Simposio sulla ME/CFS a Stanford, autoanticorpi

Simposio sulla ME/CFS a Stanford, autoanticorpi

1. Introduzione

In quello che segue riporto alcune note prese durante il simposio sulla ME/CFS tenutosi a Stanford questo 12 agosto, organizzato dalla Open Medicine Foundation. Tutti gli interventi sono disponibili su youtube (R). In questo primo post parlerò esclusivamente di autoanticorpi e auspicabilmente ne seguiranno altri su altri argomenti.

autoantibodies.png
Figura 1. Sia l’università di Uppsala (sinistra) che la universita dello Utah (destra) confermano la presenza di anticorpi contro i recettori beta adrenergici e contro i recettori muscarinici della acetilcolina.

2. Anticorpi contro i recettori beta adrenergici e muscarinici della acetilcolina

In questo simposio si è avuta una conferma della presenza di anticorpi contro i recettori beta adrenergici e contro i recettori muscarinici della acetilcolina in modo significatimante maggiore nei pazienti ME/CFS, rispetto ai controlli sani (Figura 1). I dati provengono da due gruppi di ricerca distinti, quello di Alan Light (University of Utah) e quello di Jonas Bergquist (Uppsala Universitet). Il riscontro nella ME/CFS di anticorpi contro i recettori muscarinici della acetilcolina fu inizialmente riportato da un gruppo giapponese (Tanaka S et al. 2003) e recentemente da un gruppo norvegese-tedesco (Loebel M etal. 2016), il quale ha anche rilevato – per la prima volta – la presenza di anticorpi contro il recettore beta 2 adrenergico. In particolare, lo studio giapponese trovò un aumento negli anticorpi contro il recettore muscarinico M1 della acetilcolina, mentre quelo successivo evidenziò un aumento negli anticorpi contro i recettori M3 e M4 della acetilcolina (Figura 2). Vale la pena osservare che anticorpi contro i recettori adrenergici beta 1 e 2 e muscarinici M2 e M3 sono stati riscontrati anche nella ipotensione ortostatica (Yu X et al. 2012), (Li H et al. 2012), mentre gli anti-recettore adrenergico beta 2 sono stati rinvenuti nel siero di pazienti con tachicardia posturale ortostatica (Li et al. 2014). Quindi questi stessi autoanticorpi ricorrono nella intolleranza ortostatica, e la intolleranza ortostatica è un sintomo inserito nei criteri diagnostici per la ME/CFS (IOM 2015). Tutto ciò, nel complesso, sembra conferire solidità a questo dato immunitario, e suggerisce che questi autoanticorpi possano avere un ruolo causale in almeno alcuni dei sintomi di un sottogruppo di pazienti. In particolare, alcuni di questi anticorpi hanno dimostrato di interferire con la regolazione fine del diametro dei vasi sanguigni (Li H et al. 2012) e per questo potrebbero teoricamente alterare il flusso di sangue nei muscoli scheletrici e/o nel cervello.

autoantibodies 2.png
Figura 2. A sinistra lo studio del 2003, dove si riportò un aumento degli anticorpi contro il recettore muscarinico M1 della acetilcolina nella ME/CFS. A destra lo studio del 2016 in cui si riporta un aumento degli anticorpi contro i recettori muscarinici M3 e M4 della acetilcolina e contro il recettore beta 2 della adrenalina nella ME/CFS.

Non è dato sapere contro quali particolari sottotipi di recettori siano stati trovati autoanticorpi nei due nuovi studi di Light e Bergquist. Tuttavia sappiamo che Bergquist si è premurato di cercarli non solo nel sangue periferico, ma anche nel liquido spinale, trovandoli solo nel primo (figura 1).

Beta 2.png
Figura 3. Recettore beta 2 adrenergico. Si osserva l’esposizione extracellulare della coda 1-34, e dei loop 96-106, 175-196, 299-305.

3. Mimetismo molecolare

Non sappiamo perché si generino questi autoanticorpi, ma Light suggerisce che un possibile meccanismo sia rappresentato dal così detto mimetismo molecolare: il sistema immunitario produce un anticorpo contro una proteina di un patogeno – durante una infezione –  ma questa proteina assomiglia a una molecola umana e così – per errore – l’anticorpo si lega all’antigene umano, anche dopo che l’infezione è scomparsa. Questo meccanismo è ritenuto alla base della sindrome di Guillian-Barré a seguito di infezione da Campylobacter jejuni (Van den Berg B et al. 2014). Se consideriamo in particolare il recettore adrenergico beta 2, le regioni che possono essere bersaglio di anticorpi patogenetici sono quelle che dalla membrana cellulare si proiettano verso lo spazio extracellulare (figura 3), ovvero le quattro sequenze di amminoacidi 1-34, 96-106, 175-196, 299-305. Il lettore può verificare da solo, usando il software BLAST offerto dal National Centre for Biotecnology Information (R) che il peptide 2-12 del recettore è simile al peptide 67-77 della proteina sensor histidine kinase MtrB del batterio Pseudonocardia sp. Ae331_Ps2 (R) (figura 4). Questo potrebbe voler dire che – in linea del tutto teorica – un contatto del sistema immunitario con questo batterio potrebbe portare allo sviluppo di anticorpi contro il recettore adrenergico beta 2. Questo è solo un esempio che ho voluto mostrare, per far capire in pratica cosa si intenda per mimetismo molecolare.

molecular mimicry.PNG
Figura 4. Inserendo come query sequence alternativamente i peptidi 1-34, 96-106, 175-196, 299-305 del recettore adrenergico beta 2 in BLAST di NCBI, usando l’algoritmo Quick BLASTP e impostazioni di default (E=100, word di 6 lettere, BLOSUM62 come matrice di sostituzione) si ottiene come unico risultato l’allineamento fra il peptide 2-12 del recettore umano e il peptide 67-77 della proteina sensor histidine kinase MtrB di Pseudonocardia sp. Ae331_Ps2.

4. Non tutti i test sono uguali

E’ importante notare che la misura di anticorpi contro proteine di mebrana (come i recettori) deve essere effettuata incubando il siero dei pazienti con proteine che siano espresse da cellule nella loro posizione fisiologica (cell based assay, CBA). Con l’altra tipologia di test, in cui la proteina è incollata a una piastra, si rischiano tanto falsi positivi (perché la proteina espone al siero regioni che normalmente sarebbero coperte) che falsi negativi (perché la proteina è denaturata e la sua conformazione 3D è alterata). Il vantaggio di un CBA sui test tradizionali è stato dimostrato chiaramente nel caso degli anticorpi anti-MOG (Ramanathan S et al 2016). Bisogna dire che mentre lo studio norvegese-tedesco ha usato la metodologia corretta, quello giapponese del 2003 usò l’altra metodologia e questo forse rende conto della discrepanza dei risultati (figura 2). Non sappiamo che tipo di test abbiano usato Light e Bergquist.

Bartonellosi

Bartonellosi

Introduzione

Una decina delle 21 specie di batteri appartenenti al genere Bartonella sono potenzialmente in grado di generare infezioni sintomatiche negli esseri umani, con manifestazioni che possono avere gravità variabile: da malattie che si risolvono spontaneamente a condizioni che mettono a repentaglio la vita del paziente. Anche la durata può variare, da infezioni acute di qualche giorno a infezioni croniche (Mogollon-Pasapera E et al. 2009).

Malattia da graffio del gatto e altre manifestazioni

La più nota di queste patologie è forse la “malattia da graffio del gatto” (cat-scratch diesease) dovuta a Bartonella henselae e trasmessa agli uomini dai gatti, attraverso morsi o graffi. La trasmissione da gatto a gatto avviene attraverso le pulci (Ctenocephalides felis) e il 50% dei gatti domestici è portatore sano di questo patogeno (Massei F et al. 2005). In genere la malattia da graffio del gatto si limita ad avere una manifestazione locale e si risolve da sola; in altri casi può avere manifestazioni sistemiche quali febbre, mal di testa, fatica, e perdita di appetito. Il trattamento – se richiesto – può andare da 5 giorni di azitromicina per le forme lievi, a una combinazione di doxiciclina (o eritromicina) e rifampicina per 1-2 mesi, per le forme neurologiche (Klotz SA et al. 2011). Una rassegna delle principali malattie umane associate a Bartonella, delle vie di trasmissione, e delle terapie antibiotiche raccomandate si trova in Tabella 1 (Mogollon-Pasapera E et al. 2009).  Come si vede, in funzione della specie di Bartonella coinvolta, le manifestazioni cliniche possono comprendere retiniti, endocarditi, angiomatosi (proliferazione vascolare), la malattia di Carrion (febbre, anemia, ittero), adenopatia, e la febbre quintana (trench fever, febbre alta con mialgie, mal di testa, fatica).

tabella.jpg
Tabella 1. Malattie umane associate a varie specie di Bartonella, terapie e vie di trasmissione.

Bartonellosi o borreliosi?

Un recente studio francese ha delineto la possibilità che una malattia cronica caratterizzata da fatica e mialgia, con o senza mal di testa, sia dovuta a una infezione da Bartonella (soprattutto da B. henselae) e sia trasmessa da zecche (Vayssier-Taussat M et al. 2016). Lo studio ha considerato 66 persone che avevano riportato la comparsa di sintomi cronici a seguito di un morso di zecca; i pazienti erano accomunati dal fatto di essere sieronegativi per Borrelia burgdorferi. Il loro sangue è stato sottoposto a coltura per 45 giorni su terreno arricchito da sangue di pecora. Sei dei 66 campioni hanno visto la formazione di colonie batteriche ascrivibili al genere Bartonella: in tre casi si è potuto identificare materiale genetico di B. henselae, negli altri 3 di altre tre specie di Bartonella (Tabella 2). Lo stesso test condotto sul sangue di 70 donatori sani è risultato negativo in ogni campione. Questo studio suggerisce (ma non dimostra) che sintomi aspecifici come fatica e mialgia, a seguito di morso di zecca, possano essere dovuti a una infezione da Bartonella (in particolare B. henselae) piuttosto che essere espressione della malattia di Lyme. Anche Richard Horowitz ha segnalato la possibilità che pazienti con manifestazioni atipiche della malattia di Lyme siano portatori di una infezione da Bartonella, da trattare con cure specifiche (tetraciclina, idrossiclorochina e quinolonico) (Horowitz R, 2014). La presenza di Bartonella henselae nello stomaco di Ixodes ricinus (il vettore della malattia di Lyme in Europa) è stata recentemente riportata in Francia, Portogallo e Germania (Dietrich F et al 2010), ma non in Italia (Mancini F et al. 2014).

tabella 2.jpg
Tabella 2. I sei pazienti francesi positivi per Bartonella e sieronegativi per Borrelia, con sintomi cronici a seguito di morso di zecca.

In accordo con lo studio francese e le osservazioni di Horowitz, recentemente un articolo proveniente dall’Open Medicine Institute ha segnalato un caso di malattia di Lyme (eritema migrante) refrattario ai trattamenti, caratterizzato da fatica, mal di testa e difficoltà a mantenere l’equilibrio, in cui una coltura su sangue ha evidenziato la presenza di Bartonella henselae. Un trattamento con rifampicina e claritromicina per 5 mesi ha risolto la sintomatologia. Gli autori dello studio hanno sottolineato come la sierologia del paziente per Bartonella fosse negativa, e solo la coltura cellulare di 21 giorni eseguita dal laboratorio Galaxy Diagnostics sia stata in grado di rilevare la infezione da B. henselae (Kauffman DL et al. 2017).

Conclusione

La bartonellosi potrebbe aggiungersi alle infezioni trasmesse dal morso di zecca, sebbene non si abbia ancora la certezza di questo. La malattia si manifesterebbe con sintomi aspecifici quali fatica, mialgie, mal di testa. Non risponderebbe alle cure normalmente utilizzate per Borrelia burgdorferi e quindi potrebbe rendere conto di almeno alcuni dei casi di ‘Lyme cronica’, ovvero di quella condizione refrattaria ai trattamenti, verso cui evolve il 10-20% dei casi di malattia di Lyme.

RituxME!

RituxME!

In questo collegamento la pagina della University of Bergen (Norvegia) dedicata al trial di fase III, multicentrico, randomizzato, in doppio cieco, con gruppo placebo, sull’uso del Rituximab nella ME/CFS.

Rituximab è un anticorpo monoclonale che permette di eliminare selettivamente la sottopopolazione CD20+ delle cellule B (figura 1). Le celleule B vergini presenti nel midollo non esprimono questa proteina (figura 2) (Dalakas MC 2008), e questo permette al sistema immunitario di ricostituirsi, dopo l’azione del farmaco. In tre studi precedenti dello stesso gruppo, Rituximab si è dimostrato efficace nel migliorare temporaneamente il quadro clinico in 2/3 dei pazienti (Fluge Ø et Mella O, 2009), (Fluge Ø et al. 2011), (Fluge Ø et al. 2015). Al netto dell’effetto placebo (o delle fluttuazioni spontanee) si potrebbe ipotizzare un effetto significativo in metà dei pazienti.

septic-arthritis-uti-ambulatory-visits-care-lns
Figura 1. Rituximab, come Ocrelizumab, è un autoanticorpo avebte come bersaglio un epitopo della proteina CD20, espressa sulla mebrana citoplasmatica di alcune cellule B.
memoria cellule B.png
Figura 2. La vita di una cellula B, dalla nascita nel midollo osseo, pasando per la attivazione, la ipermutazione somatica e la formazione della memoria anticorpale. Disegno di Paolo Maccallini.

Lo studio coinvolge 152 pazienti ME/CFS che sono stati trattati e seguiti – negli ultimi due anni – in 5 centri ospedalieri distribuiti sul territorio norvegese (per questo lo studio è detto multicentrico). I pazienti sono stati divisi in modo casuale (randomizzato) fra coloro a cui viene somministrato il farmaco e coloro a cui è somministrato il placebo. Nessuno, né i pazienti né il personale sanitario, è a conoscenza di cosa venga somministrato al paziente (doppio cieco) e il placebo è una sostanza innocua che ha lo stesso esatto aspetto del farmaco. A settembre chiuderà la fase sperimentale e verranno ‘rotti i codici’, ovvero si potrà sapere chi ha ricevuto il farmaco. I dati verranno analizzati nei mesi successivi e si presume che la pubblicazione avrà luogo nel 2018. Come è già successo in passato nella comunità ME/CFS, si potrebbe immaginare che parte dei risultati sarà resa nota prima ancora della pubblicazione. Se lo studio confermasse quelli precedenti, dovremmo cominciare a pensare alla ME/CFS nei termini di una malattia delle cellule B, almeno in un sottogruppo di pazienti.

I fondi necessari per realizzare questo studio furono raccolti grazie alla iniziativa di una paziente, Maria Gjerpe, che ha raccontato i retroscena di quella avventura in un Ted Talk:

 

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/kg. 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.

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