Respiratoire combinatie studie bij dieren

Studie betekent vooruitgang in de behandeling van respiratoire insufficiëntie in patiënten met ALS

Amyotrofische Laterale Sclerose (ALS), is een neurologische aandoening die voorkomt bij 5 op 100.000 mensen wereldwijd en fataal is bij de meeste patiënten binnen 3 tot 5 jaar na de diagnose. De meest voorkomende doodsoorzaak in ALS-patiënten is ademhalingsfalen omdat naarmate de ziekte vordert, deze de zenuwcellen waardoor de luchtwegspieren contracteren, doodt.

Hoewel wetenschappers deze verwoestende ziekte bestudeerd hebben gedurende bijna twee eeuwen, hebben ze weinig doeltreffende behandelingen en geen genezende behandeling ontwikkeld. Toch wordt vooruitgang geboekt. Een nieuwe studie uitgevoerd door onderzoekers van de UW School of Veterinary Medicine toont het potentieel voor twee complementaire behandelingen — stamcel therapie en intermitterende blootstelling aan laag zuurstofgehalte — voor het behoud en zelfs herstel van de ademhalingscapaciteit in ratten met een ziekte vergelijkbaar met ALS bij de mens.

Mitchell

"Deze studie is een convergentie van twee verschillende benaderingen, waarvan we denken dat ze elkaar wederzijds versterken," zegt Gordon Mitchell, professor in de vergelijkende biowetenschappen op de SVM en co-onderzoeker voor de studie.

ALS veroorzaakt verlamming door het doden van motorische neuronen, de zenuwcellen die elektrische impulsen van het ruggenmerg naar de spieren verzenden om beweging te produceren. Wanneer de ziekte het cervicale ruggenmerg aantast, beginnen de phrenische motorische neuronen te sterven en stoppen met het verzenden van signalen via de phrenische zenuwen naar het middenrif — de respiratoire spier die essentieel is om te ademen. Deze degeneratie leidt tot de dood door respiratoire insufficiëntie.

Stamcel therapie

De onderzoekers hebben het potentieel van twee behandelingen voor de aanpak van dit probleem in laboratorium ratten in de eind fase van ALS getest en zeer veelbelovende resultaten gevonden. Een deel van de studie, onder leiding van Clive Svendsen, nu directeur van het Instituut van de regeneratieve geneeskunde in het Cedars-Sinai Medical Center in Los Angeles, gebruikte stamcellen van menselijke neurale voorlopercellen om via transplantaties de omgeving rond de phrenische motor neuronen te repareren. Hoewel de behandelingen geen vervanging van stervende neuronen geeft, vertraagt ze de snelheid waarmee de cellen sterven en helpt ze de ademhaling functie te behouden.

"De menselijke stamcellen migreerden naar gebieden met schade en herstelden respiratoire productie," zegt Svendsen, wiens team de injecties van stamcellen heeft uitgevoerd op de campus van UW-Madison terwijl hij nog co-directeur van het centrum voor stamcellen en regeneratieve geneeskunde van UW was. "Zij lijken te fungeren als ondersteunende of voedende cellen die verhinderen dat de neuronen sterven."

  
Nichols

"Wij vonden dat de stamcellen niet direct naast de phrenische zenuwcellen moesten zijn om hen te beïnvloeden," zegt Nicole Nichols, een Parker B. Francis postdoc die alle neurofysiologische analyses van de studie op SVM heeft uitgevoerd. "Zo lang ze relatief dichtbij zijn, kunnen ze nog steeds een therapeutisch effect hebben.
 

Dit is een belangrijke vaststelling voor potentiële klinische vertaling naar de mens, zoals Nichols zegt, omdat het suggereert dat, zolang de stamcellen worden geïnjecteerd dichtbij de phrenische zenuwcellen, zij hun weg zullen banen waarheen ze nodig zijn en een positief effect hebben.

Lage zuurstof behandeling
Voor het tweede deel van de studie, testten Nichols, Mitchell en hun team de effecten van een nieuwe lage zuurstof behandeling op het overlevingsvermogen van motorische neuronen voor het genereren van ademhaling. Acute intermitterende hypoxie (AIH) levert intervallen van lucht met een niet-schadelijk, laag zuurstofgehalte om te leiden tot een reactie die de motor neuron signalen versterkt. AIH kan helpen om de functie in spieren voor ademhaling en ledematen te stimuleren en is gekoppeld en met succes toegepast op patiënten met spinale letsels. De methode heeft in deze studie, de functie van de phrenische zenuwen in de ratten naar normale niveaus hersteld, hetgeen kan helpen bij het ademen ondanks het verlies van een aanzienlijke hoeveelheid motor zenuwcellen.

"Het is fascinerend dat slechts een half uur blootstelling aan AIH een robuust effect kan hebben," zegt Nichols. "Het verbetert daadwerkelijk de productie van de overlevende neuronen."

"Samen vertellen de bevindingen ons dat deze twee behandelingen een aanvullend translationeel potentieel voor de behandeling van ademhaling tekorten in ALS-patiënten zijn," zegt Mitchell.

Mitchell zegt dat de studie, die werd gefinancierd door de National Institutes of Health en de ALS vereniging, ongebruikelijk is omdat het meeste ALS-onderzoek en de experimentele behandelingen zich richten op het verlies van functie in de ledematen van patiënten, en die hebben dus geen betrekking op de meest voorkomende oorzaak van sterfte bij ALS-patiënten. "Er is geen therapie voor het verlengen van hun leven, tenzij die ook de ademhaling verbetert," zegt hij.

Nog steeds werk aan de winkel
De bevindingen hebben volgens Svendsen, andere werkzaamheden die ruimere gevolgen voor de mens hebben, van informatie voorzien. Het Californië Instituut voor regeneratieve geneeskunde heeft hem financiering gegeven voor het ontwerpen en uitvoeren van een studie bij de mens die gebruikmaakt van soortgelijke stamcellen in ALS-patiënten, hoewel deze bepaalde studie ook aandacht aan problemen in het lagere ruggemerg en been functie besteden zal. Bovendien zijn Mitchell en zijn team bezig met studies met een soortgelijke AIH methode voor het verbeteren van spierkracht in de benen en wandelen, bij patiënten met milde ruggenmerg letsels.

"Uiteindelijk zouden wij AIH willen gebruiken bij ALS-patiënten," zegt Nichols. "Als we hun ademhaling zelfs maar een klein beetje kunnen verbeteren, zou dat een enorme stap in het verhogen van hun kwaliteit van leven zijn."

De studie is gepubliceerd in het American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.

Nik Hawkins

Vertaling: ALS Liga: Anne

Bron: School of Veterinary Medicine