Mechanisms of decreasing HIV-1 specific CD8+ T cell activity during

UvA-DARE (Digital Academic Repository)
Mechanisms of decreasing HIV-1 specific CD8+ T cell activity during progression to
AIDS
Kostense, S.
Link to publication
Citation for published version (APA):
Kostense, S. (2001). Mechanisms of decreasing HIV-1 specific CD8+ T cell activity during progression to AIDS
General rights
It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s),
other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Disclaimer/Complaints regulations
If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating
your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask
the Library: http://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam,
The Netherlands. You will be contacted as soon as possible.
UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (http://dare.uva.nl)
Download date: 18 Jul 2017
119 9
Samenvattingg voor niet ingewijden
Hett
immuunsysteem
heeft
als
taak
ziekteverwekkerss zoals bacteriën en virussen op te
ruimen.. Zodra een ziektekiem het lichaam
binnendringtt
wordt
het
immuunsysteem
gewaarschuwdd
en
worden
allerlei
witte
bloedcellenn geactiveerd om elk hun eigen taak uit
tee voeren zodat de infectie gestopt wordt of onder
controlee gehouden wordt. De in dit onderzoek
beschrevenn belangrijkste witte bloed cellen zijn de
CD44 en de CD8 T cellen. De CD4 T cellen zijn de
helperr cellen, die andere cellen van het
immuunsysteemm aansturen en ondersteunen. De CD8
TT cellen zijn de soldaten van het immuunsysteem.
Dezee CD8 "soldaat" cellen zoeken en doden
virusgeïnfecteerdee
cellen. Voor
een
goede
immuunresponss zijn dus zowel CD4 T cellen als CD8
TT cellen nodig.
off eiwit herkent. Het immuunsysteem maakt een
enormee hoeveelheid verschillende T cellen met
verschillendee T cel receptoren aan zodat elk
mogelijkk ziektekiem herkend kan worden.
Dee TCR bevindt zich aan de buitenkant van de T
cell en kan een geïnfecteerde cel herkennen als
dezee cel aan zijn oppervlak een zogenaamd HLAeiwitt heeft (Figuur 1, blz intro). Het HLA-eiwit
verzameltt eiwitten van binnen in de cel, en als een
cell geïnfecteerd is met een virus, zal dit te zien zijn
doorr virusstukjes op het HLA-eiwit. Een HIVspecifiekee CD8 T cel is herkenbaar aan zijn HIVspecifiekee T cel receptor. Met kunstmatige HLA
eiwittenn met daarin gevouwen HlV-fragmenten en
eenn aangebouwde kleurstof, kunnen wij de HIVspecifiekee CD8 T cellen kleuren en apart
onderzoeken. .
Hett humaan deficiëntie virus (HIV) infecteert CD4 T
Soortenn T cellen.
cellenn en het aantal CD4 T cellen neemt dan ook af
tijdenss het natuurlijk verloop. Na een aantal jaren Aann het begin van een mensenleven zijn T cellen
waarinn de infectie nauwelijks klachten veroorzaakt nogg geen virus of ander ziektekiem tegengekomen
wetenaan
ze ook nog niet goed hoe te handelen.
(asymptomatische(asymptomatische infectie) breekt eenenn
stadium
Zee zijn dan "naïef omdat ze nog geen ervaring
waarbijj het aantal CD4 T cellen heel laag
gewordenn is en waarbij het immuunsysteem niet in hebbenn en bij de eerste infectie hulp nodig hebben
vann bijvoorbeeld CD4 T cellen. Als een CD4 of
staatt is om alledaagse ziektekiemen de baas te
CD88 T cel een virus tegenkomt en met de TCR een
kunnen.. Dit stadium heet AIDS (verworven immuun
deell van het virus op het HLA-eiwit herkent, zal de
deficiëntiee syndroom).
Een nog onverklaard
cell gaan delen zodat er een groot aantal
verschijnsell is dat terwijl HIV alleen CD4 T cellen
nakomelingenn ontstaat die dezelfde TCR hebben.
infecteert,, de infectie ook duidelijk de CD8 T cellen
Zoo ontstaat een groot leger van met name CD8 T
aantast.. De hoofdvraag in dit proefschrift is hierop
cellenn tegen de indringer. CD4 T cellen delen
gericht:: W a a r o m neemt de antivirale activiteit van
CD88 T cellen af? Zijn er te weinig verschillende T meestall in mindere mate dan CD8 T cellen omdat
cellenn of zijn er te weinig CD8 T cellen tegen HIV? eenn relatief klein aantal CD4 T cellen genoeg is om
eenn grotere groep CD8 T cellen aan te sturen. Een
Neemtt de functie per CD8 T cel af of ontsnapt het
legerr virus specifieke CD8 T cellen krijgt
viruss door zich telkens te veranderen? Onderzoek
opdrachtenn van CD4 T cellen zodat de CD8 T
naarr deze mogelijkheden staat beschreven in de
cellenn actief virusgeïnfecteerde cellen opsporen en
doden.. Dit worden dan "effector" cellen genoemd.
TT cel diversiteit
Alss de infectie overwonnen is, zijn veel van deze
Zowell
CD4
als
CD8
T
cellen
moeten
effectorr cellen niet meer nodig en sterven af. De
lichaamsvreemdee
indringers
goed
van
viruss specifieke CD8 T cellen die over blijven,
lichaamseigenn cellen kunnen onderscheiden. CD4 T
kunnenn bij een volgende besmetting door hetzelfde
cellenn zouden anders ten onrechte andere cellen
viruss sneller opnieuw reageren en de indringer
aann het werk zetten en CD8 cellen zouden anders
opruimenn en worden daarom "geheugen" cellen of
gezondee cellen in plaats van geïnfecteerde cellen
memoryy cellen genoemd.
doden.. T cellen herkennen de aanwezigheid van
vreemdee levensvormen door een speciale T cel
Inn dit proefschrift staan de HIV-specifieke CD8 T
receptorr (TCR). Deze receptor bindt als een sleutel
opp een slot aan een bepaald stuk virus, maar niet cellenn en de CD4 T cellen die hen bijstaan centraal.
opp een lichaamseigen eiwit of cel. Elke T cel heeft Inn het eerste deel wordt de genetische variatie van
zijnn eigen genetische informatie voor deze dee T cel receptor onderzocht om te onderzoeken of
err genoeg verschillende T cellen aanwezig zijn om
receptor.. Zo maakt iedere T cel zijn eigen receptor
allerleii ziektekiemen te herkennen. In het tweede
diee uniek is en specifiek alleen één bepaald virus
120 0
Samenvatting g
deell wordt het aantal HIV-specifieke CD8 T cellen
gemetenn in de memory en effector populaties en
w o r d tt de functionaliteit ervan bekeken.
(2)) C D 2 7 + memory cellen en CD27~ effector
cellenn hebben vaak gedeeld en vooral effector
cellenn beslaan uit weinig verschillende T cel
klonen.. De verschillende soorten naïef, memory en
effectorr
cellen, zijn te onderscheiden
aan
b e p a a l d ee eiwitten o p het celoppervlak. CD27
bijvoorbeeldd is een soort schakelaar, waarmee
naïevee cellen aangeschakeld kunnen worden en
effectorr cel worden. Naïeve en memory T cellen
hebbenn deze schakelaar o p het celoppervlak
omdatt deze aangeschakeld moeten worden
wanneerr het nodig is. Effector cellen zijn al
aangeschakeldd en weten wat ze moeten doen,
dezee hebben geen CD27 schakelaar meer nodig.
Hett proloog laat zien dat de C D 2 7 + memory en
C D 2 7 -- effector cellen vaker gedeeld hebben dan
naïevee cellen.
O o kk is de diversiteit van de TCR-genen onderzocht
doorr d e lengte van d e TCR genen te onderzoeken.
Dezee lengte diversiteit geeft de karakteristieke
piekenpatronen.. In de naive T cellen zijn veel
verschillendee lengtes van TCR genen dus bestaat
dezee populatie uit veel verschillende T cellen.
O n d e rr d e memory en vooral effector cellen
bevindenn zich veel T cel klonen die dezelfde TCR
hebbenn en dus dezelfde virussen herkennen.
Deell 1 T cel diversiteit:
(3}} N a therapie komen eerst C D 4 + T cel klonen
inn het bloed en pas later verbetert de diversiteit
v a nn de CD4+ T cellen. CD8 cellen hebben CD4
cellenn nodig voor hulp. CD4 cellen worden
g e d o o dd door HIV, dus kunnen er b e p a a l d e CD4
cellenn missen die nodig zijn om infecties te
bestrijden.. Hiervoor wordt de lengte diversiteit
v a nn TCR genen bekeken in naive en memory
C D 4 ++ T cellen. Er zijn i n d e r d a a d g a t e n in het
r e p e r t o i r ee v a n TCR in HIV patiënten. N a het
startenn van antiretrovirale therapie komen er
w e e rr vele naïeve en memory C D 4 + T cellen bij,
m a a rr d e z e hebben veelal d e z e l f d e TCR. Het
duurtt echter tenminste een jaar v o o r d a t nieuwe
soortenn C D 4 + T cellen terug lijken komen.
(4)) Tijdens anti-HIV therapie verdwijnen de
meestee CD8 T cel klonen en komen andere T
cellenn met andere TCR's vanuit de lympheklieren
terugg in het bloed. O o k voor CD8 cellen hebben is
onderzochtt of de diversiteit van d e TCR genen in
naïevee en memory cellen na therapie weer beter
wordt.. De diversiteit neemt inderdaad toe, hetgeen
waarschijnlijkk
veroorzaakt
wordt
doordat
dominantee T cel klonen die hoog in aantal waren,
doorr de behandeling verminderen, waardoor
anderee T cellen met andere TCR genen weer te
zienn zijn. Door het patroon van TCR genen in bloed
tee vergelijken met TCR genen in lymfeklieren blijkt
datt vele nieuw verschenen CD8 en CD4 T cellen
niett zozeer nieuw zijn, maar vanuit de lymfklieren
terugg in het bloed komen.
(5)) T cel receptoren van CD4 + T cellen kunnen
tijdelijkk niet te zien zijn door dominante klonen,
maarr zijn later wel weer te meten. Om te
onderzoekenn of het ontbreken van TCR genen
veroorzaaktt wordt door het verlies van C D 4 + T
cellenn is onderzocht of deze genen later in de tijd
weerr terug komen. Deze komen zo snel weer terug
datt geconcludeerd wordt dat ze nooit weg zijn
geweest,, maar even niet te vinden waren vanwege
eenn hun lage aantal.
Deell 2: Aantal, soort en functie van HIV
specifiekee C D 8 + T cellen. In dit deel worden C D 8 +
TT cellen die een HlV-specifieke TCR hebben
zichtbaarr door een kleurstof. Dit wordt g e d a a n
mett zogenaamde tetrameren, die bestaan uit vier
HLA-eiwittenn die stukjes virus a a n zich hebben
gebonden.. CD8 + T cellen met een HIV-specifieke T
cell receptor zal aan de tetrameer plakken. Door
eenn fluorescente kleurstof die aan d e tetrameer
vastt zit, kunnen de HIV-specifieke C D 8 + T cellen
herkendd en geteld worden.
Zo kan in elk
bloedmonsterr bepaald worden hoeveel HlVspecifiekee CD8 + T cellen aanwezig zijn en van
welkk type deze cellen zijn.
(7)) Het aantal HIV-specifieke CD8 T cellen
voorspeltt hoe lang geïnfecteerde personen
gezondd blijven. In hoofdstuk 7 wordt onderzocht
off het aantal HIV-specifieke CD8 T cellen van
invloedd is o p de gezondheid van de patiënten en
off dit aantal afneemt tijdens het verloop van de
infectie.. Tijdens het ziekteverloop zijn er veel antiHIVV CD8 T cellen te vinden in patiënten. Personen
mett veel HIV-specifieke CD8 cellen hadden relatief
minderr virus en bleven langer gezond dan
personenn met minder HIV-specifieke CD8 T cellen.
Echter,, het aantal
HIV-specifieke
T cellen
vermindertt nauwelijks tijdens het verloop van de
infectie,, zelfs niet in patiënten die uiteindelijk AIDS
krijgen.. De HIV-specifieke CD8 cellen zijn meestal
C D 2 7 ++ memory cellen.
(8)) Patiënten met weinig C D 4 + T cellen kunnen
hogee aantallen HIV-specifieke C D 8 + T cellen
hebben,, maar deze cellen zijn niet instaat het
viruss te onderdrukken.
Samenvatting g
Inn hoofdstuk 8 is te zien dat de anti MIV CD8
cellenn alleen het virus onderdrukken als de
patiëntt nog genoeg C D 4 + T cellen heeft. In een
p a a rr personen is het virus gemuteerd zodat het
minderr g o e d herkend wordt door C D 8 + T cellen.
Inn de meeste andere personen echter is het virus
onveranderdd herkenbaar. Er moet dus een
anderee oorzaak zijn voor het gebrek aan
controlee over het virus.
Functionelee virus specifieke C D 8 + T cellen maken
antiviralee cytokines
(bijvoorbeeld
interferon
gammaa (IFNy) a a n n a d a t ze in aanraking komen
mett virusdeeltjes. Veel C D 8 + T cellen in HIVgeïnfecteerdee
personen blijken echter
niet
functioneell te reageren na contact met HIV
deeltjes:: ze produceren geen IFNy. Als ze dat
niett kunnen, kunnen ze waarschijnlijk ook geen
geïnfecteerdee cellen doden.
(9)) Veel CD27" effector cellen vertraagt de
ontwikkelingg van AIDS. In HlV-geïnfecteerde
individuenn zijn de HIV-specifieke CD8 T cellen
voorall memory cellen. Als echter in dezelfde
patiëntenn gekeken word naar Epstein-Barr Virus
(EBVJ-spedfiekee CD8 T cellen blijkt dat deze
meestall na een aantal jaren van infectie
veranderenn in CD27~ effector cellen. Patiënten die
geenn EBV-specifieke effector cellen krijgen, hebben
eenn grotere kans om bloedkanker (non Hodgkin) te
krijgen. .
Alss een patiënt meer HIV-specifieke effector cellen
dann gemiddeld heeft, blijft de patiënt langere
gezondd vergeleken met patiënten met weinig
effectorr cellen. Daarnaast blijken effector cellen
meerr cytokinen te maken dan memory cellen.
Hieruitt volgt dat effector cellen zeer belangrijke en
waarschijnlijkk de meest effectieve cellen zijn om
eenn virus infectie onder controle te houden.
(10)) Tijdens de ontwikkeling van AIDS nemen
HIV-specifiekee CD8 + T cellen niet af in aantal
maarr verliezen hun functie. HlV-geinfecteerde
personenn hebben over het algemeen veel HIVspecifiekee CD8 + T cellen. In het verloop van de
infectiee worden deze niet minder in aantal, maar
kunnenn deze steeds minder cytokines maken na
contactt met HlV-deeltjes. Het aantal functionele
cellenn correleert met het aantal CD4 + T cellen, wat
weerr duidt o p een tekort aan CD4 help voor deze
CD88 cellen. Deze studie laat zien dat de HIVspecifiekee C D 8 + T cellen niet in aantal, maar in
functionaliteitt
achteruitgaan
tijdens
het
ziekteverloopp en verklaart waarom de patiënten
ondankss HIV-specifieke CD8 + T cellen toch
uiteindelijkk AIDS krijgen.
121 1
(11)) CD8+ T cellen die HIV op HLA-B57
herkennenn vertragen de ontwikkeling naar
AIDSS
door
een
gemiddeld
hogere
functionaliteit.. In hoofdstuk 1 1 w o r d e n de
eigenschappenn van B57 g e k o p p e l d e C D 8 + T
cellenn onderzocht. Door de CD8 cellen te
stimulerenn met verschillende hoeveelheden HIV
deeltjess en te meten hoeveel cellen cytokines
producerenn w o r d t duidelijk welke cellen het
bestee werken. Van alle HIV-specifieke C D 8 + T
cellenn die het virus herkennen o p HLA-B57,
produceertt
een
groot
percentage
ook
daadwerkelijkk cytokines terwijl HLA-A2 of HLAB88 g e k o p p e l d e C D 8 + T cellen minder cytokines
maken.. Tevens is de productie van cytokines al
meetbaarr bij lagere stimulaties voor B57- T
cellenn dan bij andere T cellen. Deze verschillen
lijkenn deels te verklaren w a a r o m HLA-B57
herkennendee CD8 T cellen beschermend zijn en
zorgenn voor langere perioden zonder AIDS.
(12)) Antivirale therapie verlaagt het a a n t a l
HIV-specifiekee C D 8 + T cellen, maar verbetert
dee functie, v a n z o w e l HIV- als EBV-specifieke T
cellen.. De CD8 cellen verliezen hun functie tijdens
HIVV infectie. In hoofdstuk 12 wordt onderzocht of
antiviralee therapie de functionaliteit verbeterd.
Doorr de therapie verdwijnen de meeste HIV
deeltjes,, waardoor de HIV-specifieke CD8 cellen
ookk dalen in aantal, omdat het voor deze cellen
lijktt alsof de infectie voorbij is. De cytokine
productiee van de overgebleven HIV-specifieke T
cellenn blijkt echter relatief gestegen te zijn. Voor
EBVV specifieke CD8 cellen blijkt dat het aantal niet
verandert,, maar wel hun cytokine productie. Deze
studiee laat zien dat een relatieve verbetering van
dee functie van virus specifieke cellen mogelijk is.
Conclusies: :
Inn het onderzoek dat in dit proefschrift wordt
beschrevenn werd afname van de anti-HIV activiteit
vann CD8 + T cellen tijdens de
HlV-infectie
bestudeerd.. Verschillende
mogelijkheden
zijn
onderzocht: :
1.. Er blijven te weinig verschillende CD4 + T cellen
overr om de C D 8 + T cellen te helpen.
2.. Er zijn te weinig verschillende C D 8 + T cellen over
omm het virus en andere ziektekiemen te herkennen
3.. Het virus verandert waardoor d e C D 8 + T cellen
hett virus niet meer herkennen.
4.. Het aantal HIV-specifieke CD8 T cellen neemt af
5.. De functie per Hl V-specifieke CD8 T cel neemt
af f
122 2
Samenvatting g
Dee eerste twee mogelijkheden zijn onderzocht aan
dee hand van de verschillende T cel receptor genen
diee aanwezig waren in verschillende stadia van de
HlV-infectie.. Het blijkt dat de diversiteit van CD4 +
enn C D 8 + T cellen wel verstoord wordt, maar dat
ditt niet direct betekent dat bepaalde cellen er niet
meerr zijn.
Dee analyse van de TCR diversiteit is eigenlijk niet
nauwkeurigg genoeg om uitspraken te doen over
HIV-specifiekee T cellen. Daarom zijn er diverse
experimentenn gedaan waarin alleen de HIVspecifiekee en in vergelijking ook de EBV-specifieke
TT cellen zijn onderzocht. In hoofdstuk 8 is
onderzochtt of patiënten die AIDS kregen veel
gemuteerdee virussen hadden, waardoor hun CD8 +
TT cellen het virus niet meer herkenden en de
geïnfecteerdee cellen niet konden uitschakelen. Dit
bleekk slechts af en toe voor te komen en bovendien
wass ten hoogste 3 0 % van de virus populatie
veranderd.. De rest van de virussen was dus nog
gewoonn herkenbaar. Hieruit volgt de conclusie dat
ontsnappingg van het virus aan de C D 8 + T cellen
niett het
grootste
probleem
is voor
HIVgeïnfecteerdee
personen.
Wel
zijn
grote
hoeveelhedenn virus specifieke T cellen in het bloed
vann geïnfecteerde personen gevonden. Hoewel
sommigee personen uiteindelijk deze cellen verloren,
haddenn andere personen daarentegen enorme
hoeveelhedenn tot zelfs na AIDS diagnose. Echter
eenn groot deel van de HIV-specifieke T cellen
reageerdenn niet op stimulatie met virusdeeltjes.
Tijdenss het verloop van de infectie nam het aantal
functionelee cellen af in de meeste patiënten die
AIDSS kregen. Deze afname verliep synchroon aan
dee afname van het aantal CD4 + T cellen. Dit
suggereertt dat CD8 + T cellen hulp nodig hebben
vann CD4 cellen en zonder deze hulp, wel
aanwezigg blijven, maar niet meer functioneel zijn.
Hett lijkt erop dat T cellen die een voordeel hebben
zoalss HLA-B57 gekoppelde T cellen inderdaad
ookk gemiddeld een betere functie hebben dan
anderr HIV-specifieke T cellen.
Dee conclusie is dat niet het aantal, maar het
functionerenn van HIV-specifieke CD8 + "soldaat" T
cellenn afneemt tijdens het ziekteverloop. Therapie
zouu gericht moeten zijn om het immuunsysteem te
ondersteunen.. De huidige therapieën zorgen alleen
voorr een onderdrukking van de hoeveelheid virus,
enn het lijkt dat dit het immuunsysteem de
gelegenheidd geeft terug op sterkte te komen. Het
laatstee beetje virus zal door het immuunsysteem
zelff moeten worden opgeruimd. Dit zal alleen
lukkenn als het immuunsysteem versterkt wordt en
daarr zijn immunotherapeutische behandelingen
voorr nodig (zoals vaccinatie) die de Hl V-specifieke
immuunresponss versterkt.