Bachelorthese HIV en cognitie
ABSTRACT – Patiënten met het Human Immunodeficiency Virus (HIV) hebben naast lichamelijke vaak ook cognitieve klachten. Voor introductie in 1996 van succesvolle antivirale behandeling (HAART) leidde HIV meestal tot het dodelijke AIDS en kwamen ernstige cognitieve stoornissen veel voor. Deze patiënten werden gekenmerkt door geheugenstoornissen, psychomotorische traagheid en cognitieve inflexibiliteit. Met HAART werd HIV echter meer een chronische ziekte en nam ook de frequentie van ernstige cognitieve stoornissen af. De vraag van deze onderzoeksthese is of de huidige HIV patiënten nog wel cognitieve problemen vertonen en zo ja of deze lijken op een milde vorm van de vroegere HIV dementie. Op basis van de literatuurstudie lijkt dit het geval te zijn en mogelijke oorzaken van deze voortdurende cognitieve stoornissen en opties voor vervolgonderzoek worden in deze these bediscussieerd.
Student: Jordy Visser, 0426016 Begeleider: Dr. S.P. van der Werf Maart 2010
0
Bachelorthese HIV en cognitie Inhoudsopgave: Blz. 2. Inleiding. 3. Cognitieve karakteristieken van HIV‐dementie. 4. Cognitieve karakteristieken van met HIV‐besmette patiënten die worden behandeld met HAART. 7. Mechanismen en mogelijke verklaringen voor cognitieve achteruitgang na HAART. 12. Conclusie. 14. Literatuurlijst. 1
Bachelorthese HIV en cognitie Inleiding. Het Human Immunodeficiency Virus (HIV) is een agressief virus dat kan leiden tot het Acquired Immunodeficiency Ayndrome (AIDS). Ondanks sterk verbeterde behandelmogelijkheden is AIDS nog de vierde doodsoorzaak in de wereld en zijn er wereldwijd ongeveer drieëndertig miljoen dragers van het HIV‐virus (Aidsfonds Nederland, 2008). De ziekte kreeg in het begin van de jaren tachtig van de vorige eeuw grote bekendheid omdat het nieuwe ziektebeeld de weerstand van toen veelal homoseksuele mannen volledig aantaste (AIDS). In Nederland werd in 1982 voor het eerst de diagnose AIDS gesteld. (Danner, 2006). Onderzoek heeft echter aangetoond dat er al veel eerder ziektebeelden zijn beschreven die achteraf AIDS bleken te zijn. Zhu, Tuofu, Korber & Nahinias (1998) geven voorbeelden van dergelijke gevallen, onder andere bij een kraamafdeling in Zuid‐Limburg in de jaren vijftig en Duitse soldaten die begin vorige eeuw uit Afrika terugkeerden met voor toen onbekende verschijnselen. Oorspronkelijk was een HIV infectie niet te bestrijden en leidde dan ook bijna altijd tot het dodelijke AIDS . Hierbij kwam vaak HIV‐dementie voor, wat ernstige cognitieve stoornissen veroorzaakte. Na de introductie van de zogenaamde hoog actieve anti‐retrovirale therapieen (HAART), is HIV goed onder controle te houden en leidt het nog nauwelijks tot AIDS in de landen waar deze medicatie voor handen is. Braithwaite, Justice, Chang et al. (2005) stellen dat “Aids tegenwoordig meer een ziekte is waar je mee doodgaat dan waaraan je doodgaat”. Alhoewel de lichamelijke symptomen voor een groot deel kunnen worden ingeperkt met medicatie, wordt in de literatuur nog steeds melding gemaakt van blijvende cognitieve problemen bij patiënten met een HIV besmetting . Het meeste onderzoek naar de effecten van HAART had betrekking op het lichamelijk functioneren om die reden blijft het nog onduidelijk wat de cognitieve gevolgen zijn van een HIV‐besmetting die succesvol wordt behandeld met HAART. In dit paper zal daarom worden ingegaan op de cognitieve gevolgen van een HIV‐besmetting. De eerste vraag is of er bij de huidige patiënten met HIV cognitieve veranderingen zijn en zo ja, of deze cognitieve veranderingen lijken op een milde variant van de vroegere HIV dementie? De tweede vraag betreft mogelijke verklaringen voor het aanhouden van cognitieve klachten en eventuele cognitieve veranderingen bij patiënten die worden behandeld met HAART. 2
Cognitieve karakteristieken van HIV‐dementie. Voor de introductie van HAART ontwikkelde ongeveer 33 tot 66 procent van de patiënten met HIV uiteindelijk een HIV‐dementie (Portegies et al., 1989). Deze percentages zijn nog actueel voor landen waar HAART behandeling nauwelijks beschikbaar is. Bij een onderzoek in een HIV‐kliniek in Oeganda, Afrika , bleek dat er bij 24 van de 78 patiënten met HIV besmetting sprake was van een HIV‐dementie (Wong, Roberton, Nakasujja et al., 2007). Na de introductie van HAART is de schatting van de prevalentie van HIV‐dementie in de Nederland ongeveer twee procent (Hijdra,Koudstaal & Roos,2003). HIV dementie wordt gekarakteriseerd door ernstige achteruitgang in motoriek en cognitie en gedragsveranderingen zoals bijvoorbeeld ongeremdheid (Portegies, Gans de, Lange et al.,1989). De beginnende symptomen worden soms verward met een milde vorm van de ziekte van Parkinson omdat er vaak sprake is van bradykinesie (lichamelijke traagheid), apathie en een aantasting van de manier van lopen. In tegenstelling tot de Parkinson‐patiënten, is er bij HIV‐dementie vaak geen sprake van een rusttremor ( Berger & Arendt, 2000). In het laatste stadium is er sprake van zeer ernstige verschijnselen zoals het verlies van spraak en meer ernstige gedragsveranderingen. Patiënten hebben dan vaak nog enkele maanden te leven (Price, Brew & Sidtis, 1989). In onderstaand overzicht beperken we ons tot de cognitieve bevindingen bij patiënten met een beginnende HIV dementie. Tross, Price, Navia et al. (1988) hebben de cognitieve prestaties van HIV‐negatieve, HIV‐positieve en HIV‐dementie patiënten met elkaar vergeleken. Zij gebruikten de Boston Naming test (verbale test), Verbale vloeiendheid Test (vlotheidstaak), de Wechsler Memory Scale (geheugen), Block Design test uit de WAIS intelligentietest (visuospatieel vermogen), de Trailmaking Test A en B (verdeling van de aandacht), de Fingertapping Test en Pegboard Test (motorische snelheid/flexibiliteit) en de Digit Span uit de WAIS (aandachtstaak). Op de gebruikte test voor de verdeling van de aandacht presteerden de dementiepatiënten minder goed dan de proefpersonen zonder dementie. De motorische testen werd door de dementie patiënten minder goed volbracht dan door de overige deelnemers. Er werd geconcludeerd dat de afnemende motoriek en een verminderde verdeling van de aandacht, specifiek kenmerkend zijn voor HIV‐dementie patiënten. Dat HIV‐dementie patiënten zowel op de Trailmaking Test, de Fingertapping Test en op de Pegboard Test minder presteren, is opvallend aangezien bij deze tests het werktempo en de (schrijf)motoriek een belangrijke rol spelen. Bornstein, Nasrallah, Para et al. (1992) hebben een vergelijking gemaakt tussen twee grote groepen HIV‐positieve (134) en HIV‐negatieve (74) proefpersonen. Het onderzoek bestond ondermeer uit de Pegboard Test, de Verbal Fluency Test en de Wisconsin Card Sorting Test (cognitieve flexibiliteit). Uit 3
de resultaten bleek dat de HIV‐positieve proefpersonen minder goed presteerden op de psychomotorische taak dan de HIV‐negatieve proefpersonen. Ook presteerden zij minder goed op de taken voor verbale vlotheid dan de HIV‐negatieve personen. Geconcludeerd werd dat de HIV‐ positieve groep vooral problemen ondervond met de motoriek en met de tests waar het werktempo van belang is. Een vervolgstudie van Bornstein et al. (1993) gebruikte dezelfde groep proefpersonen om te onderzoeken of HIV‐patiënten in verschillende stadia van de ziekte verschillen van elkaar en van HIV‐ negatieve proefpersonen. Proefpersonen werden nu ingedeeld op basis van criteria van het Center for Disease Control (CDC) van het Amerikaans ministerie van volksgezondheid. De onderzochte groepen bestonden uit een HIV‐negatieve groep, een HIV‐positieve groep zonder cognitieve symptomen, een groep met symptomen en een groep met de diagnose AIDS. Het onderzoek bestond uit ondermeer de Pegboard Test, de Verbal Fluency Test en de Wisconsin Card Sorting Test (cognitieve flexibiliteit). Het bleek dat alle HIV‐positieve proefpersonen minder goed presteerden op de motorische Pegboard test in vergelijking met de HIV‐negatieve proefpersonen. Verder bleek dat vooral de tests die een beroep doen op de prefrontale gebieden (Wisconsin Card Sorting Test (WCST) en Verbal Fluency Test), een verschil tussen de condities opleverden. Aids patiënten presteerden het minst goed op deze taken. De conclusie was dat vooral op deze laatste taken de duur van de HIV‐ besmetting een rol speelt in de prestaties. Zo zou in de beginfase van HIV niet voor mindere prestaties zorgen op de frontale taken (WCST). Zowel de Verbale vlotheidstest als de Pegboard test worden minder goed volbracht door AIDS‐patienten, welke beide een beroep doen op het werktempo van de patiënten. Dit komt overeen met het hiervoor besproken onderzoek. Samenvattend wijzen alle onderzoeken naar (beginnende ) HIV dementie op motorische vertraging en problemen met verdeling van de aandacht. Op tijdsgebonden neuropsychologische taken wordt opvallend vaak uitval gevonden. In een later stadium van de ziekte komen ook toenemend problemen met de cognitieve flexibiliteit voor. In de komende paragrafen wordt ingegaan op meer recent onderzoek naar de cognitieve gevolgen van een HIV‐besmetting bij patiënten die met HAART worden behandeld en zal gekeken worden of er overeenkomsten zijn met de gevolgen van de hiervoor beschreven HIV dementie. Cognitieve karakteristieken van met HIV‐besmette patiënten die worden behandeld met HAART. Suarez, Baril, Stankoff et al. (2001) deden onderzoek naar effecten van HAART behandeling op de cognitieve prestaties van HIV patiënten. De Neuropsychologische testbatterij omvatte ondermeer de 4
Mini‐Mental State Examination (een relatief snelle cognitieve check), een verbale geheugentaak, een test voor de fijne handmotoriek (Purdue Pegboard test) en de Trailmaking Test (mentale flexibiliteit/snelheid). De verwachting was dat HAART therapie de cognitieve functies van de proefpersonen zou verbeteren en dit werd ook gevonden met betrekking tot de motorische snelheid en de executieve functies (Suarez et al, 2001). HAART lijkt dus vooral de psychomotorische symptomen te verhelpen maar heeft minder invloed op geheugenprestaties, ook al was er sprake van enige verbetering. Alle patiënten bleven echter cognitieve symptomen hebben, ook al waren deze van een milde mate. Een beperking van het onderzoek is de korte duur (een jaar). Cysique, Vaida, Letendre et al. (2009) onderzochten de cognitieve functies van 37 HIV patiënten en keken naar het effect van de medicatie over de tijd. De proefpersonen kregen dezelfde medicatie en er werd op verschillende momenten in het onderzoek gemeten in welke mate de proefpersonen voor – of achteruit waren gegaan. Een neuropsychologische testbatterij bestaande uit onder meer de Pegboard test voor motoriek, de Trailmaking Test (cognitieve flexibiliteit) en een verbale vlotheidstest werd gebruikt. Door middel van gegevens van een controleconditie werden leereffecten uitgesloten. Uit de verschillende meetmomenten bleek hoe snel en op welk moment de cognitieve vooruitgang het duidelijkst te zien was. Het bleek dat al na een periode van twaalf weken, dertien procent van de proefpersonen vooruitgang liet zien op alle tests. De meerderheid van de proefpersonen ging echter vooruit op het moment van tussen de 24 en 48 weken na het starten van de behandeling. Deze verbetering deed zich voor op alle cognitieve vlakken. Geconcludeerd werd dat de behandeling als het ware piekt tussen week 24 en 36 na het starten hiervan (Cysique et al., 2009). Een vraag is of bij HAART therapie een blijvende bescherming biedt voor cognitieve symptomen op de langere termijn. In een langer, driejarig Italiaans onderzoek is gekeken naar de momenten waarop HIV‐remmende medicatie effect heeft op de verbetering in het niveau van cognitief functioneren (Tozzi, Balestra, Galgani et al., 2001). Hierbij werden zeventien proefpersonen met HIV behandeld met HAART therapie en werd op verschillende momenten bij hen een neuropsychologische test afgenomen, waaronder de Trailmaking Test en de Pegboard test (fijne motoriek). Het was opvallend dat de proefpersonen verschilden op het moment dat er verbetering werd geconstateerd op de testmomenten. Zo was bij vier van de zeventien proefpersonen verbetering zichtbaar na vier maanden. Bij zes van de zeventien proefpersonen was dit na vijftien maanden behandeling en bij twee van de zeventien pas na een periode van 45 maanden (Tozzi et al., 2001). Echter ook na deze periode was bij zeven van de zestien proefpersonen er nog sprake van cognitieve symptomen, zeker als het cognitief niveau werd vergeleken met het niveau van een gezonde groep proefpersonen. Het ging om symptomen van psychomotorische aard als ook problemen met het wisselen van de 5
aandacht. De conclusie van de onderzoekers was dat ondanks verbetering door HIV‐remmende therapie, er blijkbaar toch neurologische schade ontstaat aan de hersenen, welke een effect hebben op cognitieve symptomen (Tozzi et al., 2001). Een beperking van het onderzoek van Tozzi et al. (2009) is het beperkte aantal proefpersonen. Het risico van een kleine groep proefpersonen is mogelijke ruis door bijvoorbeeld psychiatrische of neurologische verschillen tussen de proefpersonen. HIV‐patiënten komen relatief vaker in aanraking met middelengebruik en depressiviteit in hun leven (Justice, McGinnis , Atkinson, et al., 2004). Een ander onderzoek heeft op een langere termijn heeft gekeken naar de effecten van HAART. In dit onderzoek selecteerden de onderzoekers 286 proefpersonen (McCutchan, Wu, Robertson et al., 2007). De proefpersonen waren allen HIV‐positief en waren geselecteerd uit een grotere groep proefpersonen op onder meer achtergrond en middels een korte neuropsychologische screening. De testbatterij bestond ondermeer uit de Trailmaking Test A en B (voor flexibiliteit), Pegboard test en uit de deeltest Digit Symbol Test (werkgeheugen) uit de Wechlser Intelligentie test III. De testbatterij was samengesteld op basis van waar HIV‐patiënten voor het HAART tijdperk moeite mee hadden. Uit de resultaten bleek dat proefpersonen een matige verbetering en/ of stabilisatie vertoonden van hun niveau van cognitief functioneren. Het ging dan om de resultaten van gemiddeld alle uitslagen. Dit is gebaseerd op een testperiode van twee jaar, op proefpersonen die gemiddeld tussen de drie en vijf jaar een HAART behandeling hebben genoten. Een opvallend feit blijft echter, volgens de onderzoekers, dat 27 procent van de proefpersonen blijvende cognitieve symptomen houdt. Onderzoek onder een normale HIV‐negatieve populatie laat zien dat deze problemen bij veertien procent voorkomen. Geconcludeerd werd dat ondanks matige verbetering van het niveau van cognitief functioneren, HIV‐patiënten twee keer zo vaak te kampen hebben met cognitieve symptomen (McCurtchan et al, 2007). De problemen lijken ook terug te voeren op de taken waarbij het werktempo een rol speelt. Dit was ook het geval in de onderzoeken voor introductie van HAART. Het is mogelijk dat het cognitief niveau afhangt van de mate van besmetting na behandeling met HAART. Sacktor, McDermott, Marder et al. (2002) vergeleken twee groepen patiënten. De ene groep was uitvoerig getest in de jaren 1994‐1995 (voor HAART) en de tweede groep van 1996‐1997 (na HAART). Beide groepen waren zo geselecteerd dat beide zeer hoge bloedwaardes (cd4) met HIV hadden. Op deze manier probeerde men twee condities te creëren met een hoog risico voor HIV‐ dementie. De beide groepen werden neuropsychologisch getest met ondermeer plannings – en psychomotorische testen. Uit de resultaten bleek dat beide groepen niet significant van elkaar verschilden. De HAART patiënten met zeer hoge bloedwaardes verschilden dus niet van de patiënten voor het HAART tijdperk. 6
De patiënten uit de HAART conditie behoorden tot de eerste generatie patiënten welke deze behandeling kregen. Dit verklaart mogelijk de hoge cd4 waardes van deze groep. Het is mogelijk dat tegenwoordig door tijdige behandeling dergelijke hoge waardes niet meer gevonden worden. Dit is in lijn met later onderzoek wat cognitieve verbetering na HAART laat zien. Dit onderzoek toont echter wel aan dat een late behandeling niet of nauwelijks leidt tot cognitief herstel. De cognitieve symptomen van HIV‐patiënten na de introductie van HAART lijken op die van voor deze medicatie. Er is nog sprake van psychomotorische vertraging en problemen met de cognitieve flexibiliteit. In de volgende paragraaf worden verklaringen gegeven voor het voort blijven bestaan van cognitieve problemen na HAART. Mechanismen en mogelijke verklaringen voor cognitieve achteruitgang na HAART. Cysique, Maruff en Brew (2006) vonden dat 101 proefpersonen na HIV‐remmende therapie er cognitief op vooruit gingen. De onderzoekers keken verder naar de kwantitatieve waardes van het virus zelf (de concentratie viruscellen). Dit is mogelijk door een bloedplasma (monster) te onderzoeken op de hoeveelheid viruscellen in het bloed. Hierbij werd verwacht dat lage viruscel waarden zouden samenhangen met een verbeterde cognitie. Nadat deze bloedmonsters waren bestudeerd, bleek dat de hoeveelheid viruscellen in het bloed niet samen hing met de mate van cognitief presteren, wat dus tegen de verwachtingen in was. Dit omdat de HAART therapie immers een remmende werking zou hebben op het virus en de gevolgen hiervan. Dit betekent dat onlangs een lage waarde viruscellen in het bloed, als gevolg van de therapie, er alsnog cognitieve problemen blijven bestaan. Aangezien een lage hoeveelheid viruscellen in het bloed niet samenhangt met cognitieve verbetering, is de vraag of de Bloodbrain Barrière (BBB) deze medicijnen een doorgang verleent naar de hersenen. Deze bloed‐hersenbarrière is een complexe structuur van kleine cellen welke de taak hebben om het brein vrij te houden van infecties en bacteriën. Deze bescherming van de hersenen heeft als nadeel dat deze ook veel medicatie tegenhoudt. Zo is bekend dat het bij Parkinson toedienen van dopamine (waar een tekort aan is) niet goed werkt. Voor deze patiënten is een chemisch substituut (Levodopa) voor dopamine ontwikkeld wat de barrière wel kan passeren (Gray, 2005). De huidige HAART behandeling is mogelijk nog niet zo goed afgestemd op de barrière. Eerder werden kenmerken van HIV‐dementie vergeleken met Parkinson‐ verschijnselen. Mintz, Tardie, Hoyt et al. (1996) onderzochten daarom de invloed van Levodopa (L‐DOPA) op met HIV‐ besmette kinderen met verschijnselen zoals bradykinesie en rigiditeit. Levodopa is werkzaam tegen 7
de psychomotorische symptomen van Parkinson. Uit het onderzoek bleek dat de symptomen bij deze kinderen sterk werden verminderd en dat Levodopa ook bij bepaalde motorische symptomen van HIV lijkt te helpen. Dit is interessant voor de ontwikkeling van nieuwe medicatie voor HIV. Ook dieronderzoek wordt gebruikt bij de ontwikkeling van HIV‐medicatie. Zo is onderzocht op welke wijze de stof didanosine de Bloed‐hersenbarrière zou kunnen passeren (Gibbs, Jayabalan & Thomas, 2003). Didanosine (ddI) is een antivirale stof welke veel wordt ingezet in combinatie therapieën zoals HAART. Op cavia breinen werd onderzocht op welke wijze deze anti virale stoffen de barrière wisten te doorbreken. Het bleek dat als deze in combinatie met bepaalde biochemische verbindingen (nucleosiden) werden aangeboden dat de kans op doorgang dan toenam. Het is echter niet duidelijk of deze aanpassing van het toedienen van de antivirale stof ook voor menselijke proefpersonen geldt. Letendre, Marquie‐Beck, Capparelli et al. (2008) onderzochten de mate van penetratie in het centrale zenuwstelsel van verschillende antivirale medicijnen die voor HIV worden gebruikt. Er werden waardes toegekend (1,2,3) aan verschillende antivirale stoffen en dit werd vergeleken met de waardes van liquoronderzoek van het hersenvocht. Er werd gevonden dat stoffen die een lage penetratie hebben in het zenuwstelsel, hoog correleren met de mate van virale stoffen in het hersenvocht. Er werd geconcludeerd dat antivirale stoffen met een hoge penetratie door ontwikkeld dienen te worden om zo HIV beter uit de hersenen uit te bannen. Aangezien de aanwezigheid van het ene antivirale middel eenvoudiger is op te sporen dan het andere, is het lastig om te vergelijken in welke kwantiteit elk middel precies aanwezig is in het hersenvocht. Nieuw onderzoek naar betere opsporing is daarom van belang. Het is echter hoopgevend dat stoffen die in het centrale zenuwstelsel worden opgenomen, een effect hebben op de virale ladingen in het hersenvocht. Davis, Hjelle, Miller et al. (1992) hebben onderzocht hoe snel en of HIV in de hersenen doordringt. Zij deden dit door middel van ondermeer post mortem onderzoek op een patiënt die per ongeluk met HIV besmet raakte door een persoonsverwisseling met een infuus in een ziekenhuis. Direct na de fout werd gestart met antivirale behandeling en met bloedonderzoek. Het bleek dat na 14 dagen HIV voor het eerst detecteerbaar was in bloedmonsters. Na 15 dagen overleed de patiënt aan een andere oorzaak en door middel van sectie onderzoek bleek dat verschillende hersengebieden geïnfecteerd met HIV waren. De conclusie was dat HIV zich zeer snel door de blood‐brain barrière in de hersenen begeeft en dat medicatie dit ook zou moeten kunnen, als cognitieve problemen blijven bestaan.
8
Een mogelijk andere verklaring voor blijvende cognitieve problemen is dat de structuur van de hersenen door HIV beschadigd of veranderd worden. Het is mogelijk dat antivirale behandeling hier niet van invloed op is of dit niet meer ongedaan kan maken. Kure, Weidenheim, Lyman en Dickson (1990) deden onderzoek op overleden HIV‐patiënten. Door middel van MRI‐onderzoek bleek dat met HIV‐geïnfecteerde hersenen op bepaalde locaties afwijkingen vertonen in vergelijking met niet geïnfecteerde hersenen. Er werd in dit onderzoek gewerkt met post mortem onderzoek op honderd met HIV geïnfecteerde breinen. Het opvallendste resultaat was dat in HIV‐geïnfecteerde breinen er hoge concentraties viruscellen werden aangetroffen in de kernen van de basale ganglia. Het ging dan vooral om de hoge concentraties in de globus pallidus. De kernen van de basala ganglia zijn belangrijke dopaminerge kernen van de hersenen en als het ware schakelstations voor dopamine overdrachten binnen de hersenen (Kure et al., 1990). De belangrijkste conclusie was dat HIV zich als het ware lijkt te hechten (tropie) in deze dopaminerge gebieden. In dit onderzoek uit 1990 was er echter nog geen HAART therapie beschikbaar. Recenter onderzoek na introductie van deze therapie heeft gekeken naar de dopamine waardes van HIV‐patiënten van na HAART. Wang, Chang, Volkow et al. (2004) rapporteerden over een soort mechanisme dat de hersenen aantast als gevolg van een HIV‐besmetting. Deze onderzoekers vergeleken een groep van vijftien HIV‐positieve (met HAART behandeling) en dertien HIV‐negatieve personen door middel van PET hersenscan onderzoek. Het bleek dat de HIV‐positieve groep een significant lagere dopamine regulatie had dan de HIV‐negatieve groep. Het ging hier om de waardes van een proteïne (DAT) dat dopamine reguleert. Ondanks HAART is de dopamine regulatie dus alsnog verminderd bij HIV‐ patiënten. Het is ook mogelijk dat bepaalde kernen een kleiner of groter volume hebben ten gevolge van een HIV‐infectie dan de kernen van gezonde hersenen. Door middel van MRI onderzoek is dit onderzocht (Aylward, Henderer, McArthur et al., 1993). Hierbij zijn drie condities opgezet, te weten een HIV‐ positieve groep proefpersonen met de diagnose HIV‐dementie, een conditie HIV‐positieve proefpersonen zonder de diagnose HIV en een conditie proefpersonen zonder HIV‐diagnose (en zonder HIV‐dementie). Uit de resultaten van de MRI‐scans bleek dat de proefpersonen met een indicatie HIV maar zonder dementie een algeheel lager hersenvolume hadden dan de proefpersonen zonder enige diagnose. De hersenen van de proefpersonen met een dubbele diagnose (HIV en dementie) hadden een significant nog kleiner volume dan beide andere condities. Een MRI onderzoek op meer lokaal niveau liet zien waar het verschil in volume tussen de beide HIV‐condities aan lag. Zo had de conditie met HIV‐dementie diagnose, een significant kleiner volume als het gaat om de kernen van de basale ganglia. De onderzoekers concludeerden dat HIV een algehele vermindering van het volume van de hersenen veroorzaakt en dat dit vooral bij HIV‐dementie zijn 9
oorsprong vooral zou hebben in atrofie van de kernen van de basale ganglia (Aylward et al., 1993).In deze kernen vormt dopamine de belangrijkste neurotransmitter. Factor, Podskalny en Barron (1994) deden onderzoek naar de effecten van dopamine remmende medicijnen op een HIV‐patiënt. Deze patiënt kreeg deze medicijnen (antagonisten) toegediend omdat de patiënt last had van psychotische episoden. Dopamine remmende stoffen helpen bij het voorkomen van deze wanen (Breitbart, Marotta & Call, 1988). Na enkele doses werd geconstateerd dat de patiënt een grote mate van rigiditeit begon te vertonen en dystonie (abnormale spierspanningen en posities) aan handen en voeten begon aan te nemen. Het ziektebeeld begon grote overeenkomsten te vertonen met dat van de ziekte van Parkinson (Factor, Podskalny & Barron, 1994). De ernstige complicaties die deze patiënt vertoonde, verdwenen niet toen met de medicatie werd gestopt. Er leek sprake van niet omkeerbare schade aan het hersenweefsel. Geconcludeerd werd in dit onderzoek dat er bij HIV hoogstwaarschijnlijk een dusdanige afname is van neurologische verbindingen in dopaminerge gebieden en dat deze afname een risico vormt als er dopamine antagonisten worden toegediend. In die situatie zou er dus een ernstig (tijdelijk) tekort aan dopamine zijn in de hersenen welke de met Parkinson vergelijkbare verschijnselen als gevolg hebben. De onderzoekers waarschuwden dan ook voor het gevaar van deze groep medicijnen voor patiënten met een HIV‐dementie en pleitten voor andere psychose remmers voor deze groep (Factor et al. , 1994). Aangezien in onderzoek van Wang et al. (2004) na de introductie van HAART is aangetoond dat dopaminerge afwijkingen nog steeds worden gevonden, valt aan te nemen dat de conclusie van Factor et al. nog steeds aannemelijk is. Het feit dat de hoeveelheid dopamine alsmede de voor dopamine belangrijke gebieden worden aangetast door HIV, is in lijn met dat HIV‐patiënten bij neuropsychologische tests vooral moeite hebben met taken waar het (psychomotorisch) werktempo van belang is. Psychomotorische vertraging is namelijk deels een gevolg van afnemende dopamine waardes in het brein. Een andere verklaring voor het voortduren van cognitieve problemen na HAART is dat voor herstel belangrijke cellen van de hersenen mogelijk zijn aangedaan door HIV. Virusinfecties worden grotendeels door het lichaam zelf afgebroken. Zo wordt het lichaam ontdaan van het virus waarna er herstel plaats kan vinden. Een van deze verdedigende celtypen zijn zogenaamde astrocyten en macrofagen. In het geval er schade zou ontstaan aan de verdediging van het lichaam, zou een helingsproces misschien problemen ondervinden bij het herstel van de infectie. Er is onderzoek gedaan waarbij men specifiek heeft gekeken naar de invloed van HIV op deze verdedigende cellen (Lambotte, Deiva & Tardieu, 2003). In het onderzoek was de verwachting dat het HIV‐virus ondanks succesvolle HAART behandeling blijkbaar niet volledig kon worden geëlimineerd uit de hersenen. Het 10
onderzoek richtte zich voornamelijk op de macrofagen van het zenuwstelsel, de microglia cellen en op de eerder genoemde astrocyten. Uit het onderzoek kwam naar voren dat ondanks succesvolle behandeling er sporen van HIV konden worden aangetoond in deze cellen voor het herstel en de verdediging bij infectieziekten (Lambotte et al., 2006). Dit kan herstel van de hersenen in de weg staan. Het blijkt dat de hersenen van HIV‐patiënten veranderen door de besmetting en dat HAART de hersenen niet kan bereiken. Hoe is het dan mogelijk dat de cognitieve symptomen toch afnemen als gevolg van de therapie? Een mogelijke verklaring hiervoor is dat HAART voor een algehele verbetering zorgt van de fysieke conditie van de patiënt. Zo is bekend dat HIV het immuunsysteem aanvalt wat het risico op ziektes vergroot. Als het antivirale HAART naast HIV andere ziekteverschijnselen ook vermindert, zal de gezondheid en de conditie van de patiënt hierdoor mogelijk verbeteren. Tumarello, Tacconelli, deGaetano Donati et al. (2000) onderzochten een groep HIV‐patiënten in de periode 1994‐1998 met daardoor een periode zonder en met HAART. De patiënten werden onderzocht op het aantal (ziekmakende) bacteriën dat in het bloed aanwezig was. Ook werd gekeken naar indicatoren voor bacteriële ziektes zoals een koortsmeting. Uit het onderzoek kwam naar voren dat door de introductie van HAART het aantal bacteriën significant was afgenomen met meer dan 50 procent. Ook werd gevonden dat hierdoor het aantal opgenomen HIV‐ patiënten sterk was afgenomen en dat de mortaliteit was verminderd. Naast HIV lijken dus ook andere potentiële ziektebronnen te worden teruggedrongen door HAART therapie waardoor de gezondheid/conditie van de patiënten is toegenomen. De medicatie waaruit HAART bestaat, lijken de gezondheid van patiënten te bevorderen. Aangezien patiënten veelvuldig medicijnen moeten slikken om de behandeling effectief te laten zijn, is het mogelijk dat bijwerkingen ervoor zorgen dat er cognitieve problemen ontstaan als bijwerking van deze hoeveelheid medicijnen. Ammassari, Murri, Pezzotti et al. (2001) ondervraagden een grote groep HAART gebruikers en keken naar de bijwerkingen die deze patiënten hadden. Veel voorkomende bijwerkingen van HAART bleken het veelvuldig moeten overgeven, diarree en misselijkheid. Een andere bijwerking is het ontstaan van vetophopingen op ondermeer de buik en de kaken (Lipodystrofie). Voor 25 procent van de patiënten zijn bijwerkingen een reden om HAART therapie binnen het eerste jaar te staken. Omdat het vooral om lichte lichamelijke symptomen lijkt te gaan, is de kans klein dat deze verantwoordelijk zijn voor het voort blijven bestaan van cognitieve problemen bij HIV‐patiënten. Het lijkt dus zo te zijn dat belangrijke hersencellen ter bevordering van genezing van de hersenen door HAART behandeling niet worden bereikt. Dit zou deels het gevolg zijn van de bloed‐ 11
hersenbarrière en ook dat belangrijke, bij infecties herstellende cellen niet zelf door therapie worden genezen waardoor deze hun herstellende taken niet meer goed kunnen uitvoeren. Verder verbetert de algehele gezondheid van patiënten maar staakt een klein deel de therapie door bijwerkingen. Dit is een zeer belangrijk gegeven bij het ontwikkelen van nieuwe behandelmethoden voor HIV. Conclusie. Met de komst van HIV‐medicatie is het aantal symptomen van HIV sterk teruggebracht. Met name sinds de introductie van HAART is het ontstaan van HIV‐dementie sterk teruggedrongen. Hoewel HAART de cognitieve achteruitgang voor een groot deel inperkt, blijven veel patiënten last houden van cognitieve problemen. De symptomen van patiënten met een HAART behandeling lijken sterk op de symptomen van voor de beschikbaarheid van deze medicijnen, maar in een minder ernstige vorm. Zo zijn er nog steeds psychomotorische symptomen en problemen met de cognitieve flexibiliteit. Ook het werktempo is nog steeds vertraagd. Voor het beschikbaar zijn van deze medicijnen kenmerkte HIV zich vooral door grote cognitieve problemen zoals de HIV‐dementie welke zich bij tot zeventig procent van de patiënten voordeed. Voorbeelden hiervan zijn aandacht ‐ en concentratieproblemen en een verminderde werking van het geheugen. Ook psychomotorische symptomen als rigiditeit en verstoring in de motoriek kwam veelvuldig voor onder deze patiënten. Naast dat er lichamelijke en cognitieve symptomen waren, was er soms sprake van gedragsveranderingen. In de periode voor de beschikbaarheid van HIV‐remmende medicatie was er sprake van een aantasting van de hersenen van de patiënten. Zo zijn hersenen van door HIV getroffen patiënten anders dan gezonde hersenen. Het gaat dan om het volume dat verminderd is en omdat bleek dat door een tekort aan de neurotransmitter dopamine een aantal hersenstructuren veranderd waren door het virus. Deze veranderingen zijn waarschijnlijk de verklaring voor het ontstaan van het HIV‐ dementie syndroom in deze periode. Een mogelijke verklaring voor het voort blijven bestaan van de cognitieve problemen na HAART is dat de antivirale medicijnen mogelijk geen goede doorgang kunnen vinden door de bloed‐ hersenbarrière, welke de hersenen beschermt tegen potentiële vijandige stoffen. Ook lijkt HIV zich in hogere mate te concentreren in celstructuren welke belangrijk zijn voor de genezing van de hersenen. Hetzelfde geldt voor cellen die schadelijke stoffen afvoeren uit de hersenen. De hersenen blijven ook na HAART afwijken van normale personen. Het gaat dan om de hoeveelheid dopamine in 12
bepaalde hersengebieden. Hierdoor zijn de hersenen waarschijnlijk onherstelbaar aangetast met cognitieve problemen als gevolg. Deze dopamine afwijking verklaart deels de blijvende vertraging van het werktempo. Waarom HAART dan toch een positieve invloed heeft op de cognitieve problemen is niet geheel duidelijk geworden. Het is mogelijk dat door de algehele betere lichamelijke conditie van patiënten zij zich ook fitter voelen waardoor hun cognitieve capaciteiten toenemen. Het lijkt onwaarschijnlijk dat bijwerkingen zorgen voor de cognitieve problemen omdat deze vooral milde lichamelijke symptomen veroorzaken. Een tweede verklaring voor de positieve invloed van HAART is dat deze medicatie mogelijk deels toch het brein kan bereiken. Mogelijk zijn de HAART waardes die men via liquoronderzoek probeert te vinden te laag om gedetecteerd te worden of zijn de huidige opsporingstechnieken niet sensitief genoeg. Al met al lijken cognitieve problemen na een HIV‐besmetting voorlopig nog niet verdwenen. Bij dieronderzoek zijn onderzoekers erin geslaagd om gemanipuleerde antivirale stoffen aan te bieden aan de hersenen van een proefdier. Een aanbeveling is om dit onderzoek op grote schaal voort te zetten op menselijke proefpersonen. Mocht de wetenschap er uiteindelijk in slagen HIV‐remmende medicatie effectief te laten inwerken in de hersenen zelf, dan is dat een stap in de richting van een nieuw tijdperk waarin aan HIV gerelateerde cognitieve symptomen mogelijk geheel kunnen verdwijnen.
13
Literatuurlijst. Aidsfonds Nederland website. Geraadpleegd op 27‐01‐2010 http://www.aidsfonds.nl/hiv_en_aids_artikel/cijfers_regio Ammassari, A., Murri, R., Pezzotti, P., Trotta, M., Ravasio, L., De Longis, P., Caputo, S., Narciso, P., Pauluzzi, S., Carosi, G., Nappa. S., Piano, P., Izzo, C., Lichtner, M., Rezza, G., Monforte, A., Ippolito,G., Moroni, M., Wu, A. & Antinori, A. (2001) Self‐Reported Symptoms and Medication Side Effects Influence Adherence to Highly Active Antiretroviral Therapy in Persons With HIV Infection. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndrome, v25: p.445‐449 Aylward, E.H., Henderer, J.D., McArthur, J.C., Brettschneider, P.D., Harris, G.J., Barta, P.E. & Pearlson, G.D. (1993) Reduced basal ganglia volume in HIV‐1‐associated dementia: results from quantitative neuroimaging. Neurology, v43: p. 290‐296 Berger, J.R. & Arendt, G. (2000) HIV dementia: the role of the basal ganglia and dopaminergic systems. Journal of Psychopharmacology, v14: p. 214‐221 Bornstein, R.A., Nasrallah, H.A., Para, M.F., Whitacre, C.C., Rosenberger, P. & Fass,R.J. (1993) Neuropsychological performance in symptomatic and asymptomatic HIV infection. AIDS, v7: p.519‐ 524 Bornstein, R.A., Nasrallah, H.A., Para, M.F., Whitacre, C.C., Rosenberger & Rice, R. (1992) Neuropsychological performance in asymptomatic HIV infection. Journal of Neuropsychiatry, v4: p. 386‐395 Braithwaite, R.S., Justice, A.C., Chang, C.C.H., Fusco, J.S., Raffani, S.R., Wong, J.B. & Roberts, M.S. (2005) Estimating the proportion of patients infected with HIV who will die of comorbid diseases. The American Journal of Medicin, v118, p.890‐898 Breitbart, W., Marotta R.F. & Call, P. (1988) AIDS and the neuroleptic malignant syndrome. Lancet, v2: p. 1488‐1489. Brodt, H.R., Kamps, B.S., Gute, P., Knupp, B., Staszewski, S., Helm, E.B. (1997) Changing incidence of AIDS‐defining illnesses in the era of antiretroviral combination therapy. AIDS, v11: p. 1731‐1738 Cysique, L.A., Maruff, P. & Brew, B.J. (2006) Variable benefit in neuropsychological function in HIV‐ infected HAART‐treated patients. Neurology, v66: p. 1447‐1450 Cysique, L.A., Vaida, F., Letendre, S., Gibson, S., Cherner, M., Woods, S.P., Mccutchan, J.A., Heaton, R.K. & Ellis, R.J. (2009) Dynamics of cognitive change in impaired HIV‐positive patients initiating antiretroviral therapy. Neurology, v73: p.342‐348 Danner, S.A. (2006) Tien jaar ‘highly active anti‐retroviral therapy’‐ervaring in Nederland. Tijdschrift voor Infectieziekten, v1: p. 3‐9 Davis, L.E., Hjelle B.L., Miller. V.E., Palmer, D.L., Llewellyn, A.L., Merlin, T.L., Young, S.A., Mills, R.G., Wachsman, W. & Wiley, C.A. (1992) Early viral brain invasion in iatrogenic human immunodeficiency virus infection. Neurology, v42: p.1736‐1739 Factor, S.A., Podskalnu, G.D. & Barron, K.D. (1994) Persistent neuroleptic‐induced rigidity and dystonia in AIDS dementia complex: a clinico‐pathological case report. Journal of the Neurological Sciences, v127: p. 114‐120
14
Gibbs, J.E., Jayabalan, P. & Thomas, S.A. (2003) Mechanisms by which 2¢,3¢‐dideoxyinosine (ddI) crosses the guinea‐pig CNS barriers; relevance to HIV therapy. Journal of Neurochemistry, v84: p. 725‐734 Gray, P. Psychology. New York, VS: Worth; 2005. Hijdra, A., Koudstaal, P.J. & Roos, R.A.C. (2003) Neurologie, Amsterdam, Reed business; 2003 Justice, A.C., McGinnis, K.A., Atkinson, H.J., Heaton, R.K., Young, C., Sadek, J., Madenwald, T., Becker, J.T., Conigliaro, J., Brown, S.T., Rimlandh, D., Crystal, S. & Simerkoff, M. (2004) Psychiatric and neurocognitive disorders among HIV‐positive and negative veterans in care: Veterans Aging Cohort Five‐Site Study. AIDS, v18: p. 49‐59 Kure, K., Weidenheim, K.M.., Lyman, W.D. & Dickson, D.W. (1990) Morphology and distribution of HIV‐1 gp41‐positive microglia in subacute AIDS encephalitis. Acta Neuropathologica. v80, p. 393‐400 Lambotte, O., Deiva, K. & Tardieu, M. (2003) HIV‐1 Persistence, Viral Reservoir, and the Central Nervous System in the HAART Era. Brain Pathology, v13: p.95‐103 Letendre, S., Marquie‐Beck, J., Capparelli, E., Best, B., Clifford, D., Collier, A.C., Gelman, B.B., McArthur, J.C., McCuthchan, J.A., Morgelo, S., Simpson, D., Grant, I. & Ellis, R.J. (2008) Validation of the CNS Penetration‐Effectiveness Rank for Quantifying Antiretroviral Penetration Into the Central Nervous System, Archives of Neurology, v65: p.65‐70 McCuthan, J.A., Wu, J.W., Robertson, K., Koletar, S.L., Ellis, R.J., Cohn, S., Taylor, M., Woods, S., Heaton, R., Currier, J. & Williams, P.L. (2007) HIV suppression by HAART preserves cognitive function in advanced, immune‐reconstituted AIDS patients. Aids, v21: p. 1109‐1117 Mintz, M., Tardie, M., Hoyt, L., McSherry, G., Mendelson, J. & Oleske, J. (1996) Levodopa therapy improves motor function in HIV‐ infected children with extrapyramidal syndromes. Neurology, v47: p.1583‐1585 Navia, B. A., Jordan, B. D. & Price, R. W. (1986). The AIDS dementia complex: Clinical features. Neurology, v19: p. 517‐524. Portegies, P., Gans de, J., Lange, J.M.A., MDerix, M.M.A., Speelman, H., Bakker, M., Danner, S.A. & Goudsmit, J. (1989) Declining incidence of AIDS dementia complex after introduction of zidovudine treatment. British Medical Journal, v299, p. 819‐821 Price, R.W., Brew, B., Sidtis, J., Rosenblum, M., Schrek, A.C. & Cleary, P. (1988) The Brain in AIDS: Central Nervous System HIV‐1 Infection and AIDS Dementia Complex. Science, v239: p. 586‐592 Sacktor, N., McDermott, M.P., Marder, K., Schifitto, G., Selnes, O.A., McArthur, J.C., Stern, Y., Albert,S., Palumbo, D., Kieburtz, K., De Marcaida, J.A., Cohen, B. & Epstein, L. (2002) Journal of Neurovirology, v8: p.136‐142 Suarez, S.S., Baril. L., Stankoff, B., Khellaf, M., Debois, B., Lubetzki, C., Bricaire, F.E. & Hauw, J.J. (2001) Outcome of patients with HIV‐1‐related cognitive impairment on highly active antiretroviral therapy. AIDS, v15: p. 195‐200 Thompson, P.M. , Dutton R.A., Hayashi K.M., Toga, A.W., Lopez O.L. ,Aizenstein, H.J. & Becker, J.T. (2005) Thinning of the cerebral cortex visualized in HIVAIDS reflects CD4D T lymphocyte decline. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v102: p.29‐49
15
Tozzi, V., Balestra P., Galgani,S., Narciso, P., Sampaolesi, A., Antinori, A., Giullianelli, M., Serraino, D. & Ippolito, G. (2001) Changes in Neurocognitive Performance in a Cohort of Patients Treated With HAART for 3 Years. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndromes, v28: p. 19‐27 Tross, S., Price, R.W., Navia, B., Thaler, H.T., Gold, J., Hirsh, D.A. & Sidtis, J.J. (1988) Aids, v2: p. 81‐88 Tumarello, M ., Tacconelli, E., deGaetano Donani, K., Citton, R., Leone, F., Spanu, T. & Cauda, R. (2000) HIV‐Associated Bacteremia: How It Has Changed in the Highly Active Anti retroviral Therapy (HAART) Era. Journal of Acquired Immune Deficiency Syndromes, v23: p.145‐151 Wang, G.J., Chang, L., Volkow, N.D., Telang, F., Logan, J., Ernst, T., Fowler, J.S. (2004) Decreased brain dopaminergic transporters in HIV‐associated dementia patients. Brain, v127: p. 2452‐2458 Wong, M.H., Robertson, K., Nakasujja, N., Skolasky, R., Musisi, S., Katabira, E., McArthur, J.C., Ronald, A. & Sacktor, N. (2007) Frequency of and Risk Factors for HIV Dementia in an HIV Clinic in Sub‐ Saharan Africa. Neurology, v68: p. 350‐355 Zhu, T., Korber, B.T. & Nahinias, A.J. (1998) An African HIV‐1 Sequence from 1959 and Implications for the Origin of the Epidemic. Nature, v391: p. 594‐597
16