Jonas Kuiper

Birdshot chorioretinopathie (BSCR) is een chronische oogontsteking die kan leiden tot blindheid en met name blanke personen van middelbare leeftijd treft. BSCR is een zeldzame aandoening met onbekende oorzaak waaraan ongeveer ... patiënten in Nederland lijden. De aandoening wordt gekenmerkt door verlies van pigment uit het vaatvlies (ook wel choroid genoemd) en het netvlies (ook wel retina genoemd), die lijken op het patroon van een schot hagel (birdshot). Bijzonder is dat vrijwel alle patiënten het HLA-A29 antigen dragen, een molecuul dat op het celoppervlak zit. Toch is de rol van HLA-A29 in het ontstaan van de ziekte onbekend. Mogelijk is HLA-A29 betrokken bij het presenteren van lichaamseigen (oog)eiwitten aan de T-cellen van het immuunsysteem. Dit leidt tot weefselschade in het oog en vermindering van het zicht. BSCR wordt dan ook aangemerkt als een zogeheten auto-immuunziekte: het immuunsysteem ziet lichaamseigen weefsel als vreemd.

Alhoewel HLA-A29 relatief veel voorkomt in de blanke bevolking (ruim ... van de Nederlanders is drager van HLA-A29), zal de overgrote meerderheid van deze HLA-A29 dragers nooit BSCR ontwikkelen. Hieruit kan worden opgemaakt dat aanvullende genetische, biologische of omgevingsfactoren bijdragen aan het ontstaan van BSCR in blanke mensen die het HLA-A29 antigen dragen. In het huidige proefschrift onderzochten we het micromilieu van het oog, de rol van T-cellen en HLA-A29 in BSCR. Tenslotte zochten we naar nieuwe genetische markers die betrokken zijn in het ontstaan van deze zeer intrigerende aandoening.

HUIDIGE THERAPIE VAN BIRDSHOT CHORIORETINOPATHIE

In hoofdstuk ... beschrijven we een grootschalig landelijk onderzoek bij Nederlandse patiënten waar aan de hand van vragenlijsten en klinische gegevens de kwaliteit van leven werd onderzocht. De deelnemende patiënten werden onderverdeeld op basis van gebruikte medicatie. Ondanks een diversiteit aan medicatie bleek er geen relatie tussen de scores en de toegepaste therapie. Ook was er geen verschil in de kwaliteit van het leven tussen de behandelde en onbehandelde groep. Wel was er een duidelijke samenhang tussen de gezichtsscherpte en kwaliteit van het leven aangetoond. Deze resultaten doen vermoeden dat er nog geen therapie voor birdshot bestaat die effectief is bevonden of zonder bijwerkingen toegepast kan worden.

BIRDSHOT ALS AUTOIMMUUNZIEKTE

In hoofdstuk ... onderzochten we het micromilieu van het oog in patiënten met BSCR met als doel een beter inzicht te krijgen in de tot nu toe onbekende gebeurtenissen die ten grondslag liggen aan deze aandoening. Hiervoor hebben we 23 verschillende signaalstoffen van het immuunsysteem in oogvocht en bloed van patiënten gemeten. Als controlegroep werd gekeken naar het oogvocht van 11 personen met staar.

Uit dit onderzoek bleek dat BSCR patiënten verhoogde immuunstoffen (of cytokinen) in het oog hebben. Deze stoffen waren interleukine (IL-1, IL-6, IL-23) en TNF, welke indicatief zijn voor auto-immuniteit zoals in reumatoïde artritis. Bijzonder was de verhoging van de concentratie IL-17, welke alleen aanwezig was in oogvocht van patiënten. IL-17 is een cytokine die wordt gemaakt door een speciale groep T-cellen: de T-helper (Th17) cellen. Th17 cellen spelen een belangrijke rol in auto-immuunziekten. De aanwezigheid van IL-17 in oogvocht suggereert een belangrijke rol voor Th17 cellen in BSCR. Th17 cellen ontwikkelen zich in aanwezigheid van onder andere de cytokines IL-1 en IL-6. Deze twee cytokines waren zoals vermeld ook verhoogd in oogvocht. De verhoogde concentratie TNF biedt een verklaring voor het gunstige effect van het gebruik van anti-TNF therapie bij BSCR. De resultaten van dit onderzoek bieden nieuwe therapeutische mogelijkheden. Hierbij kan worden gedacht aan therapie gericht tegen IL-1 en IL-6 waarvan antistoffen reeds op de markt zijn voor de behandeling van andere auto-immuunziektes zoals psoriasis.

Mede door deze resultaten stellen we dat BSCR een auto-immuunziekte is en geassocieerd is met Th17 cellen. Aanvullend bewijs voor deze hypothese kwam door latere waarnemingen van de Amerikanen Yang en Foster (zie hoofdstuk ...) die aanvullende verhoogde immuunstoffen (TGF en IL-21) in het serum van patiënten met actieve ziekte vonden. Ook deze immuunstoffen stimuleren de ontwikkeling van Th17 cellen.

In hoofdstuk ... onderzochten we de immuunreacties van de witte bloedlichaampjes van patiënten en gezonde individuen op eiwitten uit het netvlies en vaatvlies van menselijke ogen. Witte bloedlichaampjes van patiënten met actieve ziekte vertoonden een specifieke productie van IL-17 en de ontwikkeling van Th17 cellen in reactie op netvlieseiwitten (hoofdstuk ...). Dit bevestigde de eerdere hypothese over de betrokkenheid van Th17 cellen in auto-immuunreacties gericht tegen het oog (hoofdstuk ...). In ongeveer de helft van de patiënten met actieve en inactieve ziekte werd IL-17 productie gericht tegen eiwitten van het vaatvlies gezien. Deze reactiviteit past bij de eerder genoemde karakteristieke birdshot-afwijkingen van het vaatvlies in deze patiënten. De samenstelling van de eiwitten die deze Th-reactie veroorzaken vereist verder onderzoek. Echter, onze bevindingen suggereren dat therapie gericht tegen Th17 cellen een mogelijk nieuwe behandelingsvorm voor BSCR kan zijn.

T-CELLEN IN HET OOG

Na het onderzoeken van het micromilieu van het oog en de immuunreacties in het bloed van patiënten richtten wij ons hierna op T-cellen op de 'plaats delict': het oog (hoofdstuk ...). We verkregen twee zeer zeldzame glasvocht (binnenste van het oog) monsters van twee patiënten met BSCR. Uit de analyse bleek dat er zeer weinig cellen aanwezig waren in het glasvocht. Interessant is dat de cellen uitsluitend uit twee typen T-cellen bleken te bestaan: de CD4 en CD8 T-cellen. Andere celtypen (zoals B-cellen bekend om hun antistofproductie) werden niet gedetecteerd. De T-cellen werden gekweekt om een verdere analyse mogelijk te maken. Uit analyse bleek sterke klonaliteit van de cellen in het oog. Dit duidt op een specifieke migratie van deze cellen naar het oog in plaats van het lekken van T-cellen uit het bloed na beschadiging van de haarvaatjes. We wilden hierna antwoord op de vraag of de T-cellen in het oog gericht waren tegen eiwitten van het netvlies of het vaatvlies. In het netvlies en het vaatvlies zijn een enorme hoeveelheid verschillende eiwitten aanwezig. T-cellen herkennen eiwitten alleen als deze gepresenteerd worden op het celoppervlak van een ander type witte bloedlichaampjes, ook wel antigeen-presenterende cellen (APCs) genoemd. We namen dit specifieke type cel uit het bloed van dezelfde birdshot-patiënten en kweekten deze op een speciale manier zodat zij in staat waren eiwitten te presenteren aan zowel CD4 als CD8 T-cellen (dit heet crosspresentatie). De gekweekte APCs werden beladen met eiwitten uit het netvlies en het vaatvlies. Hierna werden de T-cellen uit het oog van de patiënten toegevoegd. Nu bleek dat de CD8 T-cellen reageerden op eiwitten uit het vaatvlies terwijl de CD4 T-cellen met name reageerden op eiwitten uit het netvlies.

Kennis over welke eiwitten worden herkend door deze T-cellen zou van grote waarde zijn voor het begrijpen van BSCR en mogelijke nieuwe aangrijpingspunten voor behandeling kunnen vormen. Echter, dit vereist een systematische biochemische aanpak waarvoor veel aanvullend onderzoek nodig is. Dit onderzoek draagt bij aan het begrijpen welke eiwitten dit zouden kunnen zijn. Gezien verschillende typen T-cellen tegen verschillende weefsels (en eiwitten) van het oog reageren, begrijpen we meer van het mogelijke ziekteverloop en het type eiwitten waartegen deze T-cellen zijn gericht. Concluderend beschrijven we hiermee de eerste succesvolle isolatie van T-cellen uit het glasvocht van BSCR patiënten en laten zien dat de aanwezige T-cellen gericht zijn tegen zowel het netvlies als het vaatvlies.

NIEUWE GENETISCHE OORZAAK VAN BSCR

De sterke associatie van HLA-A29 met BSCR is zowel intrigerend als raadselachtig omdat de rol van HLA-A29 in het ontstaan van BSCR nog altijd onbekend is. Om deze reden onderzochten we dit in ongeveer ... patiënten met behulp van state-of-the-art genetische technieken. Zoals verwacht vonden we een sterke associatie met HLA-A29 in BSCR. Echter toonden we aan dat het klassieke HLA-A29 effect met name kan worden toegeschreven aan het subtype HLA-A29:02. Verrassend genoeg bleken er geen andere HLA-antigenen onafhankelijk van HLA-A29 met BSCR te zijn geassocieerd. We concluderen dat de eerdere hypothese waarin HLA-A29 een mogelijke marker zou zijn voor andere onbekende genetische defecten in het HLA-gebied zeer onwaarschijnlijk is. Wij veronderstellen dat HLA-A29 direct functioneert in het presenteren van oogeiwitten aan T-cellen in patiënten met BSCR.

Hierdoor ontstond er wel een nieuwe vraag. Zoals besproken komt HLA-A29 relatief veel voor in Europese populaties (... van de blanke bevolking, oftewel ruim ... Nederlanders). Met ongeveer ... patiënten in Nederland betekent dit dat meer dan 99% van deze HLA-A29 dragers nooit BSCR zal ontwikkelen. Dit suggereert dat andere (mogelijke genetische) factoren nodig zijn om de ziekte te ontwikkelen. Dit bleek inderdaad uit een grootschalig internationaal genetisch onderzoek waarbij we een mutatie in het gen ERAP2 identificeerden (hoofdstuk ...). ERAP is een enzym met een centrale rol in het knippen van eiwitten die door HLA-moleculen (zoals HLA-A29) aan het immuunsysteem gepresenteerd worden. ERAP knipt de eiwitten in stukjes die zo op HLA-A29 passen (Figuur 1). Uit het onderzoek is gebleken dat de mutatie in het gen ERAP resulteert in een verhoogde expressie van het enzym ERAP2. Patiënten met BSCR hebben dus meer ERAP2-enzym in de cellen. Hiermee ontdekten wij voor het eerst in dertig jaar een nieuwe aanvullende genetische voorwaarde die, gekoppeld aan HLA-A29, bijdraagt aan het ontstaan van BSCR. Mutaties in ERAP1 en het gerelateerde enzym ERAP2 zijn ook gerapporteerd in reumatische aandoeningen zoals reumatoïde artritis, psoriasis en spondylitis ankylopoetica. De resultaten van dit onderzoek zijn belangrijk voor het begrijpen van deze ziekte en bieden een belangrijk aangrijpingspunt voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingen. Tevens biedt deze ontdekking ook een kans om te achterhalen hoe en waar ERAP de eiwitten knipt. Dit kan mogelijk leiden tot het vinden van de omgevingsfactoren die cruciaal zijn voor het ontwikkelen van birdshot bij HLA-A29 positieve mensen.

Het onderzoek in dit proefschrift stelt dat BSCR een auto-immuunziekte is met een centrale rol voor Th17 cellen en T-cellen gericht tegen het vaatvlies en netvlies. Bovenal beschrijven wij een nieuwe aanvullende genetische voorwaarde die samen met HLA-A29 bijdraagt aan het ontstaan van BSCR. Door opheldering van de rol van T-cellen en de voorwaarde van eiwitpresentatie door HLA-A29 en ERAP zijn we een flinke stap dichterbij het begrijpen van BSCR. De specifieke manipulatie van ERAP en het gebruik van therapie gericht tegen Th17 cellen vormen daarmee veelbelovende nieuwe strategieën ter vermindering van oogontsteking en het behouden van de visuele functie in patiënten met BSCR.

Figuur 1: Model van de eiwitbewerking door ERAP en eiwitpresentatie door HLA-A29 aan CD8 T-cellen in birdshot chorioretinopathie.
A. Eiwitten in de cellen van het oog worden na gebruik in grote stukken gehakt door het zogenaamde proteasoom. Het proteasoom heeft als belangrijkste functie andere eiwitten die overbodig of beschadigd zijn af te breken.
B. De aminozuurlange eiwitketens gaan vervolgens naar het endoplasmatisch reticulum waar de lange ketens op maat worden geknipt door ERAP1 en ERAP2.
C. De aminozuurlange eiwitten (of peptides) worden op HLA-A29 gezet.
D. Een eiwitbeladen HLA-A29 reist naar het celoppervlak om deze te presenteren aan T-cellen van het immuunsysteem.
E. Op het celoppervlak scannen T-cellen HLA-moleculen af naar peptiden die zij kunnen herkennen.
F. Een T-cel die een specifiek peptide herkent in HLA-A29 maakt cytokines (signaalstoffen) die het immuunsysteem activeren en ontsteking in het oog veroorzaken.

Legenda bij Figuur 1:
ERAP1
ERAP2
HLA-A29
Eiwit
Peptide
Proteasoom
Endoplasmatisch Reticulum
CD4 / CD8 cytokines