CruCiale rol voor regulatoire t

P r o e f s ch r i f t b e s p r e k i n g
C r u c i a le r o l voo r r egu l ato i r e
T- c e lle n i n n asa le to le r a n t i e
Auteur
W.W.J. Unger
Tr e f w o o r d e n allergieën, mucosale tolerantie, regulatoire T-cellen, slijmvliezen
Samenvatting
Op 5 november 2004 promoveerde Wendy
Unger aan de Vrije Universiteit te Amsterdam op het proefschrift, getiteld ‘Regulatory
T-cells: key players in nasal tolerance’. Haar
promotor was prof. dr. G. Kraal en haar copromotor was dr. J.N. Samsom (vakgroep Mole-
culaire Celbiologie en Immunologie, VU medisch centrum, Amsterdam). Het proefschrift
beschrijft de resultaten van onderzoek op
het gebied van mucosale tolerantie. Enkele
van de studies en de voornaamste conclusies
worden besproken.
Inleiding
men ontwikkeld om T-celresponsen tegen onschadelijke antigenen onder controle te houden. Eén
daarvan is actieve suppressie van geactiveerde T-cellen door regulatoire T-cellen (Tr-cellen).1,2
In muizen leidt het instilleren van een voedseleiwit,
bijvoorbeeld ovalbumine (OVA), in de neus tot nasale tolerantie die gemedieerd wordt door CD4+-Trcellen.3,4 Bij de inductie van nasale tolerantie spelen
de neusdrainerende cervicale lymfklieren (CvLK)
een essentiële rol. Verwijdering van de CvLK of vervanging door niet-mucosale lymfklieren leidt ertoe
dat geen tolerantie meer kan worden opgewekt.5 Dit
impliceert dat deze CvLK specifieke eigenschappen
hebben die ervoor zorgen dat lokaal de juiste ingrediënten aanwezig zijn om de inductie van nasale tolerantie te bewerkstelligen.
De meeste lichaamsvreemde stoffen (antigenen) komen ons lichaam binnen via de slijmvliezen (mucosae). De mucosae bekleden de binnenkant van onder
andere onze darmen en longen en vormen een barrière met de buitenwereld. Het deel van ons afweersysteem dat deze mucosae bewaakt, wordt ook wel
het mucosale afweersysteem genoemd. Vanwege een
continue blootstelling aan diverse stoffen, zijn de mucosae voor het immuunsysteem de plek bij uitstek om
afweerreacties tegen antigenen te reguleren.
Binnenkomende antigenen kunnen schadelijk of
onschadelijk zijn voor ons lichaam. Het mucosale
immuunsysteem moet continu in staat zijn om
schadelijke antigenen van onschadelijke te onderscheiden en moet vervolgens zorgen dat het juiste
type afweerreactie in gang wordt gezet. Dit heeft
tot gevolg dat onder normale omstandigheden een
krachtige afweerreactie gestart wordt wanneer een
bacterie of virus ons lichaam binnenkomt. Het
starten van afweerreacties tegen onschadelijke antigenen zoals voedseleiwitten of graspollen in de lucht,
is echter onnodig en kan zelfs schadelijk zijn. De
binnenkomst van deze stoffen dient dus getolereerd
te worden. Het immunologische fenomeen waarbij
geen afweerreactie gestart wordt wanneer onschadelijke lichaamsvreemde stoffen via de mucosae ons
lichaam binnenkomen, heet mucosale tolerantie.
Het immuunsysteem heeft verschillende mechanis-
VOL. 6 nr. 2 - 2006
(Ned Tijdschr Allergie 2006;6:69-72)
Waarom onderzoek naar mucosale tolerantie?
Hoewel Tr-cellen zorgen voor onderdrukking van
effector-T-cellen (Te-cellen), zijn Te-cellen ook nodig voor een goede bescherming tegen pathogenen.
Er is dus een goede balans nodig tussen T-celsuppressie enerzijds en T-celactivatie anderzijds. Het
falen van mucosale tolerantie kan leiden tot de ontwikkeling van allergieën. Meer inzicht in mucosale
tolerantie, dus in de processen die onder normale
omstandigheden plaatsvinden na binnenkomst van
onschadelijke stoffen via de mucosa, geven mogelijk
aanknopingspunten voor nieuwe therapieën voor
N e d e r l a n d s T i j d s c h r i f t voo r All e r g i e
69
P r o e f s ch r i f t b e s p r e k i n g
periferie
neusdrainerende lymfklier
TN
TE
TN
TR
DC
TR
TE
TR
TN
TR
B
A
Figuur 1. Mucosale regulatoire T-cellen (Tr-cellen) en hun unieke eigenschappen. Tr-cellen die via de neusslijmvliezen zijn
geïnduceerd, hebben unieke eigenschappen: enerzijds behouden ze een enorme plasticiteit, anderzijds zijn ze specifiek
genoeg om selectief te kunnen interfereren in een sterk gepolariseerde omgeving. Naïeve T-cellen (Tn-cellen) differentiëren,
na herkenning van antigenen op het oppervlak van een antigeenpresenterende cel (dendritische cel, DC), in mucosale Trcellen in de neusdrainerende lymfklieren. Tijdens deze differentiatie verkrijgen de Tr-cellen alle benodigde eigenschappen
voor hun regulerende functie. Hierna verlaten ze de neusdrainerende lymfklier en migreren naar de periferie. Na een tweede
interactie met het antigeen zijn mucosale Tr-cellen in staat om responsen van effector T-cellen (Te-cellen), die gericht zijn
tegen hetzelfde antigeen als het antigeen dat binnengekomen is via de slijmvliezen, te onderdrukken. Het onderdrukken
van de respons van de Te-cel gebeurt ongeacht welke cytokinepolarisatie aanwezig is in het lokale micromilieu. Daarnaast
onderdrukken mucosale Tr-cellen op een sterk gecontroleerde manier door Tn-cellen te ‘bekeren’ tot Tr-cellen, die de suppressie verder verspreiden.
allergieën. Om meer inzicht in het werkingsmechanisme van de mucosale Tr-cellen te krijgen, is het
echter van belang dat deze speciale T-cellen geïdentificeerd kunnen worden.
Nasale toediening van antigenen leidt tot snelle inductie van mucosale Tr-cellen in de CvLK
Door gebruik te maken van een transgeen muismodel werd aangetoond dat het instilleren van OVA in
de neus binnen 48 uur leidde tot activatie en vermenigvuldiging van naïeve T-cellen (Tn-cellen) in
de CvLK.6 Binnen drie dagen hadden deze delende
T-cellen in de CvLK zich omgevormd tot potente
Tr-cellen (zie Figuur 1).7
In vergelijking met Tr-cellen blijken Te-cellen sneller te delen. Hiernaast is de inductie van Te-cellen, in tegenstelling tot de inductie van Tr-cellen,
geen lokaal proces: delende Te-cellen werden in alle
lymfklieren gedetecteerd. Ook bezitten Te-cellen op
geen enkel tijdstip het vermogen om andere T-cellen
te onderdrukken.
Echter, analyse van de identiteit van Tr-cellen
70
VOL. 6 nr. 2 - 2006
bracht naar voren dat ze niet erg veel verschillen
van Te-cellen. De CD4+-mucosale Tr-cellen zijn,
zowel tijdens hun inductie als in een latere fase van
hun ontwikkeling, aanwezig in de CD25+- en in
de CD25--subsets. Terwijl de CD25+-Tr-cellen ook
afweerreacties tegen andere antigenen kunnen onderdrukken, zijn de CD25--Tr-cellen echter alleen
in staat om afweerreacties tegen OVA te remmen.8
Met andere woorden: deze laatste subset is antigeenspecifiek. Mogelijke aspecifieke en nadelige reacties
tijdens hun werking zijn dus uitgesloten.
Mucosale Tr-cellen kunnen hun onderdrukkende capaciteiten doorgeven aan Tn-cellen
Met adoptive-transferexperimenten is aangetoond
dat mucosale Tr-cellen na hernieuwd contact met het
OVA, hun onderdrukkende vermogen overbrengen
op andere T-cellen.8 Deze tweede groep T-cellen was
vervolgens ook weer in staat andere T-cellen onderdrukken. Dit fenomeen wordt ook wel infectieuze tolerantie genoemd. Voor de overdracht van de regulatoire eigenschap op Tn-cellen maakt het niet uit of de
N e d e r l a n d s T i j d s c h r i f t voo r All e r g i e
Aanwijzingen voor de praktijk
1.De huidige therapieën voor Th1-gemedieerde aandoeningen (auto-immuunziekten) als Th2-gemedieerde aandoeningen (allergieën), zijn niet-specifiek en hebben vele bijwerkingen, zowel op de korte
als op de lange termijn. Nasale toediening van antigenen leidt tot de inductie van regulatoire T-cellen (Tr-cellen), die in staat zijn om immuunresponsen zowel van het type Th1 als het type Th2 op
een antigeenspecifieke manier te controleren, ongeacht in welk milieu ze zich bevinden. Dit maakt
mucosale Tr-cellen aantrekkelijk als therapeutische tool. Avorens mucosale Tr-cellen als therapeutische tool gebruikt kunnen worden, is meer gedetailleerde kennis over hun werkingsmechanisme
nodig. Het is nodig te weten op basis van welke markers deze cellen geïsoleerd kunnen worden om
hun werkingsmechanisme goed te kunnen bestuderen.
2.Als meer bekend is over de identiteit van mucosale Tr-cellen, kunnen ze uit patiënten geïsoleerd
worden en na ex-vivo-expansie weer geïnfuseerd worden.
3. Om tolerantie te behouden, is het noodzakelijk dat Tr-cellen regelmatig geactiveerd worden door
het betreffende antigeen.
4.De nasale route van tolerantie-inductie kan een goed alternatief zijn voor de behandeling van patiënten met colitis of voedselallergie. Het toedienen van antigeen via de orale route kan tot ‘priming’
van T-cellen, in plaats van de inductie van Tr-cellen, leiden.
5.Het is nog niet bekend of mucosale Tr-cellen in staat zijn om een memoryrespons te remmen. Wel
is bekend dat door het induceren van mucosale tolerantie in allergische muizen, het aandeel van
naïeve-T-cellen in de allergische respons geremd wordt door mucosale Tr-cellen.
Tr-cellen zich in een Th1- of Th2-inflammatoire omgeving bevinden. In beide gevallen zijn ze even goed
in staat om hun functie uit te oefenen. Dit geeft aan
dat ze een bepaalde mate van ‘plasticiteit’ bezitten.
De huidige modellen voor het bestuderen van mucosale tolerantie geven geen uitsluitsel over de fase
van de immuunrespons waarin de Tr-cellen in actie
komen. Voorkomen zij de vorming van Te-cellen of
verhinderen zij de activatie van ‘memory’-T-cellen?
Om dit proces meer in detail te kunnen bestuderen
werd een nieuw kweekmodel opgezet.
Mucosale Tr-cellen blijken in staat te zijn de deling en IL-2-productie van Tn-cellen te remmen.
Daarnaast remmen zij de expressie van de activatie-marker CD25 op deze Tn-cellen. Analyse van
de Tr-cellen tijdens hun activatie bracht enkele
kandidaatmarkers aan het licht die mogelijk een
rol spelen bij de onderdrukking van Tn-cellen.
getoond dat ze hun regulatoire capaciteit aan andere
T-cellen kunnen doorgeven. Bovendien zijn ze in
staat om zowel immuunresponsen van type Th1 als
Th2 op een antigeenspecifieke manier te controleren, ongeacht in welk milieu ze zich bevinden.
Ondanks dat mucosale Tr-cellen qua uiterlijk niet
veel verschillen van Te-cellen, biedt het antwoord
op de vragen waar en wanneer Tr-cellen gevormd
worden, een mogelijkheid om hun identiteit in dit
stadium verder te ontrafelen. De gegevens die beschreven zijn in dit proefschrift kunnen een bijdrage
leveren aan de ontwikkeling van nieuwe therapieën
voor inflammatoire aandoeningen die variëren van
allergieën tot auto-immuunziekten.
Referenties
1. Weiner HL. Oral tolerance: immune mechanisms and
treatment of autoimmune diseases. Immunol Today
1997;18:335-43.
2. Mowat AM, Weiner HL. Oral tolerance: basic mecha-
Conclusie
nisms and clinical implications. In: Ogra PL, Mestecky J,
De studies beschreven in dit proefschrift laten zien
dat mucosale Tr-cellen unieke cellen zijn. Er is aan-
Lamm ME, Strober W, McGhee JR, Bienenstock J, editors.
VOL. 6 nr. 2 - 2006
Handbook of Mucosal Immunology. San Diego: Academic
N e d e r l a n d s T i j d s c h r i f t voo r All e r g i e
71
P r o e f s ch r i f t b e s p r e k i n g
Press. 1999. p. 587.
specific CD4+CD25- regulatory T cells that can transfer
3. Wolvers DA, Van der Cammen MJ, Kraal G. Mucosal tol-
their regulatory capacity to naive CD4+ T cells. Int Immu-
erance is associated with, but independent of, up-regula-
nol 2003;15:731-9.
tion Th2 responses. Immunology 1997;92:328-33.
4. Van Halteren AGS, Van der Cammen MJ, Cooper D, Savel-
Ontvangen 4 maart 2005, geaccepteerd 20 juni 2005.
koul HF, Kraal G, Holt PG. Regulation of antigen-specific IgE,
IgG1, and mast cell responses to ingested allergen by mucosal tolerance induction. J Immunol 1997;159:3009-15.
5. Wolvers DA, Coenen-De Roo CJ, Mebius RE, Van der
Correspondentieadres
Cammen MJ, Tirion F, Miltenburg AM, et al. Intranasally
induced immunological tolerance is determined by char-
Mw. dr. W.W.J. Unger, postdoctoraal onderzoeker
acteristics of the draining lymph nodes: studies with OVA
and human cartilage gp-39. J Immunol 1999;162:1994-8.
Leids Universitair Medisch Centrum
6. Kearney ER, Pape KA, Loh DY, Jenkins MK. Visualization
Afdeling Immunohematologie & Bloedtransfusie
of peptide-specific T cell immunity and peripheral toler-
Albinusdreef 2
ance induction in vivo. Immunity 1994;1:327-39.
2333 AA LEIDEN
7. Unger WW, Hauet-Broere F, Jansen W, Van Berkel LA,
Tel.: 071 526 15 49
Kraal G, Samsom JN. 2003. Early events in peripheral reg-
E-mail: [email protected]
ulatory T cell induction via the nasal mucosa. J Immunol
2003;171:4592-603.
Belangenconflict: geen gemeld.
8. Unger WW, Jansen W, Wolvers DA, Van Halteren AG,
Financiële ondersteuning: geen gemeld.
Kraal G, Samsom JN. Nasal tolerance induces antigen-
72
VOL. 6 nr. 2 - 2006
N e d e r l a n d s T i j d s c h r i f t voo r All e r g i e