Roos Van Der Vuurst De Vries

Multiple sclerose (MS) is een chronische ontstekingsziekte van het centrale zenuwstelsel (CZS). Zowel genetische als omgevingsfactoren zijn van invloed op het ontstaan van MS. MS start bij 85% van de patiënten met klinische aanvallen als gevolg van demyelinisatie van de zenuwen in verschillende delen van het CZS. Omdat het ziektebeloop van MS-patiënten erg heterogeen in ernst en prognose is, zijn er op het moment van de eerste aanval (CIS) factoren nodig die het ziektebeloop kunnen voorspellen. Betrouwbare prognostische factoren zijn erg belangrijk vanwege het groeiende aantal beschikbare immunomodulerende therapieën (IMT) voor MS-patiënten. Vroeg in het ziekteproces starten met deze therapieën voorkomt latere MS aanvallen en invaliditeit.

De studies die beschreven worden in dit proefschrift zijn uitgevoerd binnen twee prospectieve cohorten van volwassenen en kinderen die gevolgd zijn na een eerste aanval van demyelinisatie. Het doel van deze studies is om prognostische factoren te vinden die het ziektebeloop na een eerste aanval van demyelinisatie in volwassenen en kinderen kunnen voorspellen.

Hoofdstuk 1 geeft een korte introductie over MS en beschrijft klinische en biologische factoren die nu bekend zijn en gebruikt worden voor het voorspellen van het ziektebeloop.

Het eerste deel van dit proefschrift gaat over het ziektebeloop na CIS bij volwassen patiënten. In 2017 heeft ‘the International Panel on Diagnosis of Multiple Sclerosis’ een voorstel gedaan voor nieuwe revisies van de McDonald criteria voor MS. De belangrijkste verandering in de nieuwe criteria is dat als er unieke oligoclonale banden (OCB) worden gevonden in de liquor er niet meer aan spreiding in tijd (DIT) hoeft te worden voldaan. De andere belangrijke verandering is dat niet alleen asymptomatische maar ook symptomatische afwijkingen op de MRI-scan kunnen bijdragen aan DIT en spreiding in plaats (DIS). In hoofdstuk 2 hebben we deze nieuwe criteria toegepast op een cohort van 229 volwassen CIS-patiënten. Met deze nieuwe criteria konden twee keer zoveel MS-diagnoses worden gesteld op het moment van de eerste aanval (97 (54%) vs 46 (26%); p<0.01). Wanneer we de nieuwe 2017 criteria gebruikten vonden we een hogere sensitiviteit voor een tweede aanval dan wanneer we de oude 2010 criteria gebruikten (68% vs 36%; p<0.01). De specificiteit was echter lager voor de nieuwe criteria (61% vs 85%; p<0.01). Deze data laten zien dat de McDonald 2017 criteria leiden tot een hoger aantal MS diagnoses bij patiënten met een minder actief ziektebeloop. Vermoeidheid is een van de meest gerapporteerde en invaliderende symptomen voor MS-patiënten. Hoofdstuk 3 evalueert het langetermijn beloop van vermoeidheid na CIS. Eerst hebben we onze eerdere bevinding bevestigd, namelijk dat vermoeidheid op het moment van CIS voorspellend is voor een toekomstige CDMS-diagnose. Dit was ook het geval na correctie voor geslacht, leeftijd, etniciteit, locatie van de symptomen, contrast-aankleuring op de eerste MRI en IMT voor CDMS-diagnose (hazard ratio (HR) 2.6; p<0.01). Hierna hebben we laten zien dat de vermoeidheids-score (FSS) 0.86 punten hoger was na CDMS-diagnose (p=0.01). Vermoeidheid was al vroeg in het ziektebeloop, op het moment van CIS, aanwezig en werd erger na een tweede aanval. In hoofdstuk 4 hebben we onderzocht of de T-cel activatie marker soluble CD27 (sCD27) gemeten in liquor van CIS-patiënten voorspellend is voor MS-diagnose en voor een verhoogde aanvalsfrequentie. We vonden dat binnen de CIS-groep, hoge sCD27 waarden voorspelden voor MS-diagnose, onafhankelijk van MRI en liquor metingen (HR 2.4 per 100 U/mL verhoging van sCD27; p<0.01). Interessant was, dat binnen de groep die een tweede aanval had gekregen, patiënten met hoge sCD27 waarden op het moment van CIS een 5.5 keer hogere jaarlijkse aanvalsfrequentie (ARR) hadden tijdens follow-up, vergeleken met patiënten met lage sCD27 waarden op het moment van CIS (ARR 0.33 vs 0.06; p=0.02). Soluble CD27 waarden waren ook geassocieerd met IgG index, unieke OCB in liquor, ≥9 T2 afwijkingen en subklinische T2 afwijkingen op de eerste MRI-scan. In hoofdstuk 5 hebben we een uitgebreide studie binnen verschillende patiëntengroepen gedaan naar Th1-like-Th17 cellen (CCR6+CXCR3+), een subpopulatie van T-helper 17 (Th17) cellen (CCR6+). Deze cellen spelen een belangrijke rol in ziekteactiviteit bij MS-patiënten. We vonden dat Th1-like Th17 cellen, die niet alleen IL-17 maar ook IFN-γ en GM-CSF tot expressie brengen, minder aanwezig waren in bloed van CIS-patiënten die binnen een jaar gediagnostiseerd werden met CDMS (CIS-CDMS) dan in bloed van CIS-patiënten die tenminste 5 jaar lang CIS bleven (CIS-CIS) (6% vs 11%; p=0.01). Voor Th1 (CCR6-CXCR3+) en Th17 (CCR6+ CXCR3-) cellen zagen we deze verlaagde frequentie niet. Ook vonden we een verlaagde effector memory (EM) / central memory (CM) ratio voor de Th1-like Th17 subset in CIS-CDMS patiënten (0.3 vs 0.5; p<0.01). Deze ratio correleerde met de anti-EBNA1 IgG-titer (p=0.01) en de vermoeidheids-score (FSS) (p<0.01), dit zijn beide markers die geassocieerd zijn met een vroege MS-diagnose. In bloed van patiënten die al met MS gediagnostiseerd waren, vonden we sterk verlaagde frequenties van Th1-like Th17 EM cellen vergeleken met CIS-CIS patiënten en gezonde controles (0.7% vs 2.8% vs 3.3%; p<0.01). Daarnaast was een groter deel van de Th1-like Th17 cellen positief voor de activatie markers CD38 en HLA-DR. Dit was niet gezien voor Th1 cellen. Dit pleit voor een selectieve activatie van Th1-like Th17 effector-cellen in bloed van patiënten met MS. Hierna hebben we gepaarde liquor en bloed samples van CIS en vroege MS-patiënten geanalyseerd. Hierin vonden we dat het deel Th1-like Th17 cellen in liquor 2 tot 3 keer hoger was dan in bloed en dat deze cellen in liquor meer IFN-γ and GM-CSF produceerden dan gepaarde bloed Th1-like Th17 cellen. Ex vivo experimenten bevestigden de lokale verhoging van Th1-like Th17 cellen in het CZS: deze subset was verhoogd in hersenweefsel van MS-patiënten. Dit was niet het geval in hersenweefsel van controles. Hierna bestudeerden we de migratie van perifere T-helper subpopulaties naar het CZS. VLA-4 was het adhesiemolecuul dat het meest tot expressie kwam op de Th1-like Th17 cellen, in het bijzonder op de Th17.1 subset (CCR6+CXCR3+CCR4-). Deze specifieke subset hoopte selectief op in het bloed van met natalizumab (een anti-VLA-4 monoclonale antistof) behandelde patiënten. We zagen deze ophoping in bloed alleen in natalizumab-behandelde patiënten die vrij van aanvallen bleven tijdens de behandelperiode (aanvalsvrije patiënten: voor behandeling 3.8% vs na behandeling 6.8%; p<0.01, patiënten met aanvallen: voor behandeling 3.2% vs na behandeling 4.0%). Vermindering van VLA-4 expressie door natalizumab werd vooral gezien in de Th17.1 cellen. In vitro trans-well migratie analyses lieten zien dat Th17.1 inderdaad de Th17 subpopulatie was die het meest migreerde door menselijke brein endotheelcel-lagen richting de inflammatoire cytokine CXCL10. Daarnaast waren Th17.1 cellen verhoogd in liquor van CIS en vroege MS-patiënten in vergelijking met gepaard bloed. Ook zagen we verlaagde Th17.1 frequenties in bloed van CIS-CDMS vs CIS-CIS patiënten (p=0.02). Deze data laat het vermogen van Th1-like Th17 cellen, met name de Th17.1 subset, zien om op te hopen in het CZS en ziekteactiviteit te beïnvloeden in vroege MS-patiënten. Het roken van sigaretten is in eerdere studies aangetoond als risicofactor die het ziektebeloop van MS-patiënten beïnvloedt. Er zijn echter tegenstrijdige resultaten wat betreft de voorspellende waarde van roken voor MS-diagnose in CIS-patiënten. In hoofdstuk 6 is de associatie tussen roken op het moment van CIS en een toekomstige CDMS-diagnose onderzocht in 250 CIS-patiënten. Er was een hoger aantal CDMS-diagnoses in CIS patiënten die rookten vergeleken met CIS-patiënten die niet rookten (67% vs 36%; p<0.01). Ook was roken op het moment van CIS een onafhankelijke voorspeller voor CDMS-diagnose (HR: 2.3; p<0.01). Daarbij was het interessant dat niet rokende CIS patiënten die in het verleden wel gerookt hadden, geen hoger risico op CDMS hadden in vergelijking met CIS-patiënten die nog nooit gerookt hadden. Dit wijst erop dat de schadelijke effecten van roken reversibel lijken te zijn. Het tweede deel van dit proefschrift gaat over het ziektebeloop na CIS bij kinderen versus volwassenen. Hoofdstuk 7 vergelijkt het ziektebeloop en de klinische parameters op het moment van de eerste neurologische uitval tussen 107 kinderen en 276 volwassenen met CIS. De gehele groep is verdeeld in 3 leeftijdscategorieën (1-10, 11-17, 18-50 jaar). Het aantal witte stof afwijkingen op de MRI was het grootst in de kinderen van 11-17 jaar. Ook presenteerden kinderen zich vaker met polyfocale-symptomen vergeleken met volwassenen (32% vs 12%; p<0.01). Kinderen in de leeftijd 11-17 jaar werden het meest gediagnostiseerd met MS tijdens follow-up (84% vs 50%; p<0.01). Ook was de tijd tot MS-diagnose voor deze groep het kortst (HR: 3.2, 95%; p<0.01). We hebben de jaarlijkse aanvalsfrequenties binnen de patiënten die gediagnostiseerd waren met MS onderzocht. Binnen de groep patiënten zonder IMT hadden kinderen de hoogste aanvalsfrequentie vergeleken met volwassenen (2.22 vs 0.91; p<0.01). Maar in de groep die behandeld werd met IMT was de aanvalsfrequentie tussen kinderen en volwassenen gelijk (0.48 vs 0.40). Deze data wijzen erop dat kinderen een meer inflammatoir ziektebeloop hebben dan volwassenen, dit is een argument voor het vroeg starten met IMT bij kinderen van 11-17 jaar. Dit is in overeenstemming met het huidige beleid in volwassen patiënten met CIS. Gebaseerd op onze eerdere bevinding in volwassen CIS-patiënten dat hoge sCD27 waarden voorspellend waren voor een toekomstige MS-diagnose, hebben we deze T-cel activatie marker ook bekeken bij 94 kinderen met een eerste aanval van demyelinisatie (ADS). In hoofdstuk 8 beschrijven we dat hoge sCD27 waarden in liquor van kinderen met ADS zonder encefalopathie geassocieerd zijn met een toekomstige CDMS-diagnose (HR 2.8 per 100 U/mL verhoging van sCD27; p<0.01). Deze resultaten kwamen overeen met wat we ook in volwassenen vonden, zoals eerder beschreven in dit proefschrift. De sCD27 waarden van kinderen met ADS en encefalopathie waren hetzelfde als voor monofasische ADS patiënten zonder encefalopathie. ADS patiënten met encefalopathie hadden lagere sCD27 waarden vergeleken met ADS patiënten zonder encefalopathie die tijdens follow-up gediagnostiseerd werden met CDMS. Ook bij kinderen waren sCD27 waarden geassocieerd met de IgG index en unieke OCB in liquor. Uit eerdere studies bleek dat neurofilament light chain (NfL), een marker voor axonale schade, in liquor voorspellend is voor MS-diagnose bij volwassenen met CIS. In kinderen was dit nog niet eerder onderzocht. Daarom hebben we de voorspellende waarde van NfL in liquor van 65 kinderen en 88 volwassenen met CIS bekeken. In hoofdstuk 9 hebben we eerst gevalideerd dat hoge NfL waarden in liquor geassocieerd zijn met CDMS diagnose in volwassen CIS-patiënten (HR 2.1; p=0.03). Hierna hebben we laten zien dat NfL een onafhankelijke voorspeller voor CDMS-diagnose is in kinderen met CIS (HR: 3.7; p<0.01). Daarnaast zagen we dat binnen de groep die werd gediagnostiseerd met CDMS, kinderen op het moment van CIS hogere NfL waarden hadden dan volwassenen (4888 vs 2156pg/mL; p<0.01). Ook lieten we zien dat binnen de patiënten met een toekomstige CDMS-diagnose, de patiënten met T1-hypointense afwijkingen op de eerste MRI-scan (een teken voor axonale schade) bij zowel volwassenen als kinderen hogere NfL waarden hadden dan de patiënten zonder deze afwijkingen (volwassenen: 3188 vs 1588pg/mL; p<0.01, kinderen: 8920 vs 1668pg/mL; p<0.01). Dit wijst erop dat kinderen niet alleen een meer inflammatoir ziektebeloop hebben dan volwassenen, zoals eerder in dit proefschrift beschreven, maar dat deze jonge patiëntengroep ook al vroeg in het ziektebeloop tekenen van neurodegeneratie vertoont. In hoofdstuk 10 worden de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift bediscussieerd en worden er aanbevelingen gedaan voor toekomstig onderzoek.