Geschreven door Ronald W. Davis, PhD voor #MEAction, 29 november 2018

Deze paper documenteert dat rode bloedcellen minder vervormbaar zijn bij ME/cvs-patiënten in vergelijking met gezonde controles. Het kan mogelijk een biomarker zijn, en we gaan nieuwe apparaten ontwerpen die een duidelijk onderscheid zullen maken tussen patiënten en gezonde controles. Deze apparaten zullen draagbaar zijn en gemakkelijk te gebruiken door artsen in hun praktijk, of in klinische testlabo’s.

In het verleden is vooral gekeken naar de vorm van rode bloedcellen, die moeilijk te kwantificeren is. Onze aanpak zal een duidelijk kwantitatief cijfer geven. Het meet het vermogen van de rode bloedcellen om te vervormen terwijl ze in een capillair worden geperst, iets dat bloedcellen moeten doen voor een gezonde doorstroming. We meten honderden cellen van elke patiënt. Ondanks het lage aantal patiënten, krijgen we zo toch een erg statistisch significant onderscheid tussen de vervormbaarheid van cellen van de patiënt en gezonde controles. We doen er alles aan om de nieuwe apparaten zo spoedig mogelijk te ontwikkelen.

Deze belangrijke studie is volledige gefinancierd door de Open Medicine Foundation (OMF) via de steun van onze gulle donoren.

Vervormbaarheid van erytrocyten als een potentiële biomarker voor chronisch vermoeidheidssyndroom

Auteurs: Amit K. Saha, Brendan R. Schmidt, Julie Wilhelmy, Vy Nguyen, Justin Do, Vineeth C. Suja, Mohsen Nemat-Gorgani, Anand K. Ramasubramanian and Ronald W. Davis

Abstract

Myalgische encefalomyelitis / chronisch vermoeidheidssyndroom (ME/CVS) is misschien wel de laatste grote ziekte waar we bijna niks over weten. Het is een multisysteemziekte van onbekende etiologie die miljoenen mensen wereldwijd treft, en die verschillende jaren kan aanhouden. ME/CVS wordt gekenmerkt door invaliderende vermoeidheid van ten minste zes maanden, gepaard gaande met ernstige vermoeidheid en musculoskeletale pijn, met daarbij verzwakking van kortetermijngeheugen of concentratie, en niet-verkwikkende slaap of verlengde postexertionele klachten. Hoewel er nog steeds gediscussieerd wordt over de etiologie van de ziekte, wijst bewijs op oxidatieve schade aan immuun- en hematologische systemen als een van de pathofysiologische mechanismen van de ziekte.

Erytrocyten zijn potentiële opspoorders van oxidatieve stress, en hun vorm verandert aanzienlijk in respons op oxidatieve stress en bij bepaalde inflammatoire aandoeningen waaronder obesitas en diabetes. De vorm van erytrocyten verandert van bioconcaaf discoïde tot een ellipsoïde door afschuifstroming in microcapillairen die een grotere specifieke ratio tussen oppervlakte en volume bieden voor een optimale microvasculaire perfusie en weefseloxygenatie, wat niet alleen het belang aantoont van totaal hematocriet maar ook van de capaciteit voor grote vervormingen in fysiologie.

Klinisch vertonen ME/CVS-patiënten normale arteriële zuurstofsaturatie, maar er is niet veel bekend over microvasculaire perfusie. In dit werk hebben we de hypothese getest dat de vervormbaarheid van erytrocyten bij ME/CVS nadelig wordt beïnvloed, door gebruik te maken van een combinatie van biofysische en biochemische technieken.

We hebben de vervormbaarheid van RBC’s getest met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer die de bloeddoorstroming door microcapillairen nabootst. We perfuseerden RBC’s (suspensie in plasma) van ME/CVS-patiënten en gezonde controles gepaard volgens leeftijd en geslacht (n = 9 paar donoren) door een microfluïde platform met hoge doorvoer van 5µm breedte en 3-5 µm hoogte. We registreerden de beweging van de cellen aan hoge snelheid (4000 frames per seconde), gevolgd door beeldvormingsanalyse om de volgende parameters te bepalen: ingangstijd (tijd die cellen nodig hebben om in de testkanalen te komen), gemiddelde doorvoersnelheid (snelheid van de cellen binnenin de testkanalen) en elongatie-index (ratio van de groter diameter voor en na vervorming in het testkanaal). We observeerden dat RBC’s van ME/CVS-patiënten een hogere ingangstijd hadden (~12%, p<0.0001), een lagere doorvoersnelheid (~17%, p<0.0001) en een lagere elongatie-index (~14%, p<0.0001) in vergelijking met de RBC’s van gezonde controles. Alles samen genomen tonen deze data aan dat RBC’s van ME/CVS-patiënten een verminderde vervormbaarheid hebben. Om onze bevindingen te bevestigen, hebben we ook de erytrocytenbezinkingssnelheid (BSE) gemeten voor deze donoren die aantoont dat de RBC’s van ME/CVS-patiënten lagere sedimentatiesnelheden hadden (~40%, p<0.01).

Om de basis voor verschillen in vervormbaarheid te begrijpen, hebben we de verschillen in vloeibaarheid van het membraan onderzocht door middel van een laterale diffusietest met behulp van pyreen decaanzuur (PDA) en stelden vast dat RBC’s van ME/CVS-patiënten een lagere membraanfluïditeit hadden (~30%, p<0.01). Afgezien van de fluïditeit, toonden metingen van het Zeta-potentiaal dat ME/CVS-patiënten lagere netto negatieve oppverlaktelading hadden op het plasmamebraan van de RBC (~18%, p<0.0001). Hogere niveaus van reactieve zuurstofcomponenten (ROS) in RBC’s van ME/CVS-patiënten (~30%, p<0.008) werden ook waargenomen, in vergelijking met gezonde controles. Met behulp van een rasterelektronenmicroscoop (SEM), hebben we ook veranderingen waargenomen in de morfologie van RBC’s tussen ME/CVS-patiënten en gezonde controles (aanwezigheid van verschillende morfologische subklassen zoals biconcave schijf, leptocyt, acanthocyt en echynocyt; oppervlakte en hoogte-breedteverhouding; niveaus van RBC-aggregatie). Ondanks deze veranderingen in de fysiologie van RBC, bleven de hemoglobinegehaltes vergelijkbaar tussen gezonde donoren en ME/CVS-patiënten. Ten slotte tonen preliminaire studies aan dat RBC’s van herstellende ME/CVS-patiënten geen dergelijke verschillen in cellulaire fysiologie vertonen, wat een verband suggereert tussen de vervormbaarheid van RBC’s en ernst van de ziekte.

Samengenomen tonen onze data aan dat de significante afname in vervormbaarheid van RBC’s van ME/CVS-patiënten mogelijk afkomstig is uit oxidatieve stress, en suggereert dat veranderde microvasculaire perfusie een mogelijke oorzaak kan zijn voor de symptomen van ME/CVS. Onze data suggereren ook dat vervormbaarheid van RBC’s kan dienen als een potentiële biomarker voor ME/CVS, hoewel verdere studies nodig zijn voor niet-specifieke classificatie van de ziekte.

Origine post in Blood Journal hier.

Dit onderzoek is aanvaard voor publicatie in Clinical Hemorheology and Microcirculation.

© Ronald Davis voor #MEAction. Vertaling Zuiderzon, redactie Abby, ME-gids.

Samenvattend overzicht: rode bloedcellen in ME/cvs tonen verminderd vermogen om van vorm te veranderen

Charlotte Stephens, Onderzoekscorrespondent, ME Association, 4 december 2018

Op 21 november publiceerden onderzoekers van de Open Medicine Foundation (OMF) in Amerika een kleine, maar mogelijk belangrijke studie, die verminderde vervormbaarheid van erytrocyten vond bij ME/cvs.

Men vertelde ons dat de volledige paper van Saha et al. binnenkort gepubliceerd zal worden. Wij kijken ernaar uit om de volledige studie te lezen.

“ME/cvs-patiënten vertonen normale arteriële zuurstofsaturatie, maar er is niet veel bekend over microvasculaire perfusie. In dit werk hebben we, via een combinatie van biofysische en biochemische technieken, de hypothese getest dat de vervormbaarheid van erytrocyten bij ME/cvs beschadigd is.”

Erytrocyt: een rode bloedcel [RBC], die er (bij de mens) meestal uitziet als een biconcave schijf. Erytrocyten bevatten het pigment hemoglobine, dat bloed zijn rode kleur geeft en zuurstof en koolzuur van en naar de weefsels vervoert.

Vervormbaarheid: duidt op het vermogen van rode bloedcellen om van vorm te veranderen om door capillairen (kleine bloedvaten) te kunnen gaan.

Prof. Ron Davis, een van de auteurs van de studie, verschafte bijkomend commentaar in een e-mail van OMF, verzonden op het moment van vrijgave van het abstract:

“Deze paper documenteert dat rode bloedcellen minder vervormbaar zijn bij ME/cvs-patiënten in vergelijking met gezonde controles.”

“In het verleden is vooral gekeken naar de vorm van rode bloedcellen, die moeilijk te kwantificeren is. Onze aanpak zal een duidelijk kwantitatief cijfer geven.”

“Het meet het vermogen van de rode bloedcellen om te vervormen terwijl ze in een capillair worden geperst, iets wat bloedcellen moeten doen voor een gezonde doorstroming.”

Hoewel de studie erg klein was, met slechts 9 ME/cvs-patiënten en 9 gezonde controles, gelooft Prof. Davis niet dat dit het belang van de resultaten vermindert:

“We meten honderden cellen van elke patiënt. Ondanks het lage aantal patiënten, krijgen we zo toch een erg statistisch significant onderscheid tussen de vervormbaarheid van cellen van patiënten en gezonde controles.”

Verminderde bloedstroom

De studie gebruikte een speciaal “microfluïdisch” apparaat, dat de bloedstroom tussen microcapillairen (haarvaten) nabootst, om te meten hoe goed rode bloedcellen (erytrocyten) zich door kleine bloedcapillairen kunnen persen.

“Vervormbaarheid” verwijst naar hoe goed de rode bloedcellen van vorm kunnen veranderen.

Normaal gezien veranderen rode bloedcellen hun vorm van een ronde schijf naar een langwerpige ovale vorm, om door kleinere capillairen heen te kunnen.

Deze verandering in vorm maakt de voortdurende stroom van bloed mogelijk (niet afgeremd door minder bloedcellen die tegelijkertijd door kunnen), om optimale zuurstofniveaus tot bij weefsels te brengen.

Wat deze resultaten aantonen, is dat de rode bloedcellen van mensen met ME/cvs niet zo goed zijn in het vervormen (veranderen van vorm) en dus is de bloeddoorstroming door kleine capillairen verminderd, wat kan leiden tot een tekort aan zuurstoftoevoer naar weefsels.

Verminderde bloedstroom werd al geopperd voor ME/cvs-pathologie, voornamelijk in verband met orthostatische symptomen, en ME/cvs is ook omschreven als een “toestand van hypoxie” (tekort aan zuurstof in de cellen). Deze laatste bevinding zou vele van de symptomen kunnen helpen verklaren.

Tegenstrijdige resultaten uit Australië?

Brenu et al. (een team met o.a. Prof. Marshall-Gradisnik en Prof. Staines), maten in 2010 de eigenschappen van erytrocyten bij ME/cvs, waaronder vervormbaarheid.

In tegenstelling tot de laatste studie uit Amerika, concludeerden zij dat er geen significant verschil was in vervormbaarheid tussen patiënten en controles.

Hoewel de grootte van het staal opnieuw erg klein was, met slechts 6 patiënten die onderzocht en vergeleken werden met controles, zal het toch interessant zijn om de methodologie te vergelijken, eens de volledige paper van de Amerikaans studie gepubliceerd is.

Wat zou de oorzaak kunnen zijn van de verminderde vervormbaarheid?

Oxidatieve stress is vroeger voorgesteld als een instandhoudende factor van ME/cvs. Het heeft te maken met een onevenwicht tussen de aanmaak van reactieve zuurstofcomponenten (reactive oxygen species of ROS), die giftig kunnen zijn voor de cellen, en voor het vermogen van het lichaam om hun schadelijke effecten tegen te gaan of te ontgiften via neutralisering door antioxidanten.

Van rode bloedcellen is geweten dat ze van vorm veranderen in reactie op oxidatieve stress en bepaalde ontstekingsziektes, zoals reumatoïde artritis. Deze nieuwe studie vond hogere niveaus van ROS in rode bloedcellen van ME/cvs-patiënten in vergelijking met controles.

Biomarkers en fenotypes?

Prof. Davis zei het volgende over de verminderde vervormbaarheid:

Het kan mogelijk een biomarker zijn, en we gaan nieuwe apparaten ontwerpen die een duidelijk onderscheid zullen maken tussen patiënten en gezonde controles.”

“Deze apparaten zullen draagbaar zijn en gemakkelijk te gebruiken door artsen in hun praktijk, of in klinische testlabo’s.”

“We doen er alles aan om de nieuwe apparaten zo spoedig mogelijk te ontwikkelen.”

Nog een interessant punt in het abstract, waarvan we hopen dat er dieper op ingegaan zal worden in de volledige paper, wees erop dat deze bevindingen niet gevonden werden in mensen die beter aan het worden waren:

“Ten slotte tonen preliminaire studies aan dat RBC’s van herstellende ME/cvs-patiënten geen dergelijke verschillen in cellulaire fysiologie vertonen, wat een verband suggereert tussen de vervormbaarheid van RBC’s en de ernst van de ziekte.”

Conclusies uit Amerika:

“Onze data tonen aan dat de significante afname in vervormbaarheid van RBC’s van ME/cvs-patiënten mogelijk een gevolg is van oxidatieve stress, en suggereert dat veranderde microvasculaire perfusie een mogelijke oorzaak kan zijn voor de symptomen van ME/cvs.”

“Onze data suggereren ook dat vervormbaarheid van RBC’s kan dienen als een potentiële biomarker voor ME/cvs, hoewel verdere studies nodig zijn voor niet-specifieke classificatie van de ziekte.”

“Dit zijn duidelijk interessante preliminaire bevindingen uit Amerika die ook gelinkt kunnen worden aan het onderzoek over de vorm van rode bloedcellen dat vele jaren geleden gepubliceerd werd door Dr. Les Simpson in Nieuw-Zeeland.”

“Het aantal gerekruteerden is duidelijk erg klein. Dus we zullen resultaten moeten halen uit veel grotere groepen mensen met ME/cvs (in verschillende stadia van ziekte en met verschillende graden van ziekte-ernst) en bevestigende resultaten van andere onafhankelijke onderzoeksgroepen.”

“Ik denk ook dat we vergelijkingen zouden moeten maken met andere groepen mensen (bv. mensen met multiple sclerose, reumatoïde artritis, depressie en sedentaire populaties) voordat we tot eender welk vast besluit komen over de validiteit van deze bevinding en het mogelijke gebruik ervan als diagnostische biomarker voor ME/cvs.”

Dr. Charles Shepherd, Medisch Ere-adviseur, ME Association.

Meer informatie:

Hypoxie:

Bell D (2007) Cellular Hypoxia and Neuro-Immune Fatigue, WingSpan Press.

Cheney P (2007) 8th International IACFS/ME Conference.

Johnson C (2018) Stagnerende hypoxie: kruispunt tussen ME/CVS en hyperadrenerge POTS? Health Rising

Johnson C (2018) Are Oxygen Starved Tissues Causing Pain and Fatigue in Fibromyalgia and Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS)? Health Rising

Verlaging bloedvolume/bloedstroom:

Biswal B, et al. (2011) Cerebral Blood Flow Is Reduced in Chronic Fatigue Syndrome As Assessed by Arterial Spin Labeling, Journal of Neurological Science 301 (1-2): 9-11.

Boissoneault J, et al. (2018) Cerebral blood flow and heart rate variability predict fatigue severity in patients with chronic fatigue syndrome. Brain Imaging and Behaviour.

Campen CM, et al. (2018) Blood vo​lume status in CFS/ME correlates with the presence or absence of orthostatic symptoms. Frontiers in Paediatrics [Epub ahead of print].

Hurwitz BE, et al. (2009) Chronic fatigue syndrome: illness severity, sedentary lifestyle, blood volume and evidence of diminished cardiac function, Clinical Science 118 (2): 125-35.

Yoshiushi K (2006) Patients with Chronic Fatigue Syndrome have reduced absolute cortical blood flow, Clinical Physiology and Functional Imaging 26 (2): 83-86.

Copyright Vervormbaarheid RBC: Microctarins.com

© ME Association. Vertaling Abby, redactie Zuiderzon, ME-gids.

Opnieuw gepubliceerd met vriendelijke toestemming van de Britse ME Association.

Engelse versie beschikbaar op hun website: www.measociation.org.uk

Lees ook

• Saha/Davis: Afwijkingen rode bloedcellen verklaren verstoorde microcirculatie (Toelichting Frank Twisk)