Onlangs heeft een team van de Newcastle University de eerste resultaten gepubliceerd van hun door ME Research UK gefinancierde studie die kijkt naar de farmacologische activatie van AMPK in de spiercellen van ME/CVS-patiënten.

Auteurs

Audrey E Brown, Beth Dibnah, Emily Fisher, Julia L Newton and Mark Walker

Instellingen

Institute of Cellular Medicine, Newcastle University; Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, UK

Abstract

Achtergrond

Skeletspiervermoeidheid en postexertionele malaise zijn belangrijke symptomen van myalgische encefalomyelitis (ME/CVS). We hebben eerder aangetoond dat AMPK-activatie en glucoseopname verstoord zijn in primaire menselijke skeletspiercelculturen afkomstig van patiënten met ME/CVS in reactie op elektrische pulsstimulatie, een methode die contractie van spiercellen in vitro veroorzaakt. Het doel van deze studie was om te bepalen of AMPK farmacologisch geactiveerd kon worden bij ME/CVS.

Methoden

Primaire skeletspiercelculturen van patiënten met ME/CVS en gezonde controles werden behandeld met ofwel metformine, ofwel 991. AMPK-activatie werd bepaald via Western blot en de glucoseopname werd gemeten.

Resultaten

Zowel behandeling met metformine als met 991 verhoogde significant AMPK-activatie en glucoseopname in spiercelculturen van zowel controles als ME/CVS-patiënten. Cellulair ATP-niveau werd niet beïnvloed door behandeling, hoewel ATP-inhoud significant verminderd was bij ME/CVS in vergelijking met controles.

Conclusies

Farmacologische activatie van AMPK kan de glucoseopname verbeteren in spiercelculturen van patiënten met ME/CVS. Dit suggereert dat het falen van elektrische pulsstimulatie om AMPK te activeren in deze spierculturen, te wijten is aan een aan AMPK gerelateerd defect . Er is verder onderzoek nodig om het defect te definiëren en te bepalen of farmaceutische activatie van AMPK de spierfunctie verbetert bij patiënten met ME/CVS.

Publicatie

Brown et al, Bioscience Reports, 2018 Apr 13; Epub ahead of print

Financiering

Het werk werd gefinancierd door ME Research UK en ondersteund door de NIHR Newcastle Clinical Research Facility.

Commentaar door ME Research UK

Abnormale spiervermoeidheid is een van de meest voorkomende symptomen die gemeld worden door mensen met ME/CVS, en kan voorkomen zelfs na periodes van slechts lichte inspanning.

Sinds 2006 heeft ME Research UK startsubsidies verstrekt voor een aantal projecten aan de Newcastle University om de onderliggende mechanismen van dit symptoom te onderzoeken, en in één belangrijke studie werd de functie van spiercellen onder de loep genomen met behulp van biopten van ME/CVS-patiënten.

Deze spiercellen werden gekweekt en onderzocht in gestandaardiseerde laboratoriumomstandigheden door een reeks elektrische pulsen toe te passen om de spiercontractie te simuleren die tijdens inspanning optreedt.

De onderzoekers vonden dat de activatie van AMP-geactiveerde proteïne kinase (AMPK) en de opname van glucose beiden verstoord waren in deze cellen. AMPK heeft een belangrijke rol in het reguleren van energie in de cel en wordt normaal geactiveerd tijdens spiercontractie, terwijl glucose een belangrijke energiebron is.

Hoewel AMPK niet geactiveerd werd door gesimuleerde spiercontractie in deze cellen van ME/CVS-patiënten, gaven latere experimenten aan dat het geactiveerd kon worden door behandeling met metformine. Dit leidt tot de mogelijkheid van de vraag of dergelijk geneesmiddel de spierfunctie bij patiënten zou kunnen verbeteren.

Om meer in detail naar deze afwijkingen te kijken, en om mogelijk op te sporen waar ze ontstaan op het signalerend reactiepad, begon het team van Newcastle met een reeks experimenten gefinancierd door ME Research UK.

Het eerste deel van dit werk, gepubliceerd in Bioscience Reports, gebruikte een gelijkaardige methodologie als in hun vorige studie om te onderzoeken of AMPK en glucoseopname in spiercellen van ME/CVS-patiënten geactiveerd kon worden door behandeling met farmaceutische middelen.

Er werden skeletspiercellen verkregen van acht patiënten met ME/CVS en van zeven gezonde controlepersonen. De gecultiveerde cellen werden dan met metformine behandeld of met samenstelling 991. Metformine is een geneesmiddel dat gewoonlijk gebruikt wordt om diabetes te behandelen, en staat erom bekend om AMPK onrechtstreeks via andere mechanismen te activeren. Samenstelling 991 aan de andere kant was specifiek ontworpen als een directe activator van AMPK.

Behandeling met metformine verhoogde zowel de AMPK-activatie als de opname van glucose, en dit was het geval voor spiercellen van ME/CVS-patiënten en van gezonde controlepersonen. Evenzo verhoogde samenstelling 991 ook significant beide parameters in de cellen van patiënten en controles, en het effect op de glucoseopname was vergelijkbaar met wat verwacht werd na behandeling met insuline.

Hoewel AMPK in spiercellen van ME/CVS-patiënten niet geactiveerd worden door elektrische stimulatie van de cellen, kan het daarom farmacologisch geactiveerd worden, en er kunnen twee belangrijke conclusies getrokken worden uit deze bevindingen.

Ten eerste kan deze afwijkende signalering mogelijk omzeild worden door farmaceutische behandeling, en de onderzoekers suggereren dat dit verder ondersteuning toevoegt aan het idee om een klinische studie uit te voeren met een AMPK-activator bij ME/CVS-patiënten. Ten twee wijzen hun resultaten erop dat het signalerend defect verder in de moleculaire keten ligt, en mogelijk betrekking heeft op stroomopwaartse enzymen zoals LKB1 of CaMKK.

Deze bevindingen weerspiegelen de fascinerende eerste stappen van dit project, die verder meer in detail zal kijken naar de onderliggende mechanismen van spiervermoeidheid bij ME/CVS, en om hopelijk potentiële doelgerichte therapieën te identificeren.

Pharmacological activation of AMPK and glucose uptake in cultured human skeletal muscle cells from patients with ME/CFS

Background Skeletal muscle fatigue and post-exertional malaise are key symptoms of Myalgic Encephalomyelitis ( ME/CFS). We have previously shown that AMPK activation and glucose uptake are impaired in primary human skeletal muscle cell cultures derived from patients with ME/CFS in response to electrical pulse stimulation, a method which induces contraction of muscle cells in vitro.

[HTML] [PDF]