Belangrijkste bevindingen
- Spiercellen van mensen met ME/cvs zijn minder in staat om glucose te gebruiken als brandstof om energie te produceren
- Deze beperking in energieproductie kan ten grondslag liggen aan de spiervermoeidheid die kenmerkend is voor de ziekte
- Deze resultaten helpen bepalen waar in het metabole reactiepad de afwijking voorkomt.
Cara Tomas, Joanna L Elson, Julia L Newton & Mark Walke.
Translational and Clinical Research Institute, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, UK.
Scientific Reports , 2020 Oct 26; 10(1):18232
Achtergrond
Spiervermoeidheid is een van de meest voorkomende symptomen die ervaren worden door mensen met ME/cvs, met een grote impact op hun levenskwaliteit, en het is een belangrijk element van de bestaande diagnostische criteria voor ME/cvs. Dus het is heel zinvol om onderzoek te richten op de biologische mechanismen die ten grondslag liggen aan dit symptoom.
En dat is wat wetenschappers aan de Newcastle University de afgelopen tien jaar hebben gedaan, in een reeks projecten gefinancierd door ME Research UK en onder leiding van Prof. Julia Newton.
In de afgelopen Jaren heeft Dr. Cara Tomas het voortouw genomen in dit onderzoek, en het waardevolle werk van het team heeft tot belangrijke inzichten geleid in het cellulair metabolisme van mensen met ME/cvs, waaronder afwijkingen in AMPK-activatie, glucoseopname, mitochondriale functie en cellulaire bio-energetica.
In de laatste paper, gepubliceerd in Scientific Reports, heeft Cara in detail bekeken hoe skeletspiercellen energie produceren uit de verschillende beschikbare brandstofbronnen (of substraten), en hoe dit verschilt tussen mensen met ME/cvs en gezonde personen.
Belangrijk is dat ze voortgebouwd heeft op het eerder werk van het team door gebruik te maken van gekweekte spiercellen in plaats van de witte bloedcellen die in sommige van de eerdere experimenten gebruikt werden.
Bevindingen
De cellen van het lichaam – waaronder spiercellen – produceren energie door glucose af te breken (een suiker dat we uit ons voedsel halen) en zetten het om in het molecule ATP, wat gebruikt wordt om energie te transporteren voor gebruik binnen de cel.
Er zijn vier stappen in dit proces: glycolyse, pyruvaatoxidatie, de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering (OXPHOS).
Met behulp van een techniek die extracellulaire fluxanalyse genoemd wordt, heeft Cara de glycolyse gemeten in de skeletspiercellen van negen mensen met ME/cvs en elf gezonde controlepersonen;
Toen glucose geïntroduceerd werd als de primaire brandstof voor deze cellen, was er geen verschil in glycolyse tussen de twee groepen. Dit is vergelijkbaar met eerdere resultaten in bloedcellen.
Vervolgens werd oxidatieve fosforylering onderzocht met behulp van glucose of galactose (een ander suiker) als de primaire brandstof.
Met glucose als brandstofbron was OXPHOS gereduceerd in skeletspiercellen van mensen met ME/cvs in vergelijking met cellen van gezonde controlepersonen; dit was het geval zowel op het startpunt als bij stimulering met zuurstof.
Interessant is dat OXPHOS hersteld werd toen de cellen behandeld werden met verbinding 991 (die AMPK activeert).
Met galactose als brandstofbron echter was er geen verschil in oxidatieve fosforylering tussen cellen van patiënten en deze van gezonde controles. Er was ook geen verschil tussen patiënten en controles in het vermogen van skeletspiercellen om vetzuren te gebruiken als brandstof.
Relevantie
Samenvattend kan men dus stellen dat skeletspiercellen van mensen met ME/cvs een verminderd vermogen hebben om glucose te gebruiken als brandstof om energie te produceren via oxidatieve fosforylering, terwijl ze in staat waren om galactose en vetzuren normaal te gebruiken, en de glycolyse was ook normaal.
Dit is belangrijk omdat glucose een van de favoriete brandstoffen van het lichaam is, en cellen vertrouwen op OXPHOS als de laatste stap in het genereren van ATP voor energie.
Bovendien helpen de resultaten bij het bepalen van waar in het reactiepad deze disfunctie optreedt. Cara suggereert dat het in de pyruvaatoxidatiestap zou kunnen zitten die glycolyse met de citroenzuurcyclus verbindt (niet de eerste keer dat dit geïmpliceerd wordt).
De resultaten zijn vergelijkbaar met de eerder gerapporteerde resultaten in witte bloedcellen, maar wat opvalt, is dat dezelfde afwijking aanwezig is in spiercellen, en dat versterkt het idee dat ME/cvs invloed heeft op meerdere organen.
Als onderdeel van het uitgebreide programma van metabool onderzoek in Newcastle over het laatste decennium, brengen deze bevindingen ons een stap dichter bij het volledige begrijpen van de afwijkingen in het metabolisme die ten grondslag liggen aan de spiervermoeidheid die ervaren wordt door mensen met ME/cvs.
Citeren?
Tomas, C., Elson, J.L., Newton, J.L. et al. Substrate utilisation of cultured skeletal muscle cells in patients with CFS. Sci Rep 10, 18232 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-75406-w
Substrate utilisation of cultured skeletal muscle cells in patients with CFS
Chronic fatigue syndrome (CFS) patients often suffer from severe muscle pain and an inability to exercise due to muscle fatigue. It has previously been shown that CFS skeletal muscle cells have lower levels of ATP and have AMP-activated protein kinase dysfunction.
N.v.d.r. de 9 patiënten voldeden aan de brede Fukuda-criteria voor diagnose.
© ME Research UK, 27/10/20. Vertaling Zuiderzon, redactie Abby, ME-gids.
