische effekten. Deze variëren van inhibitie van angiogenese [vorming van bloedvaten], tot directe inhibitie van proliferatie van menselijke kanker-cellen en metastatisch potentieel, tot een verhoogde produktie van energie op mitochondriaal niveau. We hebben aangetoond dat deze veelzijdige effekten van GcMAF kunnen worden geïnterpreteerd rekening houdend met de onderlinge verbinding tussen de GcMAF en de vitamine-D receptor (VDR) signalisering-mechanismen.

Daarom zijn op basis van deze stellingen, er solide wetenschappelijke redenen om het gebruik van GcMAF bij ME/CVS, een syndroom gekenmerkt door veranderingen die zouden kunnen worden aangepakt door dit proteïne, voor te stellen. In deze studie beschrijven we in vitro en in vivo resultaten die consistent zijn met een direct effekt van GcMAF op menselijke neuronale levensvatbaarheid & metabole aktiviteit, en op met ontsteking geassocieerde pijn.

2. MATERIALEN & METHODES

[…]

3. RESULTATEN

3.1. Effekten van GcMAF op Menselijke Neuronen

Het staat vast dat belangrijke neuro-anatomische veranderingen optreden bij ME/CVS en deze zijn consistent met de neuropathologische symptomen die kenmerkend zijn voor dit syndroom. Zoals aangetoond, is de meest duidelijke neuro-anatomische verandering in de hersenen van ME/CVS-patiënten de vermindering van het volume grijze- en witte-stof in meerdere anatomische gebieden van de hersenen. [Puri BK et al. Regional grey and white matter volumetric changes in Myalgic Encephalomyelitis (Chronic Fatigue Syndrome): A voxel-based morphometry 3T MRI study. Br. J. Radiol., (2012) 85: e270-e273] Er kan worden verondersteld dat de vermindering van het volume grijze- en witte-stof overéénkomt met verminderde connectiviteit tussen neuronen, met als gevolg funktie-stoornissen zoals waargenomen bij autisme. Derhalve kan worden voorgesteld dat factoren die de neuronale levensvatbaarheid en metabolisme stimuleren, een dergelijke vermindering van het volume grijze-stof en connectiviteit zou kunnen tegenwerken, waardoor de klinische symptomen bij ME/CVS-patiënten zou verbeteren. Toen een aanzienlijke verbetering van neurologische symptomen bij ME/CVS-patiënten werd opgemerkt (zie hieronder), besloten we om de effekten van GcMAF op de menselijke neuronen te bestuderen, gebruikmakend van een goed ingeburgerd in vitro experimenteel systeem. Daartoe gebruikten we menselijke SH-SY5Y neuronale cellen, een cellulair in vitro model dat als nuttig wordt beschouwd in veel gebieden van neuro-wetenschappelijk onderzoek. In feite vertegenwoordigen deze cellen een model-systeem om de neurobiologie van neurodegeneratieve ziekten te bestuderen en ze worden gebruikt om de neuroprotectieve effekten van een verscheidenheid aan stoffen te evalueren. Daarnaast brengen deze cellen de VDR-receptor tot expressie, waardoor ze geschikt zijn om die effekten van GcMAF, die zijn verbonden met VDR-receptor signalisering, te bestuderen [Thyer et al.; zie onze inleiding]. GcMAF (8-800 pM) zorgt voor de significante toename van de neuronale cel levensvatbaarheid en metabole aktiviteit op een dosis-afhankelijke wijze, met significante effekten waargenomen bij zelfs de laagste concentratie. Deze effekten op de levensvatbaarheid van de cellen waren geassocieerd met dosis-afhankelijke intracellulaire cAMP produktie. De resultaten werden verkregen in serum-vrij medium, waardoor de gevolgen van mogelijke verstorende factoren aanwezig in het serum worden uitgesloten.

Verhoogde levensvatbaarheid en metabole aktiviteit na GcMAF-stimulatie, alsook cAMP-vorming, waren consistent met de door GcMAF geïnduceerde morfologische veranderingen in menselijke neuronen. In afwezigheid van GcMAF hadden SH-SY5Y neuronale cellen […] het voorkomen van kleine, relatief ongedifferentieerde cellen met grote kernen. Na 24 uur stimulatie met 8 pM GcMAF vertoonden verschillende cellen een significante verandering qua morfologie die consistent was met de inductie van neuronale differentiatie en verhoogde connectiviteit. Het cytoplasma was vergroot en een aantal cytoplasmatische verlengingen kon worden waargenomen. Na 72 uur incubatie met 8 pM GcMAF waren deze morfologische veranderingen duidelijker en er konden goed gedifferentieerde cellen worden waargenomen. Na incubatie met GcMAF leken de cellen verbindingen met elkaar te maken. Samengenomen geven deze resultaten aan dat GcMAF in pM concentratie de neuronale cel-levensvatbaarheid, metabolie aktiviteit en differentiatie doet toenemen, waarbij de eerste effekten worden waargenomen na 24 uur. Gezien de aangetoonde rol van cAMP bij de inductie van SH-SY5Y differentiatie, kan worden verondersteld dat deze effekten van GcMAF worden gemedieerd door het cAMP signalisering-mechanisme waarbij het Extracellulair signaal geReguleerde proteïne-Kinase (ERK) en de nucleaire factor kappa-B (NF-κB) trajecten zijn betrokken. Zoals werd aangetoond, is dit laatste signalisering-mechanisme strikt verbonden met de VDR-signalisering in menselijke mononucleaire cellen, waardoor ondersteuning wordt verleend aan de hypothese dat de effekten van GcMAF het gevolg zijn van een complex, onderling verbonden netwerk van intracellulaire signalisering . Het is het vermelden waard dat de test die we gebruikten om cel-levensvatbaarheid te bepalen, mitochondriale aktiviteit meet; en mitochondriale dysfunktie is een bekend kenmerk van ME/CVS. Daarom zouden de hier beschreven effekten van GcMAF direct één van de fundamentele veranderingen van ME/CVS op sub-cellulair niveau kunnen tegenwerken.

3.2. Effekten van of GcMAF op Inflammatoire Pijn

Er bestaan meerdere dier-modellen om de neurobiologie van vermoeidheid te bestuderen en veel van hen zijn gericht op immunologisch geïnduceerde vermoeidheid. Het is echter goed bekend dat, naast vermoeidheid, aanhoudende pijn en systemische inflammatie de meest invaliderende symptomen van ME/CVS zijn. Omwille van deze overweging, besloten we om de effekten van GcMAF op een experimenteel model voor aanhoudende pijn in plaats van met behulp van een model voor vermoeidheid te evalueren.

Er is de hypothese dat mitochondriale dysfunktie betrokken is bij spier-pijn en centrale sensitisatie wordt meestal waargenomen bij deze patiënten. [Meeus M, Nijs J et al. The role of mitochondrial dysfunctions due to oxidative and nitrosative stress in the chronic pain or chronic fatigue syndromes and fibromyalgia patients: Peripheral and central mechanisms as therapeutic targets? Expert Opin. Therapeutic Targets (2013) 17: 1081-1089] Omdat we zagen dat er belangrijke stimulerende effekten waren van GcMAF op de mitochondriale aktiviteit in menselijke neuronen, besloten we om de effekten ervan te bestuderen in een goed gekend model van inflammatoire pijn: osteo-arthritische pijn veroorzaakt door MIA [natrium-monoiodoacetaat; induceert degeneratie van gewricht-kraakbeen]. Het is goed geweten dat morfologische veranderingen geassocieerd met een persistente inflammatoire pijn, die vanaf de 14e dag na de MIA-injektie optreden, een neuropathische component hebben. Niet-steroïdale anti-inflammatoire geneesmiddelen zoals diclofenac [bv. Voltaren] kunnen MIA-afhankelijke pijn verminderen tijdens de eerste infalammatoire fase, maar ze zijn niet doeltreffend in de degeneratieve neuropathische fase; terwijl gabapentine, een anti-epileptisch medicijn dat veel gebruikt wordt voor de behandeling van neuropathische pijn bij volwassen patiënten, wel werkt.

De doeltreffendheid van GcMAF werd beoordeeld na acute intraperitoneale [IP; in de buikholte, binnen het buikvlies] administratie (25 ng, 15 min voor de test). Zoals verwacht was, veertien dagen na MIA, het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale [aan dezelfde kant gelegen] poot significant verminderd in vergelijking met de contra-laterale [aan de andere kant gelegen] poot en met de controle-dieren. Het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale poot was 30 ± 4 g , terwijl het gewicht getolereerd op de contra-laterale gezonde poot en bij controle-dieren 60 ± 5 g was. GcMAF verhoogde, 15 min na IP administratie, de terugtrek-drempel en was nog steeds werkzaam na 24 uur. Het gewicht getolereerd op de ipsi-laterale poot was 55 ± 6 g, wat vrijwel identiek is met het gewicht getolereerd op de contra-laterale poot en bij controle-dieren . Het is de moeite waard op te merken dat GcMAF het gewicht dat wordt verdragen op de contra-laterale gezonde poot niet veranderde, dat bleef 60 ± 5 g. Dit toont aan dat de effekten van GcMAF niet mogen worden toegeschreven aan niet-specifieke analgesie. Analoog met de door andere onderzoekers voorgestelde resultaten kan worden geconcludeerd dat GcMAF de degeneratieve neuropathische fase die verantwoordelijk is voor de neuropathische pijn tegenwerkt.

4. BESPREKING

ME/CVS is een invaliderende ziekte met een multi-factoriële etiologie waarbij wellicht infektueuze en niet-infektueuze factoren betrokken zijn. Er werd waargenomen dat de symptomen vaak volgen op een virale infektie of een periode van stress, hoewel een causaal verband met een bepaald type besmettelijke agens nog moet worden gedefinieerd. Hoewel de etiologie nog steeds onduidelijk is, lijken de pathogenetische mechanismen echter meer gedefinieerd en omvatten immuunsysteem dysfunktie en anatomische veranderingen in bepaalde gebieden van de hersenen die de neurologische funkties bij ME/CVS-patiënten vermindert.

GcMAF is een proteïne dat een aantal zaken controleert op molekulair en cellulair niveau, die resulteren in een verscheidene biologische effekten; deze worden benut om verschillende klinische aandoeningen, gaande van kanker tot autisme te behandelen. De rationale voor het gebruik van GcMAF bij dergelijke uitéénlopende klinische aandoeningen komt voort uit de observatie dat bij die aandoeningen de endogene produktie van GcMAF is aangetast door verhoogde serum-spiegels van Nagalase. Nagalase is een enzyme waarvan de aktiviteit is verhoogd in het serum van kanker-patiënten en in het serum van patiënten met virale infekties of auto-immuunziekten. Nagalase benadeelt de endogene produktie van GcMAF omdat het vitamine-D bindend proteïne, de voorloper van GcMAF, deglycosyleert, waardoor de omzetting van vitamine-D bindend eiwit naar aktief GcMAF wordt verhinderd. Bewijs suggereert echter dat de therapeutische resultaten waargenomen met GcMAF niet alleen het gevolg zijn van macrofaag-aktivatie, maar ook van andere directe effekten van GcMAF op cel-signalisering en de stofwisseling. We hebben voorgesteld dat deze effekten kunnen worden verklaard gezien de inter-connectie tussen GcMAF en VDR signalisering-mechanismen [Thyer et al.; zie onze inleiding]. De resultaten die worden gepresenteerd in deze studie wijzen op een verdere inter-connectie met andere signalisering-mechanismen, inclusief ERK en NF-κB. Dit complex web van intracellulaire signalisering zou dan verantwoordelijk kunnen zijn voor de diverse effekten van GcMAF in verschillende cel-types en dus bij verschillende ziekten.

In deze studie tonen we voor de eerste keer een direct effekt van GcMAF op menselijke neuronen aan. GcMAF verbetert significant de levensvatbaarheid en het metabolisme van menselijke neuronale cellen en het werkt doeltreffend tegen inflammatoire/neuropatische pijn bij proefdieren. Gezien het feit dat neurologische symptomen, inflammatie en aanhoudende pijn de meest invaliderende kenmerken van ME/CVS zijn, verklaren de gerapporteerde resultaten de therapeutische effekten gemeld door artsen en patiënten die GcMAF bij ME/CVS gebruiken. Meerdere klinische observaties over de werkzaamheid van GcMAF bij ME/CVS werden gepresenteerd op internationale congressen. Deze omvatten de resultaten gepresenteerd op de tweejaarlijkse bijeenkomst van de Internationale Vereniging voor CVS en ME in Ottawa in 2011 [‘IACFS/ME international conference summary’] en deze voorgesteld door onderzoekers en patiënten op de GcMAF Immunologie Conferentie (Frankfurt, 2013). Consistent met deze congres-presentaties is een peer-reviewed artikel dat de therapeutische effekten van GcMAF op verscheidene neurologische ziekten, met inbegrip van ME/CVS [Thyer et al.; zie onze inleiding] rapporteerde.

De hier beschreven resultaten suggereren dat de therapeutische werkzaamheid van GcMAF bij ME/CVS en andere verwante aandoeningen zoals autisme, kunnen worden toegeschreven, naast immunomodulatie, aan directe effekten op neuronen en neuropathische pijn.

De resultaten en de hierboven geciteerde klinische waarnemingen doen twee vragen opkomen:

* Is GcMAF in staat om door de bloed-hersen-barrière te passeren en rechtstreeks in te werken op neuronen van het centraal zenuwstelsel en zo hun metabole aktiviteit te verhogen en connectiviteit te herstellen?

* Wat is het mechanisme achter de snelle effekten van GcMAF op inflammatoire pijn?

Hoewel we geen experimentele gegevens hebben om de eerste vraag te beantwoorden, kan worden verondersteld dat de inter-connectie tussen GcMAF en VDR-signalisering het transport door de bloed-hersen-barrière kan bevoordelen. Transport van macro-molekulen over de bloed-hersen-barrière vereist zowel specifieke als niet-specifieke interakties tussen macro-molekulen en proteïnen/receptoren die tot expressie komen op de […] oppervlakken van capillaire endotheel-cellen in de hersenen. Aangezien VDR-signalisering brein-bloed transport door de bloed-hersen-barrière lijkt te verbeteren door middel van zowel genomische als niet-genomische akties, kan worden verondersteld dat de interaktie tussen GcMAF en VDR [Thyer et al.; zie onze inleiding] GcMAF-transport naar de hersenen kan bevoordelen.

De inter-connectie tussen GcMAF en VDR signalisering-mechanismen zou ook verantwoordelijk kunnen zijn voor de snelle effekten van GcMAF op inflammatoire neuropathische pijn die worden waargenomen bij ratten met door MIA geïnduceerde osteo-arthritis. Een rapport toonde aan dat de aktivatie van VDR geassocieerd was met een significante vermindering van musculoskeletale pijn geassocieerd met acute fase inflammatoire respons bij vrouwen.

5. BESLUIT

De hier voorgestelde resultaten bevestigen – op experimenteel niveau – de therapeutische effekten van GcMAF bij ME/CVS en verhelderen de molekulaire werking-mechanismen via dewelke GcMAF verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dergelijke therapeutische effekten.

september 8, 2013

NLRP3 Inflammasoom geaktiveerd bij Fibromyalgie: effekt van Coenzyme Q10

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

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

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

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

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

Voor de ‘specialisten’:

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

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

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

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

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

————————-

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

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

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

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

INLEIDING

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

EXPERIMENTELE PROCEDURES

[…]

Patiënten

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

Interventie

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

RESULTATEN

Mitochondriale karakteristieken in BMCs van FM-patiënten

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

Oxidative stress in BMCs van FM-patiënten

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

Inflammasoom-aktivatie via oxidatieve stress betrokken bij FM-pijn

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

Coenzyme-Q10 deficiëntie induceert inflammasoom-aktivatie bij FM

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

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

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

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

BESPREKING

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

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

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

Innovatie

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

november 10, 2012

CoQ10 & inflammatie – mitochondriale dysfunktie (FM – inspanning)

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

————————-

Antioxid Redox Signal. 2012. [pre-print]

Is inflammation a mitochondrial dysfunction-dependent event in Fibromyalgia?

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

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

Samenvatting

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

Inleiding

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

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

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

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

Resultaten en Bespreking

[…]

BMCs van FM-patiënten vertonen bewijs voor mitochondriale dysfunktie

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

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

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

Inflammatie bij FM-patiënten wordt gemoduleerd door mitochondriale dysfunktie

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

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

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

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

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

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

Opmerkingen tot Besluit en Toekomstige Richtingen

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

Nieuwigheden

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

————————-

Eur J Nutr (2012) 51:791-799

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

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

Department of Physiology, University of Granada, Granada, Spain

Inleiding

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

Methodes

Indviduen

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

Intense lichamelijke inspanning

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

Bloed- en urine-stalen

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

Biochemische parameters

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

Inflammatoire parameters

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

Oxidatieve stress parameters

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

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

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

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

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

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

Statistische analyse

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

Resultaten

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

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

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

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

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

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

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

Bespreking

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

oktober 26, 2012

NF-kB – belang bij zenuwcel-plasticiteit & regulering cellulair metabolisme

Filed under: Celbiologie — mewetenschap @ 6:48 pm
Tags: , , , , ,

We suggereerden eerder al het mogelijks grote belang van de transcriptie-factor NF-κB bij de pathogenese van M.E.(cvs). Zie ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’ & ‘NF-κB en Inspanning’ Hieronder een paar ‘abstracts’ van artikels die deze aanwijzing verder lijken te ondersteunen. Gevraagd: researchers die dit bij M.E.(cvs) verder kunnen uitdiepen!…

————————-

Cell Death Differ, 2006; 13 (5): 852-60

Roles for NF-kappaB in nerve cell survival, plasticity and disease

M P Mattson1,2 & M K Meffert2,3

1Laboratory of Neurosciences, National Institute on Aging Intramural Research Program, Baltimore, MD, USA

2Department of Neuroscience, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA

3Department of Biological Chemistry, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA

Samenvatting

We bespreken hier bewijsmateriaal aangaande de rol van NF-kappaB bij de regulering van ontwikkeling- en synaptische plasticiteit [wijzigingen in neurale verbindingen tijdens ontwikkeling door veranderde omgeving, door leren; de synapsen worden zwakker of sterker opdat nieuwe informatie kan worden opgeslagen], en cellulaire overleving onder fysiologische en pathologische omstandigheden. Signalisering-mechanismen die NF-kappaB aktiviteit moduleren, omvatten deze die door neurotrofe factoren [substanties die de overleving/groei van neuronen beschermen en bevorderen], neurotransmitters, elektrische aktiviteit, cytokinen en oxidatieve stress worden geëngageerd. De bevindingen ondersteunen een sleutelrol voor NF-kappaB als mediator van transcriptie-afhankelijke, langdurige wijzigingen qua struktuur en funktie van neuronale circuits. Verschillende sub-units van NF-kappaB zouden een uniek effekt kunnen hebben op cognitie en gedrag door de regulering van specifieke doelwit-genen. NF-kappaB aktivatie kan het afsterven van neuronen voorkomen door de inductie van de aanmaak van anti-apoptotische proteïnen zoals Bcl-2 [maakt deel uit van de inhibirend proteïne (I)κB familie], IAPs [apoptose-inhiberende proteïnen] en mangaan-superoxide-dismutase (Mn-SOD). Bevindingen wijzen er op dat NF-kappaB belangrijke rollen speelt bij aandoeningen zoals epilepsie, beroerte, Alzheimer’s en Parkinson’s, alsook de ontwikkeling van kanker. De molekulaire mechanismen omtrent NF-kappaB in neuronen worden verduidelijkt en zouden nieuwe doelwitten voor therapeutische interventie bij verscheidene neurologische aandoeningen kunnen aanreiken.

Het is geweten dat NF-κB aanwezig is in axonen, dendrieten en synaptische uiteinden waar het kan worden geaktiveerd in respons op een waaier van signalen, inclusief neurotransmitters, neurotrofe factoren en cytokinen. Het identificeren van de mechanismen en interakties met andere signalisering-mechanismen die neuronale overleving en plasticiteit reguleren is belangrijk. De mogelijkheid van post-transcriptionele regulering van expressie of aktiviteit van NF-κB sub-units dient te worden onderzocht. Of lokale translatie of door microRNA (kleine RNAs die een spil-funktie vervullen bij het reguleren van gen-expressie) gemedieerde mRNA afbraak kan dienen om sub-cellulaire lokalisatie en funktie van NF-κB in het CZS kan reguleren, is een open vraag.

De kennis van NF-κB gen-doelwitten in neuronen is beperkt: slechts enkele genen bleken NF-κB responsief. Het zou verrassen als NF-κB geïsoleerd zou werken; een waarschijnlijker scenario is dat NF-κB samenwerkt met andere transcriptie-factoren. In sommige gevallen zouden de NF-κB responsieve genen ook een dubbele rol kunnen hebben.

Er is ook bewijsmateriaal dat suggereert dat NF-κB betrokken is bij de pathogenese van veel verschillende neurologische aandoeningen. Research gericht op het ontwikkelen van nieuwe, op NF-κB gebaseerde preventieve en therapeutische benaderingen zou waardevol zijn. Aangezien echter alle cel-types in het CZS NF-κB tot expressie brengen, is het waarschijnlijk dat ideale molekulen een cel-type selektieve werking hebben. Inhibitoren van NF-κB, die bv. selektief gericht zijn op microgliale cellen; zouden beschadigende neurale inflammatoire processen kunnen onderdrukken zonder de funktie van NF-κB in neuronen aan te tasten.

————————-

Trends Biochem Sci 2012; 37 (8): 317-24

Nuclear factor-κB, p53 and mitochondria: regulation of cellular metabolism and the Warburg effect

Johnson RF, Perkins ND

Institute for Cell and Molecular Biosciences, Newcastle University Medical School, Catherine Cookson Building, Framlington Place, Newcastle Upon Tyne NE2 4HH, UK

Samenvatting

Eén van de kenmerken verworven door vele tumor-cellen is een verschuiving van het gebruik van oxidatieve fosforylatie naar glycolyse voor de produktie van ATP. Hoewel de nucleaire factor (NF)-κB familie van transcriptionele regulators belangrijke rollen bij tumor-ontwikkeling hebben, werd hun mogelijkheid om als metabolime-regulators te fungeren pas recent onderzocht. Dit onthulde het belang van communicatie tussen NF-κB, de p53 tumor-suppressor en andere cruciale cel-signalisering mechanismen. Dit overzicht bespreekt de mechanismen via dewelke NF-κB tumor-cel metabolisme reguleert en de belangrijke rol van p53 bij het bepalen van de gevolgen van NF-κB aktiviteit. Het stelt ook een model voor waarbij NF-κB bijdraagt tot de verschuiving naar glycolytische ATP-produktie via regulering van nucleaire en mitochondriale gen-expressie.

[…]

Besluit

Dit artikel biedt een overzicht van hoe de communicatie tussen NF-κB, p53 en andere transcriptie-factoren, bekend om de belangrijke gevolgen voor tumor-cel-groei en -overleving, zicht uitstrekt naar controle van het cel-metabolisme. Het is aannemelijk dat veel andere gelijkaardige mechanismen bestaan, die communicatie met de transcriptie-factoren die nucleair gecodeerde mitochondriale proteïnen reguleren, zowel als directe mitochondriale effekten omvatten. Deze laten de cel toe zijn context-specifieke signalsering-mechanismen te integreren met energie-vereisten. In normale cellen blijft een geschikt evenwicht tussen verschillende vormen van energie-opwekking behouden, maar tijdens het ontstaan van tumoren gaat dit verloren in een proces dat bijdraagt tot tumor-geassocieerde metabole wijzigingen en cel-transformatie. De complexiteit van deze verbanden moet waarschijnlijk nog ten volle worden beseft, in het bijzonder onder omstandigheden (in weefsels) waarbij meerdere simultane stimuli zouden kunnen leiden tot aktivatie van samenlopende signalisering-mechanismen. Niettemin zal het begrijpen van deze processen, in het bijzonder hoe nucleaire transcriptie-factoren in de mitochondrieën kunnen worden geïmporteerd, belangrijk zijn en kunnen bijdragen tot het ontwerpen van nieuwe therapieën voor inflammatoire ziekten en kanker.

Otto Warburg rapporteerde in 1927 dat tumoren glycolyse verkiezen boven oxidatieve fosforylatie. Het gebruik van glycolyse, zelfs in aanwezigheid van zuurstof -het ‘Warburg effect’ genaamd- levert de tumor-cel ATP op een minder efficiënte manier dan bij oxidatieve fosforylatie. Het laat tumor-cellen toe te overleven bij gebrek aan zuurstof. Deze metabole verschuiving is in grote mate het resultaat van gewijzigde gen-expressie: transcriptie-factoren, zoals NF-κB en hypoxie induceerbare factor (HIF)-1, en tumor-suppressors zoals p53. Andere veranderingen, zoals qua reaktieve zuurstof soorten (ROS), cytokinen en chemokinen, wijzigen ook het energie-metabolisme van de tumor. Gelijkaardige mechanismen zouden ook kunnen spelen bij M.E.(cvs)…

Lane RJM, Barrett MC, Taylor DJ, Kemp GJ, Lodi R lieten in ‘Heterogeneity in Chronic Fatigue Syndrome: evidence from magnetic resonance spectroscopy of muscle’ (Neuro Disorders 1998; 8:204-209) noteren: “Sommige CVS-patiënten vertonen verstoorde mitochondriale oxidatieve fosforylatie.”. (zie o.m. ook: ‘M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte’)…

juni 16, 2012

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

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

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

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

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

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

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

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

————————-

Medical Hypotheses 76 (2011) 208-213

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

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

a Mariawald str. 750935, Cologne, Germany

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

Samenvatting

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

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

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

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

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

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

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

De pleiotrope werking van vitamine-D bij het metabolisme

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Bespreking

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

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

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

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

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

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

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

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

Volgende pagina »

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.