sCD163 bij ALS-patiënten

Inleiding Amyotrofische laterale sclerose (ALS) is een dodelijke ziekte met progressieve spierzwakte die leidt tot ernstige invaliditeit en uiteindelijk de dood. Het is de meest voorkomende vorm van motorneuronziekten en omvat zowel de bovenste als de onderste motorneuronen. De mediane overleving vanaf het begin van de symptomen tot de dood is ongeveer 3 jaar.

Aangezien de diagnose afhangt van klinische kenmerken en elektromyografische afwijkingen, die vrij laat in het ziekteverloop kunnen optreden, is er behoefte aan diagnostische tests die de diagnose van ALS in de vroege fase van de ziekte kunnen bevestigen of uitsluiten.

ALS is een neurodegeneratieve ziekte, maar de pathogenese is niet goed vastgesteld. De oorzaken zijn waarschijnlijk multifactorieel en een complexe interactie tussen genetische factoren en disfunctie van vitale moleculaire routes met betrekking tot het dominant overgeërfde c9orf72-gen en verminderde glutamaatopname in astrocyten (EAAT2-receptor) vanuit de synaptische spleet en daardoor glutamaatexcitotoxiciteit. Deze glutamaat-excitotoxiciteit kan oxidatieve stress, voltage-gated persistente natriumkanalen en activering van microglia veroorzaken, resulterend in secretie van pro-inflammatoire cytokines.

Meer recentelijk zijn er studies die suggereren dat neuro-inflammatie een rol speelt bij de ontwikkeling van ALS. Een studie uit 2012 (een muismodel van ALS, dat mutant superoxide dismutase (mSOD1) tot overexpressie brengt), heeft gedocumenteerd dat microglia zowel de motorneuronen kunnen beschermen als beschadigen, afhankelijk van welk fenotype van de microglia geactiveerd is. Het lijkt erop dat het een continuüm is tussen de beschermende M2 ​​fenotypische toestand (aanvang van de ziekte) en de neurotoxische M1 fenotypische toestand (eindstadium van de ziekte). Bovendien brachten de muizen bij het begin van de ziekte hogere niveaus van Ym1, CD163 en van de hersenen afgeleide neurotrofe factor (markers van M2) tot expressie.

Van andere moleculaire mechanismen is het de moeite waard om de structurele en functionele afwijkingen van mitochondria, verslechtering van axonale transportsystemen en endosomale handel en inductie van de stressrespons van het endoplasmatisch reticulum te noemen, hoewel dit secundaire gebeurtenissen lijken te zijn bij ALS. Het netto resultaat is degeneratie van motorneuronen in de hersenschors, de hersenzenuwkernen, de voorhoorn van het ruggenmerg en de corticospinale banen. De enige momenteel beschikbare behandeling is Riluzol, waarvan bewezen is dat het het leven of de tijd tot het ontstaan ​​van ernstige ademhalingsproblemen verlengt bij patiënten met ALS. Het werkingsmechanisme van Riluzol moet nog worden bepaald, mogelijk is de dynamiek een remming van glutamaatafgifte uit het presynaptische neuron. (1,2,3,4,5,6) Hoewel het ontstekingsproces een secundaire gebeurtenis lijkt te zijn, lijkt het cruciaal te zijn voor neuronale degeneratie. In een studie werd gezocht naar een vermindering van de ALS-pathologie door middel van op het centrale zenuwstelsel gerichte glucocorticoïden en dit werd gelukt door hersenstampathologie te verminderen in muismodellen van ALS. Van verschillende biomarkers zijn ook ontstekingsmarkers getest: de interleukine-1 familie cytokines. Onder hen waren alleen totaal interleukine-18, zijn endogene remmer interleukine-18BP en de actieve vorm van het cytokine (vrij interleukine-18) significant hoger bij de ALS-patiënten dan bij controles. De cytokine vertoonde geen correlatie met de verschillende klinische vormen van ALS of de klinische setting van de ziekte. Cytokines zijn ook geprobeerd als neuroprotectieve middelen. Erytropoëtine (EPO) staat bekend als de groeifactor die het aantal circulerende erytrocyten in stand houdt. De biologische rol van EPO is echter uitgebreid naar andere cellen, zoals neuronen, microglia en astrocyten in de hersenen. EPO lijkt de pro-inflammatoire cytokines te onderdrukken tijdens ziekteprogressie, de anti-inflammatoire cytokines te behouden tot het late symptomatische stadium en lijkt uiteindelijk het begin van de symptomen te vertragen en het aantal motorneuronen te behouden. (7,8,9,10) Cluster van differentiatie 163 (CD-163) - een nieuwe manier om ontstekingen bij ALS te monitoren? CD-163 is een scavenger-receptor (herkent en neemt macromoleculen op) die de monocyt-macrofaagactivering markeert. CD163 werkt voor macrofagen als een receptor voor hemoglobine-haptoglobinecomplexen. De oplosbare vorm van de receptor wordt sCD163 genoemd en wordt aangetroffen in plasma en cerebrospinale vloeistof, waar het blijkt te zijn opgereguleerd bij een groot aantal ontstekingsziekten.

Sterk verhoogde waarden (>20 mg/l) worden gezien bij ziekten zoals macrofaagactiverend syndroom, hemofagocytair syndroom en acuut leverfalen. Bovendien weerspiegelt het niveau van sCD163 de activiteit van de ziekte. Patiënten met stijgende en hoge waarden blijken een ongunstige prognose te hebben. Verhoogde waarden (5-20 mg/l) worden gezien bij leveraandoeningen, sepsis en de ziekte van Gaucher. Septische patiënten met waarden hoger dan 10 mg/l hebben een 10 keer groter risico op een fatale afloop. Iets verhoogde waarden (3-5 mg/l) worden vaak gezien bij inflammatoire of infectieuze aandoeningen en bij kanker. (11,12,13,14) Pilootgegevens In het onderzoekslaboratorium hebben pilootgegevens (Kallestrup M et al, niet-gepubliceerde gegevens (15)) veelbelovende resultaten opgeleverd. Er was een verhoogd niveau van sCD163 in cerebrospinale vloeistof bij 7 patiënten met ALS in vergelijking met controles. Bovendien hebben zowel definitieve als waarschijnlijke ALS-patiënten een verhoogd niveau van sCD163. Deze resultaten suggereren dat er een grotere studie moet worden uitgevoerd om patiënten met ALS in zowel vroege als latere stadia van de ziekte te evalueren.

Hypothese Patiënten met ALS hebben verhoogde niveaus van sCD-163 in hun cerebrospinale vloeistof en serum in vergelijking met gezonde proefpersonen en het niveau is gerelateerd aan de ernst van de ziekte.

Doel Het bepalen van de concentratie van sCD-163 in de cerebrospinale vloeistof en het serum bij patiënten met ALS in vergelijking met controles (patiënten met niet-gespecificeerde neurologische symptomen). Verder zullen we de concentraties van eiwit, glucose, immunoglobuline G-index en andere factoren in het ruggenmergvocht bepalen.

Methode Studiepopulatie De studiepopulatie zal bestaan ​​uit alle patiënten met vastgestelde en vermoedelijke ALS op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus.

Patiënten met vastgestelde ALS die deelnemen, zullen een lumbaalpunctie ondergaan als onderdeel van deze studie. Proefpersonen die vermoedelijk aan ALS lijden, zullen een lumbaalpunctie ondergaan als onderdeel van hun diagnostisch onderzoek en het niveau van sCD163 in hun cerebrospinale vloeistof zal worden geanalyseerd.

Op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus zijn er ongeveer 80 patiënten met vastgestelde ALS. We verwachten dat 50 van deze patiënten bereid zijn om deel te nemen en in aanmerking komen voor opname (31-08-2015). Bovendien verwachten we tijdens de studieperiode 8 patiënten op te nemen bij wie de diagnose ALS zal worden gesteld op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus.

De controles omvatten patiënten met verschillende neurologische symptomen of ziekten die een lumbaalpunctie zullen ondergaan op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus als onderdeel van hun diagnostisch onderzoek, ongeacht deze studie. In de uiteindelijke analyses zullen alleen controles worden opgenomen die uiteindelijk geen neurologische ziekte hebben of een neurologische ziekte waarvan wordt aangenomen dat deze geen betrekking heeft op het ruggenmergvocht. We verwachten 40-50 controles op te nemen.

Werving Deelnemers krijgen schriftelijke en mondelinge informatie over het onderzoek. De mondelinge informatie vindt plaats op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus. Bovendien zal het pamflet "Forsøgspersoners rettigheder i et sundhedsvidenskabeligt forskningsprojekt" worden uitgedeeld. Consulenten van de afdeling neurologie zullen de informatie geven aan patiënten met verdenking op ALS. Controles en patiënten met vastgestelde ALS krijgen informatie van de artsen van de afdeling Neurologie en onderzoeksjaarstudente Anne Sofie Vinther.

Het is mogelijk om een ​​begeleider mee te nemen en de deelnemers krijgen minimaal 24 uur bedenktijd.

Er zal om inzage in patiëntendossiers worden gevraagd, die in het schriftelijke voorlichtingsmateriaal zullen worden verstrekt.

Als er nieuwe kennis over nadelen van deelname aan het onderzoek naar voren komt, worden de deelnemers hiervan direct op de hoogte gesteld. Bovendien wordt de deelnemer geïnformeerd als evaluaties tijdens het onderzoek kennis opleveren over de algemene gezondheidstoestand van de patiënt, tenzij dit duidelijk door de patiënt is afgewezen.

Aan het einde van het onderzoek is het voor deelnemers mogelijk om contact op te nemen met de studiecoördinator voor informatie over studieresultaten.

Alle deelnemers ontvangen informatie over het onderzoeksproject en worden gevraagd hun inhoud aan deelname te geven. De deelname omvat extractie van 5-6 ml ruggenmergvocht en een bloedmonster (30 ml), dat zal worden gebruikt voor analyse van sCD-163.

Deelnemers ontvangen geen enkele vorm van betaling, maar kunnen wel een vergoeding krijgen voor vervoer.

Inclusiecriteria:

ALS Patiënten bij wie ALS is vastgesteld en patiënten waarvan wordt vermoed dat ze ALS hebben. Leeftijd >18 Controles Leeftijd >18

Uitsluitingscriteria (voor alle groepen):

Acute infecties, waaronder neuro-infectie Andere aandoeningen waarvan bekend is dat ze verhoogde niveaus van sCD163 hebben. Aandoeningen of behandelingen die een lumbaalpunctie contra-indiceren. Andere vastgestelde neurologische aandoeningen. Tijdens het diagnostisch onderzoek en bijgevolg in het onderzoeksproject zullen we dit te allen tijde doen met respect voor de mentale en fysieke conditie van de patiënt. Het onderzoeksproject wordt uitgevoerd conform de Wet Verwerking Persoonsgegevens en daarnaast wordt het project aangemeld bij het gemeenschappelijk regionaal informatiesysteem voor de regio Midden-Jutland.

Analyse Het ruggenmergvocht en het serum zullen worden geanalyseerd op de afdeling Klinische Biochemie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus. Het ruggenmergvocht en de bloedmonsters zullen worden gedeponeerd in een biobank voor onderzoek in het Universitair Ziekenhuis van Aarhus. Het is de bedoeling dat alle biochemische analyses worden uitgevoerd wanneer alle monsters zijn verzameld. Aan het einde van het project worden de samples pseudo-geanonimiseerd. Vanwege de mogelijkheid om nieuwe kennis op dit gebied te ontwikkelen, zullen de monsters 5 jaar na afronding van dit project in de biobank worden gedeponeerd.

De concentraties van sCD-163 in ruggenmergvocht en serum zullen worden geanalyseerd met behulp van reeds gevestigde technieken op de afdeling Klinische biochemie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus.

Onderzoek Het onderzoek bestaat uit een anamnese en een klinisch onderzoek. We gebruiken de Revised ALS functional rating scale (ALSFRS-R), een beoordelingsinstrument voor het monitoren van de progressie van invaliditeit bij patiënten met ALS. Informatie uit het medisch dossier zal worden opgenomen en gebruikt in dit project, waaronder medische voorgeschiedenis, daadwerkelijk gebruik van medicijnen, resultaten van biochemische analyses en beeldvorming van de hersenen, resultaten van de ALSFRS-R, resultaten van de elektromyografie, afwijkingen bij de klinische onderzoeken en de conclusies uit de diagnostische work-up.

Power- en statistische analyses Aangezien de pilootgegevens van de onderzoekers (n=7) een toename van 50% van het niveau van CD163 in het hersenvocht bij ALS-patiënten aantoonden, wordt verwacht dat de inclusie van 40 patiënten de detectie van kleinere verschillen ook in serum en relaties tussen CD163 mogelijk zal maken. en klinische bevindingen.

Voor statistische analyses zal het programma ANOVA worden gebruikt. Parametrische of niet-parametrische tests zullen worden gebruikt, afhankelijk van de normale verdeling van gegevens. Bij alle statistische analyses wordt een significantieniveau van 5% gebruikt.

Perspectieven Het is van belang om prognostische biomarkers bij ALS te identificeren. De pathologie van ALS is nog onbekend, maar het lijkt erop dat ontsteking een cruciale factor is in het proces. In verschillende onderzoeken is aangetoond dat sCD163 opwaarts gereguleerd is bij een groot aantal ontstekingsziekten en samen met de veelbelovende pilotgegevens van de onderzoekers is sCD163 een potentiële marker voor ALS. (4) De beoordeling van de werkzaamheid van geneesmiddelen bij ALS blijft klinisch gebaseerd en berust op het meten van de snelheid van ziekteprogressie door gebruik te maken van de herziene ALS-beoordelingsschaal (ALSFRS-R). Dergelijke klinische schalen kunnen ongevoelig zijn, vooral in de vroege stadia van het ziekteproces. De ontwikkeling van betrouwbare kwantificeerbare biomarkers blijft ongrijpbaar bij ALS, en de ontwikkeling van prognostische biomarkers zou cruciaal zijn voor een effectieve evaluatie van een therapeutisch middel in de vroege stadia van ontwikkeling.

Ethische overweging De tests die worden uitgevoerd bij de patiënten die bij dit onderzoeksproject betrokken zijn, zijn lumbaalpunctie en bloedmonsters.

Het uitvoeren van een lumbaalpunctie brengt enkele risico's met zich mee, waaronder hoofdpijn na lumbaalpunctie met een incidentie van 12%, het meest voorkomend bij jongere patiënten. Meestal is de hoofdpijn van korte duur en kan deze worden genezen door het aanbrengen van een bloedpleister. Bovendien kan een lumbaalpunctie tijdelijke lumbale pijn en ophoping van bloed onder de huid veroorzaken. Er is een zeer laag risico op bloedingen in de epidurale ruimte met compressie van spinale zenuwen en een nog lager risico op infecties (meningitis of meningoencefalitis). Het is echter belangrijk om te onderstrepen dat lumbaalpunctie deel uitmaakt van routinematig diagnostisch werk op de afdeling Neurologie van het Universitair Ziekenhuis van Aarhus.

Gezien het lage risico van dit project, de slechte prognose voor de ziekte en het potentieel om de diagnose en behandeling van toekomstige patiënten met ALS te verbeteren, beschouwen we dit project als ethisch aanvaardbaar.

Publicatie Zowel positieve, negatieve als onduidelijke resultaten van dit onderzoek zullen worden gepubliceerd. De resultaten zullen worden geschreven in een artikel voor publicatie in een Engels geschreven peer-reviewed tijdschrift.