Onderzoek naar de mechanismen die leiden tot het ontstaan van ontstekingen in het centraal zenuwstelsel (CNS) Dit zowel bij de mens als bij het dier. Doel was het zo nauwkeurig mogelijk opsporen van de redenen waarom medicijnen het immuunproces kunnen afremmen.

Samenvatting proefschrift: Olaf Stüve, M.D.

c22proefschriftstuvevoorkantDe promovendus keek naar al goedgekeurde geneesmiddelen als interferon-ß (Betaferon, Avonex en Rebif), glatirameracetaat (Copaxon), mitoxantron (Novantron) en natalizumab (Tysabri). Hij bestudeerde  atorvastatine (Lipitor). Verder richt Stüve zich tegenwoordig op de toepassing van het eventueel nieuwe geneesmiddel rituximab (Rituxan). Ten aanzien van de klinische trials voor dit laatste middel is hij de hoofdonderzoeker.

Het proefschrift bestaat uit 12 hoofdstukken. De inhoud is gebaseerd op het onderzoek, dat de promovendus sinds 1996 heeft verricht. Dat is gepubliceerd in meer dan 40 publicaties. Eventuele belangstellenden kunnen de samenvatting daarvan vinden via https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/door invullen van stuve o.
Onderstaand volgt een verkorte versie van de samenvatting, zoals die in het proefschrift staat. Daarbij is de volgorde van het proefschrift gehandhaafd.

Interferon bèta

Interferon bèta vermindert het transport van leukocyten door biologische barrières – een effect op het enzymcomplex metalloproteinase-9 (MMP). Het belangrijkste mechanisme waarbij IFNß voordelen heeft voor MS-patiënten – het effect ervan op de passage van leukocyten door de bloed-hersen-barrière (BHB) – is door ons onderzoek nog duidelijker geworden. MMP is een enzymcomplex dat eiwitten in de BHB afbreekt waardoor celtransport mogelijk wordt.

In 1996 hebben wij in vitro aangetoond dat MMP-9 het transport door een kunstmatige barrière beinvloedde van geactiveerde T-lymfocyten en dat IFNß-toevoeging de productie van MMP-9 door geactiveerde T-cellen verminderde en ook het transport van de cellen deed afnemen. Dit hebben we daarna nog eens steviger bevestigd. In een ander onderzoek bekeken we het transport van T-cellen bij met IFNß- 1b behandelde MS-patiënten, onbehandelde MS-patiënten en gezonde controles. Lymfocyten van patiënten die gedurende minder dan twee jaar met IFNß waren behandeld, migreerden met een lage snelheid die niet te onderscheiden was van de snelheid van cellen van gezonde donoren.

Bij een behandeling van meer dan 3,5 jaar liep het transport echter op tot hetzelfde niveau als dat van onbehandelde patienten. Ook dit wisten we bij een ander onderzoek te bevestigen. Serum MMP-9-concentraties waren aanzienlijk verhoogd bij RR-MS patiënten in vergelijking met gezonde controles en het verschijnen van nieuwe, door Gd versterkte laesies werd voorafgegaan door hoge MMP-9- concentraties. Bovendien bleken dan de stoffen, die MMP-9 tegenwerken, steeds in lagere concentratie aanwezig te zijn.

Deze onderzoeken hebben op overtuigende wijze aangetoond dat het hier om een belangrijk werkingsmechanisme van interferon-beta gaat. Ons werk en dat van andere groepen heeft geleid tot de ontwikkeling van meer specifieke MMP-remmers, waarvan enkele mogelijk nader zullen worden beproefd in klinische onderzoeken.

Mitoxantron

Mitoxantron (Novantron) heeft een  cytotoxisch effect op lymfocyten en veroorzaakt de geprogrammeerde celdood van antigen-presenterende cellen (APC).
Eén van de laatste stappen in het proces die een ontsteking veroorzaken is de aanwezigheid van effectorcellen in de lokale CZS-omgeving. Veel van de stoffen die in aanmerking komen voor MS-therapie trachten deze effectorcellen te elimineren voordat zij in de hersenen en het ruggemerg aankomen of, afhankelijk van hun biologische beschikbaarheid, in het eindorgaan.

Mitoxantron is een breedspectrum chemotherapiemiddel dat toxisch is voor sneldelende cellen, waaronder lymfocyten. Onze waarneming dat mitoxantron geprogrammeerde celdood van APC’s veroorzaakt, waaronder dendritische cellen, verklaart zijn doeltreffendheid bij verscheidene auto-immune aandoeningen. Ook gezonde cellen kunnen echter gedood worden en de behandeling bij MS moet dus beperkt blijven tot een relatief lage dosis gedurende beperkte tijd. Derhalve kan mitoxantron, ongeacht zijn werkingsmechanisme, alleen een tijdelijke therapie vormen en moet deze misschien worden gereserveerd voor patiënten die een of meerdere heftige klinische aanvallen krijgen.

Natalizumab

Natalizumab (Tysabri) wijzigt het cellullaire immuunsysteem in het centraal zenuwstelsel door diverse van elkaar te onderscheiden effecten op subgroepen van lymfocyten.
Transport van leukocyten uit het bloed naar het centraal zenuwstelsel is een complexe, meerfasen-gebeurtenis. Adhesie van leukocyten aan de endotheelwand wordt beschouwd als een zeer vroege gebeurtenis in  het ontstekingsproces bij MS. De stoffen VLA-4, een integrine, en zijn bindend gedeelte VCAM  spelen een belangrijke rol bij de hechting van leukocyten aan hersenendotheel.

Hoewel natalizumab  specifiek werd ontworpen om de interactie van VLA-4 en VCAM-1 te blokkeren, was vóór ons onderzoek onbekend of dit middel inderdaad effectief was voor het verminderen van de hechting en het daarop volgende transport van lymfocyten naar de liquor. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat er nauwelijks onderzoeken naar het werkingsmechanisme werden uitgevoerd tijdens de fase II en fase III klinische onderzoeken die leidden tot de goedkeuring van natalizumab.

Wij konden duidelijk aantonen dat natalizumab zeer doeltreffend is om lymfocyten buiten het CZS houden. Meer specifiek toonden wij aan welke cellen veel minder voorkwamen bij behandeling met natalizumab.. Omdat de stof zo doeltreffend is stellen wij dat celadhesie een aanwijsbaar doelwit lijkt voor toekomstige farmacotherapieën.

Statines

Statines verlagen de aanmaak van Major Histocompatibility Complex klasse II (MHC II) en co-stimulerende moleculen en bevorderen de vorming van een Th2 cytokine fenotype
Nadat geactiveerde lymfocyten toegang verkrijgen tot het CZS, na succesvolle hechting aan de endotheelwand en het doordringen van de BHB moeten zij binnen het CZS opnieuw geactiveerd worden door daar aanwezige APC’s. T-cellen kunnen dan onder bepaalde omstandigheden een binding aangaan met een peptide van MHC klasse II- cellen. Stimulatie van de T-cel receptor door dit peptide wordt vaak “signaal één” genoemd. MHC-klasse II aanwezigheid wordt voornamelijk op een transcriptioneel niveau geregeld. In tegenstelling tot MHC-klasse I is MHC-klasse II niet alomtegenwoordig. De MHC-klasse II transactivator (CIITA) is het essentiële molecuul dat door IFN-gamma opgewekte MHC-klasse II aanmaak bepaalt.

Naast MHC-klasse II stimulatie hebben lymfocyten costimulatie, “signaal twee” genoemd, nodig om opnieuw te worden geactiveerd. De rol van VLA-4 als een costimulatoire molecuul werd hierboven besproken. Lymfocyt Functie Antigeen (LFA-1) wordt ook beschouwd als een van de belangrijkste costimulatoire moleculen voor activering van lymfocyten, die volledig kan worden geremd met antilichamen tegen dit integrine. Ook een aantal andere stimulerende factoren zijn voor de reactivering van belang.
Na activering kunnen CD4+ T-cellen worden onderverdeeld in Th1 en Th2 groepen, gebaseerd op de cytokines, die ze afscheiden.. Meer bepaald scheiden CD4+ Th1-cellen cytokinen af die de ontsteking bevorderen,terwijl wordt aangenomen dat Th2-cytokines de ontsteking juist tegengaan.In verscheidene soorten is aangetoond dat Th1-cytokinen verhoogd werkzaam zijn tijdens schubs, maar niet tijdens een klinische rusttoestand. Diverse cytokinen wekken de productie op door astrocyten van stikstofmonoxide (NO) en zuurstofradicalen. NO is een vasculaire en neuronale messenger die ruimschoots aanwezig is in het CZS en wordt geproduceerd onder invloed van  NO-synthase (iNOS). In acute MS-laesies kun je heel veel iNOS aantreffen.

De effecten van statines op aan MHC klasse II voorbehouden antigeenpresentatie kan een van de meest belangrijke redenen zijn voor hun gebruik bij de behandeling van MS en andere auto-immuun aandoeningen. Hun rol op specifieke CZS-intrinsieke APC’s is uitvoerig beschreven. Ons eigen werk toonde geen verhoogde gevoeligheid voor auto-immuun aandoeningen van het CZS aan bij muizen door te grote aanmaak van MHC-klasse II op astrocyten.

In 2000 toonde een onderzoek aan dat statines IFN-gamma-induceerbare MHC-klasse II aanmaak remden op verschillende APC’s. Wij waren in staat om deze bevindingen te bevestigen. Wij vonden echter niet alleen een reductie van transcriptie van CIIITA– dat is een belangrijke stof bij de aanmaak van MHCII – in EAE, een dierenmodel van MS, maar die reductie was algemeen. Verder onderzoek toonde aan dat, naast de MHC-klasse II, de expressie van verscheidene costimulerende moleculen op het celoppervlak van APC ook was verminderd. Het belangrijkste was het feit dat er een aanzienlijke dosis-afhankelijke klinische verbetering van EAE was bij dieren die werden behandeld met atorvastatine. Meer in het bijzonder toonden we voor de eerste keer aan dat atorvastatine, wanneer oraal toegediend, in doses zoals gewoonlijk gebruikt bij mensen met hypercholesterolaemie, klinisch bleek te werken bij verscheidene muissoorten.

Glatirameracetaat en Atorvastatine

De combinatie van glatiramer acetaat (Copaxon) en atorvastatine (Lipitor) is doeltreffend in het verbeteren van experimentele auto-immuun encefalomyelitis (EAE), een dierenmodel van multiple sclerose
Een enorm voordeel van atorvastatine en andere statinen is de gedocumenteerde veiligheid. Onze eigen gegevens over combinatietherapie van atorvastatine en GA bij EAE bieden een sterke beweegreden voor een dergelijke combinatie bij MS. Wij zijn in staat om aan te tonen dat deze specifieke combinatie de klinische symptomen van EAE verbetert door ontstekings-infiltraten in het CZS te verminderen Op basis van deze gegevens zijn momenteel twee fase II-III klinische onderzoeken gepland. Deze onderzoeken zullen worden gesponsord door Teva, de fabrikant van GA.

Rituximab

Anti-CD20 (Rituxan) – therapie vermindert op effectieve wijze het aantal B-cellen in het perifere bloed en de liquor cerebrospinalis van patiënten met multiple sclerose
De eliminatie van  antigeen-specifieke effectorcellen is ook het doel van een anti-CD20 therapie. In tegenstelling tot chemotherapeutische middelen zoals mitoxantron, probeert rituximab specifiek cellen te elimineren die CD20 aanmaken op hun oppervlak, met name B-cellen.

Terwijl de meeste onderzoeken naar MS en EAE de rol van T-cellen gedurende tientallen jaren hebben benadrukt, hebben onderzoekers pas onlangs de rol van B-cellen onderzocht bij deze demyelinerende aandoeningen. De aanwezigheid van verhoogde intrathecale concentraties van IgG-antilichamen en oligoklonale banden in ongeveer 95% van MS-patiënten duidt op een intrinsieke CZS humorale immuunreactie. Net als bij T-lymfocyt immuunreacties is het doelantigeen voor B-lymfocyten echter niet duidelijk. B-cellen zijn ook niet persé noodzakelijk voor het op gang brengen van een CZS demyelinerende aandoening. Desondanks vonden onderzoekers onlangs autoantilichamen specifiek voor myeline oligodendrocyte glycoprotein in acute MSlaesies. Verder heeft het toevoegen van myeline oligodendrocyte glycoprotein-specifieke autoantilichamen in bepaalde modellen van auto-immuun encefalomyelitis (AE) (zonder demyelinisatie) geleid tot demyelinisatie en verslechtering van klinische symptomen. Er is derhalve aanzienlijke interesse voor het karakteriseren van de rol van myeline-specifieke antilichamen in bepaalde MS-types.

De aanwezigheid van oligoklonale banden bij de meeste MS-patiënten geeft een CZS-intrinsieke humorale immuunreactie aan. Het is dus terzake dat een anti-B celtherapie effectief zou moeten zijn niet alleen in het perifere bloed, maar ook in de hersenen en het ruggenmerg. Een recent gepubliceerd onderzoek bij een serie gevallen was in dit opzicht teleurstellend, Onze eigen gegevens tonen aan dat een volledig verdwijnen van CD19+ B-lymfocyten mogelijk is in perifeer bloed en CSF binnen 8 weken na de start van de Rituxan-therapie. Die afwezigheid werd zes maanden na de eerste toediening van het geneesmiddel nog steeds waargenomen. Voor deze discrepantie in waarnemingen kunnen verschillende verklaringen worden bedacht. De toekomstige rol van Rituxan bij MS-therapie wordt momenteel geëvalueerd in twee fase III onderzoeken in meerdere centra. Eén onderzoek evalueert de doeltreffendheid van dit middel bij patiënten met RRMS, het andere bij patiënten met PPMS. De doctorandus is de hoofdonderzoeker van het tweede onderzoek.

Proefschrift: Immune Therapies of Central Nervous System Disorders
Promotor: professor dr.J.W. Cohen Tervaert , AZ Maastricht
Co-promotor: dr. M. de Baets, AZ Maastricht

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     Olaf Stüve M.D.
Geboren: 05 Mei 1964 teDüsseldorf, Duitsland

 Opleiding:
1984 Kopernikus Gymnasium Ratingen;

1981 – 1982 exchange student in Honduras

1984 – 1986 German Army

1987 – 1989 Medical School, Julius Maximilians    University Würzburg

1989 – 1993 Medical School, Free University Berlin

1994 Doctoral Thesis Max Delbrück Center for Molecular Medicine

 Werkervaring:

Na zijn medische opleiding bij enkele universiteiten in Duitsland volgde Olaf Stüve een chirurgische opleiding in het vermaarde Groote Schuur Ziekenhuis in Kaapstad (Zuid-Afrika) en een opleiding tot internist in Seattle (VS). Hij kreeg zijn opleiding tot neuroloog ook daar. Hij deed twee meerjarige neuro-immunologische stages in Montreal (Canada) en in San Francisco (VS).

Van 2003 tot 2005 was hij docent aan de Heinrich Heine Universiteit in Düsseldorf en vanaf 2004 is hij dat ook aan de Universiteit van Texas  in Dallas (VS) Hij heeft een groot aantal onderzoekssubsidies en reseachbeloningen ontvangen.

Sinds 2004 is hij verbonden aan de afdeling klinische en experimentele immunologie van de Maastrichtse Universiteit.

e69proefschriftstuveportret

Promotie:

13 september 2006, AZ Maastricht

Relatie met MS:
“Alles over het verband tussen immunologie en neurologie heeft mij als medisch student altijd bijzonder geboeid. In het laatste jaar van mijn studie bracht ik twee maanden door op het Neurologisch Instituut van de McGill Universiteit in Montreal (Canada). Daar had ik de kans om samen te werken met dr. Jack Antel”

Antel is sinds midden jaren ’70 van de vorige eeuw en tot op de dag van vandaag een enthousiast MS-onderzoeker, die inmiddels al meer dan 70 belangrijke publicaties op zijn naam heeft staan over multiple sclerose. “Ik raakte geinspireerd door zijn enthousiasme en intellectuele nieuwsgierigheid en besloot toen om zijn voorbeeld te volgen en mensen met MS te gaan behandelen. Zo ben ik een neuro-immunoloog geworden”