We gaven hier al aandacht aan het voorstel van Andreas Goebel (de eerste auteur van onderstaand artikel) dat auto-antilichamen pijn zonder inflammatie zouden kunnen veroorzaken (zie ‘Auto-antilichaam pijn’) door binding met receptoren op pijn-producerende zenuwen.
Ook andere wetenschappers zoals Yehuda Shoenfeld, Carmen Scheibenbogen & Manuel Martinez-Lavin bedachten dat de aandoeningen M.E.(cvs), POTS en CRPS (Complex Regionaal Pijn Syndroom) behoren tot een nieuwe categorie van auto-immune ziekten die ze auto-immune neurosensorische dysautonomie noemden. Lees: ‘Syndromen met chronische pijn/vermoeidheid gelinkt met auto-immune dysautonomie & ‘small-fibre’ neuropathie’.
Goebel was ook één van de researchers die de symptomen van CRPS konden opwekken bij muizen door ze IgG antilichamen van patiënten met de ziekte toe te dienen. Hier wordt nu hetzelfde gevonden voor fibromyalgie. Er wordt getoond dat IgG (het meest voorkomend type antilichamen) – weliswaar wellicht gericht tegen (een) ander(e) antigen(en) dan bij CRPS – de voornaamste serum-component is die bij fibromyalgie-patiënten leidt tot de perceptie van pijn. Dit zou gebeuren door een auto-immune aanval gericht tegen eigen antigenen van zenuwen: FM (waarbij ook een consistente en duidelijke inflammatie ontbreekt) heeft klaarblijkelijk een auto-immune basis. De auto-immune processen richten zich direct tegen pijn-producerende zenuwen.
Gezuiverd IgG van mensen met FM dat wordt ingespoten bij muizen veroorzaken hypersensitivieit voor ‘druk’, koude en pijn, en verminderen de grijpkracht. Zenuwen buiten het ruggemerg bleken hyper-geaktiveerd. Belangrijk is wel dat de IgG van de FM-patiënten het ruggemerg of de hersenen niét bereikten: ze verzamelden zich in de gliale cellen (glia, waarover we het op deze pagina’s al dikwijls hadden) die rond zenuw-lichamen in de dorsale-wortel ganglionen (DRG, die zich net buiten het ruggemerg bevinden en ‘poorten’ zijn waardoor de sensorische en autonome signalen passeren – zie ook ‘Dorsale wortel ganglia: oorzaak van fibromyalgie-pijn?’) liggen; de net buiten het ruggemerg gelegen neuronen worden extra geprikkeld, waardoor ze pijn en andere symptomen veroorzaken. De hyper-gevoeligheid voor pijn wordt dus veroorzaakt buiten het centraal zenuwstelsel (CZS), lokaal. Er werd ook geen duidelijk bewijs voor veranderde inflammatie gevonden.
Goebel en z’n collega’s konden ook (naast alle problemen in het CZS – hersenen en ruggemerg – bij FM) de kleine vezels van pijn-zenuwen buiten het CZS (‘small-fibre’ neuropathie) tot een hyperaktieve toestand aanzetten, zonder enige betrokkenheid van het CZS. De auteurs negeren de problemen met het CZS bij FM niet maar in de toekomst dient te worden nagegaan hoe de zaken die ze hier vonden ze deze ev. kunnen veroorzaken.
Tegen welk(e) antigen(en) de “auto-reaktieve” IgG gericht zijn is nog onduidelijk. Het is niet alleen van belang dit te weten om de funktionele gevolgen te begrijpen maar ook om ze (als behandeling) ev. te kunnen binden en te verwijderen. Gerichte eliminatie van de betrokken auto-antilichamen lijkt ons beter dan de ‘breedband’ immuno-adsorptie die dikwijls wordt gehanteerd (weliswaar met aanvulling van polyclonaal immunoglobuline). Het feit dat de muizen weer normaal gingen funktioneren eens de FM-IgG afnamen, suggereert dat de ziekte niet permanent is en dat verwijdering van de auto-antilichamen de ziekte zou kunnen helpen omkeren.
Door de overlap, is wat hier werd gevonden voor fibromyalgie wellicht ook relevant voor M.E.(cvs)…
————————-
J Clin Invest. (2021) 131 (13): 144201
Passive transfer of fibromyalgia symptoms from patients to mice
Andreas Goebel (1,2), Emerson Krock (3), Clive Gentry (4), Mathilde R. Israel (4), Alexandra Jurczak (3), Carlos Morado Urbina (3), Katalin Sandor (3), Nisha Vastani (4), Margot Maurer (4), Ulku Cuhadar (4), Serena Sensi (2), Yuki Nomura (3), Joana Menezes (3), Azar Baharpoor (3), Louisa Brieskorn (3), Angelica Sandström (5), Jeanette Tour (5), Diana Kadetoff (5,6), Lisbet Haglund (7), Eva Kosek (5,8), Stuart Bevan (4), Camilla I. Svensson (3), David A. Andersson (4)
1 Walton Centre NHS Foundation Trust, Liverpool, United Kingdom
2 Pain Research Institute, Institute of Life Course and Medical Sciences, University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom
3 Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden
4 King’s College London, Wolfson CARD, Institute of Psychiatry, Psychology & Neuroscience, Guy’s Campus, London, United Kingdom
5 Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden
6 Stockholm Spine Centre, Upplands Väsby, Sweden
7 Department of Surgery, Division of Orthopaedic Surgery, McGill University, Montreal, Quebec, Canada
8 Department of Surgical Sciences, Uppsala University, Uppsala, Sweden
Samenvatting
Het fibromyalgie-syndroom (FMS) wordt gekenmerkt door wijdverspreide pijn en gevoeligheid, en de patiënten ervaren typisch vermoeidheid en emotionele nood. De etiologie en pathofysiologie van fibromyalgie werden nog niet volledig verklaard en er zijn geen doeltreffende medicijnen. Hier tonen we dat IgG van FMS-patiënten sensorische hypersensitiviteit veroorzaken door het sensitiseren [verhogen van de gevoeligheid/prikkelbaarheid] van nociceptieve neuronen [nociceptie = pijn-waarneming]. Muizen behandeld met IgG van FMS-patiënten vertoonden verhoogde sensitiviteit voor schadelijke mechanische en koude-stimulatie, en nociceptieve vezels in huidzenuw-preparaten van muizen behandeld met IgG van FMS vertoonden een verhoogde responsiviteit op koude en mechanische stimulatie. Deze muizen vertoonden ook verminderde locomotor-aktiviteit [beweging van plaats naar plaats], gedaalde poot-grijpkracht en een verlies qua intra-epidermale innervatie [bezenuwing van de huid]. In tegenstelling daarmee had transfer van IgG-vrij serum van FMS-patiënten of IgG van gezonde controle-individuen geen effekt. IgG van patiënten aktiveerde naïeve sensorische neuronen niet op een directe manier. IgG van FMS-patiënten labelde sateliet gliale cellen [gliale cellen (niet-neuronale cellen in het centraal zenuwstelsel) die het oppervlak van neuron-cellicamen in de ganglia omgeven] en neuronen in vivo & in vitro, alsook gemyeliniseerde vezelbanen, en een klein aantal macrofagen en endotheliale cellen in ‘dorsal root’ [dorsale wortel] ganglia (DRG [groepjes cel-lichamen van neuronen in ruggemerg-zenuwtakken; ze brengen sensorische en andere informatie naar het ruggemerg]) van muizen maar geen cellen van het ruggemerg. Bovendien bond IgG van FMS met menselijke DRG. Onze resultaten tonen aan dat IgG van FMS-patiënten pijnlijke sensorische hypersensitiviteiten geeft via sensitisatie van perifere nociceptieve afferenten en suggereert dat behandelingen die IgG-titers bij de patient reduceren doeltreffend kan zijn voor fibromyalgie.
Inleiding
Het fibromyalgie-syndroom (FMS) is een chronische pijn aandoening die wordt gekenmerkt door wijdverspreide pijn, verhoogde pijn-sensitiviteit voor mechanische druk en koude temperaturen, alsook vermoeidheid en emotionele nood. De prevalentie van FMS is minstens 2% en ca. 80% van de FMS-patiënten zijn vrouwen. De prevalentie loopt op tot 10%-30% bij patiënten met een diagnose van auto-immune reumatologische aandoeningen en FMS is dus één van de meest courante chronische pijn aandoeningen. De etiologie en pathofysiologie van FMS worden niet volledig begrepen en de huidige behandel-strategies voor FMS steunen voornamelijk op veranderingen qua levensstijl, lichamelijke inspanning en medicijnen (antidepressiva & anticonvulsiva [anti-epileptica]). Jammer genoeg blijven de meeste patiënten door de bescheiden doeltreffendheid van de beschikbare therapieën achter met een onvervulde klinische behoefte. De dieren-modellen die werd aangewend bij experimentele studies omtrent FMS hebben onzekere translationele relevantie en steunen op lokale herhaalde intramusculaire inspuitingen met zuur of systemische depletie van monoaminen [neurotransmitters zoals bv. dopamine, norepinefrine & serotonine] d.m.v. reserpine-behandeling [molekule die monoamine-transporters blokkeert en dus de verwijdering van monoamine-neurotransmitters uit neuronen verhoogt]. De ontwikkeling van nieuwe behandelingen werd belemmerd door de beperkte kennis aangaande de basis van FMS.
De verhoogde polymodale pijn [meerdere types prikkels] -sensitiviteit die FMS-patiënten ervaren, is geassocieerd met gewijzigde pijn-verwerking in het centraal zenuwstelsel, dysfunktionele dalende pijn-modulatie [dalende paden omvatten zenuwen die (van de hersenen) naar het ruggemerg gaan], en strukturele en funktionele veranderingen in de hersenen. FMS is ook geassocieerd met abnormaliteiten in perifere sensorische afferenten [brengen signalen naar de hersenen], zoals spontane aktiviteit en sensitisatie van C-vezels [Pijn-prikkels worden voornamelijk gegenereerd door sensorische zenuw-uiteinden van ongemyeliniseerde Aδ- (snelle transmissie; reageren voornamelijk op sterke mechanische stimuli, zoals het prikken in de huid met een naald) en dun-gemyeliniseerde (trage transmissie) C-vezels.], en verlies van epidermale innervatie [Uçeyler N et al. Small fibre pathology in patients with fibromyalgia syndrome. Brain (2013) 136: 1857-1867; zie ook ‘Fibromyalgie potentiële ‘small-fibre’ neuropathie’ & ‘Eerste studie die ‘small-fibre’ neuropathie vaststelt bij M.E.(cvs)’]. Er werden ook gewijzigde waarden van inflammatoire en immunoregulerende cytokinen gerapporteerd bij FMS-patiënten. Hoewel deze veranderingen geen consistent patroon volgen, kunnen ze suggereren dat immune processen ontregeld zijn. Deze observaties, samen met de uitgesproken verhoogde prevalentie van FMS bij patiënten met auto-immune reumatologische aandoeningen, en het aantonen dat minder courante en zeer zeldzame chronische pijnen veroorzaakt worden door auto-antilichamen, leidde ons tot de hypothese dat FMS een auto-immune basis kan hebben. Hier onderzochten we de mogelijkheid dat autoreaktieve IgG verantwoordelijk zijn voor meerdere sleutel-symptomen van FMS, door te onderzoeken of getransfereerd kunnen worden naar muizen via toediening van IgG van FMS-patiënten en het vaststellen van de weefsel-localisatie van de IgG na passieve transfer.
Resultaten
Passieve transfer van sensorische hypersensitiviteiten
IgG gezuiverd uit het serum van individuele FMS-patiënten [ACR diagnostische criteria] en gezonde controles (HCs [geen sensorische, auto-immune of reumatologische aandoeningen]) […]. Dosis [die de muizen kregen] gebaseerd op de studies die aantoonden dat myasthenia gravis [erfelijke spierziekte] een door auto-antilichamen gemedieerde aandoening is […]. […] IgG van elk van de 8 individuele patiënten maar niet van de HCs veroorzaakte snel mechanische hypersensitiviteit. […] Toediening van IgG van 7/8 FMS-patiënten gaf een significant toegenomen sensitiviteit voor schadelijke koude. De mechanische en koude hypersensitiviteiten traden op binnen 24-48 h na de eerste injektie en hielden meer dan 1 week aan. […] We zagen geen onderscheid qua hypersensitiviteietn bij vrouwelijke en mannelijke muizen, wat suggereert dat het onwaarschijnlijk is dat er een verhoogde vrouwelijke sensitiviteit voor FMS-IgG bestaat.
[…]
FMS-IgG reduceerde grijpkracht significant t.o.v. muizen behandeld met IgG van HCs.
[…] De serum-waarden voor IgG-isotypes van FMS- en HC-individuen lagen binnen normale grenzen, enkel IgG1 was lager in FMS-serum dan in HC-serum. Toediening van of gepoold IgG van 2 afzonderlijke groepen FMS-patiënten […] verhoogde significant de sensitiviteit voor de poot druk-test [uitoefenen van toenemende druk op de poot] t.o.v. van gepoold IgG van groepen HCs. […] Gepoold FMS-IgG wekte ook hypersensitiviteit voor koude op. […].
Serum zonder Ig van dezelfde patient en gepoolde preparaten (van FMS of HCs) bleven zonder enige waarneembare effekten.
IgG van patiënten reduceert de locomotor-aktiviteit van muizen
[…] We onderzochten de locomotor-aktivieit van muizen insgespoten met FMS- of HC-IgG. In dit experiment gebruikten we gepoold IgG van nieuwe groepen. […] Tijdens de nacht (18:00-6:00, wanneer muizen meest aktief zijn), was het totaal aantal geregistreerde bewegingen voor met FMS-IgG behandelde muizen gedaald. Het was duidelijk dat deze afname voornamelijk optrad in de meest aktieve fase (22:00-02:00). Deze resultaten tonen aan dat FMS-IgG een negatieve impact gaf […].
Sensitisatie van nociceptoren
[…] Om te bepalen of de sensorische abnormaliteiten in muizen in vivo na toediening van FMS-IgG kon worden verklaard door een sensitisatie van perifere nociceptoren, onderzochten we enkelvoudige afferente vezel-units in preparaten van de huid-uiteinden van de dij-zenuw. […].
We stimuleerden de gebieden van Aδ- en C-mechanosensitieve nociceptoren [zie hierboven] (AM- & CM-vezels) mechanisch en vergeleken de mechanische aktivatie drempels […]. Zowel AM- als CM-vezels reageerden op mechaniche stimulatie bij uitoefening van een kleinere kracht (FMS-IgG t.o.v. HC-IgG). De gedaalde mechanische respons drempels zijn consistent met de C-vezel sensitisatie bij FMS-patiënten […] en tonen dat patient-IgG een vermeerderde perifere nociceptor responsiviteit geeft die aanhoudt zonder invloed van het centraal zenuwstelsel. […] We onderzochten ook of er een verhoogde koude-responsiteit optrad in mechanosensitive C-vezels […]. FMS-IgG beïnvloedde de koude-aktivatie drempels van koude-sensitieve CM niet.
Er is een toenemend aantal menselijke aandoeningen waarbij wordt aangenomen dat ze worden veroorzaakt door funktionele auto-antilichamen waarvan de exciteerbaarheid is gewijzigd door binding met neuronale oppervlakte-proteïnen [Dalmau J et al. Autoantibodies to synaptic receptors and neuronal cell surface proteins in autoimmune diseases of the central nervous system. Physiol Rev.( 2017) 97: 839-887]. We stelden daarom geïsoleerde neuronen direct bloot aan een hoge concentratie FMS-IgG, om te bepalen of FMS-IgG op een directe manier dorsale-wortel ganglia (DRG) neuronen exciteert. We zagen geen effekt van FMS-IgG op de intracellulaire Ca2+-concentratie […].
In vivo immunohistochemische lokalisatie van menselijk IgG
Aangezien CM- en AM-vezels hypersensitief bleken na behandeling met FMS-IgG, onderzochten we de lokalisatie van of FMS-IgG om de potentiële werking-sites beter te begrijpen. Voor gepoold IgG werd FMS-IgG consistent gedetekteeerd in DRG maar niet in de hersenen noch ruggemerg-weefsel […]. Immunohistochemische analyse van weefsels (anti-humaan IgG antilichamen) om FMS-IgG te detekteren, onthulde robuuste kleuring in de lumbale DRG maar geen specifieke immunoreaktiviteit in het ruggemerg. […].
Het IgG van FMS-patiënten was voornamelijk gelokaliseerd in satelliet gliale cellen (SGCs, zichtbaar gemaakt d.m.v. glutamine-synthase [enzyme]) en vezel-banen die de DRG binnenkomen, alsook een klein aantal Iba1 [microglia/macrofagen-specifiek calcium-bindend proteïne] -positieve macrofagen en CD31 [ook ‘platelet endothelial cell adhesion molecule’ (PECAM)-1 genoemd; komt o.a. voor op endotheliale cellen, bloedplaatjes] -positieve bloedvaten. FMS-IgG leek niet te co-lokaliseren met de neuronale nucleaire merker NeuN, die neuronale kernen labelt en in mindere mate het cytoplasma. Aangezien NeuN neuronale membranen en SGCs die neuronen omgeven […] niet labelt, was het een uitdaging om een onderscheid te maken tussen kleuring van de neuronale membranen en de omringende SGC. We onderzochten ook de mogelijkheid dat FMS-IgG ook de membranen van sensorische neuronen labelt door gebruik van TrkA (een neuronale oppervlakte merker). Naast de uitgebreide FMS-IgG labeling van glutamine-synthase tot expressie brengende SGCs, leek FMS-IgG ook enkele, maar niet alle, TrkA tot expressie brengende neuronen te labelen.
FMS-IgG bevordert de expressie van SGC aktiviteit merkers
We onderzochten of de frequente co-localisatie van FMS-IgG met SGCs geassocieerd was met bewijs voor veranderde SGC-aktiviteit. We vonden dat ‘glial fibrillary acidic protein’ (GFAP [strukturele component van het cytoskelet]) immunoreaktiviteit, en Gfap en s100b gen [coderend voor S100 calcium-bindend proteïne B, betrokken bij o.a. celcyclus-progressie en differentiatie] -expressie in DRG verhoogd was (bij FMS-IgG t.o.v. HC-IgG). Deze veranderingen suggereren dat de aanwezigheid van of FMS-IgG in DRG de aktiviteit van SGCs verhoogt. In tegenstelling daarmee verschilde de Iba1-immunoreaktiviteit [zie hierboven] in het neuronen-rijk gebied van de DRG niet, suggestief voor het feit dat FMS-IgG accumulatie in de DRG de lokale macrofagen-proliferatie of -infiltratie niet stimuleert. Aif1 (coderend voor Iba1) en Itagm (coderend voor CD11b [Bij muizen komt het CD11b tot expressie op monocyten/macrofagen en microglia.]) waren echter beide gestegen in de DRG van met FMS-IgG behandelde muizen, wat er op wijst dat bepaalde aspecten van macrofagen-aktiviteit gewijzigd waren door FMS-IgG. Belangrijk: er waren weinig of geen apoptotische cellen in de DRG (FMS- of HC-IgG), wat aangeeft dat de effekten van FMS-IgG niet te wijten zijn aan sterfte van neuronale cellen. In tegenstelling tot de DRG werden geen veranderingen in astrocyten- en microglia-reaktiviteit gezien in het ruggemerg (op basis van GFAP en Iba1 immunoreaktiveit, respectievelijk). Tesamen suggeren deze resultaten dat FMS-IgG een lokaal effekt heeft in de DRG.
FMS-IgG induceert de cytokine-produktie of systemische inflammatie niet
Er bestaan inconsistenties tussen gepubliceerde studies wat betreft waarden van inflammatoire en immunomodulerende cytokinen en chemokinen (zoals IL-6, IL-8 & IL-10) bij FMS-serum. We onderzochten dit bij muizen geïnjekteerd met FMS-IgG, HC-IgG of zoutoplossing. IL-1β lag onder de detektie-limiet (5/6 stalen in elke groep): FMS-IgG noch HC-IgG induceerde dus de aanmaak van IL-1β. Er was ook geen verschil qua in TNF-α, CXCL1 (een analoog voor menselijk IL-8), IL-2, IL-5, IL-6, IL-10 & IFN-γ. Dit toont aan dat injectie van FMS-IgG systemische inflammatoire en immunomodulerende cytokine-waarden niet wijzigt. Tesamen suggereren deze resultaten dat FMS-IgG werkt via het genereren van een lokaal effekt in de DRG.
In vitro immunohistochemische binding van FMS-IgG
Om de labeling van SGCs en sensorische neuronen verder te differentiëren, onderzochten we de immunoreaktiviteit van FMS- & HC-IgG in SGC-aangerijkte celculturen ontdaan van sensorische neuronen [75% cellen glutamine-synthase positieve SGCs en minder dan 0,5% neuronen] en neuronen-rijke celculturen van DRG. […] FMS-IgG bond met een significant groter deel van de cellen […]. FMS-IgG labelde ook een significant groter deel glutamine-synthase positieve (SGCs) en negatieve cellen (non-SGCs) […].
In gedissocieerde DRG-neuron culturen waren ca. 30% van de cellen βIII-tubuline [cytoskelet-proteïne dat bijna uitsluitend in neuronen wordt aangetroffen] positieve neuronen. Gelijkaardig met de observatie bij SGC-aangerijkte culturen bond FMS-IgG met een groter deel cellen van gedissocieerde DRG […]. Belangrijk: FMS-IgG labelde bijna alle βIII-tubuline positieve neuronen, (HC-IgG veel minder). […] FMS-IgG noch HC-IgG beïnvloedde de cel-leefbaarheid vergeleken met cellen die niet met antilichamen werden geïncubeerd. Tenslotte: incubatie van culturen met IB4, een membraan-merker voor een subpopulatie nociceptoren, toonde dat FMS-IgG binding co-localiseerde met neuronale membranen. Tot besluit: FMS-IgG bindt SGCs in vivo, en hoewel verdere studies dienen na te gaan of FMS-IgG ook bindt met neuronale membranen in vivo, wordt deze mogelijkheid door onze gegevens ondersteund: FMS-IgG bindt zowel SGCs als neuronen in vitro.
Gereduceerde epidermale innervatie
Eerdere observaties gaven een betrokkenheid van perifere sensorische zenuwen bij FMS aan door observaties van ‘small-fibre’ pathologie bij patiënten [zie Uçeyler N et al. hierboven /// Oaklander AL et al. Objective evidence that small-fibre polyneuropathy underlies some illnesses currently labeled as fibromyalgia. Pain. (2013) 154: 2310-2316]. Belangrijk: de symptoom-ernst van FMS is gecorreleerd met de mate van de ‘small-fibre’ pathologie [Evdokimov D et al. Reduction of skin innervation is associated with a severe fibromyalgia phenotype. Ann Neurol. (2019) 86: 504-516]. We onderzochten daarom de impact van IgG op intra-epidermale zenuwvezel-densiteit (IENFD) in de huid van achterpoten van muizen. Er bleek een significante reductie qua IENFD (FMS-IgG vs. HC IgG).
Screening van FMS-IgG reaktiviteit met menselijke proteïne-fragmenten
Om te onderzoeken of FMS-IgG van verschillende patiënten een gemeenschappelijk patroon van autoreaktiviteit vertonen, voerden we een proteoom-brede micro-chip screening uit: SciLifeLab gebruikt 42.000 menselijke peptiden (van > 18.000 proteïnen) van de ‘Human Protein Atlas’. De peptiden zijn lineair (aangemaakt in E. Coli) en de meeste zijn tussen 50 en 150 aminozuren lang. We onderzochten de reaktiviteit van 4 stalen (elk bestaande uit gelijke delen serum van 4 FMS-patiënten) en alle 4 de stalen herkenden meerdere peptiden […]. Onze analyse onthulde o.a. dat slechts weinig peptiden herkend werden in meer dan één van de gepoolde stalen, wat er sterk op wijst dat het onwaarschijnlijk is dat de antigenen opgenomen in de mirco-chip een gemeenschappelijk auto-antigen bij de FMS-patienten vertegenwoordigt. Analyse suggereerde enige mate van aanrijking voor proteïnen geassocieerd met Gen Ontologie (GO [klassificatie van van genen en gen-produkten]) termen gerelateerd met cellulaire componenten en microtubulen, en een klein aantal KEGG-paden [‘Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes’; verzameling databases die betrekking hebben op genomen, systeembiologie, ziekten, geneesmiddelen en biochemische stoffen] verbonden met metabolisme en de vesikel-cyclus.
FMS-IgG bindt met menselijke DRG
Tenslotte beoordeelden we of FMS-IgG cellen in menselijke DRG bindt. Doorsneden van menselijke DRG werden geïncubeerd met gepoold HC-IgG of FMS-IgG, en de intensiteit en lokalisatie van de binding geanalyseerd. FMS-IgG bond cellen in menselijke DRG in grotere mate dan extent HC-IgG […]. Verder bond FMS-IgG GFAP-immunoreaktieve cellen en NF200 [neurofilament proteïne; voorkomend in en merker voor neuronen] -immunoreaktieve cellen, wat er op wijst dat FMS-IgG bindt met zowel menselijke SGCs en menselijke sensorische neuronen. FMS-IgG labelde ook andere cellen maar minder intens. Tesamen genomen suggereren deze resultaten dat FMS-IgG autoreakteive antilichamen bevat die binden met antigenen die tot expressie komen in de DRG.
Bespreking
We tonen hier aan dat meerdere belangrijke kenmerken van FMS geïnduceerd kunnen worden in muizen via IgG van individuen met FMS. Het overbrengen van hypersensitiviteiten van patiënten naar muizen was reproduceerbaar voor alle geteste FMS-individuen, wat een sterke suggestie is voor het feit dat antilichaam-afhankelijke processen typisch aan de basis liggen van de karakteristieke gevoeligheid en thermale hypersensitiviteiten die worden ervaren door deze patiënten. Het pro-nociceptief effekt van gepoold IgG toont dat stalen van verschillende patiënten additief aktiviteit hebben, aangezien de IgG van elke donor in deze preparaten verdund was tot waarden onder deze die vereist zijn om hypersensitiviteit in muizen te genereren. De gedragsmatige hypersensitiviteiten bij muizen opgewekt door FMS-IgG waren omkeerbaar verdwenen (typisch na 2-3 weken) wanneer de waarden van menselijk IgG gedaald waren. De reductie qua grijpkracht en spontane locomotor-aktiviteit, en de verminderde densiteit van epidermale innervatie die bij de muizen die werden behandeld met FMS-IgG werden gezien, bevestigen dat naast de pijnlijke hypersensitiviteiten, FMS-IgG ook meerdere niet-uitgelokte symptomen en tekenen van FMS geeft. Serum waaruit IgG werd verwijderd resulteerden niet in een invloed op mechanische of koude-nociceptie, wat een bevestiging is voor het feit dat IgG de voornaamste pro-nociceptieve, pathologische serum-component is bij FMS-patiënten. Belangrijk: FMS-IgG bindt met SGCs en neuronen in DRG (van muizen en mensen), wat sterk suggestief is voor het feit dat FMS-patiënten autoreaktieve antilichamen hebben.
Interakties tussen het zenuwstelsel en het immuunsysteem, en in het bijzonder auto-immune mechanismen, trokken steeds meer aandacht in studies omtrent de pathophysiologie van chronische pijn aandoeningen [Goebel A. Autoantibody pain. Autoimmun Rev. (2016) 15: 552-557]. Pro-nociceptieve effekten van auto-antilichamen bleken betrokken bij de niet courante post-traumatische aandoening ‘complex regionaal pijn syndroom’, waar passieve transfer van IgG bijkomend een experimenteel trauma vereist om de pro-nociceptieve effekten uit te voeren, anders dan de hier gepresenteerde observaties aangaande FMS-IgG. Bij de zeer zeldzame, dikwijls pijnlijke, neurologische aandoening neuromyotonie [onvermogen om spieren te ontspannen], worden frequent auto-antilichamen tegen ‘contactine-geassocieerd proteïne-achtig 2’ (CASPR2 [subunit van een kalium-kanaal]) gedetekteerd. Passieve transfer van IgG van deze patiënten veroorzaakt pijnlijke hypersensitiviteiten […]. Onze bevindingen geven aan dat gelijkaardige niet-destructieve processen hypersensitiviteiten, motor-symptomen en verlies van epidermale innervatie geven bij de courante aandoening FMS.
Het belang van gewijzigde funktie van het centraal zenuwstelsel en plasticiteit bij FMS wordt geïllustreerd door veranderde patronen qua hersen-aktiviteit [Jensen KB et al. Overlapping structural and functional brain changes in patients with long-term exposure to fibromyalgia pain. Arthritis Rheum. (2013) 65: 3293-3303], glia-aktivatie in het brein [Albrecht DS et al. Brain glial activation in fibromyalgia – a multi-site positron emission tomography investigation. Brain Behav Immun. (2019) 75: 72-83], verstoorde geconditioneerde pijn-modulatie [O’Brien AT et al. Defective endogenous pain modulation in fibromyalgia: a meta-analysis of temporal summation and conditioned pain modulation paradigms. J Pain. (2018) 19: 819-836] en multisensorische hypersensitiviteit door een brede waaier aan stimuli. Het wordt echter steeds duidelijker dat perifere wijziging ook bijdragen aan de onderliggende pathologie, zoals geïllustreerd door de identificatie van ‘small-fibre’ pathologie bij FMS-patiënten [zie Evdokimov D et al. hierboven] en veranderde cytokine-waarden. Hier vonden we dat mechanosensitieve nociceptoren in huidzenuw-preparaten van met FMS-IgG behandelde muizen, een verhoogde responsiviteit op mechanische en koude-stimuli vertoonden, wat sterk suggestief is voor het feit dat pijnlijke hypersensitiviteit bij FMS wordt veroorzaakt door sensitisatie van perifere nociceptoren. In tegenstelling daarmee bleef directe toevoegen van IgG aan geïsoleerde DRG-neuronen zonder effekt op Ca2+, wat consistent is met een indirecte werking waarbij aktiviteit van een bijkomend perifeer celtype, zoals SGCs, betrokken kan zijn.
In combinatie met de elektrofysiologische observaties, zijn het achterblijven van FMS-IgG in de DRG, het ontbreken van IgG in de hersenen en het ruggemerg, en de in vivo binding van FMS-IgG met SGCs en neuronen, sterk suggestief voor het feit dat de pro-nociceptieve werkingen van FMS-IgG worden aangestuurd door perifere mechanismen. FMS-IgG binding in menselijke DRG en in vitro binding van FMS-IgG op het oppervlak van SGCs & neuronen van muizen benadrukt verder dat de nociceptieve effekten geïnduceerd door FMS-IgG zouden kunnen voortkomen uit de herkenning van epitopen in de DRG. Meer tekenen van in vivo SGC-aktiviteit impliceren dat FMS-IgG binding in de DRG funktionele effekten heeft. Het is duidelijk dat SGCs en sensorische neuronen elektrisch gekoppeld kunnen zijn, en dat zowel verhoogde koppeling en van SGC afkomstige pro-nociceptieve cytokinen neuronale exciteerbaarheid kunnen beïnvloeden, leidend tot hypersensitiviteit. Bijkomend: de accumulatie van met SGC en neuronen gebonden FMS-IgG zouden molekulaire wijzigingen in macrofagen uit DRG (die bijdragen tot neuronale hypersensitiviteit ondanks de afwezigheid van macrofagen-infiltratie of -proliferatie) kunnen stimuleren. Bovendien: de afwezigheid van systemische toename van pro-inflammatoire cytokinen zoals TNF & IL-1β ondersteunen verder onze hypothese dat FMS-IgG lokaal, in de DRG, werkt, zonder inductie van een systemische inflammatoire respons. Tesamen wijzen deze bevindingen naar de DRG als werkingsplaats voor FMS-IgG en toekomstige studies dienen de bijdragen van IgG werkend op SGCs en neuronen te onderzoeken wat betreft het aansturen van pijn-gerelateerde sensorische abnormaliteiten en neuronale hypersensitiviteiten bij muizen.
Hoewel we geen kenmerkend patroon van reaktiviteiten in in patiënten-sera ontdekten via de proteïne micro-chip, merkten we toch een substantieel aantal autoreaktiviteiten op. Onze resultaten gaven ook enige aanrijking qua reaktiviteiten aan tegen proteïnen die in ‘Gene Ontology’ termen te klassificeren zijn voor cellulaire componenten, en in KEGG-termen voor mechanismen verbonden met het metabolisme. Hoewel de mogelijke aanrijking van reaktiviteiten bemoedigend kan zijn, is hun relevantie voor de pathofysiologie van FMS nu nog onduidelijk, aangezien ze voornamelijk in enkelvoudige stalen werden gedetekteerd. Bovendien bevinden de meeste proteïnen die relevant zijn voor de mogelijks aangerijkte termen zich intracellulair en worden dus wellicht niet herkend door circulerend IgG. Echte auto-antigenen zouden ook aan detektie kunnen zijn ontsnapt, aangezien de gelineariseerde antigene proteïne-fragmenten die werden gebruikt bij de screening wellicht hun natuurlijke conformatie niet kunnen aannemen op de chip. De peptiden en proteïne-fragmenten werden geproduceerd in E. coli en missen daardoor post-translationele modificaties [(vorm)veranderingen in de eiwitten na de vertaling vanuit RNA]. De prevalentie van reaktiviteiten tegen menselijke peptiden bij onze preliminarire beoordeling van patiënten-sera is niettemin consistent met autoreaktieve IgG die verantwoordelijk zijn voor onze bevindingen. Het is intrigerend dat sera van covid-19 patiënten een brede waaier aan funktionele auto-antilichamen – waarvan werd voorgesteld dat ze het symptomatisch profiel van de patiënten beïnvloeden – bevatten.
Er werd pathologie van de kleine zenuwvezels en een reductie qua huid-innervatie gezien bij FMS-patiënten, en dit is geassocieerd met een ernstiger ziekte-belasting en kan bijdragen tot perifere sensitiviteit [zie Evdokimov D et al. hierboven]. Opmerkelijk: we zagen dat transfer van FMS-IgG naar muizen resulteerde in een reductie van de zenuwvezel-densiteit in de gladde huid van de achterpoot. Bij mensen is het nog onduidelijk waarom verminderde huid-innervatie optreedt maar onze bevindingen geven aan dat FMS-IgG bijdraagt tot dit vezel-verlies. FMS-IgG kunnen denervatie van de DRG via binding met SGC of neuronale cellichamen bepalen maar kunnen ook meer distaal via andere mechanismen werken.
Verdere studies zullen de onderliggende cellulaire en molekulaire mechanismen verantwoordelijk voor de door FMS-IgG gemedieerde perifere sensitisatie onderzoeken. De mogelijkheid dat de hogere schadelijke perifere input – veroorzaakt door FMS-IgG – gewijzigde aktiviteit-patronen in het centraal zenuwstelsel zou kunnen genereren [zie Jensen KB et al. hierboven], dient ook te worden verkend. Ook of FMS-IgG sensitiviteit voor andere sensorische modaliteiten (zoals gehoor- en reuk-stimuli) aanstuurt, moet worden onderzocht. De identificatie van een cruciale rol voor autoreaktieve IgG in de pathofysiologie van FMS kan toekomstige research transformeren en de ontwikkeling van mechanisme-gebaseerde therapeutische interventies faciliteren. Onze resultaten suggereren dat therapieën die de totale IgG-concentratie doen dalen, zoals plasmaferese of immuno-adsorptie (bv. met proteïne-A [specifiek bindend met IgG] kolommen), of die autoreaktieve IgG specifiek verminderen (d.m.v. antigen-specifieke adsorptie) doeltreffend kunnen zijn bij FMS. Een andere optie is dat symptomatische therapieën die interfereren met de binding van autoreaktieve antilichamen of die hun funktionele gevolgen voorkomen, ook effektieve behandelingen kunnen blijken.
Methodes
[…]