søndag den 4. december 2016

T-celler og lipid rafts

Forskning viser, at ME patienter har dysreguleret metabolisme, der påvirker sphingolipider (især ceramider) og kolesterol.

Disse lipider er særligt koncentrerede i områder i cellemembranen, der kaldes lipid rafts. Områderne er vigtige for mange forskellige cellesignaler.

Der sker en samling (eng: clustering) af receptorer i lipid rafts. Her kan receptorer bindes til deres ligand, og en celleproces udløses.

En lipid raft skal have den korrekte sammensætning af lipider for normal og optimal funktion af T-celle receptoren.

I den autoimmune sygdom, lupus, bidrager dysreguleret ceramid sammensætning til dysreguleret T-celle receptor.

Er ME patienters T-celle funktion påvirket af dysregulerede lipid rafts, som følge af dysreguleret lipidomsætning?

T-celler og apoptose

Apoptose er programmeret celledød. For at holde immunsystemet i balance skal der være ligevægt mellem pro-apoptopic og anti-apoptopic signalering. Det foregår ud fra lipid rafts.

Der indgår mange gener og hermed proteiner i apoptose-stivejene.

CD95/CD95L også kaldet Fas og Fasligand kan igangsætte apoptose i T-celler. Mus der mangler dette system udvikler en lupus-ligende autoimmun sygdom.

Ceramid dannet i cellemembranen er vigtig for at kunne medføre clustering af CD95 og efterfølgende apoptose.

Hvordan og om systemet er dysreguleret hos ME patienter ved jeg ikke. Men et studie har vist epigenetiske ændringer i gener, der er involveret i sphingolipid, ceramide og apoptose stiveje. Her er nogle ad dem:

Hypomethylerede gener: FASLG, FAIM3, DIABLO, PDCD1, TNFSF10 (TRAIL), S1PR1, PRKCQ (PKC.theta er vigtig for TCR/CD3 medieret T-celle aktivering og induktion af FASLG ekspression).

Hypermethylerede gener: AATK, ACIN1, BMF, PDCD11, S1PR2, SGMS2 (=sphingomyelinsynthase 2), LASS6 (=ceramide synthase 6), PRKCZ (PKC zeta aktiveres af ceramid og er involveret i pro-apoptolic funktion).

ME puslespilsbrikkerne er der. Vi skal bare have forskere med tung biokemisk og immunologisk viden til at samle dem.

Reference:
Vega et al. DNA methylation Modifications associated with CFS. Plos One, aug 2014, vol 9, Issue 8, e104757

lørdag den 26. november 2016

Find et autoantistof - og læs i Wikipedia!

ME/CFS, POTS og MCS er sygdomme med stor symptomoverlap, og er måske endda forskellige sider af samme sygdom.

ME/CFS er især karakteriseret ved motionsintolerance. POTS er en form for ortostatisk intolerance. MCS er reaktion på dufte under enhver toksikologisk grænseværdi.

Der er påvist autoantistoffer mod den adrenerge receptor alfa1AR hos POTS patienter. Det forstyrrer receptorens funktion. (1)

Wikipedia oplyser, at alfa1AR:

  • påvirker muskler under motion.
  • påvirkes af nogle typer medicin, så der udløses ortostatisk hypotension.
  • øger inhibering i lugte-systemet.
Interessant sammenhæng!

Interessant er det også, at ME/CFS patienter har genetiske variationer (SNPs) i generne for alfa1AR, muscarinM3 og TRPC4 receptor. Alle receptorer er både involveret i regulering af blodkarsammentrækning / udvidelse og i regulering af inhibering af lugtsystemet (2 og 3).

Referencer:
  1. Fedorowski et al: Antiadrenergic aytoimmunity in POTS. doi: 10.1093/europace/euw 154
  2. Griffith University https://www.griffith.edu.au/health/national-centre-neuroimmunology-emerging-diseases
  3. Mammalian Transient Receptor Potential (TRP) Cation Channels. Handbook of Experimental Pharmacology www.springer.com/series/164 volumen1,222 Editors: Bernd Nilius, Veit Flockerzi.

søndag den 25. september 2016

Is autophagy dysregulated in ME?

Autophagy is a process that provides the degradation of damaged cellular components.


The activation of autophagy during physical activity in muscle cells is necessary for maintaining tissue homeostasis by preventing the accumulation of damaged mitochondria and myofibril degeneration.


Collagen VI is one of the major skeletal muscle extracellular matrix proteins. Mice without the gene for collagen VI have a block in autophagy leading to the accumulation of damaged mitochondria.


Attempts to induce autophagic flux by subjecting these mutant mice to long-term or shorter bursts of physical activity are unsuccessful. In normal mice, the induction of autophagy in the skeletal muscles post-exercise is able to prevent the accumulation of damaged organelles and maintain cellular homeostasis (ref 1)


Another crucial function of autophagy in development and homeostasis of the immune system is the elimination of autoreactive T cells in the thymus (ref 2)


Autophagy also plays an important role in the survival of cancer cells.


TRPM3 and miR-204 regulate autophagy in clear cell renal carcinoma:


Figure 1.
Robust control of the autophagic network by microRNAs and calcium- and zinc-activated pathways. Calcium and zinc entering the cell through the TRPM3 channel stimulate oncogenic autophagy mediated by LC3A and LC3B through a dual mechanism. Calcium stimulates phagophore initiation through Ca2+-dependent activation of CAMKK2 and AMPK, and the resulting phosphorylation of ULK1. Calcium and zinc also inhibit miR-214, which directly targets LC3A and LC3B. The VHL tumor suppressor inhibits expression of TRPM3 directly and indirectly through the effect of miR-204 on CAV1. In addition, miR-204 directly targets LC3B. AMPK, AMP-activated protein kinase; CAMKK2, calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase 2, β; CAV1, caveolin 1; LC3A, microtubule-associated protein 1 light chain 3 α; LC3B, microtubule-associated protein 1 light chain 3 β; TRPM3, transient receptor potential melastatin 3; ULK1, unc-51 like autophagy activating kinase 1; VHL, Von Hippel-Lindau.


TRPM3 and calcium are dysregulated in immune cells from ME patients
Elegant research from Griffith University has shown significant reduction in TRPM3 cell surface expression in NK and B cells, as well as decreased intracellular calcium in ME patients (ref 4)


A study on microRNA in NK cells from ME patients showed reduced expression in genes involved in the autophagy, WNT and AKT signaling pathways (ULK1, ATG2A, PMEPA1, DKK3, PDCD4) (ref 5)


Could TRPM3 be involved in autophagy in immune cells?


And could dysregulated autophagy be involved in exercise intolerance in ME?


References:
  1. Autophagy. 2011 Dec 1; 7(12): 1405-1406. doi: 10.4161/auto.7.12.18315 Activvation of autophagy is required for muscle homeostasis during physical exercise. Usha Nair and Daniel J. Klionsky
  2. Levne et al: Nature: 2011 January 20; 469(7330): 323.325. doi:10.1038/nature09782.
  3. Mol Cell Oncol. 2015 Oct-Dec;2(4):e1002712. Nicolas G Cost and Maria F. Czyzyk-Krzeska http://dx.doi.org/10.1080/23723556.2014.1002712
  4. Petty et al: MicroRNAs: Potential Diagnostic Biomarkers in NK cells of patients with CFS/ME. PLOS ONE. DOI:10.1371/journal.pone.0150904 march 11,2016

tirsdag den 20. september 2016

Diabetes lægemiddel påvirker TRPM3

I mit sidste blogindlæg skrev jeg, at viden fra diabetes forskningen og viden om diabetes lægemidler kan anvendes til at forstå ME forskningen. Jeg har endnu et eksempel på dette.

Først lidt basisviden
Peroxisomer er små organeller i cellen. De har mange forskellige slags funktioner. F.eks. er de involveret i katabolisme af langkædede og forgrenede fedtsyrer. Og de indeholder enzymer, der hedder peroxidaser.

Peroxisome profiferator activated receptors (PPARs) er nucleare receptore, der kan aktiveres af forskellige fedtsyre. At de er nucleare receptore betyder, at de påvirker hvilke gener, der kommer til udtryk i forbindelse med fedtsyre metabolisme. PPAR findes i 3 varianter: PPAR-alfa, PPAR-delta, og PPAR-gamma. PPARs blev oprindelig opdaget, fordi de inducerede dannelsen af peroxisomer.

Rosiglitazone, PPAR og TRPM3
Lægemidlet rosiglitazone anvendes til diabetes. Det er en PPAR-gamma agonist, dvs. rosiglitazone aktiverer PPAR-gamma. Samtidig sker der en blokering af TRPM3 ion kanalen (ref 1)

Ud over at regulerer lipidmetabolismen har PPAR en rolle i forskellige immunceller, hvor cellediffertiering, inflammation og immunitet påvirkes.

Det er således påvist, at når rosiglitazone aktiverer PPAR-gamma undertrykkes differentiering af TH17 celler og herved dæmpes autoimmunitet mod central nerve systemet (ref 2)

Anvend diabetes forskningen til at forstå ME
Som nævnt i sidste blogindlæg er der påvist dysreguleret lipidmetabolisme og dysregulerede TRPM3 på immunceller. Og fra ældre forskning ved vi, at T-celle reguleringen også er påvirket hos ME-patienter (ref 3)

Vi ved endnu ikke, hvordan viden fra de forskellige ME-studier skal kædes sammen. Men det er åbentlys, at grundviden fra diabetesforskningen kan anvendes.

Referencer:
  1. Majeed Y, Bahnasi Y, Seymour VAL, Wilson LA, Milligan CJ, Agarwal AK, Sukumar P, Naylor J & Beech DJ 2011 Rapid and constrasting effects of rosiglitazone on transient receptor potential TRPM3 and TRPM5 channels. Molecular Pharmacology 79 1023-1030 (doi: 10.1124/mol. 110.069922)
  2. Klotz, L. et al. The nuclear receptor PPAR selectively inhibits Th17 differentiation in a T cell-intrinsic fashion and suppresses CNS autoimmunity. J. Exp. Med. 206 2079-2089(2009).
  3. Vega et al: DNA Methylation Modifications Associated with Chronic Fatigue Syndrome www.plosone.org August Volume 9 Issue 8 e104757

søndag den 18. september 2016

Er ME en metabolsk sygdom?

Forskere har anvendt teknologien metabolomics til at måle forekomsten af metabolitter i blodet hos ME pateinter. Der blev fundet omfattende afvigelser i biokemiske stiveje, der bl.a. berører sphingolipider, phospholipider, puriner, mitokondrier, microbiomet og forgrenede aminosyrer. Forskerne oplyser, at det overordnede billede af ME patienternes hypometabolisme minder om det man ser hos dyr, der går i vinterhi. (ref 1)

AMPK vækker dyr af vinterhi
Så melder spørgsmålet sig: ”Hvordan vækker vi ME-patienter af vinterhi?”  Studier af dyr i vinterhi har vist, at enzymet AMP-aktiveret protein kinase (AMPK) kan vække dyrene. Lægemidlet Metformin som anvendes til diabetes, virker ved at stimulere AMPK. (ref 2)

Et lille pilotforsøg med ME muskelceller (in vitro) har vist nedsat aktivering af AMPK og glucoseomsætning ved muskel påvirkning (ref 3)

Man skal ikke springe til forhastede konklusioner og tro, at Metformin kan anvendes til ME. Men vi skal anvende informationen til at kæde ME forskningen sammen. For at forstå mere om AMPK’s rolle, skal vi hente viden fra australsk og norsk ME forskning.

TRPM3 og calciumregulering
Forskere fra Griffith universitet har påvist følgende afvigelser i Natural Killer Cells, NK-cells, (dræberceller i immunforsvaret) fra ME-patienter:

  • Single Nucleotide polymorphisms (SNPs) i Transient Receptor Potential Melastatin M3 (TRPM) ionkanal. SNPs er små genetiske variationer i DNA’et. TRPM3 er et protein i cellemembranen, som lukker ca2+ ioner ind i cellen – heraf navnet ”ionkanal”. Celler er udstyret med mange forskellige slags ionkanaler.
  • Mindre ekspression af TRPM3 i cellemembranen.
  • Mindre Ca++ i cellen
  • Dysregulering af protein kinase genekspression – herunder Ca++ - camodulin dependent protein kinase kinase  2, b (CAMKK2) hos de mest syge ME patienter.

Man har i årevis vidst, at ME patienter har dysregulerede NK-celler. Nu begynder man således at forstå hvorfor.

Forskerne oplyser, at man i videre forskning bør undersøge om de dysregulerede proteiner og stiveje i NK-celler også er dysregulerede i andre af kroppens celler hos ME patienter. (ref 4)


NO-sGC-cGMP-stivejen
I blogindlæg af 24.marts 2016 ”dysregulering af NO-sGC-cGMP stivejen i ME/CFS” har jeg beskrevet de norske lægers hypotese om nitrogen-oxid (NO), enzymet eNOS og om hvordan de i pilotforsøg har afprøvet lægemidler, der påvirker stivejen.

Interaktion mellem TRPM3, AMPK, NO/eNOS og CAMKK2
Forskellige ME studier har således givet os en række ”puslespilsbrikker” som vi nu kan forsøge at samle via eksisterende grundviden om menneskeceller. AMPK, NO/eNOS og CAMKK2 spiller sammen i tæt biokemisk netværk. Dette er grundigt beskrevet i ref. 5. AMPK er ikke ku et energi-responderende enzym, men er også involveret i redox-afhængige processer som apoptose og autofagi.

Kræftforskning har afsløret, at TRPM3, CAMKK2, AMPK og et protein unc-51 like autophagy activation kinase (ULK) regulerer cellernes autofagi. (ref. 6) Et studie har vist nedregulering af gener (incl. ULK) for autofagi i NK-celler fra ME-patienter. (ref. 7)

TRPM3 er ellers mest kendt fra diabetes forskningen, fordi TRPM3 findes i bugspytkirtlen, hvor den menes at spille en rolle i glucose-ligevægten.(ref. 8)

Microbiomet og forgrenede aminosyrer
Man har for nyligt kunne læse om, hvordan microbiomet (tarmens bakterier) og mængden af forgrenede aminosyrer er dysregulerede hos diabetes type 2  patienter (ref 9)
Metabolomics studiet afslørede ligeledes dysregulering af biokemiske stiveje vedrørende microbiomet og forgrenede aminosyrer – dog på en anden måde end hos diabetes patienter (ref 1)

Sphingolipider og TRP
Det er kendt viden, at TRP-ionkanaler findes i særlige områder i cellemembranen, der består af sphingolipider. Overordnet set vil dysregulerede sphingolipider kunne medføre dysregulerede TRP-ionkanaler.

Vejen frem til behandling af ME
       De forskere der er uddannet til at forske i diabetes, og som anvender OMICS-teknologier, er
       den type forskere som vil kunne løse ME-gåden til bunds og udvikle lægemidler til behandling
       af ME.

I forbindelse med høring i folketinget om funktionelle lidelser i 2014 skrev jeg et oplæg til folketinget:
Heri beskrev jeg hvordan vi kan komme videre med at afdække sygdomsmekanismen bag ME – og jeg nævnte netop diabetes som eksempel.

Det udenlandske ME-metabolomics studie viser med al tydelighed, at det rykker når opgaven bliver placeret rette sted.

Hvornår bliver ME indplaceret i et lægefagligt speciale, som kan løfte opgaven med forskning i sygdomsmekanisme og behandling?

-------------------------------------------------
REFERENCER:

1)      Naviaux et al: Metabolic features of CFS.
2)      Wikipedia: AMPK
3)      Brown et al: Abnormalities of AMPK Activation and glucose uptake in cultured skeletal muscle cells from individuals with CFS.
PLOS ONE, DOI:10.1371/journal.pone.0122982
4)      Griffith University.
5)      Cardaci et al: Redox implications of AMPK-mediated signal transduction beyond energetic clues. Journal of Cell science 125, 2115-2125, 2012.
6)      Cost and Czyzyk-Krzeska: Regulation of autophagy by two products of one gene: TRPM3 and miR-204.
7)      Petty et al. Potential diagnostic biomarkers in NK Cells of patients with CFS/ME.
PLOS ONE, March 11, 2016.
8)      Wikipedia: TRPM3
9)      Politiken 14.juli 2016. ”Bakterier i tarmen kan give diabetes” Lars Igum Rasmussens artikel om professor Ole Borbye Pedersens’s forskning.

mandag den 16. maj 2016

Hvad kan DNA.methylering betyde for ME-sygdomsmekanismen?

Ved sygdom forekommer epigenetiske ændringer - herunder DNA-methylering. Forskellige gener vil blive udtrykt anderledes og nogle af kroppens celler vil få ændrede processer.

Vil en given DNA-methylering slå igennem i hver eneste celle i kroppen? Vil en ændret DNA-metylering i hjerneceller også afspejles i immunforsvarets T-celler?

Det har en gruppe forskere undersøgt. Rotter blev påført kroniske neuropatiske smerte via nervebeskadigelse. Det medførte ændringer i DNA-methyleringen både i hjerneceller og i T-celler. DNA-methyleringsmønsteret var ikke identisk i de to slags celler, men viste 72% overensstemmelse. Ved at anvende 11 af disse epigenetiske ændringer fra T-celler, kan man adskille rotter med neuropatiske smerter fra kontol rotterne. (Ref 1)

Et studie af T-celler fra ME patienter har vist ændret DNA.metylering i en række gener. (Ref 2)

Den mest omfattende ændring var i genet NINJ2. Det er genet for proteinet ninjurin 2 (ninjurin er forkortet fra nerve injury induced). Det er et adhæsionsprotein i Schwann celler, som findes i det perifere nervesystem (PNS). Afspejler denne ændrede DNA-metylering, at PNS er involveret i ME-sygdomsmekanismen?

Genet for thioredoxinreductase1 - TXNRD1- havde ligeledes ændret DNA.methylering. Dette enzym spiller en rolle i cellens redox status, og beskytter mod oxidativt stress. Disse thiolredox processer er involveret i reguleringen af TRP ion kanaler, hvilket måske kan være relevant i relation til den sidste nye ME forskning, der peger på en involvering af TRPs i sygdomsmekanismen.

Der blev også påvist ændret DNA-methylering af genet DGKQ. Det er genet for diacylglycerol kinase theta (DGK-theta). Kan denne ændring også slå igennem i celler fra binyrene? Det kunne være interessant at undersøge, idet nedsat ekspression af DGK-theta reducerer steroid hormon syntesen og kolesterol metabolismen. Jeg har set enkelte analysedata fra ME-patienter, der udviser tegn på nedsat kolesterol metabolisme og nedsat niveau af pregnenolone.

Referencer:

  1. Gregoire et al: Broad and highly organized changes in DNA methylation in prefrontal cortex and T cells in a model of chronic neurppathic pain in rats. University Montreal.
  2. Brenu et al: Methylation profile of CD4+ T cells in CFS/ME. J. Clin Cell Immunol 5, 228.

torsdag den 24. marts 2016

Hvilken betydning har auto-antistofferne hos ME patienter?

Der er fundet auto-antistoffer mod adrenerge og muscarine receptorer hos en gruppe ME patienter (ref. 1). Adrenerge receptorer aktiveres af adrenalin og noreadrenalin, mens muscarine receptorer aktiveres af acetylcholin. Det er ukendt, hvordan autoantistofferne påvirker ME patienternes receptorer, men lad os tage et teoretisk overblik over mulighederne.

Et autoantistof kan påvirke receptorerne på flere måder:
  • virke som agonist, dvs. aktivere receptoren
  • virke som antagonist, dvs. hæmme receptoren
  • inducere en desensibilisering af receptoren
  • inducere internalisering af receptoren, dvs. receptoren fjernes fra cellens overflade til cellens indre, hvor den sandsynligvis bliver nedbrudt. 

Overordnet set kan et auto-antistof således ”skrue op” eller ”skrue ned” for receptorpåvirkningen.

I princippet kan alle de celler, der er forsynet med de pågældende receptorer blive påvirkede af autoantistofferne.

Autoantistoffer kan også trænge ind i hjernen igennem utæt blodhjernebarriere. Infektion, inflammation, histaminfrigivelse eller megen motion kan gøre blod-hjernebarrieren mere gennemtrængelig.

Et lille japansk studie fra 2012 viste, at ME/CFS patienter med auto-antistoffer mod acetylcholinreceptor muscarin-1 havde statistisk signifikant reduktion af receptorbinding i hjernen i forhold til kontrolpersoner og til ME/CFS patienter uden disse autoantistoffer (ref. 2)

Et studie af patienter med ortostatisk hypotension (et fald i blodtryk, når man står op) viste, at autoantistoffer mod β2-adreno-og M3 receptorerne virkede som agonister (ref. 3)

Auto-antistofferne kan således på forskellig vis dysregulere hjernen og det autonome nervesystem, hvor adrenerge og muscarine receptorer findes.

Teoretisk set kan immunforsvaret også blive dysreguleret af autoantistofferne, idet immunceller har både adrenerge og muscarine receptorer. Herudover kan nogle immunceller selv producere acetylcholin.

Der eksisterer således et non-neuronalt acetylcholinsystem, der regulerer immuncellernes funktion. Studier af immunceller hos både mennesker og dyr har afdækket nogle af disse mekanismer. Den største kilde til acetylcholin i blodet kommer således fra CD4+ - T-celler. Det antages, at denne acetylcholin påvirker muscarine receptorer på T-cellernes egen plasma-membran eller andre nærliggende cellers receptorer. Når immuncellerne stimuleres af acetylcholin øges deres aktivitet over for indtrængende mikroorganismer.

Effekten af adrenerg stimulation af immunceller er kompleks, og studier har vist både aktivering og dæmpning af funktionen. I ME studiet (ref. 1) tolker man resultaterne således, at autoantistofferne mod β2-AR har en aktiverende påvirkning af B-celle receptorerne.

Ligesom immunceller har endotelceller (cellerne på indersiden af blodkarrene) evnen til at danne acetylcholin, som således kan påvirke muscarin receptorerne, som igen påvirker dannelsen af nitrogen oxide (NO). Den endotel-afledte acetylcholin kan interagere med acetylcholin receptorerne på lymfocytterne. (ref. 4)

NO er ikke bare et signalmolekyle i endotelet, men også i immuncellerne. Studier af NO påvirkning af  T-celler viser både en positiv og negativ effekt. Et studie har vist, at T-celler producerer NO via endotel nitrogen oxid syntase (eNOS), og at eNOS regulerer T-celle receptor signalering. (ref 5.)

Det er således meget komplekse systemer, der skal forstås for at kunne tolke ME forskningsresultaterne, men det tyder på at ME forskerne er ved at komme godt på sporet.


REFERENCER:
  1. Loebel et al. Antibodies to beta-adrenergic and muscarinic cholinergic receptors in patients with chronic fatigue syndrome. brain, behavior, and immunity (2013)DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.bbi.2015.09.013
  2. Yamamoto et al: Reduction of (11C) (+)3-MPB Binding in Brain of Chronic Syndrome with Serum Autoantibody against Muscarinic Cholinergic Receptor. Plos One dec. 2012, vol 7, 12. 
  3. Li er al: Agonistic Autoantibodies as vasodilators in orthostatic Hypotension. DOI: 10.1161/Hypertensionaha.III.184937.
  4. Kawashima et al: Critical roles of acetylcholine and the muscarinic and nicotinic acetylcholine receptors in the regulation of immune function. Life Sciences 91,2012,1027-1032.
  5. Ibiza et al:Endothelial Nitric Oxide Synthase Regulates T-cell Receptor Signaling at the Immunological Synapse. Immunity 24,753-765, June 2006.