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.

Dysregulering af NO-sGC-cGMP-stivejen i ME/CFS

De norske læger Fluge og Mella har i et fase 2 studie behandlet ME/CFS patienter med lægemidlet Rituximab, der fjerner antistofproducerende B celler. Herved vil eventuelle autoantistoffer på sigt forsvinde. Idet 2/3 af patienterne responderer på behandlingen, er der fremsat en hypotese om, at ME/CFS kan være en variant af en autoimmun sygdom. Fase 3 studiet med Rituximab er igangsat i Norge.

Samtidig har Fluge og Mella indsendt en patentansøgning : ”Activators or stimulators of soluble guanylate cyclase for use in treating chronic fatigue syndrome”. Det er hensigten, at disse lægemidler skal anvendes i kombination med Rituximab for at give en hurtigt symptomlindring. Virkningen af Rituximab indtræder først efter 2-8 måneder, mens de andre lægemidler har effekt i løbet af en uge.

Hvad er ”activators or stimulators of soluble guanylate cyclase”?

Nitrogenoxid (NO) er et gasformigt signalmolekyle, der har flere forskellige funktioner i kroppen. Soluble guanylate (eller guanylyl) cyclase (sGC) er receptor for NO. At den er soluble (opløselig) betyder, at den er intracellulær. På sGC molekylet findes et hæm-bindende område, der kan binde det gasformige molekyle NO. Hermed kan sGC producere guanosine 3’,5’-monophosphate (cGMP) fra guanosine triphosphate (GTP). Dette kaldes for NO-sGC-cGMP stivejen, som er relevant for kontrol af en lang række fysiologiske processer. F.eks. vil stimulation af sGC få glat muskulatur omkring blodkar til at slappe af. Der er udviklet lægemidler, der kan modulere sGC. De er målrettet tilstande, hvor dannelse af NO og NO tilgængelighed er mangelfuld.

Man skelner mellem en stimulator og en aktivator af sGC. En stimulator stimulerer sGC på en hæm-afhængig måde. Riociguat (handelsnavn Adempas) er en stimulator. En aktivator virker på sGC uafhængig af hæm. Det eksperimentielle lægemiddel Cinaciguat er en aktivator. (Ref 1)

Hvad står der i Fluge og Mellas patentansøgning?

I det følgende er der oversat to afsnit fra patentansøgningen. Første afsnit er Fluge og Mellas beskrivelse af hypotesen om ME/CFS sygdomsmekanismen. Andet afsnit beskriver afprøvningen af riociguate (Adempas) på en ME/CFS patient.

Oversættelse af første afsnit:

”CFS patienter har en markant endotel  (cellelag på indersiden af blodkar) dysfunktion bestemt ved Flow Mediated Dilation (FMD), som er en test der (under standardiserede betingelser) i hovedtræk afspejler nitrogenoxid (NO) syntese i endotel celler efter shear stress. (Min forklaring: shear stress er den mekaniske påvirkning af endotel fra blodgennemstrømningen) En markant reduceret FMD, et midlertidigt klinisk respons på længerevarende nitrater (som isosorbide mononitrat) og det kliniske billede af CFS, er grundlaget for en hypotese i overensstemmelse med nævnte opfindelse i hvilken en hovedmekanisme for CFS symptomvedligeholdelse er relativ mangel på endotelcelle afledt NO tilgængelighed. Dette resulterer i reduceret NO diffusion fra endotel-celler til omgivende celler, såsom celler af glat muskulatur i blodkarvægge og med en resulterende utilstrækkelig regulation af blodgennemstrømning, der kan imødekomme de metaboliske krav fra væv. Desuden kan en relativ mangel på endotel celle afledt NO resultere i kognitive forstyrrelser, søvnproblemer, en lav anaerob tærskel og laktatophobning i væv efter beskeden anstrengelse, en lav NK-celle funktion, alt sammen rapporteret til at være associeret med CFS”.

Oversættelse af andet afsnit:

”Patienten er en 46-årig kvinde. Hun har haft ME/CFS i 10 år, som begyndte efter en Giardia Lamblia infektion. Hun har en sygdomsgrad, der varierer mellem moderat og mild, men med moderat intensitet den sidste måned før riociguate påbegyndes. Hun har typisk ME/CFS og opfylder de kanadiske diagnosekriterier. Hun har ikke tidligere fået Rituximab (anti CD20 antibody).

Hun begyndte med kun 0,5 mg en gang daglig, og øgede efter nogle få dage gradvis til 0,5 mg to gange daglig og igen til 0,5 mg 3 gange daglig på sjettedagen. På sjettedagen og de næste 3 dage mærkede hun bedring i ME/CFS symptomerne. På syvendedagen blev dosis øget til 1 mg + 0,5 mg + 1 mg. Og dernæst begyndende på niendedagen blev dosis øget til 1 mg tre gange daglig. Patienten har ikke haft nævneværdige bivirkninger.

Efter de første 6 dage – med en dosis på 2,5 mg. pr. dag – begyndte patienten at opleve mere energi og mindre udmattelse, mindre hjernetåge og med en øget evne til koncentration, mindre hypersensitivitet over for lyd og lys og mindre ondt i halsen.

Hun fortalte lægerne om forbedringen af ME/CFS symptomerne. Hun bedømte denne forbedring til at være signifikant og ikke inden for det almindelige omfang af symptomvariation af ME/CFS i de sidste måneder”.

Hvordan passer Fluge og Mellas hypotese ind i anden ME/CFS forskning?

Meget tyder på, at en dysreguleret NO-sGC-cGMP stivej kan være en vigtig ME/CFS puslespilsbrik.

Fluge og Mella har en tidligere patentansøgning: ”Nitric oxide donor for treatment of chronic fatigue syndrome”

Teoretisk set hjælper det at give NO, hvis der er mangel på NO, men hvis der er en reduceret mængde NO-bindingssteder (dvs mangel på receptoren sGC), så vil responset på mere NO være beskedent. Denne problemstilling kendes fra ME-komorbiditeten POTS.

POTS-forskere fra USA skriver således (oversat fra ref 2): ”Tidligere undersøgelser har vist reduktion af biotilgængelig NO hos mange POTS patienter og det nuværende studie kan også indikere en mangel i NO signalering. F.eks., NO-cGMP receptor stivejen (dvs guanylyl cyclase) kan være defekt, idet tilført NO ikke producerer det samme respons til CBFv som hos kontrolpersoner”. CBFv er cerebral blood flow velocity – dvs blodgennemstrømning i hjernen hos POTS patienter blev ikke øget af NO, som det gjorde hos de raske kontrolpersoner. Og hermed passer POTS forskning godt ind i Fluge og Mellas hypotese.

Fluge og Mella henviser i deres seneste patentansøgning til et studie af dysregulerede NK-celler fra ME/CFS patienter. Stimulation med NO aktiverede NK-celler fra raske kontrolpersoner, men NK-celler fra  ME/CFS patienter blev ikke aktiveret af NO.

Regulering af transkriptionsfaktoren nuclearfaktor kappa B (NFkB) er også involveret i ME/CFS (ref 3). I sundt endotel aktiverer shear stress (den mekaniske påvirkning af endotel fra blodgennemstrømningen) NFkB og fremmer ekspression af eNOS. Den efterfølgende NO produktion vil via en feed-back mekanisme afslutte NFkB transkription. I dysfunktionelt endotel med formindsket NO tilgængelighed vil NFkB forblive aktiveret grundet den manglende NO inhiberingsmekanisme. Herved fremmes transkriptionen af proinflammatoriske gener (ref 4)

NO påvirker også Ca²⁺ frigivelsen fra inositol phosphat-3 (IP3) receptoren og ryanodine receptoren (RyR) på sarcoplasmatisk endoplasmatisk reticulum (ref 5). Fulle et al har påvist, at disse receptorer  er påvirkede hos ME/CFS patienter (ref 6).

Hele samspillet mellem cellens redoxstatus, dannelse af reactive oxygen species (ROS), Ca²⁺ homøostasen via IP3 og RyR, TRPs og NO har stor betydning for funktionen af vaskulaturen. Dette samspil er grundigt forklaret i ref. 5 . Kendskab til  denne basisviden vil kunne hjælpe med at forstå en mulig NO-sGC-cGMP dysfunktion i ME/CFS.

Et in vitro studie af celler fra ME/CFS patienter har vist manglende aktivering af AMPK (Ref 7). Og AMPK kan aktivere eNOS, så produktionen øges (ref 8).

Ud over NO-sGC-cGMP stivejen i endotelet findes der en glutamat-NO-cGMP stivej, der indgår i hjernens funktioner. Det kan såldedes være interessant at se nærmere på, om den kan være påvirket i ME/CFS.

Fluge, Mella og deres kollegers forskning er således en stor inspiration til, at vi andre kan finde supplerende viden og gætte på sammenhænge, mens vi spændt venter på deres videre forskningsresultater.

REFERENCER:

1. Ergenor et al. NO-independent stimulators and activators of soluble guanylate cyclase: discovery and therapeutic potential. Nature Reviews. Drug Discovery. Vol 5, sept. 2006
2. Del Pozzi et al: Blunted Cerebral Blood Flow Velocity in Response to a Nitric Oxide Donor in POTS. Am J Physiol Heart Circ Physiol May 30, 2014
3. Iacob, Light et al: Gene expression factor analysis to differentiate pathways linked to fibromyalgia, chronic fatique syndrome and depression in a diverse patient sample. Arthritis Care & Research DOI 10.1002/acr.22639
4. Balligand et al: eNOS Activation by Physical Forces: From Short-Term Regulation of Contraction to Chronic Remodeling of Cardiovascular Tissues. Physiol Rev 89, 981-534,2009
5. Song et al: Role of Reactive Oxygen Species and Redox in Regulating the function of Transient Receptor Potential Channels. Antioxidants & Redox signaling, vol 15, number 6, 2011
6. Fulle et al: Modification of the functional capacity of sarcoplasmic reticulum membranes in patients suffering from CFS. Neuromuscular Disorders, 2003,13.
7. Brown et al: Abnormalities of AMPK Activation and Glucose Uptake in Cultured Skeletal Muscle cells from Individuals with Chronic Fatigue Syndrome. PlosOne, April 2, 2015
8. Tengan et al: Nitric Oxide in Skeletal Muscle: Role on Mitochondrial Biogenesis and Function. Int. J. Mol.Sci. 2012,13.