Il decorso della ME/CFS

Introduzione

In passato mi è capitato di sentire da fonti diverse che la ME/CFS avrebbe una fase iniziale più severa, seguita – in molti casi – da un progressivo miglioramento. Non ho mai verificato queste informazioni tutto sommato rassicuranti, e tutta la mia attenzione di questi ultimi anni è stata rivolta ai tentativi di descrivere e risolvere il mio caso personale. Sapevo infatti – dopo anni di malattia – che il paradigma di un miglioramento progressivo nel tempo non descriveva il mio caso e che non avrei potuto aspettarmi pertanto di godere di uno spontaneo e progressivo recupero, a meno che non avessi fatto qualcosa per provocarlo.

La ME/CFS non migliora nel tempo

Oggi mi sono imbattuto in uno studio sul decorso della ME/CFS appena pubblicato dal gruppo di Leonard Jason (DePaul University, Chicago, Illinois), in cui si riporta una indagine su 541 pazienti (americani, inglesi e norvegesi) dei quali si descrivono i sintomi in funzione del decorso della patologia (Stoothoff J et al. 2017). Dalla indagine emergono i seguenti 5 tipi di decorso, dal più comune al più raro:

  1. Decorso fluttuante: il 59,7% dei pazienti alterna periodi di miglioramento a periodi di peggioramento.
  2. Peggioramento progressivo: il 15.9% dei malati peggiora costantemente.
  3. Malattia stabile: il 14.1% dei malati ha sintomi stabili.
  4. Ricadute e remissioni: l’8.5% dei pazienti sperimenta guarigioni complete per poi riammalarsi di nuovo.
  5. Miglioramento progressivo: l’1.9% sperimenta un progressivo miglioramento della malattia.

Quello che emergerebbe dallo studio in parola è che la ME/CFS è sostanzialmente una malattia cronica, con periodi peggiori e periodi migliori. In una minoranza di casi (meno di un quinto dei malati), la malattia evolve verso un progressivo deterioramento. Esistono poi alcuni pazienti (e io ne conosco uno)  che possono godere di remissioni, solo per ritrovarsi poi di nuovo a fare i conti con la malattia; ma si parla di meno del 10% di questa popolazione. Raro è invece il caso di un progressivo miglioramento (meno di due malati su cento). I pazienti di questo studio sono 541 (84% donne), e sono stati selezionati in 4 centri diversi. La selezione ha incluso solo persone con età maggiore o uguale a 18 anni. Per il resto il campione non è stato ulteriormente selezionato, quindi rappresenterebbe un gruppo di pazienti ME/CFS generico, con il limite però che si tratta essenzialmente di persone di origine caucasica, questo anche perché i pazienti sono stati selezionati in parte in Europa (Norvegia e Inghilterra). Non mi è del tutto chiaro il criterio usato per la diagnosi, anche se nella introduzione gli autori citano i criteri Fukuda, gli ICC e i criteri IOM.

Chi sta meglio?

Complessivamente i pazienti con il decorso di ricadute e remissioni e quelli in miglioramento progressivo sembrano raggiungere il livello di funzionamento migliore, rispetto alle altre tre categorie. Questi due gruppi hanno anche il minor livello di disabilità cognitiva, di intolleranza ortostatica e di post-exertional malaise.

Commenti

Secondo lo studio qui citato, la ME/CFS sarebbe una malattia cronica, in cui la possibilità di migliorare progressivamente è rara (meno del 2% dei casi) ma in cui sono possibili periodici miglioramenti (o addirittura remissioni), seguiti da peggioramenti. Le percentuali con i vari decorsi certamente si riferiscono solo a questo campione e possono essere estese alla popolazione generale solo come proiezione più o meno attendibile. Per esempio, in questo campione l’84% dei pazienti sono donne, mentre da uno studio precedente di Jason si evincerebbe che invece solo il 70% dei pazienti è donne (Jason LA et al. 1999). Il dato qui riportato secondo il quale il 65% dei pazienti è in disabilità, conferma invece tre lavori precedenti (Friedberg F et al. 1998), (Pendergrast T et al. 2016), (Jason L et al. 2015). Non so quanto sia rappresentativo questo campione, ma di sicuro è molto ampio. Un limite dello studio – a mio avviso – è che coloro che migliorano in modo consistente potrebbero non avere nessun interesse a partecipare a questo tipo di indagini (perché troppo impegnati a riconquistare la vita che la malattia aveva sottratto) venendo così sottorappresentati. Può darsi inoltre che escludere i pazienti con meno di 18 anni riduca la percentuale di persone che migliorano progressivamente. Tuttavia anche il primer del 2014 di Bateman e colleghi afferma che la malattia ha un decorso altalenante (Friedberg F et al. 2014), quindi in linea con i risultati di questo studio.

I dati grezzi dello studio Hanson

I dati grezzi dello studio Hanson

Introduzione

Il gruppo di Maureen Hanson (Cornell University) ha pubblicato alcuni mesi fa uno studio in cui 361 metaboliti sono stati quantificati nel sangue di 17 donne con ME/CFS (e 15 controlli sani, corrispondenti per sesso ed età) (Germain A et al. 2017). La tecnica utilizzata è la spettroscopia di massa, e questo studio si aggiunge ad altri 3 lavori analoghi sulla ME/CFS pubblicati in questi ultimi 11 mesi (Naviaux R et al. 2016), (Øystein Fluge .et al. 2017), (Yamano E et al. 2016). Lo studio Hanson e lo studio Naviaux sono per ora i due con il maggior numero di metaboliti esaminati e i loro risultati sono coerenti con un complessivo ipometabolismo: circa l’85% dei metaboliti esaminati nei due studi sono ridotti in modo significativo rispetto al controllo sano. I percorsi metabolici coinvolti sono numerosi, dalla ossidazione degli acidi grassi (beta-ossidazione), alla ossidazione degli amminoacidi, alla sintesi di fosfolipidi (i componenti delle membrane cellulari). In figura 1 trovate un confronto fra lo studio Naviaux e lo studio Hanson con analogie e differenze.

Hanson vs Naviaux.png
Figura 1. Confronto fra lo studio Naviaux e lo studio Hanson, mostrato dalla stessa Hanson durante un webinar.

I dati grezzi

In questo post non esaminerò lo studio Hanson nel dettaglio, piuttosto voglio proporre una rianalisi statistica di una piccola parte dei dati grezzi, ovvero della misura dei 361 metaboliti nelle 32 persone complessivamente esaminate. I dati sono stati resi disponibili al pubblico (cosa lodevole) in formato .XLSX. Il file è qui.

Glicolisi-Krebs
Figura 2. Riduzione significativa di oxaloacetato e succinato nei pazienti ME/CFS rispetto ai controlli sani. L’analisi statistica e i grafici delle distribuzioni sono di Paolo Maccallini.

La mia rianalisi statistica della glicolisi e del ciclo di Krebs

Per la mia analisi statistica dei dati grezzi mi sono concentrato sui percorsi metabolici della glicolisi (piruvato, lattato) e del ciclo di Krebs (aconitato, succinato, fumarato, oxaloacetato). L’analisi si basa sulla assunzione di una distribuzione normale dei valori, utilizzanto il t-test (one-tailed) per il calcolo del valore p. I valori p e le distribuzioni dei dati sono riportati in figura 2. Come si vede, c’è una tendenza all’aumento dei prodotti finali della glicolisi in alcuni pazienti (piruvato, lattato) che tuttavia non è significativa nel complesso. Si apprezza altresì una tendenza alla riduzione dei metaboliti intermedi del ciclo di Krebs, ma solo il succinato e l’oxaloacetato sono ridotti in modo significativo. E’ interessante notare che una tendenza alla riduzione dei metaboliti del ciclo di Krebs è coerente con quanto riportato in (Yamano E et al. 2016) con una metodica simile, e quanto riportato in questo blog, utilizzando la spettroscopia di massa su urine in tre pazienti, due maschi e una femmina (vedi qui).

Three controlled trials of intravenous immunoglobulin therapy in patients with ME/CFS

Three controlled trials of intravenous immunoglobulin therapy in patients with ME/CFS

Introduction

Therapy with high-dose intravenous immunoglobulin (IVIG) has been demonstrated to be useful in several diseases, from autoimmunity mediated by autoantibodies (such as Guillain-Barré syndrome, myasthenia gravis, etc) to primary and secondary antibody deficiency states. It has also been recommended in inflammatory conditions (myopathies) and in some infectious diseases (viral pneumonitis after transplantation, severe or recurrent Clostridium difficile colitis) (UK Guidelines, 2009). This kind of treatment is sometimes offered to ME/CFS patients too, with a wide range of doses, frequency and number of administrations. In what follows I have searched for trials of IVIG in ME/CFS patients, seeking for evidences of efficacy.

Selected papers

I collected a total of 5 studies on the use of IVIG in ME/CFS patients. One of them (Rowe KS 1997) has been discarded because it is on pediatric population. Another one (Tirelli U et al. 2013) represents a retrospective evaluation of 741 ME/CFS patients treated with various approaches (IVIG among them), but doses and frequency of interventions are not reported. Moreover, patients treated with IVIG have been clustered with those treated with antivirals, so that it is not possible to identify a group of patients to whom IVIG was given without other treatments. For all these reasons this paper has been discarded. The remaining three studies are placebo-controlled trials, conducted on adult population (Peterson PK et al. 1990), (Lloyd A et al. 1990), (Vollmer-Conna U et al. 1997). Results from these studies have been collected in Table 1.

PbP figure 1
Table 1. F/M: female patients/male patients. D/P: patients who received the drug/patients who received placebo.

Results from the three placebo-controlled trials

The first study (Peterson PK et al. 1990) is on the administration of six infusions of IVIG, one month apart at a dose of 1 gram/kilo. Patients were evaluated throughout the whole trial and no improvements were reported in those treated with IVIG, versus the placebo group. Patients have been recruited according to the Holmes’ criteria (Holmes GP et al. 1988) and most of them presented moderate to severe post-exertional malaise. Only 32% reported moderate to severe confusion (indicated as “brain fog” in Table 1). The negative result of this trial has been confirmed by the third study here discussed (Vollmer-Conna U et al. 1997), where again 1 gram of IVIG for kg, administered once a month, led to no benefit versus placebo. This same study evaluated other doses (0.5g/kg, 2g/kg) and none of them was effective. The only study with a positive outcome is the second one (Lloyd A et al. 1990), where three administrations of 2g/kg each – once a month – determined a significant improvement in 10/23 patients (43%), while only 3/26 (11%) patients treated with placebo experienced a relief.

Discussion

One of the three controlled trial reported a significant response to 2g/kg IVIG a month, versus placebo (Lloyd A et al. 1990). This result has not been confirmed by the subsequent study by the same group of researchers (Vollmer-Conna U et al. 1997). Lower dosages have been unsuccessful (Peterson PK et al. 1990), (Vollmer-Conna U et al. 1997). It is worth noting that in the only positive study, inclusion criteria required “abnormal T cell-mediated immunity indicated by reduction in absolute count of T8 and/or T4 lymphocyte subset, and/or cutaneous anergy” (Lloyd AR et al. 1988) and the Authors reported that low CD4 lymphocyte count at baseline was a predictor for response. This could indicate that a subgroup of ME/CFS patients with an immune deficiency in Th cells could represent a population of responders to IVIG.

Conclusion

These three controlled trials do not seem to support the use of IVIG in ME/CFS, even if there is some data in favour of the use of the highest dosage (2g/kg/month) in patients with low CD4 count.

Il dato è tratto

Il dato è tratto

Da circa 4 anni ho investito le mie scarse abilità residue nella ricerca di una descrizione e di una cura (anche solo parziale e momentanea) della mia patologia. Si tratta di una condizione cronica disabilitante il cui meccanismo patogenetico è ascrivibile a una o più malattie rare, forse sconosciute. Il quadro clinico può ritenersi compatibile con la ME/CFS (Institute of Medicine, 2015).

Nei molti anni di malattia ho faticosamente imparato che l’elemento più importante per tentare di risolvere un caso come il mio è la diagnostica strumentale: un centinaio di visite mediche e di altrettanti tentativi terapeutici empirici non hanno potuto fornire alcun contributo significativo, laddove gli esami hanno sempre prodotto dati concreti.

In questi anni – per la prima volta nella storia – i pazienti hanno accesso diretto a strumenti che permettono di descrivere una porzione importante della propria patologia con uno sforzo minimo: scansione dell’intero patrimonio genetico, metabolomica, e altri pannelli di esami che forniscono simultaneamente alcune migliaia di dati in campo autoimmunitario, di espressione genica, di immunologia, di infettivologia. Si tratta complessivamente di diversi milioni di dati per singolo paziente.

Questo tipo di tecnologia consente teoricamente di descrivere i singoli pazienti rari nell’arco di una manciata di giorni, con solo pochi prelievi, laddove la trafila negli studi medici necessaria per ottenere una analisi con la stessa completezza e definizione richiederebbe probabilmente alcune decine di anni, ammesso che fosse possibile. E sarebbe molto più costosa. Senza contare che alcuni di noi hanno estrema difficoltà anche solo a raggiungere lo studio dei medici.

Le difficoltà che si incontrano nel costruire questo tipo di analisi sono quelle di scegliere il fornitore del servizio, di organizzare la logistica della raccolta e spedizione dei campioni, di analizzare i dati (ma in molti casi l’analisi è informatizzata, e richiede uno sforzo minimo). Ad oggi non esiste un ente che svolga questo lavoro per il paziente, per cui dobbiamo occuparcene noi stessi. Poi c’è il costo degli esami, ma molti di questi esami costano quanto una singola visita da uno specialista, e molto meno di qualunque viaggio della speranza verso centri per cure miracolose. Inoltre alcuni di questi dati (come quelli genetici) restano un patrimonio di conoscenza su noi stessi a cui poter attingere per il resto della propria vita.

Dati raccolti in modo accurato da analisi affidabili possono inoltre essere donati alla ricerca. Ci sono al momento varie possibilità per fare questo, senza sforzi aggiuntivi per il paziente e con potenziali benefici per la comunità.

Tutto ciò premesso, sto cercando pazienti rari (o loro congiunti), che vogliano collaborare con me a organizzare questo tipo di raccolta dati, allo scopo di inquadrare e auspicabilmente risolvere i singoli casi. Io ho già fatto alcuni passi in questa direzione e ho acquisito una modesta ma significativa esperienza, ma mi rendo conto che il compito sarebbe molto più agevole se si lavorasse in gruppo. Sarebbe utile una qualche formazione di tipo tecnico in ambiti come informatica, chimica, ingegneria, fisica, matematica, biologia.

Chi volesse scambiare idee su questo progetto può contattarmi qui:

maccallini.paolo@gmail.com

 

 

 

La patofisiologia della fatica?

La patofisiologia della fatica?

Sommario

Diversi studi hanno evidenziato una disfunzione metabolica nei pazienti ME/CFS, riconducibile a una forma di ipometabolismo caratterizzata – in particolare – da una riduzione dei metaboliti del tratto iniziale del ciclo di Krebs. Presento qui la misura dei metaboliti del ciclo di Krebs nelle urine di 3 pazienti ME/CFS, in cui si evidenzia una riduzione significativa di aconitato. Propongo un modello quantitativo semplificato del ciclo, da cui si deduce una produzione di ATP da NADH mediamente ridotta al 30% della norma in ciascuno dei 3 pazienti.

Introduzione

In questo ultimo anno, almeno quattro studi hanno riportato alterazioni metaboliche significative nei pazienti ME/CFS, complessivamente riconducibili a una forma di ipometabolismo [1, 2, 3, 4] che non risulta giustificato da decondizionamento [5]. Questi risultati sono stati ottenuti misurando un elevato numero di metaboliti nel sangue, per mezzo della spettroscopia di massa. Tre di questi lavori hanno riportato una deplezione di alcuni amminoacidi [1, 2, 3] – tra le altre cose – ed è stato suggerito che queste molecole vengano catabolizzate nel ciclo di Krebs (o ciclo del TCA), come fonte di energia alternativa al glucosio [3]. Misurando direttamente i metaboliti del ciclo di Krebs (Figura 1), un gruppo giapponese è stato in particolare in grado di riscontrare una deplezione dei metaboliti delle prime reazioni del ciclo del TCA (citrato, aconitato, isocitrato), che è stata proposta come base patofisiologica della fatica [4]. L’aconitasi, un enzima centrale di questa parte del ciclo del TCA (Figura 1), è stato trovato significativamente iper-espresso nei pazienti ME/CFS [6], a sostegno di una disfunzione di questo percorso metabolico centrale per la produzione di energia. Una analisi comparata di questi studi è presente in questo articolo del blog. In quello che segue propongo una indagine su tre pazienti che sembrerebbe confermare un difetto della parte inziale del ciclo di Krebs.

Krebs cycle
Figura 1. Il ciclo di Krebs. In azzurro i metaboliti internedi di questa via metabolica. In verde i prodotti ad alta energia (NADH, FADH2), in giallo gli amminoacidi che alimentano il ciclo del TCA, in caso di insufficiente apporto da parte della glicolisi e della beta ossidazione. I circoli in marrone sono gli amminoacidi. Disegno di Paolo Maccallini.

Metabolomico delle urine

Tre pazienti tra i 35 e i 49 anni di età, due maschi e una femmina, hanno fornito le loro urine per una analisi di circa 70 metaboliti, tra cui 6 molecole intermedie del ciclo del TCA (tabella 1). I pazienti raggiungevano un punteggio di 30 sulla scala di Bell, al momento della raccolta del campione. L’analisi è stata eseguita da The Great Plains Laboratory, USA. I dati del controllo sono riportati come media più/meno deviazione standard.

Metabolites
Tabella 1. I dati del controllo sono espressi come media più/meno deviazione standard. In arancio i valori bassi, in verde quelli normali, in azzurro quelli alti. Tabella di Paolo Maccallini.

Come si vede, ciascuno dei pazienti ha 4 metaboliti a più di una deviazione standard sotto la media. Il dato più interessante è la riduzione di aconitato, che in ciascuno dei pazienti è a più di due deviazioni standard dalla media.

ATP production.png
Tabella 2. Produzione di ATP da NADH e da FADH2.

L’ATP proveniente dall’NADH è ridotto a un terzo della media

Nei passaggi che seguono ho fatto un tentativo di calcolare l’ATP proveniente dal NADH e dal FADH2 prodotti nel ciclo di Krebs nei tre pazienti, confrontando questi dati con i rispettivi valori medi del controllo sano. I dati sono riassunti in Tabella 2, dove emerge una produzione di ATP da NADH pari a circa un terzo di quella media del controllo sano. Questi dati riguardano ciò che avviene mediamente nelle cellule dei pazienti e sono stati ottenuti con un approccio altamente semplificato e discutibile.

Calculations.png

Discussione

I dati qui riportati per tre pazienti ME/CFS sono in accordo con quanto descritto da Yamano e colleghi [4], che – come già menzionato – propongono la riduzione di citrato, aconitato, isocitrato (regione rosa in Figura 1) come base organica della fatica nella ME/CFS. Una riduzione dell’aconitato sembra coerente anche con la iper-espressione dell’aconitasi rilevata in un gruppo di pazienti italiani [6]. Questo enzima infatti catalizza la reazione precedente e quella successiva all’aconitato (Figura 1). Si osservi che i passaggi che dal citrato portano all’alpha ketoglutarrato non sono alimentati da fonti alternative (amminoacidi), a differenza di altre fasi del ciclo di Krebs, e quindi sembrano costituire la parte più a rischio di deplezione. Allo stesso tempo questa regione fornisce una molecola di NADH, pari a 3 delle 12 molecole di ATP prodotte dal ciclo. Quindi un suo difetto avrebbe un impatto non trascurabile nel bilancio energetico complessivo delle cellule. In effetti, in base ad una stima molto approssimativa, i 3 pazienti qui discussi presentano una sintesi di ATP da NADH pari a un terzo di quella che si ha mediamente nel controllo sano. L’aumento della espressione dell’aconitato potrebbe da un lato costituire la causa della deplezione di questo tratto del ciclo del TCA, dall’altro essere una misura di compenso della deplezione stessa, messa in atto per processare ogni goccia di substrato presente.

Vale appena la pena sottolineare che un esame metabolico delle urine fornisce, per ciascun metabolita, un valore medio che rispecchia il metabolismo medio della generica cellula del corpo. La media è da considerarsi su un tempo di alcune ore. Pertanto la difettosa sintesi di energia costituirebbe un problema sistemico e potrebbe – in quanto tale – spiegare i principali sintomi della ME/CFS: deficit cognitivi e fatica, esacerbati dallo sforzo.

Non è dato sapere quale sia l’origine di questa disfunzione metabolica, sebbene diverse ipotesi siano state proposte [1, 3] e non è noto se una terapia integrativa mirata a questo percorso metabolico (amminoacidi, vitamine etc), possa essere di qualche efficacia.

Conclusione

Ho discusso i dati metabolici del ciclo di Krebs di tre pazienti ME/CFS che sembrano coerenti con l’alterazione del ciclo del TCA proposta da alcuni Autori come base fisiologica della fatica nella ME/CFS e con l’iper-espressione dell’enzima aconitasi, riportata in questa popolazione di individui. L’origine della alterazione è ignota.

Riferimenti

  1. Naviaux R et al. Metabolic features of chronic fatigue syndrome PNAS 2016 113 (37) E5472E5480; published ahead of print August 29, 2016, doi:10.1073/pnas.1607571113
  2. GermainA et al. Metabolic profiling of a myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome discovery cohort reveals disturbances in fatty acid and lipid metabolism Mol. BioSyst., 2017,13, 371-379DOI: 10.1039/C6MB00600K
  3. Øystein Fluge .et al. Metabolic profiling indicates impaired pyruvate dehydrogenase function in myalgic encephalopathy/chronic fatigue syndrome. JCI Insight. 2017;1(21):e89376.doi:10.1172/jci.insight.89376.
  4. Yamano E et al. Index markers of chronic fatigue syndrome with dysfunction of TCA and urea cycles. Sci Rep. 2016 Oct 11;6:34990. doi: 10.1038/srep34990.
  5. Miriam E. Tucker.Possible Mechanism Identified for ‘Chronic Fatigue Syndrome’. MedScape
  6. Ciregia F. et al. Bottom-up proteomics suggests an association between differential expression of mitochondrial proteins and chronic fatigue syndrome. Transl Psychiatry 2016. 6, e904; doi:10.1038/tp.2016.184

Il test diagnostico per la ME/CFS?

Il test diagnostico per la ME/CFS?

Quella che segue è una sintesi estrema di una intervista a Ronald Davis (del 15 giugno) che potete ascoltare qui.

Un piccolo apparecchio (detto nano-needle) permette di ricondurre la misura del metabolismo di una coltura cellulare a una misura di impedenza (l’equivalente, nei conduttori sottoposti a corrente alternata, della resistenza elettrica). Se si prendono le cellule dei pazienti ME/CFS e le si espone a uno stress osmotico (aggiungendo NaCl), l’impedenza sale in modo anomalo: con cellule di persone sane non si ha aumento di impedenza.

Questo apparato sperimentale – secondo Davis – costituisce il test diagnostico per la malattia. Economico, semplice e sensibile. La specificità rispetto ad altre malattie al momento non sembra nota.

La malattia si profilerebbe come un disordine del metabolismo indotto dal sistema immunitario (cellule B e/o cellule T).

Nano-needle ha un costo irrisorio, ma richiede il collegamento a un altro apparecchio (basta un iPhone) per fornire la misura.

La malattia di Bigger-Davis

La malattia di Bigger-Davis

Non potevo dormire questa notte. E non riesco a leggere praticamente più, ormai. Ma i pensieri seguono sempre le stesse piste, nel fitto del bosco, alla luce incerta di un’alba diafana, che non si risolve nel giorno, da anni. Tra il sogno e la veglia, ho immaginato un futuro possibile, una cronaca che vorrei poter leggere al più presto. Tutto quello che segue non è mai accaduto, forse mai accadrà, o forse in parte è già avvento. Non sarei in grado neanche di verificare adesso. Quello che segue ha la stessa consistenza di una verità onirica: è tra la fantasia e la realtà.

Intorno al 2020 fu definitivamente accertato che numerosi batteri, se non tutti, sono in grado di scambiare l’uno con l’altro segnali di pericolo attraverso il rilascio, nell’ambiente circostante, di frammenti del proprio DNA. Frammenti specifici a cui è associato il messaggio: “Attenzione! Ambiente insalubre, rallentare il metabolismo e attivare la modalità persistenza!” Come si scoprì in seguito, sequenze diverse di nucleotidi sono associate a sfumature diverse di questo messaggio, e i batteri sono così in grado di scambiare anche informazioni sulla natura della minaccia e sulla sua gravità. I codoni sono cioè messaggi – letteralmente – con cui i batteri ‘chattano’ fra loro. Fu Kim Lewis a dimostrare questo fenomeno per primo, e a giustificarlo dal punto di vista evolutivo. Con le parole di Lewis, da una intervista dell’epoca: “Quando potemmo rilevare che la persistenza batterica veniva indotta a seguito della attivazione di particolari recettori sensibili a specifche sequenze nucleotidiche batteriche, realizzai come in una visione l’origine di questa segnaletica: la presenza di DNA batterico in un substrato indica chiaramente che dei batteri stanno morendo. E’ l’equivalente procariotico dell’odore inconfondibile della decomposizione. E’ un segnale di pericolo, e diffonde la notizia che sostanze nocive sono presenti, ad esempio micotossine. Solo i batteri in grado di rilevare questo segnale e di rallentare il proprio metabolismo sopravvivono. Ecco l’origine di questo meccanismo!”

Ma quelli erano esattamente gli anni in cui diversi gruppi di ricerca in giro per il mondo stavano cominciando a descrivere la base biologica di una condizione che aveva eluso fino ad allora ogni migliore tentativo di trovare un meccanismo patogenetico e una cura. Naturalmente stiamo parlando della malattia di Bigger-Davis (Bigger-Davis disease, BDD), una volta conosciuta come Encefalomielite Mialgica (ME), e con tanti altri nomi. Cominciò ad essere evidente, a un certo punto, che in alcuni di questi pazienti i mitocondri, in concerto con i percorsi metabolici energetici citoplasmatici, erano in uno stato di ipometabolismo cronico, detto da alcuni dauer (dal tedesco, persistenza): tutto funzionava in modo equilibrato, ma a un regime ridotto. Le prove di questo fenomeno furono raccolte da diversi gruppi in giro per il mondo: da Robert Naviaux e Ron Davis in California a Yamano in Giappone, passando per Fluge e Mella in Norvegia. Ma fu Ron Davis – genetista a Stanford – a ipotizzare per primo un legame fra l’ipometabolismo dei pazienti e la persistenza batterica, e lo fece in modo informale, durante una manifestazione tenutasi a San Francisco allo scopo di chiedere fondi per finanziare la ricerca sulla malattia, nel settembre del 2016. Con le parole di Davis: “I mitocondri dei pazienti si spengono, letteralmente, e dobbiamo scoprire il perché. Per me è chiaro che questo fenomeno è da ricondurre ai batteri. I batteri sono in grado di spegnere i loro generatori di energia quando sono esposti a minacce ambientali, riuscendo così a sopravvivere. Questo meccanismo deve avere più di un miliardo di anni e rappresenta un adattamento primordiale della vita sul nostro pianeta. Quando alcuni batteri diventarono gli organelli che oggi chiamiamo mitocondri, questo comportamento deve essere sopravvissuto, integrandosi nella biologia delle cellule eucariote e degli organismi pluricellulari.” Nel 2016 dunque Ron Davis era perfettamente consapevole che la malattia che avrebbe portato il suo nome, altro non era che l’evoluzione della persistenza batterica che negli stessi anni Kim Lewis stava studiando alla Northeastern University, e che Joseph Bigger descrisse per la prima volta nel 1944. Quando Kim Lewis cominciò a dimostrare che il linguaggio con cui i batteri si esortano fra loro a indurre la persistenza non è altro che il loro stesso DNA, non fu necessario invocare complicati sistemi di equazioni differenziali per ipotizzare che una analoga segnaletica dovesse esistere negli organismi pluricellulari e che questa potesse essere proprio la base della ME negli esseri umani.

Nel 2012, il gruppo di Theoharides della Tufts University aveva dimostrato, nella indifferenza generale, che i mastociti avevano la bizzarra consuetudine di rilasciare frammenti dei propri mitocondri (tra cui il loro DNA), nell’ambiente circostante, in presenza di particolari stimoli. Ci vollero ancora più di 5 anni perché questa curiosa attitudine fosse riscontrata anche nelle cellule B, dal gruppo di Anders Rosén. Ma le cellule B fecero decisamente più notizia! Perché? Ovviamente perché nel novembre del 2017 un trial randomizzato con gruppo di controllo aveva dimostrato senza ombra di dubbio che il Rituximab era in grado di invertire l’ipometabolismo in più di metà dei pazienti ME. Ora il Rituximab è un anticorpo monoclonale che induce apoptosi nelle cellule B che esprimono l’antigene CD20.  Come scrisse Fluge, uno degli autori dello studio, in una sua memoria biografica: “Sapevamo che il Rituximab funzionava, ma non sapevamo perché. Fu facile per noi commettere l’errore di pensare che la causa della malattia fosse un autoanticorpo. Come quei primatologi alle prime armi che cercano istintivamente di spiegare il comportamento di un bonobo in base a schemi comportamentali umani, noi cercammo di incastrare questa malattia sconosiuta in schemi patogenetici di malattie note, come le malattie autoimmuni appunto. Ma soluzioni vecchie per problemi nuovi non sono per forza efficaci.” E continua: “Se le cellule B liberavano DNA mitocondriale e se il DNA batterico era la cause della persistenza nei batteri, non poteva forse darsi che l’ipometabolismo dei pazienti ME fosse proprio indotto dal DNA dei mitocondri delle cellule B?”

“Ecco cosa deve essere successo.” – spiegò Ron Davis durante la conferenza Invest in ME di Londra del 2021 – “Durante l’evoluzione degli organismi pluricellulari, il programma di persistenza dei mitocondri fu integrato con il sistema immunitario e con il resto del metabolismo energetico. Fu conservato il ruolo di segnaletica del DNA batterico (ora DNA mitocondriale) e fu assegnato ai leucociti (in particolare le cellule B, ma non solo) la funzione di inviare il messaggio, in caso di infezioni, riversando nel flusso sanguigno il DNA dei propri mitocondri. Questo meraviglioso adattamento del primitivo sistema di comunicazione dei batteri ha probabilmente richiesto mezzo miliardo di anni di evoluzione.” Il riscontro di alterazioni della flora intestinale in questi pazienti, con ridotta biodiversità del microbiota, trovò una spiegazione semplice non appena ci si rese conto che il messaggio inviato dalle cellule B viene intercettato anche dai batteri simbionti che vivono nel nostro corpo, i quali avviano essi stessi il programma di persistenza, modificando così profondamente il microbiota.

Il resto è una storia nota, celebrata dai mezzi di comunicazione dell’epoca. Tra il 2019 e il 2022 esperti di metabolismo e microbiologi di Europa, Canada, Stati Uniti e Giappone poterono definire i dettagli di questo meccanismo patogenetico e individuare la prima vera cura, dopo il Rituximab. Si trattava di un DNasi (un enzima che digerisce il DNA) modificato in modo da poter essere iniettato nel flusso sanguigno, senza rischio di effeti collaterali. Il farmaco, come forse alcuni ricordano, era già utilizzato nella fibrosi cisitica, in una formulazione inalabile, per tutt’altro motivo. La malattia, ribattezzata poi con il nome di Davis e Bigger, oggi si diagnostica con un esame del sangue e si cura in modo relativamente agevole. Non esiste praticamente più una froma di BDD non trattata, e la realtà di vite affondate nel fiore degli anni, per decenni, sarebbe una memoria persa se non fosse per la documentazione storica costituita da migliaia di video, libri e articoli che questi pazienti, pur nella loro condanna, hanno saputo lasciare dietro di sé.

Resta una piccola nota da fare. Come ho detto, il primo a collegare il dauer alla persistenza batterica fu Ron Davis in una manifestazione tenutasi a San Francisco il 27 di settembre del 2016. Eppure è stato segnalato che questo legame era stato avanzato nove giorni prima in un articolo di un blogger. Si tratta di un testo un po’ confuso, bisogna ammetterlo, in cui a un certo punto si legge: “Quello che voglio dire è che il dauer viene dai batteri, è una loro strategia di sopravvivenza. I mitocondri, che furono batteri, lo hanno ereditato dalle pieghe oscure del Precambriano, da anonimi procarioti di cui la Terra ha perduto memoria da più di 3 miliardi di anni. Il dauer è vecchio come la vita stessa. E’ la sua nemesi, ma anche il suo umbratile custode.”

Riferimenti

  1. L’articolo di Joseph Bigger (nella foto di copertina) che descrive per la prima volta la persistenza batterica: (Bigger JW. 1944).
  2. Persistenza batterica come una condizione di metabolismo ridotto: (Shan Y et al 2017).
  3. Una revisione della letteratura sul DNA che i batteri rilasciano all’esterno (DNA extracellulare): (Vorkapic D et al. 2016).
  4. Ipometabolismo nella ME/CFS: (Booth, N et al 2012), (Armstrong W et al. 2015), (Naviaux R et al. 2016), (Yamano E, et al. 2016), (Fluge et al. 2016),
  5. L’intervento di Ron Davis a San Francisco nel settembre del 2016: video.
  6. Lo studio in cui si dimostra che i mastociti rilasciano DNA mitocondriale: (Zhang et al. 2012).
  7. Anders Rosén annuncia che le cellule B rilasciano DNA mitocondriale: video, minuto 14:00.
  8. Efficacia del Rituximab nella ME/CFS: (Fluge O et Mella O, 2009), (Fluge O et al. 2011), (Fluge O et al. 2015).
  9. L’articolo del mio blog (18 settembre 2016) in cui viene avanzata l’ipotesi che il dauer sia l’evoluzione della persistenza batterica: articolo.