Het meten van de elektrische hersenactiviteit helpt vier subtypes van ALS te identificeren

INGEKORTE VERSIE
Onderzoekers hebben ontdekt dat ALS op basis van de veranderingspatronen in de elektrische signalen van de hersenen kan worden ingedeeld in vier ziektesubtypes.
Deze bevindingen kunnen nuttig blijken om toekomstige vormen van onvermogen en de levensverwachting te voorspellen. Ze kunnen ook helpen te zorgen dat bepaalde patiënten het meeste voordeel halen uit specifieke klinische studies.

“We bestuderen nu al 10 jaar de manier waarop het hersennetwerk wordt verstoord door ALS” zegt Bahman Nasseroleslami, PhD, hoofdonderzoeker en professor Neuro-elektrische Signaalanalyse aan de Universiteit van Dublin, Ierland, in een universitair persbericht.

“Dit werk bewijst dat we op het goede spoor zitten en dat de technologieën die we hebben ontwikkeld om de elektrische hersencapaciteit te capteren belangrijke verschillen tussen verschillende groepen patiënten kunnen identificeren”, voegt hij hieraan toe.

De studie draagt de titel ‘EEG in staat van rust onthult vier subfenotypes van amyotrofische laterale sclerose’, en verscheen in het tijdschrift Brain.
Recente studies suggereren dat de variabiliteit van ALS de verstoring van verschillende neuronale hersennetwerken – groepen van verbonden of functioneel geassocieerde neuronen – weerspiegelt. Instrumenten die de elektrische activiteit van deze netwerken meten kunnen dan ook inzicht verschaffen in de functionele veranderingen die verband houden met neurodegeneratieve ziektes zoals ALS.

Onlangs toonde de ploeg van Nasseroleslami aan dat een elektro-encefalografie (EEG) in staat van rust – die de elektrische hersenactiviteit meet bij ontstentenis van taken of instructies – zowel de motorische als cognitieve netwerken die worden aangetast door ALS kan capteren.

Nu heeft de ploeg gebruik gemaakt van EEG in staat van rust om uit te maken of verschillende patronen van verstoringen in de neuronale netwerken bepaalde subgroepen van ALS-patiënten met specifieke ziekteresultaten kunnen identificeren. Als dat het geval is, kan deze techniek worden aangewend “om mogelijk verschillende reacties op therapieën te onthullen”, zo schrijven de onderzoekers.
Aan de studie namen 95 ALS-patiënten deel die in de voorafgaande 18 maanden waren gediagnosticeerd met de ziekte. Bij 70 van hen begon de ziekte in de ledematen, bij 21 was sprake van een bulbaire aanvang (de eerste symptomen waren problemen bij het praten of slikken), en de vier andere hadden bij aanvang last van longsymptomen.

Daarbij komt dat vijf patiënten getroffen waren door ALS met frontotemporale degeneratie (FTD), en dat 11 patiënten mutaties vertoonden in het C9orf72-gen, dat geassocieerd wordt met familiale ALS.
Gegevens over de ziekte-ernst werden verkregen op basis van de ALSFRS-R- en ECAS-scores, alsmede de gedragsinventaris van Beaumont. Ter vergelijking werden ook 77 gezonde controlegevallen met een gelijkaardig leeftijdsprofiel maar afwijkend geslachtsprofiel bij de studie betrokken.

De EEG-metingen werden verricht in staat van rust. De deelnemers zaten in een comfortabele stoel en werden gevraagd zich te ontspannen en zich te concentreren op de letter X op een stuk papier voor hen. De proeven werden onderverdeeld in drie sessies van metingen die elk twee minuten duurden. Zodoende waren er tussen de sessies door rustpauzes om te zorgen dat de deelnemers wakker bleven.

De analyse onthulde dat er bij de ALS-patiënten sprake was van vier onderscheiden clusters van elektrische hersengolfpatronen. Die weerspiegelden verschillen qua neuronale activiteit en connectiviteit. Hoewel de globale klinische scores voor de clusters geen significante variaties vertoonden, stemden de onderscheiden EEG-patronen overeen met specifieke neurodegeneratieve profielen.

De ALS-patiënten in cluster 1 vertoonden meer bepaald matige verstoringen in het gebruik van de ledematen en milde verbale storingen, met een gewijzigde herinnerings- en uitvoeringsfunctie, maar geen veranderingen qua taal. Cluster 2 werd gekenmerkt door milde wijzigingen in verbale en ledemaatvlotheid, matige herinnerings- en taalstoringen, maar geen waargenomen storingen van de uitvoerende functie.

De patiënten in cluster 3 vertoonden duidelijke storingen van de ledemaat-, taal- en verbale vlotheid. Die in cluster 4 hadden daarentegen vooral problemen met de bulbaire functie (spraak en slikken), de verbale vlotheid, en de herinnerings- en uitvoerende functie.

Voor alle clusters gold dat zich geen storingen van de visuele perceptie of de ruimtelijke verhoudingen tussen voorwerpen voordeden, terwijl alle clusters behalve cluster 2 milde gedragsstoornissen vertoonden. Bovendien kenden de individuen in cluster 4 de kortste overlevingsduur (gemiddeld zowat drie jaar), terwijl mensen van cluster 2 het langst overleefden (gemiddeld zowat zes jaar).

Hoewel de clusters niet betekenisvol verband hielden met vaak gebruikte klinische parameters, kwam de ploeg tot de bevinding dat alle patiënten met een aanvankelijke ALS-FTD-diagnose in clusters 3 en 4 zaten, die de patiënten met de slechtste cognitieve scores bevatte. Cluster 4 bevatte dan weer het grootste aantal C9orf72-positieve patiënten.

Er werden geen significante verschillen waargenomen tussen de clustergroepen qua ziekteduur, leeftijd, geslacht en het gebruik van de ALS-therapie riluzol, hetgeen de EEG-patronen zou kunnen hebben beïnvloed.
Er werden ook geen verschillen waargenomen op het gebied van de stadia van King – die de ziektelast beoordelen in stadia gaande van 1, voor het vroege ziektestadium, tot 4, voor het late ziektestadium, waarbij ventilatie en/of ondersteuning bij het voeden betrokken zijn. Een laatste analyse toonde tevens aan dat deze clustersubgroepen niet louter op basis van klinische gegevens konden worden onderscheiden, en dit in tegenstelling tot de EEG-metingen.
De auteurs schrijven dat “we hebben aangetoond dat clusters op basis van verstoringspatronen in hersennetwerken verband houden met reproduceerbare aggregaten van klinische attributen en de ratio van de ziektevoortgang. Dit bevestigt de klinische relevantie van onze bevindingen. Dit wijst erop dat deze neurofysiologische patronen informatie opleveren die de informatie verkregen uit klinische evaluaties aanvult.”

Orla Hardiman, MD, professor Neurologie en een expert in ALS-research, zegt: “Dit is erg belangrijk en opwindend werk. Een belangrijk struikelblok voor het leveren van het juiste geneesmiddel aan de juiste patiënt vormt de heterogeniteit van de ziekte. Dit baanbrekende onderzoek heeft aangetoond dat het mogelijk is om patronen van hersennetwerkdysfunctie in te schakelen om subgroepen van patiënten te identificeren die niet kunnen worden onderscheiden door klinisch onderzoek.”

“De implicaties van dit werk zijn enorm omdat we over nieuwe en betrouwbare manieren zullen beschikken om patiënten te onderscheiden op basis van wat er bij ALS werkelijk gebeurt in het zenuwstelsel”, voegt ze hieraan toe.

Vertaling: Bart De Becker

Bron: ALS News Today