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

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

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

————————-

Arthritis Care & Research (Pre-print juni 2015)

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

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

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

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

Inleiding

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

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

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

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

Methodes

Deelnemers

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

Bepalingen

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

mRNA leukocyten gen-expressie

[…]

Statistische Methodes

[…]

Factor Analyse

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

Lineaire Regressie

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

Resultaten

Beschrijving van het staal

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

Resultaten van de Verkennende Factor Analyse

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

Biologische Groepen op basis van de Factor Analyse

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

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

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

[…]

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

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

Bespreking

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

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

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

Factor 1: purinerge en cellulaire immuun-modulatoren

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

Factor 2: neuronale groei en immuun-funktie

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

Factor 3: nociceptie en stress-mediatoren

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

Factor 4: energie en mitochondriale funktie

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

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

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

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

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

Besluit

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

We hebben het op deze pagina’s al meermaals over SNPs bij M.E.(cvs) gehad. Een onderzoek-groep van het CDC heeft bekeken of patiënten meer van dergelijke variaties in genen betrokken bij immuniteit/inflammatie hadden dan normaal. Dergelijke polymorfismen zijn dikwijls niet zeldzaam (10-30%) maar het punt is dat ze niet onder de courante vorm voorkomen. Tot nu toe waren slechts enkele immuniteit-genen bekeken maar in deze studie werd een chip gebruikt die 11.000 SNPs in 1000 genen van 38 immune sub-mechanismen kan bepalen. De gen-polymorfismen die werden gevonden bleken niet verspreid te liggen in genen over het immuunsysteem maar waren geclusterd.

Het CDC-team categoriseerde de polymorfismen volgens type. Niet-synonieme: gen-wijzigingen die zorgen voor een veranderde vorm van het proteïne (3 genen waarvan 2 die een rol spelen bij het complement-systeem). Synonieme: waarbij het proteïne niet verandert (4 gen-varianten die ongewoon courant of zeldzaam waren bij M.E.(cvs); 2 daarvan behorend tot complement-pad). Genen in de onvertaalde gebieden (‘untranslated regions, UTR; RNA-gebied gelegen na de start van de ‘translatie’ dat instaat voor de regulering ervan): beïnvloeden dikwijls de gen-expressie (2 genen van de complement-cascade). SNPs in de intronische gebieden (intron = DNA-sequentie in een gen die niet codeert voor het eiwit): beïnvloeden ook de gen-expressie. Daarnaast keken ze nog naar 6 extra gen-varianten van het complement-pad en ze vonden afwijkingen in hun voorkomen (ongebruikelijk hoog of laag) bij M.E.(cvs).

Het complement-systeem is een onderdeel van de aangeboren immuun-respons dat antilichamen en fagocyterende cellen ‘complementeert’ (aanvult) in de strijd tegen pathogenen. Het bestaat uit een 30-tal proteïnen. Bij een invasie van een pathogen of inflammatie worden deze proteïnen gesplitst door enzymen (proteasen), wat aanleiding geeft tot de afgifte van cytokinen. Polymorfismen in complement-genen bleken eerder al gelinkt met meerdere aandoeningen…

In 2003 hebben Bristol Sorensen en medewerkers al getoond dat M.E.(cvs)-patiënten 6h na inspanning een significante verhoging van het complement splitsing-produkt C4a vertoonden. Een team van het CDC (toen nog met Suzanne Vernon) bevestigde in 2005 dat complement-aktivatie één van de door inspanning geïnduceerde verschillen was tussen M.E.(cvs) en controles (zie ‘Inspanning-responsieve genen bij CVS’). Samen stelden ze dat complement-aktivatie een merker kan zijn voor met M.E.(cvs) geassocieerde post-exertionele malaise (zie ‘Complement-aktivatie na Inspanning bij CVS’).

Het CDC zette dus dit werk verder en deze studie hier toonde weer een verband tussen M.E.(cvs) en SNPs in o.a. het complement-aktivatie mechanisme. Het complement-systeem blijkt dus een belangrijke rol te spelen bij de aandoening, wat een gewijzigde aangeboren immuun-respons bij M.E.(cvs) verder ondersteunt. Hopelijk volgen er nog studies om dit verder uit te klaren en de effekten van inspanning op complement gen-expressie en concentraties in het bloed te onderzoeken. Dit zou een immune oorzaak voor post-exertionele malaise kunnen aantonen.

————————-

Hum Immunol. 2015 Jun [pre-print]

Pathway-focused genetic evaluation of immune and inflammation related genes with Chronic Fatigue Syndrome

Rajeevan MS, Dimulescu I, Murray J, Falkenberg VR, Unger ER

Division of High-Consequence Pathogens & Pathology, Centres for Disease Control and Prevention, Atlanta, USA

Samenvatting

Er is bewijsmateriaal dat suggereert dat immuniteit- en inflammatoire wijzigingen belangrijk zijn bij Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Deze studie werd uitgevoerd om het verband van funktioneel belangrijke genetische varianten in inflammatie- en immune mechanismen bij CVS te exploreren. Er werd DNA uit perifeer bloed geïsoleerd van 50 CVS- en 121 niet-vermoeide (NF) controle-deelnemers in een populatie-studie. Er werd genotypering uitgevoerd met de Affymetrix Immuniteit en Inflammatie Chip die 11.000 ‘single nucleotide’ polymorfismen (SNPs) omvat. De accuraatheid van de genotypering voor de specifieke genen werd gevalideerd via pyrosequentiebepaling. Er werd Golden Helix SVS software gebruikt voor de genetische analyse. […] CVS bleek geassocieerd met 32 funktioneel belangrijke SNPs: 11 mis-sense varianten, 4 synonieme varianten, 11 ‘untranslated regulatory region’ (UTR) varianten en 6 intron-varianten. Enkele van deze SNPs bevonden zich in genen van mechanismen gerelateerd met de complement-cascade (SERPINA5, CFB, CFH, MASP1 & C6), chemokinen (CXCL16, CCR4, CCL27), cytokine-signalisering (IL18, IL17B, IL2RB) en ‘toll-like’ receptor signalisering (TIRAP, IRAK4). Van bijzonder belang is de associatie van CVS met 2 mis-sense varianten in genen va de complement-aktivatie: rs4151667 in CFB en rs1061170 in CFH. Een 5’-UTR polymorfisme (rs11214105) in IL-18 was ook geassocieerd met lichamelijke vermoeidheid, lichaam-pijn en de score voor CVS-definiërende symptomen. Deze studie identificeerde nieuwe verbanden tussen CVS en genetische varianten in mechanismen, waaronder complement-aktivatie, wat bijkomende ondersteuning biedt voor een gewijzigde aangeboren immuun-respons bij CVS. Er zijn bijkomende studies nodig om de bevindingen van deze verkennende studie te valideren.

1. Inleiding

[…] Inflammatoire merkers bleken geassocieerd met specifieke symptomen die gemeenschappelijk zijn voor CVS; chronische vermoeidheid, hartslag-variabiliteit, slaap-kwaliteit, cognitieve problemen en post-exertionele malaise. Er werden wijzigingen in cytokine-profielen gesuggereerd als biomerkers voor CVS. Polymorfismen met een impact op gen-funktie, direct of via interaktie met andere risico-factoren, dragen bij tot de genetische vatbaarheid voor CVS. Er werd slechts een klein aantal polymorfismen in enkele genen betrokken bij immune en inflammatoire respons bestudeerd. De Affymetrix Menselijke Immuniteit en Inflammatie Chip werd ontwikkeld om systematische genetische evaluatie van of immuniteit- en inflammatie-mechanismen te een vergemakkelijken. We gebruikten dit platform om de genetica van de immune en inflammatoire respons bij CVS te onderzoeken.

2. Materialen en methodes

2.1. Individuen

[…] De deelnemers […] werden als CVS geklassificeerd als ze voldeden aan de internationale research-definitie (1994). […] Individuen die niet aan de criteria voor CVS voldeden, werden geklassificeerd als niet-vermoeide (NF) controles. De groep omvatte […] 121 NF-controles en 50 CVS-patiënten. […]

2.2. Multiplex Affymetrix genotypering

[…]

2.3. Genotypering d.m.v. pyrosequentiebepaling

[…]

2.4. Data-analyse en bio-informatica

[…]

3. Resultaten

3.1. Demografie van de deelnemers opgenomen in deze analyse

[…] De mediane tijd sinds aanvang van de vermoeidheid voor de CVS-deelnemers was 8,97 jaar (0,39-40,2 jaar) en 82,2% vertoonde een gradueel begin van de ziekte. […]

3.2. Mogelijke funktionele SNPs geassocieerd met CVS

De resultaten identificeerden 427 SNPs geassocieerd met CVS op allel-niveau en 405 op genotype-niveau. De 38 SNPs met een mogelijke funktionele betekenis […] werden samen met 14 van hun nabijgelegen SNPs die niet op de Affymetrix chip zaten, gegenotypeerd via ‘pyrosequencing’ [moderne vorm van sequentie-bepaling]. […] 32 van de 38 SNPs en 10 van de 14 proxy SNPs waren significant geassocieerd met CVS. De 32 funktionele SNPs werden gegroepeerd […]: niet-synonieme varianten (11 SNPs), synonieme variants (4 SNPs), gelegen in de ‘untranslated regulatory regions’ (UTR) van genen (11 SNPs) of intronische (6 SNPs). […]

[uitleg in de bespreking]

3.3. C2/CFB en CFH allelen, en haplotypes geassocieerd met CVS

[uitleg in de bespreking]

3.4. SNPs geassocieerd met kwantitatieve metingen van CVS

[uitleg in de bespreking]

4. Bespreking

Deze studie identificeerde meerdere eerdere niet erkende genetische associaties met CVS die het waard zijn verder te worden bestudeerd voor validering. Wanneer ze worden gevalideerd, zullen deze associaties de hypothese dat immuniteit- en inflammatie-mechanismen betrokken zijn bij CVS ondersteunen. Vele van de SNPs geassocieerd met CVS zijn gelegen in genen die betrokken zijn bij complement-aktivatie, chemokinen en cytokinen, en ‘toll-like’ receptor (TLR) signalisering. De bevindingen aangaande het complement-systeem zijn van bijzonder belang, aangezien er een rol voor complement-aktivatie bij CVS werd gesuggereerd door een melding over een geval en eerdere gen-expressie en proteoom-studies. Uit een rapport over één chronisch vermoeide patient bleek dat de waarden van de complement splitsing-produkten verhoogd waren maar dat de CVS-symptomen verbeterden binnen 2 maand na of normalisering van de splitsing-produkten. Gen-expressie studies duiden op differentiële expressie van het complement-proteïne MASP2, wat bijdraagt tot het C4a splitsing-produkt bij CVS na inspanning [Sorensen B et al. Complement-activation in a model of Chronic Fatigue Syndrome. J. Allergy Clin. Immunol. (2003) 112: 397-403 /// Sorensen B, Jones JF, Vernon SD, Rajeevan MS. Transcriptional control of complement-activation in an exercise-model of Chronic Fatigue Syndrome. Mol. Med. (2009) 15: 34-42; zie ‘Complement-aktivatie na Inspanning bij CVS’]. Complement-proteïnen in het cerebrospinaal vocht van individuen met CVS bleken verhoogd vergeleken met gezonde controles [zie ‘Verschillende proteomen in ruggemergvocht bij CVS & Lyme’].

Het complement-systeem speelt belangrijke rollen bij de verdediging van de gastheer tegen infektie, coördineert gebeurtenissen tijdens inflammatie, en vormt een brug tussen aangeboren en adaptieve immuun-responsen. Complement-aktivatie wordt geïnitieerd via 3 sub-mechanismen (klassiek, alternatief en lectine-mechanisme), die allemaal leiden tot de vorming van C3-convertase [enzyme] dat nodig is voor de splitsing van C3. CFH [complement-factor H] en CFB [complement-factor B] spelen een centrale maar tegengestelde rol bij het alternatief mechanisme. CFB aktiveert de complement-cascade via zijn bijdrage tot de vorming van C3-convertase en CFH inhibeert hetzelfde mechanisme via het versnellen van de afbraak van C3-convertase. C2 lijkt op CFB, maar draagt bij tot de vorming van C3-convertase via het klassiek mechanisme.

Interessant is dat van 2 met CVS geassocieerde mis-sense varianten [coderend voor een verkeerd aminozuur] in genen van de complement-aktivatie – rs4151667 in CFB & rs1061170 in CFH – een associatie met ‘age-related macular degeneration’ [AMD; een oog-aandoening] was gevonden. Het SNP rs9332739 in C2 […] – waarvan ook een associatie met AMD werd gerapporteerd – was ook geassocieerd met CVS in onze studie; het risico en de beschermende varianten waren echter omgewisseld (m.a.w. de allelen die beschermen tegen AMD waren geassocieerd met het risico op CVS). Een rapport gaf aan dat beschermende allelen (van CFH & CFB) voor AMD verband houden met lagere waarden qua complement-aktivatie. Aangezien dezelfde allelen geassocieerd zijn met het risico op CVS in deze studie, stellen we als hypothese dat lagere complement-aktivatie geassocieerd kan zijn met te minste een subgroep CVS-individuen.

Bij ons weten is dit de eerste studie die CVS in verband brengt met met polymorfismen in chemokine-liganden/receptoren, molekulen die leukocyten-bewegingen reguleren. Eén van de sterkste associaties was met de synonieme risico-variant rs2228428 die mogelijks ‘splicing’ [Tijdens het verwerken van RNA (na de transcriptie van DNA) worden de niet-coderende stukken (intronen) uit het pre-mRNA geknipt en de exonen van het pre-mRNA aan elkaar geplakt.] reguleert in CCR4, een chemokine-receptor waarvan is gemeld dat die tot expressie komt op Th2 en Treg cellen. Er werden ook associaties gevonden met varianten in CXCL16 [chemokine (C-X-C motief) ligand 16], een lid van de CXC-familie der chemokinen. rs1051007 in het 3’UTR van CXCL16, waarvan werd gerapporteerd dat het een impact heeft op zijn gen-expressie, was geassocieerd met het risico op CVS, terwijl een mis-sense polymorfisme (rs2277680) in CXCL16 geassocieerd was met bescherming. Deze resultaten suggereren dat verdere studies van CCR4 en CXCL16 bij CVS gerechtvaardigd zijn.

Studies hebben gerapporteerd over het feit dat enkele polymorfismen in cytokinen geassocieerd zijn met CVS [Carlo-Stella N, Badulli C, De SA, Bazzichi L, Martinetti M, Lorusso L et al. A first study of cytokine genomic polymorphisms in CFS: Positive association of TNF-857 and IFNgamma-874 rare alleles. Clin Exp Rheumatol. 2006; 24: 179-182; zie ook ‘Circadiaans ritme voor cytokine-secretie’]. Deze SNPs werden niet opgenomen in de ‘Affymetrix Human Immune and Inflammation Chip’ die we gebruikten. We identificeerden echter bijkomende cytokine-polymorfismen, nl. rs11214105 in IL-18, een pleiotroop cytokine [met meerdere effekten op verschillende cel-soorten of verschillende biologische funkties beïnvloedend] dat door perforine [enzyme dat vrijkomt wanneer cellen worden aangevallen door cytotoxische T-cellen en NK-cellen en dat porieën boort in het membraan van te vernietigen cellen] gemedieerde T-cel en NK-cel cytotoxiciteit versterkt. IL-18 bleek ook bij te dragen tot de ontwikkeling en de pathogenese van infektueuze en neuro-inflammatoire ziekten met immuniteit- en cognitieve dyfunktie [Alzheimer’s, hepatitis-C virus infektie]. Dieren-studies linkten IL-18 aan ziekten met geslacht-specifieke prevalentie en ingewikkelde, regionale en geslacht-specifieke ouderlijke effekten in de hersenen. We vonden dat dit IL18-polymorfisme geassocieerd is met CVS en kwantitatieve metingen van de CVS-symptomen: lichaam-pijn, fysieke vermoeidheid, symptoom-scores en aantal CVS-symptomen. Onze resultaten suggereren bijkomend onderzoek naar IL-18 als een kandidaat-gen bij CVS-pathofysiologie.

Meerdere met CVS geassocieerde 3’UTR-polymorfismen verdienen verdere analyse aangezien ze een impact kunnen hebben op binding-plaatsen voor microRNAs [zie ‘Cytotoxische lymfocyten microRNAs – merkers voor M.E.(cvs)’] die nog niet werden onderzocht bij CVS. Hoewel de impact van deze SNPs op microRNA-binding nog experimenteel dient te worden geverifieerd, suggereren onze resultaten een mechanisme voor microRNA-regulering van genen geassocieerd met CVS. Sommige van de microRNAs die worden beïnvloed door met CVS geassocieerde SNPs zijn gelinkt met in IL17B & en SERPINA5 [‘serpin peptidase inhibitor clade A member 5’]. Een mis-sense variant in SERPINA5 (rs6115) was ook geassocieerd met CVS. Aangezien deze SERPINA5-varianten niet in ‘linkage disequilibrium’ zijn [Allelen op verschillende loci erven niet onafhankelijk van elkaar over. Bij een ziekte wordt verwacht dat het geassocieerde allel in een verhoogde frequentie aanwezig is in een steekproef van patiënten vergeleken met een steekproef van controle-personen. De term ‘linkage disequilibrium’ geeft aan dat een allel van een ziekte-gen gekoppeld overerft met specifieke allelen van naburige genen.], kunnen ze een onafhankelijk risico op CVS betekenen. SERPINA5, een inhibitor van geaktiveerd proteïne-C [APC is in staat om, samen met proteïne-S de stolling te stoppen], is gelegen op chromosoom 4 met andere leden van de serpent protease-familie – inclusief corticosteroid-bindend globuline (SERPINA6), waarvan werd gerapporteerd dat het verband houdt met CVS [Torpy DJ et al. Association between Chronic Fatigue Syndrome and the corticosteroid-binding globulin gene ALA SER224 polymorphism. Endocr. Res. (2004) 30:417-29]. De met CVS geassocieerde intron-variant rs11257804 in CAMK1D is van belang. CAMK1D is een proteïne-kinase in het calcium-signalisering mechanisme. Het speelt een belangrijke rol bij de werking van granulocyten en heeft weinig of geen expressie in monocyten en lymfocyten. Dit suggereert dat een verdere verkenning van de granulocyten-funktie en gastheer-verdediging bij CVS gerechtvaardigd is.

De beperkte grootte van de groep, samen met het ontbreken van een correctie voor multipele testen is de belangrijkste beperking van deze verkennende studie. [Complexe uitleg hoe hier werd aan verholpen…]

Onze studie identificeerde 11 mis-sense varianten, 4 synonieme varianten, 11 3’UTR- en 6 intron-varianten met mogelijke regulerende werking […]. De specificiteit van de associaties met CVS kon in deze studie niet worden bepaald aangezien er enkel werd vergeleken met niet-vermoeide controles. Het identificeren van met CVS geassocieerde abnormaliteiten in een ‘case-control’ studie is een belangrijke eerste stap bij het identificeren van kandidaat-genen en mechanismen die betrokken zouden kunnen zijn bij de pathogenese van CFS.

Tot besluit: deze studie identificeerde meerdere nieuwe genetische verbanden tussen CVS en varianten in de complement-aktivatie, chemokinen, cytokinen en ‘toll-like’ receptor signalisering. Associaties met deze mechanismen leveren bijkomende ondersteuning voor een rol van gewijzigde aangeboren immuun-respons bij CVS. Er zijn bijkomende studies met grotere patiënten-groepen nodig om de bevindingen van deze verkennende studie te valideren.

Eén van de belangrijkste moeilijkheden die M.E.(cvs)-patiënten ondervinden, is rechtopstaan (orthostase), en in het bijzonder stilstaan. Dit geeft aanleiding tot symptomen zoals duizeligheid, veranderd zicht, misselijkheid, vermoeidheid, hoofdpijn of zweten. Deze ‘orthostatische intolerantie’ kan verschillende oorzaken hebben; onderstaande studie heeft het over een gebrek aan uithouding-vermogen in de spieren van de romp bij rechtopstaan.

Bij vrouwen met M.E.(cvs) was het zgn. ‘timed-loaded standing’ significant minder dan bij vrouwen met osteoporose (die ook problemen met staan hebben) en gezonde vrouwen. Bij de ‘timed-loaded standing’ test wordt gemeten hoe lang een persoon een halter van 1 kg in elke hand met gestrekte armen voor zich kan houden of. Dit bepaalt de combinatie van het uithouding-vermogen van de romp en armen, en is bedoeld om de prestaties van de romp tijdens dagelijkse aktiviteiten te bevorderen.

De auteurs merken op dat de problemen met staan en fysieke aktiviteit gelijkaardig zijn bij M.E.(cvs) en osteoporose – beide hebben problemen om hun ruggegraat vertikaal te houden. Nijs en enkele medewerkers hebben eerder het spier-herstel van de bovenste ledematen onderzocht – spieren die zeer frequent bij dagelijkse aktiviteiten worden gebruikt (haar kammen en wassen, strijken, koken. Na een inspanning van 18 maximale contracties en een herstel-fase van 45 min., was het spier-herstel significant trager bij M.E.(cvs)-patiënten t.o.v. gezonde mensen. Intrigerend was dat dit slechts het geval bleek voor patiënten die ook voldeden aan de criteria voor fibromyalgie (Ickmans K, Meeus M, De Kooning M, Lambrecht L, Nijs J. Recovery of upper limb muscle function in Chronic Fatigue Syndrome with and without fibromyalgia. Eur J Clin Invest. (2014) 44: 153-59), d.w.z. zij die ook een hoge mate aan “wijd-verspreide pijn” hebben. Aangezien veel M.E.(cvs)-patiënten in deze categorie zitten, zou de test een eenvoudige manier kunnen zijn om op een objectieve manier de spier-problemen te meten. Nijs et al. vonden eerder al dat het spier-herstel in de bovenste ledematen niet vertraagd was bij gelijkaardig experiment met Multipele Sclerose patiënten, wat het nog meer fascinerend maakt.

Relatief simpele onderzoeken (uithouding-vermogen van de spieren in de romp en armen, of wijzigingen in de kracht van de opper-armen) kunnen potentieel belangrijke klinische informatie opleveren over de biomechanische zwakte bij M.E.(cvs). Spier-vermoeidbaarheid en zwakte – dikwijls in respons op lichte inspanning – zijn een karakteristiek kenmerk van M.E.(cvs), en spier-krampen, fasciculaties (‘twitching’; kleine spiertrekkingen) en extreme spier-gevoeligheid worden courant geconstateerd. Toch wordt er weinig over gesproken in de literatuur en gezondheid-professionals negeren het grotendeels. Klinisch onderzoek van de aangetaste spieren bij M.E.(cvs) zou routinematig moeten gebeuren!

Jan Eyskens, de eerste auteur van dit artikel, is een kinesist verbonden aan het Universitair Ziekenhuis Antwerpen en heeft een praktijk in Wilrijk & Gent (www.bewegingspraktijk.be). In 2011 publiceerde hij, samen met enkele huisartsen (T. Declercq, H. Stuer, S. Heytens, S. Blancke) en een psycholoog (R. Rogiers) in het tijdschrift Huisarts Nu (2010) ‘De Behandeling van CVS in de Eerste Lijn – Uitdaging of verplicht nummer?’ over het ‘veldenmodel’ voor artsen, waarbij 3 horizontale assen – biologische/internistische elementen, neuro/psychiatrische elementen én houding/bewegingsgebonden elementen en 3 vertikale assen – voorbestemmende factoren, onderhoudende factoren en klachten/verwikkelingen – negen velden creëren die bij intake door de arts samen met de patient kunnen worden ingevuld en besproken. Dit wordt gepromoot door een Associatie van Bewegingsconsulenten (www.beweging.org). Het is duidelijk dat met hierbij refereert naar het adagio van de psychologische lobby: cognitieve gedragstherapie…

————————-

Journal of Rehabilitation Research & Development Vol 52, #1, p. 21-30 (Juni 2015)

Timed loaded standing in female Chronic Fatigue Syndrome compared with other populations

Jan B Eyskens (1), Jo Nijs (2), Kristiaan D’Août (3), Alain Sand (4), Kristien Wouters (5,6), Greta Moorkens(6)

1 Department of Internal Medicine, Antwerp University Hospital, Antwerp, Belgium

2 Pain in Motion Research Group; Departments of Human Physiology and Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium; and Department of Physical Medicine and Physiotherapy, University Hospital Brussels, Brussels, Belgium

3 Department of Musculoskeletal Biology, Institute of Ageing and Chronic Disease, University of Liverpool, Liverpool, UK; Department of Biology, University of Antwerp, Antwerp, Belgium

4 Nuclear Medicine, AZ Jan Palfijn, Ghent, Belgium

5 Department of Scientific Coordination and Biostatistics, Antwerp University Hospital, Antwerp, Belgium

6 Faculty of Medicine and Health Science, University of Antwerp, Antwerp, Belgium

Samenvatting

Patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) hebben gelijkaardige moeilijkheden met staan en zitten als patiënten met osteoporose. De bedoeling van deze studie was het vergelijken van het gecombineerde romp en arm uithouding-vermogen bij vrouwen met CVS (n = 72), vrouwen met osteoporose (n = 30), niet-geïnvalideerde vrouwen (n = 55) en vrouwen uit niet-geïndustrialiseerde landen (n = 58) d.m.v. de ‘timed loaded standing’ (TLS) test. TLS meet hoe lang een persoon een halter van 1 kg in elke hand voor zich kan houden met gestrekte armen. TLS was hoger in de geïndustrialiseerde, niet-geïnvalideerde populatie dan in de niet-geïndustrialiseerde studie-populatie (p < 0.001) en bij patiënten met osteoporose (p = 0.002). TLS was lager bij patiënten met CVS dan bij niet-geïnvalideerde controles (p < 0.001). Na aanpassing voor leeftijd, lengte en gewicht, was de gecombineerde romp en arm uithouding was zelfs lager bij CVS dan bij osteoporose-patiënten van ouder dan 25 jaar (p < 0.001). Bij CVS was TLS lager dan in de niet-geïndustrialiseerde groep (p = 0.02). Aangezien enkel vrouwen werden bestudeerd, is de externe validiteit [toepasbaarheid op een nieuwe/algemene populatie] van de resultaten beperkt tot volwassen vrouwelijke patiënten met CVS. TLS onthulde een specifieke biomechanische zwakte bij CVS-patiënten waarmee rekening kan worden gehouden bij het aanvangen van een revalidatie-programma. We stellen voor dat het beïnvloeden van de kwaliteit, i.p.v. de kwantiteit, van beweging kan worden gebruikt bij de revalidatie.

INLEIDING

[…]

Chronische pijn en vermoeidheid vormen de kern-elementen van de medische klachten, die dikwijls als idiopathisch worden beschreven. […] Er werden lichamelijke en psychologische oorzaken voorgesteld om deze klachten te begrijpen. De meeste mensen met chronische pijn en vermoeidheid zien hun aandoening als lichamelijk van aard en staan weigerachtig tegenover psychologische theorieën […].

De hoeveelheid lichamelijke aktiviteit uitgevoerd tijdens het dagelijks leven bij CVS is lager dan bij niet-geïnvalideerde controles en lijkt te correleren met symptoom-ernst en variabiliteit. Een systematisch review van de literatuur gaf geen definitief besluit in betrekking tot fysiologische inspanning capaciteit bij patiënten met CVS. [Nijs J, Aelbrecht S, Meeus M, Van Oosterwijck J, Zinzen E, Clarys P. Tired of being inactive: A systematic literature review of physical activity, physiological exercise capacity and muscle strength in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Disabil Rehabil. (2011) 33: 1493-1500; zie ‘Overzicht: Lichamelijke aktiviteit, fysiologische inspanning-capaciteit & spier-kracht’] Lagere dagelijkse lichamelijke aktiviteit impliceert dat patiënten met CVS moeilijkheden zouden kunnen ervaren met bepaalde aktiviteiten zoals gedurende een langere tijd rechtopstaan. Voor mensen is rechtop zijn (staan of zitten) gedurende een lange, ononderbroken periode niet bestemd voor hoe ons lichaam is gebouwd. Wanneer een arbeid-taak dient te worden uitgevoerd, moet het aktieve, musculair gedeelte van de ruggegraat funktioneren op een manier die niet overéénstemt met niet-roterende recutering van ‘motor-units’ [motor-unit = een motor-neuron en alle spier-vezels die het bezenuwt; motor-unit recrutering verwijst naar de aktivatie van motor-units om een toename van samentrekking-kracht in een spier te bekomen; met rotatie van motor-units wordt bedoeld dat de contractie alterneert tussen aktiviteit en rust].

Patiënten met CVS rapporteren moeilijkheden met langdurig rechtopstaan, soms zelfs na slechts enkele minuten. Toch ontbreken studies die het vermogen onderzoeken van patiënten met CVS om rechtop te blijven. Dit is verrassend omdat veel dagelijkse aktiviteiten spier-uithouding van de romp vereisen om een rechtopstaande houding toe te laten, dikwijls gecombineerd met opper-arm bewegingen.

Onderzoekers gebruikten ‘timed loaded standing’ (TLS), een meting voor gecombineerde romp en arm uithouding in een populatie van vrouwen met osteoporose met gelijkaardige lichamelijke klachten. Vrouwen met osteoporose vertonen ook uitgesproken evenwicht-problemen in vergelijking met vrouwen zonder osteoporose. Ze vonden matig sterke en statistisch significante correlaties tussen TLS en 16 op 18 parameters voor fysieke stoornissen en funktie bij vrouwen met osteoporose met gekende breuken. Funktionele reikwijdte, stap-tempo, de Fysieke Funktie Subschaal van de ‘Medical Outcomes Study Short Form 36’, schouder-flexie kracht en wandel-afstand over 6 min. waren het sterkst geassocieerd met TLS tijd.

Wij gebruikten TLS bij CVS (n = 72) en vergeleken de resultaten met niet-geïnvalideerde controles (n = 55) en patiënten met osteoporose (n = 30) zonder gekende breuken. Leven in een geïndustrialiseerd land zou andere capaciteiten en vaardigheden kunnen vergen dan leven in een context zonder moderne hulpmiddelen – die bijna allemaal op elektriciteit werken – die worden gebruikt om het leven, en vooral arbeid, te vergemakkelijken. Dus testten we mensen in een omgeving die tientallen jaren of generaties lang niet veel is veranderd, niet-geïndustrialiseerde gemeenschappen (n = 58; 40 Afrikaanse en 18 Indiaanse). Deze populaties leven in landelijke, landbouw-gemeenschappen waar voeding en leven-stijl (trager ritme, geen elektriciteit, wandelen als transport, enz.) verschillen van geïndustrialiseerde gemeenschappen. We hebben in het totaal metingen uitgevoerd bij 215 deelnemers. De studie had als doelstelling te onderzoeken of TLS bij vrouwen met CVS verschilt van niet-geïnvalideerde controles, niet-geïndustrialiseerde populaties en patiënten met osteoporose.

METHODES

‘Timed Loaded Standing’ Test

TLS meet de tijd (in seconden) die een persoon kan staan terwijl zij/hij een halter van 1 kg in elke hand houdt met de armen onder een hoek van 90°, ellebogen gestrekt en polsen in neutrale stand. De TLS test is een meting van de fysieke prestatie voor gecombineerde romp en arm uithouding, als simulatie voor de funktionele prestatie van de romp bij dagelijkse aktiviteiten – waarvan de meeste vereisen dat de romp rechtop en stabiel blijft terwijl de bovenste ledematen worden gebruikt. Er werd aangetoond dat TLS betrouwbare gegevens genereert […] bij vrouwen met osteoporose. […]

Deelnemers en Populaties

Er werden metingen gedaan bij 215 individuen, verdeeld in 4 populaties. De CVS-populatie bestond uit 72 vrouwelijke patiënten en werd vergeleken met 55 vrouwelijke niet-geïnvalideerde controles en 30 vrouwelijke patiënten met osteoporose zonder gekende breuken. De studie-groep uit niet-geïndustrialiseerde landen bestond uit 40 Afrikaanse en 18 Indiaanse vrouwen.

Chronische Vermoeidheid Syndroom Populatie

Een arts (Dr Greta Moorkens) van de Polikliniek Algemene Interne Geneeskunde van het Antwerps Universitair Ziekenhuis, recruteerde CVS-patiënten die voldeden aan de ‘Centres for Disease Control’ criteria (1994). Deze groep omvatte 72 volwassen Belgische niet-zwangere vrouwen (gemiddelde leeftijd 41 jaar, tussen 20-56), zonder psychologische co-morbiditeit.

[…]

RESULTATEN

Overzicht van de Resultaten

[…]

Vergelijking van de 4 Populaties Eén per Eén

Niet-geïnvalideerde Controles uit Geïndustrialiseerde Landen vs. Mensen uit Niet-Geïndustrialiseerde Landen

TLS, gewicht, lengte en lichaamsoppervlakte waren significant lager in de niet-geïndustrialiseerde populaties dan in de niet-geïnvalideerde controles. Na toepassing van een lineair regressie-model om de TLS tussen deze 2 te vergelijken, na aanpassing voor leeftijd, lengte en gewicht: TLS in de geïndustrialiseerde niet-geïnvalideerde populatie was hoger dan in de niet-geïndustrialiseerde studie-populatie (p < 0.001).

Niet-geïnvalideerde Controles vs. Osteoporose-patiënten

[…] significant langere TLS bij niet-geïnvalideerde controles dan bij patiënten met osteoporose (p = 0.002).

Osteoporose-patiënten zonder Vertebrale Fracturen vs. Personen uit Niet-Geïndustrialiseerde Landen

[…] geen significant verschil qua TLS.

CVS-patiënten vs. Niet-geïnvalideerde Controles in een Geïndustrialiseerde Populatie

TLS was significant lager bij CVS-patiënten dan bij niet-geïnvalideerde controles (p < 0.001) […] na aanpassing voor leeftijd, lengte en gewicht.

CVS-patiënten vs. Osteoporose-patiënten

TLS was significant lager bij CVS-patiënten dan bij osteoporose-patiënten […] na aanpassing voor leeftijd, lengte en gewicht nog meer uitgesproken (p < 0.001).

CVS-patiënten vs. Niet-Geïndustrialiseerde Populatie

[…] TLS was significant lager CVS-patiënten dan in een niet-geïndustrialiseerde populatie (p < 0.001). […] na aanpassing voor leeftijd, lengte en gewicht bleef dat zo (p = 0.02).

BESPREKING

Wat betreft rechtopstaan en lichamelijk aktiviteit, hebben CVS-patiënten gelijkaardige problemen als patiënten met osteoporose: het is moeilijk voor beide om de ruggegraat vertikaal te houden. Vrouwen met osteoporose met vertebrale breuken die bevestigen dat ze rug-moeheid hebben bij het staan en werken met de armen voor het lichaam, zitten rustend en rust-periodes inplannen omwille van rug-moeheid of pijn, hadden significant lagere TLS-tijden […].

Dit is de eerste studie aangaande het testen van gecombineerde romp en arm uithouding in verscheidene studie-populaties, inclusief CVS. De TLS-test onthulde een specifieke biomechanische zwakte bij CVS-patiënten. Deze zwakte wordt duidelijk bij het vergelijken van TLS bij CVS met de andere populaties. TLS bij CVS was veel korter dan bij patiënten met osteoporose die meer dan 25 jaar ouder waren.

[…]

De klachten van patiënten met CVS kunnen worden begrepen in relatie tot de korte TLS en hun klaarblijkelijke zwakte om hun ruggegraten recht te houden, in het bijzonder voor een langere tijd, of het nu zittend of staand of wandelend is.

De klachten van CVS-patiënten over verminderde inspanning-capaciteit en de ervaring meer kracht te moeten leveren bij inspanning, kan worden gelinkt met het feit dat er minder spierkracht werd gevonden bij CVS. Zowel deconditionering [ten onrechte; zie o.m. ‘Verminderde zuurstof-extractie tijdens een cardiopulmonaire inspanning test bij CVS’ en elders] als centrale factoren werden geopperd als voor deze musculaire zwakte bij CVS. [Adepten van de psychosomatische school zoals Wessely, Sharpe, White, Fulcher, etc. blijven dit beweren en propageren cognitieve gedragstherapie en graduele oefentherapie als ‘dé’ behandel-strategie – met weinig oog voor de échte noden van de patient.]

Patiënten met CVS zijn niet enkel zwakker vanuit een musculair standpunt maar vertonen ook een onvermogen om een gewenst aktiviteit-niveau aan te houden. [Black CD, McCully KK. Time-course of exercise induced alterations in daily activity in Chronic Fatigue Syndrome. Dyn Med (2005) 4: 10] Het stappen bij CVS-patiënten vertoont abnormaliteiten in vergelijking met sedentaire controles [Boda WL, Natelson BH, Sisto SA, Tapp WN. Gait abnor-malities in Chronic Fatigue Syndrome. J Neurol Sci. (1995) 131: 156-61]. De fysiologische kostprijs van wandelen bij CVS is groter dan in niet-geïnvalideerde individuen [Paul L, Rafferty D, Marshal R. Physiological cost of walking in those with Chronic Fatigue Syndrome (CFS): A case-control study. Disabil Rehabil. (2009) 31: 1598-1604]. Tijdens het wandelen op een loopband werd een subtiele abnormaliteit in vagale aktiviteit opgemerkt die ten dele de post-exertionele verslechtering van de symptomen zou kunnen verklaren [Cordero DL, Sisto SA, Tapp WN, LaManca JJ, Pareja JG, Natelson BH. Decreased vagal power during treadmill walking in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Auton Res. (1996) 6: 329-33]. De aërobe ‘power’ van vrouwelijke patiënten met CVS geeft een laag-normaal fitness-niveau aan zonder cardiopulmonaire abnormaliteit. CVS-patiënten zijn zwakker dan sedentaire en depressieve controles maar ook net zo on-fit als sedentaire controles.

Wat betreft arbeid-status bleef de meerderheid van de deelnemers funktioneel aangetast en werkloos bij follow-up.

In een review over dit onderwerp schreven Nijs et al. het volgende: “Patiënten met CVS presteren minder lichamelijke aktiviteit tijdens het dagelijks leven en hebben minder piek isometrische spierkracht vergeleken met gezonde sedentaire controle-individuen.”. Dat overzicht besloot dat de beschikbare gegevens wijzen op een verminderde fysiologische inspanning-capaciteit bij CVS. [Toch lijken deze mensen te blijven inzetten op graduele oefentherapie…]

Het vergelijken van onze gegevens met eerdere bevindingen is onmogelijk omdat eerdere studies op het gebied van studies over lichamelijke prestaties bij CVS andere metingen met minder ecologische validiteit [mate waarin de onderzoek-resultaten overéénkomen met de dagelijkse praktijk] hebben gebruikt, zoals spierkracht en inspanning-testen. Verdere research kan ons helpen de fundamenten van deze bevindingen te begrijpen. Er kan daarom worden overwogen om, van bij het allereerste begin van de revalidatie, het lage uithouding-vermogen van CVS-patiënten, bij het weerstaan van de zwaartekracht bij rechtopstaan, in overweging te nemen.

Ten slotte moeten enkele methodologische kwesties aangaande deze studie worden vermeld. Aangezien enkel vrouwen werden bestudeerd, blijft de externe validiteit van de resultaten beperkt tot volwassen vrouwelijke patiënten met CVS. Er werd geen rekening gehouden met enkele parameters van de deelnemers, zoals menopausale status, opleiding-niveau en intelligentie. En zoals gewoonlijk zijn longitudinale gegevens vereist om de stabiliteit van deze bevindingen te onderzoeken bij een aandoening zoals CVS, die wordt gekenmerkt door grote schommelingen qua gezondheid-status.

De grootte van het staal van deze studie had voldoende ‘power’ en er werd een meting gebruikt met bewezen validiteit voor het meten van romp en arm uithouding. Er werd aangetoond dat de TLS-test betrouwbare gegevens genereert maar zijn echte validiteit dient nog te worden onderzocht, inclusief vergelijking met een gouden standaard.

BESLUITEN

Vrouwen met CVS hebben een lagere uithouding van romp en arm spieren dan niet-geïnvalideerde controles, niet-geïndustrialiseerde populaties en osteoporose-patiënten. De TLS-test kan bruikbaar zijn voor het bepalen van het lage uithouding-vermogen van romp en arm bij vrouwen met CVS. Verdere studie van de aard en etiologie daarvan is aangewezen. Daarnaast zijn studies nodig die onderzoeken of specifieke inspanning-interventies in staat zijn de specifieke zwakte die hier werd gevonden kunnen herstellen.

In ‘Mest-cellen & Substantie-P’ hadden we het voor het eerst over het werk van Prof. dr Theoharis C. Theoharides van de ‘Tufts University School of Medicine’. Een ander research-team had ook al gerapporteerd over de rol van mest-cellen bij Posturaal Orthostatisch Tachycardie Syndroom (‘Mest-cel aktivatie aandoeningen bij POTS (& CVS ?)’).

Theoharides en zijn medewerkers beschrijven in onderstaand artikel zo’n beetje de stand van zaken aangaande het wetenschappelijk onderzoek over de rol van mest-cellen en histamine in de hersenen. Dit zou ook van belang kunnen zijn bij M.E.(cvs). Lees ook: ‘Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie’.

Theoharides is/was(?) verbonden met een bedrijfje dat een supplement (met de flavonoïden luteoline, quercetine & rutine) op de markt heeft dat inflammatie in het brein zou kunnen verminderen… In het ‘conflict of interest statement’ wordt vermeld dat de auteurs verklaren dat het onderzoek werd uitgevoerd in afwezigheid van commerciële of financiële relaties die als een mogelijk belangen-conflict zouden kunnen worden opgevat.

Histamine afgegeven door mest-cellen stimuleren de aktivatie van microglia (al meermaals besproken op deze pagina’s) en kunnen hersen-inflammatie veroorzaken. Jarred Younger van het ‘Neuro-inflammation, Pain and Fatigue Lab’ aan de Universiteit van Alabama wist ons ook al te vertellen hoe doeltreffend bepaalde plantaardige stoffen (curcumine, luteoline, resveratol, enz.) zijn om microgliale aktivatie te verminderen (lees: ‘Bewijs voor gliale aktivatie in de hersenen bij chronische pijn’).

Laat dit een oproep zijn om dit verder te onderzoeken bij goed omschreven M.E.(cvs)-populaties!

————————-

Frontiers in Neuroscience (2015) 9: 225

Brain “fog”, inflammation and obesity: key aspects of neuropsychiatric disorders improved by luteolin

Theoharides TC¹, Stewart JM², Hatziagelaki E³, Kolaitis G⁴

¹Laboratory of Molecular Immunopharmacology and Drug Discovery, Department of Integrative Physiology and Pathobiology, Tufts University School of Medicine Boston, MA, USA; Departments of Internal Medicine, Tufts University School of Medicine and Tufts Medical Centre Boston, MA, USA; Psychiatry, Tufts University School of Medicine and Tufts Medical Centre Boston, MA, USA; Sackler School of Graduate Biomedical Sciences, Tufts University School of Medicine Boston, MA, USA

²Laboratory of Molecular Immunopharmacology and Drug Discovery, Department of Integrative Physiology and Pathobiology, Tufts University School of Medicine Boston, MA, USA

³Second Department of Internal Medicine, Attikon General Hospital, Athens Medical School Athens, Greece

⁴Department of Child Psychiatry, University of Athens Medical School, Aghia Sophia Children’s Hospital Athens, Greece

Samenvatting

Hersen-‘mist’ is een verzameling symptomen: verminderde cognitie, onvermogen om zich te concentreren en te multi-tasken, alsook verlies van korte- en lange-termijn geheugen. Hersen-‘mist’ komt voor bij patiënten met autisme-spectrum aandoeningen (ASD), coeliakie, Chronische Vermoeidheid Syndroom, fibromyalgie, mastocytose [ongecontroleerde groei van mest-cellen] en posturaal tachycardie syndroom (POTS), alsook ‘minimal cognitive impairment’, dat voorkomt in een vroeg klinisch stadium van Alzheimer; en andere neuropsychiatrische aandoeningen. Hersen-‘mist’ kan te wijten zijn aan inflammatoire molekulen, inclusief adipocytokinen en histamine afgegeven door mest-cellen (MCs), die op hun beurt microglia-aktivatie stimuleren, en focale brein-inflammatie veroorzaken. Er zijn overzichten die het gebruik van natuurlijke flavonoïden [organische verbindingen uit planten] voor de behandeling van neuropsychiatrische en neurodegeneratieve ziekten beschrijven. Het flavonoïde luteoline heeft talrijke nuttige werkingen: anti-oxidant, anti-inflammatoir, microglia-inhibitie, neuroprotectie en geheugen-verbetering. Een luteoline in liposoom-vorm in olijven-extract verbeterde de aandacht bij kinderen met ASD en hersen-‘mist’ bij mastocytose-patiënten. Gemethyleerde luteoline-analogen met een verhoogde aktiviteit en betere bio-beschikbaarheid bleken doeltreffend ter behandeling van neuropsychiatrische aandoeningen en hersen-‘mist’.

Inleiding

Hersen-‘mist’ is een constellatie aan symptomen die verminderde mentale scherpheid en cognitie, onvermogen om zich te concentreren en te multi-tasken omvatten, alsook verlies van korte- en lange-termijn geheugen. Hersen-‘mist’ is karakteristiek bij vele neuro-immune ziekten, bij patiënten met coeliakie, Chronische Vermoeidheid Syndroom [Ocon AJ. Caught in the thickness of brain fog: exploring the cognitive symptoms of Chronic Fatigue Syndrome. Front. Physiol. (2013) 4: 63], fibromyalgie en posturaal tachycardie syndroom (POTS), alsook mensen met autisme-spectrum aandoeningen (ASD) en ‘minimal cognitive impairment’ [MCI; geringe cognitieve stoornis, term die gebruikt wordt wanneer iemand klachten heeft over het geheugen of een andere cognitieve funktie; bij onderzoek wordt een gevonden maar er is (nog) geen sprake van dementie], dat tegenwoordig wordt beschouwd als de vroege klinische presentatie van Alzheimer. Ook patiënten die chemotherapie krijgen, ervaren dikwijls hersen-‘mist’.

Hersen-‘mist’ komt courant voor bij patiënten met systemische [meerdere organen aangetast] mastocytose (SM) of aandoeningen met mest-cel aktivatie. Een overzicht van de symptomen die worden ervaren door patiënten met MC-aandoeningen rapporteerde dat > 90% van hen bijna dagelijks last hadden van matige tot ernstige hersen-‘mist’, en cognitieve stoornissen werden bevestigd d.m.v. een gevalideerd instrument. Patiënten met MC-aandoeningen ervaren ook andere verwante neurologische en psychiatrische symptomen. Het is interessant dat kinderen met mastocytose een verhoogd risico op het ontwikkelen van ASD bleken te hebben, vergeleken met de algemene. Kinderen met ASD worden ook gekenmerkt door hersen-‘mist’ en focale hersen-inflammatie en MC-aktivatie bleek betrokken bij de pathogenese.

Hoewel Alzheimer typisch geassocieerd bleek met ouderdom-‘plaques’ in de hersenen en neurofibrillaire knopen waarbij amyloïd-β (Aβ) [amyloïden = onoplosbare fibreuze proteïne-aggregaten] en tau-proteïnen [diagnostisch voor Alzheimer] zijn betrokken, geeft bewijsmateriaal aan dat oxidatieve stress/ mitochondriale dysfunktie en inflammatie mogelijks betrokken zijn bij Alzheimer. In feite blijken het immuunsysteem en de inflammatie steeds meer betrokken bij neuropsychiatrische ziekten.

Pathogenese/ focale inflammatie

Inflammatoire molekulen die door de hersenen worden afgegeven kunnen bijdragen tot de pathogenese van dergelijke ziekten, en mogelijks ook hersen-‘mist’. De expressie of pro-inflammatoire genen in de hersenen was verhoogd in de hersenen van overleden patiënten met neuropsychiatrische ziekten.

Het is niet duidelijk wat hersen-inflammatie triggert. Steeds meer bewijsmateriaal suggereert dat stress en blootstelling aan schimmel [o.a. Shoemaker RC, House DE. Sick building syndrome (SBS) and exposure to water-damaged buildings: time series study, clinical trial and mechanisms. Neurotoxicol. Teratol. (2006) 28: 573-88], in het bijzonder door de lucht verspreide mycotoxinen, betrokken kunnen zijn. Het is interessant dat schimmel de afgifte van histamine door MC kan versterken.

Wisselwerking tussen MCs en microglia wordt als kritiek beschouwd bij de pathogenese van neurodegeneratieve ziekten [Skaper et al. Mast cells, glia and neuro-inflammation: partners in crime? Immunology. (2014) 141: 314-327]. Microglia-aktivatie is een courante bevinding in hersenen van kinderen met ASD, alsook bij andere psychiatrische ziekten. Aktivatie van microglia, direct of indirect via CRH [‘corticotropin-releasing’ hormoon], zou kunnen bijdragen tot de pathogenese van mentale aandoeningen.

Obesitas

Obesitas bleek geassocieerd met neuropsychiatrische aandoeningen. Adipocytokinen zijn betrokken bij neuro-inflammatie [leptine & adiponectine (proteïne betrokken bij de regulering van glucose-waarden en afbraak van vetzuren); zie Aguilar-Valles A et al. Obesity, adipokines and neuro-inflammation. Neuropharmacology (2015) 96: 124-134] en mogelijks bij dementie, inclusief AD.

MCs zijn verbonden met obesitas, aan obesitas gerelateerde astma en betrokken bij cardiovasculaire ziekte (CAD), waarbij lokale inflammatie betrokken is. Er werd gerapporteerd dat zowel MCs als histamine verhoogd zijn in atherosclerotische kranslagader-plaques. Histamine van MCs doet kranslagaders samentrekken. IL-6 en TNF van MCs zijn onafhankelijke risico-factoren voor CAD en kunnen door MCs worden afgegeven bij stress, wat een myocard-infarct kan veroorzaken. Obesitas leidt tot endotheliale dysfunktie en chronische inflammatie, ook geassocieerd met metabool syndroom [of insuline-resistentie-syndroom of syndroom-X; een chronisch stofwisselingsprobleem].

Rol van mest-cellen

MCs stammen af van voorlopers in het beenmerg, komen tot rijping in weefsels bepaald door de omstandigheden in hun omgeving en zijn kritiek voor de ontwikkeling van allergische reakties, maar ook immuniteit, neuro-inflammatie [Theoharides TC & Cochrane DE. Critical role of mast cells in inflammatory diseases and the effect of acute stress. J. Neuroimmunol. (2004) 146: 1-12 /// Theoharides TC et al. Mast cells and inflammation. Biochim. Biophys. Acta (2010) 1822: 21-33] en mitochondriale gezondheid [Zhang B et al. Human mast cell degranulation and preformed TNF secretion require mitochondrial translocation to exocytosis sites: relevance to atopic dermatitis. J. Allergy Clin. Immunol. (2011) 127: 1522-1531]. MCs kunnen pro- en anti-inflammatoire mediatoren produceren waardoor ze in staat worden gesteld immuun-modulerende funkties uit te oefenen.

MCs zijn in aanwezig in de hersenen waar ze de permeabiliteit van de bloed-hersen-barrière (BBB) en de hersen-funktie reguleren. MCs liggen naast CRH-positieve neuronen in bepaalde hersen-gebieden van ratten en reguleren de HPA-as [Theoharides TC et al. Mast cells as targets of corticotropin-releasing factor and related peptides. Trends Pharmacol. Sci. (2004) 25: 563-568 /// Theoharides TC & Konstantinidou A. Corticotropin-releasing hormone and the blood-brain-barrier. Front. Biosci. (2007) 12: 1615-1628].

Naast IgE en antigen, worden MCs geaktiveerd door substantie-P (SP), neurotensine (NT) en ‘nerve growth factor’ (NGF). Eigenlijk leidt allergische MC-stimulatie tot secretie van hemokine-1 [substantie-P homoloog], wat […] IgE-gemedieerde allergische responsen verhoogt. MC-stimulatie door SP wordt verhoogd door IL-33, wat wordt beschouwd als een ‘alarmine’ [alarminen = endogene molekulen die weefsel- en cel-schade signaliseren] dat via MCs het aangeboren immuunsysteem waarschuwt. IL-33 wordt gelinkt aan auto-immune en inflammatoire ziekten [Theoharides TC et al. Targeting IL-33 in auto-immunity and inflammation. JPET (2015) 354: 24-31], bijzonderlijk hersen-inflammatie en de pathogenese van Alzheimer. Antigen kan ook synergistisch werken met ‘toll-like’ receptoren (TLR-2 & TLR-4) om MC-cytokinen te produceren en responsen op pathogenen te reguleren [Abraham SN & St John AL. Mast cell orchestrated immunity to pathogens. Nat. Rev. Immunol. (2010) 10: 440-452].

Eens geaktiveerd, secreteren MCs talrijke vaso-aktieve, neurosensitiserende en pro-inflammatoire mediatoren. Deze omvatten voor-gevormd histamine, serotonine, kininen, proteasen en tumor necrose factor (TNF), alsook nieuwe gesynthetiseerde leukotriënen, prostaglandinen, chemokinen (CCXL8, CCL2), cytokinen (IL-4, IL-6, IL-1, TNF) en ‘vascular endothelial growth factor’ (VEGF), die de BBB-permeabiliteit verhogen. MCs slaan voor-gevormd TNF op in secretorische granulen waarna een snelle release volgt en het geaktiveerde T-cellen stimuleert.

MCs kunnen sommige mediatoren, zoals IL-6, afgeven zonder degranulatie. Daarnaast kan CRH de release van VEGF stimuleren, en IL-1 de release van IL-6, wat een invloed op de hersen-funktie zou kunnen hebben en de HPA-as aktiveren. IL-6 van MCs stimuleert samen met TGF-β de ontwikkeling van Th-17 cellen en MCs secreteren zelf IL-17, wat betrokken is bij auto-immuniteit. De waarden van IL-6 waren verhoogd in het cerebrospinaal vocht (CSV) en plasma van patiënten met ASD. MCs kunnen daarom bijdragen aan neuro-inflammatie [Zhang B et al. Stimulated human mast cells secrete mitochondrial components that have autocrine and paracrine inflammatory actions. PLoS One (2012) 7: e49767 /// Dong H et al. Mast cells and neuro-inflammation. Med. Sci. Monit. Basic Res. (2014) 20, 200-206] […].

[…]

MCs kunnen de inhoud van individuele granulen en biogene amines zoals serotonine secreteren zonder degranulatie. MCs kunnen communiceren met neuronen via transgranulatie [overdracht van cellulair materiaal]. […] MCs kunnen ook fosfolipiden nano-vesikels [minieme cellulaire ‘blaasjes’] (exosomen) secreteren, die een aantal biologische aktieve molekulen kunnen dragen, op een manier die wordt gedirigeerd door oppervlakte-antigenen. Dergelijke exosomen [van cellen afkomstige vesikels, aanwezig in veel biologische vloeistoffen] zouden kunnen bijdragen tot neuropsychiatrische ziekten. Individuele MCs veranderen ook mee met het circadiaans [dag-nacht] ritme.

Histamine

MCs zijn peri-vasculair gelokaliseerd dichtbij hersen-neuronen in het bijzonder in de leptomeninges [membranen die het brein omgeven] en de hypothalamus, waar ze het meeste van het brein-histamine bevatten. Steeds meer bewijsmateriaal geeft aan dat brein-histamine betrokken is bij de pathogenese van neuropsychiatrische ziekten en de verstoring van de BBB, via MC-aktivatie [o.a. Esposito P et al. Corticotropin-releasing hormone (CRH) and brain mast cells regulate blood-brain-barrier permeability induced by acute stress. J. Pharmacol. Exp. Ther. (2002) 303: 1061-1066]. Histamine kan belangrijk zijn voor alertheid en motivatie, alsook cognitie, leren en geheugen. […]

Het lijkt er op dat histamine noodzakelijk is voor alertheid, leren en motivatie, maar te veel histamine zet het systeem af, in MCs en histaminerge neuronen […], wat leidt tot hersen-‘mist’.

Brein-histamine kan worden verhoogd door triggers van hersen-MCs, door histamine-bevattende voedingsmiddelen [voedsel met veel histamine = vis, kaas, vlees en alkohol-houdende dranken; biogene amines zoals putrescine, tyramine en cadaverine kunnen histamine-toxiciteit versterken], histamine geproduceerd door bakterieën [Landete J et al. Updated molecular knowledge about histamine biosynthesis by bacteria. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. (2008) 48: 697-714] […].

Gunstig effekt van luteoline

Overzichten hebben het potentieel gebruik van flavonoïden bij de behandeling van neuropsychiatrische en neurodegeneratieve ziekten, inclusief Alzheilmer’s, besproken. [referenties beschikbaar]

Flavonoïden zijn natuurlijk voorkomende molekulen die vooral worden aangetroffen in groene planten en zaden. Helaas bevat ons modern dieet geleidelijk minder flavonoïden en onder deze omstandigheden kan de gemiddelde persoon niet genoeg consumeren voor een positieve impact op de gezondheid. Bovendien, worden minder dan 10% van de oraal ingenomen flavonoïden geabsorbeerd en worden ze uitgebreid gemetaboliseerd tot inaktieve stoffen in de lever.

Luteoline (5,7-3’5’-tetrahydroxyflavon) heeft krachtige anti-oxidante, anti-inflammatoire en MC-inhiberende aktiviteiten, en inhibeert ook auto-immune T-cel aktivatie. Luteoline inhibeert ook microgliale IL-6 release, microgliale aktivatie en proliferatie, alsook door microglia geïnduceerde neuron-apoptose.

[…] Er werd aangetoond dat tetramethoxyluteoline een krachtiger inhibitor van menselijke gecultiveerde MCs is dan luteoline.

Luteoline werkt beschermend tegen mitochondriale schade geïnduceerd door methyl-kwik [bij muizen], alsook tegen het triggeren van MCs door kwik en mitochondriaal DNA [Asadi S et al. Luteolin and thiosalicylate inhibit HgCl₂ and thimerosal-induced VEGF release from human mast cells. Int. J. Immunopathol. Pharmacol. (2010) 23: 1015-1020].

Luteoline verbeterde het ruimtelijk geheugen […] bij ratten. Luteoline bleek ook de synthese en secretie van neurotrofe factoren in gecultiveerde rat-astrocyten te induceren. Het verwante flavonoïde 7,8-dihydroxyflavon bootste de aktiviteit na van ‘brain-derived neurotrophic factor’ (BDNF). Bovendien bleken de verwante flavonoïden 4’-methoxyflavon en 3’,4’-dimethoxyflavon neuroprotectief. Luteoline beschermde ook tegen cognitieve dysfunktie geïnduceerd door chronische cerebrale hypoperfusie bij ratten […]. Het struktureel met luteoline verwante flavonol quercetine beschermde tegen door amyloïd-β geïnduceerde neurotoxiciteit en verbeterde de cognitie in een muis-model voor Alzheimer. Een metaboliet van quercetine reduceerde het ontstaan van β-amyloïd in gecultiveerde neuronen.

Een preparaat dat luteoline bevat [NeuroProtek (LP) ®] verbeterde significant de aandacht en het gedrag van kinderen met autisme. Dit voeding-supplement bevat luteoline (100 mg per softgel capsule, > 98% zuiver) in olijven-extract […], wat de orale absorptie verhoogt.

Olijven-extract bevat hydroxytyrosol [anti-oxidant, anti-mikrobieel polyfenol], waarvan werd gerapporteerd dat het beschermt tegen hersen-hypoxie, en oleocanthal [anti-inflammatoire en anti-oxidante molekule], dat fibrilisatie van tau-proteïnen inhibeert en de aggregatie van Aβ-oligomeren (betrokken bij Alzheimer) reduceert. Bovendien vermindert olijf-olie en olijf-blad-extract de BBB-permeabiliteit. Gegevens van dieren-studies geven aan dat het gebruik van olijf-olie het geheugen verbetert.

Flavonoïden werden als mogelijk therapeutisch middel voor CAD voorgesteld. Een meta-analyse van epidemiologische studies toonde een omgekeerd verband tussen de inname van flavonol/flavon en CAD. Een review […] rapporteerde dat consumptie van flavonoïden sterk geassocieerd was met lagere mortaliteit door CAD. Een dubbel-blinde, placebo-gecontroleerde, gerandomiseerde klinische studie met het middel Pycnogenol [dennen-schors-extract met 65-75% pro-anthocyanidinen (groep flavonoïden)] toonde verbetering van de endotheliale funktie bij patiënten met CAD en een studie over de consumptie gedurende 2 weken van een polyfenol-rijke drank [speciaal ontworpen, met 40 flavonoïden en verwante fenol-molekulen] toonde verlaagde urinaire biomerkers voor CAD.

Luteoline onderdrukte de aktivatie van macrofagen door adipocyten [vet-cellen], inhibeerde endotheliale inflammatie, verhoogde de insuline-sensitiviteit van het endothelium en voorkwam het door niacine [vitamine-B3] geïnduceerde ‘flushing’ [blozen, rood worden van de huid; ‘blushing’ is milder, beperkt tot het gezicht]. Luteoline beschermde ook lage-densiteit lipoproteïnen [LDL] tegen oxidatie en verbeterde dieet-geïnduceerde obesitas en insuline-resistentie, plus het beschermde tegen cognitieve tekortkomingen geïnduceerd door een dieet met veel vet (bij muizen).

Mechanisme voor de werking van flavonoïden

Luteoline inhibeert meerdere signalisering-stappen (inclusief PI3K, NF-κB, PKCθ, STAT3 en intracellulaire calcium-ionen). Flavonoïden inhiberen ook MC-degranulatie […]. Er werd gerapporteerd dat bepaalde flavonoïden cytokine-expressie inhiberen in mest-cellen van muizen via interferentie met IL-33 signalisering.

Flavonoïden kunnen acetylcholinesterase inhiberen, wat acetylcholine zal verhogen en het geheugen verbeteren. Het is van belang dat luteoline de afgifte inhibeert van de excitatorische neurotransmitter glutamaat, terwijl het receptoren voor de inhiberende neurotransmitter γ-amino-boterzuur (GABA) aktiveert […], wat suggereert dat het ook een kalmerend effekt kan hebben. Benzodiazepines die werken via de de aktivatie van GABA-receptoren bleken trouwens te binden op MCs.

Besluit

[…]

Flavonoïden worden als veilig beschouwd. Helaas zijn enkele van de goedkopere bronnen voor flavonoïden die worden aangetroffen in voeding-supplementen (uit pindanoot-schalen en fava-bonen) en deze kunnen aanleiding geven tot anafylactische reakties of hemolytische anemie […]. Flavonoïden worden sterk gemetaboliseerd […] waardoor voorzichtigheid in acht dient te worden genomen wanneer ze worden toegediend met andere natuurlijk polyfenolische molekulen (bv. curcumine, resveratrol) of medicijnen die door de lever worden gemetaboliseerd […]. Tetramethoxyluteoline dat reeds gemethyleerd is en het lever-metabolisme minder zal beïnvloeden, is stabieler en heeft een betere bio-beschikbaarheid. Intranasaal toegediend tetramethoxyluteoline zou het bijkomend voordeel kunnen bieden dat het flavonoïde direct naar de hersenen wordt gebracht via de bloedvaten in de neus (ook aangetoond voor andere stoffen [bv. curcumine; bij muizen: Zhuang X et al. Treatment of brain inflammatory diseases by delivering exosome encapsulated anti-inflammatory drugs from the nasal region to the brain. (2011) Mol. Ther. 19: 1769-1779]).

Professor Brian Nosek (Departement Psychologie van de ‘University of Virginia’) is de uitvoerend directeur van het ‘Centre for Open Science’, een ‘non-profit’ organisatie die “gratis en open diensten aanbiedt om de inclusiviteit en de transparantie van research te verhogen”. Dit C.O.S. ondersteunt het “aanpassen van stimuli en praktijken zodat ze beter aansluiten bij de wetenschappelijke waarden”.

Psychologisch onderzoek heeft een slechte naam. Studies zijn vaak kleinschalig en dikwijls niet te herhalen. De grootschalige fraude van sociaal psycholoog Diederik Stapel van de universiteit van Tilburg (NL) ontketende een crisis in het vakgebied. (Zie ook ‘Kritische kijk op psychotherapie-research’)

Nosek startte het ‘Reproducibility Project: Psychology’ op en samen met een internationaal team van onderzoekers heeft hij honderd psychologische studies (die eerder in vakbladen werden gepubliceerd) opnieuw uitgevoerd. Meer dan de helft van die replicaties leverde andere resultaten op; de originele resultaten werden dikwijls niet teruggevonden: ze kwamen niet tot dezelfde conclusies als de oorspronkelijke onderzoekers. Slechts van 39 procent van de oorspronkelijke studies werden de belangrijkste resultaten met succes gereproduceerd. Bij 83 procent bleken de cijfers bij herhaling minder sterk; en gemeten effekten bleken bij de herhaling gemiddeld nog maar half zo groot. Er bleek dat vooral bij verrassende resultaten vraagtekens kunnen worden geplaatst. De resultaten van deze grote replicatie-studie verschenen in Science.

Als een onderzoek niet met succes kan worden herhaald, betekent dat veelal dat het oorspronkelijke resultaat een toevalstreffer was. Of dat de onderzoekers vooringenomen waren of fouten hebben gemaakt. Fraude is ook een mogelijkheid, maar daarvan is in de onderzochte studies niets gebleken.

Dit alles roept toch ernstige twijfels op. Ofwel vond de originele studie ten onrechte een effekt – en was ze dus onbetrouwbaar. Ofwel is het herhaal-onderzoek, ondanks het scrupuleuze opzet van het replicatie-project, niet exact hetzelfde uitgevoerd als het originele onderzoek en kwam het daardoor tot andere resultaten. Ofwel faalde het herhaal-onderzoek door één of andere toevalligheid. Er is dus reden tot bezorgdheid!

Nosek en de 270 andere researchers die aan het project meewerkten, probeerden ook te achterhalen welke studies het best te reproduceren zijn. De ervaring en expertise van de originele onderzoekers deed er weinig toe. Wat wel belangrijk was: hoe significanter de originele resultaten, hoe vaker ze bij herhaal-onderzoek opnieuw uit de bus kwamen. Zoals gezegd waren over het algemeen verrassende bevindingen moeilijker te reproduceren dan wat in de lijn der verwachtingen ligt. Ten slotte waren sommige studies simpelweg te moeilijk om exact te herhalen. Dat laatste getuigt overigens ook niet van deugdelijk onderzoek. De bevindingen van een studie zijn voor de wetenschap immers pas “waar” als ze verschillende keren zijn herhaald met dezelfde uitkomst.

De opzet van psychologisch onderzoek kan dus vaak beter. Zodat herhaal-onderzoek ten minste kan nagaan of we waarheid kunnen hechten aan bepaalde conclusies. Helaas stimuleert de wetenschappelijke wereld het herhaal-onderzoek niet. Nosek: “Wetenschappers proberen betrouwbare kennis aan te dragen maar tegelijk moeten ze zeker zijn van publicaties in vakbladen, omdat ze vooral door publicaties hun job als onderzoeker veiligstellen. En vooral nieuwe, onverwachte of opwindende bevindingen zijn makkelijk te publiceren.”. Eerder onderzoek wees al uit dat vakbladen vooral studies publiceren die effekten vinden (en geen studies die de onderzochte effekten niet vinden) en dat herhaal-onderzoek niet populair is bij de uitgevers. “Het kan gebeuren dat negatieve resultaten worden weggelaten. De gepubliceerde vak-literatuur stelt dingen zo mooier voor dan de werkelijkheid is.” Daardoor doen wetenschappers liever vernieuwend onderzoek dat hun carrière ten goede komt, zelfs als dat ten koste gaat van de reproduceerbaarheid van hun resultaten.

De psychologische studies in kwestie gaan over wetenschappelijke detail-zaken in de sociale en de cognitieve psychologie: therapieën of diepe inzichten staan niet op het spel. Niettemin spreekt Stanford-methodoloog John Ioannidis (zie ook ‘Een Epidemie van Valse Beweringen’) – die niet betrokken was bij het replicatie-project – van een zwarte dag: “Het aantal mislukte replicaties is erg hoog, zelfs nog hoger dan de 55 procent die ik zelf eens heb ingeschat. En dan is dit nog een steekproef van wat je kunt omschrijven als de beste studies, uit de beste vakbladen. Dat doet vermoeden dat van de hele psychologische literatuur misschien wel 80 procent of meer niet klopt.”. Onderzoek herhalen om te controleren of het wel klopt, geldt als de gouden standaard van de wetenschap. Het gebeurt alleen te weinig, omdat ‘replicatie’ geldt als saai en ondankbaar werk. Bovendien kan ook replicatie vertekende resultaten opleveren, als alleen de gelukte replicaties worden gepubliceerd. Juist daarom is het herhaal-project van de psychologen – systematisch een hele reeks studies overdoen – “enorm belangrijk”, benadrukt Ioannidis.

————————-

Science (2015) Vol. 349 no. 6251

Estimating the reproducibility of psychological science

Brian A. Nosek & de ‘Open Science Collaboration’

INLEIDING

Reproduceerbaarheid is een definiërend kenmerk van wetenschap maar de mate waarop het de huidige research karakteriseert, is onbekend. Wetenschappelijke claims zouden geen geloofwaardigheid mogen verwerven omwille van de status of autoriteit van hun ontwerper maar door de reproduceerbaarheid van het ondersteunend bewijsmateriaal. Zelfs research met een voorbeeldige kwaliteit kan niet-reproduceerbare empirische bevindingen hebben omwille van willekeurige of systematische feiten.

RATIONALE

Er is bezorgdheid over de mate en de voorspellende factoren van reproduceerbaarheid, maar er is weinig bewijs. Mogelijke problematische praktijken omvatten selektieve rapportering, selektieve analyse en onvoldoende specificatie van de voorwaarden die nodig zijn of volstaan om de resultaten te bekomen. Directe replicatie is het proberen her-creëeren van de voorwaarden waarvan men gelooft dat ze volstaan voor het verkrijgen van een eerder geobserveerde bevinding en het middel voor het vaststellen van reproduceerbaarheid van een bevinding met nieuwe gegevens. We voerden een grootschalig onderzoek in samenwerkingsverband uit, om een initiële schatting te bekomen van de reproduceerbaarheid van psychologisch onderzoek.

RESULTATEN

We voerden replicaties uit van 100 experimentele en correlationele studies gepubliceerd in 3 psychologie-tijdschriften gebruikmakend van ontwerpen met een hoge [statistische] ‘power’ en – wanneer beschikbaar – origineel materiaal. Er is niet één enkelvoudige standaard voor het evalueren van het replicatie-succes. Hier evalueerden we de reproduceerbaarheid via significantie en P-waarden, effekt-groottes, subjectieve bepalingen van reproduceerbaarheid-teams en meta-analyse van effekt-groottes. De gemiddelde effekt-grootte (r) van de replicatie-effekten (Mr = 0.197, SD = 0.257) was de helft van de grootte-orde van de gemiddelde effekt-grootte van de oorspronkelijke effekten (Mr = 0.403, SD = 0.188), wat representatief is voor een substantiële daling. 97% van de oorspronkelijke studies gaf significante resultaten (P < .05). 36% van de replicaties gaf significante resultaten; 47% van de oorspronkelijke effekt-groottes lagen binnen het 95% confidentie-interval van de effekt-grootte van de replicatie; 39% van de effekten kregen een subjectieve beoordeling van een replicatie te zijn van het oorspronkelijk resultaat; en wanneer geen bias bij de oorspronkelijke resultaten wordt verondersteld, bleven er 68% met statistisch significante effekten over. Correlationele testen suggereren dat replicatie-succes beter werd voorspeld door de kracht van het origineel bewijsmateriaal dan door kenmerken van de oorspronkelijke en replicatie-teams.

BESLUIT

Er is niet één enkelvoudige indicator die in voldoende mate het replicatie-succes beschrijft en de 5 indicatoren die hier werd onderzocht, zijn niet de enige manieren om reproduceerbaarheid te evalueren. Niettemin bieden deze resultaten te samen genomen een duidelijk besluit: Een groot deel van de replicaties gaf zwakker bewijsmateriaal voor de oorspronkelijke bevindingen, ondanks het feit dat materiaal werd gebruikt aangeboden door de originele auteurs, de voorafgaande review op methodologische betrouwbaarheid en de hoge statistische ‘power’, om de oorspronkelijke effekt-groottes te detekteren. Bovendien is het correlationeel bewijs consistent met de conclusie dat de variatie qua sterkte van het initieel bewijsmateriaal (zoals de originele P-waarde) beter het replicatie-succes voorspelde dan de variatie qua karakteristieken (zoals ervaring en expertise) van de teams die de research uitvoerden. Deze laatste factoren kunnen zeker het replicatie-succes beïnvloeden maar het lijkt hier niet zo.

Reproduceerbaarheid wordt niet goed begrepen omdat de aansporingen voor individuele wetenschappers om nieuwigheid boven replicatie te verkiezen. Innovatie is de motor voor ontdekking en is vitaal voor een produktieve, doeltreffende wetenschap. Innovatieve ideëen worden echter snel ‘oud nieuws’. Tijdschrift-reviewers en -uitgevers kunnen een nieuwe test of gepubliceerde gegevens als zijnde ‘on-origineel’ afdoen. De claim “we weten dit al” logenstraft de onzekerheid van wetenschappelijk bewijsmateriaal. Innovatie wijst paden aan die mogelijk zijn; replicatie wijst paden aan die waarschijnlijk zijn; vooruitgang steunt op beide. Replicatie kan zekerheid verhogen wanneer de bevindingen worden gereproduceerd en bevorderen innovatie wanneer dit niet het geval is. Dit project biedt accumulerend bewijsmateriaal voor vele bevindingen in de psychologische research en suggereert dat er nog steeds meer werk aan de winkel is om te verifiëren of we weten wat we denken te weten.

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 naar RNA geregeld] 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.

Verder werk over de rol van ‘Natural Killer’cellen bij M.E.(cvs) door het Australisch team rond Ekua Brenu, Donald Staines & Sonya Marshall-Gradisnik.

Voor wat meer achtergrond zie ‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’, ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS’, ‘Immuniteit- en haemorheologische wijzigingen bij CVS’ & de links meegegeven in het artikel en de stukken over hun eerder onderzoek op deze paginas.

————————-

J Transl Med. (2015) 13: 299

Longitudinal analysis of immune abnormalities in varying severities of Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis patients

Hardcastle SL, Brenu EW, Johnston S, Nguyen T, Huth T, Ramos S, Staines D, Marshall-Gradisnik S

National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases, School of Medical Science, Griffith University, Parklands Drive, Gold Coast, QLD, 4222, Australia

Samenvatting

ACHTERGROND: Research heeft immunologische abnormaliteiten geïdentificeerd bij Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME), een heterogene ziekte met een onbekende oorzaak waarvoor geen diagnostische test beschikbaar is. Er zijn geen CVS/ME-studies die aangeboren en adaptieve immuun-cellen longitudinaal onderzochten bij patiënten met een verschillende ziekte-ernst. Dit is de eerste studie die immuun-cellen over een periode van 6 maand onderzoekt in relatie met de variërende symptoom-ernst bij CVS/ME-patiënten. De deelnemers werden gegroepeerd in 18 gezonde controles, 12 patiënten met matige CVS/ME en 12 met ernstige CVS/ME; en er werd flow-cytometrie toepast om cel-parameters te onderzoeken op 0 en 6 maand.

RESULTATEN: Met verloop van tijd verhoogde de CD62L [L-selectine, een cel-adhesie molekule] expressie op iNKT [invariante of type-1 NK T-cellen; dragen een invariante T-cel receptor (TCR)] significant bij matige CVS/ME-patiënten en CD56^bright NK-receptoren [CD56 = ‘Neural cell adhesion molecule’, NCAM; menselijke NK-cellen kunnen worden onderverdeeld in verschillende populaties op basis van de expressie van de oppervlakte-merkers CD16 & CD56] verschilden bij ernstige CVS/ME. Naïeve [nog niet aan een antigen blootgesteld] CD8⁺ T-cellen, CD8^–CD4^– en CD56^–CD16^– iNKT fenotypes, γδ [gamma/delta] T-cellen [kleine subgroep T-cellen die een speciale TCR op hun oppervlak dragen] en effector geheugen subsets [Een antigen-specifieke ‘memory’ T-cel expandeert tot grote aantallen effector T-cellen bij her-blootstelling aan het oorspronkelijk antigen.] waren significant verhoogd bij ernstige CVS/ME-patiënten op 6 maand. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significante verminderingen qua CD56^brightCD16^dim NKG2D[zie bespreking], CD56^dimCD16^– KIR2DL2/DL3 [KIR = ‘Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors’; zie ook ‘Overmaat aan KIRs & tekort aan HLA-Bw4 bij CVS’], CD9^–CD11a γδ T-cellen en CD62L⁺CD11a^– γδ T-cellen op 6 maand [CD9 & CD11 zijn adhesie-molekulen op het cel-oppervlak].

BESLUITEN: Patiënten met ernstige CVS/ME verschilden met verloop van tijd van controles en patiënten met matige CVS/ME en vertoonden significante wijzigingen qua expressie in iNKT cel fenotypes, merkers van CD8⁺ T-cellen, NK-cel receptoren en γδ T-cellen op 6 maand. Dit benadrukt het belang van het verder longitudinaal bepalen van deze potentiële immune biomerkers bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME.

Achtergrond

In het immuunsysteem worden lymfocyten onderworpen aan continue oriëntatie, signalen en regulering om succesvolle cel-ontwikkeling en homeostase, en vervolgens ziekte te voorkomen. Immuun-responsen die worden opgewekt als gevolg van deze signalen tussen aangeboren en adaptieve cellen, kunnen fluctueren en hebben een cruciale invloed op het handhaven van fysiologische homeostase [Brenu EW et al. Longitudinal investigation of natural killer cells and cytokines in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2012) 10: 88]. Chronische Vermoeidheid Syndroom/ Myalgische Encefalomyelitis (CVS/ME) is een heterogene ziekte, die verschilt qua ernst en aanvang maar de research heeft consistent immunologische abnormaliteiten vastgesteld [Brenu E et al. Natural killer cells in patients with severe Chronic Fatigue Syndrome. Autoimmun Highlights. (2013) 4: 1-12 /// Brenu E et al. Immune abnormalities in patients meeting new diagnostic criteria for Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis. J Mol Biomark Diagn. (2013) 4: 4172 /// Brenu EW et al. Immunological abnormalities as potential biomarkers in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Transl Med. (2011) 9: 81 => ‘Immunologische abnormaliteiten als potentiele biomerkers bij M.E.(cvs)’ /// enz.].

Verminderde Natural Killer (NK) cel cytotoxische aktiviteit is de meest overheersende en consistente uitkomst bij immunologische studies omtrent CVS/ME. Een aantal parameters bleek ook gewijzigd: o.a. T regulerende cellen (Tregs) [sub-populatie T-cellen die het immuunsysteem moduleren, tolerantie voor zelf-antigenen helpen behouden en auto-immuun-ziekten voorkomen; voor wat duiding zie ‘Heterologe immuniteit – overzicht’], iNKT-cellen, CD8⁺ T-cellen en cytokinen [o.a. Hardcastle S, Brenu E et al.. Analysis of the relationship between immune dysfunction and symptom severity in patients with Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis (CFS/ME). J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 2]. Veranderingen qua aangeboren en adaptieve immuun-cellen weerspiegelen de mate van immune ontregeling bij CVS/ME, die mogelijks gelinkt is met het pathomechanisme van de ziekte of kan bijdragen tot toekomstige diagnostische methodes.

Longitudinale studies bij CVS/ME hebben ook consistent gereduceerde NK-cel aktiviteit aangetoond terwijl cytokine-waarden met verloop van tijd variëren. Het lijkt dat longitudinale onderzoeken van immuun-cellen bij CVS/ME een beoordeling van consistente immuun-parameters als potentiële biomerkers voor de ziekte toelaten. Deze research onderzoekt verder immunologische merkers van het aangeboren en adaptief immuunsysteem op 0 & 6 maand bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME.

Methodes

Deelnemers

[…] De CVS/ME-patiënten hadden de ziekte minstens 6 maand voorafgaand aan de studie. CVS/ME werd gedefinieerd op basis van de 1994 Fukuda criteria. De ernst van de CVS/ME (matig of ernstig) werd bevestigd gebruikmakend van een uitgebreide vragenlijst die de symptomatologie, gezondheid-status, levenskwaliteit, ernst en mobiliteit beoordeelt. Deelnemers werden uitgesloten als ze eerder een diagnose van een auto-immune aandoening, psychose, hart-ziekte of schildklier-aandoening kregen, of als ze zwanger waren, borstvoeding gaven, rookten of symptomen van CVS/ME vertoonden die niet overéénkwamen met de Fukuda. […] De groep met ernstige CVS/ME was aan huis gebonden en de scores voor de ‘Fatigue Severity Scale’ (FSS), ‘Dr Bell’s Disability Scale’, de ‘FibroFatigue Scale’ en de ‘Karnofsky Performance Scale’ (KPS) werden bepaald als maat voor de ernst.

Staal

[vol bloed geanalyseerd binnen 12 uur na afname]

Intracellulaire analyse

[Merken met monoclonale antilichamen voor T regulerende cel (Treg) fenotypes, NK lytische proteïnen en CD8 lytische proteïnen (…). Expressie van FOXP3⁺ Tregs werd bepaald op CD4⁺CD25⁺CD127^low T-cellen. NK- en CD8 T-(…) geïncubeerd met perforine, granzyme-A & granzyme-B monoclonale antilichamen om de expressie te meten.]

NK-fenotype en analyse van de receptoren

[NK-cellen gelabeld met CD56, CD16, CD3 en monoclonale antilichamen voor KIR-receptoren.]

Vol-bloed analyse

[iNKT, dendritische cellen (DC), B, γδ T en CD8⁺ T-cel fenotypes werden bepaald gebruikmakend van geschikte antilichamen.]

Gegevens en statistische analyse

[statistische significantie: p < 0.05]

Resultaten

Patiënten-kenmerken

Gemiddelde (± SD) leeftijd voor controles (n = 18), patiënten met matige CVS/ME (n = 12) en patiënten met ernstige CVS/ME (n = 12) was 41,94 ± 10,76, 44,73 ± 12,90 en 41,27 ± 10,05 (geen statistisch significante verschillen). Distributie volgens geslacht was ook niet significant verschillend (overwegend vrouwen: 72, 67 & 83 % voor de controles, patiënten met matige CVS/ME en patiënten met ernstige CVS/ME).

Alle CVS/ME-patiënten voldeden aan de 1994 Fukuda criteria […]. Volgens de ‘FibroFatigue Scale’ scores stelden alle CVS/ME-patiënten het significant slechter dan de controle-groep (uitgezonderd wat betreft ‘droevigheid’). Er was geen statistisch significant verschil tussen matige en ernstige CVS/ME wat betreft de ‘FibroFatigue Scale’ […]. ‘Dr Bells Disability scale’ (DRS) en de KPS waren significant verschillend tussen alle groepen: de scores van de patiënten met ernstige CVS/ME waren significant slechter t.o.v. die van de patiënten met ernstige CVS/ME.

Geen verandering qua intracellulaire parameters

Geen significante verschillen tussen de groepen (0 & 6 maand) voor Tregs, NK- of CD8⁺ T-cel lytische proteïnen.

Geen verandering qua vol-bloed fenotypes

Geen significante verschillen in DC of B-cel fenotypes tussen de groepen of tussen 0 & 6 maand.

iNKT-cellen

Tussen 0 & 6 maand waren iNKT-cellen die CD62L tot expressie brengen significant verhoogd op 6 maand bij patiënten met matige CVS/ME (p = 0.004).

Op 6 maand waren CD8^–CD4^– en CD56^–CD16^– iNKT-cellen significant verhoogd bij ernstige CVS/ME t.o.v. controles (p = 0.024 & 0.030).

KIRs

CD56^brightCD16^dim NK-cellen die KIR3DL1/DL2 tot expressie brengen waren significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p < 0.000 & 0.004). CD56^brightCD16⁺ NK-cellen die KIR2DL1 tot expressie brengen waren significant verhoogd patiënten met ernstige CVS/ME na 6 maand (p = 0.011). CD56^brightCD16⁺ NK-cellen die KIR2DL2/DL3 tot expressie brengen waren significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p = 0.018 & 0.049). CD56^brightCD16⁺ NK-cellen die KIR2DS4/DL2 tot expressie brengen waren ook significant verhoogd bij controles en patiënten met matige CVS/ME na 6 maand (p = 0.038 & 0.023). Op 6 maand waren CD56^brightCD16^dim NK-cellen die NKG2D tot expressie brengen significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME vergeleken met patiënten met matige CVS/ME (p = 0.014). Op 6 maand was ook de KIR2DL2/DL3 expressie in CD56^dimCD16^– NK-cellen significant verminderd bij patiënten met ernstige CVS/ME t.o.v. controles (p = 0.045).

CD8 T-cellen

Op 6 maand waren naïeve CD8 T-cellen significant verhoogd bij patiënten met ernstige CVS/ME in vergelijking met bij patiënten met matige CVS/ME (p = 0.041).

γδ T-cellen

Op 6 maand waren de totale γδ2 T-cellen significant verhoogd bij ernstige CVS/ME t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.035 & 0.034). Op 6 maand waren de γδ2 effector geheugen en CD45RA⁺ effector geheugen T-cellen ook significant verhoogd in de groep patiënten met ernstige CVS/ME in vergelijking met controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.003, 0.013 & 0.017, 0.032).

Op 6 maand vertoonden de γδ1 T-cellen in de groep patiënten met ernstige CVS/ME significant lagere CD94^–CD11a^– expressie vergeleken met controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.018 & 0.047). Op 6 maand was de CD94^–CD11a^– expressie in γδ2 T-cellen van patiënten met ernstige CVS/ME significant hoger dan bij controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.019 & 0.005). De groep met ernstige CVS/ME vertoonde ook significant hogere CD94^–CD11a⁺ expressie op γδ2 T-cellen t.o.v. controles (p = 0.025) op maand 6.

Op 6 maand was de γδ1 T-cel expressie van CD62L⁺CD11a^– significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME in vergelijking met met zowel controles als patiënten met matige CVS/ME (p = 0.013 & 0.023). Op 6 maand was de expressie van CD62L⁺CD11a^– alsook CD62L⁺CD11a⁺ op de γδ2 T-cellen significant verhoogd in de groep met ernstige CVS/ME t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME (p = 0.002, 0.001 & 0.045, 0.018 respectievelijk).

Bespreking

De huidige studie onderzocht aangeboren en adaptieve immuun-cellen op 0 en 6 maand om longitudinale veranderingen te bekijken bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significante verschillen qua NK-cel receptoren met verloop van tijd in vergelijking met controles en patiënten met matige CVS/ME. Op 6 maand vertoonden patiënten met ernstige CVS/ME ook significante wijzigingen qua iNKT-cel fenotypes, CD8⁺ T-cel merkers, NK-cel receptoren en γδ T-cellen vergeleken met de controles en/of patiënten met matige CVS/ME.

Onze studie toonde immunologische variatie met verloop van tijd aangezien de groepen verschillen tussen 0 en 6 maand. iNKT-cellen werden eerder nog niet onderzocht bij CVS/ME en de huidige studie vond dat de expressie van CD62L significant was verhoogd bij patiënten met matige CVS/ME tussen 0 en 6 maand. De funktie van CD62L in iNKT-cellen is niet gekend, hoewel dit variatie in iNKT-cel merkers of adhesie met verloop van tijd bij CVS/ME kan suggereren. De CD56^bright NK-cel subset varieerde ook tussen de groepen met verloop van tijd, bijzonderlijk bij ernstige CVS/ME. CD56^brightCD16^dim NK-cellen die KIR3DL1/DL2 tot expressie brengen, en CD56^brightCD16⁺ NK-cellen die KIR2DS4 en KIR2DL2/DL3 tot expressie brengen, waren significant verhoogd na 6 maand bij controles en patiënten met matige CVS/ME, terwijl patiënten met ernstige CVS/ME significant verhoogde CD56^brightCD16⁺ NK-cellen, die de KIR2DL1 receptor tot expressie brengen, hadden na 6 maand. Deze research toonde veranderingen qua NK-receptoren met verloop van tijd, in het bijzonder in CD56^bright NK-cellen. CD56^bright NK-cellen beslaan ca. 10 % van de totale perifere NK-cellen en zijn de voornaamste producenten van NK-cel cytokinen, vooral IFN-γ, TNF-β, macrofaag kolonie-stimulerende factor (M-CSF), IL-10 & IL-13 tijdens een aangeboren immuun-respons. Eerder werd getoond dat perifere warden van IL-10 en IFN-γ significant verhoogd waren en longitudinale analyse toonde dat het CD56^brightCD16^– NK-cel fenotype verlaagd was bij CVS/ME-patiënten met verloop van tijd. De huidige studie suggereert mogelijk dat de wijzigingen qua CD56^bright NK-cel subsets de cytokine-produktie bij CVS/ME met verloop van tijd zouden kunnen beïnvloeden. Onevenwichten tussen pro-inflammatoire cytokinen of cytokine-inhibitoren zouden een rol kunnen spelen bij de initiatie van een aantal ziekten, vooral Th₁/Th₂ cytokine verschuivingen die werden aangewend om de pathogenese van immunologische ziekte te verklaren.

NK-cel receptoren zijn vooral belangrijk bij CVS/ME aangezien verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit één van de meest consistente merkers van de ziekte is [zie o.a. Huth T, Brenu E et al. Characterization of natural killer cell phenotypes in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. J Clin Cell Immunol. (2014) 5: 2]. NK-cel cytotoxische aktiviteit kan worden gereguleerd via NKG2D, dat een aktiverende receptor is die eerder significant verhoogd bleek bij CVS/ME-patiënten gedefinieerd via de ‘International Consensus Criteria’, in vergelijking met CVS/ME-patiënten gedefinieerd via de 1994 Fukuda definitie. CD94 is een NK-receptor die afhankelijk is van NKG2 proteïne associatie en ook significant verhoogd bleek bij CD56^dimCD16^– NK-cellen van CVS/ME-patiënten. Onze studie vond significant gedaalde NKG2D-expressie bij CD56^brightCD16^dim NK-cellen bij ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME op maand 6. Gereduceerd NKG2D kan daarom geassocieerd zijn met de verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit die eerder werd getoond bij ernstige CVS/ME in vergelijking met patiënten met matige CVS/ME. Eerdere research suggereerde ook dat verstoring van de NK-cel cytolytische werking gedeeltelijk kan worden veroorzaakt door verminderde aktiverende NK-cel receptoren, zoals NKG2D [onderzoek niet bij M.E.(cvs)].

KIR2DL2/DL3 is een inhiberende receptor die eerder gereduceerd bleek bij patiënten met ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME. De huidige studie ondersteunt eerdere bevindingen waarbij KIR2DL2/DL3-expressie in CD56^dimCD16^– NK-cellen bij ernstige CVS/ME wederom significant verminderd was in vergelijking met controles. Deze reductie van de inhiberende receptor bij CVS/ME-patiënten kan een gevolg zijn van een grotere regulerende respons op de verminderde NK-cel cytotoxische aktiviteit die werd aangetoond bij de ziekte, in het bijzonder aangezien CD56^dim NK-cellen zeer cytotoxisch zijn.

Significant verhoogde aantallen naïeve CD8⁺ T-cellen bij patiënten met ernstige CVS/ME op maand 6 van deze research kunnen het vermogen bevorderen van deze ernstig aangetaste patiënten om een immuun-respons tegen nieuwe antigenen te ontwikkelen en de vatbaarheid voor infekties te verlagen. CD8⁺ T-cellen zijn ook verantwoordelijk voor cytotoxische aktiviteiten en bleken eerder een significant verminderde aktiviteit te vertonen bij CVS/ME-patiënten. In tegenstelling daarmee bleken CVS/ME-patiënten eerder geassocieerd met CD8⁺ T-cel immuun-aktivatie, een gedaald niveau qua CD8⁺ suppressor T-cellen en een verhoging qua in CD8⁺ cytotoxische T-cellen. Daarom valideert de huidige studie eerdere research waar significant versterkte CD8⁺ T-cel aktivatie en CD8⁺ T-cel aantallen werden gevonden bij CVS/ME-patiënten.

Er is weinig research aangaande iNKT-cellen bij CVS/ME-patiënten, hoewel één studie significant gestegen aantallen iNKT-cellen heeft getoond bij ernstige CVS/ME; verminderde CD8CD4, CD8aCD4 fenotypes bij patiënten met matige CVS/ME, verhoogde CD56CD16 en CCR7 [C-C chemokine receptor type-7] SLAM [‘signalling lymphocyte activation molecule’, immuun-cel receptoren] fenotypes bij ernstige CVS/ME t.o.v. patiënten met matige CVS/ME en controles. De huidige studie vond wederom significant verhoogde iNKT-cellen die CD56^–CD16^– tot expressie brengen bij patiënten met ernstige CVS/ME op maand 6. De funktie van CD56 en CD16 op iNKT-cellen is niet bekend maar gewijzigde expressie van deze merkers op NK-cel fenotypes wordt echter dikwijls aangetoond bij CVS/ME-patiënten. De CD8^–CD4^– subset van iNKT-cellen is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor cytotoxische aktiviteiten en bleek eerder gereduceerd bij patiënten met matige CVS/ME. De huidige studie heeft een significante toename qua CD8^–CD4^– iNKT-cellen getoond bij ernstige CVS/ME, wat een mogelijk regulerend mechanisme suggereert waarbij cytotoxische aktiviteiten versterkt kunnen zijn in iNKT-cellen, aangezien een regulerende respons op de verminderde cytotoxische aktiviteit consistent werd gedocumenteerd bij NK-cellen en CD8⁺ T-cellen van CVS/ME-patiënten.

De huidige studie vond significant verhoogde globale aantallen γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME op maand 6. Aangezien γδ T-cellen ‘schildwacht’-cellen zijn met cytotoxische eigenschappen, kan dit een aktivatie zoals een immuun-respons op bakteriële infektie, wond-herstel, antigen-presentatie of immunoregulering suggereren. Significant verhoogde aantallen effector geheugen en CD45RA⁺ effector geheugen γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME suggereren dat ze een groter potentieel voor cytotoxische aktiviteit, ‘tissue-homing’ [adhesie van circulerende lymfocyten op gespecialiseerde cellen d.m.v. diverse weefsel-specifieke adhesie-molekulen] en doelwit-herkenning hebben. Effector geheugen fenotypes van γδ T-cellen belichten NK-achtige funkties, het detekteren van ‘major histocompatibility complex’ (MHC) expressie en het ondergaan van cytotoxische aktivitieiten volgende op cytokine-gedirigeerde proliferatie en regulerende mechanismen. Interessant is dat effector geheugen én CD45RA⁺ effector geheugen T-cel fenotypes preferentieel gemobiliseerd worden tijdens adrenerge stimulatie, wat suggereert dat immuun-responsen bij ernstige CVS/ME kunnen worden versterkt op een gelijkaardige manier als bij een situatie met psychologische stress. Er kan mogelijks een homeostatisch mechanisme plaatsvinden bij ernstige CVS/ME, die leidt tot hogere immuun-aktivatie, gelijkaardig met wat ook werd aangetoond in CD8⁺ T-cellen en Tregs bij CVS/ME.

CD94^–CD11a^– expressie was significant gereduceerd bij ernstige CVS/ME in γδ1 T-cellen en significant verhoogd bij ernstige CVS/ME in γδ2 T-cellen. CD94 is een molekule op het cel-oppervlak met NK-achtige capaciteiten, belangrijk bij MHC-expressie detektie en hoge cytotoxische aktiviteiten, terwijl CD11a een adhesie-molekule is die migratie naar inflammatoire sites helpt. γδ2 T-cellen die CD94^–CD11a⁺ tot expressie brengen, waren ook significant verhoogd bij ernstige CVS/ME, wat suggereert dat de meerderheid van de γδ T-cellen bij deze patiënten verbeterde adhesie en migratie naar inflammatie-sites kunnen vertonen. γδ1 en γδ2 T-cellen vertoonden ook variatie qua CD62LCD11a expressie, aangezien patiënten met ernstige CVS/ME significant verminderde CD62L⁺CD11a^– γδ1 T-cellen vertoonden alsook significant gedaalde CD62L⁺CD11a^– γδ2 T-cellen. CD62L⁺CD11a⁺ expressie was gestegen in γδ2 T-cellen bij ernstige CVS/ME, wat weerom mogelijks kan suggereren dat patiënten met ernstige CVS/ME een versterkte immuun-aktivatie hebben en een verhoogd adhesief en migratorisch vermogen kunnen hebben in vergelijking met patiënten met matige CVS/ME en controles. De alternatieve expressie van deze merkers in γδ1 en γδ2 T-cellen kan het resultaat zijn van verschillen qua γδ T cel fenotypes – γδ1 T-cellen zijn voornamelijk aanwezig in epitheliale weefsels met lage waarden in het bloed en γδ2 T-cellen vertegenwoordigen de meeste van de circulerende γδ T-cellen.

Besluiten

Dit onderzoek was het eerste om aangeboren en adaptieve immuun-cellen te bepalen met verloop van tijd bij patiënten met matige en ernstige CVS/ME. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden significant gewijzigde NK-cel receptoren met verloop van tijd t.o.v. patiënten met matige CVS/ME en controles. Patiënten met ernstige CVS/ME vertoonden ook significante veranderingen qua expressie in iNKT-cel fenotypes, CD8⁺ T-cel merkers, NK-cel receptoren en γδ T-cellen t.o.v. controles en patiënten met matige CVS/ME op maand 6. Deze research benadrukte het belang van het longitudinaal bepalen bij variërende ernst-graden qua CVS/ME om de variatie que ziekte-graad en samenhang van potentiële immuun-abnormaliteiten die werden aangetoond verder te onderzoeken. Dit onderzoek kan ook bijdragen tot het verder begrijpen van CVS/ME en mogelijks bijdragen tot het vinden van een diagnostische test gebaseerd op afzonderlijke immunologische merkers.

————————-

In een daaropvolgend artikel (‘Pilot Study of Natural Killer Cells in Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis and Multiple Sclerosis’ in Scand J Immunol. 2015) rapporteert deze groep researchers “Co-expressie van CD57 en perforine was significant verhoogd op CD56^dimCD16⁺ NK-cellen van CVS/ME-patiënten vergeleken met MS en niet-vermoeide controles. De resultaten van deze piloot-studie suggereren dat NK-cellen van CVS/ME- en MS-patiënten verhoogde differentiatie kunnen hebben ondergaan in respons op externe stimuli, die verschillende mechanismen in het NK-cel cytotoxische aktiviteit mechanisme hebben kunnen beïnvloed.”.

In een ‘review’ (J Clin Rheumatol. (2014) 20: 146-50) werd gerapporteerd dat overheersing van het sympathisch zenuwstelsel veel voorkomt bij M.E.(cvs) en fibromyalgie.

Een Japanees onderzoek-team meldde reeds dat vermoeidheid gecorreleerd blijkt met de mate waarmee het parasympathisch zenuwstelsel niet in staat is zich te laten gelden bij het rusten. Mensen met M.E.(cvs) zouden niet in staat zijn doeltreffend uit te rusten en te herstellen van ‘stress’ (door schade in -een deel van- de hersenen); (zie ‘Vermoeidheid correleert met daling van de parasympathicus na cognitieve belasting’).

Ook Australische researchers van de Universiteit van New South Wales vonden een significant verband tussen gedaalde cardiale vagale tonus en cognitieve stoornissen bij CVS (zie ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitive prestaties bij CVS’).

Prof. Nijs en zijn medewerkers presenteerden op het congres van de ‘World Confederation for Physical Therapy’ de resultaten van een onderzoek (gefinancierd door het ‘Ramsay Research Fund’ van de ‘ME Association’ (Verenigd Koninkrijk) dat besloot dat er sprake kan zijn van verminderde parasympathische reaktivatie tijdens het herstel van een lichamelijke inspanning bij M.E.(cvs). Er wordt hier geen gewag gemaakt van hoe de parasympathicus zou kunnen gereaktiveerd worden. In de literatuur wordt er geschreven over aangepaste trainingschema’s, onderdompeling in koud water en water drinken (bij atleten en gezonde mannen); wat ons nogal simplistisch lijkt, gezien de post-exertionele malaise bij M.E.(cvs)…

————————-

WCPT Congress 2015 / Physiotherapy 2015; Volume 101, Supplement 1 eS1091

Reduced Parasympathetic Reactivation During Recovery From Exercise In Myalgic Encephalomyelitis (ME)/ Chronic Fatigue Syndrome (CFS)

Van Oosterwijck (1,2,3), U. Marusic (4), I. De Wandele (3), M. Meeus (1,3,5), L. Paul (6), L. Lambrecht (7), G. Moorkens (8), J. Nijs (1,2,9)

1 Pain in Motion, International Research Group, Brussels, Belgium

2 Vrije Universiteit Brussel, Departments of Human Physiology and Physiotherapy, Brussels, Belgium

3 Ghent University, Department of Rehabilitation Sciences and Physical Therapy, Ghent, Belgium

4 University of Primorska, Science and Research Centre, Institute for Kinesiology Research, Koper, Slovenia

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

6 University of Glasgow, Nursing and Health Care, School of Medicine, Glasgow, United Kingdom

7 Private Practice for Internal Medicine, Ghent, Belgium

8 University Hospital Antwerp (UZA), Department of Internal Medicine, Antwerp, Belgium

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

Achtergrond: Hoewel de betrokkenheid van autonome dysfunktie bij M.E./CVS werd voorgesteld, is er tegenstrijdig bewijsmateriaal dat het moeilijk maakt om stevige conclusies te trekken betreffende de aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel in rust bij M.E./CVS-patiënten. Verder werden er weinig pogingen ondernomen om autonome aktivatie in respons op lichamelijke inspanning te bestuderen – wat opmerkelijk is aangezien ernstige inspanning-intolerantie één van de hoofd-kenmerken is van M.E./CVS.

Doel: Bestuderen of autonome aktivatie in rust, tijdens inspanning en tijdens herstel van inspanning verstoord is bij patiënten met M.E./CVS.

Methodes: 22 M.E./CVS-patiënten en 20 gezonde, sedentaire controles namen deel aan deze studie. Er werden verschillende autonome variabelen, inclusief cardiale (bloeddruk (BP), hartslag (HR), en hartslag-variabiliteit metingen over tijd (RMSSD [‘Root Mean Square of the Successive Differences’ is één van de ‘instrumenten gebruikt om HRV te bepalen, door de verschillen tussen opéénvolgende hartslagen te bekijken]) & frequentie (LF/HF [verhouding lage-frequentie (sympathisch) op hoge-frequentie (parasympathisch) hartslag-variabiliteit (HRV); een daling is indicatief voor gedaalde sympathovagale aktiviteit]) domeinen), respiratoire en elektrodermale responsen beoordeeld, gebruikmakend van elektrofysiologische metingen. Alle beoordelingen werden uitgevoerd tijdens periodes van 10 min vóór (= in rust) en na (= herstel) een acute inspanning (= sub-maximale fiets-inspanning-test). Daarnaast werden continu cardio-respiratoire metingen uitgevoerd tijdens de inspanning-test.

Resultaten: De M.E./CVS-patiënten vertoonden gelijkaardige HR, BP, RMSSD, elektrodermale funktie en ademhaling-ritme in rust als de controles. Hoewel LF & HF bij de M.E./CVS-patiënten lager (p = .038, p = .024 respectievelijk) was dan bij de controles, was de LF/HR ratio gelijkaardig (p = .314); wat wijst op verminderde sympathische en parasympathische aktivatie bij M.E./CVS in rust met een behouden sympatho/vagaal evenwicht [weerspiegeling van de autonome toestand, resulterend uit sympathische en parasympathische invloeden].

De inspanning-capaciteit en de prestatie-parameters M.E./CVS-patiënten en controles waren gelijkaardig (p > .05); net zoals de HR- en BP-responsen tijdens inspanning. Hoewel de LF/HF ratio bij beide groepen verhoogde (wat de sympathische overheersing en parasympathische inhibitie tijdens inspanning weerspiegelt), was bij M.E./CVS de stijging niet hoog genoeg om significantie te bereiken (p = .059) – wat wel het geval was bij de controles (p = .001) – dit toont aan dat hoewel er gelijkaardige sympathische en parasympathische modulatie plaatsvindt tijdens inspanning bij M.E./CVS als bij gezonde mensen, de grootte-orde van deze modulatie verstoord is bij M.E./CVS.

Na inspanning daalde de gemiddelde HR (p < .001) voor beide groepen maar er werd een differentiële respons gezien wat betreft volledig herstel. De HR tijdens herstel verschilde niet significant t.o.v. de HR in rust (p = .578) bij de controles, wat er op wijst dat de HR snel herstelde naar basale waarden na inspanning. In de M.E./CVS-groep werd echter een significant hogere HR geobserveerd tijdens herstel t.o.v. in rust (p = .031) en de 10 min herstel waren onvoldoende om de HR naar baseline te laten terug te keren (p = .037).

Besluit(en): In rest gaven de parameters in het tijd-domein normale autonome funktie aan bij M.E./CVS, terwijl de frequentie-domein parameters duiden op de mogelijke aanwezigheid van verminderde (para)sympathische aktivatie. Hoewel een gelijkaardige (para)sympathische modulatie plaats vond tijdens inspanning bij M.E./CVS en gezonde mensen, was de grootte-orde van deze modulatie verstoord bij M.E./CVS-patiënten. Er werd voor het eerst een gereduceerde parasympathische reaktivatie tijdens herstel na inspanning gezien bij M.E./CVS.

Implicaties: Vertraagd herstel van de HR en/of een verminderd HR-herstel, zoals gezien bij M.E./CVS, bleken bij andere pathologieën geassocieerd met een slechte prognose, hoog risico op nadelige cardiale voorvallen, morbiditeit en plotse dood, wat impliceert dat toekomstige studies zouden moeten onderzoeken of dit ook het geval is bij M.E./CVS en hoe men het HR-herstel in deze populatie veilig kan verbeteren.

Rust-toestand fMRI is een funktionele hersen beeldvorming methode voor het evalueren van regionale interakties die voorkomen wanneer een individu geen bepaalde taak uitvoert. Deze brein-aktiviteit in rust wordt geobserveerd via veranderingen in bloeddoorstroming in de hersenen die een zgn. ‘blood-oxygen-level dependent’ (BOLD) signaal geven; dat kan worden gemeten d.m.v. fMRI. Omdat de hersenen ook aktief zijn in afwezigheid van een opgedragen taak, zal om het even welk hersen-gebied spontaan fluctueren qua BOLD-signalen. De benadering in rust is nuttig om de funktionele organisatie van het brein te verkennen en te onderzoeken of er veranderingen zijn bij bepaalde ziekten. Research naar de funktionele connectiviteit toonde een aantal netwerken aan die systematisch worden gevonden bij gezonde individuen, in verschillende stadia van bewustzijn, en specifieke patronen van synchrone aktiviteit vertegenwoordigen.

Funktionele connectiviteit in rust tussen verschillende hersen-gebieden weerspiegelt de herhaalde co-aktivatie patronen tussen deze gebieden, waarbij ze kunnen dienen als een maat voor de plasticiteit (wijzigingen in neurale mechanismen en synapsen door veranderingen in gedrag, omgeving, neurale processen, denken en emoties – alsook na lichamelijk letsel). Funktionele connectiviteit (iets anders dan anatomische connectiviteit) is de connectiviteit tussen hersen-gebieden die dezelfde funktionele eigenschappen delen. Er werd gesuggereerd dat het een expressie is van het netwerk-gedrag dat aan de basis ligt van cognitieve funkties van hoog niveau.

Het ‘default mode network’ (DMN) is een netwerk van hersen-gebieden die aktief zijn wanneer een individu wakker is en rust. Het is een intern verbonden en anatomisch gedefinieerd brein-systeem dat aktief is wanneer individuen zich focussen op interne taken (dagdromen, zich de toekomst voorstellen, herinneringen ophalen en perspectieven van anderen aftoetsen). Het is negatief gecorreleerd met hersen-systemen die focussen op externe visuele signalen.

Studies hebben gerapporteerd over andere neurale netwerken die sterk funktionele connectiviteit vertonen tijdens rust. Deze, zogenaamde ‘componenten’, omvatten: de sensorisch/motorische component, de uitvoerende controle component (management van cognitieve processen zoals werk-geheugen, redeneren, taak-flexibiliteit en problemen oplossen, en planning en uitvoering), 3 verschillende visuele componenten, 2 frontaal (vooraan gelegen)/ pariëtale (achter de frontale hersen-kwab gelegen) componenten, de gehoor-component en de temporaal (aan de slaap gelegen)/ pariëtale component.

————————-

Brain Connectivity (Pre-print 9 oktober 2015)

Abnormal resting-state functional connectivity in patients with Chronic Fatigue Syndrome: Results of seed and data-driven analyses

Charles Gay (1), Michael E Robinson (1), Song Lai (1), Andrew O’Shea (1), Jason Craggs (2), Donald D Price (1) Roland Staud (1)

1 University of Florida, Gainesville, Florida, United States

2 University of Missouri, Columbia, Missouri, United States

Samenvatting

Hoewel gewijzigde funktionele connectiviteit in rust-toestand een kenmerk is van veel chronische pijn aandoeningen, werd dit nog niet geëvalueerd bij patiënten met chronische vermoeidheid. Het was onze doelstelling om het verband tussen vermoeidheid en gewijzigde funktionele connectiviteit in rust-toestand te onderzoeken bij Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS). 36 vrouwen – 19 met ME/CVS en 17 gezonde controles – vulden een vermoeidheid-vragenlijst in vooraleer ze funktionele magnetische-resonantie beeldvorming ondergingen. Er werden 2 methodes – 1) ‘data-driven’ [door gegevens bepaald] & 2) ‘model-based’ – gebruikt om de intra-regionale funktionele connectiviteit te bepalen en vergelijken tussen beide groepen tijdens de rust-toestand (RS). De eerste benadering werd toegepast om 5 RS [‘resting state’, rust-toestand] -netwerken te onderzoeken: het ‘default mode’ [standaard-modus] netwerk (DMN), het ‘salience’ netwerk (SN) [De ‘salience’ (of ‘saliency’) van iets/iemand is de toestand waarbij het opvalt t.o.v. zijn buren. De detektie ervan wordt beschouwd als een belangrijk aandacht-mechanisme dat het leren en overleven faciliteert, door organismen in staat te stellen hun beperkte waarneming en cognitie te focussen op de meest pertinente beschikbare gegevens.], linker en rechter fronto-pariëtale netwerken (LFPN, RFPN), en sensorisch-motorisch netwerk (SMN). De tweede benadering gebruikte a-priori geselekteerde ‘seed’ gebieden [seed = lijst van elementen waarvan wordt vermoed dat ze een rol zullen spelen] die abnormale regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) vertonen bij ME/CVS-patiënten in rust. Bij ME/CVS-patiënten identificeerde de eerste methode verminderde intrinsieke connectiviteit tussen gebieden binnen de LFPN. Bovendien waren de funktionele connectiviteit van de linker anterieure (voorste) midden-cingulate cortex in de SMN en de connectiviteit van de posterieure (achterste) cingulate cortex in het SN significant verminderd. Bij de tweede methode werden 5 afzonderlijke clusters binnen de rechter para-hippocampus [hersenschors-gebied rond de hippocampus] en occipitale lobben [achteraan in de hersenen], die significante dalingen qua rCBF bij ME/CVS-patiënten vertoonden, gebruikt als ‘seeds’. De ‘seed’ in de para-hippocampus en deze in de 3 occipitale lobben vertoonden gewijzigde funktionele connectiviteit met andere hersen-gebieden. De graad van abnormale connectiviteit correleerde met het niveau van de zelf-gerapporteerde vermoeidheid. Onze resultaten bevestigen veranderde funktionele connectiviteit in rust-toestand bij patiënten met ME/CVS die significant was gecorreleerd met de ernst van hun chronische vermoeidheid.

1. Inleiding

Myalgische Encefalitis [sic]/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (ME/CVS) treft meer dan 1,3 miljoen individuen in de V.S. en vermindert de levenskwaliteit naar niveaus vergelijkbaar met deze van mensen met hart-falen. Behandelingen voor ME/CVS blijven grotendeels inefficiënt wat betreft het verminderen van de symptomen. Om de zorg voor deze individuen te verbeteren, is een groter begrip van de pathofysiologie van ME/CVS nodig. De rol van abnormale immuniteit als mechanisme dat tot ME/CVS leidt, werd onderzocht maar er was minder aandacht voor de centrale mechanismen van aanhoudende vermoeidheid. Vermoeidheid is een courant symptoom in de algemene bevolking maar gewoonlijk lost zich dat op door slaap. ME/CVS is echter een aandoening die wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid en cognitieve abnormaliteiten die niet-responsief lijkt voor rust. Er werd gelijkaardige maar dikwijls minder ernstige vermoeidheid gerapporteerd bij andere chronische aandoeningen zoals depressie, artritis en chronische pijn waar de symptomen gedurende lange periodes persisteren.

Door de vooruitgang op het gebied van neuro-beeldvorming is de rol van de hersenen bij aanhoudende aandoeningen, zoals ME/CVS, een belangrijk aandacht-punt in de research geworden. Vroegere onderzoeken van brein-abnormaliteiten bij ME/CVS waren meestal niet overtuigend. Er is tegenstrijdig bewijsmateriaal voor een gewijzigde hersen-struktuur bij deze ziekte: enkele studies meldden globaal verminderde grijze-stof of lokale abnormaliteiten in meerdere hersen-gebieden [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 /// Okada T, Tanaka M, Kuratsune H, Watanabe Y, Sadato N. Mechanisms underlying fatigue: a voxel-based morphometric study of Chronic Fatigue Syndrome. BMC Neurol. (2004) 4: 14], terwijl anderen rapporteren niets te vinden [1 referentie].

Er werden globale of regionale verminderingen qua cerebrale bloeddoorstroming (CBF) in rust gemeld bij ME/CVS [Biswal B, Kunwar P, Natelson BH. Cerebral blood-flow is reduced in Chronic Fatigue Syndrome as assessed by arterial spin labeling. J. Neurol. Sci. (2011) 301: 9-11 /// Yoshiuchi K, Farkas J, Natelson BH. Patients with Chronic Fatigue Syndrome have reduced absolute cortical blood-flow. Clin. Physiol. Funct. Imaging. (2006) 26: 83-86 /// e.a.] maar sommige onderzoekers vonden geen groep-verschillen qua CBF in vergelijking met normale controles. [1 referentie] Funktionele MRI (fMRI) heeft echter veranderde corticale aktivatie tijdens cognitieve belastingen aangetoond bij ME/CVS.

Funktionele connectiviteit (FC) in rust is dikwijls verstoord bij chronische aandoeningen zoals fibromyalgie, rug-pijn en temporo-mandibular gewricht aandoening [pijn in en dysfunktie van kaakgewricht], en kan bijdragen tot langdurige symptomen. FC werd echter nog niet onderzocht bij patiënten met ME/CVS. Het onderzoeken van FC tussen hersen-gebieden in afwezigheid van belasting (d.w.z. in rust-toestand) kan inzichten verschaffen over waarom dergelijke patiënten aanzienlijke moeilijkheden ondervinden bij het uitvoeren van belastende taken, zoals de ‘Psychomotor Vigilance Test’ [reaktie-tijd taak waarbij individuen zo snel mogelijk moeten reageren op een enkelvoudige stimulus die kort en met willekeurige intervallen wordt aangeboden].

Er kunnen 2 algemene benaderingen worden aangewend om de funktionele connectiviteit tussen hersen-gebieden te evalueren. Eén ervan vereist voorafgaande kennis van ‘seed’-gebieden (d.w.z. gebaseerd op een model), terwijl de andere wordt gestuurd door de verkregen gegevens (d.w.z. data-gestuurd). De resultaten van deze benaderingen zijn complementair en als ze worden gecombineerd, kunnen ze sterke inzichten bieden over de neurale basis van klinische aandoeningen, zoals ME/CVS.

Hier gebruikten we beide benaderingen om FC bij patiënten met ME/CVS te beoordelen. Onze data-gestuurde benadering was gelijkaardig met deze die werd gebruikt bij patiënten met fibromyalgie [Napadow V et al. Intrinsic brain connectivity in fibromyalgia is associated with chronic pain intensity. Arthritis Rheumatol. (2010) 62: 2545-2555]. We onderzochten FC tussen hersen-gebieden bij ME/CVS-patiënten en normale, niet-vermoeide controles (HC) in rust-toestand in 5 netwerken, de ‘default’ modus (DMN), ‘salience’ (SN), sensorisch-motorisch (SMN), en de linker & rechter fronto-pariëtale (LFPN, RFPN) netwerken. We hypothiseerden dat zelf-gerapporteerde vermoeidheid geassocieerd zou zijn met gewijzigde FC binnen deze netwerken. Bovendien verwachten we, in vergelijking met HC, dat bij de ME/CVS-patiënten in rust-toestand er bijkomende hersen-gebieden (zoals de insula [deel van de hersenschors betrokken bij veel verschillende funkties], pariëtale en frontale lobben) zouden connecteren.

Voor de tweede set analyses gebruikten we de ‘model-based’ benadering om de FC tussen hersen-gebieden te testen, gebruikmakend van ‘seed’-regionen die bleken een gedaalde regionale cerebrale bloeddoorstroming (rCBF) te vertonen bij ME/CVS-patiënten […]. Deze gebieden lagen in de para-hippocampale en occipitale kwabben. Gezien de gedaalde rCBF in deze brein-clusters, verwachtten we dat de FC met andere hersen-gebieden verstoord zou zijn en geassocieerd met meldingen van vermoeidheid bij patiënten met ME/CVS.

2. Methodes & Procedures

[…]

3. Resultaten

[…]

4. Bespreking

Om de neurale correlaten van zelf-gerapporteerde vermoeidheid te identificeren, vergeleken we patronen van funktionele connectiviteit in rust bij ME/CVS-patiënten met voor leeftijd en geslacht gematchte normale controle-individuen. Om complementaire informatie te verkrijgen over funktionele connectiviteit van meerdere brein-netwerken bij ME/CVS, werden 2 verschillende analyse-methodes gebruikt: 1) ICA (‘Independent Component Analysis’ [methode om multi-variate signalen onder te verdelen in sub-componenten]) vertrouwt op statistische associaties van neurale aktiviteit tussen hersen-gebieden en 2) een ‘seed-based’ benadering die de associaties van brein-aktiviteit onderzoekt met a-priori vastgelegde hersen-gebieden. Onze resultaten tonen dat ME/CVS geassocieerd is met gewijzigde funktionele connectiviteit in rust van meerdere brein-netwerken en de graad van gewijzigde connectiviteit is significant gerelateerd met zelf-gerapporteeerde vermoeidheid. Beide benaderingen toonden dat ME/CVS geassocieerd is met verminderde intrinsieke connectiviteit in de LFPN en met verminderde connectiviteit tussen gebieden in de cingulate cortex en de SMN & SN.

Neurale netwerken die meerdere hersen-gebieden omvatten, vertonen gesynchroniseerde aktiviteit in rust. De FPN is één van deze netwerken die is samengesteld uit laterale pre-frontale gebieden en onderste pariëtale cortex, en dikwijls lateralisatie [sommige funkties of cognitieve processen hebben de neiging meer dominant te zijn in één hemisfeer t.o.v. de andere] vertoont in rechter en linker componenten. Dit rust-toestand netwerk is betrokken bij in cognitieve controle, aandacht, taal-verwerking en werk-geheugen, en verbindt de bilaterale insula-gebieden en anterieure cingulate cortex. Er werd gesuggereerd dat coherente aktivatie tussen het FPN en het ‘default mode network’ (DMN) een belangrijke rol speelt bij ‘salience’-processen [zie hierboven] van cognitie bij mensen, inclusief ‘mind-wandering’ [afdwalen van de gedachten, in het bijzonder wanneer men geen aandacht-vragende taak uitvoert], doel-gericht gedrag en zichzelf in verband met de buitenwereld zien. Er is aanzienlijk bewijsmateriaal dat suggereert dat het FPN, in het bijzonder het linker FPN, een pivotale controlerende rol speelt bij doel-gerichte cognitie, het mediëren van het dynamisch evenwicht tussen DMN en dorsale aandacht-netwerken. Minder funktionele connectiviteit binnen het linker FPN, wat werd gezien bij ME/CVS-patiënten, zou een belangrijk kenmerk kunnen zijn van de aandoening dat meer onderzoek vereist om zijn rol volledig te begrijpen.

Het SN bestaat hoofdzakelijk uit de insula-cortex en de anterieure cingulate cortex. Dit rust-toestand netwerk is betrokken bij een brede waaier aan funkties zoals: detektie van ‘salient’ stimuli [die sneller aandacht trekken], interoceptie, gehoor, pijn, misleiding, muziek en klassieke conditionering. Omwille van de heterogene waaier aan funkties, werd het SN beschouwd als een overgangsnetwerk [kenmerkend voor een bepaald proces of periode] dat cognitie en emotie/interoceptie verbindt. Het SN beïnvloedt oorzakelijk het DMN en het FPN. Het medieert ook het ‘switchen’ tussen aktivatie van het DMN & het FPN en uitvoerende controle-netwerken om geschikte responsen op ‘salient’ stimuli te begeleiden. In onze studie was er verminderde funktionele connectiviteit bij ME/CVS-patiënten tussen het SN en de posterieure cingulate cortex (PCC), wat een sleutel-kern van het DMN is. Minder efficiënte connectiviteit tussen deze gebieden was sterk geassocieerd met meer vermoeidheid. Daarom lijkt het dat verminderde funktionele connectiviteit tussen deze gebieden indicatief kan zijn voor verminderde ‘drive’ [aandrift, daadkracht] om gedachten weg te leiden van de zelf-referentiële ervaring [zelf-referentie suggereert dat mensen binnenkomende informatie interpreteren in relatie met zichzelf, op basis van hun zelf-concept (hoe men zich zelf ziet; omvat academische prestaties gender-rol & sexualiteit, en raciale identiteit)] van vermoeidheid naar extern gerichte cognitie.

Het SMN omvat primaire sensorisch-motorische cortexen en is geassocieerd met aktie en somesthesie [Alle verscheidene sensorische systemen in de huid en andere lichaamsweefsels die verantwoordelijk zijn voor tast, warmte & koude, pijn, jeuk; samen met positionering en beweging.]. De ME/CVS-deelnemers vertoonden verminderde connectiviteit tussen dit rust-toestand netwerk en de anterieure midden-cingulate cortex (aMCC). De aMCC speelt een belangrijke rol bij de cognitieve aspecten van beweging-ontwikkeling, d.i. intentionele motor-controle. We vonden dat vermoeidheid sterk voorspellend was voor een omgekeerde relatie van functionele connectiviteit tussen dit rust-toestand netwerk en de aMCC. Er is verdere research vereist om het gewijzigd verband van SMN en aMCC bij ME/CVS beter te begrijpen. De verstoorde lichamelijke, affectieve en cognitieve funkties van ME/CVS-patiënten en de verminderde connectiviteit tussen de ruimtelijke kaarten van deze rust-toestand netwerken in acht nemend, kan worden geargumenteerd dat patronen van funktionele connectiviteit binnen of tussen deze netwerken verstoord kunnen zijn bij ME/CVS. We denken dat onze bevindingen een nieuw licht werpen op het begrijpen van chronische vermoeidheid en hoe de intrinsieke connectiviteit van de hersenen wordt beïnvloed door de symptomen van ME/CVS-patiënten.

Onze ‘seed-based’ benadering was gebaseerd op hersen-gebieden waarvan een veranderde werking tijdens beeldvorming werd aangetoond, blijkens gereduceerde rCBF. Het toonde aan dat de para-hippocampus en occipitale kwabben van ME/CVS-patiënten gewijzigde funktionele connectiviteit vertonen. Hoewel we de eersten zijn die abnormale funktionele connectiviteit in rust-toestand bij ME/CVS-patiënten rapporteren, hebben anderen gewijzigde strukturen en taak-gerelateerde dysfunktie binnen enkele van dezelfde gebieden (gebruikmakend van andere beeldvorming-methodes) beschreven. [o.a. Cook et al. Functional neuro-imaging correlates of mental fatigue induced by cognition among Chronic Fatigue Syndrome patients and controls. Neuroimage (2007) 36: 108-122 /// De Lange et al. Gray matter volume reduction in the Chronic Fatigue Syndrome. Neuroimage (2005) 26: 777-781] Daarnaast vonden researchers […] ontregelde witte-stof connectiviteit in de rechter onderste fronto-occipitale fasciculus [lange bundel die verscheidene delen van de hersenen verbindt; de exacte funktie ervan is onderwerp van debat] bij veteranen met Golf Oorlog Syndroom die worden gekenmerkt door ernstige vermoeidheid en malaise. De rechter onderste fronto-occipitale fasciculus verbindt posterieure hersen-strukturen zoals de para-hippocampus en occipitale lob met anterieure hersen-strukturen. Onze resultaten kunnen dergelijke ontregelde kanalen ondersteunen omdat het verband van hersen-aktiviteit tussen achterste en intermediaire hersen-strukturen is verminderd bij ME/CVS-patiënten. Zo rapporteerde een studie ook dat patiënten met Multipele Sclerose die significante vermoeidheid meldden, verminderde corticale aktiviteit hadden binnen de pre-cuneus, cuneus [deel van de occipitale kwab] en middenste frontale gyrus [deel van de frontale kwab] vergeleken met MS-patiënten zonder vermoeidheid.

Het ‘default mode network’ (DMN), het meest courant bestudeerde rust-toestand netwerk omvat de pre-cuneus/ posterieure cingulate cortex, de mediale frontale cortex en bilaterale inferieure pariëtale gebieden. De aktiviteit en connectiviteit van het DMN werden gelinkt aan centrale processen van menselijke cognitie, inclusief integratie van cognitieve en emotionele hersen-aktiviteit, monitoring van de omgeving en ‘mind-wandering’. Er werden abnormaliteiten qua DMN-connectiviteit gerapporteerd bij ‘attention deficit disorder’, Multipele Sclerose en Alzheimer’s, die allemaal overlappende klinische kenmerken met ME/CVS, inclusief aandacht- en geheugen-problemen, vertonen. Verrassen genoeg vonden we geen vermoeidheid-gerelateerde DMN-abnormaliteiten. Het DMN kan worden voorgesteld als één enkele onafhankelijke component of het kan in 2 of 3 componenten worden opgesplitst. Een dergelijke decompositie wordt frequent gezien bij scheiding in anterieure en posterieure netwerken. In onze studie kozen we de componenten die ‘best passen’ bij het ruimtelijk patroon van een ‘typisch’ DMN. Onderzoek met terugwerkende kracht van alle componenten toonde echter 3 die aspecten van het DMN vertoonden. De capaciteit van netwerken om zich te splitsen in meer dan één component is een beperking van de door ons toegepaste methodes en kan verklaren waarom het DMN geen gewijzigde connectiviteit vertoonde tussen de ME/CVS- en HC-groepen.

4.1 Beperkingen

Er dient enige omzichtigheid in acht te worden genomen bij het interpreteren van onze resultaten, gezien ons staal enkel vrouwelijke deelnemers omvatte. Hoewel ME/CVS meer vrouwen dan mannen treft, zou het kunnen dat onze resultaten niet van toepassing zijn op mannen. Ten tweede: onze ‘model-based’ resultaten zijn afhankelijk van onze ‘seed’-selektie methode. Terwijl andere researchers alternatieve ‘seed’-gebieden kunnen gebruiken voor connectiviteit-analyses, kozen we onze ‘seeds’ empirisch volgens a-priori gedetekteerde rCBF-abnormaliteiten bij ME/CVS. Deze benadering van ‘seed’-selektie liet ons toe te focussen op hersen-gebieden die duidelijk geassocieerd zijn met ME/CVS. Groep-afhankelijke rCBF-bevindingen bieden een rationale om funktionele connectiviteit te verkennen tussen die gebieden en de rest van de hersenen.

4.2 Besluiten

ME/CVS blijkt een chronische ziekte die meerdere verschillende hersen-gebieden aantast en geassocieerd is met abnormale neuronale connectiviteit. Gebruikmakend van 2 verschillende analyse-methodes werden significante verschillen qua funktionele connectiviteit in rust-toestand gedetekteerd tussen ME/CVS en HC. Bovendien waren deze veranderingen significant gecorreleerd met zelf-gerapporteerde vermoeidheid. Bijkomende beeldvorming-studies zullen nodig zijn om de bijdrage van deze hersengebieden tot ME/CVS beter te begrijpen.

————————-

In dit artikel wordt geen gewag gemaakt van de studie ‘Right Arcuate Fasciculus Abnormality in Chronic Fatigue Syndrome’ door een team rond dr. Jose Montoya van de ‘Stanford University School of Medicine’ (Radiology (2015) 274: 517-26). Daarin wordt gemeld dat bij een groep van 15 CVS-patiënten MRI een verminderd volume (“bilaterale atrofie”) witte hersenstof (zenuwcellen) toonde. Met een andere beeldvorming-techniek werd een abnormaliteit aangetoond in het deel van de rechter hemisfeer dat 2 delen (frontale en temporale lob) van de hersenen verbindt: de rechter boogvormige fasciculus: de ‘fractionele anisotropie’ (een waarde die de mate van diffusie van water aangeeft; het is een index van anatomische eigenschappen van de witte-stof, zoals myelinisatie, doorsnede en dichtheid van zenuwvezels) was gedaald en dit in relatie met de ziekte-ernst. Deze waarnemingen werd nog versterkt door een derde bevinding: een verdikking van de grijze materie van de twee gebieden van de hersenen die door de rechter boogvormige fasciculus (‘boog-bundel’) worden verbonden. Resultaten die o.i. nauw aansluiten met het bovenstaande artikel.

Op regelmatige basis duiken nieuwe criteria-definities op voor de aandoening waar wij op deze paginas naar verwijzen als M.E.(cvs). Wij blijven (voorlopig) opteren voor het gebruik van de Myalgische Encefalomyelitis International Consensus Criteria (zie ‘Myalgische Encefalomyelitis: Internationale Consensus Criteria’ & ‘Vergelijking empirische CVS-definitie vs Canadese M.E.(cvs) definitie’). Prof. Leonard Jason doet nauwgezet verder onderzoek naar het gebruik van M.E.(cvs)-criteria. In 2014 deed hij nog de oproep dat “Research verder moet zoeken naar empirische ondersteuning voor de kern-symptomen van M.E. & CVS om verder vooruitgang te boek in de zoektocht naar biologische merkers en behandelingen.” (‘Examining case definition criteria for Chronic Fatigue Syndrome and Myalgic Encephalomyelitis’, Fatigue (2014) 2: 40-56). Daarnaast moeten ook drempels worden gespecificeerd wat betreft de minimum frequentie/ernst van de symptomen om de kans op verkeerde klassificatie te verminderen.

Eerder had hij al gepubliceerd dat de M.E.-ICC definitie een meer homogene groep individuen met ernstiger symptomen en beperkingen identificeert. (referentie zie hieronder). Daar gaat hij hier nu op verder…

————————-

J Health Psychol. 2015

Are Myalgic Encephalomyelitis and Chronic Fatigue Syndrome different illnesses? A preliminary analysis

Leonard A Jason (1), Madison Sunnquist (1), Abigail Brown (1), Meredyth Evans (1) & Julia L Newton (2)

1 Centre for Community Research, DePaul University, USA

2 Institute for Ageing and Health, Newcastle University, UK

Samenvatting

Er is aanzienlijk wat discussie over het feit of Chronische Vermoeidheid Syndroom een afzonderlijke ziekte is van Myalgische Encefalomyelitis. Een eerdere studie vergeleek de Myalgische Encefalomyelitis International Consensus Criteria (M.E.-ICC; Carruthers et al. 2011) met de Fukuda et al. (1994) CVS criteria en vond dat de M.E.-ICC een subset van patiënten identificeerde met meer funktionele stoornissen, en lichamelijke, mentale en cognitieve problemen dan de grotere groep die voldeed aan de Fukuda et al. criteria. De huidige studie analyseerde 2 afzonderlijke gegevens-sets en vond dat de M.E.-ICC meer geïnvalideerde individuen met ernstiger symptomen identificeerde.

Inleiding

De term Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) werd voor het eerst gebruikt in een anoniem editoriaal in een nummer van de Lancet (1956). Gebruikmakend van deze term publiceerde Ramsay (1988) een definitie voor M.E. Daaropvolgend werd een definitie ontwikkeld gebruikmakend van de term Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS; Carruthers et al. 2003), die bekend staat als de 2003 ‘Canadian Clinical ME/CFS definition’. Deze criteria vereisen het voorkomen van 7 specifieke M.E./CVS-symptomen. Meerdere individuen die betrokken waren bij het creëeren van de ME/CVS-criteria publiceerden, samen met andere wetenschappers en klinici, de International Consensus Criteria voor Myalgische Encefalomyelitis (M.E.-ICC; Carruthers et al. 2011). Naast de vereiste voor de aanwezigheid van 8 symptomen uit 4 domeinen, specificeren deze criteria dat de impact van de ziekte moet resulteren in een reductie van 50% of meer wat betreft het aktiviteit-niveau van de patient van vóór de ziekte.

In tegenstelling daarmee hebben de meeste wetenschappers de Fukuda et al. (1994) definitie gebruikt bij research naar Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Deze definitie vereist dat een individu 6 maanden of meer chronische vermoeidheid ondervindt met nieuwe of duidelijk omschreven aanvang en die niet substantieel wordt verlicht door rust, niet het resultaat is van inspanning of, en die resulteert in een substantiële vermindering qua beroep-, sociale en persoonlijke aktiviteiten. De Fukuda et al. definitie maakt gebruik van een polythetische benadering [gedefinieerd op basis van meerdere karakteristieken] voor het beoordelen van de symptomatologie. In tegenstelling met de ME/CVS & M.E.-ICC definities, vereisen de Fukuda et al. criteria 4 symptomen van de 8 mogelijke, dus is het mogelijk dat individuen die voldoen aan de Fukuda et al. criteria geen kern CVS-symptomen zoals post-exertionele malaise vertonen.

In een studie met individuen die de diagnose via de Fukuda et al. (1994) CVS criteria kregen, werd onderzocht [Brown AA, Jason LA, Evans MA et al. Contrasting case definitions: The ME International Consensus criteria vs. the Fukuda et al. CFS criteria. North American Journal of Psychology (2013) 15: 103-120] of deze deelnemers ook voldeden aan de ME-ICC. De bevindingen gaven aan dat de ME-ICC individueren met een ernstiger symptomatologie en funktionele invaliditeit identificeerden dan deze die enkel aan de Fukuda et al. Criteria voldeden. Jammer genoeg waren er 2 beperkingen bij deze poging om CVS en M.E.-ICC te vergelijken. Ten eerste: de gerecruteerde individuen moesten de diagnose CVS hebben, dus deze vereiste zou tot een selektie-bias [vooringenomenheid] kunnen hebben geleid. Ten tweede: het instrument dat werd gebruikt om M.E.-ICC symptomen te meten, was ontworpen voorafgaand aan de publicatie van de criteria, zodat een aantal van de symptomen enkel indirect kon worden beoordeeld. De huidige studie gebruikte een nieuw instrument dat de M.E.-ICC symptomen beter beoordeelt en onderzocht 2 groepen deelnemers die werden gerecruteeerd via verschillende vaststelling-methodes om selektie-bias te verminderen. We hypothiseerden dat de M.E.-ICC een meer geïnvalideerde, symptomatische groep zou identificeren dan de Fukuda et al. criteria.

Bespreking

De huidige studie vergeleek de M.E.-ICC met de Fukuda et al. CVS-criteria door het analyseren van 2 afzonderlijke stalen. Hoewel de Fukuda et al. criteria de meest gebruikte zijn, hebben de Carruthers et al. criteria aanzienlijk wat aandacht gekregen door het groot aantal M.E.- en CVS-experten die er de auteurs van waren. Naar ons weten is er tot op heden slechts één enkele andere studie die deze 2 definities heeft vergeleken [Brown et al. 2013; zie hierboven] maar die was beperkt door de vaststelling-methode. De huidige studie vond dat de M.E.-ICC definitie patiënten identificeerde met meer funktionele beperkingen en ernstiger symptomen dan de groep patiënten die voldeden aan de Fukuda et al. criteria.

Gebruikmakend van de Fukuda et al. CVS-definitie, voldeden 96,3% in het DePaul staal [groep van Jason] en 86,5% in het Newcastle staal [groep van Newton]. Bij gebruik van de Carruthers et al. M.E.-ICC definitie voldeden echter slechts 57,1% in het DePaul staal en 58,3% in het Newcastle staal aan de criteria. Deze consistente bevindingen suggereren dat ca. 60% van de patiënten voldoen aan de M.E.-ICC definitie, terwijl de Fukuda et al. criteria een grotere groep patiënten identificeren.

De M.E.-ICC groep vertoonde significant slechtere scores op de subschalen die lichamelijke gezondheid meten maar er werden geen verschillen gevonden op de subschalen die mentale gezondheid meten. Daarnaast rapporteerde de M.E.-ICC groep ergere symptomen dan de CVS-groep. Deze bevindingen ondersteunen de notie dat de M.E.-ICC een staal met meer beperkingen identificeerde, zelfs bij gebruik van verschillende recrutering-methodes.

De eerste Amerikaanse definitie van Holmes et al. (1988) vereist dat patiënten minstens 8 van 11 mineure symptomen melden. De vereiste van 8 of meer mineure symptomen wekte de bezorgdheid dat deze definitie onbedoeld individuen met psychiatrische problemen zou selekteren. Enkele jaren later ontwikkelde een internationale werkgroep de verbeterde definitie voor CVS (Fukuda et al. 1994), die werd gevolgd door het creëeren van de M.E./CVS (Carruthers et al. 2003) en M.E.-ICC (Carruthers et al. 2011) definities die meer specifieke symptoom-vereisten opnamen. Anderen toonden het belang aan van de vereiste voor specifieke symptomen door individuen met Fukuda-gedefinieerde CVS onder te verdelen in 2 groepen: CVS met post-exertionele malaise en CVS zonder post-exertionele malaise. Deze studie toonde dat individuen met post-exertionele malaise ernstiger symptomen en meer more immuun-abnormaliteiten hadden dan deze zonder.

Hoewel post-exertionele malaise een vereist symptoom zou kunnen zijn voor definities, werd voor de Canadese M.E./CVS-criteria (Carruthers et al. 2003) 7 symptomen vereist, i.p.v. van de 4 gevraagd door de Fukuda et al. (1994) en de M.E.-ICC (Carruthers et al. 2011) vereiste 8 symptomen, hetzelfde aantal dat werd gevraagd door Holmes et al. (1988). De implicaties van de vereiste van grotere aantallen symptomen zou moeten worden overwogen, bijzonderlijk wat betreft psychiatrische co-morbiditeit. Hoewel de huidige studie geen verschillende psychiatrische co-morbiditeit vond tussen de CVS en de M.E.-ICC groepen, waren deze bevindingen niet gebaseerd op een gestruktureerd klinisch interview.

De auteurs van de M.E.-ICC definitie publiceerden een inleiding (Carruthers et al. 2012) waarin ze richtlijnen gaven om te bepalen of symptomen voldoen aan de drempels voor criteria. Als voorbeeld werd naar post-exertionele malaise verwezen als post-exertionele neuro-immune uitputting (PENE). In de zelf-rapportering vragenlijst opgenomen in de inleiding, wordt PENE gekarakteriseerd als (a) “Uitgesproken, snelle lichamelijke of cognitieve vermoeibaarheid in respons op inspanning” (b) “Symptomen die verergeren bij inspanning” (c) “Post-exertionele uitputting” (d) “Uitputting verlicht niet met rust” en (e) “Substantiële vermindering van het aktiviteit-niveau van voor de ziekte te wijten aan een lage drempel voor lichamelijke en mentale vermoeibaarheid”. Deze onnauwkeurige specificatie leidt tot een aantal problemen bij het operationaliseren van de criteria. Ten eerste: het is onduidelijk of alle 5 kenmerken moeten aanwezig zijn voor PENE. Verder is de precieze definitie van deze karakteristieken nog ambigu. Bv.: de omschrijving van de aanvang en duur van PENE is vaag, en ook de periode dat de individuen deze symptomen moeten ervaren om te voldoen aan de criteria wordt niet gespecificeerd.

Daarnaast gaf de M.E.-ICC inleiding ernst-graden aan voor de beoordeling van aktiviteit-reductie; deze waarden weken echter af van de oorspronkelijke definitie. In plaats van de 3 ernst-graden aangegeven in de M.E.-ICC, gebruikt de inleiding er 4 (mild, matig, ernstig en zeer ernstig): ‘mild’ betekent da teen individu “voldoet aan de criteria” en “significante” verminderingen qua aktiviteit ervaart; ‘matig’ betekent dat een persoon een 50 % reductie qua aktiviteit-niveau in vergelijking met voor de ziekte heeft ervaren; de ernstige graad betekent dat individuen niet in staat waren om buitenshuis te funktioneren; en zeer ernstig betekent dat individuen bedlegerig waren en moeilijkheden ondervinden om in hun eigen basisnoden te voorzien. Het is onduidelijk of de M.E. inleiding 4 ernst-graden voor aktiviteit-reductie implementeerde, terwijl er slechts 3 werden gespecifieerd in de M.E.-ICC. Belangrijker: de milde graad kwam overéén met een reductie van ca. 50 % qua aktiviteit in de Carruthers et al. (2011) criteria maar de matige graad kwam overéén met een reductie van 50 % in de Carruthers et al. (2012) criteria. Bovendien ontbraken bij het taalgebruik in de M.E.-ICC en de M.E. specifieke definities en beoordeling-instrumenten om consistent en accuraat de substantiële aktiviteit-reducties en symptoom-ernst bij individuen met de ziekte. Het is bv. onduidelijk op welke manier moet worden bepaald of iemand een “significante” reductie qua aktiviteit of 50 % reductie in ondervindt. Zonder duidelijk gedefinieerde criteria en adequate beoordeling-instrumenten, wordt het bepalen of een individu voldoet aan deze criteria overgelaten aan het klinisch goeddunken, iets wat sterk kan verschillen van klinicus tot klinicus. Zodoende kunnen wetenschappers en klinici betrouwbaarheid-problemen tegenkomen bij het gebruiken van deze nieuwe definitie.

Bronnen voor variantie kunnen worden onderverdeeld in de volgende 5 categorieën […]. Criterium-variantie is verantwoordelijk voor de grootste bron van diagnostische onbetrouwbaarheid en is treedt meest waarschijnlijk op wanneer operationeel expliciete criteria voor diagnostische categorieën niet bestaan. Met andere woorden: inclusie- en exclusie-criteria moeten consistent zijn om de vermoeidheid-toestanden bij patiënten adequaat te kunnen vergelijken. Wanneer diagnostische categorieën niet betrouwbaar zijn, is de validiteit (d.w.z. bruikbaarheid) van een diagnostische categorie inherent beperkt. Met andere woorden: de mate waarop een diagnostische categorie onbetrouwbaar is, bepaalt zijn mogelijke validiteit voor éénder welk klinisch, research of administratief gebruik.

Diagnostische criteria zouden moeten specificeren welk diagnostisch instrument dient te worden gebruikt, welke individuen dienen te worden geïnterviewd, en hoe de aanwezigheid en de ernst van symptomen dient te worden bepaald. Het is ook noodzakelijk om het aantal en het type symptomen, dat aanwezig moet zijn om een bepaalde diagnose te stellen, te specificeren. Definities van vermoeidheid zouden ook specifieke richtlijnen, behorende tot het belang van de symptoom-ernst in de diagnostische procedure, moeten omvatten. Bv.: als een patient een symptoom zoals post-exertionele malaise bevestigt, zouden gestandardiseerde vragen de duur, frequentie en ernst van het symptoom, inclusief de aanvang, het patroon, intensiteit en andere geassocieerde factoren, moeten identificeren.

Op basis van de huidige analyses, lijkt de M.E.-ICC een meer funktioneel verstoorde en symptomatische groep individuen te selekteren vergeleken met deze die voldeden aan de Fukuda et al. (1994) criteria. Gezien de grote interesse van klinici en wetenschappers betreffende de M.E.-ICC, zou meer research moeten worden gedaan om te onderzoeken hoe deze criteria, alsook de specifieke instrumenten ontwikkeld om deze criteria te bepalen, mogelijks patiënten-groepen verschillende van de Fukuda et al. criteria selekteren. Bijkomende studies zijn nodig om te bepalen of er biologische en psychiatrische verschillen bestaan tussen individuen die voldoen aan deze 2 definities. Daarnaast zouden researchers moeten verdergaan met het operationaliseren van de huidige criteria om de criterium-variantie te reduceren en meer gesofisticeerde analytische technieken gebruiken om de cruciale dimensie van deze ziekten te identificeren.

In Japan zit het in de cultuur ingebakken dat werknemers tot 12 uur per dag gedurende 6 à 7 dagen per week werken. De sociale druk is er ook enorm. Deze veel te hoge werkbelasting zorgt er voor dat werknemers ernstig ziek worden door te hard en te lang te werken; en zelfs overlijden. De vele vermoeidheid-studies in Japan, en onderstaand overzicht, moeten in dit kader worden gezien. Ook van kinderen wordt er veel verwacht vandaar ook de aandacht voor peditraische vermoeidheid en slaap-problemen…

De review heeft aanwijzingen aangaande mechanismen die zouden kunnen spelen bij (herstel van) vermoeidheid maar gaan niet per se over CVS, laat staan M.E.

Voor wat meer achtergrond: zie o.a. ook ‘Verminderde cardiale vagale modulatie heeft een impact op cognitieve prestaties bij CVS’…

————————-

The Journal of Physiological Sciences (Pre-print september 2015)

Frontier studies on fatigue, autonomic nerve dysfunction and sleep-rhythm disorder

Masaaki Tanaka (1), Seiki Tajima (2), Kei Mizuno (3), Akira Ishii (1), Yukuo Konishi (2), Teruhisa Miike (2), Yasuyoshi Watanabe (1,3)

1 Department of Physiology, Osaka City University Graduate School of Medicine, 1-4-3 Asahimachi, Abeno-ku, Osaka 545-8585, Japan

2 Hyogo Children’s Sleep and Development Medical Research Centre, Hyogo Rehabilitation Centre, Central Hospital 1070 Akebono-cho, Nishi-ku, Kobe, Hyogo 651-2181, Japan

3 RIKEN Center for Life Science Technologies, 6-7-3 Minatojima- minamimachi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan

Samenvatting

Vermoeidheid wordt gedefinieerd als een aandoening of fenomeen met verminderde capaciteit tot en efficiëntie van mentale en/of lichamelijke aktiviteiten, veroorzaakt door excessieve mentale of lichamelijke aktiviteiten, ziekten of syndromen. Het is dikwijls vergezeld door een eigenaardig gevoel van onbehagen, een verlangen om te rusten en verminderde motivatie, waarnaar wordt verwezen als vermoeidheid-gevoel. Acute vermoeidheid is een normale aandoening of fenomeen dat verdwijnt na een rust-periode; in tegenstelling daarmee duurt chronische vermoeidheid minstens 6 maand en verdwijnt niet na gewone rust. Chronische vermoeidheid belemmert de aktiviteiten en draagt bij tot verscheidene medische aandoeningen, zoals cardiovasculaire ziekte, epileptische aanvallen en de dood. Daarnaast klagen veel mensen over chronische vermoeidheid. In Japan bv., klagen meer dan een derde van de algemene volwassen populatie over chronische vermoeidheid. Het zou dus zeer waardevol om de mechanismen die ten gronde liggen aan chronische vermoeidheid op te helderen en doeltreffende behandel-methodes te ontwikkelen. Hier reviewen we gegevens van experimenten gerelateerd met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel, slaap en aandoeningen van het circadiaans ritme bij vermoeidheid. Deze gegevens bieden nieuwe perspectieven op de mechanismen die aan de basis liggen van chronische vermoeidheid en hoe dit te overwinnen.

Inleiding

Vermoeidheid is een noodzakelijk bio-alarm, waar we bij het ontbreken er van zouden kunnen vervallen in een onherstelbare toestand van uitputting en, in het ernstigste geval, zelfs sterven; in Japan wordt ‘Karoshi’ [“dood door overwerk”] genoemd. Het is aannemelijk dat iedereen wel eens in zekere mate vermoeidheid heeft ondervonden en we weten dat dit gevoel de efficiëntie van onze dagelijkse taken of studies vermindert. Het is dus van groot belang voor onze moderne maatschappij om dat wetenschappers de oorzaken van vermoeidheid analyseren en methodes ontwikkelen om vermoeidheid te kwantificeren, met de bedoeling methodes or therapieën te vinden om beter te kunnen herstellen van ernstige chronische vermoeidheid, en misschien deze zelfs te vermijden.

De volgende verwezenlijkingen warden via eerdere projecten bereikt: (1) opheldering van de hersen-gebieden, en hun neurotransmitter-systemen, die verantwoordelijk zijn voor de vermoeidheid-sensatie en chronische vermoeidheid; (2) ontwikkeling van verscheidene methodes en schalen om de mate van vermoeidheid kwantitatief te evalueren; (3) ontwikkeling van dier-modellen gebaseerd op verschillende vermoeidheid-oorzaken; (4) opheldering van molekulaire/ neurale mechanismen van vermoeidheid bij mensen en dieren; en (5) het bedenken van verscheidene methodes of therapieën om chronische vermoeidheid en Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) te behandelen. Veel onderzoekers promoten grootschalige research-projecten aangaande de molekulaire/ neurale mechanismen van vermoeidheid en chronische vermoeidheid, en proberen ook therapeutica en remedies te ontwikkelen om de toestand van vermoeidheid te verbeteren. Er wordt verwacht dat dergelijke oplossingen een betere levenskwaliteit voor vermoeide individuen zullen bieden. Hier reviewen we gegevens van experimenten gerelateerd met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel verbonden met neurale dysfunktie alsook het autonoom zenuwstelsel, slaap en aandoeningen van het circadiaans ritme bij vermoeidheid. Deze gegevens bieden nieuwe perspectieven op de mechanismen die aan de basis liggen van chronische vermoeidheid en hoe dit te overwinnen.

Vermoeidheid en wijzigingen in autonome werking

Analyse van de autonome funktie

Er wordt frequentie-analyse van de variatie qua hartslag-interval van een elektrocardiogram (ECG) of qua bloeddruk-interval gebruikt […]. Voor frequentie-analyses werd de lage-frequentie component (LF), 0.04-0.15 Hz, en de hoge-frequentie component (HF), 0.15-0.4 Hz, berekend. HF wordt vagaal gemedieerd, terwijl LF voortkomt uit een variatie van sympathische en vagale mechanismen. De verhouding LF component/HF component (LF/HF-ratio) wordt beschouwd de sympathische aktiviteit te vertegenwoordigen.

Acute vermoeidheid en autonome funktie

Acute vermoeidheid bij gezonde individuen kan worden geïnduceerd door het opleggen van lange (30min tot 8h) mentale taken, zoals de ‘2-back’ taak (werk-geheugen [meerdere gegevens – beelden – in je geheugen houden, in de juiste volgorde, en dan het beeld opnoemen dat je zag enkele (n kan 1, 2, 3, enz. zijn)]), ‘advanced trail-making’ test (switchen van aandacht [opéénvolgende genummerde cirkels verbinden op een werk-blad en dan de opéénvolgende verbonden genummerde en geletterde cirkels afwisselend volgens nummers en letters ordenen]) en de ‘kana pick-out’ test (KPT; verdeelde aandacht [cognitieve test ontwikkeld in Japan; men dient een verhaal te lezen en terzelfdertijd de ‘kana-karakters’ (fonetische symbolen of ‘klinkers’) te tellen; daarna worden vragen gesteld over het verhaal. Het elektrocardiogram (ECG) wordt geregistreerd om na analyse de werking van het autonoom zenuwstelsel te kunnen beoordelen]). Wat betreft de autonome funktie bij acute vermoeidheid bekeken we verminderde parasympathische aktiviteit (lage waarde voor HF) en verhoogde sympathische aktiviteit (hoge waarde voor LF/HF ratio) bij gezonde vrijwilligers na 30min vermoeidheid-inducerende mentale taken. Na een langdurige (8h) cognitieve belasting, corresponderend met een normale werkdag, vonden we dat sympathische hyper-aktiviteit (hoge LF/HF ratio) gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit (lage HF) positief gecorreleerd was met een subjectieve (evaluatie via visuele analoge schaal) vermoeidheid. Deze bevindingen geven aan dat acute mentale vermoeidheid wordt gekenmerkt door een stijging qua sympathische aktiviteit en daling van parasympathische aktiviteit.

Sub-acute vermoeidheid en autonome funktie

Sub-acute waarden qua vermoeidheid kunnen worden geëvalueerd via Chalder’s vermoeidheid-schaal (een vragenlijst op papier) [niet de meest geschikte voor M.E.(cvs); zie ‘Vermoeidheid bij Myalgische Encefalomyelitis’ voor kritiek]. […]. De niveaus van sympathische aktiviteit (LF & LF/HF ratio) en parasympathische aktiviteit (HF) van gezonde volwassenen bleek respectievelijk positief en negatief geassocieerd met scores op Chalder’s vermoeidheid-schaal. Deze bevindingen geven aan dat versterkte sympathische aktiviteit gebaseerd op dalingen van paraympathische aktiviteit courant voorkomt bij aandoeningen met acute en sub-acute vermoeidheid.

Chronische vermoeidheid en autonome funktie

[…] Er werden vermoeidheid-gerelateerde wijzigingen qua aktiviteit van het autonoom zenuwstelsel gerapporteerd bij volwassenen met CVS [Wyller VB et al. Sympathetic predominance of cardiovascular regulation during mild orthostatic stress in adolescents with chronic fatigue. Clin. Physiol. Funct. Imaging (2007) 27, 231-238 /// Burton AR et al. Reduced heart rate variability predicts poor sleep quality in a case-control study of Chronic Fatigue Syndrome. Exp Brain Res (2010) 204: 71-78]. Verminderde parasympathische aktiviteit en verhoogde sympathische aktiviteit werden ook geobserveerd bij patiënten met CVS. Er werd ook gerapporteerd dat het niveau van de sympathische hyper-aktiviteit bij CVS-patiënten afhankelijk was van de ernst van de symptomen [artikel in Japanees]. Niet enkel volwassenen met CVS maar ook kinderen en adolescenten met CVS bleken sympathische hyper-aktiviteit (gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit) te vertonen. Deze bevindingen geven aan dat sympathische hyper-aktiviteit (gebaseerd op verminderde parasympathische aktiviteit) courant is bij acute, sub-acute en chronische vermoeidheid.

Autonome wijzigingen als mechanismen voor vermoeidheid

In termen van autonome funktie bestaat het centraal autonoom netwerk, dat het sympathisch-vagaal evenwicht controleert, uit de orbito-frontale cortex (OFC), mediale pre-frontale cortex (PFC), anterieure cingulate cortex (ACC), insula-cortex (IC), amygdala, ‘bed nucleus’ van de stria terminalis [vezel-band rond de thalamus, verbinding binnen de HPA-as die de respons op acute stress regelt], hypothalamus, peri-aqueductale grijze-stof [rond de cerebrale aquaduct, een struktuur in de midden-hersenen gevuld met hersenvocht], pons [verbinding tussen de grote en de kleine hersenen] en medulla oblongata [verlengd ruggemerg; onderste helft van de hersenstam]. De ACC speelt een bijzonder cruciale rol bij de centrale controle van het sympathisch-vagaal evenwicht. Er zijn anatomische en funktionele verbindingen tussen de dorso-laterale PFC (DLPFC) en mediale PFC, inclusief de ACC en de OFC. Sympathisch-exciterende sub-corticale bedreiging-circuits staan normaal onder de inhiberende controle van de mediale PFC.

In een experimentele setting werd acute mentale vermoeidheid bij gezonde vrijwilligers opgewekt door een langdurige belasting van de uitvoerende funktie (werk-geheugen en aandacht-controle). Meerdere studies die gebruik maakten van funktionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) hebben gemeld dat, tijdens langdurige mentale taken (1-2h), de aktivatie van hersen-gebieden gerelateerd met de verwerking van mentale taken gradueel verminderd was [Tanaka M et al. Reduced responsiveness is an essential feature of Chronic Fatigue Syndrome: a fMRI study. BMC Neurol. (2006) 6: 9]. Tijdens vermoeidheid-inducerende mentale taken zou de PFC, met inbegrip van de ACC, die geassocieerd is met de verwerking van uitvoerende funkties zoals verbaal werk-geheugen, visuo-spatiaal werk-geheugen en verdeelde aandacht bij respectievelijk de ‘2-back’ test, ‘advanced trail-making’ test en de KPT, continu geaktiveerd zijn. Deze pre-frontale aktiviteiten zouden echter gradueel kunnen verminderen met verloop van tijd. Zoals bij de mediale OFC, is dit gebied geassocieerd met het vermoeidheid-gevoel. De mediale OFC bleek een positieve correlatie te vertonen qua aktiviteit met het subjectief vermoeidheid-gevoel (gemeten onmiddellijk na een PET-scan met H₂¹⁵O – een probe voor regionale cerebrale bloeddoorstroming – rCBF)] gedurende 1,5h. Deze resultaten suggereren dat acute mentale vermoeidheid veranderingen en onevenwichten induceert in neurale aktiviteiten van de gebieden betrokken of bij het centraal autonoom netwerk; zodoende is het moeilijk de inhiberende capaciteit van de sympathisch-exciterende respons te controleren. Bewijsmateriaal zoals de verlaagde cerebrale aktiviteit in de PFC tijdens vermoeidheid-inducerende taken en een bilaterale reductie van het grijze-stof volume in de pre-frontale cortexen van CVS-patiënten, suggereert dat individuen met CVS anatomische en funktionele wijzigingen in de PFC zouden kunnen vertonen. Omdat de rol van de PFC essentieel is bij aktieve tonische inhibitie van sympathisch-exciterende bedreiging-circuits, zouden dergelijke veranderingen in de PFC, gezien bij CVS-patiënten, verwacht kunnen worden te leiden tot een daling van de parasympathische ‘drive’, met een sympathisch gedreven systeem tot gevolg. Daarom is het mogelijk dat een accumulatie van mentale vermoeidheid (sub-acute mentale vermoeidheid en chronische vermoeidheid) bij gezonde mensen een langdurige verslechtering van de autonome aktiviteit induceert via anatomische en funktionele wijzigingen van de PFC.

Toepassing van autonome funktie in klinische en industriële settings

Om de autonome funktie en vermoeidheid-niveaus te meten in klinische en industriële settings zijn betere experimentele ontwerpen, inclusief kortere mentale taken sensitievere meet-methodes voor de detektie van veranderingen qua sympathisch-vagaal evenwicht, vereist. [beschrijving experimenten: ECG-meting vóór, tijdens en na KPT; vermoeidheid-gevoel d.m.v. een visuele analoge schaal]. Vermoeidheid-gevoel was negatief gecorreleerd met parasympathische aktiviteit in de rust-periode na KPT. Deze resultaten suggereren dat een korte mentale taak kan worden aangewend om veranderingen qua autonome aktiviteit te evalueren […].

Anti-vermoeidheid en autonome funktie

Om chronische vermoeidheid bij gezonde individuen te voorkomen, zijn een vroege interventie en een evaluatie van de effekten van de interventie belangrijk. Met deze doelstelling kunnen autonome funkties nuttig zijn als objectieve fysiologische merkers voor acute en chronische vermoeidheid. We bestudeerden anti-vermoeidheid effekten op acute mentale vermoeidheid bij gezonde volwassenen tijdens een normaal bad en tijdens baden in water met ‘micro-belletjes’. Een gevoel van verminderde vermoeidheid – gedetekteerd d.m.v. een visuele analoge schaal na een vermoeidheid-inducerende mentale taak van 4h – was negatief geassocieerd met sympathische aktiviteit (LF/HF ratio) bij de ‘micro-bubble’ conditie. Deze bevindingen suggereren dat ‘micro-bellen’ baden doeltreffend zijn bij het voorkomen van een toename van acute mentale vermoeidheid. Een mengsel van 0,03 % cis-3-hexenol [‘blad-alkohol’, verantwoordelijk voor de geur van versgemaaid gras] en 0,03 % trans-2-hexenal [verantwoordelijk voor de “groene” reuk van veel planten] verdund met triethyl-citraat staat er om bekend een helend effect te hebben op psychologische schade veroorzaakt door stress. […] Hexenol/hexenal voorkwam de verlenging van de reaktie-tijd veroorzaakt door vermoeidheid [Watanabe Y et al. Prevention and/or recovery effects by green odor(s) on fatigue and green-odor-responsible brain regions as revealed by PET. Chem Senses Suppl. (2005) 1: i268-i269]; de ACC werd geaktiveerd door de geur van hexenol/hexenal. Een toename van de rCBF (gemeten via H₂¹⁵O PET) in de ACC, veroorzaakt door de geur van hexenol/hexenal, kan bijdragen tot zijn helend effekt dat wordt gezien bij apen. In een studie bij mensen, daalden de prestaties bij gezonde vrijwilligers niet en steeg de sympathische aktiviteit niet door het opsnuiven van het hexenol/hexenal aroma tijdens een langdurige ‘advanced trail-making’ test; wat er op wijst dat dit vermoeidheid-verlichtend effekt zou kunnen optreden via een autonome werking, zoals een helend effekt op het sypmpathisch zenuwstelsel veroorzaakt door het stimuleren van de aktiviteit van het centraal autonoom netwerk, in het bijzonder de cingulate cortex.

Sympathische hyper-aktiviteit gebaseerd op een verminderde parasympathische aktiviteit is courant bij acute, sub-acute en chronische vermoeidheid. Deze wijziging van de autonome funktie is gerelateerd met een verminderde brein-funktie van het centraal autonoom netwerk. Om de accumulatie van vermoeidheid te voorkomen, zijn interventies qua herstel van vermoeidheid via normalisatie van sympathische hyper-aktiviteit belangrijk. Bevindingen van studies uitgevoerd in samenwerking met de industrie, de academische wereld en de regering zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van een anti-vermoeidheid remedie.

Rol van slaap en circadiaans ritme bij vermoeidheid-herstel

Slaap-kenmerken van individuen met CVS of een cjronische vermoeidheid toestand

[…] 6 studies rapporteerden geen CVS-specifieke bevindingen qua polysomnografie (PSG) of actigrafie in tegenstelling tot de significante slaap-klachten bij CVS-patiënten […]. Vermoeidheid of pijn was goed gecorreleerd met slaap-stoornissen en dagelijkse aktiviteit bij patiënten met CVS of een CVS-gerelateerde aandoening, zoals fibromyalgie […]. Interessant is dat er een zwakke correlatie was tussen vermoeidheid-score en slaperigheid-score bij individuen zonder vermoeidheid-gerelateerde aandoeningen. Onder ambulante monitoring-condities (PSG thuis of actigrafie), vertoonden CVS-patiënten significant langere bedtijd-slaap, langere ‘awake time after sleep onset’ en minder efficiënte slaap […]. Individuen met CVS vertoonden een hogere incidentie qua niet-gediagnostiseerde primaire slaap-aandoeningen […]. Dit resultaat geeft een waarschuwing-signaal naar artsen toe. 8 studies rapporteerden objectieve abnormaliteiten bij CVS-patiënten in termen van respiratoire index, elektro-encephalografisch spectrum en slaap/waak-switching dynamieken […]. CVS-patiënten bleken te kunnen worden verdeeld in 4 clusters op basis van slaap-kenmerken […]. Deze resultaten kunnen de heterogeniteit van de CVS-pathofysiologie en een nieuwe visie betreffende een analytische benadering blootleggen. Er werd ook opgemerkt dat de totale Pittsburgh slaap-kwaliteit index score niet geschikt zou kunnen zijn voor CVS-patiënten […]. Er waren geen significante actigrafische of polysomnografische verschillen tussen CVS-patiënten en een controle-groep […].

Effekten van lichamelijke inspanning op CVS

Om het effekt van inspanning op post-exertionele verslechteringen te onderzoeken, voerden onderzoekers een actigrafische circadiaanse analyse (ca. 1 week) uit vóór en na een maximale loopband-test bij CVS-patiënten en gezonde controles. In die studie bleef de verlenging van de gemiddelde circadiaanse periode, geïnduceerd door een inspanning, meerdere dagen aanhouden bij CVS-patiënten [Ohashi K, Yamamoto Y, Natelson BH. Activity-rhythm degrades after strenuous exercise in Chronic Fatigue Syndrome. Physiol Behav (2002) 77: 39-44]. […]. In termen van slaap-stadium transitie dynamiek [opéénvolgende overgangen tussen slaap-stadia en continue terugkeer van ieder slaapstadium] bleken echter significante wijzigingen qua slaap-stadium continuïteit veroorzaakt door inspanning [Kishi A, Togo F, Cook DB, Klapholz M, Yamamoto Y, Rapoport DM, Natelson BH. The effects of exercise on dynamic sleep morphology in healthy controls and patients with Chronic Fatigue Syndrome. Physiol Rep. (2013) 1: e00152].

Circadiaans aspect van slaap en kenmerken van diurnale en nocturale aktiviteit bij CVS

Er werd herhaaldelijk een vertraging van de melatonine-start bij gedempt licht was geobserveerd bij CVS-patiënten […]. Er werd ook een dissociatie van circadiaanse ritmes qua lichaam-temperatuur en melatonine-sekretie gevonden bij CVS-patiënten [Williams G et al. Dissociation of body-temperature and melatonin secretion circadian rhythms in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clin Physiol. (1996) 16: 327-337]. Er werden schommelingen qua circadiaanse melatonine-sekretie en kern lichaam-temperatuur gerapporteerd bij CVS-patiënten […]. Vanuit een therapeutisch standpunt werd de abnormale circadiaanse schommeling van de ‘core’ lichaam-temperatuur [rectale meting is de ‘gouden standaard’], plasma-melatonine, cortisol & β-endorfine-waarden verbeterd door behandeling met methylcobalamine en melatonine bij een patient met pediatrische CVS.

[…]

Expressie van klok-genen bij pediatrische CVS

We rapporteerden dat een door accumulatie van slaap-deprivatie gewijzigd biologische ritme kan leiden tot pediatrische CVS […]. Op basis van deze bevindingen hypothiseerden we dat modulatie van de biologische klok pediatrische chronische vermoeidheid pathofysiologie veroorzaakt. Om deze hypothese te adresseren, voerden onderzoekers een klok-genen expressie-analyse uit bij patiënten met pediatrische CVS. Die studie suggereerde dat het monitoren van menselijke klok-genen in cellen uit vol-bloed, welke funktioneel belangrijk kunnen zijn voor de molekulaire controle van de circadiaanse ‘pacemaker’ alsook in de supra-chiasmatische kern [kleine groep neuronen in de hypothalamus; belangrijke schakelfactor bij het bioritme], bruikbaar zouden kunnen zijn voor het evalueren van de synchronisatie van het biologische ritme.

Nachtelijke autonome aktiviteit bij CVS

Er werd frequent een verminderde nachtelijke vagale tonus [controle-niveau dat het parasympathisch zenuwstelsel uitoefent over het sympathisch zenuwstelsel] gerapporteerd bij CVS-patiënten [Boneva RS et al. Higher heart-rate and reduced heart-rate-variability persist during sleep in Chronic Fatigue Syndrome: A population-based study. Auton Neurosci (2007) 137: 94-101]. Correlatie tussen vermoeidheid-ernst en een diurnale sympathische aktiviteit werd ook gevonden [Yamaguti K, Tajima S, Kuratsune H. Autonomic dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome. Adv Neuroimmun Biol. (2013) 4: 281-289]. Diurnale sympathische hyper-aktiviteit kan een accumulatie van vermoeidheid veroorzaken en verminderde vagale tonus tijdens slaap kan aanleiding geven tot niet-verfrissende slaap.

Beeldvorming van de hersenen en cognitieve stoornissen bij CVS

Er werd een significante afname van de bloeddoorstroming in de frontale, temporale en occipitale lobben, en een daling van metabole waarden in de frontale kwab geobserveerd bij patiënten met pediatrische CVS […]. Dit onderdrukte de cerebrale bloeddoorstroming en het energie-metabolisme kan relevant zijn voor cognitieve dysfunktie. Er werd significante vooruitgang geboekt op het gebied van funktionele beeldvorming van de hersenen. Ideëen voor het verbinden en het gebruiken van deze bevindingen worden verwacht.

Bij patiënten met pediatrische CVS zou een abnormaal verlengde P300 [golf in het elektro-encefalogram die optreedt ca. 300 ms na een stimulus] -latentie [tragere reaktie] geassocieerd kunnen zijn met leer-problemen en abnormaal overdreven P300-amplitude kan geassocieerd zijn met hyper-sensitiviteit. Deze subtypes, opgedeeld via cognitieve funktie, waren gecorreleerd met vermoeidheid-ernst. In tegenstelling met pediatrische bevindingen was het doen van een dutje (vooral ‘s namiddags) geassocieerd met een slechtere cognitieve werking en meer slaperigheid tijdens de dag bij volwassen CVS-patiënten [Gotts ZM et al. The association between daytime napping and cognitive functioning in Chronic Fatigue Syndrome. PLoS One. (2015) 10: e0117136]. Deze bevindingen hebben klinische implicaties voor symptoom-management strategieën.

Oxidatieve stress en cytokines bij CVS

Methemoglobine bleek de belangrijkste component te zijn die was gecorreleerd met variatie qua symptoom-expressie bij CVS-patiënten; de symptomen omvatten vermoeidheid, musculoskeletale symptomen, pijn en slaap-stoornissen. Variaties in de waarden van malondialdehyde [merker voor oxidatieve stress] en 2,3-difosfoglyceraat [een periode van zuurstof-gebrek veroorzaakt een toename van de synthese van 2,3-DPG] waren ook gecorreleerd met variaties qua cognitieve symptomen en slaap-stoornissen. Deze resultaten suggereren dat oxidatieve stress te wijten aan een overmatige vorming van vrije radikalen kan bijdragen tot de pathologie van CVS en geassocieerd is met het optreden van de symptomen.

De mRNA-expressie van cytokinen was onderdrukt bij verstoorde slaap bij patiënten met pediatrische CVS. Een belangrijke hypothese betreffende de oorzaak van CVS is immune ontregeling zoals upregulering van pro-inflammatoire cytokinen. Er zijn discrepanties tussen resultaten van immunologische studies bij patiënten met pediatrische CVS en de hypothese bij CVS-pathogenese bij volwassenen. […] Dit resultaat compliceert de gevonden discrepanties. Verdere studies zijn nodig.

Perifeer energie-metabolisme bij pediatrische CVS

[…]

Rol van slaap en circadiaans ritme bij herstel van vermoeidheid

PSG-beoordeling op basis van conventionele benaderingen geven geen bruikbare informatie om de pathofysiologie van CVS vast te stellen. Fysiologische gegevens – bv. elektro-encefalogrammen (EEG), elektrocardiogrammen, lichamelijke aktiviteit en kern lichaam-temperatuur – zouden moeten worden beoordeeld d.m.v. nieuwe benaderingen […].

Slaap-deprivatie heeft en hoge impact op de pathofysiologie van chronische vermoeidheid, bijzonderlijk in de kindertijd. Accumulatie van slaap-deprivatie wijzigt het biologische ritme. We hebben gerapporteerd dat wijzigingen qua biologische ritme zorgt voor een vermeerdering qua circadiaans-biologische dysfunkties, bv. endocriene, energie-metabolisme, autonome aktiviteit en neurocognitieve dysfunkties.

Het blijft heden ten dage nog steeds een uitdaging om te herstellen van CVS. Het voorkomen van CVS is de enige manier om de sociale impact van deze aandoening zo beperkt mogelijk te houden. De relatie tussen chronische vermoeidheid pathogenese en slaap-deprivatie ligt voor de hand. Daarom dat Miike, de directeur van het ‘Hyogo Children’s Sleep and Development Medical Research Centre (HCSDMRC), en zijn collega’s gezondheidzorgers blijven benadrukken slaap-deprivatie bij kinderen te voorkomen via slaap-educatie. […]

Neurale mechanismen voor vermoeidheid

Acute lichamelijke vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Wanneer individuen fysiek vermoeid zijn, vermeerderen ze vrijwillige inspanningen om de motor-output [aktiviteit t.g.v. samentrekking van spieren] door de primaire motor-cortex (M1 [hersenschors-gebied verantwoordelijk voor uitvoering en programmering van bewegingen]) te verhogen, om te compenseren tot dat de taak een maximale inspanning vereist. Gebruikmakend van een elektrofysiologische techniek, werd een facilitering-systeem ter verhoging van de motor-output door de M1 tegen lichamelijke vermoeidheid gesuggereerd. […]

Dit facilitering-systeem werd ook beschreven in neurofysiologische en neuro-beeldvorming studies, tijdens vermoeidheid-inducerende sub-maximale lichamelijke taken. Er werden verhoogde aktiviteiten […] in de contra-laterale [aan de andere kant gelegen] M1 gezien op EEG, via PET & bij fMRI, wat overéén kwam met de EMG-signalen tot dat de aktiviteiten het maximum bereikten. De verhoging in de contra-laterale M1 suggereert recrutering van inaktieve neuronen en deze recrutering kan resulteren in de ‘drive’ naar de doelwit-spieren maar kan ook andere spieren aktiveren. Omdat verhogingen van de intensiteit […] correleren met veranderingen in de signalen gegenereerd door neuronen, suggereert de verhoogde intensiteit verhoogde excitatorische input en sensorische verwerking, en daaropvolgende versterkte ‘drive’ door de contra-laterale M1 naar de spieren.

Het facilitering-systeem kan de ipsi-laterale [aan dezelfde kant gelegen] M1 omvatten. Terwijl deelnemers sub-maximale vrijwillige contractes uitvoerden, vertoonde het fMRI aktivatie volume in de ipsi-laterale M1 een stabiele stijging. Omdat 7-8 % van de M1 neuronen geassocieerd zijn met ipsi-laterale bewegingen, kan bijkomende recrutering van motor-cortex neuronen van de ipsi-laterale kant zorgen voor compensatie voor vermoeidheid van het centraal zenuwstelsel.

[…]

Op basis van de resultaten van deze studies en de kennis van neurale inter-connecties, stelden we een neuraal mechanisme of circuit voor dat het facilitering-systeem vormt om de motor-output door de M1 te compenseren voor de effekten van lichamelijke vermoeidheid: het neuraal circuit of de ‘re-entrant’ lus [‘Re-entry’ is een neurale strukturering van de hersenen, bij mensen, waarvan wordt gedacht dat ze wijdverspreide groepen neuronen toelaat om deze geïntegreerd en gesynchroniseerd te laten vuren; dit wordt voorgesteld als vereiste voor bewustzijn.] die het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, PFC, ACC, SMA [‘supplementary motor area’; een deel van de motor-cortex] en M1 verbindt, het facilitering-systeem vormt, en een stijging qua motivatie-input naar dit facilitering-systeem versterkt de SMA en dan de M1 om de motor-output naar de spieren te verhogen via het ruggemerg.

Acute mentale vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Het facilitering-systeem voor mentale vermoeidheid werd ook beschreven in een aantal studies (vermoeidheid-inducerende sub-maximale mentale taken) […]. Enkele rapporten suggereren dat de prestaties bij cognitieve taken behouden blijven tijdens de mentale testen, zelfs wanneer de deelnemers vermoeid raken […]. Bv.: prestaties bij cognitieve taken beoordeeld via reaktie-tijd en accuraatheid veranderden niet met verloop van tijd bij een vermoeidheid-inducerende mentale taak […]. De ‘advanced trail-making test’ (ATMT) werd gebruikt om te bepalen of deelnemers mentaal vermoeid waren. Bij de ATMT zijn cirkels genummerd van 1 tot 25 willekeurig op een computer-scherm geplaatst en de deelnemers moeten deze via een muis-klik in volgorde plaatsen. Het aantal fouten op de ATMT en het subjectief niveau van de mentale vermoeidheid was verhoogd na de vermoeidheid-inducerende mentale taak. Deze bevinding toont aan dat deelnemers mentaal vermoeid waren na de mentale taak en suggereert dat de cognitieve prestaties niet veranderd waren door een compenserend mechanisme, het mentale facilitering-systeem.

Zoals eerder beschreven, kunnen frequentie-domein analyses van elektrocardiografie hartslag-intervallen worden gebruikt om de aktiviteit van het sympathisch zenuwstelsel te evalueren, en bevindingen geven aan dat het sympathisch zenuwstelsel aktief is tijdens een vermoeidheid-inducerende mentale taak. Verhoogde motivatie voor mentale inspanning was geassocieerd met verhoogde sympathische aktivatie; daarom zou de verhoogde sympathische aktivatie tijdens de mentale taak een verhoging kunnen weerspiegelen wat betreft de bijdrage van motivatie voor mentale inspanning om te blijven presteren bij cognitieve taken in aanwezigheid van mentale vermoeidheid. Er is aanzienlijk bewijsmateriaal dat deze veronderstelling ondersteunt; bv.: een verhoogde motivatie resulteerde in een verbetering van de prestaties tijdens een vermoeidheid-inducerende mentale taak.

Oscillerende hersen-ritmes worden beschouwd hun oorsprong te vinden in synchrone synaptische aktiviteiten van een groot aantal neuronen. Synchronisatie van neurale netwerken kunnen integratie van informatie-verwerking weerspiegelen, en continu interagerende dynamische neurale netwerken worden beoordeeld via de synchronisatie van oscillaties in bepaalde frequentie-banden. Dergelijke synchronisatie-processen kunnen worden geëvalueerd d.m.v. magneto-encefalografie [funktionele neuro-beeldvorming techniek om hersen-aktiviteit in kaart te brengen] frequentie-analyses. De ‘power’ van de alfa-band (8-13 Hz) in de frontale cortex was lager na een vermoeidheid-inducerende mentale taak dan er vóór. Grootschalige ritmische oscillaties in de hersen-aktiviteit in de alfa-band frequenties worden gegenereerd door interakties tussen thalamo-corticale neuronen en GABAerge (γ-amino-boterzuur) cellen in de thalamische reticulaire kern [deel van de thalamus]. Daarom suggereert onderdrukte spontane alfa-band ‘power’ (d.i. desynchronisatie omwille van intrinsieke gebeurtenissen in de frontale cortex veroorzaakt door mentale vermoeidheid), een over-aktivatie van het thalamisch-frontale circuit. Als we in overweging nemen dat de prestaties behouden bleven tijdens de vermoeidheid-inducerende mentale testen, is dit thalamisch-frontaal circuit een kandidaat neuraal substraat voor het mentale facilitering-systeem dat verband houdt met motivatie voor mentale inspanning.

Een lichamelijk taak met matige intensiteit verbeterde de cognitieve funktie en versterkte de respons in het frontaal gebied. Deze bevinding impliceert dat het fysieke facilitering-systeem gemeenschappelijke neurale substraten deelt met het mentale facilitering-systeem; d.w.z.: aktivatie van het lichamelijke facilitering-systeem kan het mentale facilitering-systeem versterken via aktivatie van gemeenschappelijke neurale netwerken, inclusief het frontaal gebied. Het fysieke facilitering-systeem is een ‘re-entrant’ neuraal circuit dat het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, DLPFC, ACC, SMA en M1 verbindt. De studie-resulaten […] geven aan dat evaluatie van voorspelde beloningen en potentiële risico’s centraal staan bij mentale vermoeidheid, en het evaluatie-systeem werd beschouwd als bestaande uit een neuraal circuit dat het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, OFC, DLPFC en ACC verbindt. Daarnaast was de rCBF in rust (bepaald via fMRI in de thalamus en frontale cortex) positief geassocieerd met prestaties op cognitieve taken tijdens mentale vermoeidheid. Vandaar dat het mentale facilitering-systeem een neuraal circuit kan zijn dat het limbisch system, de basale ganglia, de thalamus en de frontale cortex verbindt, en een toename van de motivatie-input naar dit facilitering-systeem het systeem kan aktiveren en compenseren voor de effekten van mentale vermoeidheid.

Chronische vermoeidheid en het centraal zenuwstelsel

Dysfunktie van het facilitering-systeem bij individuen met chronische vermoeidheid werd aangetoond door wijzigingen van de cognitieve funktie. Bij Stroop-testen aktiveren kleuren en woorden de geassocieerde responsen, resulterend in een conflict tussen de geaktiveerde responsen en een verhoogde kans op fouten. Er wordt voorgesteld dat dit conflict een conflict-monitor in de ACC aktiveert, die op zijn beurt de controle-funktie in de DLPFC engageert. Het engagement van de DLPFC verhoogt de aandacht, resulterend in verbeterde prestaties. Omdat de ernst van de chronische vermoeidheid positief was geassocieerd met het aantal fouten bij de Stroop-testen, zou chronische vermoeidheid verslechtering qua respons-inhibitie kunnen veroorzaken door verstoorde funkties in de ACC en/of DLPFC.

Er werd voorgesteld dat vermoeidheid geassocieerd met neurologische aandoeningen optreedt door een falen van het facilitering-systeem [Chaudhuri A, Behan PO. Fatigue and basal ganglia. J Neurol Sci. (2000) 179: 34-42 /// Chaudhuri A, Behan PO. Fatigue in neurological disorders. Lancet (2004) 363: 978-988]. In een PET-studie vertoonden individuen met vermoeidheid door Multipele Sclerose (MS) verminderde opname [van een merker voor glucose-opname] in de hersen-gebieden betrokken bij het circuit dat de frontale lob verbindt met de basale ganglia. Bij MS-patiënten zonder verstoorde hand-funktie, werden sterkere fMRI-responsen t.o.v. gezonde deelnemers gerapporteerd tijdens eenvoudige hand-bewegingen in de contra-laterale M1, terwijl deze MS-patiënten geen sterkere aktivatie vertoonden in dit hersen-gebied na vermoeidheid-inducerende handgreep-testen (hoewel gezonde deelnemers die wel vertoonden). Deze resultaten kunnen als volgt worden geïnterpreteerd: dysfunktie van het facilitering-systeem draagt bij tot chronische vermoeidheid bij deze patiënten. Zoals bij CVS, leidt zelfs een lichte aktiviteit tot significante verergering van vermoeidheid, hoewel deze patiënten een normale of bijna-normale aërobe capaciteit en spier-funktie hebben. CVS-patiënten vertonen anatomische en/of metabole stoornissen in de hersen-gebieden betrokken bij het facilitering-systeem […]. Zodoende lijkt dysfunktie van het facilitering-systeem bij te dragen tot de pathofysiologie van met chronische vermoeidheid gerelateerde ziekten syndromen.

Versterking van het facilitering-systeem kan neurale aktivatie (hoger niveau en breder gebied) veroorzaken […] en de afgifte van grote hoeveelheden exciterende aminozuren (zoals glutamaat en aspartaat) induceren. Afgegeven glutamaat bindt op verschillende receptoren (de belangrijkste is die van het N-methyl-D-aspartaat subtype) waarvan de aktivatie mobilisatie van vrij calcium in het cytosol veroorzaakt. Overmatige intracellulaire calcium-concentraties leiden tot over-aktivatie van bepaalde calcium-afhankelijke enzymen, wat resulteert in het genereren van pro-inflammatoire cytokinen, chemokinen, inflammatoire mediatoren en reaktieve zuurstof en stikstof soorten, die oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie veroorzaken […]. Vandaar dat herhaaldelijk en langdurig overwerk en/of stress zonder voldoende herstel om het facilitering-systeem te versterken, oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie in het centraal zenuwstelsel lijken te induceren en neurale schade gevolgd door dysfunktie van het facilitering-systeem veroorzaken. Chronische aktivatie van aanhoudende oxidatieve stress, inflammatie, en secundaire mitochondriale dysfunktie en verstoord energie-metabolisme in het centraal zenuwstelsel wordt ook beschouwd als zijnde betrokken bij de pathofysiologie van CVS.

Op basis van deze bevindingen, presenteren we hier een hypothetisch model voor de ontwikkeling van chronische vermoeidheid […]. Wanneer individuen acuut vermoeid zijn door overwerk en/of stress, verhogen ze progressief hun vrijwillige inspanning om hun prestaties te kunnen aanhouden ter compensatie van acute vermoeidheid totdat het werk een maximale inspanning vereist; op dat moment wordt het facilitering-systeem in het centraal zenuwstelsel geaktiveerd (intensiteit en gebied) om de acute vermoeidheid te overwinnen. Het facilitering-system bestaat uit een ‘re-entrant’ neuraal circuit dat het limbisch systeem, basale ganglia, thalamus, OFC, PFC en ACC verbindt, en een motivatie-input in dit systeem aktiveert. Daarnaast wordt, naargelang individuen acuut vermoeid raken, een alarm-signaal geaktiveerd om te rusten (inhiberend systeem) om verdere vermoeidheid te vermijden. Het inhibitie-systeem bestaat uit een neuraal mechanisme waarbij het insula-cortex (IC) en posterieure cingulate cortex (PCC) is betrokken. We stellen voor dat na herhaald en langdurig overwerk en/of stress die het facilitering-systeem aktiveert en zonder voldoende herstel, er een dysfunktie van het facilitering-systeem optreedt, door neurale schade veroorzaakt door oxidatieve stress, inflammatie en energie-deficiëntie. Individuen vertonen verstoorde informatie-verwerking in het centraal zenuwstelsel. Daarnaast stellen we voor dat herhaald en langdurig overwerk en/of stress, centrale sensitisatie en klassieke conditionering [het leren van voorwaardelijke reflexen; adaptief mechanisme waardoor organismen leren toekomstige prikkels met een overlevingswaarde te voorspellen] van inhibitie-systeem kan veroorzaken. Dit alles leidt tot een langdurig in alarm-signaal voor rust, een aanhoudend vermoeidheid-gevoel en funktionele invaliditeit. [Merk op: chronische vermoeidheid staat niet gelijk met M.E.(cvs)!]

Neurale mechanismen voor vermoeidheid-gevoel

Vermoeidheid-gevoel

Het vermoeidheid-gevoel werkt als een biologisch alarm voor rust om de homeostase te behouden en vormt het inhibitie-systeem voor vermoeidheid. Als het vermoeidheid-gevoel echter over-geaktiveerd wordt, zoals dat voorkomt via klassieke conditionering en/of centrale sensitisatie, kan een achteruitgang van de prestaties bij mentale en lichamelijke aktiviteiten optreden. Daarom is het belangrijk de neurale mechanismen van vermoeidheid-gevoel te begrijpen en te testen of vermoeidheid-gevoel kan worden veroorzaakt door klassieke conditionering en/of centrale sensitisatie.

[Beschrijving van een aantal experimenten] Er werd aangetoond dat de PCC niet enkel betrokken is bij de neurale mechanismen van het vermoeidheid-gevoel maar ook bij de neurale mechanismen voor het nemen van beslissingen in aanwezigheid van vermoeidheid. Als individuen niet rusten, ondanks tekenen van vermoeidheid, zullen ze zicht overwerkt voelen, wat het beginpunt voor chronische vermoeidheid kan zijn. Daarom is de beslissing al dan niet te rusten, op basis van het vermoeidheid-niveau, belangrijk. […]

Klassieke conditionering van vermoeidheid-gevoel

Er werd klassieke conditionering gerelateerd met vermoeidheid gerapporteerd bij ratten. In die studie kregen ratten gepaarde geconditioneerde (het geven van een sucrose-oplossing) en ongeconditioneerde stimuli (injektie van synthetisch dubbel-strengig poly I:C RNA, om de ratten vermoeid te maken). Na 4 dagen conditionering vertoonden de ratten minder spontane aktiviteit.

Gezien de hypothese dat het vermoeidheid-gevoel geïnduceerd door klassieke conditionering een oorzaak van chronische vermoeidheid kan zijn, is het belangrijk te onderzoeken of het vermoeidheid-gevoel klassiek geconditioneerd kan worden bij mensen en de neurale mechanismen gerelateerd met de klassieke conditionering van vermoeidheid (als dit optreedt) te verduidelijken. Er werd aangetoond dat mentaal en lichamelijk vermoeidheid-gevoel klassiek kan worden geconditioneerd bij mensen onder experimentele omstandigheden. […] Bevindingen suggereren dat mentaal en lichamelijk vermoeidheid-gevoel klassiek geconditioneerd kunnen worden bij mensen, en dat de PCC en IC hierbij betrokken lijken. Als we deze bevindingen in overweging nemen, zijn de PCC en IC betrokken bij de neurale mechanismen van inhibitie-systemen, en lijken ze belangrijke rollen te spelen in de pathofysiologie van chronische vermoeidheid.

Besluit

De informatie met betrekking tot de mechanismen die aan de basis liggen van vermoeidheid is nog onvolledig. Een belangrijk obstakel om dit te begrijpen zijn beperkingen qua evaluatie-methodes om de complexe, dynamische en interaktieve aard van vermoeidheid te begrijpen. Er moet aan meerdere uitdagingen, in het bijzonder gevorderde gedrag-, fysiologische en neuro-beeldvorming studies bij de mens, worden tegemoetgekomen om voldoende informatie te verkrijgen om de mechanismen te begrijpen die aan de basis liggen van vermoeidheid.

De beste behandeling voor elke ziekte is het voorkomen van de ziekte voor die zich manifesteert. In die zin, op basis van het risico of voorspellende factoren voor een ziekte, zou een vroege selektie van een groep met verhoogd risico en intensieve preventieve interventies voor deze groep een doeltreffende preventieve strategie voor de ziekte kunnen zijn. Het belang van het ontwikkelen van geïndividualiseerde preventieve strategieën zouden in het bijzonder moeten worden benadrukt. Als de interventie onvoldoende wordt toegepast, zal de ziekte zich waarschijnlijk ontwikkelen. Het is echter moeilijk de beste preventieve methode voor chronische vermoeidheid te kiezen, als er weinig gegevens beschikbaar zijn om de ziekte te voorspellen. Het zou dus voordelig zijn om een differentiële toekomstige diagnose te stellen voor elk individu, gebaseerd op de individuele informatie van het individu, inclusief symptomatische, historische, familiale, lichamelijke, laboratorium-, gedrag-, fysiologische, molekulaire beeldvorming en neuro-imaging gegevens, en een preventieve interventie met de focus op de ziekte uit te voeren (preventieve geneeskunde). We verwijzen naar deze voorspellende diagnostische methode als ‘voorspellende differentiële diagnose’. Om deze preventieve strategieën vast te leggen, zijn goed-ontworpen studies, met en groot aantal deelnemers in meerdere landen, essentieel. Omdat chronische vermoeidheid bijdraagt tot meerder ziekten, zou het een belangrijk doel moeten zijn bij preventieve geneeskunde. Deze preventieve geneeskunde zou een beloftevolle en sterke strategie voor de bevordering van de gezondheid kunnen zijn.

[…]

In onderstaande commentaar bespreekt Prof. Jo Nijs (samen met zijn collega Anneleen Malfliet) een studie (door Vos-Vromans DC et al.; een onderzoek-team samengesteld met mensen van de Universiteit van Maastricht en enkele revalidatie-centra), getiteld ‘Multidisciplinary rehabilitation treatment versus cognitive behavioural therapy for patients with Chronic Fatigue Syndrome: a randomized controlled trial’ (J Intern Med 2015). In dit artikel besluit men dat er bewijs is dat multi-disciplinaire revalidatie efficiënter is voor het reduceren van vermoeidheid dan cognitieve gedragtherapie bij CVS.

Nijs en zijn collega’s blijken vast te houden aan CGT (cognitieve gedragtherapie) en GOT (graduele oefen therapie) als basis voor de behandeling van M.E.(cvs), ook al wordt gewag gemaakt van het “verleggen van de grenzen”. Nijs blijft echter refereren naar White PD et al. (‘Comparison of adaptive pacing therapy, cognitive behaviour therapy, graded exercise therapy and specialist medical care for Chronic Fatigue Syndrome (PACE): a randomised trial. Lancet (2011) 377: 823-36) als ‘standaard’.

Dit werd d.m.v. sterke tegen-argumenten bekritiseerd door onderzoeksjournalist David Tuller (The New York Times) en ‘Visiting Lecturer’ (docent) aan de ‘University of Berkeley Graduate School of Journalism’. Dit was voor geïnformeerde patiënten en hun steungroepen de aanleiding tot nog fellere contestatie. Een oproep voor het vrijgeven van de geanonimiseerde gegevens van het PACE-onderzoek – op basis van de wet op de vrijheid van informatie – werd geweigerd door de ‘Queen Mary University of London’ (de universiteit van Prof. Peter White). Enkele academische researchers her-bekeken de studie van White et al. en concludeerden dat het vol zit met “onverdedigbare methodologische problemen”. De Lancet weigert vooralsnog het artikel terug te trekken maar het artikel werd alvast verwijderd van de ‘Medline Plus’ website (gezondheid-informatie van de ‘U.S. National Library of Medicine’)…

————————-

Journal of Internal Medicine (Editoriaal Commentaar; Pre-print september 2015)

Rehabilitation for patients with Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome: time to extent the boundaries of this field

J. Nijs (1,2,3), A. Malfliet (1,2)

1 Pain in Motion International Research Group, Vrije Universiteit Brussel, Brussel, Belgium

2 Department of Physiotherapy, Human Physiology and Anatomy, Faculty of Physical Education & Physiotherapy, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium

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

Revalidatie is de hoeksteen van ‘evidence-based’ geneeskunde voor patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). Bovendien zijn inspanning-therapie en cognitieve gedragtherapie de enige ‘evidence-based’ behandelingen [!???!] voor deze patiënten. Maar toch zijn deze niet-farmacologische interventies niet voor alle individuen nuttig, en de effekt-groottes in termen van vermoeidheid en verbeterde levenskwaliteit dikwijls matig. Vandaar dat er meer werk vereist is om de behandeling in het algemeen en revalidatie van M.E./CVS in het bijzonder te verbeteren. De snelheid van innovatie op gebied van M.E./CVS-revalidatie heeft de laatste jaren of decennia wat vertraging opgelopen. In dit nummer van de ‘Journal of Internal Medicine’, rapporteren Vos-Vromans et al. echter over een innovatieve studie die aantoont dat interdisciplinaire revalidatie [CGT met extra’s] doeltreffender is dan cognitieve gedragtherapie wat betreft het verminderen van vermoeidheid voor patiënten met M.E./CVS.

Hun studie bouwt verder op eerder werk: de inhoud en principes van de behandeling liggen in het verlengde van ‘evidence-based’ richtlijnen voor graduele inspanning therapie en cognitieve gedragtherapie voor patiënten met M.E./CVS. Inderdaad: de ‘experimentele’ behandeling is vernieuwend in termen van zijn multi-disciplinaire benadering en inclusie van elementen uit ‘mindfulness’ en ‘body-awareness’ therapie, maar schikt zich naar de gevestigde revalidatie-principes voor M.E./CVS zoals het stellen van doelen, ‘pacing’ van persistentie-gedrag [lees: “(koppig) volharden van een bepaald gedrag”] en ‘time-contingent grading’ [lees: “opbouwen van een inspanning ongeacht de pijn”].

De auteurs zouden applaus voor hun werk en hun bescheidenheid moeten krijgen: ze noemen de behandeling multi-disciplinaire revalidatie, terwijl het in feite inter-disciplinair van aard was (Er werden bv. inter-disciplinaire team-vergadering gehouden om de vooruitgang te bespreken en de behandeling af te stemmen met de therapeuten). Dit is belangrijk gezien de meerderheid van de succesvolle testen uitgevoerd op het gebied van M.E./CVS mono-disciplinaire therapieën (waar behandeling door één discipline uit de gezondheidszorg wordt aangeboden) adresseren, met bv. psychologen, inspanning-fysiologen of fysiotherapeuten als behandelaar.

De proef uitgevoerd door Vos-Vromans et al. is één van de eerste die aantoont dat multi-disciplinaire behandeling superieur is boven mono-disciplinaire behandeling van M.E./CVS-patiënten. Toekomstig werk zou de potentiële voordelen van trans-disciplinaire zorg, met als centrale focus het verbeteren van de patiënten-zorg d.m.v. een team-benadering waarbij verantwoordelijkheden worden gedeeld en de normale grenzen van de verschillende gezondheidszorg-beroepen minder uitgesproken zijn, moeten onderzoeken. Het feit echter dat 2 gezondsheidszorg-disciplines betrokken waren bij het aanbieden van meerdere aspecten van de behandeling (er werd graduele reaktivatie en ‘pacing’ aangeboden door zowel een ergotherapeut als een fysiotherapeut, en sociale re-integratie werd betracht door een ergotherapeut en een maatschappelijk werker, en een psycholoog samen met een ergotherapeut gaven slaap-hygiëne instrukties), suggereert dat ze elementen omvatten van trans-disciplinaire zorg in hun revalidatie-programma.

Het idee van ‘vervaagde grenzen’ tussen gezondheidszorg-beroepen leidt tot de kwestie van in welke mate verschillende disciplines vereist zijn om de door Vos-Vromans et al. Beschreven interventie aan te bieden. Het inter-disciplinaire team bestond uit een ergotherapeut, fysiotherapeut, maatschappelijk werker en psycholoog. Het kan worden overwogen dat minder disciplines dezelfde interventies kunnen aanbieden. Graduele aktiviteit kan bv. worden aangeboden door fysiotherapeuten, ergotherapeuten of psychologen. Hetzelfde is waar voor ‘pacing’ van aktiviteit, zelf-management en de slaap-hygiëne module. Het verminderen van het aantal disciplines kan de kosten-efficiëntie en de gemakkelijkheid van de implementatie van de behandeling verhogen. Dit is belangrijk voor een ziekte met een stijgende prevalentie en beperkte beschikbaarheid van zorg. Behandeling van M.E./CVS zou niet beperkt mogen worden tot gespecialiseerde behandel-centra; therapeuten uit de primaire [eerstelijn-] gezondheidszorg zullen en moeten een belangrijke rol blijven spelen voor deze patiënten.

De studie door Vos-Vromans et al., die deze innovatieve inter-disciplinaire behandeling onderzocht, vertoonde meerdere sterke punten: de hoge kwaliteit van de uitkomst-metingen; vergelijking met een gevestigde, ‘evidence-based’ behandeling; focus op de 1994 ‘Centre for Disease’ criteria voor de diagnose van M.E./CVS [Volgens Nijs en collega’s – Meeus M, Ickmans K, Struyf F et al. What is in a name? Comparing diagnostic criteria for Chronic Fatigue Syndrome with or without fibromyalgia Clin Rheumatol (2014) – zouden de Canadese criteria “geen klinisch verschillende beeld” geven; wat door Prof. Leonard Jason & Prof. Julia Newton duidelijk anders wordt gezien => ‘M.E. meer funktioneel verstoord en meer symptomen dan CVS’]; en de zorgvuldige a-priori overweging van het passende evenwicht tussen research-methodologie en routine klinische praktijk. Er dienen echter enkele beperkingen te worden opgemerkt. Ten eerste: de uitkomst was beperkt tot zelf-gerapporteerde metingen. Ten tweede: de behandeling-groepen waren onevenwichtig verdeeld (de experimentele groep kreeg meer uren behandeling dan de controle-groep); dit was een rationele keuze gezien de inspanningen van de auteurs om de klinische praktijk maximaal te weerspiegelen, maar impliceert mogelijke bias te wijten aan a-specifieke behandeling-effekten.

Toekomstige verbeteringen aan de huidige revalidatie-protocollen voor M.E./CVS zouden specifieke interventies om pijn (het tweede meest courante en invaliderende symptoom bij de meerderheid van de M.E./CVS-patiënten) dienen aan te pakken. Dit zou therapeutische neuro-wetenschappelijke vorming over pijn kunnen omvatten en het op maat maken van bestaande cognitieve gedragtherapie modules naar de aanwezigheid van pijn toe. Verder dient toekomstig werk te onderzoeken of het revalidatie-programma kan worden aangeboden door één of twee disciplines (en als dat het geval is: welke?), of het doeltreffend is in de primaire of secundaire gezondheidszorg, en of het ook beter is t.o.v. graduele inspanning therapie (de enige andere ‘evidence-based’ behandeling voor M.E./CVS).

Toekomstige studies betreffende revalidatie voor patiënten met M.E./CVS kunnen objectieve én zelf-gerapporteerde uitkomst-metingen omvatten. Dit zou toelaten het effekt van revalidatie op gevestigde fysiologische dysfunkties bij patiënten met M.E./CVS te onderzoeken, in het bijzonder deze die mogelijks verband houden met revalidatie-effekten. Bijvoorbeeld: dysfunktie van het autonoom zenuwstelsel werd herhaaldelijk aangetoond bij M.E./CVS-patiënten en kan reageren op de ‘mindfulness’ en ‘body-awareness’ sekties van het revalidatie-programma. Dit zou ook het geval kunnen zijn voor abnormale aspecten van het stress-respons systeem bij M.E./CVS, inclusief de dysfunktionele hypothalamus-hypofyse-bijnier as. Met betrekking tot het graderen van lichamelijke in het revalidatie-protocol van Vos-Vromans et al., zou het interessant geweest zijn de mogelijke impact op gevestigde merkers voor immune hyper-responsiviteit op inspanning te onderzoeken. Na inspanning vertonen M.E./CVS-patiënten meer uitgesproken respons van het complement-systeem (verhoogde C4a splitsing-produkten) en van het oxidatieve stress systeem (verhoogde oxidatieve stress gecombineerd met een vertraagde en gedaalde anti-oxidante respons), en een wijziging van het gen-expressie profiel van immuun-cellen. Hoewel bekend is dat deze immuun-responsen op inspanning gerelateerd zijn met symptomen van post-exertionele malaise bij M.E./CVS-patiënten, blijft het onduidelijk of ze genormaliseerd worden door (multi-disciplinaire) revalidatie.

Tot besluit: Vos-Vromans et al. hebben een rigoureuze studie uitgevoerd die aantoont dat inter-disciplinaire revalidatie efficiënter is dan cognitieve gedragtherapie voor het verminderen van vermoeidheid en even doeltreffend voor het verbeteren van de levenskwaliteit van M.E./CVS-patiënten. Hun studie verlegt de grenzen op dit gebied. [Wat wij durven te betwijfelen!]

Inspanning-mimetica zijn molekulen die de effekten van inspanning op het metabolisme zouden nabootsen. Ze worden voorgesteld om een veralgemeende zwakte-toestand (spier-atrofie, bloed-armoede, ondervoeding enz.) te behandelen (vooral bij kanker). Inspanning verbetert het spier-fenotype maar de meeste patiënten blijven sedentair. Omdat patiënten chronische vermoeidheid en co-morbiditeiten vertonen die de inspanning-tolerantie verminderen zouden medicijnen die inspanning nabootsen nuttig kunnen zijn voor mensen die niet in staat zijn tot lichamelijke aktiviteit. In de literatuur vinden wij geen suggesties naar het gebruik bij M.E.(cvs) toe maar het lijkt ons nuttig dit te bekijken. Researchers zouden behandelingen kunnen onderzoeken die doeltreffend zijn naar spier-fenotype toe maar ze dienen natuurlijk ook te verdragen zijn want sommige inspanning-mimetica vertonen ernstige bijwerkingen.

In het stuk ‘Abnormale AMPK-aktivatie & glucose-opname in spiercellen bij CVS’ hadden we het over het werk van Julia Newton en medewerkers. Deze rapporteerden over een spier-abnormaliteit bij M.E.(cvs) gerelateerd met AMPK – een proteïne-complex dat onder normale fysiologische omstandigheden geaktiveerd wordt tijdens spier-samentrekking. Ze maakten ook gewag van mogelijk onderzoek naar potentiële therapieën. Uit onderstaand artikel blijkt ook dat een inspanning-mimeticum de aktiviteit van AMPK kan stimuleren…

————————-

Journal of Pharmacovigilance 3: e138 (2015)

Will exercise mimetics hold promise?

Dario Coletti^1,2 & Sergio Adamo¹

¹Department of Anatomical, Histological, Forensic and Orthopedic Sciences, Histology and Medical Embryology Section, Sapienza University of Rome, Italy

²Department of Biological Adaptation and Ageing, Pierre et Marie Curie University, Paris 6, France

Skelet-spieren staan reeds lang bekend als doelwit van meerdere groei-factoren en hormonen (IGFs [insuline-achtige groei-factoren], steroïden, schildklier- en hypofyse-hormonen), die dikwijls spier-ontwikkeling en homeostase reguleren. Een dergelijke complexe hormonale regulering is niet verrassend als men de vele diverse funkties die spieren uitoefenen in overweging neemt: kracht-ontwikkeling, regulering van de lichaamstemperatuur en metabole opslag (door de proteïne-inhoud). Aktieve spieren zijn verantwoordelijk voor meer dan 90% van het totaal energie-verbruik door het lichaam. De zienswijze dat spieren een bron zijn van meerdere hormonen maakt skelet-spieren de grootste endocriene klier van het lichaam en waarschijnlijk de meest complexe, omwille van het aantal (honderden) peptiden die het secretoom [geheel van eiwitten uitgescheiden door een cel] vormen.

Een nieuwe kijk op de spier bij inspanning als endocrien orgaan

Enkele spier-produkten (myokinen [cytokinen afgegeven door spiercellen in respons op inspanning]) hebben een paracriene funktie, het reguleren van spier-massa (myostatine [negatieve regulator van de spier-massa], IL-4, IL-6). Andere, zoals IL-8, irisine [het -controversieel- “inspanning-hormoon”] en BDNF, moduleren het vet-weefsel metabolisme, of bv. IL-6 en bijkomende myokinen staan bekend om hun werking op de lever, beenderen, immune en vasculaire systemen. Dit geeft aan dat skelet-spieren, die sterk gevasculariseerd zijn, in staat zijn meerdere doelwitten te beïnvloeden via of endocriene mechanismen. Inderdaad: de endocriene funkties van skelet-spieren werd reeds lang vermoed op basis van klinische bevindingen: alle abnormaliteiten die het metabool syndroom [een chronisch stofwisselingsprobleem] kenmerken, zijn verbonden met een gebrek aan lichamelijke aktiviteit, net zoals een verhoogd risico op kanker, cardiovasculaire ziekten en osteoporose. Zodoende reguleren spieren inderdaad het metabolisme van veel afgelegen weefsels via myokinen. De molekulaire identiteit van de myokinen, hun signalisering naar weefsels toe, de metabole responsen opgewekt door dergelijke signalen, dragen allemaal bij tot een complex metabool netwerk dat wordt onderzocht op molekulair en fysiologisch niveau.

Inspanning-mimetica: mogelijke toepassingen en verkeerd gebruik

Het idee om door het myokine-netwerk als doelwit te kiezen men de signalen opgewekt door spieren bij inspanning kan nabootsen, is de rationale voor een nieuwe familie medicijnen, de inspanning-mimetica [Matsakas A, Narkar VA. Endurance exercise mimetics in skeletal muscle. Curr Sports Med Rep (2010) 9: 227-232 /// Vina J, Sanchis-Gomar F, Martinez-Bello V, Gomez-Cabrera MC. Exercise acts as a drug; the pharmacological benefits of exercise. Br J Pharmacol (2012) 167: 1-12]. Inspanning-mimetica zijn een heterogene groep molekulen die de capaciteit hebben mechanismen te induceren die fysiologisch geaktiveerd worden door inspanning, en zo uithouding stimuleren en spier-atrofie voorkomen. [Brault JJ, Jespersen JG, Goldberg AL. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1alpha or 1beta over-expression inhibits muscle protein degradation, induction of ubiquitin ligases and disuse atrophy. J Biol Chem. (2010) 285:19460-19471 /// Tadaishi M, Miura S, Kai Y, Kawasaki E, Koshinaka K et al. Effect of exercise intensity and AICAR on isoform-specific expressions of murine skeletal muscle PGC-1a mRNA: a role of ß2-adrenergic receptor activation. Am J Physiol Endocrinol Metab (2011) 300: E341-349 /// Fan W, Atkins AR, Yu RT, Downes M, Evans RM. Road to exercise mimetics: targeting nuclear receptors in skeletal muscle. J Mol Endocrinol (2013) 51: T87-87T100] Onder andere GW1516 (ook bekend als GW501516 [aktivator, receptor-agonist van PPARβ/δ (nucleaire hormoon-receptor) = onveilig doping-produkt ‘Endurobol’]) of AICAR [5-amino-imidazol-4-carboxamide ribonucleotide; een AMP-analoog dat de aktiviteit van AMPK kan stimuleren; het verhoogt de metabole aktiviteit van weefsels door het wijzigen van de spier-samenstelling] zijn aktivatoren van AMPK, PPARs [peroxisoom proliferator geaktiveerde receptoren; groep van receptor-eiwitten in de kern die als transcriptie-factoren de expressie van bepaalde genen reguleren] en PGC-1 [‘proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha’; lid van een familie van transcriptie co-aktivatoren die een centrale rol speelt bij de regulering van het cellulair energie-metabolisme; stimuleert mitochondriale biogenese], een complex van effector-proteïnen, transcriptie-factoren en co-aktivatoren. Dit mechanisme leidt uiteindelijk tot de aktivatie van mitochondriogenese en spier oxidatief metabolisme, zoals dat zou gebeuren in respons op een verhoogde AMP/ATP-ratio, die fysiologisch volgt op inspanning en energie-consumptie. Opmerkenswaardig: inspanning-mimetica zoals GW1516 bleken bio-aktief bij mensen [Sprecher DL, Massien C, Pearce G, Billin AN, Perlstein I et al. Triglyceride: High-Density Lipoprotein Cholesterol Effects in Healthy Subjects Administered a Peroxisome Proliferator Activated Receptor d Agonist. Arterioscler Thromb Vasc Biol (2007) 27: 359-365], wat een voor de hand liggende toepassing voor deze medicijnen suggereert. Ook het anti-oxidant resveratrol bleek synergie te vertonen met inspanning, met een positieve invloed op spier-prestaties, mitochondriogenese en insuline-gevoeligheid; het werking-mechanisme, dat blijkbaar verder strekt dan zijn anti-oxidant effekt, is echter nog onduidelijk [Mankowski RT, Anton SD, Buford TW, Leeuwenburgh C. Dietary Antioxidants as Modifiers of Physiologic Adaptations to Exercise. Med Sci Sports Exerc. (2015)].

Aangezien inspanning-mimetica myofibers [myofiber = meerkernige spiercel] meer energie-efficiënt en vermoeidheid-resistent maken via het verminderen van glycogeen-afhankelijkheid en het verhogen van de vetzuur-oxidatie, werden veel mogelijke toepassingen voorgesteld naar pathologie toe, inclusief de farmacologische behandeling van met kanker en diabetes geassocieerde cachexie [veralgemeende zwakte-toestand] en sarcopenie [verlies aan spier-massa en -funktie] [Lenhard JM, Lancaster ME, Paulik MA, Weiel JE, Binz JG et al. The RXR agonist LG100268 causes hepatomegaly, improves glycaemic control and decreases cardiovascular risk and cachexia in diabetic mice suffering from pancreatic beta-cell dysfunction. Diabetologia (1999) 42: 545-554 /// Moresi V, Pigna E, Aulino P, Berardi E, Rossi E et al. (2013) Mechanisms underlying exercise-mediated rescue of cachexia. Eur J Transl Myol (2013) 23: 14-15].

Bij de mogelijke toepassingen voor de algemene populatie, zouden inspanning-mimetica kunnen worden gebruikt om veel gevolgen van inaktviteit te wijden aan veroudering, verminderde zwaartekracht, gedwongen immobilisatie of levensstijl te vermijden; daarbij horen de ontwikkeling van insuline-resistentie, vet-accumulatie, metabool syndroom, type-2 diabetes (allemaal aandoeningen met hoge sociale kosten). Er dient te worden aangestipt dat, hoewel GW1516 synergetisch was met inspanning en uithouding induceerde bij muizen, het de gen-expressie in spieren verhoogde zonder de uithouding significant te veranderen wanneer het werd toegediend aan sedentaire muizen. Andersom bleek AICAR metabole gen-expressie te induceren en uithouding te versterken bij sedentaire muizen [Narkar VA, Downes M, Yu RT, Embler E, Wang YX et al. AMPK and PPARdelta agonists are exercise mimetics. Cell (2008) 134: 405-415]. Het gebruik van “inspanning-pillen” als respons op het steeds ernstiger wordend probleem van lichamelijke inaktiviteit werd elders bediscussieerd en becommentarieerd, en de capaciteit van inspanning-mimetica om inspanning volledig na te bootsen werd in vraag gesteld [Warden SJ, Fuchs RK. Are “exercise pills” the answer to the growing problem of physical inactivity? Br J Sports Med (2008) 42: 862-863 /// Rantzau C, Christopher M, Alford FP. Contrasting effects of exercise, AICAR and increased fatty acid supply on in vivo and skeletal muscle glucose metabolism. J Appl Physiol (2008) 104: 363-370]. Het is evident dat de toxiciteiten van de verscheidene inspanning-mimetica ernstig moeten worden genomen en over nagedacht in de context van een therapeutische indicatie.

Als versterkers van fysieke prestaties, zullen behandelingen met inspanning-mimetica worden beschouwd als doping in de sport. Inderdaad: AICAR amplificeerde bij muizen de normale respons op inspanning en induceerde grotere uithouding, wat het de bezorgdheid over misbruik door atleten oproept. Bijzonderlijk bij marathon-lopen, fietsen en lange-afstand zwemmen zou er een groot effekt kunnen zijn. Er zijn echter testen beschikbaar voor het detekteren van GW1516 en AICAR, en hun metabole neven-produkten.

Hard werken of pillen slikken?

Inspanning-mimetica zouden de ideale behandeling kunnen zijn voor patiënten die geen toegang hebben tot of moeten stoppen met uithouding-training-programma’s (omwille van allerlei omstandigheden). Daarnaast zouden inspanning-mimetica kunnen worden gebruikt om specifieke metabole mechanismen, die gewijzigd zijn bij sommige spier-pathologieën of bij aandoeningen gelinkt met ouder-worden of gedwongen immobiliteit, te targetten. Er is een potentieel voor klinisch gebruik van inspanning-mimetica: GW1516 en AICAR kunnen effekten hebben op het suiker- en lipiden-metabolisme, en zodoende metabool syndroom behandelen of vertragen. GW1516 kan de respons op zelfs matige inspanning versterken, terwijl AICAR zou kunnen worden gebruikt wanneer geen inspanning mogelijk is.

Lichamelijke inspanning heeft echter systemische effekten en het is zeer onwaarschijnlijk dat één enkele molekule of mechanisme de complexiteit van inspanning-effekten op het organisme kan nabootsen. Het gebruik van inspanning-mimetica voor orgaan-falen, zoals COPD (dat minder sterk gekenmerkt wordt door spier-verlies dan kanker) blijft dan ook speculatief. Zelfs al kunnen we algemene inspanning-mimetica effekten gemedieerd door selektieve spier-stimulatie niet uitsluiten, ontbreekt dergelijk bewijs en de impact van inspanning-mimetica op verschillende organen dient te worden opgehelderd. De research dient te worden voortgezet om het complex netwerk van de myokinen en hun werking-mechanismen te karakteriseren, en op molekulair niveau de spier-respons op inspanning te verduidelijken. Farmacologisch onderzoek zou bovendien moeten streven naar de ontwikkeling van nieuwe molekulen die in staat zijn te interfereren met deze complexe mechanismen met minimale toxiciteit, met als belangrijke doelwitten het verminderen van de sociale kosten van het metabool syndroom en bijdragen aan kanker-preventie.

————————-

In een review-artikel (‘Utilizing small nutrient compounds as enhancers of exercise-induced mitochondrial biogenesis’) in het tijdschrift ‘Frontiers in physiology’ (2015; 6: 296) bespreken Britse onderzoekers farmaceutische stoffen en kleine bio-aktieve voedingstoffen waarvan wordt beweerd dat ze inspanning-responsieve signalisering-mechansimen in skelet-spieren zouden kunnen versterken.

Volgens hen kan het hierboven vermelde GW501516 niet echt als een inspanning-mimeticum worden gezien maar in het beste geval als een inspanning-‘enhancer’ want het verhoogde de uithouding-capaciteit enkel wanneer het werd gecombineerd met inspanning (bij muizen). Het zou ook aanleiding tot kanker kunnen geven. Het gebruik van AICAR (werd ook getest bij muizen) in vivo blijkt twijfelachtig. Al bij al zijn er nogal wat vragen rond de haalbaarheid van een echt inspanning-mimeticum.

Volgens de Britten is het gebruik van ‘functional foods’ of kleine bio-aktieve ingrediënten om inspanning-responsieve netwerken te beïnvloeden wel beloftevol. Ze bespreken Groene Thee Extracten (GTEs; een klasse polyfenolische flavonoïden waarvan epigallocatechine-gallaat (EGCG) de krachtigste werking zou hebben), caffeïne (induceert de aktivatie van AMPK), epicatechinen (flavonoïden uit cacao), de polyfenolen resveratrol & quercetine, en het gebruik van ‘branch-chain’ aminozuren (BCAA, ‘vertakte’ aminozuren zoals leucine, isoleucine & valine; stimuleren PGC-1α & SIRT1 gen-expressie). Deze molekulen dienen te worden gezien als inspanning-versterkers, niet als -mimetica. Onderzoek vereist!

Lees ook ‘Mogelijke therapeutische interventies voor mitochondriale dysfunktie’, over interventies om sarcopenie te reduceren.

Uit het stuk ‘Effekt van supplementering met melkzuur-producerende bakterieën bij CVS’ leerden we dat het veranderen van de darmflora – ook bij M.E.(cvs)-patiënten – niet evident is. Welke probiotische bakterie-stammen zouden moeten worden toegediend, ligt niet voor de hand. Daar dient nog veel onderzoek naar te gebeuren…

Dat de samenstelling van de darm-flora echter een rol speelt bij M.E.(cvs) wordt niet meer betwijfeld. Onderstaand artikel toont dit ook aan. De onderzoekers rapporteren dat veranderingen in de darm-flora en de verplaatsing van darm-bakteriëen naar het bloed, na inspanning, bij M.E.(cvs)-patiënten verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de beruchte post-exertionele malaise.

————————-

PLOS One [December 2015]

Changes in Gut and Plasma Microbiome following Exercise Challenge in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS)

Sanjay K. Shukla (1), Dane Cook (2,3), Jacob Meyer (2), Suzanne D. Vernon (4), Thao Le (1), Derek Clevidence (3), Charles E. Robertson (5), Steven J. Schrodi (1), Steven Yale (6), Daniel N. Frank (5)

1 Marshfield Clinic Research Foundation, Marshfield, WI, United States of America

2 William S. Middleton Memorial Veterans Hospital, Madison, WI, United States of America

3 University of Wisconsin, Madison, WI, United States of America

4 Bateman Horne Centre of Excellence, Salt Lake City, UT, United States of America

5 University of Colorado Denver Anschutz Medical Campus, Aurora, CO, United States of America

6 Marshfield Clinic, Marshfield, WI, United States of America

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) is een ziekte die wordt gekenmerkt door een intense en uitputtende vermoeidheid (die niet te wijten is aan lichamelijke aktiviteit en die blijft aanhouden gedurende minstens 6 maanden), post-exertionele malaise en niet-verfrissende slaap, en gepaard gaat met een aantal secundaire symptomen (inclusief pijnlijke keel, geheugen- en concentratie-stoornissen, hoofdpijn en spier/gewricht-pijn). Bij patiënten met post-exertionele malaise treedt een significante verergering van de symptomen op na fysieke inspanning en een inspanning-test is een nuttige methode voor het identificeren van biomerkers voor inspanning-intolerantie. Bewijsmateriaal suggereert dat intestinale dysbiose [dysbakteriose; microbieel onevenwicht] en een systemische respons op micro-organismen in de darmen een rol kunnen spelen in de symptomatologie van M.E./CVS. Zodoende poneerden we de hypothese dat post-exertionele verergering van M.E./CVS-symptomen te wijten kan zijn aan een verhoogde bakteriële translokatie van de darmen naar de bloed-circulatie. Om deze hypothese te testen, verzamelden we symptoom-rapporten en bloed- & stoelgang-stalen van 10 klinisch gekarakteriseerde M.E./CVS-patiënten en 10 gematchte gezonde controles vóór en 15 min, 48 h & 72 h na een maximale inspanning belasting. De microbiomen [microbioom = gezamelijke genomen van de micro-organismen die in een bepaalde omgeving leven] van de bloed- & stoelgang-stalen werden onderzocht. De microbiomen van de stoelgang-stalen verschilden tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles wat betreft de aantallen van meerdere belangrijke bakteriële klassen. Na maximale inspanning was er een toename qua relatief aantal van 6 van de 9 belangrijke bakteriële klassen/geslachten bij M.E./CVS-patiënten van baseline naar 72 h na inspanning in vergelijking met slechts 2 van de 9 bij controles (p = 0.005). Er was ook een significant verschil qua opruiming uit het bloed van specifieke bakteriële klassen na inspanning, waarbij hoge aantallen bakteriële [DNA-]sequenties aanwezig bleven bij de M.E./CVS-patiënten 72 h na inspanning (t.o.v. de controles). Deze resultaten bieden bewijs voor een systemisch effekt van een gewijzigd darm-microbioom bij M.E./CVS-patiënten vergeleken met controles. Na inspanning-belasting waren er significante veranderingen qua aantallen van de belangrijke bakteriële klassen in de darm gut van M.E./CVS-patiënten die niet werden gezien bij gezonde controles. Daarnaast was de opruiming van bakterieën uit het bloed vertraagd bij M.E./CVS-patiënten (in vergelijking met controles) na inspanning. Deze bevindingen suggereren een rol voor een veranderd darm-microbioom en verhoogde bakteriële translokatie [verplaatsing] na inspanning bij M.E./CVS-patiënten, wat verantwoordelijk kan zijn voor de diepgaande post-exertionele malaise die wordt ervaren door M.E./CVS-patiënten.

Inleiding

[…] Niet alle patiënten ervaren dezelfde symptomen, wat wijst op het bestaan van M.E./CVS-subgroepen. Er werden bv. subgroepen gebaseerd op basis de aan- of afwezigheid van gastro-intestinale symptomen en post-exertionele malaise beschreven.

In het bijzonder is post-exertionele malaise [PEM] tevoorschijn gekomen als een onderscheidend kenmerk van M.E./CVS. Het wordt beschreven als een significante verergering van meerdere symptomen na fysieke en mentale inspanning. Post-exertionele malaise bleek geassocieerd met abnormale neurovasculaire regulering en veranderde immuun- en metabole respons op aërobe inspanning [Light AR, White AT, Hughen RW, Light KC. Moderate exercise increases expression for sensory, adrenergic and immune genes in Chronic Fatigue Syndrome patients but not in normal subjects. J Pain (2009) 10: 1099-1112; zie ‘Matige Inspanning verhoogt Expressie van Sensorische, Adrenerge en Immuun Genen bij CVS’ /// Meyer J, Light A, Shukla SK, Clevidence D, Yale S, Stegner AJ et al. Post-exertion malaise in Chronic Fatigue Syndrome: symptoms and gene expression. Fatigue: Biomedicine, Health, & Behavior (2013) 1: 190-209 /// Nijs J, Nees A, Paul L, De Kooning M, Ickmans K, Meeus M et al. Altered immune response to exercise in patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis: a systematic literature review. Exerc Immunol Rev (2014) 20: 94-116]. Variabiliteit qua symptomen en ernst met verloop van tijd zorgen er voor dat M.E./CVS-patiënten een heterogene populatie is en meerdere studies zijn niet in staat gebleken verschillen te detekteren tussen patiënten en controles bij ‘baseline’. Een inspanning-belasting bij mensen die lijden aan PEM kan een nuttig instrument zijn om te proberen de verergerende symptomen en de ernst in de patiënten-groep in een gecontroleerde ‘setting’ te evalueren, en de mogelijke maar niet voor de hand liggende verschillen tussen patiënten en controles bloot te leggen. Karakterisatie van het darm-microbioom bij patiënten met M.E./CVS heeft significante veranderingen aangetoond in vergelijking met gezonde controles [Lakhan SE, Kirchgessner A. Gut inflammation in Chronic Fatigue Syndrome. Nutr Metab (2010) 7: 79]. Daarnaast werd aangetoond dat systemische antilichaam-responsen tegen darm micro-organismen voorkomen bij M.E./CVS, wat suggereert dat verhoogde intestinale permeabiliteit en bakteriële translokatie door de intestinale barrière kan resulteren in verdere inflammatie en bijdragen tot M.E./CVS-symptomen. IgA-antilicaam responsen tegen darm-batkterieën bij M.E./CVS-patiënten bleken geassocieerd met hogere serum-waarden van IL-1, TNFα en neopterine [merker voor immuun-aktivatie; afbraak-produkt van het nucleotide GTP, wordt gesynthetiseerd door macrofagen na stimulatie met interferon-gamma, geeft een pro-inflammatorire immune toestand aan], auto-immune responsen tegen serotonine en meer symptomen van prikkelbare darm syndroom. We poneerden de hypothese dat de ecologie van de darm-microbiomen bij M.E./CVS-patiënten zou verschillen van die van gematchte gezonde controles en dat deze verschillen geassocieerd zouden zijn met verhoogde bakteriële translokatie van de darm naar de bloed-circulatie, na inspanning met een verergering van de symptomen (pijn, vermoeidheid en stemming). De resultaten die worden voorgesteld bevestigen eerdere bevindingen die suggereren dat M.E./CVS-patiënten een gewijzigd darm-microbioom hebben en suggereren verder dat verhoogde bakteriële translokatie na inspanning een mogelijke verklaring biedt voor de diepgaande post-exertionele malaise die wordt ervaren door sommige M.E./CVS-patiënten.

Methodes

[…]

Resultaten

Fenotypische kenmerken

[…] In deze studie rapporteerden slechts 3 van de 10 patiënten en 2 van de 10 controles gastro-intestinale symptomen […] De resultaten van de maximale inspanning test [fiets-ergometer] waren gelijkaardig voor de 2 groepen […].

Post-exertionele malaise

[…] De symptomen veranderden van pre- naar post-inspanning en deze veranderingen waren verschillend tussen M.E./CVS-patiënten en controles. […] M.E./CVS-patiënten [criteria: Fukuda et al. 1994] vertoonden grote veranderingen qua pijn, vermoeidheid en verwardheid op verschillende tijdstippen na inspanning t.o.v. controles.

Microbioom-kenmerken

[…] Het bereik van het aantal gevonden sequenties op genus-niveau – de Good’s mean index – was 95%, wat aangeeft dat elke sequentie-dataset de onderliggende biodiversiteit adequaat aangeeft. De bloedstalen gaven, zoals verwacht, een lager aantal bakteriële sequenties […] dan de stoelgang-stalen […].

[…] In bloedstalen vonden we een lager relatief aantal Bacteroidetes [groep meestal goedaardige Gram-negatieve, staafvormige bakterieën] en een hoger relatief aantal Firmicutes [groep Gram-positieve bakterieën waartoe de Staphylococci, Clostridia en de Bacilli (ook lactobacillen) behoren] bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. In de stoelgang-stalen vonden we daarentegen een hoger relatief aantal Bacteroidetes en een lager relatief aantal Firmicutes bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. Het relatief aantal Actinobacteria [groep Gram-positieve bakterieën waartoe de bifidobakterieën behoren] in de darm was significant lager bij M.E./CVS-patiënten t.o.v. controles. […].

Microbioom-respons op maximale inspanning

Er werden veranderingen qua gemiddelde relatieve aantallen bakterie-soorten in stoelgang-stalen geobserveerd na de maximale inspanning test en deze veranderingen waren verschillend tussen M.E./CVS-patiënten en gezonde controles. Het gemiddeld relatief aantal bakterieën in de stoelgang van patiënten (7 van de 9 belangrijke bakterie-takken bij ‘baseline’) verhoogde tot 72 h na de inspanning, vergeleken met een toename bij slechts 2 van de 9 belangrijke bakterie-afdelingen/stammen bij gezonde controles (p = 0.005). In tegenstelling tot de M.E./CVS-patiënten daalde het relatief aantal van de belangrijkste stammen na 72 h in de stoelgang-stalen van gezonde controles, wat suggereert dat de bakteriële lading bij M.E./CVS-patiënten preferentieel verhoogd is bij post-exertionele malaise.

Gezien het hoog relatief aantal Firmicutes in de stoelgang-stalen, onderzochten we verder de mogelijkheid op translokatie van organismen van deze stam naar het bloed na inspanning. Er werden verschillen qua verandering in relatief aantal Firmicutes/Bacilli organismen geobserveerd in bloed- en stoelgang-stalen met verloop van tijd. Opmerkelijk is de significante toename qua relatief aantal Bacilli in het bloed van M.E./CVS-patiënten afgenomen 48 h na inspanning. We observeerden ook snelle veranderingen in het relatief aantal Clostridium XIVa & IV [groepen boterzuur-producerende bakterieën; worden onderzocht als mogelijke behandeling voor prikkelbare darm], behorende tot de Firmicutes, in bloed-stalen van ME/CV-patiënten afgenomen 15 min na maximale inspanning, maar niet van gezonde controles. We speculeren dat deze bakterieën zich zouden hebben kunnen verplaatst van de darm naar het bloed na maximale inspanning. Dit fenomeen lijkt specifiek voor bepaalde takken en is prominenter bij patiënten dan controles.

Bespreking

Neuro-inflammatie en oxidatieve ontregeling werd aangetoond bij patiënten met M.E./CVS. Hoewel differentiële intestinale microbioom-kenmerken werden beschreven voor M.E./CVS-patiënten en gezonde controles, en systemische antilichaam-responsen op darm-bakterieën geassocieerd bleken met verhoogde inflammatie, verergerde vermoeidheid en gastro-intestinale symptomen, werd de mogelijkheid van voorbijgaande veranderingen van de bakteriële kolonisatie in de darm en/of het bloed om de symptomen te moduleren niet geëvalueerd bij M.E./CVS-patiënten. Het bewijs van gewijzigde intestinale microbiomen en bakteriële translokatie naar het bloed na inspanning bij M.E./CVS-patiënten is consistent met eerdere bevindingen en betekent nieuw bewijsmateriaal voor een systemisch bakterieel signaal en door inspanning geïnduceerde bakteriële translokatie – een mogelijke verklaring voor de verergerde symptomen die worden gezien bij patiënten wanneer ze proberen fysiek meer aktief te worden.

Gedurende de laatste Jaren begrijpen we steeds meer van hoe wijzigingen in het menselijk microbioom gezondheid en ziekte beïnvloeden. Muizen-modellen suggereren dat darm-microbiomen kunnen bijdragen tot magerheid, obesitas, stress en emotioneel gedrag, via endocriene en neuro-endocriene mechanismen [Mayer EA, Tillisch K, Gupta A. Gut/brain axis and the microbiota. J Clin Invest (2015) 125: 926-938] en een aanzienlijke hoeveelheid bewijsmateriaal suggereert gelijkaardige gevolgen bij mensen via effekten op de gastheer-immuniteit en -metabolisme [Maranduba CM et al. Intestinal microbiota as modulators of the immune-system and neuro-immune system: impact on host health and homeostasis. J Immunol Res (2015) 2015: 931574 /// West CE et al. The gut microbiota and inflammatory non-communicable disease: associations and potentials for gut microbiota therapies. J Allergy Clin Immunol (2015) 135: 3-13]. De verschillen qua relatieve aantallen bakterieën van het intestinaal microbioom die werden opgetekend in de huidige studie, zijn consistent met deze die eerder in de literatuur werd gerapporteerd. Hoewel er tot op heden geen “typisch” enterotype werd gedefinieerd, zijn meldingen van dysbiose bij patiënten met M.E./CVS consistent met de veranderingen qua relatieve aantallen Firmicutes & Bacteroidetes die hier werden geobserveerd.

Wellicht belangrijker dan de bevestiging van intestinale dysbiose in de context van M.E./CVS is het bewijs van tijdelijke veranderingen qua microbioom-samenstelling na een maximale inspanning belasting en de nieuwe bevinding van een bakterieel signaal in de bloedstroom bij M.E./CVS-patiënten én gezonde controles dat optreedt gelijktijdig met symptoom-verergering. Deze bevinding is consistent met de systemische respons tegen darm micro-organismen en het feit dat een correlatie werd aangetoond tussen deze systemische respons, en pathologische M.E./CVS-processen en symptomen (inclusief hogere serum-waarden IL-1, TNFα & neopterine, auto-immune responsen tegen serotonine en meer prikkelbare darm syndroom symptomen). In de huidige studie gingen microbioom-wijzigingen en bakteriële metingen gepaard met grote veranderingen qua vermoeidheid, pijn en verwarring bij M.E./CVS-patiënten. Dergelijke door inspanning geïnduceerde veranderingen in het microbioom zijn consistent met deze die hierboven werden beschreven en bijkomende rapporten over gewijzigde immuun-responsen na inspanning bij patiënten met M.E./CVS, terwijl ze ook een plausibele verklaring voor dergelijke veranderingen bieden.

Hoewel geweten is dat de samenstelling van het intestinaal microbioom veranderingen kan teweegbrengen met verloop van tijd (bij ontwikkeling en veroudering, en in respons op veranderingen qua dieet) duurt het onderzoek van het menselijk intestinaal microbioom gewoonlijk weken, maanden of zelfs jaren, om te bepalen of er bewijs is voor een effekt van een bepaalde behandeling. De notie dat inspanning de samenstelling van darm-microbiomen kan beïnvloeden, werd beschreven bij dieren- én menselijke modellen [o.a. O’Sullivan O et al. Exercise and the microbiota. Gut Microbes (2015) 6: 131-136 /// Clarke SF et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut (2014) 63: 1913-1920]. Het hier aangedragen bewijsmateriaal suggereert dat lichamelijke aktivieit niet enkel de samenstelling van darm-microbiomen kan beïnvloeden, maar ook dat de tijdelijke effekten van dergelijke fysieke aktiviteit zich verschillend kunnen manifesteren bij gezonde en zieke individuen. Deze veranderingen verklaren mogelijks waarom acute inspanning sommige individuen met M.E./CVS nog zieker maakt.

Bloed wordt over het algemeen als steriel beschouwd, hoewel er bewijs voor kortstondige, asymptomatische bakteriëmie [voorkomen van bakterieën in het bloed] na een tand-extractie en darm-ingreep werd gerapporteerd. In de context van M.E./CVS suggereren systemische respons op micro-organismen in de darm dat bakteriële translokatie door de intestinale barrière ook kan voorkomen als onderdeel van deze ziekte. De notie dat inspanning ook kan resulteren in translokatie van bakterieën door de intestinale barrière is bijzonder interessant, vooral in het geval van M.E./CVS waar post-exertionele malaise een sleutel-kenmerk van de ziekte is. Na maximale inspanning, detekteerden we bakteriële signalen in bloedstalen van M.E./CVS-patiënten en gezonde controles. Consistent met verschillen qua intestinale microbiomen tussen de 2 groepen, noteerden we een verhoogd relatief aantal Firmicutes, in het bijzonder Clostridium clusters XIVa & IV, in bloedstalen van M.E./CVS-patiënten 15 min na inspanning. In vitro funktionele studies zullen ons beter in staat stellen deze observatie beter te beoordelen. We speculeren echter dat sommige Firmicutes en Bacilli – omwille van hun sterkere celwanden en inherente capaciteit te overleven in hardere omstandigheden – langer overleven in het bloed. Verder onderzoek naar de mogelijkheid van voorbijgaande translokatie van intestinale micro-organismen naar het bloed na inspanning en hoe de dysbiose die kenmerkend is voor bepaalde ziekten (zoals M.E./CVS) deze translokatie kan beïnvloeden, kan inzicht verschaffen omtrent hoe het microbioom ziekte-symptomen bepaalt.

Er is steeds meer bewijs voor gewijzigde intestinale permeabiliteit bij patiënten met M.E./CVS en preliminaire studies suggereren dat behandelingen bedoeld om de darm-microbiomen te moduleren of de funktie van de intestinale barrière te versterken in staat zouden kunnen zijn M.E./CVS-symptomen te verbeteren [Proal AD et al. Immunostimulation in the treatment for Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Immunol Res (2013) 56: 398-412 /// Rao AV, Bested AC et al. A randomized, double-blind, placebo-controlled pilot-study of a probiotic in emotional symptoms of Chronic Fatigue Syndrome. Gut Pathog (2009) 1: 6]. Het feit dat we met verloop van tijd veranderingen kunnen detekteren in de samenstelling van het intestinaal microbioom en voorbijgaande bakteriële translokatie van de darm naar het bloed kunnen observeren na inspanning, kan een test-protocol bieden voor het testen van toekomstige behandelingen die worden ontworpen om deze uitkomsten te veranderen en om te bepalen of dit het werking-mechanisme is bij dergelijke behandelingen. Behandelingen die met enig succes werden getest bij andere chronische, inflammatoire, niet-overdraagbare ziekten (waarvan wordt gedacht dat intestinale dysbiose is betrokken), omvatten probiotica, prebiotica, voedingsvezels en transplantatie van faecale microbiomen [West CE et al. The gut-microbiota and inflammatory non-communicable disease: associations and potentials for gut microbiota therapies. J Allergy Clin Immunol (2015) 135: 3-13 /// Ianiro G et al. Therapeutic modulation of gut microbiota: current clinical applications and future perspectives. Curr Drug Targets (2014) 15: 762-770]. Gelijkaardige proeven bij M.E./CVS-patiënten kunnen nuttig zijn voor het monitoren van bacteriële signalen in de darm en het bloed.

Gepaste diagnose van M.E./CVS is een zeer ingewikkeld en grondig proces. Eén van de sterkte-punten van deze studie was dat klinici met expertise wat betreft de diagnose van M.E./CVS betrokken waren bij het identificeren van patiënten en controles in een groep van meer dan 100 mogelijke patiënten. De geïdentificeerde patiënten werden slechts opgenomen na onderzoek van bloed-testresultaten, om belangrijke co-morbide aandoeningen uit te sluiten die de M.E./CVS-symptomen zouden kunnen verklaren, en de controles werden zorgvuldige geselekteerd (gematcht op basis van leeftijd, geslacht, BMI en zelf-gerapporteerde algemene aktiviteit-patronen. Gezien dit echter gaat om een kleine piloot-studie (met slechts 10 patiënten en 10 controles), was het niet mogelijk te controleren voor alle mogelijke verstorende factoren, inclusief de brede waaier deelnemers, gebruik van medicatie en supplementen (bv. pijnstillers, anti-oxidantia) en bijkomende medische diagnoses (bv. depressie, gastro-intestinale symptomen, allergieën). Hoewel het zorgvuldig selektie-proces patiënten- en controle-populaties van hoge kwaliteit toeliet, was de studie-groep klein en veel observaties bereikten als dusdanig geen statistische significantie. Daarnaast was het bij voorbaat uitgesloten om op een directe manier de verbanden tussen symptomen en veranderingen van het darm- en plasma-microbioom te onderzoeken gezien de beperkte groep. Gezien deze beperkingen, moeten de bevindingen omzichtig worden geïnterpreteerd. Een groter groep zou helpen om de klinisch relevante observaties beter te beoordelen. Zelfs deze relatief kleine studie wijst echter op belangrijke verschillen qua samenstelling van het intestinaal microbioom en tijdelijke bakteriëmie die toekomstige grotere studies, ontworpen om te begrijpen hoe deze verschillen verband houden met de etiologie en/of symptomatologie van M.E./CVS, kunnen aansturen. Een ander beperking van de studie was de diepgaande microbioom-sequentiebepaling. […] Bijkomende ‘deep-sequencing’ [meer gesofisticeerde genetische methode] van de reeds verzamelde stalen zou waarschijnlijk de statistische ‘power’ verhogen wat betreft het detekteren van significante veranderingen van de meer zeldzame bakterie-soorten.

We zijn nog ver weg van een volledig begrijpen van hoe de intestinale microbiomen een impact hebben op de etiologie en symptomatologie van M.E./CVS maar het hier en elders geleverd bewijs suggereert dat veranderingen in het darm-microbioom verband houden met de ziekte. We presenteren hier bijkomend bewijsmateriaal ter ondersteuning van het idee dat tijdelijke veranderingen qua microbiële samenstelling in de darm en translokatie van darm-microben naar het bloed de symptomen van M.E./CVS kunnen beïnvloeden. Verdere studies naar M.E./CVS-etiologie en behandelingen zouden mikrobiële analyses moeten omvatten om deze interessante bevinding verder te verduidelijken.

————————-

In het artikel ‘Sleep quality and the treatment of intestinal microbiota imbalance in Chronic Fatigue Syndrome: A pilot study’ – Sleep Science (2015) – rapporteerden Australische onderzoekers (o.a. Henry Butt van Bioscreen Ltd.) over preliminair bewijs van een piloot-studie, dat veranderingen in de samenstelling van de darm-flora bij M.E.(cvs) de slaap kan beïnvloeden. Er werd nagegaan of bij een kleine groep (n = 21) met een gekende slechte slaap en een hoge graad qua kolonisatie met Gram-positieve faecale Streptococcen de slaap kon worden verbeterd (door toediening van het antibioticum erythromycine, 400 mg gedurende 6 dagen). Bij de meeste M.E.(cvs)-deelnemers bleek een korte antibiotica-behandeling onvoldoende om tot duurzame veranderingen in het ecosysteem van de darm te leiden. Er werd wat verbetering gevonden wat betreft objectieve slaap-parameters (significante toename van de totale slaap-tijd) en stemming bij 7 ‘responders’ (lager aantal Streptococcen), na behandeling met antibiotica. Dit dient verder en uitgebreider te worden onderzocht…

Op deze pagina’s vatten we reeds meerdere studies samen die veranderde concentraties van bepaalde cytokinen rapporteerden bij M.E.(cvs). Daarbij stipten we telkens het belang aan van de analyse-methode, afname-tijdstip en andere variabelen (bv. geslacht, diagnose-criteria, inspanning-status, tijdstip in het verloop van de ziekte, enz.).

Ook bij onderstaande studie dient dit te worden in acht genomen. Het is weliswaar een deugdelijke studie die nog meer immunologische abnormaliteiten bij M.E.(cvs) aangeeft. Het vinden van een patroon dat uniek is voor de aandoening zou ons dichter bij een biomerker kunnen brengen. De gemelde resultaten en beweringen zullen echter slechts valabel zijn na bevestiging bij verschillende patiënten-groepen door meerdere onderzoekslaboratoria.

————————-

Cytokine Vol. 78, Februari 2016, p. 27-36 (November 2015)

Reductions in circulating levels of IL-16, IL-7 and VEGF-A in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome

Abdolamir Landi (a), David Broadhurst (b), Suzanne D. Vernon (c), D. Lorne J. Tyrrell (a), Michael Houghton (a)

a Li Ka Shing Institute of Virology, Department of Medical Microbiology and Immunology, Canada

b Department of Medicine, Katz Group Centre for Pharmacy & Health, University of Alberta, Edmonton, AB T6G 2E1, Canada

c Bateman Horne Centre, 1002 E. South Temple, Suite 408, Salt Lake City, UT 84102, USA

Samenvatting

Er werden verschillen wat betreft verscheidene chemokinen en cytokinen bij patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) t.o.v. controles gerapporteerd. Het profiel verschilde bovendien tussen patiënten met M.E./CVS van lange duur en patiënten die de ziekte minder dan 3 jaar hadden. In de huidige studie hebben we de plasma-waarden gemeten van 34 cytokinen, chemokinen en groei-factoren bij 100 patiënten met M.E./CVS-patiënten van lange duur en bij 79 voor geslacht en leeftijd gematchte controles. We zagen zeer significante verminderingen wat betreft de concentratie van circulerend interleukine (IL)-16, IL-7 en Vasculaire Endotheliale Groei Factor A (VEGF-A) bij de M.E./CVS-patiënten. Alle 3 deze biomerkers waren significant gecorreleerd in een multi-variate cluster-analyse. Daarnaast identificeerden we significante verminderingen van de concentraties van fractalkine (CX3CL1 [muizen die geen fractalkine-receptor hebben, vertonen meer pathologische aggregatie van tau-proteïne; in het menselijk brein diagnostisch voor Alzheimer]) en monokine-geïnduceerd-door-IFN-gamma (MIG; CXCL9 [chemoattractant voor geaktiveerd T cellen]) samen met verhogingen van de concentraties van eotaxine-2 (CCL24 [eosinofiel chemotactisch proteïne 2]) bij M.E./CVS-patiënten. Onze gegevens recapituleren eerdere gegevens van een andere Amerikaanse M.E./CVS-groep, waar circulerende waarden van IL-7 gedaald waren. Ook een gedaald niveau van VEGF-A werd eerder gerapporteerd in serum-stalen van patiënten met Golf Oorlog Ziekte; alsook in het cerebrospinaal vocht [CSV, ‘hersenvocht’] van een andere Amerikaanse groep M.E./CVS-patiënten. Naar ons weten zijn we de eersten die IL-16 testen bij M.E./CVS-patiënten. In combinatie met eerdere gegevens, suggereert ons werk dat de geclusterde daling van IL-7, IL-16 & VEGF-A een fysiologische relevantie voor M.E./CVS kunnen hebben. Dit profiel is M.E./CVS-specifiek aangezien metingen van dezelfde molekulen bij chronische infektueuze en auto-immune lever-ziekten, waar aanhoudende vermoeidheid ook een belangrijk symptoom is, niet dezelfde veranderingen aangaven. Verdere studies bij andere groepen met M.E./CVS en overlappende ziekten zijn aangewezen.

1. Inleiding

[…]. Er is bewijsmateriaal dat suggereert dat patiënten zouden kunnen lijden aan een neuro-immune aandoening met neuro-inflammatie in de hersenen [‘Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie’]. Er werden veranderingen qua aantallen en funktie van immuun-cellen zoals B-cellen en NK-cellen gerapporteerd [‘Rol van adaptieve en aangeboren immuun-cellen bij M.E.(cvs)’ /// ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS’]. Abnormaliteiten wat betreft de concentraties van enkele circulerende cytokinen en chemokinen werden ook gemeld [o.a. Broderick G et al. A formal analysis of cytokine networks in Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2010), 24: 1209-1217 – zie ‘Cytokine-netwerken bij CVS’ /// Fletcher MA et al. Plasma cytokines in women with Chronic Fatigue Syndrome. J Transl Med (2009) 7: 96 – zie ‘Cytokinen in plasma bij vrouwen met CVS’ /// Nakamura T et al. Cytokines across the night in Chronic Fatigue Syndrome with and without fibromyalgia. Clin. Vaccine Immunol (2010) 17: 582-587 – zie ‘Cytokinen bij CVS ‘s nachts’], er waren ook 3 studies met plasma- en hersenvocht-stalen van M.E./CVS-patiënten [Peterson D et al. Cytokines in the cerebrospinal fluids of patients with Chronic Fatigue Syndrome/ Myalgic Encephalomyelitis. Mediators Inflamm. (2015) & Hornig M et al. Distinct plasma immune signatures in ME/CFS are present early in the course of illness. Sci. Adv. (2015) – zie ‘Afzonderlijke immuun-signaturen bij vroege & late M.E.(cvs)’ /// Hornig G et al. Cytokine network analysis of cerebrospinal fluid in Myalgic Encephalomyelitis/ Chronic Fatigue Syndrome. Mol. Psychiatry (2015) zie ‘Cytokine netwerk-analyse van het cerebrospinaal vocht bij M.E.(cvs)’]. Er is tot op heden echter weinig bevestiging van deze abnormale molekulen tussen verschillende groepen M.E./CVS-patiënten. De doelstelling van de huidige studie was het meten van de waarden van verscheidene chemokinen, cytokinen en groei-factoren in het plasma van 100 M.E./CVS-patiënten uit de V.S. samen met 79 voor geslacht en leeftijd gematchte controles, om te bekijken of er overéénkomst is met eerdere studies.

2. Materialen en methodes

2.1. Patiënten en staal-afname

[…] Er werden stalen uit de ‘Solve ME/CFS BioBank’ geselekteerd uit 5 geografische sites van mensen die al lang patient zijn van een expert-klinicus gespecialiseerd in de diagnose en het behandelen van M.E./CVS. […] De diagnose van M.E./CVS was gebaseerd op de Fukuda en/of Canadese Consensus klinische definitie.

[…]

2.2. Analyse van cytokinen/chemokinen en groei-factoren

[…] De lijst omvatte: eotaxine-1 (CCL11), eotaxine-2 (CCL24), eoatxine-3 (CCL26), IL-8, interferon-gamma geïnduceerd proteïne-10 (IP-10; CXCL10), monocyt chemotactisch proteïne-1 (MCP-1; CCL2), monocyt chemotactisch proteïne-4 (MCP-4; CCL13), macrofaag-afgeleid chemokine (MDC; CCL22), macrofaag inflammatoir proteïne-1-alfa (MIP-1α; CCL3), macrofaag inflammatoir proteïne-1-beta (MIP-1β; CCL4), thymus en aktivatie gereguleerd chemokine (TARC; CCL17), granulocyt-macrofaag kolonie-stimulerende factor (GM-CSF), IL12/23p40, IL-15, IL-16, IL-17A, IL-1α, IL-5, IL-7, tumor necrose factor beta (TNF-β), Vasculaire Endotheliale GroeiFactor A (VEGF-A), interferon (IFN)-γ, IL-10, IL-12p70, IL-13, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, TNF-α, fractalkine (CX3CL1), monokine geïnduceerd door IFN-γ (MIG; CXCL9), macrofaag inflammatoir proteïne-3-beta (MIP-3β; CCL19) & β2-microglobuline. […]

2.3. Verwerking van gegevens

[…]

2.4. Statistische analyses

A. Hypothese-testen

[…]

B. Multi-variate data-analyse

[…]

3. Resultaten

3.1. Studie-populatie

[…] Er waren geen significante verschillen qua geslacht of leeftijd tussen de groepen [patiënten en controles]. […]

3.2. Uni-variate analyse

[…]

Molekulen met concentraties onder de LLOQ [‘lower limit of quantification’, de onderste kwantificatie-limiet of de bepaalbaarheid-grens; de laagste concentratie van een molekule die gedetekteerd kan worden met aanvaardbare precisie en juistheid, het laagste punt van de calibratie- of standaard-curve] werden uitgesloten van de data-analyse. […] 5 molekulen vertoonden significant gedaalde niveaus bij de M.E./CVS-patiënten t.o.v. de gematchte controles (IL-16, IL-7, VEGF-A, CXCL9, CX3CL1) en 1 molekule was significant gestegen (CCL24). Na meting van deze 6 molekulen bij controle-patiënten met chronische HCV-infekties of auto-immune lever-ziekten […] bleek het patroon gezien bij M.E./CVS-patiënten uniek. Er was een minimale variatie tussen de standaard-curves van de verschillende bepalingen en de gegevens waren zeer goed reproduceerbaar. […]

3.3. Multi-variate analyse

Een correlatie-analyse van de 18 molekulen boven de LLOQ toonde dat de significant verschillende molekulen zich verenigen in 3 clusters. IL-16, IL-7 & VEGF-A waren in het bijzonder significant ge-downreguleerd en het sterkst gecorreleerd. De andere 2 clusters (één met CCL24 & CCL11 en één cluster met CXCL9, CX3CL1 & CCL19) vertoonden minder significantie.

[…]

De ‘Classification And Regression Trees’ (CART) analyse leverde 2 optimale beslissing-bomen [wetenschappelijk modellen voor de weergave van de alternatieven en keuzen in een besluitvorming-proces] (op basis van 2 series met 3 molekulen). CART-1 (combinatie van IL-16, CXCL9 & CCL19): specificiteit 96%, sensitiviteit voor het voorspellen van M.E./CVS 43% […]. CART-2 (op basis van IL-16, IL-7 & VEGF-A: specificiteit 96%, sensitiviteit voor het voorspellen van M.E./CVS 46%. Deze lage sensitivititeiten weerspiegelen wellicht een brede onderliggende heterogeniteit wat betreft de ziekte M.E./CVS.

4. Bespreking

Onze studie onthulde 6 molekulen die significant gewijzigd waren bij onze M.E./CVS-patiënten t.o.v. voor geslacht en leeftijd gematchte controles. Daarvan waren de meest significante veranderingen dalingen van de plasma-concentraties van IL-16 & IL-7, beiden significant gecorreleerd met verminderingen qua VEGF-A plasma-concentraties in een multi-variate cluster-analyse. Deze veranderingen waren specifiek voor M.E./CVS aangezien ze niet werden gezien bij patiënten die lijden aan chronische HCV-infecties of auto-immune lever-ziekten waarbij vermoeidheid ook een belangrijk symptoom is. Hoewel we, voor zo ver we weten, de eersten zijn om te testen voor IL-16 bij M.E./CVS-patiënten, hebben eerdere meldingen ook een vermindering qua circulerende waarden van IL-7 aangetoond bij een andere Amerikaanse groep M.E./CVS-patiënten [XMRV gerelateerd]. VEGF-A bleek gereduceerd in serum-stalen van patiënten met Golf Oorlog Ziekte (een subset van M.E./CVS) en in CSV-stalen van een andere groep Amerikaanse M.E./CVS-patiënten [‘Cytokine netwerk-analyse van het cerebrospinaal vocht bij M.E.(cvs)’]. Hoewel de geclusterde daling van deze 3 molekulen dient te worden bevestigd in plasma- en CSV-stalen van andere M.E./CVS-groepen, en ook bij andere ziekten zoals primaire depressie en andere mentale aandoeningen als controles, is het verleidelijk om te speculeren over de mogelijke fysiologische betekenis van de door ons geobserveerde veranderingen. Het is onze bedoeling om een studie uit te voeren als we genoeg CSV-stalen van M.E./CVS-patiënten kunnen verzamelen.

Interleukine-16 is een uniek pro-inflammatoir cytokine met weinig sequentie-homologie met andere cytokinen/ chemokinen. Het is chemotactisch [trekt bepaalde leukocyten aan] voor CD4⁺ T-lymfocyten, monocyten, eosinofielen, en het wordt aangemaakt door epitheliale cellen, mest-cellen, lymfocyten, macrofagen, synoviale [in gewrichtsvocht] fibroblasten, eosinofielen en microglia in het brein. Expressie van CD4-receptor is vereist voor het mediëren van de IL-16 werking. In de periferie kan deze interaktie specifiek een toename van intra-cytoplasmisch inositol-trifosfaat (IP3) en calcium, allebei betrokken bij spier-contractie, initiëren. IL-16 mRNA komt constitutief [niet bepaald door één of andere behoefte] tot expressie op CD4⁺ en CD8⁺ T-cellen, wat verder wordt geïnduceerd na blootstelling aan antigenen. Er werd gerapporteerd dat IL-16 HIV-1 replicatie zou kunnen onderdrukken en de serum-concentratie zou dalen tijdens het voortschrijden van de ziekte. Daarnaast werd een belangrijke rol voor IL-16 bij de vroege ontwikkeling van het menselijk immuunsysteem beschreven. Er werd ook gesuggereerd dat lage concentraties IL-16 gecorreleerd zijn met de verstoorde ontwikkeling van of B-cellen in het beenmerg van thymus-loze naakte en oude muizen. In tegenstelling daarmee is hoge expressie van IL-16 gelinkt met pro-inflammatoire ziekten zoals astma, Reumatoïde Artritis, Systemische Lupus Erythematosus, colitis, atopische dermatitis en Multipele Sclerose. Dit kan aangeven dat het niveau circulerend IL-16 onderheving is aan een strenge controle en dat de stijging of daling er van kan resulteren in, respectievelijk, immuun-pathologie of immuun-deficiëntie.

Met betrekking tot het centraal zenuwstelsel (CZS), heeft de rol van IL-16 secreterende microglia-cellen bij de ontwikkeling van het menselijk foetaal brein een kritieke rol voor IL-16 bij neuronale ontwikkeling gesuggereerd. Rapporten over neuroprotectie door IL-16 is echter controversieel aangezien de microgliale IL-16 upregulering werd gerapporteerd onder inflammatoire en degeneratieve omstandigheden, terwijl zijn constitutieve maar lage expressie in normale hersenen werden gemeld. Alles samen zouden de lagere plasma-waarden die we zagen bij M.E./CVS-patiënten mogelijks een neuronale dysfunktie kunnen weerspiegelen die een reflectie is van de goed-bekende cognitieve dysfunktie en mentale mist geassocieerd met M.E./CVS.

IL-7 is een hematopoietische groei-factor [haematopoiese = vorming van bloedcellen] die kan worden gesecreteerd door een brede waaier aan cellen, inclusief stromale cellen [steun-cellen] in het beenmerg, de thymus, hepatocyten, epitheliale cellen en lymfocyten. Het is een onmisbaar interleukine voor T-cel, B-cel en NK-cel proliferatie en overleving. Ouderdom-gerelateerde thymus-atrofie en verminderde thymopoiese [proces in de thymus waarbij thymocyten differentiëren tot rijpe T-lymfocyten] bleek gecorreleerd met lagere IL-7 waarden. Deze processen resulteren in een afname van de T-lymfocyten, minder perifere T-cellen en lager aantal T-cellen in de lymfeknopen, wat op z’n beurt de immuun-respons kan compromitteren en immunosenescentie [her-modellering (verslechtering) van het immuunsysteem naar mate het ouder worden] bevorderen. Inderdaad: de anti-apoptotische effekten van IL-7 kunnen verantwoordelijk zijn voor de toename qua aantal en prestaties van T-cellen in dieren-modellen. Hogere waarden voor IL-7 worden gezien bij chronische hepatitis-C, wat mogelijks wijst op de chronische aktivatie van de immuun-respons. Interessant is dat IL-7 ook tot expressie komt in ontwikkelde hersen-neuronen, wat z’n potentiële rol bij CZS-gerelateerde ziekten kan aangeven, bijzonderlijk aangezien lager IL-7 gecorreleerd bleek met cognitieve aftakeling tijdens het ouder-worden. De daling bij M.E./CVS kan op z’n beurt een verminderde immuun-aktivatie aangeven bij ten minste een subgroep M.E./CVS-patiënten, samen met een mogelijke neuropathologie die het veroudering-proces zou kunnen nabootsen.

Van VEGF-A is geweten dat het wordt aangemaakt door samentrekkende pericyt-cellen die de endotheliale cellen van capillairen en kleine bloedvaten omgeven, en de overleving en stabiliteit bevorderen van endotheliale cellen. Het is een signalisering-proteïne dat initieel bekend stond voor zijn rol bij het stimulering van vasculaire angiogenese [vorming van bloedvaten] en spier-groei; verdere bevindingen gaven echter een belangrijke neurotrofe en neuroprotectieve rol aan voor VEGF-A. Er werd gesuggereerd dat de gestegen waarde van VEGF-A een vervangende merker voor perifere vasculaire ziekte kan zijn, in tegenstelling met zijn angiogenetisch effekt. Een studie heeft echter het bestaan van verschillende isoformen van VEGF-A (VEGF-A165a & VEGF-A165b) gesuggereerd die deze verschillende biologische effekten kunnen verklaren. De gestegen waarde van VEGF-A165b die wordt gezien bij periferie arteriële ziekte kan anti-angiogenitische kenmerken (gerelateerd aan de VEGF-A165a isoform) hebben, wat tegengesteld is aan het gekende angiogenitisch kenmerk van VEGF-A. De waarden van VEGF-A mRNA en proteïne bleken ook significant verhoogd na inspanning bij mensen en muizen, wat te wijten kan zijn aan de toename van de bloeddoorstroming in de spieren. Dit suggereert een rol voor VEGF-A bij de post-exertionele malaise en vermoeidheid bij M.E./CVS. Naast z’n perifere effekten, hebben latere bevindingen een belangrijke neurotrofe en neuroprotectieve rol voor VEGF-A in het perifeer en centraal zenuwstelsel aangegeven, wat suggereert dat z’n depletie bij M.E./CVS ook kan bijdragen tot het neurobiologisch fenotype van de ziekte. Er werd ook een effekt van VEGF-A op de bloed-hersen-barrière, dat het binnenkomen van immunomodulatoren in het centraal zenuwstelsel vergemakkelijkt, gerapporteerd. Interessant is dat VEGF-A neurogenese bevordert door het stimuleren van epitheliale cellen om neurogene signalen (zoals ‘brain-derived neurotrophic factor’, BDNF) af te geven; een factor die bleek onderdrukt te zijn in PBMCs van M.E./CVS-patiënten in vergelijking met gezonde controles [‘‘Brain derived neurotrophic factor’ is gedaald bij CVS & MS’]. Aangezien BDNF ook neuroprotectief is, zou de afname van BDNF door een daling van VEGF-A het neurogenetisch proces kunnen inhiberen. Toediening van VEGF-bleek ook de cognitieve stoornis geïnduceerd door een traumatisch hersen-letsel om te keren en een slechter geheugen in een muis-model voor Alzheimer’s te herstellen. Downregulering van VEGF-A mRNA in het CSV en PBMCs van patiënten met primaire en secundaire MS werd ook gerapporteerd.

Ondanks de dringende noodzaak voor een serologische diagnostische merker voor M.E./CVS, werd nog geen bloed-test ontwikkeld die reproduceerbaar en gevalideerd is. De 3 algoritmen die hier warden beschreven, leverden zeer gelijkaardige waarden op […], zelfs al zijn ze gebaseerd op verschillende componenten van het cytokine/ chemokine/ groei-factor profiel (LASSO-LR model: IL-16, IL-7 & CCL24; CART-1 model: IL-16, CXCL9 & CCL19; CART-2 model: IL-16, IL-7 & VEGF-A). […] Het is duidelijk dat IL-16 een centrale component van het M.E./CVS biomerker-profiel is. Indien dit alles wordt bevestigd bij andere M.E./CVS-groepen, zouden deze algoritmen de diagnose van sommige M.E./CVS-patiënten sterk kunnen ondersteunen en mogelijks kunnen helpen bij hun klinische behandeling. Naar ons weten is dit de eerste studie die algoritmen met gedefinieerde sensitiviteiten en specificiteiten beschrijft naar het voorspellen van M.E./CVS toe en zijn er geen andere studies om onze sensitiviteiten en specificiteiten mee te vergelijken.

Tot besluit: onze studie toont significante wijzigingen in het circulerend cytokine, chemokine en groei-factor profiel bij M.E./CVS-patiënten uit de V.S. en is consistent met eerdere studies bij Amerikaanse M.E./CVS-groepen die ook dalingen qua IL-7 & VEGF-A vertoonden. In deze studie hebben we er grote zorg voor gedragen LLOD [‘lower limit of detection’; aantoonbaarheidsgrens = laagste concentratie verschillend van nul die een significant signaal geeft, duidelijk verschillend van het signaal verkregen van een blanco staal], LLOQ [zie hierboven], Intra-assay variatie-coëffient [maat voor de variatie van de resultaten binnen een experiment] & Inter-assay variatie-coëffient [maat voor de variatie van de resultaten verkregen uit herhaalde experimenten] waarden te rapporteren voor de bestudeerde molekulen, en interpretaties werden enkel besproken wanneer de gemeten waarden consistent reproduceerbaar waren (lage variantie en boven de LLOQ). Dit werd niet bij alle studies gedaan; wat een verklaring kan zijn voor enkele van de klaarblijkelijke variaties in de literatuur [Blundell S et al. Chronic Fatigue Syndrome and circulating cytokines: A systematic review. Brain Behav Immun (2015) 50:186-95]. Daarnaast detekteerden we dalingen van IL-16 die statistisch clusterden met IL-7 & VEGF-A. Hoewel het in de toekomst belangrijk zal zijn om deze molekulen te onderzoeken in bloed en CSV van andere M.E./CVS-groepen van over gans de wereld en bij patiënten met overlappende symptomen, suggereren onze gegevens dat er een fysiologische relevantie is wat betreft de waargenomen dalingen van deze 3 gelinkte molekulen bij M.E./CVS en die, mits bevestiging, nieuwe diagnostische en therapeutische wegen voor deze ziekte kunnen aangeven.

In onderstaand artikel wordt aangetoond dat darm-bakterieën een verschillende rol kunnen spelen bij vrouwen en mannen, zelfs wanneer het microbieel evenwicht van de darm er hetzelfde is. De onderzoekers vonden dat specifieke bakterieën verband hielden met CVS-symptomen. Zelfs als het bakterieel evenwicht hetzelfde was bij de seksen, bleken bepaalde bakterieën (streptococcen, lactobacillen en Clostridium) zich verschillende te gedragen bij vrouwen en mannen. Deze bevindingen geven aan dat een uniforme benadering voor alle gevallen wellicht niet de juiste is.

Dit alles is bewijs voor het bestaan van een ‘microgenderoom’ – dat verwijst naar het verband tussen bakterieën, het immuunsysteem en geslacht-hormonen – bij mensen. De onderzoekers stellen dat een bepaald type bakterie verschillende effekten kan hebben bij vrouwen en mannen, dat men moet beseffen dat een gender verschillend kan reageren op dezelfde behandeling. Streptococcen in de darm gaven bv. meer problemen bij mannen maar minder bij vrouwen.

————————-

Scientific Reports (2016) 6: 19171

Support for the Microgenderome: Associations in a Human Clinical Population

Amy Wallis (1), Henry Butt (2), Michelle Ball (1), Donald P. Lewis (3) & Dorothy Bruck (1)

1 Psychology Department, Victoria University, Victoria, Australia

2 Bioscreen (Aust) Pty Ltd, Victoria, Australia

3 CFS Discovery Clinic, Donvale, Victoria, Australia

Het ‘microgenderoom’ [(studie van) de verschillen in microbioom volgens geslacht/gender] betekent een paradigma-verschuiving die de nadruk legt op de rol van geslacht-verschillen wat betreft de interaktie tussen gastheer-microbiomen die relevant is voor auto-immune en neuro-immune aandoeningen. Analyse van zelf-gerapporteerde gegevens en data van microbiële faeces-analyse van 274 patiënten met Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS) suggereert dat commensale [commensaal = onschadelijk gast-organisme, bv. een bakterie in de darm] darm micro-organismen een beschermende én schadelijke rol kunnen spelen bij symptoom-expressie. De resultaten onthulden significante geslacht-specifieke interakties tussen Firmicutes (Clostridium, Streptococcus, Lactobacillus & Enterococcus) en M.E./CVS-symptomen (inclusief neurologische, immune en stemming-symptomen), ongeacht de gelijkaardige samenstelling op microbieel niveau bij de beide seksen. We bieden ondersteuning voor het microgenderoom bij een menselijke klinische populatie. Research dient de geslacht-interakties in overweging te nemen bij het onderzoeken van de samenstelling en de funktie van menselijke microbiomen.

Inleiding

De aangroeiende kennis over de interaktie tussen gastheer-microbiomen geeft informatie voor translationeel onderzoek en therapeutische benaderingen van een reeks van chronische aandoeningen. Met de term ‘het microgenderoom’, werd de nadruk gelegd op sekse-verschillen en de kritieke rol van geslacht-hormonen in de microbiële hersenen-ingewanden as. Aan de hand van een dier-model, bevestigden onderzoekers de bidirectionele relatie tussen commensale darm-microbiomen, geslacht-hormonen en het immuunsysteem, en gaven ze een verklaring voor het seksueel dimorfisme [voorkomen van 2 vormen] bij type-1 diabetes. Hun resultaten leverden bewijs voor geslacht-specifieke microbiële gemeenschappen, geslacht-specifieke responsen op dezelfde microbiële gemeenschappen, de rol van sexuele rijping met een impact op microbiële gemeenschappen en bewijsmateriaal aangaande het feit dat microbiële gemeenschappen een beschermende en therapeutische rol kunnen spelen bij het beïnvloeden van hormonale, metabole en immunologische mechanismen. De nadruk leggend op de noodzaak om sekse-specificiteit qua microbiële samenstelling en funktie te onderzoeken, suggereren deze en vergelijkbare bevindingen [bv. Multipele Sclerose] dat intestinale dysbiose – uitgesproken veranderingen van het darm-microbioom – oorzakelijke en daaruitvolgende rollen bij auto-immuunziekten en andere aandoeningen kunnen spelen.

Intestinale dysbiose en verhoogde intestinale permeabiliteit (afwijkingen in het slijmvlies en de spieren van het maag-darm-kanaal) werden waargenomen bij de neuro-immune aandoening Myalgische Encefalomyelitis/ Chronische Vermoeidheid Syndroom (M.E./CVS). De belangrijkste eigenschap van post-exertionele vermoeidheid en de multi-systemische symptomatologie weerspiegelen een dysfunktie van het centraal zenuwstelsel (CZS), immuunsystemen en inflammatoire mechanismen. De overlappende symptoom-presentatie en de 2:1 vrouw-man verhouding zijn vergelijkbaar met die bij auto-immune ziekten. […] Er is verder onderzoek nodig om de etiologie van deze complexe en invaliderende aandoening te verduidelijken. Het toepassen van het microgenderoom op M.E./CVS kan kansen bieden om de onbevestigde pathofysiologie te verhelderen en behandelingen voor deze heterogene klinische populatie te differentiëren.

Door middel van retrospectieve klinische gegevens (n = 274, 68,6 % vrouwen [CVS-diagnose volgens de ‘Canadian Definition’ Criteria of de Fukuda criteria]), waren we in staat om geslacht-vergelijkingen te bieden voor a) symptoom-presentatie; b) microbiële samenstelling en c) interakties tussen microbiële gemeenschappen en M.E./CVS-symptomen.

Resultaten

Sekse-verschillen qua symptoom-presentatie

Om sekse-verschillen bij symptoom-presentatie te bepalen, werden zelf-gerapporteerde symptomen gecategoriseerd in 13 factoren; waarvan 12 factoren gecategoriseerd volgens de Internationale Consensus Criteria, plus een factor stemming-symptomen. De patiënten beoordeelden de symptoom-ernst (laatste 7 dagen) en -frequentie (voorbije 12 maanden) op een schaal van 0-4. Impact-scores (frequentie x ernst van de symptomen) werden berekend als maatstaf voor elke factor (hogere scores = grotere beperking). Statistische testen toonden geslacht-verschillen voor 9 van de 13 factoren met metingen die een tendens aangeven dat vrouwen meer waarschijnlijk een grotere beperking melden. Niettegenstaande mogelijke sekse-verschillen bij de zelf-rapportering van hoe men omgaat met de symptomen, geven de ge-upreguleerde serotonerge respons die wordt gezien bij vrouwelijke patiënten met CVS [Weaver SA et al. Sex differences in plasma prolactin response to tryptophan in Chronic Fatigue Syndrome patients with and without co-morbid fibromyalgia. Journal of Women’s Health (2010) 19: 951-958] en bewijsmateriaal bij parallelle klinische populaties, – bv. osteo-artritische pijn, migraine en pijn in de dieperliggende weefsels, prikkelbare darm syndroom en depressie – aan dat een interaktie tussen geslacht-steroïden, neuro-endocriene en immuunsystemen een plausibele verklaring kan zijn voor de verhoogde symptoom-ernst en geassocieerde funktionele stoornissen bij vrouwen. Deze resultaten zetten aan tot onderzoek van pathofysiologische verschillen.

Sekse-gelijkenissen qua microbiële samenstelling

Vergelijking tussen de seksen voor elke genus [‘geslacht’ in de indelingsleer van de biologie, staat net boven ‘soort’] was gebaseerd op microbiële cultuur-methodes van stoelgang-stalen. Vooruitgang op gebied van metagenomica [genetische informatie van de bakterieën en die van de gastheer] bieden een superieure detektie van de microbiële diversiteit maar op culturen gebaseerde methodes blijven echter nuttig om het aantal levende bakterieën te tellen bij klinische en toegepaste research. De verschillende bakterieën werden gekwantificeerd als aantal levende [die kolonies vormen op een voedingsbodem] en relatief aantal (RA; verhouding telling-per-soort op totaal aantal detekteerbare in % uitgedrukt). Anaëroben (Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Eubacterium & Lactobacillus) en aëroben (Escherichia, Streptococcus, Enterococcus) werden onderzocht.

Statistische testen gaven aan dat er geen significante sekse-verschillen waren qua frequentie (aantal) of aandeel (RA) van elke genus. Daarnaast was er geen significant verschil bij geslacht-vergelijkingen van het totaal aantal detekteerbare bakterieën (10¹⁰ cfu/g [cfu = kolonie-vormende éénheden] bij vrouwen en mannen) en de verhouding tussen alle detekteerbare aërobe en anaërobe bakterieën (Aëroob:Anaëroob Ratio: 1,21 bij mannen, 1,10 bij vrouwen). Deze resultaten suggereren consistente microbiële samenstellingen bij de geslachten binnen deze klinische groep.

Interakties tussen microbiële gemeenschappen en symptoom-expressie

Er werden statistische correlaties gebruikt om sekse-interakties tussen microbiële RA en M.E./CVS symptoom-factoren te onderzoeken. Meerdere significante verbanden tussen genera [meervoud van ‘genus’] en M.E./CVS-symptomen gaven aan dat het resultaten-patroon afwijkend was tussen de geslachten. De sekse-specifieke interakties geobserveerd voor Clostridium, Lactobacillus & Streptococcus worden besproken.

Clostridium

Bij de vrouwen was Clostridium positief geassocieerd met 8 van de 13 M.E./CVS-symptomen. Er waren significante kleine/middelmatige positieve correlaties voor vermoeidheid, neurocognitieve symptomen, slaap, immuniteit-stoornissen, totale ICC-symptomen en totale symptoom-score. Bij de mannen werd een tegengesteld verband gevonden, met een significante negatieve correlatie tussen Clostridium RA en stemming-symptomen. […]

Lactobacillus

Er waren positieve associaties tussen Lactobacillus en totale M.E./CVS symptoom-factoren bij de mannen in dit staal. Bij de vrouwen werden echter geen significante verbanden gezien tussen deze variabelen. Enkel bij de mannen werden matige effekten voor neurocognitieve en neurosensorische factoren genoteerd. Andere symptomen geassocieerd met neurologische stoornissen, inclusief pijn en stemming-factoren vertoonden ook consistent significante verbanden en gelijkaardige effekten bij mannen. Als we de gelijkaardige frequentie en distributie van Lactobacillus voor de geslachten in dit staal in overweging nemen, kunnen de verschillende symptoom-expressie bij mannen het best worden verklaard door een sekse-specifieke respons op dezelfde microbiële gemeenschap.

Streptococcus

Het afwijkend sekse-patroon van associaties tussen Streptococcus en M.E./CVS-symptomen was consistent voor 12 van de 13 symptoom-factoren. Correlaties voor Streptococcus RA suggereerden tegengestelde beschermende of pathogene kwalititeiten tussen de geslachten. Bij de mannen bleken kleine tot matige significante positieve associaties tussen Streptococcus RA en pijn, slaap, immuniteit, gastro-intestinale symptomen, genito-urinaire problemen, energie-produktie/transport stoornissen, ICC symptomen en totale. Omgekeerd, bij de vrouwen waren er significante negatieve correlaties tussen Streptococcus RA en pijn, neurosensorische en immuniteit- stoornissen.

Bifidobacterium: mogelijke sekse-consistentie

Hoewel enkel significant bij de vrouwelijke subgroep gaven de analyses van Bifidobacterium RA een voorbeeld voor consistent voorkomen bij de seksen in dit staal en ondersteunden ze mogelijke beschermende eigenschappen voor deze soort. Er waren significante beperkte negatieve correlaties tussen Bifidobacterium RA en vermoeidheid, neurocognitieve, neurosensorische, energie-produktie/transport stoornissen, ICC symptomen en totale symptomen.

Bespreking

Onze observaties in deze M.E./CVS-groep toonden a) geslacht-verschillen qua symptoom-presentatie; b) sekse-consistentie qua microbiële gemeenschappen en c) geslacht-specifieke interakties met darm-microbiomen en symptoom-expressie. Verbanden tussen symptoom-ernst en bakteriële waarden, in de context van sekse-consistentie qua microbiële gemeenschappen, impliceren geslacht-specifieke interakties met darm-microbiomen. We kunnen enkel hypothiseren over de precieze mechanismen van geslacht-interakties omdat de hormonale status van de patiënten in dit staal niet beschikbaar was. Er werd gesuggereerd dat wijzingen qua microbiële samenstelling en het daarmee verband houdend onevenwicht qua produktie van oestrogeen-receptor agonisten/antagonisten zou kunnen bijdragen tot immuniteit-stoornissen en andere symptomen die worden gezien bij M.E./CVS. Specifieke bakterie-klassen (Firmicutes, Actinobacteria & Proteobacteria) metaboliseren en moduleren de homeostase van steroïde geslacht-hormonen via genen die coderen voor hydroxysteroïd-dehydrogenase (HSD) enzymen. Bijzonderlijk soorten binnen de geslachten Clostridium, Bacteroides & Eubacterium zijn gekende producenten van de enzymen 7α- en 7β-hydroxysteroïd-dehydrogenase, die mensen en dieren in staat stellen cholesterol te absorberen, de voorloper van steroïd-hormonen. De resultaten van deze studie stellen echter ons huidig begrip van deze processen en in vraag en suggereren de noodzaak de gastheer-relatie met intestinale organismen op species-niveau te onderzoeken voor elk van deze 3 bakterie-geslachten.

Het verband tussen microbiomen en hormonen lijkt bidirectioneel. In populaties met intestinale dysbiose, kan het gevolg van veranderingen in het hormonaal metabolisme en ontregeling, de symptoom-expressie en variabiliteit helpen verklaren. Omgekeerd: hormonale onevenwichten kunnen ook intestinale dysbiose bestendigen. Het fylum [stam] Firmicutes omvat de soorten Clostridium, Lactobacillus en Streptococcus, die alle 3 interessante sekse-interakties vertoonden in onze groep. Bij toekomstige studies zou moeten worden overwogen de hormonale status en biomerkers na te gaan om mogelijke interakties met microbiële samenstelling te onderzoeken in een poging de fysiologie die aan de basis ligt van deze geslacht-verschillen af te lijnen.

Misschien weerspiegelen de verbanden tussen Clostridium en sommige M.E./CVS-symptomen bij vrouwen de invloed van het dieet en variatie op species-niveau. Een toename van Firmicutes bleek ook geassocieerd met een meer typisch ‘Westers’ dieet waarbij de opportunistische soorten Clostridium difficile & Clostridium perfringens zich snel ontwikkelen door de verhoogde inname van geraffineerde suikers. De sekse-specifieke verbanden in het huidig staal stellen verder vragen omtrent intestinale dysbiose bij M.E./CVS; in het bijzonder onderzoek naar hogere waarden van Clostridium species die neurologische symptomen bij vrouwen verergeren en naar het potentieel nut van behandelingen om het intestinaal evenwicht te herstellen.

Observaties aangaande de geslachten Lactobacillus & Streptococcus suggereren dat D-lactaat een bijdragende factor kan zijn tot de symptoom-expressie, bijzonderlijk bij mannen. Deze hypothese verklaart de neurologische symptomen van of M.E./CVS ten gevolge neurotoxische effekten van bakteriële metabolieten (D-melkzuur geproduceerd door de meeste Lactobacillus en Streptococcus soorten) op de hersenen en het zenuwstelsel [Galland, L. The gut microbiome and the brain. J. Medicinal Food (2014) 17: 1-12]. Er werden verhoogde waarden D-melkzuur gevonden in het serum van CVS-patiënten met intestinale bakteriële overgroei, geassocieerd met cognitieve en neurologische stoornissen [Uribarri J et al. D-lactic acidosis: a review of clinical presentation, biochemical features and pathophysiologic mechanisms. Medicine (1998) 77: 73-82], en verlaagd in respons op behandeling bij een groep CVS-patiënten. De mechanismen van een geslacht-specifieke respons op D-melkzuur werden niet overwogen.

Mogelijke sekse-verschillen qua symptoom-expressie als gevolg van of bijdragende factor tot de microbiële samenstelling hebben klinische en research-implicaties. Bij behandeling gericht op het herstel van de intestinale homeostase (faecale transplantaties, antibiotica en probiotica) dient men de individuele variatie en mogelijke geslacht-verschillen die de responsiviteit kunnen beïnvloeden te overwegen. Er moeten klinische testen worden ontworpen met voldoende grote groepen om sekse-vergelijkingen mogelijk te maken. Anders zou een gelijkaardige samenstelling binnen een klinische populatie verkeerdelijk kunnen worden geïnterpreteerd. In het bijzonder nopen de bevindingen omtrent Lactobacillus soorten bij mannen tot voorzichtigheid wat betreft voorbarige supplementering met D-lactaat producerende bakterieën. De resultaten ondersteunen echter de gezondheid-bevorderende effekten van Bifidobacteria, zoals werd geobserveerd bij diverse ziekten (waaronder prikkelbare darm syndroom, kanker, angst en depressie).

Gecombineerd suggereren onze resultaten het microgenderoom in een menselijke klinische populatie. De via analyses van de genera geobserveerde geslacht-interakties bieden geen specificiteit en moeten aanzetten tot verder onderzoek op species-niveau. Deze resultaten vragen om research naar de rol van de interaktie van geslacht-steroïden met microbiomen bij de modulatie van vermoeidheid, pijn, neurale en immuun-responsen die wordt gezien bij M.E./CVS. Dit is een klinisch complexe maar interessante research-populatie met overlappende symptomatologie die relevant is voor diverse klinische groepen. Onderzoek-inspanningen die fenotypes en een mechanistisch begrip van het menselijk microbioom genereren, vereisen onderzoek van mogelijke of geslacht- en funktionele verschillen wat betreft gemeenschappen met gelijkaardige samenstelling.

In ‘Heterologe immuniteit – overzicht’ lazen we al dat auto-immune ziekten kunnen worden geïnitieerd door infektie met virussen die coderen voor T-cel epitopen die kruis-reaktief zijn met ‘zelf’-antigenen, of geïnfekteerd met virussen die voor ‘zelf’-epitopen coderen. De aanwezigheid van kruis-reaktieve responsen die ‘zelf’ pathogeen-antigenen herkennen leidt niet noodzakelijkerwijs tot auto-immuniteit. Er moet een uitlokkende gebeurtenis, zoals een virale infektie, plaatsvinden…

Donald R. Staines (Australië) schreef in ‘Is Chronic Fatigue Syndrome an auto-immune disorder of endogenous neuropeptides, exogenous infection and molecular mimicry?’ (Medical Hypotheses (2004) 62: 646-652) reeds over een mogelijk mechanisme voor de ontwikkeling van CVS dat gebaseerd is op het verlies van immunologische tolerantie voor vaso-aktieve neuropeptiden (die werken als hormonen, neurotransmitters, immuun-modulatoren en neurotrofen (substanties die de overleving/groei van neuronen beschermen en bevorderen); en een rol spelen bij bloeddoorstroming in organen, thermoregulering, geheugen en concentratie) na infektie of significante lichamelijke inspanning.

Wellicht omwille van de complexiteit van de behandelde materie kreeg deze hypothese niet de aandacht die ze wellicht verdiende. In onderstaand artikel benaderen Britse onderzoekers dit alles iets breder en proberen ze de zaken wat éénvoudiger uit te leggen. Hopelijk wordt dit nu opgepikt en is dit een aanzet voor meer onderzoek op dit gebied.

Eenvoudig uitgelegd betekent ‘molecular mimicry’ (‘mimic’ = imiteren of nabootsen) dat een deel van een bepaald proteïne (peptide) sterk gelijkt op een deel van een totaal verschillend proteïne. De types proteïnen die een rol kunnen spelen bij auto-immune ziekte zijn ‘self’-proteïnen (‘eigen’, deel uitmakend van het menselijk lichaam; bv. myeline bij MS), proteïnen van infektueuze agentia (virus/bakterie) en voedsel-proteïnen. Het immuunsysteem herkent een deel van het proteïne van een indringer d.m.v. T-cellen – die receptoren (TCR) dragen die korte segmenten herkennen – geholpen door zgn. antigen-presenterende cellen (zoals macrofagen; die de indringer afbreken). De macrofaag gaat dan een proteïne-fragment (peptide) op zijn oppervlak dragen en ‘presenteert’ het dan aan de miljoenen circulerende T-cellen. Een T-cel met een passende receptor hecht zich aan het gepresenteerde proteïne-fragment, waardoor deze geaktiveerd wordt en andere delen van het immuunsysteem stimuleert (immuun-respons). Er is gebleken dat verscheidene gelijkaardige, maar ietwat verschillende fragmenten, door dezelfde T-cel kunnen worden herkend. Zo kan ‘molecular mimicry’ een auto-immune reaktie triggeren. Als het proteïne-fragment van een vreemde indringer, dat aan de T-cel wordt gepresenteerd, nauw verwant is met een deel van een ‘self’-proteïne (autoreaktive T-cel) dan zal het geaktiveerde immuunsysteem dit ook aanvallen (kruis-aktivatie => auto-immune respons). Het auto-immuniteit mechanisme kan ook via een antilichaam (i.p.v een T-cel) verlopen. En soms is het nog wat ingewikkelder dan dit maar dat zou ons te ver brengen… Auto-immuniteit is dus het resultaat van verlies van de immunologische tolerantie, de capaciteit van een individu om het onderscheid te maken tussen ‘self’ (eigen aan het lichaam) en ‘non-self’.

Merk op dat ook deze hypothese aangeeft dat niet één enkel micro-organisme de oorzaak van M.E.(cvs) zou zijn…

————————-

Med Hypotheses (2016) 87: 40-3

Microbes, molecular mimicry and molecules of mood and motivation

Morris JA (1), Broughton SJ (2), Wessels Q (2)

1 Department of Pathology, Royal Lancaster Infirmary, Lancaster LAI 4RP, UK

2 Faculty of Health and Medicine, Lancaster University, Lancaster LA1 4YQ, UK

De hypothese stelt dat funktionele aandoeningen [‘functional disorder’ of ‘functional somatic syndrome’ = lichamelijk syndroom zonder een verklaring voor organische ziekte, aantoonbare strukturele veranderingen of vastgestelde biochemische abnormaliteiten”. O.i. eigenlijk niet van toepassing op M.E.(cvs) waar wel degelijk abnormaliteit worden gevonden!], zoals prikkelbare darm syndroom, Chronische Vermoeidheid Syndroom en anorexia nervosa worden veroorzaakt door auto-antilichamen tegen neuronale proteïnen geïnduceerd door molekulaire ‘mimicry’ [nabootsing] met microbiële antigenen. De leeftijd-incidentie [voorkomen per leeftijd] van deze aandoeningen, het uitgesproken overwicht bij vrouwen, toename bij economische en technologische vooruitgang, het versneld worden door infektie en het ontbreken van histologische veranderingen zijn allemaal consistent met de hypothese. Ze kan direct worden getest aan de hand van menselijke serum-stalen, door te zoeken naar kruis-reaktie met hersen-proteïnen in model-systemen zoals Drosophila melanogaster [fruitvlieg]. De aandoeningen zouden in aanmerking kunnen komen voor behandeling met gepoold immunoglobuline. Identificatie en eliminatie van bakterieën die de kruis-reagerende antigenen tot expressie brengen, zou mogelijk moeten zijn.

Inleiding

Funktionele aandoeningen, zoals prikkelbare darm syndroom, Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) en anorexia nervosa (AN) zijn een belangrijke oorzaak van morbiditeit. Ze vormen een aanzienlijk deel van de belasting van de gemiddelde huisarts maar de pathogenese blijft een mysterie. Anders dan de meeste ziekten die bij mensen voorkomen, zijn er geen consistente microscopische veranderingen in lichaamsweefsels die een aanwijzing zijn voor de oorzaak. Deze funktionele aandoeningen hebben echter een aantal gemeenschappelijke kenmerken:

1. Ze komen veel meer voor bij vrouwen dan bij mannen.
2. De aanvang van de aandoening is meestal rond middelbare leeftijd. De leeftijd-incidentie bereikt een piek tussen de 20 en de 40, afhankelijk van de specifieke aandoening. De incidentie neemt dan af en een aanvang op oudere leeftijd is ongewoon.
3. Er is bewijsmateriaal dat ze meer courant voorkomen bij technologische, sociale en economische vooruitgang in de maatschappij.
4. Er wordt gesuggereerd dat infektie de aandoeningen kan versnellen en verergeren maar de verbanden blijven vaag.
5. Diagnostische histologische veranderingen in weefsels zijn afwezig.
6. Psychologische factoren kunnen belangrijk zijn maar zijn niet overtuigend als primaire of belangrijke oorzaak.

De hypothese die hier wordt onderzocht is dat deze kenmerken kunnen worden verklaard door molekulaire ‘mimicry’ tussen onze microbiële flora en neuronale proteïnen van de hypothalamus en darm; wat leidt tot auto-antilichamen die stemming en motivatie beïnvloeden.

De microbiële flora

Er zijn ongeveer 10 keer meer bakteriële cellen aanwezig in de darm dan dat er menselijke cellen in het lichaam zijn. Het aantal verschillende bakterie-soorten die kunnen aanwezig zijn, ligt in de grootte-orde van 400-800 […]. Elke bakterie heeft, gemiddeld, 3.000-5.000 genen die coderen voor 3.000-5.000 proteïnen. De grootte en complexiteit van het bakterieel proteoom is daarom immens maar kan niet precies bepaald worden omdat er genetische overlap is tussen verschillende soorten en genetische diversiteit binnen een soort.

Het menselijk genoom telt ongeveer 20.000 genen. Het aantal proteïnen bedraagt echter meer dan 250.000. Menselijke genen hebben meerdere exonen en differentiële ‘splicing’ [verandering van genetische informatie na transcriptie van DNA naar mRNA: tijdens het RNA-processing worden ‘introns’ (overbodige, niet-coderende stukken) uit het pre-mRNA geknipt en de resterende ‘exons’ van het pre-mRNA aan elkaar geplakt] van de RNA-transcripten van de exonen kan meerdere verschillende proteïnen opleveren. Verder zijn er menselijke enzymen die chemische groepen toevoegen en afsplitsen waardoor de proteïne-diversiteit verhoogt.

Het verwerven van immuniteit en het genereren van specifieke antilichamen vergt de gecoördineerde werking van macrofagen, T-lymfocyten en B-lymfocyten. Macrofagen fagocyteren bakterieën, doden ze d.m.v. intracellulaire enzymen en splitsen hun proteïnen in polypeptiden van 8-12 aminozuren. De polypeptiden worden dan op het oppervlak van de macrofaag geplaatst in de gleuf van een oppervlakte-proteïne genaamd MHC2 (‘major histocompatibility’ proteïne type-2). De taak van de T- en B-lymfocyten, die samenwerken, is het polypeptide te gebruiken als een code voor het proteïne waarvan het werd afgeleid. Als wordt geoordeeld dat proteïne verschillend is van ‘zelf’ [‘Self’ antigenen worden gewoonlijk getolereerd door het immuunsysteem, ‘Non-self’ antigenen worden als indringers geïdentificeerd en aangevallen. Auto-immuniteit is wanneer een organisme niet is staat is om de eigen onderdelen als ‘self’ te herkennen, waardoor een immuun-respons tegen de eigen cellen en weefsels toegelaten wordt.] en als het van een potentieel pathogeen organisme komt, dan zullen antilichaam-molekulen worden gegenereerd die het proteïne herkennen. Maar als het proteïne lijkt op ‘zelf’-proteïnen zal de produktie van antilichamen schadelijk zijn. Het precieze mechanisme wordt niet volledig begrepen maar een belangrijk deel is de vorming van een complex tussen de T-cel oppervlakte-receptor, het polypeptide en de MHC2 molekule. De herkenning is daarom afhankelijk van de vorm van de specifieke T-cel receptor. Er zijn zowel helper en suppressor T-cellen, en op een bepaalde manier leiden de helper T-cellen tot antilichaam-produktie door B-cellen, terwijl de T-cel suppressor antilichaam-produktie inhibeert.

De taak van het immuunsysteem is extreem ingewikkeld en kan worden geanalyseerd in statistische termen [Morris JA. Autoimmunity; a decision theory model. J Clin Pathol, 40 (1987) 40: 210-215]. Er zijn 10 triljoen mogelijke manieren waarop 20 aminozuren kunnen combineren om een polypeptide-keten van 10 aminozuren lang te vormen (20¹⁰ = 10¹³). Het totaal aantal proteïnen in het gecombineerd menselijk en bakterieel proteoom is waarschijnlijk minder dan een miljoen en met een gemiddelde proteïne-lengte van 300 aminozuren, is het totaal aantal polypeptiden van 10 aminozuren lang minder dan 10⁹. Zodoende volstaan polypeptide-ketens van 7 aminozuren (20⁷ = 1,28 x 10⁹) waarschijnlijk om te coderen voor elk mogelijk proteïne. De belangrijkste receptor is de T-cel receptor en de sleutel-beslissing is de differentiatie tussen lijkend op en verschillend van ‘zelf’.

Een belangrijk probleem bij het beslissing-proces is dat er een omvangrijke overlapping is tussen bakteriële genen en proteïnen, en menselijke genen en proteïnen. Proteïne-strukturen die essentiële funkties hebben blijven behouden tijdens in evolutie en we delen letterlijk ons genoom en proteoom met de rest van de biologische wereld. Als een pathogeen proteïnen deelt met een menselijke gastheer dan zal de taak om antilichamen op te wekken die enkel de niet-gemeenschappelijke proteïnen veel moeilijker zijn. Als de eerste blootstelling aan het pathogeen een hoge dosis heeft en een levensbedreigende infektie optreedt, dan moet de beslissing vlot verlopen en het risico op fouten zal verhogen. Ook als de eerste blootstelling later in het leven (wanneer het immuunsysteem verslechterd) optreedt, zal het risico op vergissing verhogen.

Gender-verschillen

Beslissingen worden in onzekerheid genomen en zelfs een zeer gesofisticeerd beslissing-systeem op basis van een optimale beslissing-strategie is vatbaar voor fouten; hoe ingewikkelder het systeem, hoe meer overbodigheid in het systeem wordt ingebouwd, hoe lager de fouten-marge zal zijn. Maar fouten kunnen niet volledig worden geëlimineerd.

Laat ons het falen om te reageren op een vreemd proteïne op een pathogeen als een vals-negatieve beslissing definiëren. Omgekeerd is het reageren op een proteïne dat lijkt op ‘zelf’ een vals-positieve beslissing. Aanpassing van de beslissing-criteria om vals-negatieven automatisch te reduceren, verhoogt het aantal vals-positieven en vice versa. Dit is wederom een eigenschap van de zgn. ‘statistical decision theory’. Een vals-negatieve respons zal het risico op infektie verhogen. Een vals-positieve repsons zal het risico op auto-immune ziekte verhogen. Sommige individuen zullen fouten maken aan de ene kant en sommigen aan de andere kant. Het is daarom opmerkenswaardig dat mannen over het algemeen meer neigen tot infektie terwijl vrouwen een verhoogd risico op auto-immune ziekte hebben. Dit is in het bijzonder van toepassing op orgaan-specifieke auto-immune ziekten waarvan wordt gedacht dat auto-antilichamen een rol spelen, bv. schildklier-ziekte, pernicieuze anemie [kwaadaardige bloedarmoede veroorzaakt door een vitamine-B12 opname-probleem], myasthenia gravis [ernstige spierzwakte] en primaire biliaire cirrhose [PBC, een auto-immune lever-aandoening]. De vrouw/man-verhouding bij deze aandoening ligt rond 10. De overmaat vrouwen bij prikkelbare darm syndroom, CVS en AN is even extreem en daarom past dit bij het idee dat auto-antilichamen tegen zenuw-cellen deel zouden kunnen uitmaken van de pathogenese van deze aandoeningen.

Voorkomen per leeftijd

Morbiditeit en mortaliteit komen meer voor bij stijgende leeftijd omdat de meerderheid van de ziekten een gevolg zijn van een graduele verslechtering van de prestaties van onze complexe informatie-verwerking systemen. Ziekte veroorzaakt door courante pathogenen bij de eerste blootstelling genereert echter een verschillende leeftijd-incidentie curve. De waarschijnlijkheid van een eerste blootstelling aan courante organismen daalt exponentieel na de geboorte. Hoe couranter het organisme, hoe sneller de exponentiële afname. Maar de waarschijnlijkheid op fouten na eerste blootstelling zal stijgen in funktie van de leeftijd omdat het immuunsysteem veroudert, net zoals andere lichaam-systemen. Dus zal de leeftijd-incidentie curve die we zouden voorspellen voor een auto-immuun ziekte (optredend ten gevolge ‘molecular mimicry’) er één zijn die piekt op middelbare leeftijd en dan daalt. Verder zal hoe couranter het organisme is, hoe vroeger de piek zal optreden; hoe minder courant het organisme, hoe later de piek.

Deze vorm van leeftijd-incidentie wordt gezien bij de funktionele aandoeningen. AN piekt rond de 20, terwijl prikkelbare darm syndroom en CVS pieken rond de 30-40. Deze aandoeningen ontstaan niet op latere leeftijd omdat men tegen dan vrijwel geen nieuwe bakterieën tegenkomt.

Veranderingen met de tijd

De verspreiding van microben wordt beïnvloed door technologische, sociale en economische verandering. Een opvallend historisch voorbeeld is lepra. Lepra is een ziekte van armoede, overbevolking en slechte hygiëne; die wordt verspreid door langdurig persoonlijk contact. De ziekte was niet ongewoon in Europa in de Middeleeuwen maar is nu zeer zeldzaam. Een ander voorbeeld, relevanter voor deze hypothese, is poliomyelitis [polio, kinderverlamming]. Epidemieën van paralytische poliomyelitis kwamen voor bij zij die het beter stelden in de maatschappij, tegen het einde van de 19^e eeuw. In dit geval veroorzaakten armoede, overbevolking en slechte hygiëne een snelle verspreiding van het virus en kinderen met deze aandoening werden blootgesteld tijdens het eerste levensjaar. Verbeterde sociale omstandigheden vertraagden de verspreiding van het virus en onder deze omstandigheden trad de eerste blootstelling later in de kindertijd op. Om redenen die niet volledig worden begrepen, leidde latere blootstelling tot een verhoogd risico op verlamming.

Een ander voorbeeld is klierkoorts veroorzaakt door het Epstein-Barr virus. De ziekte klierkoorts is zeldzaam bij Afrikaanse kinderen en bij de lagere sociale klassen in Europa en Noord-Amerika. Deze kinderen worden op vroege leeftijd aan het virus blootgesteld en vertonen slechts een milde ziekte. Midden-klasse kinderen in Europa Noord-Amerika kunnen de leeftijd van teenager bereiken zonder aan het virus te zijn blootgesteld. Eerste blootstelling als teenager zal meer waarschijnlijk leiden tot een ernstige ziekte.

Er zijn waarschijnlijk meerdere factoren betrokken bij de stijgende ernst van ziekte bij latere blootstelling:

1. Kinderen blootgesteld tijdens de eerste 6 maand van hun leven zullen gedeeltelijke bescherming hebben door maternale IgG en, indien ze borstvoeding kregen, door IgA in de moeder-melk.
2. Een verminderde circulatie van organismen leidt tot een wijziging van endemische naar epidemische verspreiding. Epidemische verspreiding leidt tot latere blootstelling en een hogere dosis bij eerste blootstelling.
3. Het Epstein-Barr virus wordt verspreid via lichaamsvochten en nauw contact als teenager zou geassocieerd kunnen zijn met een hogere dosis bij eerste blootstelling.
4. Het immuunsysteem verslechtert met de leeftijd, net zoals alle lichaam-systemen, zodat fouten meer waarschijnlijk worden. Dit betekent zowel vals-positieven als vals-negatieven. Een verstoorde respons zal meer waarschijnlijk leiden tot een ernstige infektie alsook auto-immune ziekte.

Een ganse reeks van immuun-gemedieerde ziekten komen meer voor in technologisch geavanceerde landen de voorbije 50 jaar. Deze omvatten: astma, hooikoorts, eczema, type-1 diabetes mellitus en Multipele Sclerose. De term ‘hygiëne-hypothese’ wordt dikwijls gebruikt. Dit impliceert dat sociale vooruitgang leidt tot een gewijzigd patroon van blootstelling aan microben en dit leidt op z’n beurt tot een verhoogd risico op immuun-gemedieerde ziekte.

Prikkelbare darm syndroom, CVS en AN nemen ook toe in technologisch geavanceerde landen. Eens te meer past dit bij het concept van een auto-immuun mechanisme.

Infektie

Er is bewijs dat infektie funktionele aandoeningen kunnen teweegbrengen of verergeren. De aanvang van prikkelbare darm syndroom volgt gewoonlijk na een episode van infektueuze diarree. CVS kan getriggerd worden door infektueuze mononucleose en virale hepatitis. Er is een toenemende interesse in het concept van ‘cross-talk’ tussen de microbiële flora en het darm-, autonoom en centraal zenuwstelsel. Er zijn een aantal manieren waarop bakteriële secretorische produkten neuronale funktie zouden kunnen beïnvloeden maar die werken bij zowel mannen als vrouwen van alle leeftijden. Slechts de vorming van auto-antilichamen is overheersend vrouwelijk en ontstaat op middelbare leeftijd.

Histologische veranderingen afwezig

Infektie veroorzaakt normalerwijs schade aan de weefsels en triggert inflammatie. Bakterieën en virussen kunnen cellen direct beschadigen en ze stimuleren een immuun-respons die ook cellulaire schade veroorzaakt en inflammatie uitlokt. Inderdaad: veel van onze kennis over ziekte en onze klassificatie-systemen van ziekten hangen af van het voorkomen van pathologische veranderingen vastgesteld via licht-microscopie.

De aanwezigheid van histologische veranderingen is een aanwijzing voor de oorzaak maar een afwezigheid van histologische veranderingen betekent niet noodzakeljk een afwezigheid van aanwijzingen voor de oorzaak. Molekulen, zoals bakteriële toxinen of auto-antilichamen, kunnen funktionele effekten veroorzaken zonder histologische verandering. Er is steeds meer bewijs dat bakteriële toxinen kunnen inwerken op de neurale systemen die de ademhaling controleren voor de oorzaak van ‘sudden infant death syndrome’ [wiegedood]. Dit resulteert in sterfte zonder diagnostische histologische bij autopsie. Een ander voorbeeld, meer direct relevant voor de hypothese van dit artikel, is myasthenia gravis. Een auto-antilichaam tegen het acetylcholine-receptor proteïne veroorzaakt spierzwakte. De ziekte is meer courant bij vrouwen dan bij mannen en de piek-incidentie ligt rond de 30 jaar. Er werden auto-antilichamen, die circulerende regulerende peptiden en neuronale proteïnen in de hypothalamus herkennen, gevonden bij patiënten met anorexia nervosa. Er zijn ook meldingen van auto-antilichamen tegen serotonine bij CVS. Post-streptococcen chorea [een neurologisch symptoom: plotse, snelle en ongerichte bewegingen] wordt veroorzaakt door auto-antilichamen tegen basale ganglia proteïnen die kruis-reageren met streptococcen oppervlakte-antigenen. In al deze gevallen is er een afwezigheid van of een gebrek aan histologische veranderingen, zeker wat betreft diagnostische microscopische veranderingen.

Auto-antilichamen tegen darm-, autonome of centrale neuronen zijn een plausibele verklaring voor funktionele aandoeningen. De bloed-hersen-barrière zal de toegang verhinderen tot een groot deel van het centraal zenuwstelsel maar capillairen in de hypothalamus laten IgG-antilichamen door [via poriën in de endotheliale cellen] tot de plaats die de autonome respons en emotionele responsen controleert.

Psychologische theorieën

De funktionele aandoeningen worden dikwijls ‘psychosomatische ziekten’ genoemd. Deze term heeft 2 betekenissen. In oudere literatuur was de term synoniem met ‘psychogeen’ (wat ‘tussen de oren’ of ingebeelde ziekte impliceert). De modernere betekenis is echter dat psychosomatische aandoeningen worden veroorzaakt door de interaktie van psychologische en lichamelijke factoren.

[Funktionele somatische syndromen (FSS) – multipele chemische sensitiviteit, ‘sick building’ syndroom, repetitieve stress letsel, bijwerkingen van siliconen borst-implantaten, Golf Oorlog syndroom, chronische ‘whiplash’, Chronische Vermoeidheid Syndroom, prikkelbare darm syndroom, fibromyalgie, enz. – worden door de aanhangers van de psychologische school verkeerdelijk gelijkgesteld met psychosomatisch. Een aantal klinici aanvaarden dat deze aandoeningen reëel zijn. Psychologen/psychiaters stellen echter (pseudo-wetenschappelijk): “Hoewel discrete pathofysiologische oorzaken uiteindelijk kunnen worden aangetoond; wordt bij sommige patiënten met FSS hun lijden verergerd door een zichzelf in stand houdende, zelf-bevestigende cyclus, waarbij courante symptomen foutief worden toegeschreven aan een ernstige abnormaliteit en waardoor het geloof van de patient dat zij/hij een ernstige ziekte heeft, wordt versterkt. Enz.”… Een funktioneel symptoom is een medisch symptoom dat wordt beschouwd als ontstaan door een probleem in de werking van het zenuwstelsel en niet veroorzaakt door een struktureel probleem of pathologische gedefinieerde ziekte. Het mag uit onze bijdragen hier duidelijk zijn dat er bij M.E.(cvs) wel degelijk strukturele/organische/somatische problemen zijn. FSS is, zoals cvs, een ‘vuilbak-diagnose’. De term wordt door sommigen gebruikt als synoniem voor ‘onverklaard’ (men erkent de symptomen maar er lijkt niets abnormaals te worden gevonden).]

Het is het eerste idee dat leidt tot niet-overtuigende verklaringen. Er zou, bijvoorbeeld, een verhoogde incidentie van lichamelijk en sexueel misbruik in de kindertijd geweest kunnen zijn bij mensen die funktionele aandoeningen gaan vertonen. Het is makkelijk om te begrijpen hoe dit symptomen bij volwassen zou kunnen beïnvloeden maar het is lichtgelovig te bedenken dat misbruik de enige en afdoende oorzaak voor de funktionele aandoeningen zou zijn. Zo zullen moderne concepten voor de perfecte lichamelijke vorm die wordt gepromoot door de mode-industrie, teenagers beïnvloeden om te gaan diëten maar er moet zeker iets meer diepgaand en fundamenteel aan de hand zijn om vermagering/uithongering of zelfmoord te induceren.

Bespreking

Auto-antilichamen tegen neuronale proteïnen geïnduceerd door blootstelling aan microbiële antigenen zijn een plausibele verklaring voor funktionele aandoeningen zoals prikkelbare darm syndroom, CVS en AN. De leeftijd-incidentie, verhoogde frequentie bij vrouwen, veranderingen van de incidentie met de tijd, ontbreken van histologische veranderingen en bewijs voor microbiële precipitatie passen allemaal bij een auto-immune aandoening. […] Auto-antilichamen die op het limbisch systeem werken, zouden extreme emoties kunnen induceren, leidend tot afkeer en angst. […].

Er werden auto-antilichamen tegen regulerende peptiden en serotonine gevonden bij patiënten met AN en CVS. Verder werd er in publicaties gesproken over het concept van bakteriële translocatie [passage van (bestanddelen) van bakterieën door het darm-slijmvlies naar het bloed, lymfeklieren en organen] en ‘molecular mimicry’ leidend tot de produktie van auto-antilichamen. Er is dus reeds enige directe experimentele ondersteuning voor de hypothese die we voorstellen.

Om deze hypothese te onderzoeken, moeten we zoeken naar antilichamen tegen neuronale proteïnen bij patiënten met bovenstaande funktionele aandoeningen. Een belangrijk aspect voor de hypothese is dat genen en proteïnen evolutionair behouden blijven, zodat diverse dieren (vliegen, muizen en mensen) gelijkaardige neuronale proteïnen zullen hebben. De gedetailleerde anatomie van de hersenen van vliegen, muizen en mensen is duidelijk verschillend maar de bouwstenen zijn gelijkaardig. Dit betekent dat we vliegen, zoals Drosophila melanogaster, kunnen gebruiken als een primair model-organisme om menselijke auto-antilichamen te detekteren. D. melanogaster werd in feite al meer dan 100 jaar gebruikt in veel research-gebieden van menselijke ziekten en funktie. In de neurowetenschappen is research, die gebruikmaakt van een waaier aan genetische en molekulaire instrumenten in die vlieg, fundamenteel gebleken voor ons begrip van, bijvoorbeeld, leren en geheugen, slaap, circadiaanse ritmes en de neuro-endocriene regulering van ouder-worden. Als menselijke auto-antilichamen binden op neuronale proteïnen van D. melanogaster kan dit gevisualiseerd worden d.m.v. immunofluorescentie en microscopie. De proteïnen kunnen daaropvolgend worden geïdentificeerd en hun sequentie bepaald m.b.v. een brede waaier aan technieken die beschikbaar zijn voor dit model-organisme.

Als auto-antilichamen een significante rol spelen dan zou immunotherapie op basis van gepoold IgG van gezonde individuen een behandel-optie kunnen zijn bij ernstige, in het bijzonder levensbedreigende, gevallen (zoals AN). Op langere termijn dient men de specifieke kruis-reagerende proteïnen van bakterieën in de microbiële flora (die de auto-antilichamen induceren) te identificeren. De bakterieën van de microbiële flora van een individu zijn slechts een subset van alle bakterieën en het zou mogelijk moeten zijn het verantwoordelijk organisme [kan voor elk individu anders zijn] te verdringen en te vervangen met een nauw verwant organisme dat het oorzakelijk proteïne niet vertoont. Verder zijn we steeds meer de mening toegedaan dat enkel bakterieën die het lichaam binnendringen waarschijnlijk hoge concentraties IgG auto-antilichamen opwekken en onderhouden, en daarom is de identificatie van de verantwoordelijke bakterieën en hun vervanging wellicht niet zo moeilijk als op het eerste zicht lijkt.

In een eerder stuk, getiteld ‘‘Molecular mimicry’, auto-immuniteit & infektie’ schreven we over een hypothese betreffende een mogelijke auto-immune oorzaak voor M.E.(cvs). In onderstaand stuk opperen de auteurs dat er bij POTS – overlappend met M.E.(cvs) – ook een auto-immune component in het spel kan zijn.

Posturaal orthostatisch tachycardia syndroom (POTS) is een heterogene aandoening van het autonoom zenuwstelsel waarbij een verandering van neerliggen naar rechtopstaan een abnormaal grote verhoging van de hartslag of tachycardie (30 bpm binnen 10 min staan of ‘head-up tilt’) veroorzaakt. Deze respons gaat gepaard met een vermindering van de bloeddoorstroming naar de hersenen en daardoor een spectrum van symptomen verbonden met cerebrale hypo-perfusie. (Voor meer info over de connectie met M.E.(cvs): zie elders op deze paginas: zoek op ‘POTS’ of het werk van Julia Newton.).

We gaven ook al meerdere keren duiding bij artikels van Yehuda Shoenfeld (een expert-getuige bij gevallen van schade door nadelige vaccin-reakties in het ‘US National Vaccine Injury Compensation Program): ‘Aanhoudende aanwezigheid & hersen-translocatie van vaccin-adjuvanten’, ‘CVS & FM na immunisatie met hepatitis-B vaccin’, ‘ASIA (auto-immuun/inflammatoir syndroom geïnduceerd door adjuvanten) syndroom’ & ‘Vaccinatie en CVS’.

————————-

Lupus (2016) 0, 1-4

Postural Orthostatic Tachycardia Syndrome (POTS) – A novel member of the auto-immune family

S Dahan (1,2), L Tomljenovic (3) & Y Shoenfeld (1,2)

1 Zabludowicz Centre for Auto-immune Diseases, Sheba Medical Centre, Tel Hashomer, Israel

2 Sackler Faculty of Medicine, Tel Aviv University, Israel

3 Faculty of Medicine, University of British Columbia, Vancouver, BC, Canada

(Editoriaal opinie-stuk)

De geschatte prevalentie van POTS is minstens 170/100.000. Deze schatting is gebaseerd op de bevinding dat 40% van de patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) ook lijden aan POTS. Inderdaad: CVS is een frequente en belangrijke klacht bij POTS [team van Julia Newton: Postural orthostatic tachycardia syndrome is an under-recognized condition in Chronic Fatigue Syndrome. QJM (2008) 101: 961-965; zie ook ander werk op deze paginas] en er werd consistent een substantiële overlap tussen POTS en CVS gerapporteerd in de literatuur. [bv. Schondorf R, Freeman R. The importance of orthostatic intolerance in the Chronic Fatigue Syndrome. Am J Med Sci (1999) 317: 117-23] Ondanks het veelvuldig voorkomen en significante negatieve impact op de bevolking, zijn de oorzaken van POTS en CVS onduidelijk en er zijn momenteel slechts beperkt-doeltreffende behandelingen voor deze complexe aandoeningen. Zowel genetische als niet-genetische factoren (zoals trauma, bakteriële of virale infektie en zwangerschap) kunnen aanleiding geven tot POTS. Daarnaast wordt steeds meer erkend dat POTS en CVS kunnen worden getriggerd door verscheidene medicijnen (middelen tegen hoge bloeddruk, antipsychotica) en door vaccins [Agmon-Levin N, Shoenfeld Y. Chronic Fatigue Syndrome with autoantibodies: the result of an augmented adjuvant effect of hepatitis-B vaccine and silicone implant. Autoimmun Rev (2008) 8: 52–55 /// Exley C, Swarbrick L, Gherardi RK, Authier FJ. A role for the body burden of aluminium in vaccine-associated macrophagic myofasciitis and Chronic Fatigue Syndrome. Med Hypotheses (2009) 72: 135-139].

Er werd gesuggereerd dat een auto-immuun mechanisme betrokken is bij de oorzaak van zowel POTS als CVS [o.a. Rosenblum H, Shoenfeld Y, Amital H. The common immunogenic etiology of Chronic Fatigue Syndrome: from infections to vaccines via adjuvants to the ASIA syndrome. Infect Dis Clin North Am. (2011) 25: 851-863; zie ook links in onze inleiding], omwille van het frequent aantreffen van auto-antilichamen (inclusief ANA [anti-nucleaire antistoffen (ook anti-nucleaire factor, ANF, genoemd); antilichamen gericht tegen onderdelen van de eigen celkern]) bij POTS/CVS-patiënten. Meer specifiek worden ganglion A3 acetylcholine receptor antilichamen [α3-AChR Ab, veroorzaakt auto-immune dysautonomie] gevonden bij minstens één op zeven POTS-patiënten. Bovendien werden verscheidene auto-antilichamen, inclusief deze gericht tegen cardiale proteïnen, β1/2-adrenerge [binden specifiek met en worden geaktiveerd door de catecholaminen adrenaline en noradrenaline; ze komen tussen bij het overbrengen van impulsen van zenuw naar eindorgaan], M2/3 muscarine & N-type acetylcholine receptoren [de nicotinerge acetylcholine-receptoren (nAChR) zijn responsief op nicotine en werken als ion-kanalen (wijzigen de doorlaatbaarheid van de cel); de muscarine acetylcholine-receptoren (mAChR) zijn responsief op muscarine en werken via een ‘tweede boodschapper’ om signalen naar de cel te geven], geïdentificeerd bij POTS-patiënten, wat het idee versterkt dat POTS een lid is van de auto-immune autonome neuropathieën familie. De aanwezigheid van auto-antilichamen kan er voor zorgen dat het hart en het autonoom zenuwstelsel kwetsbaar zijn voor pathologische stimuli, en een nadelige auto-immune reaktie kan mogelijks inflammatoire responsen triggeren met letsel aan het myocard [hartspier(weefsel)] alsook aan de perifere autonome zenuwen tot gevolg. Daarnaast kunnen immunoglobulinen binnendringen/internaliseren in levende vatbare specifieke cellen, via diverse mechanismen (endocytose [opname van extra-cellulaire macro-molekulen in de cel via insluiting door het celmembraan]) waarbij verschillende delen van de molekule betrokken zijn. Na endocytose kan het immunoglobuline zich richten tegen verschillende intracellulaire componenten van de cellulaire signalisering, leidend tot dysfunktie van de specifieke cel. Deze scenario’s kunnen de bijdrage van pathogenie auto-antilichamen tot de pathofysiologie van diverse auto-immune ziekten, inclusief POTS, ophelderen.

POTS, CVS en auto-immune aandoeningen hebben een vrouwen sterk de overhand, wat weerom een gemeenschappelijke etiologische factor suggereert. De klinische betekenis van de positieve ANA-test bij CVS-patiënten is waarschijnlijk te wijten aan differentiële diagnoses van Systemische Lupus Erythematosus (SLE) en andere diffuse bindweefsel-ziekten. Inderdaad: zowel POTS als CVS komen frequent samen voor met systemische auto-immune aandoeningen, inclusief Multipele Sclerose, Sjögren’s syndroom [chronische reumatische systemische auto-immuunziekte], SLE en Raynaud’s fenomeen [verminderde bloeddoorstroming naar handen en/of voeten]. Er werd ook gevonden dat 74% van de SLE-patiënten met fibromyalgie/CVS ook neuraal-gemedieerde hypotensie [NMH; lage bloeddruk veroorzaakt door een abnormale reflex tussen hart en autonoom zenuwstelsel] hebben.

Met betrekking tot post-HPV [humaan papilloma virus] -vaccinatie POTS, is het waarschijnlijk dat sommige patiënten eenvoudigweg geen of de verkeerde diagnose krijgen, wat leidt tot onder-rapportering en een gebrek aan gegevens betreffende de incidentie van POTS na vaccinatie. Analyse van de ‘US Vaccine Adverse Event Reporting System’ (VAERS) database onderbouwt deze bezorgdheid. In het bijzonder: hoewel de meerderheid van POTS-gerelateerde symptomen werden gerapporteerd in 4-16% van mensen die HPV-vaccinatie kregen, werd POTS slechts door 0,07% van de gevallen gerapporteerd. Vergeleken met 2 andere vaccins (Menactra [meningitis] & Varivax [waterpokken]) die adolescenten en jonge individuen routinematig krijgen in de V.S., hadden HPV-vaccins het hoogste aantal POTS- en CVS-gerelateerde klachten. Het aantal POTS/CVS-symptomen was gemiddeld 3 tot 5 maal hoger bij mensen gevaccineerd tegen HPV t.o.v. Varivax. Er werd ook een relatief hoge frequentie meldingen van POTS/CVS-symptomen opgetekend voor het Menactra vaccin, wat suggereert dat het risico van deze syndromen kan variëren tussen verschillende vaccins. Indien de geassocieerde symptomen psychogeen zouden zijn en niet gerelateerd met een specifiek vaccin, maar eerder een reactie op de injektie zelf, zou men een meer egale verdeling van de meldingen bij de verschillende vaccins verwachten. Dit is duidelijk niet het geval. Omdat zowel POTS als CVS zeer invaliderende aandoeningen kunnen zijn, is een nauwere follow-up van patiënten, die zich aandienen met relevante klachten na vaccinatie, aanbevolen om de echte incidentie van deze syndromen te kunnen bepalen bij bepaalde vaccins.

Er zijn meerdere plausibele verklaringen voor het voorkomen van abnormale cardiale manifestaties (inclusief sterfte), na HPV-vaccinatie. Er bleek dat […] delen van het kapsel-proteïne van HPV overéénkwamen met menselijke proteïnen die, indien gewijzigd, gelinkt bleken met ritmestoornissen, cardiovasculaire ziekten en plotse dood. […]

Samengevat: het geciteerde onderzoek bevestigt eerdere meldingen die een hoog niveau van perfecte peptide-overéénkomsten tussen bakteriële/virale antigenen en het menselijk proteoom beschrijven, en breidt dit uit. [Trost B et al. No human protein is exempt from bacterial motifs, not even one. Self Nonself (2010) 1: 328-334 /// Trost B et al. Bacterial peptides are intensively present throughout the human proteome. Self Nonself (2010) 1: 71-74] Verder suggereert het dat mogelijke immune kruis-reakties voortvloeiend uit het gebruik van HPV-kapsel-proteïne in HPV-vaccins een risico kan betekenen voor cardiovasculaire abnormaliteiten (en fatale afloop), alsook POTS. De noodzaak voor een beter begrip van potentiële antigen kruis-reaktiviteit (die op dit moment ontrbeekt) wordt beklemtoond, aangezien het niet analyseren en beperken van kruis-reaktiviteit kan leiden tot schadelijke, zelfs dodelijke, post-vaccinatie voorvallen.

Dr. Andreas Goebel is een anesthetist/pijn-specialist opgeleid aan de universiteiten van Würzburg, Oxford (en – voor immunologie – Harvard). Zijn research focust op de rol van het immuunsysteem bij chronische pijn en immuun-modulerende behandelingen voor onverklaarde chronische pijn aandoeningen (vooral ‘Complex Regional Pain Syndrome’). Hij krijgt o.a. ondersteuning van de ‘Pain Relief Foundation Liverpool’. Hij ontvangt ook vergoedingen vanuit de farmaceutische industrie (Biotest AG dat Intratect IV Ig infusie test, Axsome Therapeutics Inc, CSL-Behring e.a.).

Hier heeft hij uitleg over het concept van de auto-immuniteit veroorzaakte pijn en hoe dit bij M.E.(cvs) – en andere aandoeningen – zou kunnen spelen… (Lees ook de andere stukken met betrekking tot auto-immuniteit.)

Ter info vooraf :Immunoglobulinen (Ig, of antilichamen) zijn proteïnen die bestaan uit 2 identieke zware en twee identieke lichte aminozuur-ketens. Bij elk van deze ketens is er een constant deel en een variabel deel. Het constante deel staat in voor de stabiliteit en de interaktie met lichaamseigen receptoren op (immuun)cellen. Het variabele deel bindt het antigeen. Door middel van enzymen kan een antilichaam in 3 delen worden gesplitst: 2 Fab-fragmenten (de antigen-bindende delen; bestaan uit de lichte en een deel van de zware keten) en een Fc-deel (bestaande uit een deel van beide zware ketens). Het Fc-fragment (kristalliseerbaar) is het staart-gebied van een antilichaam en interageert met cel-oppervlakte receptoren, Fc-receptoren en sommige proteïnen van het complement-systeem. Het Fab-fragment (antigen-binding) is het gebied van een antilichaam dat bindt met antigenen.

————————-

Autoimmun Rev. [pre- print 2016 Feb]

Autoantibody pain

Goebel A

Pain Research Institute, Department of Translational Medicine, University of Liverpool, & The Walton Centre NHS Foundation Trust, Liverpool, UK

Samenvatting

Als auto-antilichamen binden op doelwit-weefsels, kan Fc-gebied-afhankelijke inflammatie pijn induceren via mediatoren die nociceptoren [pijn-receptoren] exciteren. Maar er is ook een andere mogelijkheid, waarbij binding van auto-antilichamen op nociceptoren op een directe manier pijn kan veroorzaken, zonder inflammatie. Er wordt gedacht dat dit optreedt ten gevolge door Fab-gebied gemedieerde modificatie van de zenuw-overdracht, transmissie of afgifte van neuropeptiden. Bij 3 aandoeningen (complex regionaal pijn syndroom [CRPS of post-traumatische dystrofie; een uitermate pijnlijke en vaak invaliderende aandoening die doorgaans ontstaat na een botbreuk, een operatie of een ander lichamelijk trauma], auto-immuniteit tegen ‘voltage-gated’ kalium-ion-kanaal complex [‘voltage-gated’ ion-kanalen zijn een klasse trans-membraan ion-kanalen die worden geaktiveerd door veranderingen in het elektrisch potentiaal verschil bij dit kanaal en geven aanleiding tot elektrische signalen; ze zijn bijzonder belangrijk in zenuw- en spiercellen maar komen in veel cellen voor] & Chronische Vermoeidheid Syndroom [CVS]) was er geen of weinig inflammatie; initiële laboratorium- en test-resultaten suggereerden een mogelijke rol voor door auto-antilichamen gemedieerde mechanismen. Er is meer research vereist om de pathogene rollen van auto-antilichamen in deze en andere chronische pijn aandoeningen vast te stellen. Het concept van auto-antilichaam gemedieerde pijn biedt hoop op de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor nu nog onbeheersbare pijn.

1. Inleiding

De doelstelling van dit overzicht is om het concept ‘auto-antilichaam pijn’ te belichten. Het focust op het domein van met auto-antilichamen geassocieerde, non-inflammatoire chronische pijn aandoeningen [CRPS, auto-immuniteit tegen ‘voltage-gated’ kalium-ion-kanaal complex & CVS].

Chronische pijn is een courant gezondheid-probleem dat verbonden is met een slechte levenskwaliteit. De meeste patiënten met chronische pijn zullen met verloop van tijd zowel met pijn geassocieerde dysfunktie en psychologische co-morbiditeit ontwikkelen, zodat chronische pijn aandoeningen hoge kosten voor het individu, hun familie, gezondheid-systemen en de gemeenschap meebrengen. Erkenning van het belang van chronische pijn als een probleem in de gezondheidszorg en de noodzaak voor het vinden van doeltreffende management-strategieën werd steeds groter.

Een begrijpen van de biologische mechanismen die aan de basis van chronische pijn liggen, is vereist wil men doeltreffende pijn-therapieën ontwikkelen maar toch zijn deze mechanismen dikwijls onduidelijk. Hoewel we niet weten hoe demografische of psychosociale risico-factoren worden vertaald naar de ontwikkeling van chronische pijn, hebben deze risico-factoren, en de meeste strukturele weefsel-abnormaliteiten – zoals degeneratieve veranderingen, in feite zeer weinig voorspellende waarde voor pijn bij een individu. Aan de andere kant bleek het aanwenden van knaagdier-modellen voor het beter begrijpen van chronische pijn niet evident. Deze modellen kunnen de selektieve aanvang van chronische pijn bij mensen niet nabootsen, aangezien de meeste knaagdieren significante persistente pijn ontwikkelen; maar dit is slechts bij een minderheid van de menselijke patiënten het geval na een letsel. De variabele factoren die de ontwikkeling van chronische pijn na een letsel bij mensen bepalen, kan dus niet volledig worden begrepen d.m.v. deze modellen. Zo kunnen patiënten ook chronische pijn ontwikkelen ‘uit het niets’, zonder duidelijk voorafgaand trauma of lijden – een menselijke observatie van variabiliteit, waarvoor er geen knaagdier-model is. Analgetica ontwikkeld gebruikmakend van standaard-letsel knaagdier-modellen bleken jammer genoeg zelden succesvol in de klinische praktijk. Veel van de medicijnen die we gebruiken om chronische pijn te behandelen, hebben eerder kleine effekt-groottes, er ontstaat tolerantie bij langdurig gebruik en hun significante centrale bijwerkingen zijn een reden tot bezorgdheid.

Dus kan de kennis over pijn tot op heden de ontwikkeling van pijn voor een individuele patient niet verklaren en pijn-specialisten kunnen hen dikwijls niet behandelen met een doeltreffende therapie.

Het bestuderen van menselijke genetische varianten is beloftevol voor het begrijpen van de oorzaken van pijn-variabiliteit en de ontwikkeling van nieuwe analgetische behandelingen voor chronische pijn. Maar een andere benadering ter identificatie van biologische risico-factoren voor chronische pijn is het bestuderen van auto-antilichamen. We geven een overzicht van de mechanismen waarop auto-antilichamen pijn kunnen veroorzaken.

Van sommige auto-antilichamen worden erkend dat ze pijn veroorzaken door het induceren van een inflammatoire reaktie, getriggerd door binding van complement op hun Fc-gebied. Inflammatoire mediatoren exciteren nabijgelegen intacte zenuw-afferenten die daadwerkelijke of mogelijke weefsel-schade voelen: ‘nociceptoren’. Deze nociceptoren zijn de perifere componenten van het pijn-mechanisme. De daaruit volgende pijn wordt ‘nociceptief’ genoemd. Wanneer een dergelijke inflammatoire reaktie ook zenuw-cel-schade veroorzaakt, kan daarnaast ook ‘neuropathische’ pijn – gedefinieerd als pijn voortvloeiend uit een pathogeen proces dat op een directe manier het somatische zenuwstelsel aantast – ontstaan. Wanneer daarentegen auto-antilichamen direct binden op nociceptoren – waardoor ofwel zenuw-cel-schade ten gevolge complement-binding of een verandering van de zenuw-funktie wordt veroorzaakt – is de resulterende pijn in de eerste plaats neuropathisch.

Studie-resultaten hebben beklemtoond dat er een groep chronische pijnlijke aandoeningen bestaat die geassocieerd is met a) geen of slechts minimale regionale infiltratie van immuun-cellen en weefsel-schade, b) normale systemische inflammatoire merkers & c) specifieke perifere binding van serum auto-antilichamen die cellen aktiveren in weefsel-culturen. Bij deze aandoeningen kan een minimale vorm van auto-antilichaam geïnduceerde, complement-afkankelijke inflammatie enkel schade veroorzaken aan de gebonden cel-membraan strukturen; op een alternatieve manier kan de pertinente pathofysiologische werking van de auto-antilichamen een door een auto-antilichaam Fab-gebied gemedieerde verandering van de funktie van het gebonden doelwit omvatten, zoals:

• directe modificatie van de werking of de expressie van receptoren of kanalen op nociceptoren; het gebonden doelwit kan verandering ondergaan, kan worden geaktiveerd, of geblokkeerd, enz. Bijgevolg wijzigt de nociceptor zijn signaal-overdracht, of zijn patroon van neuropeptide-secretie, Op zo’n manier dat die spontaan aktief wordt, en/of gevoeliger voor schadelijke of niet-schadelijke aktivatie. Inflammatie is niet vereist opdat deze veranderingen zouden optreden. Als [ion-]kanalen betrokken zijn, dan wordt het ziekte-mechanisme een ‘auto-immune channelopathie’ genoemd, parallel met channelopathieën met als voornaamste symptoom pijn, zoals bij erythromelalgie [symptoom-complex van pijn en roodheid aan handen en voeten, getriggerd door warmte, inspanning, langdurig staan, enz.].
• modificatie van de werking of de expressie van receptoren of kanalen in andere cellen, zoals sympathetische zenuwen of keratinocyten [cellen van de opperhuid], resulterend in mediator-secretie en aktivatie/sensitisatie van nociceptoren (Fab-gemedieerde nociceptieve pijn)
• inductie van milde nociceptor-schade; milde reductie van het aantal ‘small-fibres’ vergezelt veel chronsiche pijn aandoeningen; cel-schade zou de overlevende nociceptoren kunnen aktiveren/sensitiseren.

1.1. Auto-antilichaam pijn optredend na trauma

Sommige chronische pijnen duiken enkel op na de blootstelling van een patient aan lichamelijk of emotioneel trauma. In deze omstandigheden kan de pathogeniciteit van vooraf aanwezige, circulerende auto-antilichamen misschien worden ‘aangezet’ door de effekten uitgeoefend door trauma geïnduceerde mediatoren. Anderzijds kunnen nieuwe auto-antilichamen worden aangemaakt doordat het adaptief immuunsysteem wordt blootgesteld aan bij trauma afgegeven cryptische antigenen of na trauma-geïnduceerd verlies van immunologische tolerantie [Lanzavecchia A. How can cryptic epitopes trigger autoimmunity? J Exp Med (1995) 181:1945-1948].

[‘Self’-epitopen’ (lichaamseigen deel van een antigen dat herkend kan worden door antilichamen, B-cellen en T-cellen) die in hoge concentraties worden gevonden op het oppervlak van antigen-presenterende cellen (APC) worden dominante epitopen genoemd; ze stimuleren mechanismen die auto-reaktieve T-cellen verwijderen. ‘Self’-epitopen’ die in zeer lage concentratie voorkomen op APC worden cryptisch genoemd; ze geven géén aanleiding tot het verwijderen van auto-reaktieve T-cellen en dit veroorzaakt auto-immuniteit.]

2. Resultaten en bespreking

2.1. Complex regionaal pijn syndroom (CRPS)

[…]

2.2. Kalium-kanaal-complex antilichaam-geassocieerde chronische pijnen

[…]

2.3. Chronische Vermoeidheid Syndroom

Er is, in vergelijking met de 2 andere klinische syndromen, veel minder geweten over een mogelijke bijdrage van auto-antilichamen tot deze aandoening. Laboratorium- en klinische resultaten gaven een signaal dat er op duidde dat dit onderwerp verder dient te worden onderzocht. Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) wordt gedefinieerd als ernstige vermoeidheid die langer dan 6 maand aanhoudt, geassocieerd is met minstens 4 van 8 mogelijke bijkomende symptomen (Fukuda criteria). Van deze 8 symptomen zijn er 4 met betrekking tot pijn: nieuwe hoofdpijnen, pijn aan meerdere gewrichten, spierpijn en pijnlijke lymfeklieren. De pijn-kwaliteit bij CVS wordt beschouwd als een weerspiegeling van een spier-gerelateerd probleem. Een rapport van een consensus-groep onder de paraplu van het ‘Institute of Medicine’ suggereerde een nieuwe naam voor de aandoening, ‘Systemic Exertion Intolerance Disease’, met pertinente diagnostische kenmerken zonder inclusie van pijn. Desondanks is er overéénstemming dat naast vermoeidheid, pijnlijke symptomen frequent centraal staan bij de ervaringen van patiënten. De etiologie van CVS is onbekend en er zijn dringend betere behandelingen vereist.

In laboratorium-testen werden in het serum een waaier aan auto-antilichamen, inclusief funktioneel aktieve anti-autonome antilichamen, beschreven bij subgroepen CVS-patiënten [Loebel M, Grabowski P, Heidecke H et al. Antibodies to beta adrenergic and muscarinic cholinergic receptors in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Brain Behav Immun (2016) 52: 32-9], maar studies over passieve transfer van immunisatie [passieve immuniteit is een vorm van bescherming door het direct inspuiten van antistoffen] werd echter nog niet gepubliceerd.

Er zijn resultaten die suggereren dat een subgroep CVS-patiënten zouden kunnen reageren op behandeling met Rituximab, een anti CD-20 biologische molekule, die zowel pre B-cellen als rijpe B-lymfocyten laten verdwijnen. Een initiële kleine, gerandomiseerde gecontroleerde test die het effekt onderzocht van één behandel-cyclus en ontworpen met een primaire uitkomst na 3 maand, was negatief, hoewel een snelle B-cel depletie werd bevestigd. Post-hoc analyse suggereerde substantiële verbeteringen tijdens de follow-up periode, met maximale verlichting van vermoeidheid en pijn tussen 6 & 12 maand na de infusie (in vergelijking met de controle-groep) [Fluge O et al. Benefit from B-lymphocyte depletion using the anti-CD20 antibody rituximab in Chronic Fatigue Syndrome. A double-blind and placebo- controlled study. PloS one (2011) 6: e26358; zie o.a. ook ‘Screening van NK-, B- & T-cel fenotype en funktie bij CVS’]. De auteurs hypothiseerden dat deze trage aanvang van de effekten verband zou kunnen houden met de pathogene aktiviteit van rijpe B-cellen. Het is bekend dat Rituximab dit cel-type wellicht niet zo goed aanvalt als de meer kort-levende cellen. Aangezien Rituximab zich doeltreffend richt op de precursor-cellen, is een langere behandeling wellicht vereist totdat het aantal riijpe plasma-cellen is verminderd door natuurlijke cel-dood. In een open vervolg-studie die herhaalde Rituximab infusies onderzocht, werden weerom significante verbeteringen (inclusief een vermindering qua pijn-intensiteit) geobserveerd, met een vertraagde start (6 maand na de eerste infusie); maximale effekten werden gezien tussen 15 & 24 maand. 50% van de patiënten in de interventie-groep vertoonden een belangrijke verbetering van hun vermoeidheid-scores [Fluge O et al. B-lymphocyte depletion in Myalgic Encephalopathy/ Chronic Fatigue Syndrome. An Open-Label Phase II Study with Rituximab Maintenance Treatment. PLoS One (2015) 10: e0129898]. Interessant: tijdens follow-up, na beëindigen van de behandeling, vertoonden patiënten dikwijls langdurige responsen die veel langer aanhielden dan de periode van 6 maand nodig om de B-cellen her op te bouwen. De resultaten van een grote gerandomiseerde gecontroleerde test die herhaalde behandelingen over 15 maand onderzoekt, wordt verwacht in 2017. In tegenstelling daarmee gaf een grote test met enkelvoudige behandeling van Rituximab bij Sjögren’s syndroom, met vermindering van vermoeidheid als deel van de primaire uitkomst, negatieve resultaten.

3. Bespreking en vooruitzicht

Auto-antilichamen gemedieerde pijn is een nieuw ziekte-concept dat een deel van de variabiliteit achter het voorkomen van bepaalde ernstige chronische pijn aandoeningen zou kunnen verklaren. Er is bewijsmateriaal dat chronische pijn aandoeningen geassocieerd kunnen zijn met specifieke, cel-oppervlakte-receptor aktiverende immunoglobuline-G auto-antilichamen. Verhoogde pijn-sensitiviteit kan worden overgedragen van patiënten met complex regionaal pijn syndroom naar knaagdieren, via injektie van de dieren met immunoglobuline-G van patiënten. Er is ook initieel bewijsmateriaal voor de doeltreffendheid van immuun-modulerende behandelingen voor bepaalde chronische pijn aandoeningen.

De oorzaken van de abnormale B-cel respons en T-cel aktiviteiten die deze onderhouden, de aard van de auto-antilichamen en hoe hun binding chronische pijn zou kunnen veroorzaken, blijft onbekend. De klaarblijkelijke afwezigheid van infiltratie van inflammatoire cellen bij chronische pijn aandoeningen doet vermoeden dat zowel Fc-gebied afhankelijke vermindering van oppervlakte-receptoren als Fab-gebied afhankelijke modulatie van de gebonden doelwitten mogelijke kandidaat-mechanismen zijn. Studies om deze effekten verder te verduidelijken, zijn vereist.

Gezien het feit dat courante pijn-aandoeningen, zoals fibromyalgie-syndroom, soms lijken te reageren op immuun-modulatie, is het vaststellen van een bijdrage door een auto-antilichaam tot deze aandoeningen noodzakelijk [Tamburin S, Borg K, Caro XJ et al. Immunoglobulin-G for the treatment of chronic pain: report of an expert workshop. Pain Med (2014) 15: 1072-82 /// Goebel A et al.. Human pooled immunoglobulin in the treatment of chronic pain syndromes. Pain Med (2002) 3: 119-27].

Het concept van auto-antilichaam pijn biedt hoop op de ontwikkeling van nieuwe types van analgetische behandelingen. Dergelijke therapieën zouden kunnen auto-antilichaam concentraties reduceren, interfereren met doelwit-epitopen of met pathogene auto-antilichamen op een directe manier, of misschien compenserende effekten (vergelijkbaar met cholinesterase-inhibitie bij myasthenie [een auto-antilichaam tegen het acetylcholine-receptor proteïne veroorzaakt spierzwakte, myasthenia gravis]) versterken.

Aangezien pijn een ‘biopsychosociale’ aandoening is, zal de bijdrage van psychologische en sociale factoren ook dienen te worden bestudeerd. Men vraag zicht af of het mogelijk is dat in sommige gevallen de hersenen – misschien in respons op kwellende ervaringen – kan bijdragen tot aktivatie van de B-cel respons.

Bij en EEG meet men de hersen-aktiviteit, de elektrische aktiviteit van de hersencellen (aktie-potentialen, zwakke elektrische stroompjes, hooguit 100 µV) – die ze gebruiken om met elkaar te communiceren – via elektroden op de hoofdhuid. Een aktie-potentiaal is een elektrische verandering in de cel die veroorzaakt wordt door het opbouwen van een spanning-verschil tussen de intra- en extra-cellulaire ruimte. Als dit verschil een bepaalde kritieke grens bereikt, vindt een elektrische ontlading plaats en daarna weer een herstel tot rust. De snelheid waarmee deze veranderingen plaatsvinden wordt gemeten in aantal keren per seconde (frequentie in Hz). Men meet een breed spectrum aan hersengolven, van 0 tot 80 Hz. Dit spectrum wordt opgedeeld in een aantal ‘hersen-golven’: Delta (δ), Theta (θ), Alfa (α), SMR, Beta (β) en Gamma (γ).

Delta (0-4 Hz) golven zijn het sterkst aanwezig in diepe slaap en zijn verbonden met de herstel-stadia van de slaap. Theta (4-8 Hz) golven komen voor bij doezelen/dagdromen en vlak voor het wakker worden of in slaap vallen. Alfa (8-12 Hz) golven komen voor in een ontspannen maar bewuste toestand (tv-kijken, muziek beluisteren, meditatie). Ze worden opgedeeld in alfa1 en alfa2. SMR (Senso Motorisch Ritme; 12-16 Hz) golven zijn een indicatie voor fysieke rust en sensomotorisch bewustzijn. Beta (16-30 Hz) golven komen voor in de aktieve, volledig bewuste toestand (concentratie; bij stress en spanning zijn er ook veel beta-golven; inslapen duurt langer bij heel aktieve beta-golven). De beta-golven worden dikwijls onderverdeeld in beta1 (12-16 Hz; dus eigenlijk SMR); beta2 (16-20 Hz) & beta3 (20-30 Hz). Gamma (30-80 Hz) golven komen voor in een verhoogde staat van bewustzijn (sterke mentale aktiviteit, zoals angst).

————————-

Neuropsychiatric Disease and Treatment (Pre-print Januari 2016)

Electroencephalogram characteristics in patients with Chronic Fatigue Syndrome

Tong Wu (1), Xianghua Qi (1), Yuan Su (2), Jing Teng (1), Xiangqing Xu (1)

1 Internal Medicine-Neurology, Shandong Provincial Traditional Chinese Medical Hospital

2 School of Mathematic and Quantitative Economics, Shandong University of Finance and Economics, Jinan, People’s Republic of China

Samenvatting

Doelstelling Het onderzoeken van de elektro-encefalogram (EEG) kenmerken bij patiënten met Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) gebruikmakend van ‘brain electrical activity mapping’ (BEAM) en EEG niet-lineaire dynamische analyse.

Methodes Er werden 47 patiënten geselekteerd en onderverdeeld in een observatie-groep (n = 24 [voldeden aan de diagnostische criteria voor CVS (CDC 1994); geen depressie of angst-aandoening]) en een controle-groep (n = 23) op basis van beschikbaarheid. Alle patiënten ondergingen een routine EEG [5 min registratie in ontspannen toestand maar wakker (uitgeslapen) en geconcentreerd]. De BEAM en de correlatie-dimensie veranderingen werden geanalyseerd op zoek naar EEG-karakteristieken.

Resultaten 1) De BEAM-resultaten gaven aan dat de energie-waarden van de delta, theta en alfa1 golven significant verhoogd waren in de observatie-groep, vergeleken met de controle-groep (P < 0.05, P < 0.01, respectievelijk); wat suggereert dat de elektrische hersen-aktivitieiten bij CVS-patiënten significant gereduceerd waren en in een inhibitorische toestand bleven; 2) de toename van de delta, theta en alfa1 energie-waarden in de rechter frontale en linker occipitale gebieden was meer significant dan in andere hersen-gebieden bij CVS-patiënten, wat wijst op een hersenregio-specifieke verdeling; 3) de correlatie-dimensie in de observatie-groep was significant lager dan de controle-groep, wat verminderde EEG-complexiteit bij CVS-patiënten suggereert.

Besluit De spontane elektrische hersen-aktivitieiten bij CVS-patiënten waren significant gereduceerd. De abnormale veranderingen qua cerebrale funkties waren gelokaliseerd in de rechter frontale en linker occipitale gebieden bij CVS-patiënten.

Inleiding

[…] Het aantal CVS-patiënten stijgt maar gedetailleerde elektro-encefalogram (EEG) kenmerken bij CVS-patiënten blijven onduidelijk.

‘Brain electrical activity mapping’ (BEAM), ook kwantitatieve EEG of EEG-beeldvorming genoemd, is een diagnostische techniek die wordt gebruikt om de veranderingen in hersen-aktiviteiten te analyseren. Deze techniek gebruikt elektronische berekeningen om gemiddelde energie-waarden of wattage-waarden van elk geregistreerd punt voor te stellen. De wattage-waarden van de geregistreerde punten worden berekend. BEAM geeft de verdeling weer en heeft het voordeel kwantificeerbaar, zichtbaar en herhaalbaar te zijn; het is daarom een ideale methode voor de evaluatie van de hersen-funktie en de diagnose van hersen-ziekten. Het wordt dan ook veel aangewend in de klinische en wetenschappelijke research van neurologische aandoeningen.

[…] Moderne wetenschap postuleert dat EEG-signalen niet-rechtlijnige koppelingen van talrijke neuronale aktiviteiten zijn; daarom hebben EEG-signalen de kenmerken van deterministische chaos [de schijnbare wanorde is toch exact bepaald en komt geordend tot stand volgens bepaalde regels]. De hersenen vormen een complex en zelf-organiserend, niet-rechtlijnig dynamisch systeem; daarom zou een niet-lineaire dynamische analyse (en dus niet een lineaire analyse), moeten worden aangewend om de funktie van het neuraal netwerk te analyseren. De toepassing van niet-lineaire dynamische analyse geeft informatie over de wijzigingen in de funktionele aktiviteit van de hersenen en verbetert de gevoeligheid van het EEG wat het betreft het detekteren van subtiele brein-abnormaliteiten; het betekent dus een doorbraak op het gebied van EEG.

In deze studie analyseerden we de oorspronkelijke EEG-data gebruikmakend van correlatie-dimensie (D₂) als een index. D₂ geeft dimensionele informatie over univariate gegevens [met slechts één variabele], geeft de systeem-densiteit weer in een multi-dimensionele ruimte en weerspiegelt de correlatie-graad van de punten van het systeem. […] Hoe hoger de D₂, hoe meer complex de gedetekteerde EEG-signalen.

Eerdere studies verzamelden EEG-gegevens tijdens de het slapen of wakker zijn bij CVS-patiënten. [zie onder meer: Manu P et al.. Alpha-delta sleep in patients with a chief complaint of chronic fatigue. South Med J. (1994) 87: 465-470 /// Reeves WC et al. Sleep characteristics of persons with Chronic Fatigue Syndrome and non-fatigued controls: results from a population-based study. BMC Neurol. (2006) 16: 41 /// Gotts ZM et al. Are there sleep-specific phenotypes in patients with Chronic Fatigue Syndrome? A cross-sectional polysomnography analysis. BMJ Open. (2013) 3: e002999] Bewijsmateriaal toont dat de EEG theta ‘power’ hoger was bij CVS-patiënten in wakkere toestand. [Siemionow V et al. Altered central nervous system signal during motor performance in Chronic Fatigue Syndrome. Clin Neurophysiol. (2004) 115: 2372-2381 /// Neu D et al. Cognitive impairment in fatigue and sleepiness associated conditions. Psychiatry Res. (2011) 189: 128-134] Tot op heden is er geen studie op basis van BEAM en EEG niet-lineaire dynamische analyse bij CVS-patiënten in wakkere toestand. In deze studie focussen we op de patronen van elektrische aktiviteit in het brein en de funktionele sub-gebieden van de hersenen bij CVS-patiënten door het toepassen van de meest geavanceerde EEG-analyse om de funktionele toestand van de hersenen te onderzoeken en objectief bewijsmateriaal te leveren voor de diagnose en de behandeling van CVS.

[…]

Resultaten

Patiënten-karakteristieken

[…] Patiënten (25-40 jaar) […].

103 mensen vielen weg uit de studie. De observatie-groep bestond uit 24 CVS-patiënten en de controle-groep uit 23 gezonde mensen. In de observatie-groep was de gemiddelde HAMD-score [‘Hamilton Depression Rating Scale’] 15 en de gemiddelde HAMA-score was 9 [‘Hamilton Anxiety Scale’] [=> geen depressie of angst-aandoening]. […] Er was geen statistisch significant verschil qua leeftijd en geslacht tussen de 2 groepen.

De BEAM-karakteristieken

Het BEAM-patroon

[…] Bij gezonde controles was de maximum ‘power’ α, in de occipitale kwab en bilateraal symmetrisch. Bij CVS-patiënten, was de maximum ‘power’ θ (≥ α & ≤ 2α) in de frontale kwab zonder bilaterale symmetrie. De ‘power’ in de rechter kwab was groter dan die van de linker kwab. De BEAM-resultaten geven aan dat de energie-waarde van de θ-golven bij CVS-patiënten groter waren dan bij de gezonde controles, wat suggereert dat de elektrische hersen-aktiviteiten bij in CVS-patiënten gereduceerd waren en in een inhibitorische toestand bleven.

De vergelijking van energie-waarden in verschillende hersen-gebieden

Energie-waarden van 84 hersen-gebieden werden vergeleken. De resultaten geven aan dat er verschillen qua energie-waarden van de δ, θ en α1 golven waren. De energie-waarden van de observatie-groep waren groter dan die van de controle-groep, wat er op wijst dat de elektrische hersen-aktiviteiten bij de CVS-patiënten significant gereduceerd waren. Er was geen verschil qua β1 en β2 […]. De golf-patronen van verschillende frequenties was als volgt:

1) Analyse van de δ golf energie-waarde – de hoogste en de tweede hoogste energie-waarden van de δ golf in de observatie-groep waren in de rechter post-frontale en rechter pre-frontal hersen-gebieden, respectievelijk. De hoogste en de tweede hoogste energie-waarden van de δ golf in de controle-groep waren in de rechter pre-frontale en de rechter post-frontale hersen-gebieden, respectievelijk. De energie-waarden van de observatie-groep waren groter dan die van de controle-groep. Er was een significant verschil tussen deze 2 groepen, wat suggereert dat de CVS-patiënten de hoogste δ golf energie-waarde hadden in het rechter frontaal gebied. Deze resultaten geven aan dat er een significante toename was van de trage elektrische hersen-aktiviteiten in het rechter frontaal gebied bij CVS-patiënten.

2) Analyse van de θ golf energie-waarde – de hoogste θ golf energie-waarde van de observatie-groep was in het rechter post-frontaal hersen-gebied, terwijl de hoogste energie-waarde van de θ golf van de controle-groep in de linker ‘area centralis’ [visueel gebied] was. De energie-waarden van de observatie-groep waren groter dan die van de controle-groep, wat aangeeft dat de trage elektrische hersen-aktiviteiten verhoogd waren in het rechter post-frontale hersen-gebied bij CVS-patiënten.

3) Analyse van de α golf energie-waarde – de hoogste α1 golf energie-waarde van de observatie-groep was in het linker occipitale gebied, terwijl de hoogste α1 golf energie-waarde van de controle-groep ook in het linker occipitale gebied was. The α1 golf energie-waarde van de observatie-groep was significant hoger dan die van de controle-groep, wat aangeeft dat de trage elektrische hersen-aktiviteiten verhoogd waren in het linker occipitale gebied bij CVS-patiënten. De hoogste en tweede hoogste energie-waarden van α2 golven in de observatie-groep waren in het linker occipitale gebied en de het rechter occipitale gebied, respectievelijk. De hoogste en tweede hoogste energie-waarden van α2 golven in de controle-groep waren in het rechter occipitale gebied en het linker occipitale gebied, respectievelijk. Er was geen significant verschil tussen deze 2 groepen. Er waren echter significante verschillen tussen deze 2 groepen qua α2 golf energie-waarden in het pre-frontale gebied (linker en rechter pre-frontaal gebied) en anterieure temporale gebied (linker en rechter anterieur temporaal gebied). De energie-waarde van de observatie-groep was significant hoger dan die van de controle-groep, wat suggereert dat de trage elektrische hersen-aktiviteiten verhoogd waren in het frontale gebied en temporale gebieden bij CVS-patiënten.

4) Analyse van de β golf energie-waarde – de hoogste β1 golf energie-waarden van deze 2 groepen waren in het rechter occipitale gebied en er was geen significant verschil tussen deze 2 groepen. De energie-waarde in het linker anterieur temporaal gebied van de observatie-groep was hoger dan dat van de controle-groep, wat aangeeft dat de elektrische hersen-aktiviteiten verhoogd waren in het linker anterieur temporaal gebied bij CVS-patiënten. De hoogste β2 golf energie-waarden van deze 2 groepen waren in het rechter occipitaal gebied, en er was geen significant verschil tussen deze 2 groepen. De β1 en β2 golf energie-waarden waren lager, vergeleken met de α1 en α2 golf energie-waarden, wat aangeeft dat α golven dominant waren in het occipitaal gebied.

De eerder vermelde resultaten geven aan dat er was geen significant verschil was qua verdeling van elektrische energie-waarden in de hersenen bij CVS-patiënten, wat consistent is met eerdere studies. De energie-waarden bij CVS-patiënten waren echter verschillend in het rechter frontaal gebied en het linker occipitaal gebied, vergeleken met gezonde controles.

De niet-lineaire dynamische analyse

Vergelijking van de correlatie-dimensie [zie inleiding] tussen de observatie-groep en de controle-groep. [technische uitleg] De D₂-waarde van de observatie-groep was significant lager dan die van de controle-groep, wat aantoont dat de intensiteit en complexiteit van de elektrische hersen-signalen significant lager was in de observatie-groep.

Bespreking

In onze studie toonde een vergelijking van de EEG-resultaten dat de energie-waarden van δ, θ en α1 golven bij CVS-patiënten verhoogd waren, wat wijst op gedaalde elektrische hersen-aktiviteiten bij CVS-patiënten. Daarnaast veranderden de elektrische energie-waarden in het rechter frontaal en linker occipitaal gebied significant in vergelijking met andere hersen-gebieden, wat suggereert dat wijzigingen qua elektrische hersen-aktiviteiten bij CVS-patiënten gebied-specifiek zijn. De correlatie-dimensie resultaten duiden ook op algemene afname van de intensiteit en complexiteit van de elektrische hersen-signalen bij CVS-patiënten. Deze resultaten kunnen impliceren dat de afname qua neuronale ontladingen bij CVS-patiënten kunnen leiden tot abnormale veranderingen, zoals een betrekkelijk inhibitorische toestand, qua hersen-funktie. Deze studie is de eerste die rapporteert over het verschil qua energie-waarden in het rechter frontaal en linker occipitaal gebied bij CVS-patiënten, wat een referentie is voor de relevantie van klinisch EEG onderzoek bij CVS-patiënten. […] De lage opname ([2-¹¹C]-acetyl-l-carnitine) [in een deel van de hersenen verantwoordelijk voor de uitvoerende funktie (motivatie en planning van nieuwe dingen); zie ‘Acetylcarnitine – verminderde opname in de hersenen’] zou verantwoordelijk kunnen zijn voor de abnormaliteiten qua geheugen en beoordeling bij CVS-patiënten. […] De gedaalde opname van acetylcarnitine in de frontale gyrus [deel van de frontale kwab] en verminderde neurotransmitter-synthese in lokale hersen-gebieden bij CVS-patiënten zijn sleutel-mechanismen voor chronische vermoeidheid. Een PET-studie toonde ook een verminderde acetylcarnitine-opname in de frontale, cingulate, temporale en occipitale cortexen, basale ganglia en hippocampus bij CVS/ Myalgische Encefalomyelitis (ME) patiënten, wat gedaalde hersen-aktiviteit bij CVS/ME-patiënten suggereert. Onderzoekers toonden aan dat gegevens betreffende EEG spectrale coherentie [zie ‘EEG Spectrale Coherentie kan CVS onderscheiden’] kunnen worden gebruikt om CVS-patiënten te onderscheiden van gezonde controles en depressieve patiënten, en dat neurologische abnormaliteiten (temporale kwab) betrokken is bij CVS-pathofysiologie. In onze studie vonden we de abnormaliteiten in het linker occipitale gebied (d.m.v. BEAM). De discrepantie kan te wijten zijn aan de verschillende experimentele methodes. Bewijsmateriaal geeft aan dat neuro-inflammatie aanwezig in verscheidene hersen-gebieden bij CVS-patiënten en geassocieerd is met de ernst van de neuropsychologische symptomen. [zie ‘Neuro-inflammatie bij Myalgische Encefalomyelitis (CVS) – een PET-studie’] Omdat EEG enkel de elektrische potentialen aan het brein-oppervlak meet, is dit misschien niet gevoelig genoeg voor het meten van neuro-inflammatie.

Beperkingen en toekomstige research

Het meten van elektrische potentialen bij EEG gebeurt aan het schedel-oppervlak; daarom weerspiegelt het wellicht slechts de aktiviteit van hersen-gebieden die dicht bij het oppervlak liggen. De fysiologische veranderingen in sommige belangrijke gebieden dieper in het brein gelegen, zoals hippocampus-neurogenese [proces waarbij neuronen worden aangemaakt uit neurale stam-cellen en voorloper-cellen; gebeurt in meerder hersen-strukturen, o.a. de hippocampus], werden nog niet onthuld. In deze studie voerden we geen respectieve analyse van de frontale cortex, parietale cortex, occipitale kwab en temporale kwabben, uit. Een meer diepgaande analyse van gedetailleerde wijzigingen in alle hersen-gebieden bij CVS-patiënten zal in onze toekomstige studies gebeuren. We vonden geen verschillen tussen vrouwen en mannen in deze studie. We zullen in de toekomst meer individuen onderzoeken om de geslacht-verschillen bij CVS-patiënten te bekijken.

Besluit

Onze resultaten geven aan dat de spontane elektrische hersen-aktiviteiten bij CVS-patiënten in een inhibitorische toestand bleven. De abnormale veranderingen in de cerebrale funktie bij de CVS-patiënten waren gelokaliseerd in het rechter frontale en linker occipitale gebied.