Helft MS patiënten heeft antilichamen tegen myeline

Ontwikkeling test om antilichamen te detecteren brengt MS-therapie dichterbij.

Afbreken van myelineVetachtige, witte stof die in de vorm van de zogenaamde myelineschede de zenuwvezels isolerend omhult. De myeline draagt bij tot een efficiënte zenuwgeleiding; bij myelinebeschadiging, zoals bij MS, loopt de zenuwgeleiding mank of is ze zelfs afwezig. Dit kan leiden tot diverse symptomen. Meer... – de isolerende laag die de zenuwcellen in de hersenen beschermt – is het belangrijkste kenmerk van MS. Vijftig procent van de MS-patiënten blijkt antilichamen in het bloed tegen myeline te hebben. Dit proefschrift beschrijft onderzoek naar de manier waarop antilichamen gericht tegen myeline een bijdrage kunnen leveren aan de onstekingsreactie in MS.

Samenvatting proefschrift Esther Breij* (2005)

Antilichamen en complement ziin betrokken bij myeline fagocytose in MS
Als anti-myeline antilichamen binden aan myeline, kan dit leiden tot demyelinisatie als de gebonden antilichamen worden herkend door macrofagen. Om gebonden antilichamen te herkennen en te fagocyteren (op te eten), maken macrofagen gebruik van ’herkenningseiwitten’, de Fcy receptoren, die op de buitenkant van macrofagen zit. Antilichamen en Fcy receptoren passen in elkaar als een sleutel in een slot. Een macrofaag die geen Fcy receptoren heeft, is niet in staat gebonden antilichamen te herkennen. Daarnaast kan demyelinisatie worden veroorzaakt door de activatie van complementeiwitten.

Figuur 3A Witte bloedcellen en complement in inactieve en geactiveerde staat
T cellen, B cellen, complement en macrofagen circuleren door het lichaam in inactieve staat (bovenste rij). Als ze een ziekteverwekkr zoals een bacterie tegenkomen raken ze geactiveerd (tweede rij). T cellen zijn direct in staat bacterien te doden. B cellen zitten vol met antilichamen, die ze na activatie uitscheiden. Die antilichamen palkken aan de bacterie. Complementeiwitten binden weer aan de antilichamen die aan de bacterie plakken.
Het is bekend dat antilichamen, macrofagen (met Fcy receptoren op de buitenkant) en complement aanwezig zijn in de hersenen van MS patiënten, op de plaatsen waar demyelinisatie optreedt (laesies). Het is echter niet duidelijk of antilichamen en complement aanwezig zijn in de laesies van àlle MS patiënten. Omdat het vermoeden bestaat dat het ziekteproces niet in alle MS patiënten hetzelfde is, is de kans aanzienlijk dat antilichamen en complement in slechts een deel van de patiënten een rol spelen.

Figuur 3B Macrofagen ’eten’ bacterien met behulp van antilichamen en complement
Macrofagen hebben herkenningseiwitten op de buitenkant (Fcy receptoren en complementreceptoren) waarmee ze respectievelijk antilichamen en complementeiwitten herkennen. Als een bacterie in de buurt is raken macrofagen geactiveerd, waardoor er nog meer herkenningseiwitten op de buitenkant komen. Als een macrofaag gebonden antilichamen of complement herkent begint hij te eten (fagocytose). Als aan een bacterie zowel antilichamen als complementeiwitten zijn geplakt eet de macrofaag meer dan als er alleen antilichamen zijn geplakt.

Om dit te onderzoeken hebben we gebruikt gemaakt van autopsie-hersen materiaal van MS patiënten. Dit is gebeurd in samenwerking met de Nederlandse Hersenbank, die autopsies van hersendonoren en de uitgifte van hersenmateriaal coördineert. Omdat het niet mogelijk is de hersenen van levende MS patiënten van binnen te bekijken, is onderzoek aan donorhersenen is erg belangrijk voor een beter inzicht in de ziekte MS.

Op dunne plakjes hersenmateriaal kunnen bepaalde structuren (in dit geval bijvoorbeeld antilichamen en macrofagen) zichtbaar gemaakt worden door ze te ’kleuren’ met kleurstoffen die specifiek zijn voor de gewenste structuur. Wij hebben dit gedaan met hersenmateriaal van een grote groep MS patiënten en we hebben de ’kleuring’ van de hersenen vergeleken met de hersenen van gezonde hersendonoren.

Wij hebben ontdekt dat antilichamen en geactiveerde complementeiwitten aanwezig waren in de laesies van àlle MS patiënten. Omdat antilichamen en complementeiwitten op precies dezelfde plaatsen aanwezig waren (co-localisatie) is het mogelijk dat de complementeiwitten geactiveerd zijn geraakt doordat ze in aanraking kwamen met antilichamen. Daarnaast vonden we talloze macrofagen, met veel Fcy receptoren op de buitenkant. De belangrijkste bevinding van dit onderzoek was dat antilichamen, samen met FcyR en kleine brokstukjes myeline, te vinden waren binnenin macrofagen. Dit duidt erop dat macrofagen de myeline hebben gefagocyteerd (opgegeten).

Binnenin de macrofagen waren ook antilichamen en Fcy receptoren te zien, dus het lijkt erop dat antilichamen en Fcy receptoren hebben bijgedragen aan de fagocytose van myeline. In dezelfde macrofagen waren ook complementeiwitten aanwezig. Dit duidt erop dat zowel antilichamen als complementeiwitten een belangrijke rol spelen bij demyelinisatie in MS patiënten.

Anti-myeline antilichamen in een diermodel voor Multiple Sclerose
Hoewel onderzoek naar autopsie materiaal van MS patiënten erg zinvol is, verschaft het geen informatie over het verloop van de ontstekingsprocessen die bijdragen aan demyelinisatie (een autopsie is immers een momentopname).
Om de rol van antilichamen en Fcy receptoren op het ontstaan en verloop van MS beter te kunnen onderzoeken hebben we gebruikt gemaakt van proefdieren.

Als muizen worden geinjecteerd met myeline (of componenten van myeline) ontwikkelen ze een auto-immuunreactie tegen myeline, waardoor onstekingen ontstaan in de hersenen, met demyelinisatie en verlamming. Die ziekte die dan ontstaat heet Experimentele Autoimmune Encephalomyelitis (EAEexperimental autoimmune encephalomyelitis= experimentele auto-immuunontsteking van de myeline in de hersenen, het diermodel van MS. Meer...) en vertoont grote overeenkomsten met MS.

Om te kijken of Fcy receptoren belangrijk zijn voor het onstaan van EAE hebben we gebruik gemaakt van Fcy receptor knockout muizen (FcRyl- muizen). De macrofagen van deze muizen hebben nauwelijks Fcy receptoren op hun oppervlakte, en zijn daardoor niet goed in staat gebonden antilichamen te herkennen.
Na injectie met myelinecomponenten raakten alle FcRy/- muizen ernstig verlamd. Hieruit blijkt dat Fcy receptoren (en dus ook de activatie van macrofagen door antilichamen) niet essentieel is voor het ontstaan van EAE.

Uit onderzoek in het verleden is bekend dat anti-myeline antilichamen kunnen bijdragen aan demyelinisatie in EAE, maar pas in een latere fase van de ziekte. Met andere woorden, antimyeline antilichamen zijn niet belangrijk voor het ontstaan van de ziekte, maar ze kunnen misschien wel een bijdrage leveren aan de voortgang van de ziekte.

Om de rol van anti-myeline antilichamen en Fcy receptoren in een latere fase van EAE te onderzoeken hebben we EAE geinduceerd in normale muizen en in FcRy/- muizen. Nadat ze
ziek werden, kregen de muizen een injectie met anti-myeline antilichamen. De
verlammingsverschijnselen van EAE werden hierdoor onmiddelijk een stuk ernstiger, zowel in normale als in FcRy/-. Hieruit blijkt dat Fcy receptoren niet nodig zijn voor de schadelijke effecten van antilichamen, want de verergering van de ziekte onstaat ook er geen Fcyreceptoren niet aanwezig zijn. Het is waarschijnlijk dat het acute effect van anti-myeline antilichamen in EAE wordt veroorzaakt door de andere route waarmee anti-myeline antilichamen schade kunnen aanrichten, via de activatie van complementeiwitten.

Gemiddeld drie weken nadat de muizen waren ingespoten met anti-myeline antilichamen hebben we de hersenen nader onderzocht door ze in dunne plakjes te snijden en ze te bestuderen onder de microscoop. In de hersenen van normale muizen was ernstige demyelinisatie te zien, terwijl de demyelinisatie bij FcRyl- muizen gering was. Dus, ookal waren FcRyl- receptoren niet nodig voor acute verergering van de EAE door anti-myeline antilichamen, op langere termijn lijken FcRyl’ receptoren toch een bij te dragen aan demyelinisatie.

Figuur 4
Antilichamen en complement binden aan myeline in de hersenen van MS patiënten. Macrofagen herkennen nu de myeline met behulp van Fcy receptoren en complementreceptoren en beginnen de myeline op te eten. Hierdoor verdwijnt de myeline van het axon. Macrofagen die te vinden zijn in de hersenen van MS patiënten zitten soms helemaal vol myeline brokstukjes. De foto rechts is een microscopische opnamen van een ’volgevreten’ macrofaag in de hersenen van een MS patiënt.

De invloed van aenetische verschillen in Fcy receptoren op MS
De Fcy receptoren, die op de buitenkant van macrofagen zitten, zijn niet bij iedereen hetzelfde. Dit is het gevolg van een genetischErfelijk, de erfelijkheid betreffend. Meer... polymorfisme, een vorm van genetische variatie tussen mensen, die normaal gesproken geen invloed heeft op de gezondheid. Een bekend voorbeeld van een genetisch polymorfisme zijn de bloedgroepen (A, B, AB en 0).
Door genetische polymorfismen in Fcy receptoren, is de binding tussen antilichamen en Fcy receptoren niet bij alle mensen even efficiënt, met als gevolg dat macrofagen minder goed in staat zijn gebonden antilichamen te herkennen. Uit onze studie in autopsie hersenen bleek dat macrofagen in de hersenen van MS patiënten veel Fcy receptoren op de buitenkant hadden, en uit onze studie in muizen bleek dat Fcy receptoren mogelijk op lange termijn bijdragen aan demyelinisatie.

Het is daarom mogelijk dat MS patiënten met bepaalde genetische polymorfismen in hun Fcy receptoren minder gevoelig zijn voor antilichaamgemedieerde demyelinisatie waardoor de ziekte langzamer verloopt. Om dit te onderzoeken hebben we van 432 MS patiënten en S1S gezonde donoren genetisch materiaal (DNAafkorting van deoxyribonucleic acid, is een dimere macromolecule dat in levende wezens de drager is van erfelijke informatie. Het bevindt zich in elke celkern. Wordt ook vaak desoxyribonucleïnezuur genoemd. Meer...) afgenomen om te kijken welke typen Fcy receptoren aanwezig waren. Bij gezonde donoren en MS patiënten kwamen dezelfde typen Fcy receptoren voor, wat erop wijst dat de kans op het ontstaan van MS niet beinvloedt wordt door genetische polymorfismen in Fcy receptoren. Daarnaast bleek het ziekteverloop bij MS (de snelheid waarmee een patiënt achteruit gaat) niet gecorreleerd te zijn met genetische polymorfismen in Fcy receptoren.

Dit zou kunnen betekenen dat Fcy receptoren echt geen rol spelen bij MS. Het is ook mogelijk dat Fcy receptoren alleen belangrijk zijn in een bepaalde groep MS patiënten, namelijk de MS patiënten die veel anti-myeline antilichamen hebben. Helaas is het onduidelijk bij welke patiënten dit het geval is, en we kunnen die patiënten dus niet apart testen.
In het laatste deel van mijn promotieonderzoek hebben we een test ontwikkeld, die kan bepalen of MS patiënten anti-myeline antilichamen in het bloed hebben.

Anti-myeline antilichamen in het bloed van MS patiënten
Als anti-myeline antilichamen inderdaad een rol spelen bij (een deel van de) MS patiënten is de kans groot dat anti-myeline antilichamen ook in het bloed van die patiënten zijn te vinden. Om dit te onderzoeken is op de afdeling Moleculaire Celbiologie en Immunologie een test ontwikkeld die antilichamen detecteert die speciaal gericht zijn tegen myeline.
Om te testen of zulke antilichamen aanwezig zijn in het bloed van MS patiënten, hebben we bloed afgenomen van 160 MS patiënten en 40 gezonde mensen. Daarin hebben we de hoeveelheid anti-myeline antilichamen gemeten.
Ongeveer de helft van de MS patiënten bleek een verhoogde hoeveelheid anti-myeline antilichamen in het bloed te hebben, terwijl de andere helft van de MS patiënten geen verschil vertoonde met gezonde donoren. Dit kan betekenen dat anti-myeline antilichamen een rol spelen in ongeveer de helft van de MS patiënten.

Conclusie
Het lijkt erop dat anti-myeline antilichamen betrokken zijn bij demyelinisatie in MS. Zowel de activatie van macrofagen via Fcy receptoren als activatie van complementeiwitten zijn hierbij betrokken. Antilichamen en complement waren aanwezig in de hersenen van alle MS patiënten die door ons zijn bestudeerd, hoewel slecht vijftig procent van de MS patiënten ook anti-myeline antilichamen in het bloed had. Het is daarom niet duidelijk of anti-myeline antilichamen bij alle patiënten van belang zijn.
Als dUidelijk is bij welke patiënten anti-myeline antilichamen schadelijk zijn, wordt het mogelijk speciaal voor die patiënten een medicijn te ontwikkelen die gericht is op anti-myeline antilichamen. Dit zou een grote vooruitgang betekenen, omdat de medicijnen die nu worden gebruikt voor de behandeling van MS niet altijd effectief zijn en veel bijwerkingen hebben.

*Proefschrift Esther C.F. Breij, ‘Relevance of anti-myeline antibodies in Multiple Sclerosis’ (2005), VU medisch centrum.
promotor: prof.dr. C.D. Dijkstra; copromotoren: dr. S. Amor, dr. L. Bö

Dit proefschrift is gefinancierd door de Stichting MS Research