Nederlandse Samenvatting

Transcriptie

1 Nederlandse Samenvatting

2

3 Nederlandse samenvatting Hematopoiesis Een volwassen mens heeft ongeveer vijf liter bloed waarin zich miljarden cellen bevinden. Deze cellen zijn onder te verdelen op basis van hun verschillende functies: witte bloedcellen (afweer tegen ziekteverwekkers), rode bloedcellen (zuurstoftransport) en bloedplaatjes (stolling van het bloed). Bloedcellen leven niet lang en daarom moeten er dagelijks miljarden cellen worden bijgemaakt. Deze massa productie van bloedcellen (hematopoiesis) vind plaats in het beenmerg, de holten van onze botten. De verschillende soorten cellen ontstaan uit stamcellen. Het belangrijkste kenmerk van stamcellen, naast het feit dat ze zich kunnen ontwikkelen tot de verschillende bloedcellen, is dat ze zichzelf kunnen vernieuwen. Hierdoor zijn er gedurende het hele leven cellen aanwezig die zorgen voor de continue aanmaak van nieuwe bloedcellen. Een stamcel kan zich via een tussenfase van voorlopercel ontwikkelen tot elk gewenst type bloedcel (zie hoofdstuk 1, fi guur 3). Dit proces van volwassen worden van een cel wordt differentiatie genoemd. Dit gecompliceerde proces wordt beheerst door mechanismen die ervoor zorgen dat juist díe bloedcellen worden aangemaakt waaraan de behoefte het grootst is en dat de hoeveelheden bloedcellen in het bloed constant blijven. Hierbij spelen hematopoietische groeifactoren, regulerende eiwitten, een rol. Ook bepaalde bindweefselcellen in het beenmerg, de steuncellen, vervullen hierbij een functie. Eosinofi ele granulocyten Eosinofi ele granulocyten (eo s) zijn witte bloedcellen die een korte periode in de bloedbaan aanwezig zijn, maar dan uittreden naar het weefsel. Mede daardoor maken eo s maar een klein deel van de celpopulatie in het bloed uit. Eo s danken hun naam aan het feit dat ze voor het eerst werden gekleurd met de kleurstof eosin. Eosin kleurt de basische eiwitten in de korrels (granula) van de cel. Deze korrels zijn een belangrijk kenmerk van eo s, evenals hun tweelobbige kern. Het verlaten van de bloedbaan door eo s is een goed gereguleerd proces en vindt plaats in verschillende stappen. In de weefsels aangekomen kunnen eo s worden geactiveerd, dit leidt tot het uitscheiden van schadelijke eiwitten, zuurstofmetabolieten en ontstekingsmediatoren. Eosinofi ele granulocyten spelen een positieve rol in infectie s met wormen, omdat de basische eiwitten in de korrels parasieten kunnen vernietigen. Hierdoor worden vervelende infectie s met parasieten voorkomen. Aan de andere kant spelen eo s een belangrijke, hetzij negatieve rol, in de ontwikkeling van allergische ziekten, zoals allergisch astma. Patiënten met allergisch astma reageren op stoffen uit de omgeving die normaal gesproken niet schadelijk zijn voor het lichaam, bijvoorbeeld huisstofmijt, kattenharen of graspollen. De door eosinofi ele granulocyten uitgescheiden stoffen beschadigen weefsel in de longen, met benauwdheid en chronische ontstekingen tot gevolg. Groeifactoren en receptoren Cellen kunnen communiceren met hun omgeving, dit gebeurd met behulp van verschillende moleculen. Een type van die moleculen zijn de cytokinen. Cytokinen zijn eiwitten die worden 137

4 Nederlandse Samenvatting uitgescheiden en verschillende functie s hebben, zoals overleving, activatie en differentiatie. Er zijn veel verschillende cytokinen, sommige met specifi eke functie s andere met overlappende functie s. De cytokinen aan de buitenkant van een cel kunnen signalen afgeven aan de cel door middel van receptoren. Deze eiwitten hebben een gedeelte buiten de cel om cytokinen te kunnen binden en een gedeelte binnen de cel om signalen door te kunnen geven aan andere eiwitten. De cytokine, interleukine 5 (IL-5) speelt een belangrijke rol in de groei, differentiatie en activatie van eo s. De receptor voor IL-5 bestaat uit twee componenten. Een β-keten die ook wordt gebruikt voor de receptoren voor de cytokinen interleukine-3 en GM-CSF (granulocyte macrophage colony stimulating factor) en een α-keten die specifi ek is voor de IL-5 receptor en daardoor alleen op eo s voorkomt. Transcriptie Iedere cel maakt verschillende eiwitten voor verschillende doeleinden. Sommige van die eiwitten zijn voor iedere cel van belang en komen dan ook in alle cellen voor. Andere eiwitten zijn specifi ek voor één bepaalde cel. Wat bepaalt dat in een bepaalde cel een eiwit wel voorkomt en in een andere niet? Op het humane genoom (het complete DNA van de mens) liggen ongeveer genen. Deze genen maken slechts circa 1-2 procent uit van het complete genoom. De rest van het DNA bevat regulerende delen (promotor) ofwel delen met een nog onbekende functie. Een gen codeert voor één of meerdere eiwitten. De eerste stap om van een gen een eiwit te maken noemen we transcriptie. De transcriptie van een gen wordt gereguleerd door de binding van transcriptie factoren op specifi eke plaatsen in de promotor. De promotor ligt meestal voorafgaand aan een gen op het genoom en is als het ware de regulator van het gen. Sommige transcriptie factoren zijn zelf actief, andere hebben de hulp van andere nodig voor volledige activatie. De aanwezigheid en activiteit van transcriptie factoren bepalen dus welke eiwitten er in een cel voorhanden zijn. Tijdens de vorming van nieuwe bloedcellen zijn transcriptie factoren dan ook van belang omdat de aanwezigheid van de verschillende eiwitten bepaalt wat voor een soort cel er ontstaat. Er zijn verschillende transcriptie factoren bekend die een rol spelen tijdens de hematopoiesis. Dit proefschrift Het eiwit EDN (eosinophil-derived neurotoxin) is te vinden in de specifi eke korrels van eosinofi ele granulocyten. In hoofdstuk 2 wordt de regulatie van transcriptie van EDN beschreven. Verschillende leden van de C/EBP familie van transcriptie factoren zich kunnen binden aan de promotor van het EDN gen. Deze binding van C/EBP eiwitten is van belang voor de transcriptie regulatie van EDN. Vernietiging van deze bindingsplaats in de promotor resulteert in een afname van de activiteit. In hoofdstuk 3 wordt een gebied in de promoter van de α-keten van de IL-5 receptor geïdentifi ceerd die betrokken is bij de transcriptie regulatie van dit eiwit. Dit gebied bindt verschillende familieleden van de AP-1 familie van transcriptie factoren. Deze AP-1 bindingsplaats reguleert 138

5 Nederlandse samenvatting samen met een eerder geïdentifi ceerde bindingsplaats de transcriptie van de α-keten in eosinofi ele granulocyten. Het is al bekend dat de β-keten wordt gereguleerd door PU.1, een lid van de Ets transcriptie factor familie die specifi ek voorkomt in hematopoietische cellen. In hoofdstuk 4 wordt een tweede transcriptie activatie gebied geïdentifi ceerd in de promotor van de β-keten. Dit gebied bestaat uit twee elementen die zowel C/EBPα, C/EBPβ, als C/EBPε kunnen binden. Verwijdering van dit gebied of mutatie van een van de twee C/EBP bindende elementen resulteert in een verlies van promotor activiteit. Verder wordt een samenwerking in de activatie van transcriptie tussen PU.1 en C/EBP eiwitten aangetoond. In hoofdstuk 5 wordt de rol van C/EBP transcriptie factoren onderzocht tijdens de differentiatie van humane CD34 + cellen naar eosinofi ele granulocyten. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een differentiatie modelsysteem van stamcel naar eosinofi ele granulocyt. CD34 + hematopoietische voorloper cellen worden geïsoleerd uit navelstrengbloed en onder invloed van verschillende cytokinen, voornamelijk IL-5, kunnen, we een differentiatie bereiken naar 70% eosinofi ele granulocyten. In dit systeem is de C/EBPα expressie hoog gedurende de beginfase van de differentiatie en neemt af later tijdens de differentiatie. In tegenstelling tot C/EBPα, neemt de expressie van C/EBPε toe tijdens de differentiatie. Een dominant negatieve variant van de C/ EBP familie werd in de differentiërende cellen tot expressie gebracht door middel van retrovirale infectie. Remming van de C/EBP familie tijdens differentiatie van eosinofi ele granulocyten resulteerde in een afname van de groei en in een blokkade van de differentiatie. Bovendien was de expressie van beide ketens van de IL-5 receptor drastisch verlaagd. Zoals IL-5 betrokken is bij de differentiatie van eo s reguleert G-CSF (Granulocyte colonystimulating factor) de differentiatie van neutrofi ele granulocyten. Het is bekend dat ook in neutrofi ele granulocyten C/EBP eiwitten een rol spelen. In hoofdstuk 6 wordt de rol van de C/EBPε transcriptie factor in the G-CSF geïnduceerde granulocyte differentiatie onderzocht. Hiervoor werd gebruik gemaakt van een induceerbaar systeem, dat zorgt voor een snelle en directe activatie van C/EBPε. Expressie van C/EBPε tijdens G-CSF geinduceerde differentiatie resulteerde in een versnelling van de differentiatie en een afname van de groei. Stimulatie van voorloper cellen met G-CSF resulteert in de vorming van granulocyten, echter dit proces verloopt sneller in de aanwezigheid van C/EBPε. Het is echter niet bekend via welke eiwitten de signalen van de G-CSF receptor naar C/EBP eiwitten worden doorgegeven. Uit het onderzoek beschreven in dit proefschrift blijkt dat verschillende transcriptie factoren betrokken zijn de vorming van eiwitten in eosinofi ele granulocyten. De rol van C/EBP factoren in eo-differentiatie is van groot belang. Remming van deze eiwitten zorgt ervoor dat er geen eo s ontstaan, maar C/EBP eiwitten komen ook in andere cellen voor. Dit betekent dat alleen de aanwezigheid van C/EBP eiwiitten niet bepalend is voor de vorming van eo s. Het lijkt er dan ook op dat een complex netwerk van transcriptie factoren en cytokinen bepaald welke cel er gevormd wordt. 139

6 Nederlandse Samenvatting 140