In dit proefschrift is onderzocht of karakteristieken van bepaalde B-cellen samenhangen met het gehalte vitamine D in bloed bij MS en of klinische ziekteparameters, anders dan ziekte-activiteit of mate van handicap, samenhangen met het vitamine D- gehalte bij MS. Verder is gekekenn naar de samenhang tussen MS en blootstelling aan de zon en de samenhang van MS met vitamine D supplementen.

Samenvatting proefschrift Stephanie A.M. Knippenberg

proefschrift-130328-knippenbergcoverOver het algemeen wordt aangenomen dat MS een T cel gemedieerde ziekte is. Vooral CD4+ T cellen lijken een belangrijke rol te spelen. CD4+ T cellen zijn belangrijke cellen van het verworven immuun systeem. Zij herkennen eiwit antigenen, zoals bijvoorbeeld van een bacterie, welke gepresenteerd worden via MHC klasse II door antigeen presenterende cellen. Wanneer CD4+ T cellen dit antigeen herkennen, kunnen zij differentiëren in verschillende subtypes, leder subtype produceert een soort ontstekingsmediator, cytokines genaamd.

Cytokines zijn belangrijk in het verdere proces waarbij het pathogeen wordt opgeruimd. Er wordt gedacht dat de CD4+ T cellen in MS patiënten lichaamseigen antigenen herkennen, in plaats van pathogeen geassocieerde antigenen. Dit resulteert in een ontstekingsreactie tegen het eigen lichaam. Daarom wordt MS als een auto-immuun ziekte beschouwd.

Normaal wordt een te sterke reactie van CD4+ T cellen voorkomen door regulatoire T cellen (Treg). In MS lijken deze Treg echter minder goed te werken. Tot op heden is het niet bekend welk antigeen de auto-immuun reactie veroorzaakt maar mogelijk spelen myeline geassocieerde antigenen een rol. Naast de rol van CD4+ T cellen lijkt het erop dat ook B cellen een belangrijke rol spelen de pathogenese van MS.

B cellen zouden verschillende rollen kunnen hebben. B cellen zijn in staat om antilichamen te produceren. Wanneer deze antilichamen reageren op eigen antigenen, zoals bijvoorbeeld de myeline schedes, kunnen zij de ontsteking en schade verergeren. B cellen hebben ook andere functies, zoals bijvoorbeeld antigeen presentatie en cytokine productie. Vrij recent is er een speciale B cel ontdekt, de regulatoire B cel (Breg) waarvan gedacht wordt dat deze ook de immuun response kan afremmen.

Zoals bij de Treg beschreven, is wellicht de functie van Breg ook aangedaan in MS. Alhoewel er al veel onderzoek is gedaan naar onderliggende mechanismes van de ziekte, blijft de oorzaak onbekend. Er wordt gedacht dat zowel genetische als omgevingsfactoren een rol spelen. Een van de omgevingsfactoren is vitamine D. Meerdere studies laten een associatie zien tussen een lage vitamine D status en een verhoogde incidentie van MS en een verhoogde activiteit van de ziekte.

De immuun modulerende rol van vitamine D zou een belangrijke rol kunnen spelen in deze associaties. Eerder werk toonde al een correlatie tussen de functie van Treg en vitamine D status in MS patiënten. Een lage vitamine D status correleerde met een slechtere functie van Treg.

Deze observaties hebben geleid tot trials waarin MS patiënten worden behandeld met vitamine D supplementen naast de reguliere behandelingen. Het is daarom van belang om interessante uitkomstmaten te herkennen, zodat het effect van vitamine D supplementen nog breder bekeken kan worden. In dit proefschrift wilden wij ten eerste onderzoeken of karakteristieken van het B cel compartiment ook geassocieerd zijn met vitamine D status in MS, en verder of klinische ziekteparameters, anders dan ziekte activiteit of mate van handicap, geassocieerd zijn met vitamine D status in MS.

Literatuur over Vitamine D en het immuunsysteem

We beschrijven een literatuurstudie over vitamine D en het verworven immuunsysteem. Experimentele studies in vitro en in proefdieren laten zien dat vitamine D een essentiële rol speelt als promotor van de homeostase van het verworven immuun systeem. De functie van antigeen presenterende cellen verandert onder invloed van vitamine D, wat leidt tot minder T cel proliferatie en meer productie van anti-inflammatoire cytokines. Zoals vermeld is eerder beschreven dat de functie van Treg negatief correleert met vitamine D status. B cel functies, bijvoorbeeld antilichaamproductie en cytokine productie, zijn in vitro ook beïnvloed door vitamine D.

Er zijn echter maar weinig in vivo data over B cellen en vitamine D beschikbaar. Daarnaast is de rol van vitamine D op natural killer (NK) T cellen en NK cellen niet helemaal duidelijk. In muizen lijkt vitamine D een rol te hebben in de ontwikkeling van NKT cellen en in mensen lijkt de functie van NK cellen aangedaan door vitamine D, afhankelijk van welke assay gebruikt is. We concluderen dat er data zijn die ondersteunen dat vitamine D betrokken is in het behouden en herstellen van de immuun homeostase. Het is echter belangrijk om zich te realiseren dat in vivo effecten kunnen verschillen van in vitro effecten doordat in vivo er nog een samenspel plaats kan vinden tussen vitamine D gevoelige cellen.

Invloed Vitamine D suppletie op B-celdifferentiëring

We hebben in een cross-sectionele studie in 15 RRMS patiënten onderzocht wat het effect is van 12 weken hoge dosis vitamine D3 suppletie op de perifere B cel differentiatie, immuunglobulinen productie en B-cel-Antigeen Activating Factorconcentraties (BAFF). Ondanks een significante stijging in 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D) konden we geen significante veranderingen aantonen in B cel differentiatie, isotypes of concentraties van BAFF in het plasma. Hoewel deze studie enkele tekortkomingen had, zoals bijvoorbeeld een laag aantal patiënten, concludeerden we dat suppletie met hoge doses vitamine D3 geen groot effect heeft op de B cel differentiatie in het bloed.

Vitamine D en B-regulerende cellen

Net zoals T cellen, kunnen B cellen ook verschillende cytokines produceren. Geheugen B cellen produceren meer de pro-inflammatoire cytokines, terwijl naïeve B cellen meer anti-inflammatoire cytokines produceren. Daarnaast wordt de Breg getypeerd door de productie van IL-10. We hebben eerst B cel subsets in het bloed, inclusief Breg, bekeken in RRMS patiënten tijdens actieve ziekte en tijdens remmissie van de ziekte en vergeleken met dat van gezonde controles.

Omdat er gedacht wordt dat de naïeve en geheugen Breg subset ieder een eigen rol hebben in auto-immuunziekten, hebben we een onderscheid gemaakt tussen deze twee Breg subsets. In RRMS patiënten vonden we een verlaagd percentage geheugen B cellen en Breg vergeleken met gezonde controles. Het percentage naïeve Breg was vooral verlaagd in RRMS patiënten gedurende een relapse.

We hebben ook de associatie tussen B cel subsets en vitamine D status bestudeerd. Er was geen correlatie tussen vitamine D status en B cel subsets, inclusief Breg. Dit wil niet zeggen dat er geen effect van vitamine D op B cellen is; wij denken dat de functie,in plaats van relatieve aantallen, aangedaan kan zijn.

Vitamine D suppletie en MS

We schakelden daarna over van immunologische uitkomstmaten naar klinische uitkomstmaten. We beschrijven een literatuurstudie over vitamine D en klinische uitkomsten. We onderzoeken het bewijsmateriaal dat vitamine D een rol speelt in MS en of vitamine D suppletie effectief is als behandeling van MS. Observationele studies suggereren dat een hogere vitamine D status geassocieerd is met een lager risico op relapses. Daarnaast is er veelbelovend bewijs dat vitamine D effect heeft op MRI uitkomstmaten, ziekteprogressie, geestelijke gezondheid en vermoeidheid.

We concluderen echter dat er op dit moment nog niet genoeg bewijsmateriaal is van gerandomiseerde gecontroleerde trials om vitamine D suppletie aan te bevelen als een behandelingsoptie om bovenstaande uitkomstmaten te verbeteren. Maar er is wel genoeg bewijs om vitamine D en calcium status te corrigeren om de botgezondheid te optimaliseren in MS patiënten die een hoog risico hebben op bot fracturen.

Vitamine D en klachten over zien

Om de effecten van vitamine D op klinische uitkomstmaten breder te onderzoeken, zijn we gestart met het onderzoeken van een correlatie tussen vitamine D status en visus klachten. Naast visus, kleurenzien en visual evoked potentials (VEP), werd ook de dikte van de retinale zenuwvezel laag (RNFL) gemeten met optical coherence tomografie (OCT). Een afname van de dikte van de RNFL kan beschouwd worden als neurodegeneratie.

We konden geen correlatie aantonen in 27 MS patiënten met een korte ziekteduur (< 3 jaar), met of zonder neuritis optica (NO), tussen visuele uitkomstmaten en vitamine D status. Tegen onze verwachting in vonden we in dit cohort een negatieve correlatie tussen de dikte van RNFL en vitamine D status. Dit zou kunnen betekenen dat in MS patiënten zonder doorgemaakte NO een hoge vitamine D status niet voldoende beschermt tegen axonale schade.

We concludeerden dat de vitamine D suppletie trials in MS ook uitkomstmaten zouden moeten includeren welke neurodegeneratie meten, zoals bijvoorbeeld de dikte van de RNFL. Het is ook aanbevolen om visuele uitkomstmaten mee te nemen om daadwerkelijk te bevestigen dat er geen effect is op oogheelkundige uitkomstmaten.

Vitamine D en psychische factoren

We hebben in MS patiënten de associatie tussen vitamine D status en depressieve symptomen, angst, vermoeidheid, en cognitieve functie onderzocht. We hadden de hypothese dat vitamine D status negatief correleerde met symptomen van depressie, angst, vermoeidheid en cognitief functioneren. In een retrospectieve studie , vonden we echtereen negatieve correlatie tussen vitamine D status en depressie scores. In een prospectieve studie vonden we deze negatieve associatie alleen in patiënten met de hoogste categorie vitamine D (>80 nmol/L).

De zon en psychische factoren

We breidden onze bevindingen uit door ook de associatie tussen depressie, angst, vermoeidheid, cognitie en zonblootstelling te onderzoeken. We observeerden een negatieve associatie tussen gerapporteerde zonblootstelling en depressie scores in MS patiënten. Deze associatie was bovendien grotendeels onafhankelijk van vitamine D status, wat suggereert dat zonblootstelling een effect heeft op depressie buiten vitamine D om.

We concludeerden dat vitamine D suppletie trials zullen moeten bevestigen of een hoge vitamine D status de capaciteit heeft om depressieve symptomen te verminderen in MS. Daarnaast zouden vitamine D suppletie trials uitkomstmaten van zonblootstelling moeten includeren om te onderzoeken of zonblootstelling nog onafhankelijke voordelige effecten heeft.

Conclusies

Al met al hebben we in dit proefschrift de rol van vitamine D op immunologische en klinische uitkomstmaten verkend. Onze in vivo studies konden de immuun modulerende effecten van vitamine D op B cellen voorheen gevonden in de in vitro studies niet bevestigen. Echter, zoals beschreven , groeit het bewijs dat B cellen betrokken zijn in de pathofysiologie van MS met als consequentie meer onderzoek naar B cellen in MS. Deze onderzoeken leiden tot nieuwe markers, B cel subsets en B cel functies, welke weer interessant zijn om te onderzoeken of zij geassocieerd zijn met vitamine D in MS.

Daarnaast hebben we interessante associaties gevonden tussen vitamine D status en klinische uitkomstmaten in MS patiënten. We vonden dat in enkele van deze associaties zonblootstelling onafhankelijk van vitamine D geassocieerd was met de klinische uitkomstmaten. De laatste jaren zijn er enkele vitamine D suppletie studies in MS patiënten gepubliceerd. Slecht één van deze studies heeft, naast de standaard klinische uitkomstmaten zoals aantal relapses of gadolinium aangekleurde laesies, klinische uitkomsten zoals vermoeidheid geïncludeerd. In deze trial werd er geen associatie gevonden tussen vitamine D suppletie en minder moeheid in MS patiënten. Deze bevindingen moeten echter nog wel bevestigd worden.

Verder onderzoek

Het is daarom van belang dat toekomstige gerandomiseerde klinische trials het effect van vitamine D op een grotere schaal van MS symptomen onderzoeken, om de klinische effecten van vitamine D als een ziekte modulator volledig in beeld te brengen.

Tot slot, het moet uitgesloten worden dat de associaties die voorheen gevonden zijn tussen vitamine D status en klinische uitkomstmaten niet een epifenomeen zijn van zonblootstelling.

Proefschrift: Vitamin D and Multiple Sclerosis: immunological and clinical outcom
Promotoren Prof. dr. R.M.M. Hupperts en Prof. dr. J.W. Cohen Tervaert
Copromotoren: Dr. J.G.M.C. Damoiseaux en dr. Y. Bol

Curriculum Vitae

icon-1 Personalia
Naam:     Stephanie Alexandra Marieke Knippenberg
Geboren: 29 januari 1983 te Bergen op Zoom

icon-2 Opleiding:

2001 VWO diploma Moller Lyceum te Bergen op Zoom

2007 Geneeskunde aan de Universiteit Maastricht

2007  WESP aan de Duke University Durham North Carolina VS

icon-3 Werkervaring:

2007 arts-assistent op de afdeling Neurologie Maasland ziekenhuis Sittard.

2008 PhD-student onderzoek naar vitamine D in MS patiënten

2012 – arts-assistent Neurologie in het Orbis Medisch Centrum Sittard.

proefschrift-130328-knippenbergportret

Promotie:

2007 arts-assistent op de afdeling Neurologie Maasland ziekenhuis Sittard.

Relatie met MS:

De reden dat ik onderzoek ben gaan doen in MS zijn er meerdere. Ten eerste vind ik Neurologie natuurlijk zeer interessant. Wat me bij MS aangrijpt is dat het een jonge populatie is en vaak heel invoelend. Er speelt heel veel omheen, het zijn vaak mensen die in het midden van hun leven staan of aan het begin zelfs.

Daarnaast heb ik een affiniteit voor de neuroimmunologie en MS wordt als een autoimmuunziekte beschouwd. Er is op dat gebied bovendien nog zoveel onduidelijk en nog zo veel puzzelstukjes op te lossen.