Chapter 9

Samenvatting
Het induceren van tolerantie in niertransplantatie patiënten
C
hapter
9
Samenvatting
Het induceren van tolerantie in niertransplantatie patiënten
Samenvatting
Het immuunsysteem is heel erg belangrijk voor de afweer tegen pathogenen, zoals
virussen en bacteriën. Zonder een goed werkend immuunsysteem kunnen mensen
dergelijke infecties niet te lijf gaan. Omdat er een enorme variëteit aan pathogenen
is, moet het immuunsysteem al deze verschillende binnendringers eerst herkennen
en vervolgens moet het immuunsysteem reageren om uiteindelijk de
binnendringer(s) op te ruimen.
Het immuunsysteem bestaat uit 2 verschillende componenten: de aangeboren
immuniteit en de verworven of specifieke immuniteit. De aangeboren immuniteit
heeft ieder mens al paraat vanaf de geboorte. Het vormt de eerste verdediging en
bestaat onder andere uit fysieke barrières zoals de huid en slijmvliezen in onder
andere het maag-darmstelsel en het ademhalingsstelsel. Bij deze vorm van
immuniteit zijn verschillende typen cellen betrokken, zoals de fagocyterende cellen
die als het ware binnendringers kunnen ‘opeten’ en vervolgens deeltjes (antigenen)
van de binnendringer aan andere cellen, de T cellen, kunnen presenteren, waardoor
het immuunsysteem optimaal zijn werk kan doen. De dendritische cel (DC) is zo’n
cel die antigenen kan presenteren aan andere cellen. De T cellen zijn juist weer
belangrijke cellen van het verworven immuunsysteem.
Het verworven immuunsysteem is antigeen specifiek en is ook in staat om
geheugen op te bouwen, waardoor het immuunsysteem sneller te werk kan gaan als
het opnieuw wordt blootgesteld aan dezelfde indringer.
De immuunrespons die mensen goed kan beschermen tegen binnendringers, is juist
erg ongewild in het geval van transplantatie. De cellen van het getransplanteerde
orgaan worden namelijk als lichaamsvreemd herkend en daardoor zal het
151
Chapter 9
immuunsysteem van de patiënt die het transplantaat ontvangt het transplantaat gaan
afstoten. Op alle cellen zijn unieke antigenen aanwezig die door de cellen van het
immuunsysteem herkend kunnen worden. Deze antigenen worden ook wel HLA
(humane leukocyten antigenen) genoemd. Er zijn heel erg veel verschillende HLAmoleculen en dat maakt het meestal onmogelijk om een donor te vinden met
dezelfde HLA antigenen als de patiënt. Aangezien er één set HLA-moleculen (een
haplotype) van zowel moeder als vader wordt geërfd, wordt er ook vaak binnen
families gezocht naar geschikte donoren. Echter, om een afstotingsreactie te
voorkomen,
moeten
patiënten
levenslang
behandeld
worden
met
afweeronderdrukkende medicijnen. Een groot nadeel van deze medicijnen is dat ze
niet specifiek werken en dus het hele immuunsysteem onderdrukken. Hierdoor is er
ook een verhoogde kans op infecties en kanker.
Idealiter zou men het liefst donor-specifieke tolerantie willen bewerkstelligen.
Hiermee wordt bedoeld dat het immuunsysteem het transplantaat niet als vreemd
herkent (specifieke immunologische onderdrukking) waardoor het transplantaat
levenslang blijft zitten zonder het gebruik van afweeronderdrukkende medicijnen
terwijl de immuunrespons tegen pathogenen intact blijft.
In de studies beschreven in dit proefschrift is het induceren van tolerantie
onderzocht. Ten eerste is de mogelijkheid van natuurlijke tolerantie bestudeerd. Er
zijn namelijk observaties gedaan die suggereren dat blootstelling van het kind aan
de niet overgeërfde moederlijke HLA antigenen (noninherited maternal HLA
antigens, NIMA’s) voor en na de zwangerschap zouden kunnen leiden tot tolerantie
voor deze antigenen. Deze natuurlijk geïnduceerde tolerantie zou dus de
transplantatie uitkomst op latere leeftijd kunnen beïnvloeden. Ten tweede is
onderzocht of tolerantie via een meer kunstmatige manier kan worden geïnduceerd
door gebruik te maken van DC’s die gemoduleerd (veranderd) worden door ze te
behandelen met een bepaalde stof: dexamethason. Zoals al eerder is besproken zijn
DC’s belangrijke cellen die antigenen van binnendringers kunnen oppikken en
kunnen presenteren aan de T cellen. DC’s zijn dus eigenlijk de centrale cellen
tussen de aangeboren en de verworven immuniteit. Door juist deze cellen te
gebruiken, zou je dus het immuunsysteem optimaal kunnen moduleren en
tolerantie kunnen induceren.
Als laatste is de mogelijkheid onderzocht om laboratoriumtesten te gebruiken
waarmee de immuunstatus in transplantatiepatiënten bepaald zou kunnen worden.
Door patiënten te monitoren, zouden patiënten die risico lopen op afstoting
mogelijk tijdig geïdentificeerd kunnen worden, zodat er ook tijdig met behandeling
gestart kan worden. Aan de andere kant is het ook belangrijk om de meer tolerante
patiënten te identificeren zodat de medicatie verlaagd kan worden, waardoor deze
patiënten minder last hebben van de vervelende bijwerkingen die de
afweeronderdrukkende medicijnen met zich meebrengen.
152
Samenvatting
In hoofdstuk 1 wordt een algemene inleiding gegeven over het immuunsysteem en
orgaantransplantatie. Tevens wordt het doel van de studies beschreven in dit
proefschrift uiteengezet.
In hoofdstuk 2 wordt een uitgebreid overzicht gegeven over de huidige kennis van
het NIMA effect. Het is belangrijk om de mechanismen die ten grondslag liggen
aan het NIMA effect te ontrafelen om te kunnen begrijpen hoe tolerantie
geïnduceerd kan worden en behouden kan blijven. In het onderzoek beschreven in
hoofdstuk 3 is bekeken of de immuunrespons tegen NIMA anders is dan tegen
NIPA (de niet overgeërfde vaderlijke antigenen). Dit is gedaan door de in vitro T
cel reactiviteit van gezonde individuen tegen hun ouders en/of broers/zussen (die
NIMA of NIPA tot expressie brengen) te analyseren.
Zowel ouder-kind combinaties als broer-zus combinaties zijn vergeleken. Uit
eerder retrospectief onderzoek is namelijk gebleken dat de overleving van NIMA
haplotype gemismatchte transplantaten afkomstig van broers/zussen net zo goed is
als de overleving van HLA-identieke transplantaten afkomstig van een broer of
zus. De overleving van NIPA haplotype gemismatchte transplantaten afkomstig
van broers/zussen, transplantaten afkomstig van moeders en transplantaten
afkomstig van vaders is over het algemeen een stuk slechter. In deze studie hebben
we geen verschil kunnen aantonen in de T cel reactiviteit tegen NIMA en NIPA
(geanalyseerd zijn de proliferatieve respons, IFN-γ en IL-10 productie in het
supernatant, het aantal IFN-γ en IL-10 producerende cellen). Ook hebben we
gekeken of er een verschil is in type cellen na stimulatie met NIMA of NIPA, maar
ook in het percentage CD3-CD8dim cellen (waarvan gedacht wordt dat het een
regulatoire cel is) en het percentage CD4+CD25+CD152+ cellen (natuurlijk
voorkomende regulatoire cellen) hebben we geen verschil kunnen vinden.
Omdat er geen verschil in de in vitro alloreactiviteit tegen NIMA is gevonden
vergeleken met NIPA in gezonde individuen, hebben we ook een kleine groep
patiënten geanalyseerd die getransplanteerd zijn met een NIMA of NIPA
gemismatched transplantaat afkomstig van de ouder of van een broer of zus
(hoofdstuk 4). Ook hier hebben we geen verschil in de alloreactieve respons
kunnen aantonen. Het is echter belangrijk om te vermelden dat alle patiënten die
we getest hebben een stabiele nierfunctie hadden op het tijdstip van bloedafname.
Dit zou mogelijk een verklaring kunnen zijn waarom er geen verschil is
waargenomen. In dit proefschrift hebben we het mechanisme van het NIMA effect
niet kunnen achterhalen en tevens hebben we nog geen in vitro techniek die
gebruikt kan worden om de aanwezigheid van een NIMA effect aan te tonen.
Naast het gebruik van natuurlijke tolerantie voor transplantatie, kan tolerantie ook
“kunstmatig” worden geïnduceerd. De DC is een professionele antigeen
presenterende cel die naïeve T cellen kan activeren en daarmee een
immuunrespons kan initiëren. Om deze reden hebben we DC’s gemoduleerd om
daarmee regulatoire T cellen en uiteindelijk donor-specifieke tolerantie te
153
Chapter 9
induceren. In hoofdstuk 5 is het glucocorticoid dexamethason (DEX) gebruikt om
DC’s te moduleren en daarmee transplantatie tolerantie te induceren. Er is gebruik
gemaakt van een volledig gemismatchte setting in muizen. Onrijpe DC’s zijn
behandeld met DEX en daarna zijn een deel van deze cellen gestimuleerd met
lipopolysaccharide (LPS). Muizen die geïnjecteerd zijn met deze gemoduleerde
DC’s afkomstig van de donor en vervolgens zijn getransplanteerd met een huidje
afkomstig van dezelfde donor laten een significant betere overleving van het
transplantaat zien dan muizen die zijn voorbehandeld met rijpe DC’s (niet
behandeld met DEX) of onbehandelde muizen. Dit immunomodulatoire effect was
antigeen specifiek.
Omdat het mogelijk is om gemoduleerde DC’s te gebruiken voor het verlengen van
de transplantaat overleving in muizen is er vervolgens bestudeerd of dergelijke
DEX behandelde DC’s ook gebruikt kunnen worden in een humane setting. In
hoofdstuk 6 is de mogelijkheid om regulatoire cellen te induceren met
verschillende typen gemoduleerde DC’s onderzocht. Zowel DC’s behandeld met
DEX gedurende 48 uur gevolgd door maturatie/activatie met LPS gedurende 48
uur (DEX48-DC) als DC’s behandeld met DEX gedurende 48 uur gevolgd door
maturatie met LPS gedurende 6 uur (DEX6-DC) kunnen regulatoire T cellen
induceren. De regulatoire cellen die worden verkregen na stimulatie met DEX48DC werken zeer waarschijnlijk via het regularoire cytokine IL-10. De regulatoire T
cellen die ontstaan na stimulatie met DEX6-DC lijken via een IL-10 onafhankelijk
mechanisme te werken. Beide typen regulatoire T cellen werken cel-cel contact
onafhankelijk via een oplosbare factor. Verschillende typen gemoduleerde DC’s
kunnen dus verschillende typen regulatoire T cellen induceren. Er zijn geen
fenotypische verschillen gevonden tussen de 2 typen regulatoire cellen.
Belangrijk is het feit dat beide typen regulatoire cellen niet in alle donor-responder
combinaties suppressie bewerkstelligden. Dit geeft aan dat verschillen tussen
individuen een rol kunnen spelen. In de toekomst kunnen gemoduleerde DC’s een
belangrijke rol gaan spelen bij het induceren van donor-specifieke tolerantie in een
klinische setting.
Naast het belang om tolerantie te induceren in transplantatiepatiënten via
natuurlijke of kunstmatige weg, is het ook erg belangrijk om de immuunstatus in
patiënten te monitoren om zo een onderscheid te kunnen maken tussen patiënten
die risico lopen op afstoting en patiënten die juist meer tolerant zijn. Hoofdstuk 7
beschrijft het gebruik van de IFN-γ en IL-10 Elispot als een techniek om patiënten
te monitoren die een niertransplantatie hebben ondergaan. De donor-specifieke
respons in patiënten met een biopt bewezen afstoting en in patiënten met een
stabiele nierfunctie is onderzocht. Er werd een significante verhoging in het aantal
IFN-γ producerende cellen gevonden in patiënten met afstoting in vergelijking met
patiënten met een stabiele nierfunctie. Daarnaast hebben we een trend gevonden
naar een hoger aantal IL-10 producerende cellen in patiënten met een stabiele
154
Samenvatting
transplantaat functie. Er wordt aangetoond dat, naast het aantal IFN-γ producerende
cellen (met een positief voorspellende waarde van 78%), de ratio IFN-γ/IL-10
producerende cellen mogelijk gebruikt kan worden om onderscheid te maken
tussen patiënten met een stabiele transplantaat functie (lage ratio) en patiënten met
afstoting (hoge ratio) (positief voorspellende waarde van 100%). Deze resultaten
kunnen niet verklaard worden door de aanwezigheid van cellen met een bekend
regulatoir fenotype en/of door een bepaald cytokine gen polymorfisme in deze
patiënten. Deze studie laat zien dat de ratio IFN-γ en IL-10 producerende donor
specifieke cellen een potentiële in vitro parameter is om de immuunstatus in
transplantatie patiënten ten opzichte van het donororgaan te bepalen.
Samenvattend levert dit proefschrift een bijdrage aan het fundamentele begrip van
zowel natuurlijke als meer kunstmatig geïnduceerde tolerantie in transplantatie.
Daarnaast geeft het een houwvast voor toekomstig onderzoek. Aangezien donorspecifieke tolerantie voorlopig nog geen realiteit zal zijn in de kliniek, kunnen in
vitro technieken die de immuunstatus in patiënten kunnen bepalen, zoals de
techniek beschreven in dit proefschrift, bijdragen aan het optimaliseren van
afweeronderdrukkende behandelingen in transplantatie patiënten.
155