Daphne Bakker

Constitutioneel eczeem (CE) is een van de meest voorkomende chronische inflammatoire huidaandoeningen wereldwijd. Het begint meestal op de kinderleeftijd, maar kan op elke leeftijd voorkomen. CE wordt gekenmerkt door periodes van opvlamming en remissies. De ziekte uit zich door middel van een rode schilferende huiduitslag met aanhoudende jeuk en pijn, wat vaak resulteert in slaapstoornissen en een sterke afname van de kwaliteit van leven. CE is een heterogene ziekte op basis van klinische en biologische kenmerken. Zowel genetische als omgevingsfactoren dragen bij aan het complexe ontstaansmechanisme van CE, welke uiteindelijk leiden tot disregulatie van het immuun systeem en verstoring van de huid barrière.

In het afgelopen decennium zijn er verschillende nieuwe therapieën ontwikkeld die aangrijpen op specifieke cytokines of cytokine signaalwegen waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij het ontstaansmechanisme van CE. Deze nieuwe middelen zullen de huidige behandeling van CE drastisch gaan veranderen. In tegenstelling tot de huidige “one-size-fits-all” aanpak, zal er grote behoefte komen aan meer patiëntgerichte behandelstrategieën. Gezien het heterogene karakter van CE, is het namelijk onwaarschijnlijk dat elke patiënt hetzelfde zal reageren op een bepaalde behandeling.

De onderzoeken die in dit proefschrift zijn beschreven hebben als doel gehad om verschillende subtypes van CE patiënten te identificeren op basis van biomarker profielen in het bloed. Deze profielen kunnen ons in de toekomst helpen bij het vinden van de meest optimale behandeling voor een individuele patiënt. Daarnaast hebben wij ons in dit proefschrift gefocust op dupilumab, de eerste geregistreerde biological voor de behandeling van CE. De onderzoeken beschreven in dit proefschrift hebben zich gericht op het korte- en lange termijn immunologische effect van dupilumab en de ontstaansmechanismen van verschillende bijwerkingen optredend tijdens dupilumab behandeling. De belangrijkste bevindingen werden opnieuw besproken in het laatste hoofdstuk, waarbij de klinische implicaties van patiënt profilering binnen CE en de behandeling van CE met verschillende gerichte therapieën in de dagelijkse praktijk en hun mogelijke bijwerkingen werden geëvalueerd.

Patiënt profilering op basis van biomarkers

Voor de meerderheid van de CE patiënten kan de ziekte voldoende onder controle worden gehouden met behulp van lokale anti-inflammatoire therapie (corticosteroïden). Maar de patiënten die onvoldoende reageren op topicale corticosteroïden komen in aanmerking voor behandeling met systemische immunosuppressieve of immuun-modulerende behandelingen. Deze patiënten kunnen worden gedefinieerd als ‘moeilijk behandelbaar’ CE. Om onnodige vertraging in het starten van de juiste behandeling te voorkomen is het belangrijk om deze groep patiënten tijdig te identificeren.

In hoofdstuk 2 stelden wij een voorspellende formule samen bestaande uit acht biomarkers gemeten in het bloed, waarmee we in staat waren om de subgroep van moeilijk behandelbare CE patiënten te identificeren. Deze formule had een sensitiviteit van 78% en een specificiteit van 86%, en zou in de toekomst kunnen bijdragen aan de keuze om een CE patiënt wel of niet met systemische therapie te gaan behandelen. Echter, voor de toepasbaarheid in de dagelijkse praktijk is validatie van onze voorspellende formule in verschillende prospectieve patiënten cohorten nodig.

Nadat de CE patiënten die in aanmerking komen voor systemische therapie zijn geïdentificeerd, is het belangrijk om ook de meest geschikte behandeling voor individuele patiënt te vinden. De huidige behandel richtlijnen voor CE houden echter nog geen rekening met verschillende subtypes binnen de ziekte, wat resulteert in een “one-size-fits-all” aanpak.

Omdat CE een uiterst heterogene ziekte is, werden patiënten klassiek verdeeld in subgroepen op basis van hun klinische kenmerken, zoals leeftijd, ziekte ernst en het voorkomen van andere atopische ziekten, zoals astma, allergische rhinitis en voedselallergieën. De indeling van CE patiënten in klinische subgroepen blijkt echter geen adequate weergave van de biologische diversiteit binnen patiënten. Gelet op de verschillende nieuwe gerichte therapieën die aangrijpen op specifieke cytokine signaalwegen, denken wij dat het belangrijk is om patiënten te groeperen op basis van de belangrijkste biologische onderliggende factoren van hun CE, in plaats van te focussen op de klinische fenotypes.

In hoofdstuk 3 hebben wij, door middel van het meten van een grote selectie aan biomarkers in het bloed van 146 patiënten met ernstig CE, vier patiënten clusters kunnen ontdekken op basis van hun unieke biomarker profiel. Het biomarker profiel van drie van de vier clusters kwam overeen met de clusters die in een eerdere studie zijn gevonden in een onafhankelijk cohort van volwassen CE patiënten. Onze resultaten bevestigen opnieuw dat CE een heterogene ziekte is op biologisch niveau. Daarnaast bouwden we in hoofdstuk 3 een voorspellend model op basis van 10 serum biomarkers, waarmee we patiënten in één van de vier clusters konden indelen. Het is te verwachten dat patiënten in verschillende clusters anders zullen reageren op de verschillende opkomende gerichte behandelingen voor CE. Het identificeren van de patiënten clusters op basis van hun specifieke biomarker profiel zou daarom in de toekomst kunnen bijdragen aan het vinden van de juiste behandeling voor de individuele patiënt.

Het is bekend dat er tussen kinderen en volwassenen met CE een duidelijk verschil is in klinische presentatie en verdeling van het eczeem. Daarnaast hebben recente studies aangetoond dat ook bloed en huid biomarker profielen substantieel verschillen tussen kinderen en volwassenen. In de studie beschreven in hoofdstuk 4 hebben we dezelfde uitgebreide selectie van biomarkers als in hoofdstuk 3 gemeten in het bloed van 240 kinderen met CE met een leeftijd tussen 0 en 17 jaar oud. Door gebruik te maken van dezelfde analyse methode, konden we bevestigen dat CE ook bij kinderen een biologisch heterogene ziekte is door het identificeren van vier unieke patiënten clusters gebaseerd op biomarker profielen. Slechts één van de vier kinder CE clusters kwam overeen met één van de vier clusters die werden gevonden in volwassenen met CE. Dit bevestigde dat biomarker profielen verschillen tussen kinderen en volwassenen met CE.

De clusters die werden gevonden in kinderen met CE werden niet beïnvloed door leeftijd of de leeftijd waarop het CE is ontstaan. Daarentegen bleek ziekte ernst wel geassocieerd te zijn met het cluster waarin patiënten werden ingedeeld. Ondanks dat de meeste kinderen met CE meestal “over de ziekte heen groeien”, is er een klein deel van de CE patiënten waarbij het eczeem ook op de volwassen leeftijd zal blijven bestaan. Naast dat het identificeren van biomarker gebaseerde CE patiënten clusters in kinderen nuttig kan zijn in de toepassing van gepersonaliseerde behandel strategieën, kan het daarnaast ook bijdragen aan het opsporen van kinderen die een grote kans hebben op blijvend eczeem.

Effecten van dupilumab behandeling op moleculaire parameters en dynamiek

Dupilumab is de eerste geregistreerde biological voor de behandeling van matig- tot-ernstig CE. Het is een volledig humaan monoclonaal antilichaam gericht tegen de gemeenschappelijke interleukine (IL)-4-receptor-alpha subketen van de IL-4 en IL-13 receptoren en remt daarmee de signaaltransductie van beide cytokines. IL-4 en IL-13 hebben een belangrijke onderhoudende rol in de pathogenese van CE, waarin ze betrokken zijn bij type 2 inflammatie en verstoring van de huid barrière. Meerdere klinische trials en dagelijkse praktijk studies demonstreerden dat dupilumab een effectieve behandeling is voor CE met een gunstig bijwerkingenprofiel. Behandeling met dupilumab leidde in een groot deel van de patiënten tot een snelle afname van het eczeem, vermindering van de jeukklachten en een sterke verbetering van de kwaliteit van leven.

In hoofdstuk 5 demonstreerden wij een snelle en stabiele blokkade van de IL-4Rα op B- en T-cellen al binnen twee uur na de eerste dupilumab injectie, waarmee we het werkingsmechanisme van dupilumab konden bevestigen. Dit effect ging gepaard met een sterk en vroeg immunologisch effect, met name op de huid homing T-cellen van CE patiënten die werden behandeld met dupilumab. Dit immunologische effect werd gekenmerkt door een sterke afname van het aantal delende en Th2/Th22 cytokine producerende huid-homing T-cellen al in de eerste vier weken van de behandeling. In recente case-reports werden verschillende huid-gerelateerde bijwerkingen tijdens dupilumab beschreven, zoals psoriasis, rosacea en alopecia areata, die in eerdere klinische trials niet duidelijk naar voren zijn gekomen. Omdat bekend is dat dit Th1/Th17-gemedieerde huidaandoeningen zijn, hebben wij in hoofdstuk 5 ook de lange termijn effecten van dupilumab op de cytokine productie van (huid homing) T-cellen bestudeerd. Over het algemeen leek dupilumab geen verschuivend effect op de cytokine productie van T-cellen te hebben op de lange termijn. In een aantal individuele patiënten werd na 40 tot 52 weken dupilumab behandeling echter wel een toename van de productie van Th1/Th17-gerelateerde cytokines gezien. Dit effect was opnieuw met name te zien in de huid homing T-cel populatie.

Gegeven de verschillende behandelingen die op dit moment beschikbaar zijn voor CE en nog beschikbaar zullen komen, is het wenselijk een objectieve en consistente uitkomst maat te hebben, zodat het effect van de verschillende behandelingen kan worden onderzocht en onderling kan worden vergeleken. De serum TARC concentratie is op dit moment de beste biomarker voor het objectief meten van ziekte ernst voor CE. De correlatie met ziekte ernst is echter nog niet sterk genoeg om de klinische scoresystemen die worden ingevuld door behandelend artsen of verpleegkundigen te kunnen vervangen. In eerdere studies waarin werd gekeken naar CE patiënten die werden behandeld met lokale corticosteroïden en ciclosporine, hebben we laten zien dat een combinatie van de serum biomarkers TARC, sIL-2R en IL-22 een significant betere voorspeller van ziekte ernst is dan de individuele biomarkers. Omdat deze biomarker combinatie is ontwikkeld om de klinische score ‘Eczema Area and Severity Index’ (EASI) te voorspellen, noemden we deze uitkomstmaat de ‘predicted-EASI’ (p-EASI). In hoofdstuk 6 toonden wij aan dat de p-EASI ook adequaat kan worden toegepast in het voorspellen van ziekte ernst in CE patiënten die worden behandeld met dupilumab. Het gebruik van de p-EASI is van essentieel belang voor de vergelijkbaarheid van toekomstige klinische studies naar nieuwe gerichte therapieën voor CE, en zou mogelijk ook nuttig kunnen zijn als objectieve uitkomstmaat voor ziekte ernst in de dagelijkse praktijk.

Eerdere studies hebben aangetoond dat behandeling met dupilumab is geassocieerd met het optreden van een, meestal voorbijgaande, toename van het aantal eosinofielen in het perifere bloed. Gebaseerd op eerdere bevindingen werd verondersteld dat deze eosinofilie tijdens dupilumab behandeling het resultaat zou kunnen zijn van een verminderd aantal eosinofielen dat zich verplaatst van het bloed naar de weefsels. De afname van verplaatsing naar de weefsels zou vervolgens kunnen leiden tot ophoping van de eosinofielen in het bloed. In hoofdstuk 7 lieten wij zien dat dupilumab behandeling leidt tot een significante afname van eosinofielen in de lesionale huid. Daarnaast werd er ook een afname in de expressie van de chemokine eotaxine in lesionale CE huid gevonden. Dit ging gepaard met een toename van de expressie van verplaatsing gerelateerde markers (CDN9P en CD44) op het celoppervlak van eosinofielen in het perifere bloed van CE patiënten na 4 en 16 weken dupilumab behandeling. Deze resultaten ondersteunen de theorie dat dupilumab behandeling leidt tot verminderde verplaatsing van eosinofielen vanuit het perifere bloed naar de huid.

Bijwerkingen van dupilumab behandeling en hun onderliggende mechanisme

Dupilumab toont een gunstig veiligheidsprofiel, waarbij voornamelijk milde bijwerkingen worden geobserveerd. Het optreden van conjunctivitis werd in klinische studies echter wel vaker gemeld bij dupilumab-behandelde CE patiënten (5% tot 28%) in vergelijking met placebo (1% tot 11%). Recente dagelijkse praktijk studies rapporteerden zelfs nog hogere percentages van conjunctivitis tot wel 34%. In onze prospectieve dagelijkse praktijk studie beschreven in hoofdstuk 8 ontwikkelden 66 (39.5%) van de 167 bestudeerde CE patiënten conjunctivitis tijdens dupilumab behandeling gedurende een 12 maanden durende periode. Hiervan werden 33 patiënten doorverwezen naar de oogarts. Gedurende langdurige oogheelkundige follow up bleef de meerderheid van deze patiënten, ondanks anti-inflammatoire behandeling in de ogen, last houden van mild tot matig ernstige conjunctivitis. In 10 van de 33 patiënten was het nodig om het dupilumab interval te verlengen en in 3 van de 33 patiënten werd dupilumab gestaakt vanwege oogklachten. Concluderend kan worden gesteld dat de dupilumab-geassocieerde conjunctivitis een chronisch karakter kan hebben die soms moeilijk behandelbaar is. Intervalverlenging van de dosis kan effectief zijn, en oogheelkundige controle met follow up is belangrijk.

De onderliggende mechanismen van het ontstaan van conjunctivitis tijdens dupilumab behandeling in CE patiënten is tot op heden nog niet opgehelderd. Opvallend is dat conjunctivitis vooralsnog niet gerapporteerd is in klinische studies naar dupilumab voor andere indicaties, zoals allergisch astma en chronische sinusitis met neuspoliepen. Mogelijk spelen CE-specifieke factoren een belangrijke rol bij het ontstaan van conjunctivitis tijdens dupilumab behandeling. Om meer inzicht te krijgen in het onderliggende mechanisme bestudeerden wij in hoofdstuk 9 conjunctiva biopten die werden genomen van zes CE patiënten die conjunctivitis ontwikkelden tijdens dupilumab behandeling. We vonden een opmerkelijk laag aantal slijm producerende cellen (goblet cellen) en de aanwezigheid van een ontstekingsinfiltraat bestaande uit voornamelijk T-cellen en eosinofielen. In hoofdstuk 10 werd dit ontstekingsinfiltraat verder gekarakteriseerd doormiddel van een nieuwe innovatieve techniek (imaging mass cytometry). Het ontstekingsinfiltraat in het conjunctiva weefsel van CE patiënten met dupilumab-geassocieerde conjunctivitis bleek te bestaan uit verschillende soorten ontstekingscellen, waaronder sterk geactiveerde CD4+ en CD8+ T-cellen, maar ook dendritische cellen, monocyten en macrofagen. Daarnaast werden er duidelijk sterke signalen van Th1- en Th17-gerelateerde cytokines en het cytotoxische enzym granzyme B gevonden in vergelijking met gezonde controle samples.

Het is bekend dat IL-13 normaal gesproken de proliferatie van goblet cellen en de aanmaak van slijm door deze cellen stimuleert. Op basis van de resultaten beschreven in hoofdstuk 9 en 10 stelden wij de hypothese dat remming van IL-4 en IL-13 door dupilumab in combinatie met de daardoor verhoogde Th1-gerelateerde cytokine productie kan leiden tot een afname van het aantal goblet cellen en hun belangrijke immuun-modulerende functie in de conjunctiva. Dit zou vervolgens kunnen leiden tot droge ogen, conjunctivale inflammatie en uiteindelijk weefselschade. Het non-invasief meten van het aantal conjunctivale goblet cellen en cytokines in traanvocht zou mogelijk kunnen bijdragen aan het identificeren van patiënten die risico lopen op het ontwikkelen van conjunctivitis. Deze patiënten hebben mogelijk profijt van vroegtijdige anti-inflammatoire oogheelkundige behandeling.

Een andere bijwerking die recent in meerdere dagelijkse praktijk studies is beschreven, is het optreden van erythemateuze huidafwijkingen in het hoofd-hals gebied, welke klinisch en histopathologisch anders lijken te zijn dan het CE waarmee patiënten bekend zijn. De klinische en histopathologische kenmerken van deze ‘dupilumab gelaatsroodheid’ die worden beschreven in de huidige literatuur lopen erg uiteen. Het is daarom tot op heden nog niet gelukt om het onderliggende ontstaansmechanisme op te helderen. In hoofdstuk 11 beschreven wij een tweetal casus van CE patiënten die zich presenteerden met nieuwe ontstane roodheid in het gelaat na 11 weken en 6 maanden behandeling met dupilumab. Vanwege de verhoogde waarde van het specifiek IgE voor Malassezia in het bloed en de positieve resultaten na behandeling met systemische antimycotica, is in beide casus de gedachte ontstaan dat overgevoeligheid voor Malassezia een belangrijke rol speelt in het ontstaan van deze bijwerking. Omdat de klinische kenmerken van dupilumab-gerelateerde roodheid in het gelaat erg verschillend kunnen zijn, is het belangrijk om ook andere onderliggende mechanismen te overwegen, zoals rosacea en allergische contact dermatitis.

Toekomstperspectieven

In hoofdstuk 12 zijn de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift bediscussieerd en in de context van de bestaande literatuur geplaatst, waaruit aanbevelingen voor toekomstig onderzoek zijn voortgekomen.

Zoals eerder beschreven zal de behandeling van CE zich in de komende periode gaan verplaatsen richting meer gerichtere en gepersonaliseerde gezondheidszorg. De bevindingen in dit proefschrift hebben bevestigd dat CE een uiterst heterogene ziekte is. Door het beschrijven van de biomarker profielen die de verschillende patiënten clusters onderscheiden, hebben we laten zien dat er voor subgroepen patiënten naast de Th2 cytokines ook andere cytokine routes een belangrijke rol spelen in het ontstaan van CE. Derhalve zijn er verschillende nieuwe therapieën onderweg die aangrijpen op onder andere de Th17 en Th22 routes, evenals breder werkende systemische middelen, zoals JAK-remmers. De verschillende onderscheidende biomarker profielen zullen in de toekomst, samen met eventuele bekende (atopische) comorbiditeiten en de risico factoren voor mogelijke bijwerkingen die in dit proefschrift werden beschreven, bijdragen aan gepersonaliseerde behandel strategieën. Wij stellen hier een mogelijk behandel algoritme voor welke de behandelaar kan ondersteunen in het maken van een beslissing over welke behandeling het beste gestart kan worden bij welke CE patiënt.