Chapter 8. Nederlandse samenvatting

Transcriptie

1 Chapter 8 Nederlandse samenvatting

2 105 Chapter 8

3 Reumatoïde artritis Reumatoïde artritis (RA) is een auto-immuunziekte, die gekarakteriseerd wordt door ontstoken gewrichten. Dit leidt tot pijnlijke gewrichten en gewrichtsschade. Deze ziekte komt bij ongeveer 0,5 1,0 % van de wereldbevolking voor en het merendeel van de patiënten is vrouw. Aangezien RA momenteel nog steeds niet te genezen is, hebben RA patiënten hun hele leven lang last van de ziekteverschijnselen. De huidige therapieën, zoals ontstekingsremmers en immuun-supressiva, onderdrukken alleen de ziektesymptomen. Bovendien gaan deze therapieën gepaard met bijwerkingen, zoals maagdarmklachten en leverfunctiestoornissen. Daarnaast remmen of onderdrukken ze vrijwel het gehele immuunsysteem, wat een verminderde weerstand geeft tegen infecties. Een van de eigenschappen van RA is de aanwezigheid van autoantilichamen. De meest bekende is reumafactor (RF); deze antilichamen zijn gericht tegen de Fc-staart van immunoglobuline G (IgG). Ook al suggereert de naam het tegenovergestelde, deze antilichamen zijn niet specifiek voor RA, aangezien ze ook detecteerbaar zijn bij andere auto-immuunziekten, zoals systemische lupus erythematosus (SLE) en syndroom van Sjögren. Zelfs in gezonde personsen (in het bijzonder ouderen) kunnen deze autoantilichamen aanwezig zijn. Een aantal jaren geleden is een nieuwe groep van autoantilichamen geïdentificeerd. Dit zijn antilichamen die gericht zijn tegen gecitrullineerde eiwitten. Citrullinatie (een proces waarbij in eiwitten arginine-bouwstenen vervangen worden door citrulline-bouwstenen) is een normaal voorkomend proces in cellen. De exacte functie van citrullinatie is nog niet bekend, maar waarschijnlijk helpt het bij het voorbereiden van de afbraak van eiwitten in een cel tijdens celdood. Ook al is dit proces niet specifiek voor ontsteking of ziekte, de aanwezigheid van antilichamen tegen gecitrullineerde eiwitten lijkt erg specifiek te zijn voor RA (90-97%). Het bijzondere aan antilichamen gericht tegen gecitrullineerde eiwitten (ACPA s) is dat deze aanwezig kunnen zijn jaren vóórdat iemand ziekteverschijnselen vertoont. Hierdoor hebben deze autoantilichamen een voorspelbare waarde voor de ontwikkeling van RA. Vanwege deze voorspelbare waarde is het wellicht nuttig om een vaccin te ontwikkelen dat gebruikt kan worden als behandelingsmethode voor mensen die nog geen RA hebben, maar wel tot de risicogroep voor het ontwikkelen van RA behoren (ACPA-positieve individuen). Het is niet nodig om iedereen te vaccineren tegen RA, maar het kan heilzaam zijn om deze risicogroep in te enten. Hierbij kan men bijvoorbeeld denken aan het testen op de aanwezigheid van ACPA s bij vrouwen van 50 jaar en ouder. Tweederde van de RA patiënten hoort bij deze groep mensen en bovendien worden deze vrouwen ook regelmatig getest op borstkanker (mammografie). Het is daardoor een relatief kleine moeite om tevens het serum van deze vrouwen te testen op de aanwezigheid van ACPA s. Vanwege de voorspellende waarde van de ACPA s en de eventuele interventie mogelijkheden in de toekomst, beschrijft het onderzoek in dit proefschrift studies naar de ontwikkeling van een cellulair vaccin dat artritis in een vroeg stadium kan voorkomen. Collageen-geïnduceerde artritis. Aangezien het onderzoek nauwgezet de mogelijkheden onderzoekt voor een preventieve behandeling tegen RA, zijn we aangewezen op proefdieronderzoek. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van muizen en het experimentele artritis model, collageen-geïnduceerde Nederlandse samenvatting 106

4 artritis (CIA). CIA is een van de best beschreven en meest gebruikte artritismodellen die gebruikt wordt als model voor RA. De belangrijkste eigenschappen van RA, zoals gezwollen gewrichten, afbraak van synoviaal weefsel, de aanwezigheid van autoantilichamen en de gevoeligheid voor artritis in de context van een bepaalde genetische achtergrond komen ook voor in CIA. Dendritische cellen Dendritische cellen (DC s) zijn professionele antigeen-presenterende cellen (APC s). Deze cellen eten bijvoorbeeld ziekteverwekkers, zoals bacteriën, op en presenteren antigenen (eiwitten van de ziekteverwekker) aan andere cellen van het immuunsysteem, zoals T cellen, B cellen en NKT cellen. Doordat DC s de ziekteverwekkers opeten en delen hiervan presenteren aan andere cellen, zijn het belangrijke cellen voor het initiëren van een immuunreactie. Tevens vereist elke ziekteverwekker een andere immuunreactie om opgeruimd te worden, en daarvoor is de DC een heel wendbaar celtype die andere cellen instrueert om de juiste immuunreactie te veroorzaken. Het type immuunreactie dat opgewekt wordt ligt aan de soort ziekteverwekker, maar ook aan de plaats waar de DC de ziekteverwekker tegenkomt. Bijvoorbeeld in het oog is het niet verstandig om een immuunreactie op te wekken, aangezien de kans bestaat dat het zicht weggenomen wordt door de ontsteking. Evolutionair gezien is zicht erg belangrijk; zien is overleven. Echter in, bijvoorbeeld, de huid kan een andere immuunreactie worden toegelaten omdat dit een groot orgaan is dat belangrijk is als eerste verdediging tegen pathogenen/ziekteverwekkers van buitenaf. Dus, de DC in het oog is eerder geneigd om een immuunreactie te onderdrukken of een ander type immuunreactie op te wekken, terwijl de DC in de huid juist een goede en sterke immuunreactie moet opwekken als deze een ziekteverwekker tegenkomt. Vanwege deze flexibele houding van de DC, is dit cel-type uitermate geschikt om te gebruiken als cellulair vaccin om het immuunsysteem te manipuleren en te voorkomen dat een auto-immuunziekte zich ontwikkeld. Inductie van verschillende T-helper cel populaties door dendritische cellen. DC s staan aan het begin van een immuunreactie. Ze instrueren T-helper cellen wat voor producten (cytokines) ze moeten uitscheiden en hoe ze kunnen helpen een goede reactie tegen een bepaalde ziekteverwekker te verkrijgen (zie ook figuur 3 van de introductie). Bijvoorbeeld T-helper type 1 (Th1) cellen en killer T cellen zijn belangrijk als het lichaam zich moet verdedigen tegen intracellulaire ziekteverwekkers. Virussen en bacteriën kunnen in gastheercellen gaan zitten en van daaruit de gastheer ziek maken. Deze geïnfecteerde gastheercellen moeten opgeruimd worden en dit gebeurd d.m.v. killer T cellen met de hulp van Th1 cellen. Een ander probleem zijn extracellulaire ziekteverwekkers, zoals wormen en protozoa (ééncellige oerdiertjes), deze infecteren geen cellen maar blijven bijvoorbeeld in de bloedbaan of het darmkanaal zitten. Om deze ziekteverwekkers te bestrijden, zijn we uitgerust met T-helper type 2 (Th2) cellen, B cellen en mestcellen; een goede samenwerking tussen deze celtypen resulteert in het opruimen van extracellulaire ziekteverwekkers. Als derde T-helper cel type, hebben we de regulerende T cel. Deze T cel houdt het immuunsysteem onder controle, zodat er geen immuunreactie opgewekt kan worden tegen onder andere auto-antigenen (lichaamseigen stoffen). Het exacte mechanisme van deze regulerende T cellen is nog niet duidelijk, maar het is duidelijk dat ze een grote rol spelen 107 Chapter 8

5 in het voorkomen van de ontwikkeling van auto-immuunziekten. Kort samengevat zijn regulerende T cellen, cellen die veel immuunreacties (vooral reacties gericht tegen het eigen lichaam) onderdrukken. Maar ook Th1 en Th2 cellen kunnen de effecten van elkaar reguleren of remmen. Hierdoor blijkt dat het immuunsysteem een zeer complex, maar goed gestuurd mechanisme is. De kans op falen is klein, maar als dit gebeurt kan het onder andere leiden tot het ontstaan van auto-immuunziekten, zoals RA. Het onderzoek beschreven in dit proefschrift richtte zich op de ontwikkeling van een cellulair vaccin tegen RA onderzocht. Hiervoor hebben we in hoofdstukken 2, 3 en 4 gebruik gemaakt van de DC. Aangezien artritis een auto-immuunziekte is, waarbij Th1 cellen en IgG2a-producerende B cellen de cellen zijn die de ontsteking veroorzaken en/of op gang houden, wilden we deze cellen remmen of onderdrukken. Om dit te bereiken, moeten de DC s die als vaccin gebruikt worden, Th2 cellen of regulerende T cellen stimuleren, omdat deze de ontwikkeling en activatie van Th1 cellen remmen. En als er minder Th1 cellen aanwezig zijn, worden B cellen minder goed geholpen om pathogene IgG2a antilichamen te produceren, met als verwacht resultaat een minder ernstige ontsteking. Samenvatting van de hoofdstukken Hoofdstuk 2: Inhibitie van collageen-geïnduceerde artritis met tumor necrosis factor gestimuleerde dendritische cellen. In dit hoofdstuk hebben we de mogelijkheid onderzocht om gedeeltelijk geactiveerde DC s (m.b.v. TNF (tumor necrosis factor)) te gebruiken als vaccinatie-strategie om artritis te remmen. Het achterliggende idee was om het immuunsysteem zo te manipuleren dat de collageen-specifieke T cellen die geactiveerd worden tijdens het ontstaan van collageengeïnduceerde artritis een Th2-fenotype ontwikkelen i.p.v. de ziekteveroorzakende Th1- fenotype. Vaccinatie met TNF gestimuleerde DC s leidde inderdaad tot een verlaging van de ernst van ziekte, en een aantal muizen ontwikkelden zelfs helemaal geen artritis. Wanneer reacties van de B cel gemeten werden, observeerden we duidelijk een vermindering van collageen-specifieke IgG2a antilichaam productie, hetgeen minder hulp van T cellen met een Th1-fenotype inhoudt. Ook bij de analyse van T cel responsen, zagen we dat collageenspecifieke T cellen gestimuleerd met TNF geactiveerde DC s minder IFN-γ (Th1-fenotype) produceerden en meer IL-5 (Th2-fenotype) in vergelijking met collageen-specifieke T cellen die gestimuleerd waren met volledig geactiveerde controle DC s. Hieruit blijkt dat TNF gestimuleerde DC s inderdaad het immuunsysteem kunnen manipuleren richting een Th2-fenotype, resulterend in minder IFN-γ en collageen-specifieke IgG2a antilichamen en meer IL-5 productie. Nederlandse samenvatting 108

6 Hoofdstuk 3: Verschillende regulerende dendritische cellen kunnen allemaal Th1 cel responsen en artritis remmen, maar via verschillende mechanismen. In dit hoofdstuk hebben we verschillende regulerende DC s zij aan zij vergeleken met betrekking tot de mogelijkheid om artritis te remmen. Gebaseerd op literatuuronderzoek hebben we drie verschillende stimulaties uitgekozen voor de DC s die mogelijk zouden leiden tot de inductie van T cellen met een Th2-fenotype of T cellen met een regulerende functie. De stimulaties waarvoor gekozen is, zijn TNF (zie ook hoofdstuk 2), en activatie van DC s met LPS (lipopolysacharide, een suikerstructuur geproduceerd door bacteriën) in een immuunsuppressieve omgeving, zoals nagebootst door blootstelling aan dexamethasone (een glucocorticoïd) of IL-10 (een anti-ontstekings cytokine). We laten zien dat alle drie regulerende DC-soorten de ernst van artritis konden verminderen in muizen. Tevens waren DC s gestimuleerd in een IL-10 immuunreactie-onderdrukkende omgeving ook doeltreffend als behandeling na de inductie van artritis. Echter, de werkingsmechanismen van deze drie DC-soorten zijn verschillend. Dit hebben we kunnen aantonen op moleculair niveau (expressie van co-stimulatoire moleculen), cytokine productie, antilichaam reactie van geactiveerde B cellen en op T cel niveau. Hoofdstuk 4: Immature dendritische cellen onderdrukken collageengeïnduceerde artritis door inductie of activatie van CD49b+ regulerende T cellen. De DC s die hiervoor gebruikt zijn, zijn gemaakt m.b.v. een ander kweek-protocol. We laten zien dat deze niet-geactiveerde DC s in staat zijn de ontwikkeling van artritis te remmen als muizen met deze DC s ingeënt worden. Het werkingsmechanisme van deze DC s wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de expansie van CD49b+ regulerende T cellen, aangezien transplantatie van deze cellen leidt tot het overdragen van het beschermende effect tegen artritis. Echter, de expansie van deze regulerende T cellen is waarneembaar na elke DCvaccinatie en is daardoor niet specifiek voor vaccinatie met niet-geactiveerde, immature DC s. Echter, CD49b+ regulerende T cellen kunnen het beschermende effect alleen overdragen naar naïeve muizen als zij zijn gestimuleerd door vaccinatie van muizen met niet-geactiveerde DC s. Dit effect wordt mogelijk veroorzaakt doordat deze cellen alleen na vaccinatie met immature DCs IL-10 produceren, wat een ontstekingsremmend cytokine is. Hoofdstuk 5: Doeltreffende behandeling van collageen-geïnduceerde artritis door transplantatie van CD25+ regulerende T cellen. De vraagstelling van dit hoofdstuk is enigszins anders. In plaats van regulerende T cellen te induceren m.b.v. DC s, maken we hier gebruik van de natuurlijk aanwezige regulerende T cellen. Deze regulerende T cellen worden geïsoleerd uit naïeve muizen, vervolgens gezuiverd, geactiveerd en ingespoten in muizen die al artritis hebben. Dit is dus een therapeutische behandelingsmethode. We laten zien dat deze regulerende T cellen de voortgang van artritis kunnen remmen op de plaats waar de ontsteking is, namelijk in het gewricht. 109 Chapter 8

7 Hoofdstuk 6: OxLDL-beladen dendritische cellen: een mogelijke immunotherapie voor atherosclerose. Aangezien we aangetoond hebben dat DC s een belangrijke beschermende rol in artritis kunnen hebben, wilden we onderzoeken of dit ook voor andere systemische, ontstekingsziekten geldt. Daarom hebben we in dit hoofdstuk gebruik gemaakt van een experimenteel muizenmodel voor atherosclerose. Atherosclerose is een ontstekingziekte, die gecorreleerd is met hoge waardes van cholesterol in plasma (bloed). Het cholesterol wordt niet voldoende opgeruimd en hoopt zich op in onder andere bloedvaten. Hierdoor kunnen de bloedvaten dicht slibben en wordt de kans op een hart- en/of herseninfarct verhoogd. De oorzaken van atherosclerose zijn bijvoorbeeld overgewicht, roken en te weinig lichaamsbeweging. Als muizenmodel worden LDLr-/- (LDL-receptor knock-out) muizen gebruikt. Deze muizen kunnen verschillende soorten lipoproteïnen niet opruimen uit het bloed, waardoor er verhoogde concentraties cholesterol ontstaan in het bloed. Normaal gesproken bindt cholesterol aan deze lipoproteïnen en wordt zo opgeruimd door onder andere macrofagen. Tevens krijgen deze muizen een vet-rijk dieet, waardoor de concentratie van cholesterol nog meer verhoogd wordt. Alvorens atherosclerose te induceren in deze muizen, zijn de muizen gevaccineerd met oxldl (geoxideerd low density lipoproteïne) -beladen DC s. In dit hoofdstuk laten we zien dat ook atherosclerose verminderd na DC-vaccinatie in vergelijking met niet-gevaccineerde muizen. Deze observatie ging gepaard met minder grote plaque vorming in de arterie (ophoping van cholesterol en ontstekingscellen), lagere cholesterol concentraties in plasma en productie van oxldl-specifieke antilichamen. Dit suggereert dat DC-vacinatie strategieën gebruikt kunnen worden voor verschillende systemische ontstekingsziekten, mits de correcte stimulus en antigeen gebruikt wordt. Conclusie De inductie van de juiste T-helper cel of infusie van regulerende T cellen kan leiden tot vermindering van artritis. In sommige gevallen leidt dit zelfs tot volledige bescherming tegen artritis. Hieruit blijkt dat deze aanpak een mogelijkheid biedt voor het ontwikkelen van een vaccin tegen RA. Echter, er zijn een aantal factoren waar rekening mee gehouden moet worden. De belangrijkste komt al tot uiting in dit proefschrift, namelijk meerdere tolerogene DC s kunnen bescherming geven tegen artritis, maar deze bescherming werkt via verschillende mechanismen en de éne tolerogene DC is duidelijk beter in het verkrijgen van deze bescherming dan de ander. Dus voordat er een echt vaccin ontwikkeld kan worden, moet het hele werkingsmechanisme van de verschillende, meest interessante, tolerogene DC s onderzocht worden en de voor- en nadelen (effecten en eventuele bijwerkingen) tegen elkaar afgewogen worden. Hierna kan pas bekeken worden welke tolerogene DC een goed alternatief is om te gebruiken als vaccin tegen een bepaalde auto-immuunziekte. Ten tweede zijn alle studies in dit proefschrift uitgevoerd in een experimenteel artritis model. Ook al lijkt dit in bepaalde aspecten op de humane situatie en RA, muizen en mensen zijn niet hetzelfde. Dit geldt zeker ook voor CIA en RA. Daarom moeten de resultaten beschreven in dit proefschrift met enige terughoudendheid geïnterpreteerd worden. In het muizenmodel is tevens bekend dat bepaalde T cellen en B cellen gericht tegen het collageen de artritis-veroorzakers zijn. Bij mensen is nog steeds niet aangetoond wat de oorzaak Nederlandse samenvatting 110

8 van RA is, hetgeen de ontwikkeling van een RA-specifieke behandeling belemmert in de nabije toekomst. 111 Chapter 8

9 Nederlandse samenvatting 112

10 113 Chapter 8