Tag Archief van: cellen

Elektronen microscoop toont veranderingen in ME/cvs immuuncellen

Elektronen microscoop toont veranderingen in ME/cvs immuuncellen

/in , , /door

De studie werd uitgevoerd door: Fereshteh Jahanbani, Rajan D. Maynard, Justin Cyril Sing, Shaghayegh Jahanbani, John J. Perrino, Damek V. Spacek, Ronald W. Davis,Michael P. Snyder

De studie werd gefinancierd door het Amerikaanse National Institute of Health, de Open Medicine Foundation en een anonieme donor.

Deze studie deed onderzoek met een speciale elektronenmicroscoop (TEM) en vond o.a. zichtbare afwijkingen aan bloedplaatjes en mitochondriën.

Pilot-studie of verkennende studie

Dit is wetenschappelijk onderzoek waarbij er vooraf onderzoek wordt gedaan naar een onderwerp om alvast te verkennen wat je voor resultaten kunt verwachten als je het grote onderzoek uitvoert. Het is soms ook een manier om bijvoorbeeld vragenlijsten of onderzoeksmethoden eerst in de praktijk uit te testen. Het is dus ook nog geen grote studie. Daarom moeten de resultaten voorzichtig geïnterpreteerd worden en is een grotere studie in meerdere centra nodig om het resultaat “robuust” te kunnen noemen.

Voorgaande resultaten uit andere studies

Eerdere studies naar ME/cvs hebben al veranderingen aangetoond in het immuunsysteem en in de mitochondriën.

In het artikel over de studie worden de volgende resultaten genoemd:

  • ontregeling van een aantal belangrijke systemen die samenwerken: het neuro-immuun-metabool-endocrien-microbioom circuit.
  • veranderingen in de immuuncelfunctie
  • veranderingen in aantal en functie van
    • T-cellen,
    • B-cellen
    • natural killer (NK)-cellen
  • veranderingen in cytokineproductie en chromatinelandschap
  • metabole stoornissen en mitochondriale afwijkingen. Mitochondriën spelen een sleutelrol bij aangeboren en adaptieve reacties van het immuunsysteem, helpen ontstekingen op te lossen en homeostase te behouden. Het zijn de ‘krachtcentrales’ van de cel vanwege hun cruciale rol in de energieproductie.
  • mitochondriale disfunctie als een belangrijke oorzaak van een reeks ME/cvs-symptomen, waaronder:
    • spierzwakte,
    • pijn,
    • cognitieve achteruitgang
    • de dynamiek van deze symptomen
  • cellulaire bio-energetica is aangetast, zoals:
    • basale ademhaling
    • ATP-productie
    • maximale ademhaling en reservecapaciteit
  • oxidatieve stress
  • afwijkende immuunreacties
  • mitochondriale ontregeling

Er is nog weinig onderzoek gedaan naar de manier waarop immuuncellen, mitochondriën en andere celorganellen van vorm en functie veranderen bij ME/cvs. De weinige onderzoeken die wèl zijn uitgevoerd hebben vooral mitochondriale afwijkingen in spiercellen onderzocht.

Hypothese

ME/cvs is een multisysteemziekte en er is ook sprake is van ontregeling van het immuunsysteem. Daarom veronderstelden de onderzoekers dat de immuuncellen en de structuur van een cel, (zoals die is te zien door een elektronenmicroscoop) van de organellen van deze immuuncellen mogelijk door ME/cvs veranderd zouden kunnen zijn.

Elektronenmicroscoop

Deze studie bestudeerde hoe wel en niet geactiveerde immuuncellen en de “orgaantjes” in de cellen zelf (organellen) er uitzagen met een speciale elektronenmicroscoop. Mitochondriën zijn ook organellen, de kleine energiefabriekjes in je cellen. Er werd o.a. onderzoek gedaan naar de mitochondriën.

Ze maakten daarbij gebruik van een speciale elektronenmicroscoop (TEM). Dit levert hele scherpe beelden op, zodat je de structuur van een cel heel goed in detail kunt bekijken.

PBMC’s

De cellen met één enkele kern uit perifeer bloed werden onderzocht, deze worden PBMC’s genoemd, dit zijn de cellen die zich buiten de organen en het beenmerg bevinden. In deze cellen vind je een aantal bestanddelen die zichtbaar zijn en al vaker zijn onderzocht bij ME/cvs, zoals o.a. de T-cellen, B-cellen, NK-cellen.

Deelnemers

De PBMC’s van vier deelnemers werden bestudeerd:

  • een eeneiige tweeling waarvan één met matige ME/cvs had en de ander gezond was
  • twee niet-verwante proefpersonen die qua leeftijd, geslacht en BMI overeenkwamen – één met een zeer ernstige vorm van ME/cvs en de andere gezond.

De patiënten met ME/cvs voldeden beiden aan de Canadese Consensus Criteria, de Internationale Consensuscriteria en de IOM criteria.

Resultaten:

Celdood: Apoptose en Necrose

In bepaalde T-cellen (CD3/CD28-geactiveerd) vond men een aanzienlijke (meer dan twee keer zo grote) toename van celdood. De cel vernietigt daarbij zichzelf en het DNA wordt gefragmenteerd. Bij necrose blijft er materiaal achter dat door het immuunsysteem moet worden opgeruimd.

Al langer beschouwt de wetenschap het bestaan ​​van chronische bacteriële infecties bij ME/cvs is als één van de belangrijkste  oorzaken van het ontstaan en de uitingsvorm van de ziekte.

Versnelde en ernstiger celdood in deze door antigenen gestimuleerde T-cellen bij ME/cvs-patiënten zou kunnen leiden tot chronische aanhoudende infectie en een verminderd vermogen om te vechten tegen binnendringende ziektekiemen.

Gezwollen mitochondriën

Geactiveerde T-cellen van ME/cvs-patiënten hadden ook hogere aantallen gezwollen mitochondriën.

Stoornis in opslag lipiden

In de geactiveerde PBMC’s van de zeer ernstig zieke ME/cvs patiënt vonden ze een grote toename van binnen in de cel aanwezige gigantische lipidedruppelachtige organellen. Organellen zijn de orgaantjes van een cel. Iedere cel heeft z’n eigen verzameling organellen, afhankelijk van de functie van de cel. De cel en ook de organellen worden omgeven door een dubbel vetachtig membraan, de fosfolipiden. Dit kan erop wijzen dat er sprake is van een stoornis in de opslag van lipiden.

Significant meer groot formaat bloedplaatjes en licht toegenomen klontering van bloedplaatjes

De onderzoekers vonden ook een lichte toename van klontering van bloedplaatjes in de geactiveerde cellen (bloedstolling). Dit zou kunnen wijzen op  een mogelijke rol van (verhoogde) activiteit van de bloedplaatjes bij het ontstaan van ME/cvs, de manier waarop ME/cvs zich uit en ook bij de ernst van de ziekte.

Een aantal eerdere studies wijst op toegenomen klontering van het bloed bij ME/cvs, mogelijk is dit een hyperactivatie van bloedplaatjes als reactie op verstoringen van het immuunsysteem of infecties.

Morfologische veranderingen in de immuuncellen

Er zijn uitgebreide morfologische veranderingen gezien (uiterlijk, vorm, afmeting etc.) in de immuuncellen van ME/cvs patiënten. En deze veranderingen waren zowel in het genotype (dat wat je is aangeboren) als in het fenotype (dat wat je later verworven hebt) zichtbaar.

Mestcelactivatie en Meervoudige Chemische Overgevoeligheid

Het hyperactiveren van bloedplaatjes kan bijdragen tot de hoofdkenmerken van ME/cvs en co-morbiditeiten (bijkomende aandoeningen) zoals Meervoudige Chemische Overgevoeligheid (MCS). Mensen met MCS worden ziek van bepaalde chemische en/of natuurlijke stoffen zoals parfums, uitlaatgassen, geurtjes, haarlak, etc. MCS houdt grotendeels verband met mestcel activatie, een bekende aanstuurder van allergische reacties.

Histamine, serotonine, inflammatoire stoffen: Allergische reacties

Activatie en uiteenvallen van zowel mestcellen als bloedplaatjes kan leiden tot de afgifte van histamine, serotonine en vele inflammatoire stoffen. Dit kan weer leiden tot een breed scala van allergische reacties (voedsel, stoffen in de lucht, medicatie) en ook aandoeningen tot gevolg hebben zoals astma, luchtwegaandoeningen of maag-darm problemen.

Dit onderzoek roept veel interessante vragen op, die meerdere lichaamssystemen die betrokken zijn bij ME/cvs met elkaar in verband brengen.

Er is onderzoek nodig in een grotere groep ME/cvs patiënten.

Het volledige artikel (in het Engels) lees je hier.

Samenvatting: ME/cvs Vereniging

Iets mis met het bloed bij ME/cvs

Iets mis met het bloed bij ME/cvs

/in , /door

Fluge & Mella

Dr. Oystein Fluge en professor Olav Mella waren de eerste die het effect vonden in 2016. Zij bestudeerden de energieproductie in de cel, wat logisch is om een ziekte te begrijpen waarbij zo’n tekort aan energie is.

Cellen hebben twee manieren om voedselmoleculen om te zetten in bruikbare energie. Glycolyse is een proces in het cytoplasma van de cel dat een kleine hoeveelheid energie uit koolhydraten haalt en zo lactaat produceert. Maar de echte energieproducenten zijn mitochondriën, die voedsel verbranden met zuurstof, waardoor grote hoeveelheden bruikbare brandstof worden geproduceerd.

Mitochondriën zijn de energiecentrales van de cel. Hierin vindt een proces plaats dat oxidatieve fosforylering wordt genoemd en waarbij voedsel en zuurstof worden omgezet in energie, water en koolstofdioxide.

Fluge en Mella gebruikten een duur apparaat, de Seahorse analyser, dat de glycolyse meet in de melkzuurproductie en de mitochondriale activiteit door veranderingen in het zuurstofgehalte.

Ze testten normale gezonde spiercellen die in het laboratorium waren gekweekt. Maar ze voegden serum aan die cellen toe, afkomstig van ME/CVS-patiënten of gezonde controles. Serum is de vloeistof die overblijft nadat het bloed is gestold en het bevat kleine moleculen en andere oplosbare stoffen.

Ze hebben data van 12 mensen met ME/CVS en 12 gezonde controles, een relatief kleine steekproef.

Wat ze ontdekten was, verrassend genoeg, dat de spiercellen meer melkzuur produceerden en meer zuurstof verbrandden toen ze werden geïncubeerd met ME/CVS-serum dan wanneer ze werden geïncubeerd in serum van gezonde controles. En het effect was vooral sterk wanneer de cellen hard aan het werk werden gezet.

Dus iets in het serum (dat afkomstig is van bloed) van ME/CVS-patiënten heeft invloed op gezonde cellen, en laat hen op de een of andere manier harder werken.

Dit is het enige gepubliceerde onderzoek tot nu toe, maar op conferenties hebben drie andere groepen vergelijkbare bevindingen onthuld.

Ron Davis

Dr. Ron Davis gaf de meest overtuigende demonstratie van het effect in een plasmaswapexperiment met behulp van zijn nanoneedle-test. Plasma is de vloeistof die overblijft wanneer vaste stoffen uit het bloed zijn verwijderd: de rode en witte bloedcellen en de bloedplaatjes.

De nanoneedle chip meet de elektrische weerstand van cellen. In aanwezigheid van zout (dat de cellen belast omdat ze energie moeten gebruiken om het zout eruit te pompen) neemt de weerstand van cellen in ME/CVS bloed veel meer toe dan van cellen in het bloed dat uit gezonde controles wordt gehaald.

De groep van Davis voerde toen een fraai experiment uit met deze opstelling. Ze stopten bloedcellen van gezonde donors in plasma van ME/CVS-patiënten en ontdekten dat de gezonde cellen zich gedroegen als ME/CVS-patiënten, met een grote toename van de
elektrische weerstand. En toen ze ME/CVS cellen in plasma zetten van gezonde controles, ontdekten ze dat deze ME/CVS cellen zich gedragen als gezonde cellen.

Dus plasma van ME/CVS-patiënten zorgt ervoor dat gezonde cellen zich gedragen als ME/CVS-cellen. En plasma van gezonde controles zorgt ervoor dat ME/CVS cellen zich gedragen als gezonde cellen. Dit zijn verbluffende bevindingen.

We weten niet wat de steekproefomvang voor deze studie is, maar hopelijk zullen er meer details beschikbaar komen zodra er een artikel is geaccepteerd voor publicatie in het Journal PNAS.

Karl Morten

Net als Fluge en Mella, keek Dr. Karl Morten naar de mitochondriën/energiestofwisseling in de in het laboratorium gekweekte spiercellen en zag ook een effect.

Om de activiteit van mitochondriën te kunnen volgen, gebruikte zijn groep een moleculaire sonde om de zuurstofconcentratie in de cellen te meten.

Ze ontdekten dat het toevoegen van plasma van gezonde controles geen verschil maakte voor het zuurstofgehalte van de spiercellen. Maar het toevoegen van plasma van ME/CVSpatiënten veroorzaakte een daling van het zuurstofgehalte, wat aangeeft dat de mitochondriën harder werkten (een vergelijkbaar resultaat als Fluge en Mella).

Plasma van ME/CVS patiënten leidt tot lagere zuurstofniveaus in de cellen.

Morton zei dat hij niet wist waarom de mitochondriën harder werkten. Hij zei dat het misschien was dat ze minder efficiënt werkten, maar het doel was om dat uit te zoeken.

De studie gebruikte meer dan 30 patiënten en Morton merkte op dat de niveaus gemiddeld lager waren voor patiënten dan voor de controles. Hij suggereerde dat dit te wijten zou kunnen zijn aan een subgroep effect, waar slechts enkele patiënten het effect hadden, waarbij ongeveer een derde van de patiënten lager scoorde dan het laagste zuurstofgehalte voor gezonde controles.

Bhupesh Prusty

Dr. Bhupesh Prusty heeft ook gekeken naar het effect van een bloedfactor op mitochondriën, maar zijn werk richt zich op een minder bekende rol van mitochondriën, op de immuniteit tegen virussen.

Hoewel mitochondriën normaal gesproken als enkele bacterie- of boonachtige eenheden worden getoond, is de realiteit complexer. In levende cellen smelten mitochondriën voortdurend samen en scheiden ze zich, en het feit dat ze vaak samengesmolten zijn, zoals een bonenreeks, is belangrijk voor hun vermogen om virussen te bestrijden.

Sommige virussen, waaronder HHV-6, vechten terug door ervoor te zorgen dat de mitochondriën zich terug fragmenteerden in hun enkele vormen, waardoor hun vermogen om virussen te bestrijden afneemt.

Serum van ME/CVS-patiënten maakte dat mitochondriën die versmolten waren terug fragmenteerden, terwijl plasma van gezonde controles dat niet doet.

Tot nu toe heeft de groep slechts vijf patiënten en drie controles bekeken, dit zijn dus zeer voorlopige resultaten.

In een apart experiment toonde zijn groep aan dat het effect omkeerbaar was (ze spoelden na drie dagen het patiëntserum weg en de mitochondriën hervatten geleidelijk aan het normale versmeltingsgedrag).

Dus….

Fluge’s en Morten’s studies zijn direct gekoppeld aan de energiestofwisseling. Dat van Davis is indirect: het zout dat aan de nanoneedle-test wordt toegevoegd, dwingt de cel om energie te gebruiken om natrium uit de cel te pompen. Het Prusty onderzoek kijkt naar mitochondriën, maar de veranderingen in de morfologie zijn blijkbaar eerder gekoppeld aan celverdediging dan aan energieproductie.

Op de recente NIH conferentie zei Ron Davis dat hun werk erop wijst dat de factor in het bloed dat verantwoordelijk is voor dit alles exosomen zijn. Dit zijn kleine, aan membranen gebonden pakketjes biomoleculen die door cellen worden uitgescheiden. Exosomen zijn een soort extracellulaire blaasjes die worden opgenomen door cellen en worden verondersteld betrokken te zijn bij de communicatie tussen cellen onderling, hoewel hun rol nog onduidelijk is. Extracellulaire blaasjes worden bestudeerd door Dr. Maureen Hanson als onderdeel van haar samenwerkingsverband.

We hebben dus vier groepen die een factor in ME/CVS bloed vinden dat een effect heeft op de cellen. Het is nog te vroeg om te weten hoe iets zal uitpakken: er is tot nu toe slechts één studie gepubliceerd, de steekproefomvang is relatief klein en de bevindingen moeten nog worden bevestigd. Maar als de dingen goed uitpakken, zou deze ontwikkeling een belangrijke stap kunnen blijken te zijn in het begrijpen van de biologie van ten minste sommige soorten ME/CVS.

Hier vind je het originele (Engelstalige) artikel van Simon McGrath.