Joyce Vrijenhoek

Atherosclerose, een proces waarbij de slagaders langzaam dichtslibben door ophoping van onder andere cholesterol en ontstekingscellen, ligt ten grondslag aan hart- en vaatziekten (HVZ). HVZ zijn een belangrijke oorzaak van sterfte en ziektelast in de bevolking wereldwijd. De samenstelling van de atherosclerotische plaque (de ophoping die in de slagaders ontstaat bij atherosclerose) is geassocieerd met klinische verschijnselen zoals hartinfarcten en beroertes. De Athero-Express biobank is gestart met de achterliggende gedachte dat lokale markers in de plaque informatie kunnen geven over HVZ in het hele lichaam, aangezien atherosclerose het gehele vasculaire systeem kan aantasten. Patiënten die een operatie ondergaan waarbij deze plaque wordt verwijderd zijn sinds 2002 geïncludeerd in twee Nederlandse ziekenhuizen (UMC Utrecht en St. Antonius ziekenhuis Nieuwegein). Dergelijke vaatoperaties vinden plaats in de halsslagaders bij cerebrovasculair vaatlijden (carotisendarteriëctomie (CEA)) of in de liesslagaders bij perifeer vaatlijden (femoraal/iliacaalendarteriëctomie (FEA)).

In de Athero-Express biobank worden plaques en bloed opgeslagen, naast het verzamelen van klinische karakteristieken en follow-up gedurende 3 jaar voor het optreden van nieuwe klinische verschijnselen. Deze biobank met de atherosclerotische plaque in de hoofdrol, biedt mogelijkheden om verschillende aspecten van atherosclerose te onderzoeken. In dit proefschrift worden enkele van deze studies beschreven, die met name gericht zijn op geslachtsspecifieke progressie van HVZ na CEA.

Plaques die geassocieerd zijn met klinische verschijnselen bevatten vaak een vetrijke kern met veel ontstekingscellen (o.a. macrofagen), bloedingen, en zijn bedekt door een dunne bindweefsellaag. In de halsslagaders kunnen deze plaques openbreken, waardoor kleine stolsels gevormd worden. Deze stolsels kunnen naar de hersenen schieten en daar acuut zuurstoftekort (ischemie) geven in de vorm van een TIA of een beroerte. Deze plaques worden dan ook ‘kwetsbaar’ of ‘instabiel’ genoemd. Bij atherosclerose in de benen zijn de symptomen vaak chronischer, maar ook hier kunnen soms stolsels vanuit een plaque naar beneden schieten en leiden tot acuut zuurstoftekort in onderbeen of voet. De samenstelling van de plaques in de beenslagaders is stabieler dan die in halsslagaders, en komt daarmee overeen met het type symptomen.

In hoofdstuk 2 wordt beschreven hoe een kwetsbare plaque in de carotis kan stabiliseren. Zo is bekend dat de plaque na een beroerte stabieler wordt, in tegenstelling tot na een TIA. In beide groepen is de plaque instabieler vergeleken met die van patiënten die asymptomatisch waren voorafgaand aan de operatie. Ook het gebruik van medicatie zoals statines is geassocieerd met het stabiliseren van de plaque. Dit is in lijn met resultaten uit grote trials die laten zien dat statines bijdragen aan het verlagen van het risico op het krijgen van HVZ.

Verder hebben we de interessante bevinding gedaan dat het voorkomen van instabiele plaquekenmerken gedurende de afgelopen 10 jaar is verminderd (hoofdstuk 4). Dit gaat samen met een afname in risicofactoren voor HVZ zoals roken en cholesterol, en een toename in het gebruik van statines. Toch was de bevinding van plaque-stabilisatie over tijd onafhankelijk van deze factoren. Het zou kunnen dat de pathogenese van HVZ aan het veranderen is, echter het is nog onbekend wat daaraan ten grondslag ligt. Mogelijk is het principe van de kwetsbare plaque veranderd en kijken we niet meer naar de juiste kenmerken, of zijn factoren die bijdragen aan HVZ die los staan van de plaque (zoals het risico op embolieën uit het hart) belangrijker geworden. Hopelijk kunnen we hier in de toekomst achterkomen om vervolgens in te kunnen grijpen op de factoren die zorgen voor een hoog risico op HVZ.

Weefselkenmerken die onder de microscoop worden bestudeerd (histologische kenmerken) zoals bij de Athero-Express studie in de plaque gebeurt, moeten reproduceerbaar gemeten kunnen worden om betrouwbare conclusies te trekken uit dergelijke onderzoeken. In hoofdstuk 3 wordt een kwaliteitscheck beschreven van eerder door ons gebruikte scoringsmethoden van plaquekenmerken. Deze semi-kwantitatieve en computer-geassisteerde methoden toonden matig tot goede resultaten met betrekking tot reproduceerbaarheid. Tevens rapporteren we een nieuwe methode om plaquekenmerken te kwantificeren. Deze nieuwe aanpak maakt gebruik van digitale coupes, waarop een bepaalde cel geautomatiseerd gekwantificeerd kan worden. Deze methode liet superieure resultaten zien voor kleuringen van gladde spiercellen en macrofagen ten opzichte van de eerdere scoringsprocedures. Een voordeel hiervan is verder dat de totale plaque kan worden geanalyseerd in plaats van een gedeelte, en dat grote hoeveelheden coupes tegelijkertijd kunnen worden doorgemeten. In de klinische diagnostiek wordt geautomatiseerde kwantificatie ook al gebruikt, zoals voor het vaststellen van Her2neu receptor status bij borstkanker. Er kan dan ook worden verwacht dat dergelijke methoden verder zullen worden ontwikkeld en steeds meer zullen worden gebruikt in wetenschappelijk onderzoek en in diagnostiek waarbij gebruik wordt gemaakt van histologie.

Een van de plaquekenmerken die we nader bestudeerd hebben in hoofdstuk 5 is plaquebloeding. Zoals eerder genoemd, is dit een kenmerk van een kwetsbare plaque. Er wordt gedacht dat kleine bloedvaatjes (microvaatjes) die vanaf de buitenkant van het bloedvat de plaque ingroeien bij zuurstoftekort, de bron zijn van plaquebloedingen. De verbindingen tussen de endotheelcellen die de microvaatjes van binnen bekleden, zijn niet stevig of zelfs afwezig. Hierdoor kunnen deze vaatjes mogelijk gaan lekken, onder andere rode bloedcellen. Het celmembraan van de rode bloedcellen bevat veel cholesterol en ijzer, dat weer een aantrekkingskracht heeft op ontstekingscellen. Zo wordt de vetrijke kern met dode cellen in de plaque groter en wordt de plaque instabieler. Het is inderdaad gebleken dat plaquebloedingen gerelateerd zijn aan nieuwe klinische verschijnselen van HVZ in het hele lichaam na een vaatoperatie. Echter, zoals in hoofdstuk 5 vermeld, geldt dit alleen bij mannen, niet bij vrouwen. Dit suggereert dat ziekteprogressie van patiënten met ernstige atherosclerose verschillend verloopt bij mannen en vrouwen. Helaas is de observationele opzet van de Athero-Express niet geschikt om oorzakelijke verbanden aan te tonen, waardoor verder onderzoek nodig is om dit verschil tussen de sexes te verklaren. Dit kan bijvoorbeeld verwacht worden van studies die gebruik maken van genetische data, of van experimentele onderzoeken.

Verder tonen we in hoofdstuk 5 dat plaquebloedingen minder vaak voorkomen bij vrouwen. Dit geldt ook voor andere instabiele plaquekenmerken bij patiënten met een vernauwing van de halsslagader. Mogelijk ligt dit verschil aan de kwaliteit van de microvaatjes; deze zou slechter kunnen zijn bij mannen en daardoor zorgen voor meer lekkage. Eiwitten die betrokken zijn bij de vorming van nieuwe vaatjes (neoangiogenese) en de doorgankelijkheid ervan, zoals onder andere vascular endothelial growth factor, zijn interessante ingangen om verder onderzoek naar te doen. Een toekomstige behandeling zou gericht kunnen zijn op het repareren van lekkende bloedvaatjes in de plaque via zulke eiwitten, indien deze hier een oorzakelijke rol in spelen.

Plaquebloedingen kunnen non-invasief worden vastgelegd m.b.v. MRI, en ook op beeldvorming hangt de aanwezigheid hiervan samen met huidige en toekomstige symptomen van HVZ. Het kan dan ook verwacht worden dat non-invasieve beeldvorming een grote rol kan gaan spelen in het identificeren van hoog-risico patiënten, voordat zij klachten krijgen van HVZ. Tevens zou behandeling beter gericht kunnen worden op de juiste patiënt. Het is nu nog zo dat de keuze voor het verrichten van een CEA alleen afhangt van symptomen en mate van vernauwing, terwijl plaquekenmerken ook belangrijk lijken te zijn bij het inschatten van het risico op beroerte en daarmee het nut van operatie. Voordat MRI voor dit doel kan worden toegepast, zijn eerst gestandaardiseerde protocollen voor beeldvorming en histologische scoring nodig. Verder zouden combinaties van verschillende beeldvormende technieken en ook invasieve beeldvorming bij een selectie patiënten van belang kunnen zijn om behandelkeuzes te maken waarbij plaquekenmerken worden meegenomen.

Verwijzend naar de bevindingen uit hoofdstuk 5, zou het geen verrassing moeten zijn dat plaquekenmerken en hun associatie met prognose verschillen tussen mannen en vrouwen. Andere aspecten van HVZ zijn namelijk ook verschillend tussen de sexes; zoals leeftijd waarop de ziekte begint (later bij vrouwen), het type symptomen (aspecifieker bij vrouwen), en overleving (vrouwen overlijden vaker aan HVZ dan mannen). Toch is het risico op overlijden op de lange termijn na endarteriëctomie weinig onderzocht bij mannen en vrouwen apart. Verder wordt vaak geen rekening gehouden met leeftijd als belangrijke factor voor sterfterisico. In hoofdstuk 6 laten we dan ook de resultaten zien van leeftijd- en geslachtsspecifieke lange termijn overleving na endarteriëctomie (zowel na CEA als FEA). De mortaliteit na CEA is hoger in mannen dan in vrouwen: 22% versus 17% sterfterisico na 5 jaar follow-up. In het cohort boven de 70 jaar, was het risico 34% respectievelijk 26%. Deze percentages zijn ook vergeleken met een controlepopulatie die op leeftijd en geslacht gematcht is met het patiëntcohort. Opvallend was dat het sterfterisico bij vrouwelijke CEA patiënten niet verschillend leek van die in de controlepopulatie. Na FEA was het voordeel van vrouwen ten opzichte van mannen (en ten opzichte van de controlepopulatie) afwezig, wat leidde tot gelijke overlevingstrends bij mannen en vrouwen in deze groep. Dit is in overeenkomst met resultaten uit een eerdere Nederlandse studie. Het zou kunnen dat de geobserveerde verschillen komen door een vertraging in het stellen van de diagnose van perifeer vaatlijden bij vrouwen doordat zij vaker andere ziekten hebben die de symptomen maskeren. Zodoende lijden vrouwen aan een ernstiger vorm van perifeer vaatlijden dan mannen op het moment dat de ziekte ontdekt wordt. Deze mogelijke verklaring wordt ondersteund door het aantal vrouwen met de ernstigste vorm van vernauwing in de liesslagaders in onze studie, die groter was dan het aantal mannen dat hieraan leed. Deze verlate diagnose zou bij cerebrovasculaire aandoeningen mogelijk relatief minder vaak voorkomen, omdat dit zich veelal acuter presenteert. Naast het geven van prognostische informatie over absolute sterftekans na de beschreven vaatoperaties, vonden we dus ook interessante overlevingstrends op basis van geslacht. Na het corrigeren voor cardiovasculaire risicofactoren, bleven deze trends overeind; na CEA hadden mannen een 1.7 keer zo hoge kans om te overlijden dan vrouwen, terwijl er na FEA geen verschillen waren tussen de sexes.

Naast histologische markers die in de plaque gemeten kunnen worden, kunnen we ook informatie over het risico op HVZ uit in het bloed circulerende stoffen halen. Dergelijke markers noemen we ook wel biomarkers. Extracellulaire vesikels, blaasjes die worden uitgescheiden door allerlei cellen na celactivatie of geprogrammeerde celdood, zijn veelbelovende bronnen van biomarkers. De inhoud van deze blaasjes is een afspiegeling van het type cel waar ze vandaan komen, en de verrijking van bepaalde eiwitten en DNA in de blaasjes toont aan dat de uitscheiding ervan een selectief proces is. De extracellulaire blaasjes hebben dan ook de potentie om op een natuurlijke manier medicijnen op de juiste plaats af te leveren. Bovendien is aangetoond dat de circulerende eiwitblaasjes een rol spelen bij de ontwikkeling en progressie van atherosclerose: niet alleen het aantal blaasjes, maar ook de inhoud ervan. De specifieke eiwitten CDN4, 2 antiplasmin (ofwel Serpin F2), en cystatin C zijn gerelateerd aan het optreden van secundaire klinische verschijnselen bij patiënten met bekend vaatlijden. In hoofdstuk 9 zijn dezelfde eiwitten bestudeerd in relatie tot de uitgebreidheid van HVZ in het lichaam. CDN4 afkomstig uit de blaasjes was significant geassocieerd met het aantal gebieden in het lichaam dat aangetast was door vaatlijden (namelijk de kransslagaders, cerebrovasculair, perifeer, en een verwijding (/aneurysma) van de aorta). Hoewel deze bevinding onafhankelijk was van risicofactoren, heeft deze bevinding nog geen directe klinische relevantie. In de toekomst zou men de eiwitinhoud van de blaasjes mogelijk kunnen gebruiken in diagnostiek, om HVZ vast te kunnen stellen bij gezonde mensen of bij mensen met risicofactoren. Voor nu geeft het al wel aan dat deze extracellulaire blaasjes blijkbaar extra informatie geven over ziektelast bovenop risicofactoren en bevestigt daarmee dat ze een potentieel waardevolle bron van biomarkers zijn.

Het onderzoek in dit proefschrift heeft zich vooral gefocust op patiënten die een carotisendarteriëctomie (CEA) hebben ondergaan. CEA is een bewezen effectieve behandeling (ten opzichte van behandeling met alleen medicatie) bij patiënten met een symptomatische hooggradige vernauwing van de halsslagaders. Bij deze groep is de kans op complicaties van de ingreep lager dan wanneer van operatie afgezien zou worden. Bij een selectieve groep asymptomatische patiënten kan ook voor interventie gekozen worden mits het complicatierisico laag is. Het plaatsen van een stent in de halsslagader (CAS) is ontwikkeld sinds de jaren 90 als minder invasief alternatief voor CEA. De vergelijking tussen CAS en CEA is daarna belangrijk onderwerp geweest van vele gerandomiseerde klinische trials, die uitwezen dat CAS in het algemeen niet bewezen beter is dan CEA. In een meta-analyse van 13 gerandomiseerde trials met in totaal meer dan 7000 (vooral symptomatische) patiënten, werd een voordeel gevonden van CEA ten opzichte van CAS met betrekking tot het optreden van beroerte of sterfte op de lange termijn (gepoolde hazard ratio CAS versus CEA van 1.2; ofwel bij CAS was er 1.2x zoveel kans op deze complicatie t.o.v. CEA, met een 95% betrouwbaarheidsinterval van 1.01-1.45). Aan de andere kant was CAS wel geassocieerd met een lager risico op hartinfarct op korte termijn (tot 30 dagen na de ingreep): gepoolde odds ratio CAS vs CEA 0.48, 95% betrouwbaarheidsinterval 0.29-0.78. Echter, de definitie van hartinfarct wordt in deze studies vaak niet genoemd of alleen gesteld op basis van verhoogde hartenzymen. Naast reeds genoemde complicaties, is het opnieuw dichtslibben van de halsslagaders (restenose), een belangrijk nadeel van interventie. Vandaar dat het belangrijk is om vast te stellen welke patiënten een hoog risico lopen om een restenose te ontwikkelen na CEA.

In hoofdstuk 7 is het verband tussen verscheidene plaque- en patiëntkenmerken in relatie tot stroomsnelheid van het bloed in de halsslagader na operatie onderzocht. De stroomsnelheden zijn gemeten d.m.v. duplexonderzoek (een combinatie van echografie en Doppler) en zijn een indicatie voor de mate van (re)stenose. De afkapwaarde van een stroomsnelheid die hoort bij een bepaalde vernauwing is alleen per ziekenhuis en niet internationaal vastgelegd, omdat er grote variatie bestaat tussen verschillende klinieken. Om problemen met misclassificatie te voorkomen en te zorgen voor betere generaliseerbaarheid, is in onze studie dan ook gekozen voor een continue stroomsnelheid als uitkomst in de analyse in plaats van restenose als binaire uitkomst. Daarbij is gekeken naar 2 follow-up momenten: 3 maanden (korte termijn) en 2.5 jaar (middellange termijn). Het bleek dat een vetarme plaque geassocieerd was met hogere stroomsnelheden na 3 maanden follow-up (en niet meer na middellange follow-up). Vrouwelijk geslacht, de aanwezigheid van een vernauwing in de andere halsslagader, en asymptomatische presentatie (bij vrouwen) bleken na middellange follow-up gerelateerd aan hogere stroomsnelheden van het bloed. Deze subgroepen zouden dus mogelijk een hoger risico hebben op restenose. De bevindingen sluiten aan bij het minder gunstige behandeleffect van CEA bij vrouwen, en vooral wanneer zij asymptomatisch zijn. We moeten echter voorzichtig zijn met het trekken van conclusies, aangezien restenose zelf niet het eindpunt van de studie was en het meten met duplex limitaties heeft. Voor toekomstige studies zou restenose vastgesteld moeten worden met angiografie middels CT of MR. Onze studie draagt wel bij aan kennis over mogelijke processen die leiden tot restenose en kan helpen om richting te geven aan toekomstig onderzoek, bijvoorbeeld om relevante subgroepen te kunnen maken.

Indien een restenose optreedt met (een hoog risico op) symptomen, is het zaak om de juiste behandeling te kiezen (hoofdstuk 8). CAS is voorgesteld als veiliger alternatief bij patiënten die beoordeeld worden als hoog-risico groepen voor CEA (zoals nadelige anatomie, eerdere operaties in de hals, of een bestraalde hals). Deze hoog-risico groepen zijn echter onderwerp van discussie, aangezien ze vaak uitgesloten zijn van trials. De enige trial die deze patiënten wel includeerde liet geen subgroep analyse zien van de verschillende patiëntcategorieën. In hoofdstuk 8 worden de bevindingen getoond van een meta-analyse met individuele data van meer dan 1000 patiënten die behandeld waren met CAS of CEA voor een restenose na eerdere CEA. In deze meta-analyse bleek CAS niet beter te zijn dan CEA, onafhankelijk van symptomen bij inclusie. Hiermee lijkt het dat beide procedures verdedigbaar zijn, en dat er mogelijk ook gekeken moet worden naar andere factoren voor een adequate patiëntselectie (zoals anatomie). Met een gerandomiseerde trial kunnen hier pas goede aanbevelingen over gedaan worden, maar gezien het lage aantal patiënten dat een restenose heeft na CEA én behandeld moet worden, lijkt dit niet haalbaar.

Gebaseerd op huidig onderzoek op het gebied van atherosclerotische ziekten, welke deels gepresenteerd zijn in dit proefschrift, zullen markers uit plaque en bloed in de komende 20 jaar waarschijnlijk een belangrijke rol gaan spelen bij het maken van individuele behandelkeuzes. Net zoals bij kanker, waar bepaalde biomarkers al toegepast worden in de kliniek. Biobanken zoals de Athero-Express zijn een waardevolle manier om dergelijke markers te ontdekken. Het kan verwacht worden dat beeldvorming een belangrijke hoeksteen wordt bij het vroeg vaststellen van hart- en vaatziekten, gesteund door informatie uit biomarkers. Ook zullen genetica vermoedelijk een rol gaan spelen om de juiste patiënt voor de juiste behandeling (of beeldvormend onderzoek) te selecteren. Uiteindelijk zal ook de beschikbaarheid van een effectieve behandeling met medicijnen dan wel een interventie nodig zijn om de geïdentificeerde hoog-risico patiënt vervolgens te behandelen. Verder onderzoek op bovenstaande gebieden zal hopelijk leiden tot een geïndividualiseerde (geslachtsspecifieke) diagnostiek, behandeling, en prognose van hart- en vaatziekten.