Columbia University, Mailman School of Public Health, 26 april 2017

Wetenschappers identificeren abnormale aantallen van bepaalde darmbacteriën bij personen met ME/cvs, waaronder ook deze met en zonder comorbide PDS.

Wetenschappers aan het Center for Infection and Immunity (CII) aan de Mailman School of Public Health van de Columbia University hebben abnormale aantallen van specifieke darmbacteriën ontdekt, gerelateerd aan myalgische encefalomyelitis/chronisch vermoeidheidssyndroom (ME/CVS), bij patiënten met en zonder gelijktijdig prikkelbaar darmsyndroom, PDS. De bevindingen werden in het tijdschrift Microbiome gepubliceerd.

De studie is een van de eerste om onevenwichten in darmbacteriën bij patiënten met ME/cvs en PDS te ontwarren. ME/cvs is een complexe, invaliderende aandoening, die gekenmerkt wordt door extreme vermoeidheid na inspanning en andere symptomen waaronder spier- en gewrichtspijn, cognitieve stoornissen, slaapstoornissen, en orthostatische intolerantie. Tot 90 procent van de ME/cvs-patiënten heeft ook PDS.

De onderzoekers volgden 50 patiënten en 50 gematchte gezonde controles, die gerekruteerd werden op 4 klinische sites voor ME/cvs. Ze hebben op bacteriële species in faecale stalen getest, en op immuunmoleculen in bloedstalen.

Ze rapporteren:

Gehaltes van bepaalde intestinale bacteriële species –Faecalibacterium, Roseburia, Dorea,Coprococcus, Clostridium, Ruminococcus, Coprobacillus – waren sterk geassocieerd met ME/cvs; hun gecombineerde relatieve overvloed bleek voorspellend te zijn voor de diagnose.
Toegenomen overvloed van ongeclassificeerde Alistipes en afgenomen Faecalibacterium waren de topbiomarkes van ME/cvs met PDS; terwijl toegenomen overvloed van ongeclassificeerde Bacteroides en afgenomen Bacteroides vulgatus de topbiomarkers van ME/cvs zonder PDS waren.
Een analyse van bacteriële metabolische reactiepaden, geassocieerd met verstoringen in darmbacteriën, onthulde duidelijke verschillen tussen ME/cvs en subgroepen van ME/cvs in vergelijking met gezonde controles.
In subgroepen van ME/cvs correleerden metingen van de ernst van de symptomen, waaronder pijn en vermoeidheid, met de overvloed van verschillende bacterietypes en metabolische reactiepaden.
Er werden geen veranderingen in immuunmarkers waargenomen – een bevinding die het gebrek aan deelnemers die een korte tijd ziek waren, mogelijk weerspiegelt; eerder onderzoek suggereert immers dat immuunveranderingen alleen zichtbaar zijn wanneer gevallen van korte tijd ziek en lange tijd ziek vergeleken worden.

“Personen met ME/cvs hebben een onderscheidende mix van darmbacteriën en gerelateerde metabolische stoornissen die de ernst van hun ziekte kan beïnvloeden”, zegt cohoofdonderzoeker Dorottya Nagy-Szakal, postdoctoraal onderzoekswetenschapper aan CII.

“Onze analyse suggereert dat we mogelijk patiënten met ME/cvs kunnen subtyperen door hun faecaal microbioom,” zegt cohoofdonderzoeker Brent Williams, assistent-professor van Pathologie en Celbiologie aan CII. “Subtyperen kan aanwijzingen geven tot het begrijpen van verschillen in manifestaties van de ziekte.”

“Net als PDS, kan ME/cvs een storing met zich meebrengen in de bidirectionele communicatie tussen de hersenen en de darmen gemedieerd door bacteriën, hun metabolieten, en de moleculen die ze beïnvloeden”, zegt seniorauteur W. Ian Lipkin, directeur van CII en John Snow Professor Epidemiologie aan de Mailman School van Columbia. “Door specifiek betrokken bacteriën te identificeren, zijn we een stap dichter bij een meer accurate diagnose en doelgerichte therapieën.”

De studie werd ondersteund door het Chronic Fatigue Initiative van de Hutchins Family Foundation; de National Institutes of Health Center for Research in Diagnostics and Discovery (AI109761); John, Cynthia, en Lisa Gunn; en anonieme schenkers via het Crowdfunding Microbe Discovery Project.

Aanvullende coauteurs zijn Nischay Mishra, Xiaoyu Che, Bohyun Lee, Komal Jain, Meredith L. Eddy, en Mady Hornig at CII; Lucinda Bateman van de Fatigue Consultation Clinic, Salt Lake City; Nancy G. Klimas van de Nova Southeastern University; Anthony L. Komaroff van Harvard Medical School; Susan Levine van de Levine Clinic, New York City; Jose G. Montoya van de Stanford University; Daniel L. Peterson van de Sierra Internal Medicine, Incline Village, NV; en Devi Ramanan van Ayasdi, Inc., Menlo Park, CA.

Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome

Faecale metagenomische profielen in subgroepen van patiënten met myalgische encefalomyelitis/chronisch vermoeidheidssyndroom

Dorottya Nagy-Szakal, Brent L. Williams, Nischay Mishra, Xiaoyu Che, Bohyun Lee, Lucinda Bateman, Nancy G. Klimas, Anthony L. Komaroff, Susan Levine, Jose G. Montoya, Daniel L. Peterson, Devi Ramanan, Komal Jain, Meredith L. Eddy, Mady Hornig and W. Ian Lipkin

Microbiome 20175:44 | DOI: 10.1186/s40168-017-0261-y | © The Author(s). 2017

Received: 11 January 2017 | Accepted: 4 April 2017 | Published: 26 April 2017

Samenvatting

Achtergrond

Myalgische encefalomyelitis/chronisch vermoeidheidssyndroom (ME/cvs) wordt gekenmerkt door onverklaarde aanhoudende vermoeidheid, vaak vergezeld van cognitieve stoornissen, slaapstoornissen, orthostatische intolerantie, koorts, lymfadenopathie (opgezette lymfeklieren, n.v.d.r.), en prikkelbaar darmsyndroom (PDS). De mate waarin het gastro-intestinaal microbioom en perifere inflammatie geassocieerd zijn met ME/cvs, blijkt onduidelijk. We voerden een rigoureuze klinische karakterisering uit, faecale bacteriële metagenomica, en een analyse van immuunmoleculen in het plasma van ME/cvs-patienten (die voldeden aan de Fukuda criteria en de Canadese criteria, n.v.d.r.) en gezonde controles die gematcht zijn naar leeftijd, geslacht, ras/etniciteit, geografische locatie, en het seizoen van staalname.

Resultaten

Topologische analyse onthulde verbanden tussen een comorbiditeit met PDS, BMI, faecale bacteriële samenstelling en bacteriële metabolische reactiepaden, maar niet met immuunmoleculen in het plasma. Comorbiditeit van PDS was de sterkste drijvende factor in de schifting van topologische netwerken op basis van bacteriële profielen en metabolische reactiepaden. Voorspellende selectiemodellen op basis van bacteriële profielen ondersteunden bevindingen van topologische analyses, wat erop wijst dat subgroepen van ME/cvs, gedefinieerd door PDS-status, met grote nauwkeurigheid onderscheiden konden worden van controlepersonen. Bacteriële taxa voorspellend voor ME/cvs-patiënten met PDS verschilden van taxa, geassocieerd met ME/cvs zonder PDS. Toegenomen overvloed aan ongeclassificeerde Alistipes en afgenomen Faecalibacterium verschenen als de topbiomarkers van ME/cvs met PDS; terwijl toegenomen overvloed aan ongeclassificeerde Bacteroides en afgenomen Bacteroides vulgatus de topbiomarkers waren voor ME/cvs zonder PDS. Ondanks bevindingen van verschillen in bacteriële taxa en metabolische reactiepaden die subgroepen van ME/cvs definiëren, waren afgenomen metabolische reactiepaden geassocieerd met biosynthese van onverzadigde vetzuren en reactiepaden van verhoogde degradatie van atrazine, onafhankelijk van een comorbiditeit van PDS. Verhoogde biosynthese/salvage van vitamine B6 en afbraak van pyrimidine ribonucleotide waren de topmetabolische reactiepaden in ME/cvs zonder PDS evenals in de totale cohort van ME/cvs. In subgroepen van ME/cvs waren metingen van de ernst van de symptomen inclusief pijn, vermoeidheid en verminderde motivatie gecorreleerd met de overvloed van verschillende bacteriële taxa en metabolische reactiepaden.

Conclusies

Onafhankelijk van PDS is ME/cvs geassocieerd met dysbiose en verschillende bacteriële metabolische stoornissen die de ernst van de ziekte kunnen beïnvloeden. Onze bevindingen wijzen er echter op dat dysbiotische kenmerken, die uniek met ME/cvs geassocieerd zijn, gemaskeerd kunnen zijn door stoornissen die voortkomen uit de hoge prevalentie van een comorbiditeit van PDS in ME/cvs. Deze inzichten kunnen een meer accurate diagnose mogelijk maken en tot inzichten leiden die helpen bij de ontwikkeling van specifieke therapeutische strategieën in subgroepen van ME/cvs.

Sleutelwoorden

Myalgische encefalomyelitis, chronisch vermoeidheidssyndroom, microbiota-darm-hersenen-as, metagenomica, topologische data-analyse, prikkelbaar darmsyndroom, metabolisch reactiepad

Citeren?

Nagy-Szakal D., Williams B.L., Mishra N., Che X., Lee B.et al., 2017. Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome. Microbiome (2017) 5:44 DOI 10.1186/s40168-017-0261-y

[HTML] [PDF]