Doel van dit promotieonderzoek is te bepalen wat de rol van perivasculaire macrofagen (PVM) tijdens ontsteking in de hersenen is en specifieker nog de rol van de macrofaagreceptor CD163 bij dit proces. De scavenger receptor CD163 zit op weefselmacrofagen en speelt mogelijk een rol bij ontstekingen in de hersenen, zoals bij de multiple sclerose het geval is.

Samenvatting proefschrift B.O. Fabriek (Babs)

Het immuunsysteem beschermt ons lichaam tegen een breed scala aan ziekteverwekkers zoals bacteriën, schimmels, schadelijke stoffen en virussen. Het is in staat om de ziekteverwekkers te herkennen en op te ruimen. Witte bloedcellen maken een onderdeel uit van ons immuunsysteem, een voorbeeld van een witte bloedcel is de monocyt. Monocyten zitten in de bloedbaan. Als ze vanuit het bloed de weefsels in gemigreerd zijn, worden ze macrofagen genoemd (Figuur 1).

Macrofagen herkennen ziekteverwekkers, nemen ze op (= fagocytose) en breken ze af. Om ziekteverwekkers te herkennen hebben macrofagen receptoren op het celoppervlak zitten. Deze receptoren herkennen specifieke gedeelten (ligand) van een virus of bacterie dit kan vervolgens een immuunreactie op gang brengen. Een voorbeeld van macrofaagreceptoren is de groep van de scavenger receptoren. Deze macrofaagreceptoren zijn zo genoemd omdat ze afvalstoffen opruimen (scavengen =wegvangen)

75efabriekfig1

Multiple sclerose

MS is een ziekte van het centraal zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) waarbij neurologische uitvalsverschijnselen optreden. In de hersenen zijn de bloedvaten anders dan in de rest van het lichaam. Ze zijn minder doorlaatbaar voor ziektekiemen, cellen en grote eiwitten. Dit komt doordat de binnenkant van de bloedvaten bekleed wordt met  gespecialiseerde endotheelcellen. Bovendien liggen om de bloedvaten in de hersenen perivasculaire macrofagen (PVM) (Figuur 2). De PVM beschermen het hersenweefsel tegen binnendringende ziektekiemen en andere ontstekingsverwekkers (poortwachterfunctie). Net als andere weefselmacrofagen in het lichaam zijn is ook PVM in staat om deeltjes in zich op te nemen en af te breken.
Het doel van dit promotieonderzoek was om de rol van PVM tijdens ontsteking in de hersenen te bepalen en specifieker de rol van de macrofaagreceptor CD163 bij dit proces.

b0ffabriekfig2

De perivasculaire macrofaag in de hersenen

De PVM liggen op een strategische plaats in de hersenen, namelijk tussen de periferie (de bloedbaan) en het hersenweefsel (zie Figuur 2). Door deze strategische ligging kan deze cel relatief gemakkelijk een immuunreactie in het hersenen op gang brengen. Of deze cel daartoe in staat is, was nog onbekend. We onderzochten of de scavenger receptor CD163 op PVM zit en bekeken de aanwezigheid van dit molecuul in verschillende MS-laesies (ontstekingshaarden) in de hersenen.

In MS-laesies is er meer CD163 te vinden dan in gezond hersenweefsel en brengen macrofagen, die vol met myeline afbraakproducten zitten, CD163 tot expressie. Naast de aanwezigheid van CD163 op PVM vinden we ook een aantal andere receptoren op PVM, welke een rol spelen bij de herkenning van mogelijke ziekteverwekkers uit het bloed en bij het op gang brengen van een immuunreactie.

Vervolgens vroegen wij ons af of PVM in staat zijn om de hersenen te verlaten om naar de lymfeklieren in de hals te gaan. Het is namelijk bekend dat een afweerreactie pas kan ontstaan als het antigeen (in het geval van MS, myeline) in de lymfeklier aan witte bloedcellen (T-cellen) gepresenteerd wordt. Om dit te onderzoeken hebben we stukjes weefsel van de halsklieren weggenomen bij MS-patiënten en gezonde controles en gekeken of er myeline-afbraakproducten aanwezig waren. Het blijkt dat er inderdaad myeline eiwitten te vinden zijn in de lymfeklieren van MS-patiënten, wat impliceert dat de halsklieren een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij de ontstekingsreactie in de hersenen van MS-patiënten. Hoewel we de myeline eiwitten in de lymfeklieren vonden in macrofagen, durven we niet met zekerheid te zeggen dat de PVM het vanuit de hersenen daarnaar toe gebracht hebben.

Een rol voor CD163 tijdens MS?

CD163 zit niet alleen op hersenmacrofagen maar ook op de voorloper cellen hiervan, de monocyten, die in het bloed circuleren (Figuur 1). Het was echter onbekend of in het bloed van MS-patiënten een verhoogde expressie van CD163 gevonden kan worden net als in de hersenen (Hoofdstuk 6). Het blijkt dat er bij MS-patiënten minder CD163 op de monocyten zit dan bij gezonde mensen. Wel is er bij mensen met MS meer CD163 los in de circulatie aanwezig (niet-celgebonden). Wat de functie is van dit niet-cel gebonden CD163 is nog niet bekend. Wel weten we dat CD163 van een cel afgeknipt wordt door een knipenzym. De activiteit van dit knipenzym blijkt verhoogd te zijn in het bloed van MS-patiënten.

CD163 kan op het celoppervlak van monocyten in een celkweek verhoogd worden door de cellen te kweken in de aanwezigheid van het bijnierschors hormoon (glucocorticoïden). Mensen met MS krijgen een glucocorticoïdkuur (methylprednisolon) als ze een ernstige verslechtering van de klachten hebben. Deze behandeling remt de ontsteking in de hersenen van de MS-patiënten, waardoor de klachten sneller minder worden. Niet alle mensen met MS reageren even goed op een glucocorticoïdkuur. Het zou goed zijn om van tevoren te kunnen voorspellen of patiënten goed zullen reageren op zo’n kuur.

Wij hebben onderzocht wat er met CD163 op monocyten gebeurt tijdens een glucocorticoïdkuur. Het blijkt dat de hoeveelheid CD163 op de cellen aanzienlijk omhoog gaat tijdens een kuur. Dit gebeurde echter niet bij alle patiënten. We vroegen ons daarom af of dit verband hield met de klinische reactie op de behandeling. We hebben aanwijzingen gevonden dat de mate van verhoging van CD163 op monocyten na de behandeling met glucocorticoïden, kan voorspellen of patiënten klinisch op de kuur gaan reageren. Deze bevinding is erg interessant en kan uiteindelijk resulteren in een klinische test om de effectiviteit van een kuur te voorspellen. Dit kan voorkomen dat mensen met MS onnodig een kuur ondergaan. Verder onderzoek met meer patiënten is noodzakelijk voor het zover is.

De functies van de macrofaag receptor CD163

Nadat we uitvoerig de rol van CD163 in MS onderzocht hebben, was het belangrijk om meer te weten te komen over de functie van deze macrofaagreceptor. Allereerst hebben we gekeken naar de functie van CD163 in de rat en vonden dat deze receptor belangrijk is voor het aanzetten van macrofagen tot de productie van ontstekingsmediatoren

Het was al bekend dat via CD163, hemoglobine kan binden aan macrofagen om vervolgens ontstekingsmediatoren te produceren. Hemoglobuline is een belangrijk onderdeel van rode bloedcellen, dat zorgt voor zuurstoftransport. Naast hemoglobine hebben we gevonden dat CD163 ook erythroblasten kan binden. Erythroblasten zijn voorlopercellen van rode bloedcellen en worden in het beenmerg gevormd. Het blijkt dat CD163 samen met andere receptoren ervoor zorgen dat erythroblasten in een soort van eilandje kunnen uitrijpen tot rode bloedcellen. We hebben laten zien dat onder invloed van CD163 er meer erythroblasten gemaakt worden.

Als laatste hebben we gekeken naar de binding van bacteriën aan CD163 wat vervolgens tot een immuunreactie leidt. CD163 is aanwezig op weefselmacrofagen door het hele lichaam. Binding van verschillende soorten bacteriën kan een goed afweermechanisme van het lichaam zijn om bacteriën te herkennen en tijdig een adequate immuunreactie te geven door de productie van ontstekingsmediatoren. Zoals boven beschreven is CD163 op PVM in de hersenen aanwezig, daardoor kan het een rol spelen bij het wegvangen van bacteriën, voordat deze de hersenen ‘binnendringen’. Dit is er belangrijk bij het ontstaan van hersenvliesontsteking.

Conclusie

We concluderen dat er indicaties zijn voor een belangrijke rol van CD163 op PVM tijdens ontstekingsprocessen. Deze bevinding baant een weg voor nieuwe studies om de bijdrage van deze receptor aan ontstekingsprocessen verder te bestuderen.

Proefschrift: Perivascular Macrophages in Neuroinflammation, the role of Scavenger Receptor CD163        
Promotor: prof.dr. C.D. Dijkstra. VU medisch centrum
Dit onderzoek is gefinancieerd door de stichting MS Research

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     B.O.Fabriek (Babs)
Geboren: 8 november 1978 te Amsterdam

 Opleiding:
1996 VWO diploma Rijnlands Lyceum Oegstgeest

 Werkervaring:

Promovendus bij de afdeling moleculaire celbiologie en immunologie van het VU Medisch Centrum te Amsterdam onder leiding van prof.dr. C.D. Dikstra en dr. T.K. van den Berg.

9e4bofabriek2

Promotie:

23 februari 2007, VUmc, Amsterdam

Relatie met MS:

Veronica heeft voor onderzoek naar MS gekozen omdat MS veelal op een jonge leeftijd begint en zulke heftige consequenties op de kwaliteit van leven heeft.“Daarom wil ik graag bijdragen aan een betere zorg. Ik geloof in de potentiële waarde van hersenatrofie (hersenkrimp) samen met de volumes van MS laesies (zoals op de MRI gemeten) voor het inschatten van de werking van MS medicijnen en van het beloop van de ziekte”.