Marloes van Zwam heeft aangetoond dat afweerreacties tegen zenuwweefsel en de beschermende myelinelaag daar omheen al beginnen in de lymfeklieren in de hals. Die lozen hun inhoud in hersenen en ruggenmerg: ‘het ‘centrale zenuwstelsel’. Marloes toont aan, dat dit bijdraagt aan het ontstaan van ontstekingen in het centrale zenuwstelsel bij muizen met de op MS-lijkende muizenziekteEAE. Haar resultaten wijzen er op dat medicijnen wellicht het beste via de neus toegediend kunnen worden, zodat zowel de op het centrale zenuwstelsel drainerende lymfeklieren als ook het zenuwstelsel bereikt worden. Opname van myeline in de lymfeklieren van de hals blijkt te resulteren in een immunologische reactie, die beschermt tegen auto-immuunziekte.

Samenvatting proefschrift van Marloes van Zwam

bf5proefschrift-090205-zwamMultipele sclerose (MS) kenmerkt zich door demyelinisatie en neuronale schade aan het centrale zenuwstelsel (CNS). Hoewel de oorzaak onbekend is, spelen autoreactieve lymfocyten waarschijnlijk een belangrijke rol. Om de pathogenese van MS te begrijpen en potentiële therapieën te ontwikkelen die gericht zijn tegen activatie van autoreactieve lymfocyten, is het cruciaal te weten waar in het lichaam deze lymfocyten worden geactiveerd. Dit kan plaatsvinden in de CNS-drainerende lymfeklieren, in de perivasculaire ruimten in het CNS, of in het parenchym van MS laesies. Onze hypothese was dat autoreactieve lymfocyten worden geactiveerd in de CNSdrainerende lymfeklieren na drainage van CNS antigenen, en dat dit bijdraagt aan ontsteking in MS en in het diermodel voor MS (EAE). Om deze hypothese te testen hebben we humaan MS weefsel geanalyseerd en dit gecombineerd met functionele studies, waarin we gebruik maakten van verschillende diermodellen voor hersenontsteking en hersenschade.

De aanwezigheid van neuronale antigenen

Eerder hebben we beschreven dat myeline antigenen aanwezig zijn in de cervicale lymfeklieren van MS patiënten en dieren met EAE. Wij beschrijven nu, dat ook neuronale antigenen aanwezig zijn in de cervicale lymfeklieren. Daarnaast laten we zien dat het aantal en type CNS antigenen in de lymfeklieren correleert aan de omvang van de breinschade en dat CNS antigenen in verschillende hoeveelheden draineren naar de verscheidene CNS-drainerende lymfeklieren.

Vervolgens hebben we bepaald dat neuronale antigenen aanwezig zijn in antigeen presenterende cellen. Desondanks vonden we geen proliferatie tegen neuronale antigenen na restimulatie van lymfekliercellen in vitro. Alle cellen met neuronale antigenen hadden een proinflammatoir fenotype, terwijl de meeste cellen die myeline antigenen bevatten anti-inflammatoire moleculen tot expressie brachten. Dit suggereert dat de antigenen uit een verschillende inflammatoire omgeving komen, of dat de antigenen door middel van verschillende drainage mechanismen naar de CNS-drainerende lymfeklieren zijn gedraineerd. Cellen met neuronale antigenen brengen inderdaad niet de chemokine receptor CCR7 tot expressie, terwijl myeline- bevattende cellen in situ en in vitro dat wel doen. Desalniettemin bevatten de cervicale lymfeklieren van CCR7-deficiënte muizen evenveel CNS antigenen als de cervicale lymfeklieren van wild type muizen.

Na verwijdering van lymfeklieren

Om de rol van de CNS-drainerende lymfeklieren functioneel te bepalen, hebben we de diepe cervicale, oppervlakkige cervicale, en lumbale lymfeklieren operatief verwijderd voordat EAE geïnduceerd werd. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van drie verschillende EAE muismodellen die acute, chronische, en relapsing-remitting ziekte representeren. We laten zien dat verwijdering van de CNS-drainerende lymfeklieren de ziekteverschijnselen gedurende de relapsing fase van de ziekte vermindert en vertraagt. Dit duidt op initiatie van CNS antigeen-specifieke afweerreacties in de CNS-drainerende lymfeklieren. Om dit te onderzoeken hebben we lymfeklieren geïsoleerd uit muizen met EAE en cellen uit deze lymfeklieren in vitro gerestimuleerd met myeline antigenen. Cellen uit de oppervlakkige cervicale lymfeklieren prolifereerden alleen tegen het peptide waarmee de muizen geïmmuniseerd waren. De diepe cervicale lymfeklieren, de lumbale lymfeklieren en de milt prolifereerden bovendien ook tegen andere myeline antigenen, wat duidt op epitoop spreiding.

De invloed van myeline op de migratie van macrofagen

Myeline-geladen macrofagen zijn aanwezig in de CNS-drainerende lymfeklieren, in MS laesies en in het hersenvocht van MS patiënten en dieren met EAE. Dit suggereert dat deze macrofagen migreren tussen deze anatomische compartimenten. We stelden ons tot doel te onderzoeken of myeline opname de migratiecapaciteit van macrofagen promoot. Muis macrofagen brengen de chemokine receptoren CCR7 en CXCR3 verhoogd tot expressie na myeline opname in vitro. In overeenstemming hiermee migreren myeline-geladen macrofagen in vitro meer naar CCL21 en CXCL1 0. Deze resultaten suggereren dat myeline-geladen macrofagen inderdaad kunnen migreren tussen het parenchym, het hersenvocht en de drainerende lymfeklieren.

De invloed van myeline op inductie van cytokines

Myeline-geladen macrofagen in de verschillende anatomische compartimenten zijn optimaal gepositioneerd om andere afweercellen te rekruteren en om daarmee interactie aan te gaan. We wilden daarom onderzoeken of myeline opname de productie van chemokines induceert die betrokken zijn bij de rekrutering van afweercellen in het CNS. Myeline opname zorgde voor een bescheiden verhoging van CCL2, CCL3, en CCL4 mRNA expressie. Bovendien trokken myeline-geladen macrofagen meer myeloïde cellen aan, maar geen lymfocyten, vergeleken met controle macrofagen. Deze in vitro data suggereren dat myeline-geladen cellen bijdragen aan de rekrutering van afweercellen in het CNS tijdens MS.

Interactie van myeline-geladen macrofagen en T-cellen

We hebben onderzocht of myeline-geladen macrofagen interactie aangaan met T cellen. Aangezien myeline-geladen macrofagen in vivo en in vitro een anti-inflammatoir fenotype hebben, hypothetiseerden we dat interactie met T cellen zou resulteren in een beschermende respons. Onze resultaten laten zien dat humane en muis macrofagen na myeline opname de moleculen tot expressie brengen die nodig zijn voor antigeen presentatie. Bovendien zorgde myeline opname door macrofagen voor een dosis afhankelijke toename van T cel proliferatie van zowel naïeve als geheugen T cellen in vitro. Ook in vivo induceerden muis myeline-geladen macrofagen naïeve T cel proliferatie en onderdrukten ze T helper 1 differentiatie. Bovendien verminderden myeline-geladen macrofagen de ziekteverschijnselen van EAE.

Conclusie

Concluderend kunnen we zeggen dat afweerreacties tegen CNS antigenen worden geïnitieerd in de CNS-drainerende lymfeklieren en dat dit bijdraagt aan ontsteking in het CNS tijdens EAE. Deze resultaten suggereren dat medicijnen intranasaal toegediend kunnen worden, zodat zowel de CNS-drainerende lymfeklieren, als het CNS bereikt worden. Daarnaast laten onze data zien dat myeline opname resulteert in een populatie regulatoire macrofagen, die T cel differentiatie beïnvloeden en beschermen tegen autoimmuun ziekte.

Proefschrift:Immunological Function of Draining Lymph Nodes in MS and Animal Models
Promotor:Prof. dr. J.D.Laman
Co-promotor was Dr. L.A. Boven
Dit promotieonderzoek is gesubsidieerd door Stichting MS Research.

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     Marloes van Zwam
Geboren: 17 juni 1979 te Rotterdam

 Opleiding:
1997 Gymnasiumdiploma City College St. Franciscus Rotterdam

Wageningen Universiteit: Humane Voeding en Gezondheid

Afstudeervakken: ontwikkeling van een ratmodel voor vrouwelijke subfertiliteit bij Numico BV Wageningen; en onderzoek naar de rol van vetzuren op DNA adduct vorming bij de leerstoelgroep Toxicologie in Wageningen én de afdeling GezondheidsRisico Analyse en Toxicologie (GRAT) van de Universiteit van Maastricht

 Werkervaring:
Stage bij de Universiteit van British Columbia en Vancouver General Hospital in Vancouver Canada;

Promotieonderzoek op de afdeling Immunologie van het Erasmujs MC onder begeleiding van prof. dr. J. D. Laman en dr. L. A. Boven;

Sinds 2007 werkt Marloes als postdoc op de afdeling Medische Fysiologie o.l.v. prof. dr. H.W.G.M. Boddeke en prof. dr. K.P.H. Biber

Promotie:

04 februari 2009, Erasmus Universiteit Rotterdam

Relatie met MS:

Tijdens haar stage in het General Hospital in Vancouver Canada werd de interesse van Marloes naar MS aangewakkerd. Zij bestudeerde daar de expressie van het immunoproteasoom en MHC klasse/moleculen door humane endotheel cellen van bloedvaten uit het brein.