Bekijk online

UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2008 – 2009
OORZAKEN VAN EEN VERZWAKT IMMUUNSYSTEEM BIJ BERBERAPEN
door
Ieteke VERHOEVEN
Promotor:
Dierenarts Edith Stuyven
Co-promotor:
Prof. Dr. Eric Cox
Literatuurstudie in het kader
van de Masterproef
AUTEURSRECHT
De auteur en de promotor geven de toelating deze literatuurstudie voor consultatie beschikbaar te
stellen en delen hiervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de
beperkingen van het auteursrecht, in bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk
te vermelden bij het aanhalen van gegevens uit deze studie. Het auteursrecht betreffende de
gegevens vermeld in deze literatuurstudie berust bij de promotor(en). De auteur en de promotor(en)
zijn niet verantwoordelijk voor de behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd
en beschreven zijn.
VOORWOORD
Het schrijven van een literatuurstudie is geen sinecure. Het vergt veel bloed, zweet en tranen alvorens
de definitieve versie ingediend kan worden. Graag wil ik bij deze de gelegenheid nemen om een
aantal personen te bedanken die mij het afgelopen jaar enorm hebben geholpen bij het opstellen van
het onderliggende document.
Allereerst ben ik heel veel dank verschuldigd aan mijn promotor, dierenarts Edith Stuyven. Zonder
haar zou deze literatuurstudie niet geworden zijn tot wat het nu is. Ik wil haar bedanken voor haar
inhoudelijke input, positieve kritiek, mentale steun en enorme flexibiliteit. Ik kijk ernaar uit om het
vervolgtraject onder haar bezielende leiding vorm te gaan geven.
Ook prof. Dr. Eric Cox wil ik bij deze bedanken voor het becommentariëren van mijn laatste versie.
Zittend met de Van Dale in de hand heeft hij een aantal kromme vertalingen tot mooi Nederlands
omgevormd. Ook de adviezen ten aanzien van het vervolgtraject hebben al hun vruchten afgeworpen.
Bedankt hiervoor!
De literatuurstudie zou niet bestaan hebben zonder stichting AAP. Dierenarts Hester van Bolhuis is dé
grondlegger van deze literatuurstudie en heeft, ondanks haar zeer drukke werkzaamheden bij
stichting AAP, altijd de tijd gevonden om mij bij te staan. Ook de vele andere medewerkers bij stichting
AAP ben ik dankbaar voor de tijd die ze genomen hebben om mij de procedures bij stichting AAP uit
te leggen.
Voorts wil ik bij deze iedereen bedanken die mij het afgelopen jaar heeft geholpen met het dichterbij
komen van mijn doel: dierenarts worden. Zonder jullie hulp zou ik het dit jaar zeker niet gered hebben.
Last but not least wil ik Erik, mijn grote steun en toeverlaat, en Sam bedanken voor hun geduld en
liefdevolle aandacht. Ik kan mij geen leven zonder jullie indenken.
INHOUDSOPGAVE
LIJST MET AFKORTINGEN
SAMENVATTING
1.
INLEIDING .................................................................................................................................. 1
2.
WERKING VAN HET IMMUUNSYSTEEM ................................................................................. 3
2.1.
Inleiding.......................................................................................................................... 3
2.2.
De verschillende onderdelen van het immuunsysteem ................................................. 3
2.2.1.
Aangeboren, niet specifieke immuniteit ....................................................3
2.2.2.
Verworven, specifieke immuniteit
............................................................4
2.2.2.1. Celgemedieerde immuniteit.........................................................5
2.2.2.2. Humorale immuniteit ........................................................................ 7
2.2.3. Mucosale immuniteit ............................................................................................ 8
2.3.
3.
Controle van het immuunsysteem ................................................................................. 8
OORZAKEN VAN VERZWAKKING VAN HET IMMUUNSYSTEEM........................................ 10
3.1.
Inleiding........................................................................................................................ 10
3.2.
Parasitaire, protozoaire, bacteriële en mycotische infecties ....................................... 10
3.3.
3.2.1.
Infecties bij de Berberapen van AAP........................................................... 10
3.2.2.
Reactie vanuit het immuunsysteem ............................................................ 10
Stress........................................................................................................................... 11
4.
DISCUSSIE............................................................................................................................... 13
5.
BESLUIT ................................................................................................................................... 15
REFERENTIELIJST............................................................................................................................... 16
LIJST MET AFKORTINGEN
AAP
Stichting AAP te Almere, Nederland
ACTH
Adrenocorticotroop hormoon
APCs
Antigeenpresenterende cellen
BALT
Bronchus-geassocieerd lymfoïd weefsel
BCR
B-cel receptor
CBG
Corticosteroïd-bindend globuline
CD
Cluster differentiatiemolecule
CTL
Cytotoxische T-cellen
CRH
Corticotroop-releasing hormoon
DCs
Dendritische cellen
E. Coli
Escherichia coli
GALT
Darm-geassocieerd lymfoïd weefsel
G-CSF
Granulocyt kolonie-stimulerende factor
GM-CSF
Granulocyt macrofaag kolonie-stimulerende factor
HPA
Hypothalamus-hypofyse-bijniermerg as
IFN-γ
Interferon γ
Ig
Immunoglobuline
IL
Interleukine
LPS
Lipopolysacchariden
MALT
Mucosa-geassocieerd lymfoïd weefsel
M-cellen
Membraneuze cellen
MHC
Major histocompatibiliteits complex
MIF
Macrofaag-migratie-inhibitiefactor
NFκB
Nucleaire factor kappa B
NKs
Natuurlijke killercellen
PAMPs
Pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen
PRRs
Patroon-herkenningsreceptoren
PGE2
Prostaglandine E2
TCRs
T-cel receptoren
TH
T-helper cellen
TLR
Toll-like receptor
TGF-β
Transforming growth factor β
TNF
Tumor necrosis factor
Treg
Regulerende T-cellen
SAMENVATTING
Stichting AAP (AAP) vangt uitheemse dieren op, waaronder Berberapen. Opvallend is dat een groot
deel van deze apensoort met medische problemen kampt. Dit blijkt uit de in juli 2008 uitgevoerde
quick-scan naar de (medische) achtergrond van 76 Berberapen. 68% van deze apen is jonger dan 2
jaar als ze bij AAP worden opgevangen en van deze groep vertoont 42% medische en/of
gedragsproblemen zoals zelfmutulerend gedrag, parasitaire en bacteriële infecties. Of deze
problemen veroorzaakt worden door een verzwakt of overbelast immuunsysteem, is onderwerp van
deze literatuurstudie.
Het immuunsysteem bestaat uit drie afzonderlijke systemen die onderling nauw met elkaar verbonden
zijn. Het eerste systeem betreft de aangeboren immuniteit. Bij deze vorm opereren verschillende
aspecifieke cellen zoals neutrofielen en macrofagen die vooral betrokken zijn bij het begin van de
ontstekingsreactie. De verworven immuniteit komt pas in een later stadium in actie. Hier spelen de
specifieke T- en B-lymfocyten een belangrijke rol. Tenslotte is er het mucosaal immuunsysteem,
bestaande uit georganiseerd mucosa-geassocieerd lymfoïd weefsel (MALT). Het immuunsysteem
wordt strak gereguleerd door onder andere cytokines. De expressie van deze cytokines staat op hun
beurt onder controle van het autonome zenuwstelsel en het neuro-endocriene systeem. Hierbij spelen
glucocorticoïden en catecholamines een belangrijke rol.
Het immuunsysteem wordt dagelijks geconfronteerd met allerlei uitdagingen, zoals parasitaire,
protozoaire, bacteriële en mycotische infecties. Bacteriën en parasieten proberen op verschillende
manieren het immuunsysteem te ontduiken en zo te overleven in de gastheer. Ook stresserende
gebeurtenissen hebben een impact op het immuunsysteem. Opvallend hierbij is dat acute stress een
ondersteunende functie heeft, terwijl chronische stress immunosuppressief werkt.
Gelet op de literatuur lijkt het gerechtvaardigd om te stellen dat de medische problemen bij de
Berberapen veroorzaakt worden door een verzwakt immuunsysteem. Meer onderzoek is echter nodig
om deze stelling te bevestigen.
1.
INLEIDING
Stichting AAP (AAP) vangt uitheemse dieren op die in beslag genomen zijn of afkomstig zijn van
onder andere particulieren, laboratoria en circussen. Het doel van AAP is de dieren te resocialiseren
en vervolgens te herplaatsen in dierentuinen of reservaten voor een permanent verblijf. Hoewel er een
variëteit aan apensoorten bij AAP verblijft, is er de afgelopen jaren een duidelijke toename te zien in
het aantal Berberapen dat wordt opgevangen. Deze apensoort komt oorspronkelijk voor in het
grensgebied van Marokko en Algerije. Ze worden daar vaak al op zeer jonge leeftijd gevangen en
verkocht op de lokale markten. Volgens de gegevens van AAP is de geschatte populatie in het
Atlasgebergte door deze illegale handel gedaald van 17.000 naar 8.000 dieren. Naast het gegegeven
dat de dieren vaak al op jonge leeftijd uit hun normale habitat worden gehaald, worden ze meestal ook
niet op de juiste wijze gevoed en behandeld (1).
Eenmaal bij AAP binnengebracht, blijken veel van de apen medische en/of gedragsproblemen te
hebben. Om hier een beter inzicht in te krijgen, is in juli 2008 een quick-scan uitgevoerd naar de
(medische) achtergrond van de 76 Berberapen die in de periode van 1998 tot en met 2007 bij AAP
hebben verbleven of nog steeds verblijven. Hieruit is gebleken dat 68% van de Berberapen jonger dan
twee jaar is, als ze door AAP worden opgevangen. Van deze groep blijkt vervolgens 42% vroeg of laat
medische en/of gedragsproblemen te krijgen. Het gaat hierbij onder andere om zelfmutulerend
gedrag, wonden die niet meer helen en parasitaire (voornamelijk Trichuris spp., Entamoeba spp.,
Iodamoeba spp. en Giardia spp.) en bacteriële infecties (waaronder Shigella spp., Campylobacter
spp., pathogene Escherichia coli (E. Coli) en Candida albicans) (2).
Uit de quick-scan lijkt aldus het beeld naar voor te komen dat Berberapen die jonger dan twee jaar zijn
als ze bij AAP arriveren, een verhoogd risico hebben op het ontwikkelen van (medische) problemen
op vroege of latere leeftijd. Een mogelijke hypothese hiervoor is dat deze categorie Berberapen
beschikt over een verzwakt of overbelast immuunsysteem op het moment dat ze bij AAP arriveren.
Doordat ze in hun korte leven al veel veranderingen hebben moeten incasseren, wordt het
immuunsysteem continu uitgedaagd. Wanneer ze vervolgens bij AAP blootgesteld worden aan
immuunuitdagende factoren, zoals een verhoogde infectiedruk en stress, kan dat de druppel zijn die
de spreekwoordelijke emmer doet overlopen. Het gevolg is dat de dieren ziek worden. Bij dieren die
ouder zijn, spelen uiteraard dezelfde factoren een rol. Zij hebben echter een langere periode gehad
om zich aan te passen aan de veranderende omstandigheden én het immuunsysteem is al beter
ontwikkeld. Hierdoor zijn zij mogelijk beter bestand tegen deze uitdagende factoren.
In deze literatuurstudie wordt de vooropgestelde hypothese dat er sprake is van een verzwakt of
overbelast
immuunsysteem
onderworpen
aan
een
kritische
beschouwing
op
basis
van
wetenschappelijke bronnen. Hierbij dient evenwel de volgende kanttekening geplaatst te worden.
Zoals bij bijna alles in de diergeneeskunde kent het immuunsysteem diersoortverschillen en
gelijkenissen. Omdat er weinig tot geen onderzoek gedaan is naar de werking van het
immuunsysteem van deze specifieke groep apen, is het lastig om met zekerheid conclusies te
trekken. Ook naar het immuunsysteem bij apen in het algemeen is relatief weinig onderzoek gedaan.
Veruit de meeste literatuur gaat over (onderdelen van) het immuunsysteem bij mensen en
knaagdieren. Het is evenwel mogelijk dat er voor het grootste deel overlap zal bestaan tussen het
immuunsysteem van mensen en de Berberapen. Ze behoren immers tot dezelfde infra-orde, namelijk
de Catarrhini, als de mensen (3).
1
In de volgende hoofdstukken zal eerst ingegaan worden op de algemene werking van het
immuunsysteem, zodat een goed beeld verkregen wordt van het functioneren van het
immuunsysteem bij een gezonde aap. Er wordt ingegaan op aangeboren, verworven en mucosale
immuniteit. Tevens wordt ingegaan op de wijze waarop het immuunsysteem gereguleerd wordt.
Vervolgens worden de verschillende aspecten beschreven die, volgens de uitgevoerde quick-scan,
het immuunsysteem lijken te ondermijnen. Het gaat hierbij enerzijds om protozoaire, mycotische,
bacteriële en parasitaire infecties en anderzijds om de invloed van stress op het immuunsysteem.
Hierbij wordt stress in de breedste zin van het woord gehanteerd; het gaat zowel om fysiologische,
psychologische als fysieke stress. Tenslotte wordt de hypothese onder de loep genomen in het licht
van de daarvoor besproken literatuur.
2
2.
WERKING VAN HET IMMUUNSYSTEEM
2.1.
Inleiding
Het immuunsysteem is essentieel voor de bescherming van de gastheer tegen exogene en endogene
pathogenen (4). Hierbij draait het om het vinden van een balans tussen het wel of niet ondernemen
van actie (5). Er is evenwel niet één systeem; het immuunsysteem bestaat uit een aangeboren en een
verworven deel. Het aangeboren immuunsysteem (zie paragraaf 2.2.1.) is aspecifiek en vormt de
eerste lijn van defensie tijdens de acute fase van de immuunreactie (4, 5). Het verworven
immuunsysteem (zie paragraaf 2.2.2.) is daarentegen specifiek en wordt in een later stadium van de
immuunreactie geactiveerd (5). Daarnaast bestaat er ook nog een mucosaal immuunsysteem (zie
paragraaf 2.2.3.). De verschillende onderdelen opereren niet los van elkaar en worden met behulp van
verschillende mechanismen strak gereguleerd (zie paragraaf 2.3.).
2.2.
De verschillende onderdelen van het immuunsysteem
2.2.1.
Aangeboren, niet specifieke immuniteit
De aangeboren immuniteit is niet specifiek (4, 5) en is bij alle diersoorten al in een bepaalde mate
vanaf de geboorte aanwezig (5, 6). Het kan onderverdeeld worden in een passief en een actief
systeem. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de scheidingslijn tussen beide systemen niet zo strikt
is als het in eerste instantie lijkt. Cellen die betrokken zijn bij het passieve systeem, zoals bijvoorbeeld
epitheelcellen, spelen ook een rol bij het actieve systeem. Het passieve systeem bestaat uit
verschillende fysische barrières die pathogenen op een passieve wijze weren (7). Hierbij kan gedacht
worden aan de lichaamstemperatuur, de lage pH in de maag en urine (5), de ontoegankelijkheid van
de huid en het zelfreinigende vermogen van het epitheel van het ademhalings- en het maagdarmstelsel (7). Het actieve systeem wordt gevormd door de activiteiten van verschillende cellen,
zoals macrofagen, dendritische cellen (DCs), neutrofielen en natuurlijke killercellen (NKs) (7).
Kenmerkend is dat deze cellen geen eerdere activatie nodig hebben om hun functie uit te oefenen (4).
Ze bezitten patroon-herkenningsreceptoren (PRRs) (5, 8), die binden met pathogeen-geassocieerde
moleculaire patronen (PAMPs). PAMPs zitten op nagenoeg alle lichaamsvreemde cellen (6, 9). Door
de binding wordt er een cascade in gang gezet (5), die leidt tot het vrijstellen van verschillende
endogene signalen, in de vorm van onder andere cytokines en chemokines, en soms tot fagocytose
van lichaamsvreemde cellen. Deze cellen presenteren ook antigenen aan naïeve T-lymfocyten (zie
paragraaf 2.2.2.) (10). Dit gebeurt met behulp van het major histocompatibiliteits complex (MHC)
klasse I of II. Nagenoeg alle gekernde cellen bevatten MHC klasse I en deze cellen presenteren
antigeen aan cytotoxische T-cellen (CTL). Daarnaast zijn er zogeheten antigeenpresenterende cellen
(APCs) die antigeen in combinatie met MHC klasse II presenteren aan T-helper cellen (TH) (zie
paragraaf 2.2.2.1.) (7). De belangrijkste APCs zijn de DCs (11, 12), maar ook macrofagen en Blymfocyten kunnen antigeen op deze wijze presenteren (7).
3
De PRRs zitten niet alleen op het celoppervlak van de betrokken cellen, maar zitten eveneens
intracellulair of worden gesecreteerd in het bloed en weefselvloeistoffen (5, 8). Er zijn dan ook vele
verschillende PRRs waaronder lectines, clusterdifferentiatie molecule (CD) 14 en Toll-like receptoren
(TLRs).
Lectines
Lectines worden door de lever gesecreteerd in het bloedplasma (8). Ze vallen onder de categorie
acute fase proteïnen. Kenmerkend voor de acute fase proteïnen is dat ze snel toenemen in het
bloedplasma bij een infectie. De lectine-familie bestaat uit verschillende leden, zoals de C-reactieve
proteïnen, de galectines, de selectines en de collectines. Ze faciliteren fagocytose van pathogenen,
zijn verantwoordelijk voor opsonisatie en complementactivatie (7), en stimuleren binding van
leukocyten aan de extracellulaire matrix en de bloedvatwand (10).
CD14
CD14 bevindt zich op macrofagen en epitheliale cellen (10) en valt eveneens onder de categorie
acute fase proteinen (7). Het bindt onder andere aan de lipopolysachariden (LPS) van Gramnegatieve bacteriën (10). Het gevormde complex bindt vervolgens aan TLR4, waardoor macrofagen
gestimuleerd worden tot de productie van verschillende cytokines die een rol spelen in het bestrijden
van de infectie (7). In paragraaf 2.2.2. wordt nader ingegaan op de verschillende cytokines en hun
werking.
TLRs
TLRs zitten op het celoppervlak van vele verschillende cellen, zoals macrofagen, DCs, endotheliale
cellen en epitheliale cellen (8, 9). Binding aan een TLR leidt tot een intracellulaire cascade die
resulteert in activatie van nucleaire factor kappa B (NFκB). Hierdoor worden specifieke genen
gestimuleerd, die coderen voor verschillende pro-inflammatoire cytokines en chemokines (zie
paragraag 2.2.2.). Deze chemokines stimuleren de adhesie, degranulatie en antimicrobiële activiteit
van neutrofielen (5). Er zijn inmiddels al verschillende TLR bekend (13).
2.2.2.
Verworven, specifieke immuniteit
In tegenstelling tot de aangeboren immuniteit, kent de verworven immuniteit slechts twee soorten
cellen: de T-lymfocyten voor de celgemedieerde immuniteit (zie paragraaf 2.2.2.1.) en de Blymfocyten voor de humorale immuniteit (zie paragraaf 2.2.2.2.) (4). De verworven immuniteit is
specifiek (5) en komt alleen bij vertebraten voor (6). Opvallend is dat het in staat is om zich almaar
aan te passen aan veranderende pathogenen met behulp van een dynamisch pathogeenherkenningssysteem (14). Tevens zijn er geheugen T- en B-lymfocyten (5), die voortkomen uit eerder
geactiveerde T- en B-lymfocyten. De geheugencellen blijven in een soort slaaptoestand totdat ze
geactiveerd worden door herkenning van hun specifieke antigeen gepresenteerd op APCs. Eenmaal
geactiveerd vindt er een snelle klonale expansie plaats die groter is dan bij de initiële respons (14).
Voor een goede immuunrespons is het belangrijk dat het immuunsysteem een onderscheid maakt
tussen lichaamsvreemde en lichaamseigen antigenen (4, 6). Hiertoe vindt er tijdens de embryonale
fase een positieve en negatieve selectie plaats in de thymus (4, 12, 15). Prelymfocyten worden
geselecteerd op het reageren op MHC klasse I of II (positieve selectie), alsmede op het niet reageren
4
op lichaamseigen antigenen (negatieve selectie) (7, 12). De kleine fractie prelymfocyten die overblijft,
heeft een lage maar significante affiniteit voor verschillende peptiden die gebonden zijn door eigen
MHC moleculen (15). Deze prelymfocyten matureren en komen in een recirculerende pool terecht (4).
In het lymfoïd weefsel wachten ze op activatie door antigeen (12).
De verworven immuniteit ontwikkelt zich gedurende het leven. Bij de geboorte is het nog sterk
onderontwikkeld. Daarom is de overdracht van maternale immuniteit enorm belangrijk. Per diersoort
verschilt de mate van overdracht via de placenta. Hoe minder de overdracht via de placenta, des te
belangrijker is de overdracht via de moedermelk. Primaten kennen een totale transfer van maternale
antilichamen, enerzijds via de placenta van immunoglobuline (Ig) G en anderzijds postpartum IgA via
de moedermelk (16).
2.2.2.1. Celgemedieerde immuniteit
T-lymfocyten zijn de voornaamste cellen bij celgemedieerde immuniteit. Ze bezitten T-cel receptoren
(TCRs) die antigenen herkennen in de vorm van peptiden gebonden aan MHC klasse I of II (zie
paragraaf 2.2.1.). Er zijn twee soorten T-lymfocyten: de CTL en de T-helper cellen (TH). De CTL doden
geïnfecteerde gastheercellen (5). Ze bezitten CD8 receptoren die reageren met ligandgebonden MHC
klasse I (5, 17, 18). TH hebben een ondersteunende functie (19) en worden geactiveerd na binding
van hun CD4 receptoren met MHC klasse II (7). In eerste instantie dacht men dat er slechts twee
soorten TH waren: TH1 en TH2. Deze onderverdeling was gebaseerd op de verschillende cytokines die
ze produceren en hun functionele activiteiten (19). Inmiddels zijn er al vier soorten TH aangetoond:
TH1, TH2, TH17 en regulerende T-cellen (Treg). De aanwezigheid van specifieke cytokines bepaalt in
belangrijke mate de richting waarin naïeve TH differentiëren (5). Tevens speelt de interactie tussen de
co-stimulatoren een rol (13). Daarnaast lijkt de dosis antigeen van invloed te zijn (zie verder) (20, 21).
T H1
TH1 ontstaan in aanwezigheid van interleukine (IL) 12 (5, 20), die afkomstig is van geactiveerde
macrofagen en DCs (20). Voorts kan co-stimulator B7-1 de ontwikkeling van TH1 stimuleren (zie
hoger) (13). Opvallend is dat in afwezigheid van IL-12 de TH respons automatisch van TH1 naar TH2
gaat (7). Een lage (20) of gemiddelde, maar zeker geen hoge dosis (21) antigeen leidt vaak tot TH1
differentiatie.
Na activatie zetten TH1 verschillende cytokines vrij, waaronder interferon γ (IFN-γ) (5, 20, 21, 22) en
IL-2 (20, 21, 22). De cytokines zijn over het algemeen pro-inflammatoir, hetgeen resulteert in
weefselschade gedurende de pathogene uitdaging (20). IFN-γ activeert macrofagen, waardoor de
microbicidale activiteit van de macrofagen gestimuleerd wordt en deze meer IL-12 vrijzetten (20). Het
inhibeert de ontwikkeling van TH2 en stimuleert de ontwikkeling van TH1. Voorts activeert IFN-γ NKs,
stimuleert het de productie van IgG en inhibeert het de productie van IgE (7) door B-lymfocyten (20).
IL-2 speelt een belangrijke rol bij het behouden van geactiveerde T-lymfocyten én bij het stimuleren
van de proliferatie en differentiatie van T- en B-lymfocyten, NKs, macrofagen en geheugencellen (7,
14, 24).
Voorts produceren TH1 verschillende chemokines (21), waaronder CXCL9 en CXCL10 (23) en zetten
ze een aantal cytokines vrij, die TH2 ook kunnen secreteren: IL-3, tumor necrosis factor (TNF) α en
granulocyt macrofaag kolonie-stimulerende factor (GM-CSF) (22). IL-3 stimuleert de proliferatie en
differentiatie van hematopoëtische voorlopercellen in monocyten, granulocyten, megakaryocyten,
5
erythrocyten, eosinofielen en mastcellen. (25). TNF-α stimuleert de vrijzetting van verschillende
groeifactoren en cytokines en is betrokken bij ontstekingsprocessen. GM-CSF stimuleert tenslotte de
groei en differentiatie van granulocyten, macrofagen, DCs en eosinofielen (24).
T H2
Naïeve TH differentiëren zich in TH2 onder invloed van IL-1 (7) en IL-4 (5, 20, 24). Geactiveerde
macrofagen en DCs secreteren IL-1 (7). IL-4 wordt vrijgezet door mastcellen, basofielen (7, 10) en
reeds geactiveerde TH2 (7, 13). Tevens kan B7-2 de ontwikkeling van TH2 bewerkstelligen (zie hoger)
(7, 13). Een TH2 respons is mogelijk bij een bredere range aan concentraties van antigeen dan bij TH1
(21). Zo kan differentiatie ook plaatsvinden bij een hogere dosis antigeen. Dit zou mogelijk kunnen
liggen aan het feit dat antigeen bij een hogere dosis niet gepresenteerd wordt door cellen die IL-12
produceren (zie volgend punt). TH2 kunnen veranderen in TH1 bij voldoende aanwezigheid van IFN-γ
(20).
TH2 zijn verantwoordelijk voor het vrijzetten van IL-4, IL-5 (5, 20, 22), IL-6 (20, 22), IL-9 (21), IL-10
(22), IL-13 (5, 20, 22) en transforming growth factor β (TGF-β) (20). Naast het differentiëren van
naïeve T-lymfocyten in TH2, stimuleert IL-4 samen met IL-5 de productie van IgE door B-lymfocyten
(10, 20) en het activeren van eosinofielen (20). Tevens stimuleren IL-4 en IL-13 de groei en
differentiatie van de B-lymfocyten en vergroten ze de expressie van MHC klasse II en Fc- receptoren
aan de oppervlakte van de B-lymfocyten (7). Zowel IL-4 als IL-13 zijn antagonisten voor IFN-γ. TH2
afkomstige cytokines remmen derhalve ontstekingsreacties ten behoeve van het beperken van de
schadelijke effecten van de TH1 respons (20). IL-5 stimuleert de B-lymfocyten te differentiëren in
plasmacellen, waarbij IL-6 betrokken is bij de finale differentiatie. Voorts stimuleert IL-5 de IgG en IgM
productie door B-lymfocyten en is het verantwoordelijk voor het mobiliseren en activeren van
eosinofielen. Samen met IL-5 stimuleert IL-6 de productie van IgA en samen met IL-1 de productie
van IgM (7). Tevens activeert IL-6 hematopoëtische voorlopercellen (24) en is het verantwoordelijk
voor de differentiatie van naïeve T-lymfocyten naar TH17 (5) (zie volgend punt). IL-10 inhibeert de
werking van TH1 en onderdrukt de activiteit van macrofagen (7). TGF-β is tenslotte verantwoordelijk
voor de differentiatie van naïeve T-lymfocyten in Treg (zie verder) (10, 26) en inhibeert de differentiatie
van naïeve T-lymfocyten in TH1, TH2 en CTL (26)
Naast deze cytokines produceren TH2 net als TH1 IL-3, TNF-α, GM-CSF (zie hoger) (22) en zetten ze
verschillende chemokines vrij (21) waaronder CCL17 en CCL22 (23).
TH17
In aanwezigheid van IL-6 worden TH17 gevormd. Ze zetten IL-17 en IL-22 vrij. IL-17 stimuleert de
expressie van verschillende immuunmediatoren van de aangeboren immuniteit zoals IL-6, IL-8 en
granulocyt kolonie-stimulerende factor (G-CSF) en prostaglandine E2 (PGE2). Veel van deze
mediatoren zijn verantwoordelijk voor het rekruteren van neutrofielen naar de plaats van de infectie
(5). Tevens reguleert IL-17 de immuunrespons tegen bacteriën en fungi (7). IL-22 stimuleert samen
met IL-17 de junctionale integriteit van epitheel en de expressie van antimicrobiële peptiden op
keratinocyten (5).
6
Treg
Naïeve T-lymfocyten differentiëren zich in Treg onder invloed van TGF-β. TGF-β wordt gesecreteerd
door geactiveerde epitheliale cellen en macrofagen (10). Treg zetten op hun beurt ook weer TGF-β vrij
(5) en IL-10 (27). Deze cytokines zorgen voor het stoppen van inflammatoire immuunreacties (zie ook
hoger) (7, 10, 26).
2.2.2.2. Humorale immuniteit
Bij de humorale immuniteit spelen B-lymfocyten een belangrijke rol. B-lymfocyten herkennen hele
antigenen met hun B-cel receptor (BCR) (5, 6, 7, 17). Binding van antigenen aan de BCR is evenwel
niet voldoende om de B-cel ook daadwerkelijk te activeren. Er dient ook interactie plaats te vinden
tussen CD40 op de B-lymfocyten en CD154 (CD40-L (28)), welke alleen op geactiveerde T-lymfocyten
zitten (6, 7). T-lymfocyten hebben dus een directe aandeel in het activeren van B-lymfocyten.
Daarnaast stimuleren ze de B-lymfocyten ook nog indirect met behulp van de cytokines die ze
secreteren (zie paragraaf 2.2.2.1.).
Op het moment dat Ig secretie nodig is transformeren geactiveerde B-lymfocyten in plamacellen. Deze
zijn in staat om een grote hoeveelheid Ig te produceren (4, 7). Er zijn verschillende soorten Ig’s die
allemaal een andere functie hebben (29). In tabel 1 staan deze schematisch weergegeven.
Tabel 1. Overzicht van de eigenschappen van de verschillende immunoglobulines
Ig
IgA
Eigenschappen
Wordt geproduceerd door plasmacellen die gelegen zijn in de wand van het ademhalings-, maag-darm-, en
urinairstelsel, de huid en borstklieren (7);
Wordt vrijgezet via epitheelcellen in externe excreties (7);
Is belangrijk bij de mucosale immuniteit (zie paragraaf 2.2.3.) (30);
Wordt andere bij primaten overgedragen via de moedermelk (16);
Kan geen complement activeren, noch opsoniseren (7);
Agglutineert, neutraliseert en voorkomt adhesie van pathogenen aan de epitheliale lichaamswand (7).
IgD
Functie is onbekend (30).
IgE
Is betrokken bij allergische reacties (type I hypersensitiviteit (7)) dankzij de hoge affiniteit van Fc-receptoren op
mastcellen en basofielen voor IgE antilichamen (29);
Is onder andere betrokken bij de immuniteit tegen worminfecties (29).
IgG
Wordt het meest geproduceerd gedurende een secundaire humorale immuunrespons (29);
Kan bij primaten via de placenta naar de foetus worden overgedragen (16);
Kan complement binden en activeren (29).
IgM
Wordt geproduceerd door plasmacellen in de milt, lymfknopen en beenmerg (7);
Is vooral in hoge concentraties in het bloed aanwezig (7) tijdens de eerste stadia van de primaire immuunrespons
(29);
Kan complement activeren, opsoniseren, virussen neutraliseren en agglutineren (7).
7
2.2.3. Mucosale immuniteit
Het georganiseerd mucosa-geassocieerd lymfoïd weefsel (MALT) waarborgt de mucosale immuniteit.
MALT is een algemene term en wordt onderverdeeld naar gelang de anatomische strategische
lokalisatie. Zo is er darm-geassocieerd lymfoïd weefsel (GALT), bronchus-geassocieerd lymfoïd
weefsel (BALT), maagmucosa-geassocieerd lymfoïd weefsel en lymfoïd weefsel van de Ring van
Waldeyer. De distributie, aanwezigheid, morfologie en evolutie van MALT verschilt per diersoort. Deze
verschillen worden veroorzaakt door anatomische en fysiologische karakteristieken en de verschillen
in blootstelling aan antigenen (31). Het MALT ligt vlak onder de epitheliale oppervlakte en bestaat uit
georganiseerd, gestructureerd lymfoïd weefsel met lymfoïde follikels en interfolliculaire gebieden. De
lymfoïde follikels worden hoofdzakelijk gevormd door B-lymfocyten die gelegen zijn in een netwerk
van folliculaire DCs. De interfolliculaire gebieden bevatten voornamelijk T-lymfocyten (32).
Het mucosale immuunsysteem wordt onderverdeeld in een plaats waar de antigenen worden opgepikt
ter initiatie van de immuunrespons en een plaats waar de immuunreactie tot uiting komt (33). Het
epitheel dat over het MALT ligt, is rijkelijk geïnfiltreerd met lymfocyten. Dit epitheel bevat ook
zogenaamde membraneuze cellen (M-cellen) (31). Deze cellen nemen antigenen op en dragen dit
over aan APCs die onder het epitheel liggen. De APCs presenteren de antigenen vervolgens aan Tlymfocyten, die op hun beurt de IgA secreterende B-lymfocyten activeren. De geactiveerde T- en Blymfocyten verlaten de plaats van initiatie en gaan naar de lokale drainerende lymfknoop (33). Hier
activeren ze de lokaal gelegen lymfocyten. Na activatie worden deze lymfocyten afgevoerd naar de
bloedcirculatie. Via het bloed komen ze op de plaats van bestemming, alwaar ze de antigenen
neutraliseren (32). Dit proces wordt ‘homing’ genoemd. De plaats van bestemming kan de plaats van
initiatie zijn, maar kan ook andere mucosa betreffen. Lokale initiatie kan dus uiteindelijk leiden tot een
algemene mucosale immuunrespons (33). Hierbij is het opvallend dat er een voorkeursdistributie is.
Zo leidt stimulatie van het GALT voornamelijk tot secretie van IgA in de darm, terwijl stimulatie van de
bovenste delen van de luchtwegen tot expressie van IgA in nasale secreties, speeksel en het
genitaalstelsel leiden (34).
2.3.
Controle van het immuunsysteem
Cytokines spelen een belangrijke rol in de regulatie van het immuunsysteem. Hun expressie is strak
gereguleerd, want overmatige expressie kan leiden tot koorts, oedeem, pijn, weefselschade,
systemische ontstekingsreacties en mogelijk de dood (5). De regulatie vindt op verschillende
manieren plaats. Ten eerste speelt de expressie van receptoren een rol. IL-2 kan bijvoorbeeld alleen
binden op T-lymfocyten als de receptor voor IL-2 tot expressie is gebracht op het celoppervlak. Bij
rustende T-lymfocyten is deze expressie laag. Ook specifieke bindingsproteïnen kunnen de impact
van cytokines beïnvloeden. Deze eiwitten binden op receptoren voor cytokines zodat deze niet meer
beschikbaar zijn. Voorts kunnen cytokines worden tegengewerkt door antagonisten (7). Zo zijn IL-4 en
IL-13 bijvoorbeeld antagonisten voor IFN-γ (20).
Tenslotte nemen het autonome zenuwstelsel en het neuro-endocriene systeem een pivotale rol in bij
het reguleren van de vrijzetting van cytokines. Deze twee systemen werken samen om een goede
balans te vinden in de activatie van het immuunsysteem (4, 35). Het belangrijkste onderdeel van het
neuro-endocriene systeem is de hypothalamus-hypofyse-bijniermerg as (HPA) (4, 24). Veranderingen
in de activiteit van de HPA lopen parallel met de activatie van het immuunsysteem (36). IL-1 (37, 38),
8
IL2 (39), IL-6 (37, 38), IL-11, IL-12 (39) en TNF-α (37, 38) zijn belangrijke stimulatoren van de
hypothalamus. De hypothalamus produceert na stimulatie het corticotroop-releasing hormoon (CRH).
CRH stimuleert de hypofyse voorkwab (adenohypofyse) om adrenocorticotroop hormoon (ACTH) te
produceren. ACTH wordt vervolgens vrijgezet in de systemische bloedbaan en stimuleert de
bijnierschors tot het produceren en vrijzetten van glucocorticoïden (cortisol/corticosterone). ACTH en
glucocorticoiden kennen een negatieve feedback richting de hypofyse en de hypothalamus (4).
De rol van glucocorticoïden in de regulatie van het immuunsysteem is overigens zeer complex.
Glucocorticoïden stimuleren enerzijds de acute fase respons door de lever door het verhogen van de
gevoeligheid voor mediatoren zoals IL-1 en TNF-α. Hierdoor wordt de lever gestimuleerd tot het
produceren van acute fase eiwitten zoals amyloid A en complement. Tegelijkertijd onderdrukken
glucocorticoïden de algemene immuunrespons (43) door de expressie van pro-inflammatoire
cytokines (26, 40), waaronder IL-1, IL-2, IFN-γ en TNF-α (26), en de activatie van immuuncellen (zie
verder) (40) te inhiberen.
Normaliter varieert de concentratie glucocorticoïden in het bloed gedurende de dag (4, 41) en wordt
het gereguleerd door het corticosteroïd-bindend globuline (CBG) (4, 42). Gebonden glucocorticoïden
zijn niet beschikbaar voor de weefsels. Onder normale omstandigheden is 90% van het endogene
corticosteroïd gebonden aan CBG en daardoor niet beschikbaar voor receptoractivatie (4). Bij het
overschrijden van normale concentraties in het bloed, worden glucocorticoïden immunosuppressief en
anti-inflammatoir (4, 24, 42, 43, 44). Mogelijk gebeurt dit om het dier te beschermen tegen
overactiviteit van zijn eigen ontstekingsrespons op een trauma (42). Zo onderdrukken ze het vrijzetten
van chemokines door lymfocyten, monocyten en granulocyten, waardoor er minder fagocyterende
cellen worden aangetrokken naar de plaats van ontsteking. Voorts stimuleren ze de apoptose van Ten B-lymfocyten (43) en beïnvloeden ze de regulatie van de distributie en aantrekking van onder
andere neutrofielen en macrofagen (4, 45, 38). Dit zorgt voor een verlaagde concentratie aan
lymfocyten, eosinofielen, basofielen, macrofagen en monocyten, maar een verhoogde concentratie
aan neutrofielen (43). Interactie tussen adhesiemoleculen op leukocyten en endotheelcellen (4), zoals
CD18 met ICAM-1 (7), bepalen de locatie van immuuncellen in het lichaam. De adhesiemoleculen zijn
van belang bij het rollen over het endotheel van de immuuncellen, hun verankering en het uittreden uit
de
bloedbaan
naar
het
ontstekingsweefsel.
De
glucocorticoïden
kunnen
veranderingen
teweegbrengen in de functie of expressie van deze adhesiemoleculen. Hierdoor wordt de infiltratie van
immuuncellen naar de plek van de ontsteking verhinderd, wat resulteert in een onderdrukking van de
ontstekingsreactie ter bescherming van de gastheer (4).
Het autonome zenuwstelsel kan zowel direct als indirect invloed uitoefenen op het immuunsysteem.
Bijna alle organen van het immuunsysteem zijn verbonden met het autonome zenuwstelsel. Als een
pathogeen binnendringt, wordt dit gesignaleerd door de sensibele vezels. Deze informatie wordt naar
het centraal zenuwstelsel vertaald (4), wat leidt tot de vrijzetting van verschillende neurotransmitters
en -peptiden, zoals acetylcholine, norepinefrine en dopamine (39). Daarnaast zullen de sensibele
zenuwvezels lokaal substantie-P vrijzetten. Substantie-P trekt neutrofielen en macrofagen aan, die
lokaal pro-inflammatoire cytokines vrijzetten. In een latere fase zorgt substantie-P er ook voor dat
fibroblasten fibrine produceren om de ontstane wonde te dichten (4). Naast deze directe invloed is het
autonome zenuwstelsel verantwoordelijk voor het vrijstellen van catecholamines door het bijniermerg
na stimulatie door de sympathicus. Catecholamines inhiberen evenals glucocorticoïden (zie hoger) de
expressie van pro-inflammatoire cytokines (26, 40).
9
3.
OORZAKEN VAN VERZWAKKING VAN HET IMMUUNSYSTEEM
3.1.
Inleiding
Het immuunsysteem wordt elke dag uitgedaagd door allerlei factoren. Normaliter is het
immuunsysteem goed in staat om de gastheer hiertegen te beschermen. Dit lukt echter niet altijd. Uit
de quick-scan (zie hoofdstuk 1) zijn een aantal mogelijke immuunuitdagende factoren naar voren
gekomen die van invloed zouden kunnen zijn op het functioneren van het immuunsysteem van de
Berberapen. Hierbij gaat het om parasitaire, protozoaire, bacteriële en mycotische infecties (zie
paragraaf 3.2.) en stress (zie paragraaf 3.3.). In dit hoofdstuk wordt ingegaan op welke manier deze
factoren een bedreiging kunnen vormen voor de gastheer.
3.2.
Parasitaire, protozoaire, bacteriële en mycotische infecties
3.2.1.
Infecties bij de Berberapen van AAP
Bij niet-humane primaten komen parasitaire en protozoaire infecties regelmatig voor (3, 46). Deze
infecties zijn vaak asymptomatisch. Dat houdt in dat eventuele pathologie meestal niet direct wordt
veroorzaakt door de parasieten zelf, maar eerder door de uitgelokte immunologische reacties (zie
paragraaf 3.2.2.) (27). Uit de quickscan blijkt dat een deel van de Berberapen bij AAP onder andere
geïnfecteerd is geweest met Trichuris spp., Entamoeba spp. en/of Giardia spp. (2). Deze parasieten
houden zich op in het gastro-intestinaal stelsel en hebben onder andere colitis en diarree tot gevolg
(47, 48, 49). Zij worden veelal opgenomen via besmet drinkwater of voedsel en zijn zoönotisch (47,
50).
Ook bacteriële en mycotische infecties komen veelvuldig voor bij niet humane primaten (3). Zo werd
bij de groep onderzochte Berberapen Shigella spp., Campylobacter spp., pathogene E. coli en
Candida
albicans
vastgesteld
(2).
De
aangetroffen
bacteriën
veroorzaken
voornamelijk
(hemorrhagische) diarree (51, 52, 53). Candida albicans is een vreemde eend in de bijt omdat het
hierbij gaat om een commensale gist die pathogeen wordt bij een onderdrukking van het
immuunsysteem en dan leidt tot lokale infecties onder andere op de huid en in de mond, maar ook
eventueel tot een systemische infectie (54).
3.2.2.
Reactie vanuit het immuunsysteem
De aanwezigheid van parasieten resulteert in vrij stereotype immuunreacties in de gastheer. Ten
eerste leidt het tot een toename van mastcellen, eosinofielen en basofielen (27). Voorts induceert het
TH2 reacties. Hoewel TH2 slechts een beperkt effect hebben op de overlast van de parasieten, zijn ze
van cruciaal belang voor het overleven van de gastheer doorrdat ze ervoor zorgen dat de bijhorende
ontstekingsprocessen niet uit de hand lopen (55, 56). De cytokines van TH2 werken in op mast-,
epitheel- en mucoïdecellen ten einde de parasieten te verdrijven met behulp van mucusproductie of
spiercontracties (27, 55). Wormparasieten reageren hier vaak op door te migreren doorheen het
epitheliale weefsel om zo uitdrijving te vermijden. De hierdoor ontstane weefselbeschadiging lokt
vervolgens ontstekingsreacties uit (55). Er zijn overigens parasieten die de differentiatie van Treg
10
stimuleren,
waardoor
ontstekingsreacties uitblijven (57). Ook
kunnen bepaalde parasieten
schijncytokines produceren, zoals macrofaag-migratie-inhibitiefactor (MIF) en TGF-β (55, 57), wat de
functie van macrofagen beïnvloedt. Dit leidt tot stimulatie van een TH2 respons en immunosuppressie
(55). Parasieten kunnen ook chemokines vernietigen (57) en prostaglandines produceren die de
productie van IL-12 inhiberen, teneinde de TH2 respons te stimuleren (55).
De immunologische respons op een bacteriële infectie hangt af van de soort bacterie die de infectie
veroorzaakt. Indien er toxines worden vrijgezet door de bacterie, zullen Igs proberen deze te
neutraliseren. Daarnaast kunnen de bacteriën gefagocyteerd worden door macrofagen of gedood
worden door NKs en CTL (7). Bacteriën zullen er uiteraard alles aan doen om te overleven. De
aangetroffen bacteriën bij de Berberapen hebben allemaal hun eigen mechanismen hiervoor. Zo zijn
er verschillende soorten pathogene E.coli die variëren in pathogeniciteit. Enterotoxigene E. coli
(ETEC) zorgen voor lokale aantasting van de enterocyten, maar zetten vervolgens ook toxines vrij die
voor grotere schade zorgen. Daarentegen zijn enteropathogene E.coli enkel verantwoordelijk voor
lokale celschade, waardoor een sneller herstel mogelijk is (53). Shigella spp. laten zich opnemen door
M-cellen waarna ze gefagocyteerd worden door macrofagen. Dit leidt tot apoptose van de macrofagen
zelf. De geïnfecteerde macrofagen zetten overigens voordat ze afsterven nog IL-1 vrij, wat het
startsein is voor een acute ontstekingsreactie (51). Campylobacter spp. hebben tenslotte een flagel
die vanwege een andere structuur niet herkend kan worden door TLR5, wat normaliter de receptor is
om flaggellaten te herkennen (52).
3.3.
Stress
Stress is “een constellatie van gebeurtenissen, beginnend met een stimulus (de stressator) die een
reactie in de hersenen teweeg brengt (de perceptie van stress), wat vervolgens leidt tot de activatie
van fysiologische systemen in het lichaam (de reactie op stress)” (58). De hersenen zijn het centrale
orgaan voor de respons op stress. Hier wordt aan de hand van onder andere eerdere
levenservaringen (setpoint) vastgesteld wat wel en niet stressvol is. Dit is dus heel individueel
geregeld. Op basis van de stressbeleving bepalen de hersenen de vereiste fysiologische
aanpassingen en eventuele gedragsverandering als reactie op de stressator ten einde weer terug
naar homeostase te geraken (4). Stress kent voorts vele vormen. Naast fysieke stress, kan ook
psychologische, fysiologische en prenatale stress worden onderscheiden.
Fysieke stress
Deze vorm van stress wordt veroorzaakt door een trauma of een infectie. Gedurende de eerste fase
van een ontstekingsproces neemt onder invloed van fysieke stress de concentratie glucocorticoïden
sterk toe (62). Dit kan helpen bij de strijd tegen de infectie en bij het herstel (zie paragraaf 2.3.).
Psychologische stress
Bij situaties van angst en opwinding is er sprake van psychologische stress. Hieronder valt ook sociale
stress. Opvallend is dat, in tegenstelling tot wat verwacht mag worden, sociale stress leidt tot een
bepaalde mate van resistentie tegen glucocorticoïden, waardoor pro-inflammatoire cytokines meer
kans krijgen. Dit kan implicaties hebben voor bijkomende infecties, waarbij het ontstekingsproces uit
balans gebracht kan worden, met ernstige weefselschade tot gevolg (63).
11
Fysiologische stress
Fysiologische stress omvat stress door tekorten aan voedsel en water. Tekorten kunnen directe
gevolgen hebben voor de genexpressie in immuuncellen. Vitamine A is bijvoorbeeld belangrijk in de
controle van TH maturatie in het gastro-intestinale stelsel en vitamine D beïnvloedt het
immuunsysteem zowel direct als indirect via de calciumhomeostase (5). Tevens is aangetoond dat
een tekort aan zink leidt tot verminderde productie van TH1 cytokines, verminderde activiteit van NKs
en CTL (64).
Prenatale stress
Stress voor de geboorte leidt tot een andere imprinting van de HPA (65). Nakomelingen van
gestresseerde drachtige moeders kunnen fysiologische en gedragsafwijkingen vertonen, zoals
ondergewicht bij geboorte en motorische en cognitieve achterstand. Stress verhoogt de maternale
circulatie van glucocorticoïden en catecholamines (66, 67). De glucocorticoïden en catecholamines
verlagen de trofische functie van de placenta, wat leidt tot veranderingen in de ontwikkelingen van het
limbisch- en immuunsysteem (67) en tot een andere setpoint van de HPA (68). Prenatale stress
stimuleert pro-inflammatoire condities en verandert de cellulaire immuniteit door een toename aan
CTL en NKs (66). Voorts leidt het bij mannelijke en vrouwelijke nakomelingen tot een respectievelijk
lager en hoger niveau van IgG dan normaal (16).
Stress kan acuut optreden of juist chronisch zijn (58, 59). Bij acute stress treden er adaptieve
maatregelen in werking ten einde te overleven. Dit wordt ‘allostasis’ genoemd (60, 61). De meest
voorkomende allostatische reacties gaan uit van het sympathische zenuwstelsel en de HPA. Het
sympathische zenuwstelsel zorgt voor het alert maken van het lichaam. Activatie leidt tot het vrijzetten
van catecholamines door het bijniermerg (59, 60). Stimulatie van de HPA resulteert in een
kortdurende hogere concentratie glucocorticoïden in het bloed. Normaliter blijven de concentraties
binnen de normaalwaarden. Zoals besproken in paragraaf 2.3. zijn zowel de catecholamines als de
glucocorticoïden nauw verbonden met de regulatie van het immuunsysteem (36, 40).
Wanneer de stresssituatie voorbij is, geven de hersenen het signaal om de concentraties
catecholamines en glucocorticoïden weer naar de normale concentratie terug te brengen. Indien de
situatie niet naar normaal teruggaat, is er sprake van ‘allostatische overload’. Er zijn verschillende
situaties die hiertoe kunnen leiden. Ten eerste kan het gebeuren bij het frequent ervaren van stress.
Er is dan sprake van chronische stress. Voorts kan adaptatie aan herhaalde stressoren van hetzelfde
type falen, waardoor een verlengde blootstelling aan catecholamines en glucocorticoïden plaatsvindt.
Ook kan er allostatische overload optreden wanneer het niet lukt om de allostatische respons af te
breken (38). De concentratie stresshormonen blijft dan te hoog. In al deze drie situaties is er sprake
van een chronisch te hoge concentratie aan glucocorticoïden en catecholamines die buiten de
normaalwaarden treedt. Dit resulteert in immunosuppressie en anti-inflammatoire respons (zie
paragraaf 2.3) (4, 24, 44, 43, 42), wat kan leiden tot een hogere gevoeligheid voor infectieuze agentia
en tumoren (38).
12
4.
DISCUSSIE
Naar aanleiding van de uitgevoerde quick-scan naar de problemen bij Berberapen die opgevangen
worden door AAP is de hypothese geformuleerd dat indien de Berberapen al op jonge leeftijd bij AAP
worden binnengebracht, de kans groot is dat ze over een verzwakt of overbelast immuunsysteem
beschikken. Dit heeft vervolgens tot gevolg dat deze groep apen gevoeliger is voor allerlei infecties. In
de literatuur zijn aanwijzingen gevonden die deze hypothese deels ondersteunen. Zo is aangetoond
dat hoewel acute stress ondersteunend kan werken op het immuunsysteem, chronische stress
immunosuppressief en anti-inflammatoir is (4, 24, 44, 43, 42). Dit kan leiden tot een hogere
gevoeligheid voor infectieuze agentia en tumoren (38). Daarbij zorgt sociale stress voor een bepaalde
mate van resistentie tegen glucocorticoïden, waardoor pro-inflammatoire cytokines meer kans krijgen
(63).
Uit de quick-scan komt naar voren dat de Berberapen op verscheidene manieren last hebben van
verschillende vormen van chronische stress. Een aantal Berberapen vertoont zelfmutulerend gedrag,
waardoor er continu wondjes ontstaan die door het lichaam geheeld moeten worden. Tevens vinden
er van tijd tot tijd gevechten plaats in de verblijven van de apen, waardoor sommige apen (ernstig)
gewond raken. Daarnaast is het bekend dat veel van de Berberapen een ontoereikend dieet hebben
gehad voordat ze bij AAP terecht kwamen. Hierdoor is de kans aanwezig dat ze essentiële
voedingssupplementen missen die van belang zijn voor een goede werking van het immuunsysteem,
zoals vitamine A, vitamine D en zink. Bij AAP krijgen alle jonge Berberapen inmiddels vitamine D
supplementen ter versterking van de botgroei en een betere ontwikkeling van het immuunsysteem.
Tevens krijgen de apen een uitgebalanceerd dieet, waardoor er geen tekorten meer bestaan. Wel zijn
de apenhal en quarantaine vrij donker, waardoor er relatief weinig zonlicht binnenkomt (2).
Aanvullend op het bovenstaande blijkt uit de quick-scan dat alle Berberapen bij AAP blootgesteld
worden aan allerlei vormen van psychologische en sociale stress. Deze stress begint al vanaf het
moment dat ze uit het wild worden gevangen en worden opgesloten in kleine kooien. Vervolgens
worden ze binnen een korte tijd meerdere keren verhuisd, wat eveneens als stresserend kan worden
ervaren. Bij AAP aangekomen worden ze ook nog minimaal twee keer herplaatst; eerst voor 3
maanden naar de quarantaine en dan naar de drukke apenhal. De apenhal op zichzelf is ook weer
een bron van stressfactoren. Vooropgesteld dient te worden dat deze hal niet gebouwd is voor
langdurige opvang van apen; de verblijven zijn relatief klein ten opzichte van de grootte van de
groepen. Daarnaast staan de verblijven dicht op elkaar waardoor er voortdurend rivaliserend contact
bestaat tussen de verschillende groepen. Om dit te verminderen worden de groepen Berberapen
zoveel mogelijk uit elkaars zicht gezet, bijvoorbeeld door het plaatsen van een andere apensoort
tussen twee verblijven met Berberapen. Dit voorkomt echter niet dat de groepen elkaar nog steeds
kunnen horen. Voorts wordt de groepssamenstelling continu veranderd. Hierdoor ontstaat er onrust in
die specifieke groep, wat weer een weerslag heeft op de rest van de apen in de hal (2).
Ook de verzorgers kunnen een bron van stress zijn. Allereerst al door hun aanwezigheid en het lawaai
dat ze maken. Maar ook het schoonmaken van de verblijven leidt tot onrust in de groepen. De
groepen zijn namelijk te groot, waardoor niet alle apen naar het buitenverblijf kunnen tijdens het
schoonmaken van de verblijven. Het creëren van grote groepen is echter een bewuste beleidskeuze
van AAP. Ten eerste komen de apen in het wild ook in grote groepen voor, waarbij er een natuurlijke
hiërarchie ontstaat. Het zorgt ervoor dat iedereen in de groep wel een vriend heeft. Eventuele stress
13
door dominant gedrag in de groep wordt ook veel beter verdeeld in een grote groep. Tenslotte zijn
grotere groepen makkelijker in één keer definitief te herplaatsen naar een reservaat of dierentuin.
De wijze van verzorging kan ook een impact hebben op de stressbeleving van de groepen apen.
Zolang niet zeker is of jonge Berberapen met de groep mee-eten, krijgen ze extra sojamelk. Ook zieke
apen moeten op individuele basis medicatie toegediend krijgen. Om dit te realiseren worden deze
apen tijdelijk afgezonderd van de groep, wat leidt tot jaloezie en verstoringen in de rangorde. Om dit
zoveel mogelijk te vermijden, proberen de verzorgers de rangorde te eerbiedigen door bijvoorbeeld de
leiders eerst wat extra’s te geven. Hierdoor zijn die afgeleid en kunnen de verzorgers zich richten op
de dieren die speciale aandacht nodig hebben (2).
Of de Berberapen ook prenatale stress hebben ondervonden is onbekend. Daarvoor zou nader
onderzoek gedaan moeten worden bij de groepen die nog in het wild leven. Indien de stropers
groepen continu opjagen, kan een drachtige moeder dermate gestresseerd raken dat prenatale stress
bij de nakomelingen niet ondenkbaar is. Hierdoor kan de HPA setpoint aangepast zijn, waardoor er
fysiologisch anders gereageerd wordt op stresserende factoren (zie paragraaf 3.3.) (65).
Naast dat er sprake is van stress, is voorts uit de quick-scan naar voren gekomen dat een groot deel
van de Berberapen ontvankelijk is voor parasitaire infecties. Voordat het ontwormingsbeleid in 2005
verscherpt werd, was 69% van de apen een of meerdere keren geïnfecteerd geweest door een
parasiet. Na aanscherping van het beleid is dit percentage gedaald tot 15%. Opvallend is dat deze
infecties allemaal bij Berberapen plaatsvonden die op jonge leeftijd al bij AAP waren binnengebracht.
De aanwezigheid van parasieten en bacteriën in de verblijven wordt deels verklaard door de gebruikte
bodembedekking: deep litter. Het vormt een biobodem waarbij goede bacteriën langzaam de bodem
composteren. Bij teveel vervuiling en te ondiepe lagen, zoals bij AAP thans soms het geval is, kan de
deep litter zijn werk evenwel niet doen. Hierdoor wordt de deep litter een broeinest voor parasieten en
bacteriën. Hierbij komt dat er ratten in de deep litter wonen die pathogene bacteriën en parasieten met
zich meedragen en zo ervoor zorgen dat de infectiedruk in de verblijven hoog blijft (2). Parasieten en
bacteriën bezitten allerlei mogelijkheden om het immuunsysteem te ondermijnen (7, 55, 57), wat kan
leiden tot uitbreiding van de infecties als het immuunsysteem niet in staat is om alsnog adequaat op te
treden.
Uit het bovenstaande kan beredeneerd worden dat de Berberapen door chronische stress mogelijk
immunosuppressief zijn, wat resulteert in onder andere een grotere gevoeligheid voor infecties. De
vraag blijft echter of dit specifiek geldt voor de Berberapen die al jong bij AAP binnengebracht worden
of meer algemeen. De aanwezigheid van parasitaire infecties, ondanks een heel strikt
ontwormingsbeleid, bij de groep die al jong bij AAP arriveert, wijst in de richting van een specifiek
probleem in de immuniteit bij deze groep. Het kan echter zijn dat het instroompercentage bij AAP van
jonge apen (68%) een vertekend beeld geeft, waardoor het lijkt dat voornamelijk deze groep
problemen hebben. Vooralsnog kan er, ook op basis van de literatuur, niet geconcludeerd worden dat
alleen de jong gearriveerde Berberapen gevoeliger zijn voor infecties als gevolg van een verzwakt
immuunsysteem.
Voorts kan niet zondermeer gesteld worden dat door chronische blootstelling aan stress het
immuunsysteem
van de Berberapen bij AAP onder druk staat. Immers, geen van de
wetenschappelijke bronnen beroept zich specifiek op de situatie bij niet-humane primaten. De meeste
onderzoeken hebben plaatsgevonden bij ratten en mensen. Of de situatie dus ook geldend is voor
niet-humane primaten is niet bewezen. Er zijn daarentegen ook geen aanwijzingen aangetroffen die
erop wijzen dat de situatie bij niet-humane primaten totaal anders zou zijn.
14
5.
BESLUIT
Uitgaande van de besproken literatuur kan gesteld worden dat er zeker aanwijzingen zijn die de
hypothese van een verzwakt of veranderd immuunsysteem bij de Berberapen van AAP onderbouwen,
maar dat er aanvullend onderzoek nodig is om dit te bewijzen. Voor dit aanvullend onderzoek is het
noodzakelijk dat er een controle populatie bestaat, waarvan bekend is dat over het algemeen rust
bestaat in de groep. Het moet dus een groep zijn, die al ruime tijd op dezelfde locatie zit, in een voor
Berberapen prettige omgeving en gevarieerd is in leeftijdsopbouw. Het aanvullend onderzoek zal zich
allereerst moeten richten op het vaststellen van de circadische concentraties aan glucocorticoïden en
catecholamine gedurende niet-stressvolle situaties. Op basis hiervan kan bepaald worden boven
welke grens er sprake is van een te hoge concentratie. Vervolgens moeten de populaties bij AAP op
verschillende momenten gecontroleerd worden op de concentratie aan glucocorticoïden en
catecholamines om vast te stellen of die chronisch te hoog zijn. Ook zullen nog nader te specificeren
immuunmerkers vergeleken moeten worden tussen de groep Berberapen bij AAP en de
controlegroep. Om dit allemaal mogelijk te maken, zijn bloedstalen nodig. Hierin zit het nadeel van het
onderzoek, want deze kunnen alleen verkregen worden wanneer de dieren onder volledige narcose
zijn. Een dergelijke procedure brengt automatisch heel veel stress met zich mee, wat de verkregen
waarden sterk kan beïnvloeden.
15
REFERENTIELIJST
1. Website van Stichting AAP: www.AAP.nl
2. Verhoeven, I.M. (2008). Quick-scan Berberapen
3. Wolfensohn S., Honess P. (2005). Handbook of primate husbandry and welfare. Blackwell
Publishing Ltd, Oxford. p.2-5; 35-36; 43-44
4. McEwen B.S., Biron C.A., Brunson K.W., Bulloch K., Chambers W.H., Dhabhar F.S., Goldfarb
R.H., Kitson R.P., Miller A.H., Spencer R.L., Weiss J.M. (1997). The role of adrenocorticoids as
modulators of immune function in health and disease: neural, endocrine and immune interactions.
Brain Research Reviews 23, 79-133
5. Lippolis J.D. (2008) Immunological signaling networks: Integrating the body’s immune respons.
Journal of Animal Science 86, E53-E63
6. Medzhitov R., Janeway C.A. (1998) Innate immune recognition and control of adaptive immune
responses. Seminars in Immunology 10, 351-353
7. Tizard I.R. (2008). Veterinary Immunology an introduction. Eight edition. Saunders Elsevier, St.
Louis, Missouri, p.53; 75; 115; 149; 153; 155-157; 159; 286-331
8. Janeway C.A., Medzhitov R. (2002). Innate immune recognition. Annual Review Immunology 20,
197-216
9. Correa S.G., Maccioni M., Rivero V., Iribarren P., Sotomayor C., Riera C.M. (2007). Cytokines and
the immune-neuroendocrine network: what did we learn from infection and autoimmunity?
Cytokine & Growth Factor Reviews 18, 125-134
10. Medzhitov R., Janeway C.A. (1997) Innate immunity: impact on the adaptive respons. Current
opinion in Immunology 9, 4-9
11. Palucka K., Banchereau J. (1999). Dendritic celles: a link between innate and adaptive immunity.
Journal of Clinical Immunology 19, 12-25
12. Janeway C.A. (2001) How the immune system protects the host from infection. Microbes and
Infection 3, 1167-1171
13. Barton G.M., Medzhitov R. (2002). Control of adaptive immune responses by Toll-like receptors.
Current Opinion in Immunology 14, 380-383
+
14. Dooms H., Abbas A.K. (2006). Control of CD4 T-cell memory by cytokines and costimulators.
Immunological Reviews 211, 23-38
15. Sprent J., Cho J. (2008). Self/non-self discrimination and the problem of keeping T cells alive.
Immunology and Cell Biology 86, 54-56
16. Coe C.L., Crispen H.R. (2000). Social stress in pregnant squirrel monkeys (Saimiri boliviensis
peruviensis) differentially affects placental transfer of maternal antibody to male and female
infants. Health Psychology 19, 554-559
17. Banchereau J., Steinman R.M. (1998). Dendritic cells and the control of immunity. Nature 392,
245-252
18. Huseby E.S., White J., Crawford F., Vass T., Becker D., Pinilla C., Marrack P., Kappler J.W.
(2005). How the T cell repertoire becomes peptide and MHC specific. Cell 122, 247-260
19. Mosmann T.R., Cherwinski H., Bond M.W., Giedlin M.A., Coffman R.L. (1986). Two types of
murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted
proteins. The Journal of Immunology 136, 2348-2357
16
20. London C.A., Abbas A.K., Kelso A. (1998). Helper T cell subsets: heterogenity, functions and
development. Veterinairy Immunology and Immunopathology 63, 37-44
21. Mosmann T.R., Sad S. (1996). The expanding universe of T-cell subsets: Th1, Th2 and more.
Review Immunology Today 17, 138-146
22. Kelso A. (1995). Th1 and Th2 subsets: paradigms lost? Immunology Today 16, 374-379
23. Liu L.Y., Bates M.E., Jarjour N.N., Busse W.W., Bertics P.J., Kelly E.A.B. (2007). Generation of
Th1 and Th2 chemokines by human eosinophils: evidence for a critical rol of TNF-α. The Journal
of Immunology 179, 4840-4848
24. Besedovsky H.O., Del Rey A. (1996). Immune-neuro-endocrine interactions: facts and
hypotheses. Endocrine Reviews 17, 64-102
25. Park J.H., Kaushansky K., Levitt L. (1993). Transcriptional regulation of interleukine 3 (IL3) in
primary human T lymfocytes. The Journal of Biological Chemestry 268, 6299-6308
26. Liberman A.C., Druker J., Perone M.J., Arzt E. (2007). Glucocorticoids in the regulation of
transcription factors that control cytokine synthesis. Cytokine & Growth Factor Reviews 18, 45-56
27. Maizels R.M., Balic A., Gomez-Escobar N., Nair M., Taylor M.D., Allen J.E. (2004). Helminth
parasites – masters of regulation. Immunological Reviews 201, 89-116
28. Grewal I.S., Borrow P., Pamer E.G., Oldstone M.B.A., Flavell R.A. (1997). The CD40-CD154
system in anti-infective host defense. Current opinion in Immunology 9, 491-497
29. Stites D.P., et al. (1994). Basic & clinical immunology, 8th edition. Appleton & Lange, USA. 74-75
30. Mestecky J. (1987). The common mucosal immune system and current strategies for induction of
immune responses in external secretions. Journal of Clinical Immunology 7, 265-276
31. Liebler-Tenorio E.M., Pabst R. (2006). MALT structure and function in farm animals. Veterinary
Research 37, 257-280
32. Mestecky J., Abraham R., Ogra P.L. (1994). Common mucosal immune system and strategies for
the development of vaccines effective at the mucosal surfaces. In: Ogra P.L., Mestecky J., Lamm
M.E., Strober W., McGhee J.R., Bienenstock J. Handbook of Mucosal Immunity. Academic Press,
San Diego, CA, USA, 357-372
33. Hathaway L.J., Kraehenbuhl J.P. (2000). The role of M cells in mucosal immunity. Cellular and
Molecular Life Sciences 57, 323-332
34. Russell M.W., Martin M.H., Wu H., Hollingshead S.K., Moldoveanu Z., Mestecky J. (2001).
Strategies of immunization against mucosal infections. Vaccine 19, S122-S127
35. Glaser R., Kiecolt-Glaser J.K. (2005). Stress-induced immune dysfunction: implications for health.
Nature Reviews Immunology 5, 234-251
36. Besedovsky H.O., Del Rey A. (2000). The cytokine-HPA axis feed-back circuit. Zeitschrift für
Rheumatologie 59 [suppl 2], 26-30
37. Turnbull A.V., Rivier C.L. (1995). Regulation of the HPA axis by cytokines. Brain, Behavior and
Immunity 9, 253-275
38. Giirousos
G.P.
(1995).
The
hypothalamic-pituitary-adrenal
axis
and
immune-mediated
inflammation. The New England Journal of Medicine 332, 1351-1362
39. Mix E., Goertsches R., Zettl U.K. (2007). Immunology and neurology. Journal of Neurology 254
[suppl 2], 2-7
40. Deak T., (2008). Immune cells and cytokine circuits: towards a working model for understanding
direct immune-to-adrenal communication pathways. Endocrinology 149, 1433-1435
17
41. Turnbull A.V., Rivier C.L. (1999). Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis by
cytokines: actions and mechanisms of action. Physiological Reviews 79, 1-72
42. Yaeger M.P., Guyre P.M., Munck A.U. (2004). Glucocorticoid regulation of the inflammatory
response to injury. Acta Anaesthesiologica Scandinavica 48, 799-813
43. Sapolsky R.M., Romero L.M., Munck A.U. (2000). How do glucocorticoids influence stress
responses? Integrating permissive, suppressive, stimulatory and preparative actions. Endocrine
Reviews 21, 55-89
44. Dhabhar F.S. (2002). A hassle a day may keep the doctor away: stress and the augmentation of
immune function. Integrative and Comparative Biology 42, 556-564
45. Dhabhar F.S., Miller A.H., McEwen B.S., Spencer R.L. (1995). Effects of stress on immune cell
distribution. Dynamics and hormonal mechanisms. The Journal of Immunology 154, 5511-5527
46. Levecke B., Dorny P., Geurden T., Vercammen F., Vercruysse J. (2007). Gastrointestinal
protozoa in non-human primates of four zoological gardens in Belgium. Veterinary Parasitology
148, 236-246
47. Melfi V., Poyser F. (2007). Trichuris Burdens in zoo-housed Colobus guereza. International
Journal of Primatology 28, 1449-1456
48. Petri W.A., Singh U. (1999). Diagnosis and management of Amebiasis. Clinical Infectious
Diseases 29, 1117-1125
49. Griffiths J.K. (1998). Human cryptosporidiosis: epidemiology, transmission, clinical disease,
traetment and diagnosis. Advances in Parasitology 40, 37-85
50. Dillingham R.A., Lima A.A., Guerrant R.L. (2002). Cryptosporidiosis: epidemiology and impact.
Microbes and Infection 4, 1059-1066
51. Hersh D., Weiss J., Zychlinsky A. (1998). How bacteria initiate inflammation: aspects of the
emerging story. Current Opinion in Microbiology 1, 43-48
52. Janssen R., Krogfelt K.A., Cawthraw S.A., Van Pelt, W., Wagenaar J.A., Owen R.J. (2008). Hostpathogen interactions in Campylobacter infections: the host perspective. Clinical Microbiology
Reviews 21, 505-518
53. Nataro J.P., Kaper J.B. (1998). Diarrhaegenic Escherichia coli. Clinical Microbiology Reviews 11,
142-201
54. Ashman R.B., Papadimitriou J.M., Ott A.K., Warmington J.R. (1990). Antigens and immune
responses in Candida albicans infection. Immunology and Cell Biology 68, 1-13
55. Maizels R.M., Yazdanbakhsh M. (2003). Immune regulation by helminth parasites: cellular and
molecular mechanisms. Nature Reviews 3, 733-744
56. Else K.J., Finkelman F.D., Maliszewski C.R., Grencis R.K. (1994). Cytokine-mediated regulation of
chronic intestinal helminth infection. The Journal of Experimental Medicine 179, 347-351
57. Else K.J. (2005). Have gastrointestinal nematodes outwitted the immune system?. Parasite
Immunology 27, 407-415
58. Dhabhar F.S., McEwen B.S. (1999). Enhancing versus suppressive effects of stress hormones on
skin immune function. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of
America 96, 1059-1063
59. Webster Marketon J.I., Glaser R. (2008). Stress hormones and immune function. Review. Cellular
Immunology 252, 16-26
60. McEwen B.S. (1998). Protective and damaging effects of stress mediators. The New England
Journal of Medicine 338, 171-179
18
61. McEwen B.S. (2008). Central effects of stress hormones in health and disease: understanding the
protective and damaging effects of stress and stress mediators. European Journal of
Pharmacology 583, 174-185
62. Straub
R.H.,
Besedovsky
H.O.
(2003).
Integrated
evolutionary,
immunological,
and
neuroendocrine framework for the pathogenesis of chronic disabling inflammatory diseases. The
FASEB Journal 17, 2176-2183
63. Quan N. Avitsur R., Stark J.L., He L., Shah M., Caligiuri M., Padgett D.A., Marucha P.T., Sheridan
J.F. (2001). Social stress increases the susceptibility to endotoxic shock. Journal of
Neuroimmunology 115, 35-45
64. Prasad A.S. (1998). Zinc and immunity. Molecular and Cellular Biochemistry 188, 63-69
65. Graham J.E., Christian L.M., Kiecolt-Glaser J.K.. (2006). Stress, age and immune function: toward
a lifespan approach. Journal of Behavioral Medicine 29, 389-400
66. Vanbesien-Mailliot C.C.A., Wolowczuk I., Mairesse J., Viltart O., Delacre M., Khalife J., ChartierHarlin M., Maccari S. (2007). Prenatal stress has pro-inflammatory consequences on the immune
system in adult rats. Psychoneuroendocrinology 32, 114-124
67. Merlot E., Couret D., Otten W. (2008). Prenatal stress, fetal imprinting and immunity. Brain,
Behavior and Immunity 22, 42-51
68. Maccari S., Darnaudery M., Morley-Fletcher S., Zuena A.R., Cinque C., Van Reeth O. (2003).
Prenatal stress and long-term consequences: implications of glucocorticoids. Neuroscience and
Biobehavioral Reviews 27, 119-127
19