Viral infection and chronic fatigue syndrome (CFS)

Document Type : Review article

Authors

1 Associate professor , Department of Clinical Bacteriology; Virology, Faculty of Medicine and Anti-microbial Research Center, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

2 Intern.School of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

Abstract

Many studies have shown that viruses after they enter the host cell can interact with mitochondria and disrupt their function; particularly some studies have determined that these effects can alter the mitochondrial structure as well as changes in the pathway for energy production. The effect of virus or viral protein on the electron transport chain, sometimes following entry of divert viruses to the host cell, will result in a sharp decrease in cellular energy at the end of the electron transport  process. In addition, nowadays new data indicate that a number of viruses may affect the mitochondrial pathway of apoptosis and thus affect the respiratory chain in the mitochondria. Such effects can lead to clinical outcomes, particularly in the context of sustained infections, which can ultimately be considered as a possible cause of chronic fatigue syndrome (CFS). Therefore, as a hypothesis, it may be concluded that viral infections may be one of the main potential etiology for this syndrome.

Keywords

Full Text

مقدمه

گزارش­های بسیاری نشان می­دهند که ویروس­ها و پروتئین­های ویروسی ممکن است روی میتوکندری تاثیر گذاشته و باعث اثراتی در فرایندهای آپوپتوتیک در سلول بشوند. واژه آپوپتوزیس به معنی ریزش برگ است و این واژه اغلب در مورد مرگ برنامه ریزی شده­ی سلول (Programmed cell death) به کار رفته و طی آن سلول­ها به طور طبیعی می­میرند. این فرایند مجموعه­ای معین ازتغییرات  بیوشیمیایی وریخت شناسی برنامه­ریزی شده را درگیر می­سازد (1).  آپوپتوز یک فرآیند سلولی است که می­تواند به عنوان بخشی از پاسخ سلول میزبان به عفونت ویا به عنوان یک مکانیسم دفاعی عملکرد در سلول­های آلوده به ویروس مطرح باشد (2). همچنین نقش مهمی در پاتوژنز بسیاری از بیماری­های ناشی از ویروس­ها ایفا می­کند. بنابراین باعث تعجب نیست که شروع روند آپوپتوز (اغلب از طریق مسیر میتوکندری  به عنوان یک هدف مشترک در عفونتهای ویروسی) به دنبال عفونت ویروس های متنوع میتواند نقش بسیار مهمی در فرایند کنش و واکنش بین سلول میزبان و ویروسها داشته باشد (3). متعاقب این اثر ویروسی امکان بسیار محتمل است که انرژی سلولی تحت الشعاع قرار گرفته و باعث کاهش ذخیره­های آن بشود. مطالعاتی در شرایط آزمایشگاهی (in vitro ) نشان داده­اند که پس از عفونت با ویروس فلج اطفال و هرپس انسانی نوع1( HHV-1  ) و ویروس آنفلوانزای انسانی تیپ A (HAV) زنجیره تنفس در میتوکندری مختل شده که این مسئله باعث کاهش تنفس سلولی می­گردد (4-6). در این مطالعات نشان داده شده است که عفونت سلولی با  ویروس فلج اطفال و هرپس انسانی نوع 1 باعث کاهش سریع تنفس کلی سلول­ها می­شود که این امر مربوط به اختلال در میتوکندری و انسداد در مسیر حمل و نقل الکترون می­باشد. احتمالا  اینگونه اثرات از اهمیت محدود در عفونت­های سلولی لیز شونده برخوردار است که در آن سلول میزبان آینده بلند مدتی نخواهد داشت. اما، در زمینه عفونت­های پایدارسلول های آلوده به وضوح زنده می­مانند. این نشان می­دهد که مکانیسمی همانند آپوپتوزیس می­تواند باعث این اثر باشد . در چنین مواردی کاهش بلند مدت تولید انرژی درتوانایی عملکردی سلول تاثیر می­گذارد. بنابراین، فرضیه این است که اثرات مشابه ممکن است توسط ویروس­های متنوع القاء شده و علت بیماری­زائی بسیاری از شرایطی که در آن هیچ اتیولوژی ثابت نشده است باشد. به عنوان مثال برای چنین رویدادهایی می­توان از آزارهای عضلات (اسکلتی و قلب)، کبد و سلول­های عصبی نام برد. یک نمونه از چنین وضعیتی ممکن سندرم ضعف مزمن (CFS) باشد. سندرم ضعف مزمن توسط دو معیار تعریف می­شود: ضعف مزمن شدید طول کشیده بیشتر از مدت زمان شش ماه ( بدون اتیولوژی شناخته شده با انجام آزمایشات کامل بالینی و آزمایشگاهی متناسب با سندروم­های ضعف)،  و یا ایجاد همزمان چهار یا بیشتر از علائمی شامل: اختلال قابل توجهی در حافظه کوتاه مدت و یا تمرکز، گلو درد،  تورم غدد لنفاوی ، درد عضلانی، درد چند مفصل بدون تورم یا قرمزی، سردرد جدید از نقطه نظر الگو یا شدت، خواب بدون طراوت و ضعف متعاقب فعالیت که به مدت بیش از24 باقی بماند (7). سندرم ضعف مزمن به عنوان یک بیماری با علت ناشناخته باقی مانده است. در حال حاضر به دلیل علائم و نشانه­های فیزیکی و آزمایشگاهی متغیر وتست­های تشخیصی با  ویژگی و حساسیت ضعیف، اطلاعات ضعیف و بحث برانگیز در خصوص علت این بیماری وجود دارد (8). حتی زمانی که تمام علل مطرح شده در سندرم ضعف مزمن رد میشود، نشانداده شده که ضعف زودرس در عضلات با یک تغییر به تنفس بی هوازی در ارتباط است (9).  این مسئله میتواند بیانگر این باشد که همانگونه که در فرضیه فوق مطرح شد ممکن است توسط رده های مختلف ویروسی احتمالا اختلال در میتوکندری  ایجاد شده باشد. تعداد ویروس­های از رده­های مختلف که روی میتوکندری تاثیر می­گذارند می­تواند اهمیت مطرح کردن ویروس­ها  به عنوان عوامل اتیولوژیک برای سندرم ضعف مزمن را توضیح دهد.

نتایج

 شواهد منتج ازمطالعات گذشته منجمله افزایش سطوح آنتی بادی­های ویروسی و یا اطلاعات ژنتیکی ویروسی به یک نوع ارتباط سندرم ضعف مزمن با عفونت ویروس اذعان داشته است.  ویروس ابستاین بار (EBV و یا HHV-4) یک نوع ویروس هرپس است که به طور کلی به عنوان عامل مونونوکلئوز عفونی (یا تب غده­ای) شناخته می­شود. برخی از مطالعات نشان داده که در بیماران CFS, آنتی بادی بالاتر به EBV یافت شده است (10-13). شواهد سرولوژیک جمع آوری شده در بسیاری از بیماران CFS دلالت بر نشانه وجود ویروس­های دیگر نیز بوده است: عفونت ویروسی هرپس انسانی تیپ 6 (HHV-6 ) در بیماران CFS بررسی شده و نشان داده است که در این  بیماران تیتر آنتی بادی ضد ویروس بالا می­باشد (14).  همچنین در این بیماران تیتر آنتی بادی ضد سیتومگالوویروس (CMV یا HHV-5) نسبت به گروه شاهد بالاتر بود (15-17). تیتر آنتی بادی ویروس­های مختلف هرپس اغلب در بیماران مبتلا به CFS بالا ارزیابی شده است (18). در یک مطالعه  نشان داده شد که در برخی بیماران CFSتیتر آنتی بادی بالا به ویروس­هایHTLV تیپ 1 و 2 وجود داشته است (19). از دیگر عوامل محتمل ویروسی مورد مطالعه آنتروویروس (EV) می­باشد . دریک مطالعه نشان داده شد که در 24% از نمونه­های بیوپسی عضلات بیماران  با ضعف عضلانی Enteroviral RNA  وجود دارد (20).  علیرغم این یافته­ها، یک مطالعه گزارش کرد که تست آنتی ژن یا سرولوژیک مشخص کننده آنتروویروس در بیماران مبتلا وجود ندارد (21).  یک گزارش مشخص کرد که در بیماران CFS ، میزان بالایی از اسید نوکلئیک ویروس بیماری برنا (BDV) وجود دارد (22).

نتیجه گیری

از مجموع این مشاهدات شاید بتوان این طور نتیجه گیری کرد که اثرات میتوکندریائی ویروس­ها از خانواده­های گوناگون و عوارض ناشی از این اثرات منجمله کاهش انرژی سلولی ممکن است توجیه کننده این نظریه باشد که ویروس­ها می­توانند به عنوان فرضیه­ای مهم در اتیولوژی سندرم ضعف مزمن به ویژه در زمینه عفونت­های پایدار ویروسی مطرح گردند. برای افزایش اعتبار این فرضیه پیشنهاد می­گردد که در آینده مطالعات تکمیلی در خصوص بررسی اثر ویروس­های مختلف روی این بیماری صورت پذیرد. 

References

1. Derakhshan M. Apoptosis at a glance: death or life? Pak J Med Sci 2007; 23:979-82.
2. Boya P, Roques B, Kroemer G. New EMBO members' review: viral and bacterial proteins regulating apoptosis at the mitochondrial level. EMBO J 2001; 20:4325-31.
3. Boya P, Pauleau AL, Poncet D, Gonzalez-Polo RA, Zamzami N, Kroemer G. Viral proteins targeting mitochondria: controlling cell death. Biochim Biophys Acta 2004; 1659:178-89.
4. Koundouris A, Kass GE, Johnson CR, Boxall A, Sanders PG, Carter MJ. Poliovirus induces an early impairment of mitochondrial function by inhibiting succinate dehydrogenase activity. Biochem Biophys Res Commun 2000; 271:610-4.
5. Derakhshan M, Willcocks MM, Salako MA, Kass GE, Carter MJ. Human herpesvirus 1 protein US3 induces an inhibition of mitochondrial electron transport. J Gen Virol 2006; 87:2155-9.
6. Derakhshan M, Kass G, Carter MJ. Human Influenza A Virus (IAV) decreases mitochondrial respiration of infected MDCK cell. Iran J Public Health 2005; 34:44-5.
7. Fukuda K, Straus SE, Hickie I, Sharpe MC, Dobbins JG, Komaroff A. The chronic fatigue syndrome: a comprehensive approach to its definition and study. International Chronic Fatigue Syndrome Study Group. Ann Intern Med 1994; 121:953-9.
8. Holmes GP, Kaplan JE, Gantz NM, Komaroff AL, Schonberger LB, Straus SE, et al. Chronic fatigue syndrome: a working case definition. Ann Intern Med 1988; 108:387-9.
9. Lane RJ, Woodrow D, Archard LC. Lactate responses to exercise in chronic fatigue syndrome. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1994; 57:662-3.
10. Lerner AM, Beqaj SH, Deeter RG, Fitzgerald JT. IgM serum antibodies to Epstein-Barr virus are uniquely present in a subset of patients with the chronic fatigue syndrome. In Vivo 2004; 18:101-6.
11. Kroenke K. Chronic fatigue syndrome: is it real? Postgrad Med 1991; 89:44-6.
12. Hotchin NA, Read R, Smith DG, Crawford DH. Active Epstein-Barr virus infection in post-viral fatigue syndrome. J Infect 1989; 18:143-50.
13. Sairenji T, Yamanishi K, Tachibana Y, Bertoni G, Kurata T. Antibody responses to Epstein-Barr virus, human herpesvirus 6 and human herpesvirus 7 in patients with chronic fatigue syndrome. Intervirology 1995; 38:269-73.
14. Ablashi DV, Eastman HB, Owen CB, Roman MM, Friedman J, Zabriskie JB, et al. Frequent HHV-6 reactivation in multiple sclerosis (MS) and chronic fatigue syndrome (CFS) patients. J Clin Virol 2000; 16:179-91.
15. Holmes GP, Kaplan JE, Stewart JA, Hunt B, Pinsky PF, Schonberger LB. A cluster of patients with a chronic mononucleosis-like syndrome. Is Epstein-Barr virus the cause? JAMA 1987; 25:2297-302.
16. DuBois RE, Seeley JK, Brus I, Sakamoto K, Ballow M, Harada S, et al. Chronic mononucleosis syndrome. South Med J 1984; 77:1376-82.
17. Lerner AM, Beqaj SH, Deeter RG, Fitzgerald JT. IgM serum antibodies to human cytomegalovirus nonstructural gene products p52 and CM2 (UL44 and UL57) are uniquely present in a subset of patients with chronic fatigue syndrome. In Vivo 2002; 16:153-9.
18. Holmes GP. Defining the chronic fatigue syndrome. Rev Infect Dis 1991; 13:S53-5.
19. Yamanishi K. Chronic fatigue syndrome and virus infection: human herpesvirus 6 (HHV-6) infection. Nihon Rinsho 1992; 50:2612-6.
20. Cunningham L, Bowles NE, Archard LC. Persistent virus infection of muscle in post viral fatigue syndrome. Br Med Bull 1991; 47:852-71.
21. Swanink CM, Melchers WJ, van der Meer JW, Vercoulen JH, Bleijenberg G, Fennis JF, et al. Enterviruses and the chronic fatigue syndrome. Clin Infect Dis 1994; 19:860-4.
22. Nowotny N, Kolodziejek J. Demonstration of borna disease virus nucleic acid in a patient with chronic fatigue syndrome. J Infect Dis 2000; 181:1860-2.
medical journal of mashhad university of medical sciences
Volume 60, Issue 5
November and December 2017
Pages 709-713

Files

Share

How to cite

Statistics