sCD163 hos ALS-pasienter

Innledning Amyotrofisk lateral sklerose (ALS) er en dødelig sykdom med progressiv muskelsvakhet som fører til alvorlig funksjonshemming og til slutt død. Det er den vanligste formen for motoriske nevronsykdommer og involverer både de øvre og nedre motorneuronene. Median overlevelse fra debut av symptomer til død er omtrent 3 år.

Siden diagnosen er avhengig av kliniske trekk og elektromyografiske abnormiteter, som kan oppstå ganske sent i sykdomsforløpet, er det behov for å identifisere diagnostiske tester som kan bekrefte eller utelukke diagnosen ALS i den tidligere fasen av sykdommen.

ALS er en nevrodegenerativ sykdom, men patogenesen er ikke godt etablert. Årsakene er sannsynligvis multifaktorielle og en kompleks interaksjon mellom genetiske faktorer og dysfunksjon av vitale molekylveier angående det dominant nedarvede c9orf72-genet og nedsatt glutamatopptak i astrocytter (EAAT2-reseptor) fra synaptisk spalte og derved glutamateksitotoksisitet. Denne glutamateksitotoksisiteten kan forårsake oksidativt stress, spenningsstyrte vedvarende natriumkanaler og aktivering av mikroglia som resulterer i utskillelse av proinflammatoriske cytokiner.

Nylig er det studier som tyder på at nevroinflammasjon spiller en rolle for utviklingen av ALS. En studie fra 2012 (en musemodell av ALS, som overuttrykker mutant superoksiddismutase (mSOD1)), har dokumentert at mikroglia både kan beskytte og skade de motoriske nevronene avhengig av hvilken fenotype av mikrogliaen som er aktivert. Det virker som det er et kontinuum mellom den beskyttende fenotypiske M2-tilstanden (sykdomsdebut) og den nevrotoksiske M1-fenotypiske tilstanden (sluttstadiet av sykdommen). Videre, ved sykdomsdebut uttrykte musene høyere nivåer av Ym1, CD163 og hjerneavledet nevrotrofisk faktor (markører for M2).

Av andre molekylære mekanismer er det verdt å nevne de strukturelle og funksjonelle abnormitetene til mitokondrier, svekkelse av aksonale transportsystemer og endosomal trafikk og induksjon av den endoplasmatiske retikulumstressresponsen, selv om de ser ut til å være sekundære hendelser i ALS. Nettoresultatet er degenerasjon av motoriske nevroner i hjernebarken, kranienervekjernene, det fremre hornet i ryggmargen og kortikospinalkanalene. Den eneste tilgjengelige behandlingen er Riluzole som har vist seg å forlenge levetid eller tid til alvorlige luftveisproblemer hos pasienter med ALS. Virkningsmåten for Riluzole må fortsatt bestemmes, muligens er dynamikken en hemming av glutamatfrigjøring fra det presynaptiske nevronet. (1,2,3,4,5,6) Selv om det ser ut til at den inflammatoriske prosessen er en sekundær hendelse, ser den ut til å være kritisk for nevronal degenerasjon. I en studie ble ALS-patologi søkt redusert gjennom sentralnervesystemmålrettet glukokortikoid og lyktes ved å redusere hjernestammepatologi i musemodeller av ALS. Av ulike biomarkører har også inflammatoriske markører blitt testet: interleukin-1-familiens cytokiner. Blant dem var bare totalt interleukin-18, dets endogene hemmer interleukin-18BP og den aktive formen av cytokinet (fritt interleukin-18) signifikant høyere hos ALS-pasientene enn hos kontroller. Cytokinet viste ingen korrelasjon til de forskjellige kliniske formene for ALS eller den kliniske setting av sykdommen. Cytokiner har også blitt prøvd som nevrobeskyttende midler. Erytropoietin (EPO) er kjent som vekstfaktoren som opprettholder antallet sirkulerende erytrocytter. Imidlertid har den biologiske rollen til EPO blitt utvidet til andre celler, som nevroner, mikroglia og astrocytter i hjernen. EPO ser ut til å undertrykke de pro-inflammatoriske cytokinene under sykdomsprogresjon, opprettholde de anti-inflammatoriske cytokinene til det sene symptomatiske stadiet og til slutt ser ut til å forsinke symptomdebut og bevare antall motoriske nevroner. (7,8,9,10) Cluster of differentiation 163 (CD-163) - en ny måte å overvåke inflammasjon ved ALS? CD-163 er en scavenger-reseptor (gjenkjenner og tar opp makromolekyler) som markerer monocytt-makrofag-aktiveringen. CD163 fungerer for makrofager som en reseptor for hemoglobin-haptoglobin-komplekser. Den løselige formen av reseptoren kalles sCD163 og finnes i plasma og cerebrospinalvæske, hvor den viser seg å være oppregulert i en lang rekke inflammatoriske sykdommer.

Sterkt økte verdier (>20 mg/l) sees ved sykdommer som makrofagaktiverende syndrom, hemofagocytisk syndrom og akutt leversvikt. Videre reflekterer nivået av sCD163 sykdommens aktivitet. Pasienter med økende og høye verdier viser seg å ha ugunstig prognose. Økte verdier (5-20 mg/l) sees ved leversykdom, sepsis og Gauchers sykdom. Septiske pasienter med verdier større enn 10 mg/l har 10 ganger større risiko for dødelig utfall. Verdier som økes litt (3-5 mg/l) ses ofte ved inflammatoriske eller infeksjonstilstander og ved kreft. (11,12,13,14) Pilotdata Ved etterforskernes lab har pilotdata (Kallestrup M et al, upubliserte data (15)) vist lovende resultater. Det var et økt nivå av sCD163 i cerebrospinalvæske hos 7 pasienter med ALS sammenlignet med kontroller. Videre har både sikre og sannsynlige ALS-pasienter et økt nivå av sCD163. Disse resultatene antyder en større studie som skal utføres for å evaluere pasienter med ALS i tidlige så vel som senere stadier av sykdommen.

Hypotese Pasienter med ALS har oppregulerte nivåer av sCD-163 i cerebrospinalvæsken og serum sammenlignet med friske personer, og nivået er relatert til alvorlighetsgraden av sykdommen.

Formål Å definere konsentrasjonen av sCD-163 i cerebrospinalvæsken og serum hos pasienter med ALS sammenlignet med kontroller (pasienter med uspesifiserte nevrologiske symptomer). Videre vil vi definere konsentrasjonene av protein, glukose, immunglobulin G-indeks og andre faktorer i spinalvæsken.

Metode Studiepopulasjon Studiepopulasjonen vil være alle pasienter med etablert og mistenkt ALS ved Nevrologisk avdeling, Aarhus Universitetssykehus.

Pasienter med etablert ALS som deltar vil gjennomgå lumbalpunksjon som en del av denne studien. Personer som mistenkes å lide av ALS vil gjennomgå lumbalpunksjon som en del av deres diagnostiske opparbeidelse, og nivået av sCD163 i cerebrospinalvæsken vil bli analysert.

Ved Nevrologisk avdeling, Aarhus Universitetssykehus er det cirka 80 pasienter med etablert ALS. Vi forventer at 50 av disse pasientene er villige til å delta og er kvalifisert for inkludering (31.08.2015). Videre forventer vi å inkludere 8 pasienter som vil bli diagnostisert med ALS ved nevrologisk avdeling, Aarhus Universitetssykehus i løpet av studieperioden.

Kontrollene inkluderer pasienter med ulike nevrologiske symptomer eller sykdommer som vil gjennomgå en lumbalpunksjon ved nevrologisk avdeling ved Aarhus Universitetssykehus som en del av deres diagnostiske opparbeidelse, uavhengig av denne studien. I de endelige analysene vil kun kontroller inkluderes som ender opp med enten ingen nevrologisk sykdom eller en nevrologisk sykdom som antas ikke å involvere spinalvæsken. Vi forventer å inkludere 40-50 kontroller.

Rekruttering Deltakerne vil motta skriftlig og muntlig informasjon om studiet. Den muntlige informasjonen vil foregå ved nevrologisk avdeling, Aarhus Universitetssykehus. I tillegg vil brosjyren "Forsøgspersoners rettigheder i et sundhedsvidenskabeligt forskningsprojekt" bli delt ut. Konsulenter ved nevrologisk avdeling vil gi informasjonen, til pasienter med mistanke om ALS. Kontroller og pasienter med etablert ALS vil få informasjon fra legene ved Nevrologisk avdeling og forskningsårsstudent Anne Sofie Vinther.

Det er mulig å ta med ledsager og deltakerne tilbys minst 24 timer for å vurdere deltakelse.

Det vil bli bedt om innsyn i pasientjournaler som vil bli gitt i det skriftlige informasjonsmaterialet.

Dersom det dukker opp ny kunnskap om ulemper ved å delta i studien vil deltakerne bli informert umiddelbart. I tillegg vil deltakeren bli informert dersom evalueringer underveis i studien gir kunnskap om pasientens generelle helsetilstand, med mindre dette er klart avvist av pasienten.

Ved slutten av studien er det mulig for deltakerne å kontakte studiekoordinator for å få informasjon om studieresultater.

Alle deltakere vil motta informasjon om forskningsprosjektet og vil bli bedt om å gi sitt innhold til deltakelse. Deltakelsen innebærer ekstraksjon av 5-6 ml spinalvæske og en blodprøve (30ml), som skal brukes til analyse av sCD-163.

Deltakerne vil ikke motta noen form for betaling, men kan få kompensasjon for transport.

Inklusjonskriterier:

ALS Pasienter diagnostisert med ALS og pasienter som mistenkes å ha ALS. Alder >18 kontrollerer alder >18

Ekskluderingskriterier (for alle grupper):

Akutte infeksjoner inkludert nevroinfeksjon Andre lidelser kjent for å ha forhøyede nivåer av sCD163 Lidelser eller behandlinger som kontraindiserer en lumbalpunksjon. Andre etablerte nevrologiske lidelser. Vi vil til enhver tid under diagnosearbeidet og følgelig i forskningsprosjektet gjøre dette med respekt for pasientens psykiske og fysiske tilstand. Forskningsprosjektet skal gjennomføres i henhold til lov om behandling av personopplysninger og videre vil prosjektet legges inn i det felles regionale informasjonssystemet for Region Midtjylland.

Analyse Spinalvæsken og serumet vil bli analysert ved Institutt for klinisk biokjemi, Aarhus Universitetssykehus. Spinalvæsken og blodprøvene vil bli deponert i en forskningsbiobank ved Aarhus Universitetssykehus. Det legges opp til at alle biokjemiske analyser skal utføres når alle prøver er samlet inn. På slutten av prosjektet vil prøvene bli pseudoanonymisert. På grunn av muligheten for å utvikle ny kunnskap på dette området, vil prøvene bli deponert i biobanken 5 år etter at dette prosjektet er avsluttet.

Konsentrasjonene av sCD-163 i spinalvæske og serum vil bli analysert med allerede etablerte teknikker ved Institutt for klinisk biokjemi, Aarhus Universitetssykehus.

Eksamen Undersøkelsen består av en sykehistorie og en klinisk undersøkelse. Vi bruker Revised ALS functional rating scale (ALSFRS-R), som er et vurderingsinstrument for å overvåke utviklingen av funksjonshemming hos pasienter med ALS. Informasjon fra journalen vil bli inkludert og brukt i dette prosjektet, inkludert tidligere sykehistorie, faktisk bruk av legemidler, resultater av biokjemiske analyser og hjerneavbildning, resultater fra ALSFRS-R, resultater fra elektromyografien, avvik ved de kliniske undersøkelsene og konklusjoner fra diagnosearbeidet.

Kraft- og statistiske analyser Siden etterforskernes pilotdata (n=7) viste en 50 % økning i nivået av CD163 i cerebrospinalvæsken hos ALS-pasienter forventes inkludering av 40 pasienter å muliggjøre påvisning av mindre forskjeller også i serum og relasjoner mellom CD163 og kliniske funn.

Programmet ANOVA vil bli brukt til statistiske analyser. Parametriske eller ikke-parametriske tester vil bli brukt avhengig av normalfordelingen av data. I all statistisk analyse vil et signifikansnivå på 5 % bli brukt.

Perspektiver Det er viktig å identifisere prognostiske biomarkører ved ALS. Patologien til ALS er fortsatt ukjent, men det ser ut til at betennelse er en avgjørende faktor i prosessen. I flere studier har sCD163 vist seg å være oppregulert i et stort spekter av inflammatoriske sykdommer, og sammen med etterforskerne lover de pilotdata at sCD163 er en potensiell markør for ALS. (4) Vurderingen av medikamentets effekt ved ALS forblir klinisk basert, basert på måling av sykdomsprogresjonshastigheten gjennom bruk av ALS-vurderingsskalaen revidert (ALSFRS-R). Slike kliniske skalaer kan være ufølsomme, spesielt i de tidlige stadiene av sykdomsprosessen. Utviklingen av pålitelige kvantifiserbare biomarkører forblir unnvikende i ALS, og utvikling av prognostiske biomarkører vil være avgjørende for effektiv evaluering av et terapeutisk middel i de tidlige stadiene av utviklingen.

Etiske vurderinger Testene som er utført på pasientene som er involvert i dette forskningsprosjektet er lumbalpunksjon og blodprøver.

Det innebærer en viss risiko å utføre en lumbalpunksjon, som inkluderer hodepine etter lumbalpunksjon med en forekomst på 12 %, vanligst hos yngre pasienter. Oftest har hodepinen kort varighet, og den kan kureres med påføring av et blodplaster. Dessuten kan lumbalpunksjon forårsake midlertidige lumbale smerter og en ansamling av blod under huden. Det er svært lav risiko for blødning i epiduralrommet med kompresjon av spinalnerver og enda lavere risiko for infeksjoner (meningitt eller meningoencefalitt). Det er imidlertid viktig å understreke at lumbalpunksjon er en del av rutinemessig diagnostisk arbeid ved nevrologisk avdeling ved Aarhus Universitetssykehus.

I betraktning av den lave risikoen involvert i dette prosjektet, den dårlige prognosen for sykdommen og potensialet for å forbedre diagnose og behandling for fremtidige pasienter med ALS, anser vi dette prosjektet som etisk akseptabelt.

Publikasjon Positive, negative så vel som inkonklusive resultater fra denne studien vil bli publisert. Resultatene vil bli skrevet i en artikkel for publisering i et engelsk skrevet fagfellevurdert tidsskrift.