Cover Page
The handle http://hdl.handle.net/1887/26937 holds various files of this Leiden University dissertation Author: Klein-Wieringa, Inge Ragna Title: Adipose tissue inflammation : implications for joint diseases Issue Date: 2014-06-24
9
Nederlandse samenvatting
Nederlandse samenvatting
1. Systemische effecten van door vetweefsel uitgescheiden mediatoren op ziekteprogressie in patiënten met reumatoïde artritis (RA) en artrose (OA) van de handen. In patiënten met autoantilichaam positieve RA associeert overgewicht met een reductie in radiologische progressie (1;2). Naast al bekende aan overgewicht-gerelateerde comorbiditeiten zouden ook nog andere, minder bekende factoren betrokken kunnen zijn bij deze associatie. De laatste tijd wordt meer en meer de aandacht gevestigd op vetweefsel, wat gezien zijn metabole activiteit een potentieel invloedrijke factor op radiologische progressie zou kunnen zijn. Van één van deze door vetweefsel gesecreteerde mediatoren, adiponectine, is eerder een mogelijke rol in gewrichtsschade in patiënten met RA beschreven (3;4). In hoofdstuk 2 van dit proefschrift leveren we bewijs dat adiponectine waardes in serum positief associëren met radiologische progressie over een periode van 4 jaar na baseline. Deze associatie is onafhankelijk van andere factoren die radiologische progressie kunnen beïnvloeden, zoals de aanwezigheid van anti-CCP antistoffen en Body Mass Index (BMI). Onze bevinding werd later onafhankelijk gerepliceerd in een ander cohort, wat deze associatie verder ondersteund (5).
Adiponectine waardes in serum zijn hoger in patiënten met RA dan in gezonde mensen (7-9). Bovendien zijn ook verhoogde serumwaardes van adiponectine beschreven in patiënten met andere (chronische) auto-immuun aandoeningen en chronische infectieziektes (10-12). Hoewel de onderliggende mechanismen nog onbekend zijn, kan men veronderstellen dat het lichaam in een “toegenomen inflammatoire staat” verkeerd in chronisch zieke patiënten, wat mogelijk de hogere serum concentraties zou kunnen verklaren. Het is daarom niet ondenkbaar dat adiponectine zich in serum gedraagt als een acute fase eiwit. Echter, Senolt et al. (9) observeerden geen significante verschillen in serum adiponectine waardes tussen patiënten met RA en OA. Ook in onze studies konden we geen correlatie aantonen tussen serum adiponectine waardes en andere acute fase eiwitten zoals CRP of de bezinking wat de aanname dat adiponectine in serum functioneert als een acute fase eiwit minder waarschijnlijk maakt (hoofdstuk 2). Een volgend argument zou kunnen zijn dat in patiënten met RA toegenomen biologische beschikbaarheid van adiponectine in het gewricht bijdraagt aan gewrichtsschade, 159
Chapter 9
In tegenstelling tot de gevonden positieve associatie van adiponectine met ziekteprogressie in patiënten met RA, vonden we in patiënten met hand OA (HOA) het tegenovergestelde: serum adiponectine waardes associeerden negatief met ziekteprogressie (6). Verscheidene factoren kunnen hierbij een rol spelen.
Chapter 9
terwijl in patiënten met HOA adiponectine waardes in het gewricht vele malen lager zijn en potentieel nadelige effecten kunnen worden gecompenseerd (9). Bovendien is het mogelijk dat adiponectine een ander effect heeft in de gewrichten van patiënten met RA in vergelijking met patiënten met HOA, door verschillen in ontstekingsprocessen tussen beide ziektes. Zo is synoviale hyperplasie een prominenter kenmerk in RA en zijn er sterke pro-inflammatoire effecten van adiponectine op geïsoleerde synoviale fibroblasten uit patiënten met RA beschreven (13). Dit zou een mogelijk onderliggend mechanisme kunnen zijn voor de positieve associatie van adiponectine met radiologische progressie in RA. Echter, dit argument geeft geen verklaring voor de beschermende associatie van serum adiponectine op radiologische progressie in patiënten met HOA, temeer omdat ook enige pro-inflammatoire effecten van adiponectine op synoviale fibroblasten uit patiënten met OA zijn beschreven (14). Een andere verklaring voor de verschillen in associaties van adiponectine met radiologische progressie tussen patiënten met RA en HOA zou kunnen liggen in verschillen in isovorm distributie van adiponectine. Adiponectine is een zeer pleiotroop eiwit en komt in de circulatie in verschillende isovormen voor, elk met wisselende biologische activiteit (14). Van deze verschillende isovormen is de hoog moleculaire isovorm (hmwAPN) beschreven als één van de meest biologisch actieve vorm (15). Bovendien zijn van deze isovorm in eerdere studies pro-inflammatoire effecten op monocyten beschreven.(14). Om deze reden hebben we in hoofdstuk 3 de mogelijkheid onderzocht dat de verschillen in associatie van adiponectine met ziekteprogressie in patiënten met RA en HOA gemedieerd wordt door de hmwAPN isovorm. Uit deze studie bleek dat circulerend hmwAPN niet significant associeert met radiologische progressie in beide ziektes en serum hmwAPN lijkt daarom niet de belangrijkste bijdragende isovorm te zijn aan de verschillen in associatie van adiponectine met radiologische progressie tussen patiënten met RA en HOA. Hoewel de resultaten van onze studie indirect de betrokkenheid van andere isovormen impliceert, kan niet worden uitgesloten dat er verschillen zijn in isovorm distributie tussen patiënten met RA en HOA. Naast bovengenoemde redeneringen zou een differentiële modificatie van adiponectine in het gewricht zelf in patiënten met OA in vergelijking met patiënten met RA kunnen bijdragen aan de geobserveerde verschillen in associaties. In overeenstemming met deze gedachte zijn eerder verschillen in isovorm distributie beschreven tussen serum en synoviaal vocht (16), wat zou kunnen duiden op lokale modulatie van adiponectine in het gewricht. Bovendien is het niet ondenkbaar dat verschillen bestaan in lokale bronnen van adiponectine in het gewricht, zoals de aanwezigheid van vetweefsel in het 160
Nederlandse samenvatting
beenmerg (17) of de aanwezigheid van synoviale fibroblasten, alsmede de secretoire capaciteit van de weefsels voor adiponectine. Ook het effect van adiponectine op de target celpopulaties zou verschillend kunnen zijn tussen beide ziektes, hetgeen ook zou kunnen bijdragen aan de geobjectiveerde verschillen in associaties.
Een andere manier waarop adiponectine zou kunnen bijdragen aan complement activatie is dat adiponectine, door zijn structurele homologieën met C1q, zelf zou kunnen functioneren als een “C1q-achtig” molecuul (21). Adiponectine zou op deze manier mogelijk antigen-antilichaam complexen kunnen binden in het gewricht en daarbij de complement cascade activeren. Dit impliceert echter de noodzaak voor antilichaampositieve ziekte. Voortbouwend op deze gedachte leek de associatie van adiponectine met radiologische progressie na stratificatie voor de aanwezigheid van anti-CCP antilichamen voornamelijk overeind te blijven in de anti-CCP positieve patiënten groep. Deze observatie zal desalniettemin moeten worden bevestigd in een groter cohort, aangezien we, door beperkte patiënt aantallen, geen significante verschillen in associatie konden aantonen tussen anti-CCP positieve en anti-CCP negatieve patiënten. Een additionele beperking was bovendien dat in onze studie alleen is gestratificeerd op de aanwezigheid van anti-CCP-antilichamen, maar niet op de aanwezigheid van andere autoantilichamen, zoals reumafactor. Om deze reden zou een anti-CCP negatieve patiënt theoretisch nog autoantilichaam positief kunnen zijn. Ondanks deze limitaties in onze studie, is het een interessante gedachte om een potentiële rol van adiponectine te overwegen in de complement cascade, temeer omdat dit een mogelijke verklaring zou kunnen zijn voor de waargenomen verschillen in associaties tussen patiënten met RA en HOA. Om deze reden is het van belang de ware omvang van de associatie van 161
Chapter 9
Een ander argument voor de verschillen in associaties zou kunnen zijn dat andere onderliggende mechanismen betrokken zijn bij ziekteprogressie in patiënten met RA in vergelijking tot patiënten met (H)OA. In patiënten met RA was de associatie van adiponectine met radiologische progressie onafhankelijk van de aanwezigheid van anti-CCP antilichamen, hetgeen suggereert dat andere onderliggende mechanismen betrokken kunnen zijn in deze associatie. Zo is eerder geïmpliceerd dat complement activatie een rol vervult in pathologische processen in RA (18). Adiponectine zou betrokken kunnen zijn bij complement activatie via binding aan C1q en daaropvolgend de klassieke complement cascade kunnen activeren (19). Normaliter wordt deze route echter geremd door de binding van factor H aan adiponectine (20). Aangezien concentraties van adiponectine in synoviaal vocht hoger zijn in RA dan in OA (9), zou dit eventueel kunnen leiden tot een verschuiving van het evenwicht tussen activatie en inhibitie naar een geactiveerde toestand en zo mogelijk, via complement activatie, kunnen bijdragen aan gewrichtsschade.
Chapter 9
adiponectine met radiologische progressie in antilichaam positieve en negatieve ziekte verder te onderzoeken. Samengevat, de studies in hoofdstuk 2 en 3 leveren bewijs voor een rol van door vetweefsel gesecreteerde factoren op radiologische ziekteprogressie in patiënten met RA en HOA, door de positieve associatie van adiponectine met ziekteprogressie in patiënten met RA en de negatieve associatie van adiponectine met ziekteprogressie in patiënten met HOA. Deze associatie lijkt echter in beide ziektes niet gemedieerd te worden door circulerend hmwAPN. Daarom is verder onderzoek nodig om de onderliggende mechanismen te ontrafelen die aan de tegenstrijdige associatie van adiponectine met radiologische progressie in patiënten met RA en patiënten met HOA ten grondslag ligt. Een van deze studies zou zich kunnen richten op het kwantificeren van adiponectine en zijn isoform distributie in het synoviale vocht in de kleine gewrichten van patiënten met RA en HOA om zo meer duidelijkheid te krijgen over mogelijke factoren onderliggend aan deze associaties. Daarnaast is het interessant om te onderzoeken of adiponectine en al zijn isovormen uitgescheiden worden door locale vetdepots in de nabijheid van de kleine gewrichten zoals adipocyten in het beenmerg, en of deze meer locale bronnen een belangrijke rol kunnen spelen in ziekteprogressie. Ook is het aantrekkelijk om een potentiële differentiële interactie van adiponectine (en zijn isovormen) met de complement cascade te onderzoeken in patiënten met RA en OA. Tevens is het interessant om te onderzoeken of er verschillen zijn in concentraties en isovorm distributie tussen de kleine gewrichten van de handen en de grotere gewrichten, zoals de knieën, om zo een idee te krijgen van differentiële effecten van adiponectine op verschillende gewrichten in het lichaam. Tenslotte zou het interessant zijn om te onderzoeken wat de rol is van de mate van adipositas van de patiënten in de gevonden associaties, aangezien in onze studiegroepen de gemiddelde BMI van beide patiënten populaties onder de grens voor overgewicht lag. (RA patiënten BMI 25.6 en OA patiënten BMI 27.1).
2 Lokale effecten van door vetweefsel uitgescheiden factoren op ziekteprogressie in patiënten met knie OA. Overgewicht is een belangrijke factor die geassocieerd met de ontwikkeling en progressie van knie OA (22). Deze associatie wordt voornamelijk toegeschreven aan een veranderde of toegenomen mechanische druk op de gewrichten (23). Eerder is beschreven dat systemisch gesecreteerde factoren uit vetweefsel het risico op ziekteprogressie in patiënten met HOA sterk kunnen beïnvloeden (6). Daarom is niet ondenkbaar dat naast systemische, door vetweefsel uitgescheiden factoren ook factoren uit lokale vetdepots 162
Nederlandse samenvatting
een belangrijke rol kunnen spelen bij inflammatoire c.q. homeostatische processen in het gewricht. De knie bevat een uniek intra-articulair gelegen vet depot; het infrapatellaire vet pad (IFP). Om uit te zoeken of dit locale vet depot van invloed zou kunnen zijn op gewrichtsontsteking is het IFP van patiënten met gevorderde knie OA onderzocht.
Om uit te zoeken of een interactie tussen adipocyten en macrofagen bijdraagt aan de aan overgewicht-gecorreleerde veranderingen van macrofagen in het IFP, is in hoofdstuk 6 de invloed van adipocyt-gesecreteerde factoren op het fenotype van macrofagen onderzocht. De data gepresenteerd in dit hoofdstuk levert bewijs dat factoren uitgescheiden door adipocyten (in adipocyt-geconditioneerd medium (ACM)), voornamelijk de lipides, het fenotype van macrofagen sterk kunnen beïnvloeden door de IL-12p40 secretie van macrofagen in vitro te inhiberen. Bovendien bleek deze inhibitie meer uitgesproken te zijn na incubatie van macrofagen met ACMs afkomstig van donoren met een hogere BMI, hetgeen een mogelijke interactie tussen adipocyten en macrofagen suggereert. Het is niet ondenkbaar dat deze interactie een rol zou kunnen spelen in de door overgewicht-geϊnduceerde fenotypische veranderingen van het IFP in vivo. Aangezien overgewicht één van de belangrijkste risicofactoren is voor de ontwikkeling van knie OA, dragen deze studies bij aan de hypothese dat in overgewicht, naast mechanische factoren ook vetweefsel van invloed zou kunnen zijn in de pathofysiologie van OA. De rol van het IFP in het gewricht en de biologische consequenties van de door overgewicht-geϊnduceerde fenotypische veranderingen in het IFP in patiënten met knie OA moet echter nog worden vastgesteld, aangezien zowel pro- als anti-inflammatoire 163
Chapter 9
In hoofdstuk 4 wordt bewijs geleverd dat het IFP verschilt in metabole activiteit ten opzichte van subcutaan vetweefsel in gepaarde samples van patiënten met knie OA. Deze verschillen werden niet alleen waargenomen tussen de gesecreteerde factoren van het vetweefsel zelf (adipocyten en stromale vasculaire fractie), maar ook tussen de adipocyten in beide depots, waaruit kan worden opgemaakt dat het IFP een hogere metabole activiteit heeft ten opzichte van subcutaan vetweefsel. Bovendien is het fenotype van het IFP onderhevig aan veranderingen in de mate van adipositas van de patiënten, gezien de positieve correlatie tussen de TNFα secretie door het IFP weefsel en de BMI van de patiënt. Deze overgewicht-geïnduceerde veranderingen konden niet worden aangetoond in de factoren uitgescheiden door adipocyten alleen, waarop de gedachte rees dat stromale cellen zouden kunnen bijdragen aan het cytokine profiel van het IFP. Karakterisatie van de afweercellen in het IFP toonde aan dat het fenotype van macrofagen verandert met BMI (hoofdstuk 5), wat een mogelijke verklaring op cellulair niveau zou kunnen zijn voor de overgewicht-geïnduceerde veranderingen in het IFP.
Chapter 9
eigenschappen van het IPF zijn beschreven (24;25). Bovendien is het momenteel nog onbekend of het fenotype van het IFP in patiënten met knie OA verschilt van gezonde personen, wat de invloed is van het IFP op kraakbeen en synovium en vice versa. Verscheidene argumenten zouden kunnen pleiten vóór een pro-inflammatoir fenotype van het IFP in patiënten met gevorderde knie OA. Het IFP is als vet depot niet alleen metabool actiever in vergelijking tot subcutaan vet, maar is tevens een bron van adipokines waarvan van sommige schadelijke effecten op chondrocyten en synoviocyten zijn beschreven (13;26). Aangezien adipokines zijn aangetoond in synoviaal vocht, is het niet ondenkbaar dat deze afkomstig zijn van het IFP (27-29). Overgewicht is één van de belangrijkste risicofactoren voor de ontwikkeling van knie OA. Eerdere studies, voornamelijk in muizen, toonden aan dat in overgewicht vetweefsel zelf een bron van ontsteking kan zijn (30). In overeenstemming met deze publicaties, wordt in hoofdstuk 4 en 5 van dit proefschrift bewijs geleverd dat het IFP overgewicht-geïnduceerde pro-inflammatoire veranderingen ondergaat. Zo werd een aan BMI-gecorreleerde toename van TNFα secretie door het IFP geobserveerd (hoofdstuk 4). Daarnaast konden we de aanwezigheid van “crown-like structures” (CLS) in het IFP aantonen, een aan overgewicht-gerelateerde verandering in het vetweefsel wat eerder beschreven is te associëren met ontsteking (31). Modificaties in het fenotype van adipocyten, van stromale vasculaire cellen of van beiden zouden een onderliggend mechanisme kunnen zijn voor deze pro-inflammatoire veranderingen. Zo is niet alleen een positieve correlatie tussen de adipocyt-grootte en de BMI van de patiënt geobserveerd, maar ook een aan overgewicht gecorreleerde toename van door adipocytgesecreteerde lipides Al met al kunnen deze veranderingen in adipocyt-gesecreteerde factoren andere stromale cellen in het IFP beïnvloeden, hetzij door direct cellulair contact, hetzij indirect, door middel van uitgescheiden factoren. Macrofagen zijn het meest voorkomende type afweercellen in het IFP (hoofdstuk 4). Eerdere studies in muizen hebben een belangrijke rol voor macrofagen beschreven in overgewicht-geϊnduceerde ontsteking van het vetweefsel (32). Als mogelijk onderliggend mechanisme voor deze pro-inflammatoire veranderingen is een directe interactie tussen macrofagen en adipocyten gesuggereerd (33). Intrigerend is dat het fenotype van macrofagen in het IFP ook onderhevig lijkt te zijn aan overgewicht-geïnduceerde veranderingen, door een toename van het percentage van macrofagen positief voor de scavenger receptor CD163 (hoofdstuk 5). Alhoewel CD163 expressie voornamelijk is beschreven te associëren met een anti-inflammatoire functie van macrofagen ( gereviewed in Moestrup et al. (34)), zijn ook pro-inflammatoire eigenschappen aan deze receptor toegeschreven. Zo is beschreven dat cross-linking op het cel membraan de 164
Nederlandse samenvatting
Overgewicht is geassocieerd met adipocyt hypertrofie en een toegenomen secretie van lipides (38). Studies in muizen naar de effecten van overgewicht hebben aangetoond dat pro-inflammatoire macrofagen in vetweefsel zich voornamelijk centreren rond apoptotische/necrotische adipocyten en zo zogenoemde CLS vormen, alwaar ze geïmpliceerd zijn de adipocyt resten op te ruimen (31;39). Recentelijk is dit ook gesuggereerd voor macrofagen in humaan vetweefsel (39). Aangezien CLS aanwezig zijn in het IFP (hoofdstuk 5), zou men kunnen speculeren dat CD163 positieve macrofagen zich voornamelijk in deze structuren in het vetweefsel bevinden. In overeenstemming met deze gedachte bleken de CD163 positieve macrofagen groter, wat suggestief zou kunnen zijn voor lipide opname. Aan de andere kant zou men ook zou kunnen stellen dat de opname van lipides door macrofagen resulteert in een meer anti-inflammatoire rol van deze cellen, gezien een sterke inhibitie van IL-12p40 secretie geobserveerd werd in macrofagen geïncubeerd met adipocyt-gesecreteerde lipides in vitro (hoofdstuk 6). Echter, de rol van IL-12p40 in ontstekingsprocessen lijkt tweeledig aangezien zowel pro- als anti-inflammatoire eigenschappen zijn toegeschreven aan deze subunit (40). Bovendien is aangetoond, dat niet alleen lipides, maar ook cytokines zoals TNFα de secretie van IL-12p40 kunnen remmen (41). De biologische consequenties van de inhibitie van IL-12p40 zijn echter nog niet opgehelderd. Om deze redenen zou men ook kunnen stellen dat de classificatie van macrofagen in weefsel volgens het binaire systeem ontoereikend is en geen correcte weerspiegeling geeft van het eigenlijke fenotype in mensen, temeer omdat deze classificatie voornamelijk berust op data verkregen uit studies in muizen of uit studies met in vitro gedifferentieerde cellen of cellijnen. Bovendien wordt het steeds duidelijker dat weinig bekend is over de biologie van humane macrofagen in vivo en deze zeer verschillend lijkt te zijn ten opzichte van die van muizen (42). Naast macrofagen kunnen ook andere afweercellen in het IFP bijdragen aan een proinflammatoir fenotype van het IFP. Zo lijken T cellen, het op een na meest voorkomende type afweercel in het IFP, overwegend een pro-inflammatoir fenotype te hebben (hoofdstuk 4 en 7), gezien de secretie van voornamelijk Th1 geassocieerde cytokines. Bovendien had een groot gedeelte van de T cellen in het IFP een geactiveerd fenotype, 165
Chapter 9
secretie van pro-inflammatoire cytokines zoals IL-6 en IL-1β laat toenemen (35;36). Bovendien is een pro-inflammatoire rol voor CD163 positieve macrofagen gesuggereerd in patiënten met spondylarthropatiën (37). In overeenstemming met deze studies bleken met name de CD163 positieve macrofagen TNFα uit te scheiden in vergelijking tot CD163 negatieve macrofagen. Omdat TNFα secretie door het IFP toeneemt met de mate van overgewicht is het niet ondenkbaar dat CD163 positieve macrofagen een mogelijke cellulaire bron zouden kunnen zijn voor dit cytokine en daarbij zouden kunnen bijdragen aan een pro-inflammatoir fenotype van het IFP in overgewicht.
Chapter 9
wat suggestief zou kunnen zijn voor lokale antigen presentatie. Voortbouwend op deze gedachte is onlangs een mogelijk directe rol voor adipocyten in antigeen presentatie aan T cellen beschreven door de aanwezigheid van MHC moleculen op adipocyten aan te tonen. Tevens werd in deze studie tijdens de inductie van overgewicht in muizen een parallelle toename van pro-inflammatoire markers op T cellen in het vetweefsel gezien (43). Hoewel deze observatie nog bevestigd moet worden in mensen, is eerder een interactie tussen T cellen en adipocyten gesuggereerd, doordat adipocyt-gesecreteerde factoren het fenotype en de proliferatie van CD4+ T cellen moduleren (44-47). Naast T cellen, zouden ook mestcellen kunnen bijdragen aan de inflammatoire toestand van het IFP. Het IFP bevatte meer mestcellen in vergelijking met subcutaan vet. Synoviale mestcellen hebben een geactiveerd fenotype en lijken een mogelijke rol te spelen in synovitis (48;49). Omdat het IFP anatomisch gezien tegen het synovium ligt, zou gespeculeerd kunnen worden dat mestcellen in het IFP eenzelfde geactiveerd fenotype hebben als synoviale mest cellen en zo bij zouden kunnen dragen aan ontsteking in het IFP. Anderzijds is mogelijk dat het IFP juist een modulerende rol vervult in het gewricht. Zo zijn ook anabole/beschermende effecten van adipokines zoals adiponectine op chondrocyten beschreven (50;51). Daarnaast is beschreven dat uitgescheiden factoren uit het IFP de gen expressie van catabole matrix metalloproteinases en stikstof mono-oxide remt in chondrocyten, suggestief voor anabole, in plaats van een catabole effecten van het IFP op kraakbeen (24). Naast een potentieel pro-inflammatoire rol van macrofagen in het IFP zouden deze cellen ook een anti-inflammatoire rol kunnen vervullen. Hoewel deze modulatie nog in vivo moet worden bevestigd, bleken gesecreteerde factoren door adipocyten uit het IFP de secretie van IL-12p40 sterk te remmen in vitro (hoofdstuk 6). Bovendien was deze inhibitie versterkt in samples van patiënten met een hogere BMI. Aangezien verhoogde opname van lipides een onderliggend mechanisme kan zijn voor deze inhibitie, kan men ook stellen dat IFP-gerelateerde macrofagen juist een modificerende rol spelen in het weefsel in een poging weefsel homeostase te herstellen. In overeenstemming met deze gedachte, zou men ook kunnen speculeren dat CD163 positieve macrofagen een modificerende rol spelen in het IFP, in plaats van een potentieel inflammatoire rol. Om deze redenen is het noodzakelijk verder onderzoek te verrichten niet alleen naar de locatie van de CD163 positieve macrofagen, maar ook naar het secretoire profiel van deze cellen in het IFP, teneinde zo hun exacte functie in het IFP te achterhalen.
166
Nederlandse samenvatting
Samenvattend, de studies in de hoofdstukken 4,5 en 6 tonen aan dat het IFP in patiënten met gevorderde knie OA een hogere metabole activiteit heeft dan subcutaan vetweefsel. Bovendien is bewijs geleverd voor overgewicht-gecorreleerde veranderingen in het fenotype van het IFP, alsmede in de macrofagen in dit weefsel. Desalniettemin moeten de biologische gevolgen van deze modulaties nog worden vastgesteld. In theorie zou het IFP zowel een pro- als een anti-inflammatoir effect kunnen hebben in het gewricht. Om deze reden is het van essentieel belang meer inzicht te krijgen in de functie en fenotype van het IFP bij gezonde personen. Voorts is het interessant om te onderzoeken of een verschil in fenotype zou kunnen worden gezien tussen patiënten met OA en RA. Tenslotte is van belang te onderzoeken of het IFP direct gemoduleerd wordt door de aangrenzende weefsels of dat het IFP zelf een dominante factor is voor het fenotype van de gewrichtsgerelateerde weefsels in de knie. Beantwoording van deze vragen is cruciaal voor het begrijpen van de rol van het IFP in het gewricht zowel in de normale homeostase alsmede in de pathologische processen in OA. 167
Chapter 9
De bevindingen in dit proefschrift impliceren tevens een volgende vraag: Welke adipocyt-gesecreteerde mediatoren zouden belangrijker zijn voor ziekteprogressie in OA: lokale of systemische mediatoren? Systemische adipokines zijn voornamelijk geassocieerd met ziekteprogressie in de kleine gewrichten zoals de handen, terwijl deze associaties voor het knie gewricht zeer zwak waren ofwel niet aangetoond konden worden (52-54). Dit zou kunnen liggen aan een bias in de bestudeerde adipokines, aan een verschil in rol van adipokines tussen de soort gewrichten, aan een onbekende differentiële modulatie van het adipokine, of aan verschillen in effecten van adipokines in verschillende ziektestadia. Echter, waarschijnlijk dragen in de knie mechanische factoren en standsafwijkingen van het gewricht sterk bij aan progressie van de ziekte (23;55;56). Desalniettemin kan het ook betekenen dat in patiënten met knie OA het IFP meer relevant is voor processen in het gewricht in vergelijking tot andere vetdepots. In dit proefschrift wordt niet alleen bewijs geleverd dat het IFP metabool actief is, maar ook dat het onderhevig lijkt te zijn aan overgewicht-geïnduceerde veranderingen in zowel het fenotype van het IFP zelf alsmede het fenotype een van de meest prominente afweercellen in het IFP: de macrofaag. Daarnaast kan locale secretie van adipokines door het IFP ((29), hoofdstuk 6) ook potentieel een belangrijke factor zijn die van invloed is op de homeostase in het gewricht. Onze observaties worden ondersteund door eerdere observaties dat de associatie van een plasma adipokine en radiologische progressie van knie OA verdween na correctie voor leeftijd, geslacht en BMI, terwijl deze associatie met het desbetreffende adipokine bepaald in het synoviaal vocht bleef bestaan (8). Daarom zou men ervoor kunnen pleiten dat in HOA de belangrijkste rol wordt gespeeld door systemisch gesecreteerde adipokines, en knie OA door lokaal gesecreteerde adipokines.
Chapter 9
3. Klinische implicaties. Een prominent klinisch kenmerk van knie OA is pijn. Recentelijk is een associatie aangetoond tussen synovitis, aangetoond op MRI, en pijn bij patiënten met knie OA. Het is echter onbekend welke mogelijke inflammatoire cellen aan dit verband ten grondslag liggen. Zowel het synovium als het IFP zijn belangrijke bronnen van afweercellen en inflammatoire mediatoren in het gewricht. Daarom hebben we in een studie onderzocht of afweercellen in deze weefsels een rol zouden kunnen spelen bij de subjectieve ervaring van pijn. De data gepresenteerd in hoofdstuk 7 leveren bewijs voor een mogelijke directe relatie tussen weefselgerelateerde afweercellen en pijn perceptie (gemeten middels de Visual Analogue Scale (VAS)), door een trend te beschrijven tussen synoviale CD4+ T cellen en VAS pijn. Ondanks een eerdere aanwijzing voor een mogelijke relatie tussen IFP en waargenomen pijn (57), associeerden opvallenderwijs geen andere groepen afweercellen in het synovium of het IFP met pijn perceptie in onze studie. Aan de ene kant zou dit kunnen betekenen dat andere cellen of andere gesecreteerde mediatoren dan de tot nu toe onderzochte, bijdragen aan de associatie van IFP met pijn, temeer omdat andere factoren, zoals lipide-mediatoren, eerder geïmpliceerd zijn een rol te vervullen bij pijn (56;58;59). Aan de andere kant zou dit kunnen betekenen dat het IFP in subjectieve pijn gevoelens een meer modulatoire rol, in plaats van stimulatoire rol heeft. In overeenstemming met deze gedachte, kan het zijn dat pijn pas waargenomen wordt na een verstoring van de balans tussen algetische en analgetische stimuli. Hoewel het percentage macrofagen in het IFP (gemiddelde percentage CD45+CD14+ cellen ~52%, chapter 7) niet was geassocieerd met pijn in onze studie, zou het interessant zijn om uit te zoeken of CD163 positieve macrofagen een rol kunnen spelen in pijnperceptie, aangezien er is beschreven dat macrofagen zowel algetische als analgetische factoren kunnen uitscheiden (60;61) en de percentages van deze CD163 positieve cellen in het IFP afhankelijk zijn van de mate van overgewicht. Samengevat, de pilot studie in hoofdstuk 7 levert bewijs dat synoviale CD4+ T cellen, middels de associatie met de VAS, een belangrijk celtype zou kunnen zijn bij pijnperceptie in patiënten met knie OA. Bovendien ondersteunt deze studie de eerder beschreven associatie tussen synovitis en gerapporteerde kniepijn in patiënten met knie OA. Echter, verder onderzoek is nodig om het fenotype van deze CD4+ T cellen te karakteriseren en na te gaan welke cytokines aan deze associatie ten grondslag liggen. Hiernaast zou het interessant zijn te onderzoeken of er verschillen zijn samenstelling van de synoviale afweercellen en hun onderlinge interacties tussen patiënten met of zonder knie pijn en of deze processen verschillend zijn in patiënten met vroege OA versus patiënten met 168
Nederlandse samenvatting
Chapter 9
gevorderde OA. Het beantwoorden van deze vragen kunnen nieuwe belangrijke aanwijzingen geven die uiteindelijk zouden kunnen resulteren in nieuwe, op de individuele patiënt gerichte behandelstrategieën.
169
Chapter 9
Reference List (1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
170
van der Helm-van Mil AH, van der Kooij SM, Allaart CF, Toes RE, Huizinga TW. A high body mass index has a protective effect on the amount of joint destruction in small joints in early rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2008; 67(6):769-774. Westhoff G, Rau R, Zink A. Radiographic joint damage in early rheumatoid arthritis is highly dependent on body mass index. Arthritis Rheum 2007; 56(11):3575-3582. Giles JT, Allison M, Bingham CO, III, Scott WM, Jr., Bathon JM. Adiponectin is a mediator of the inverse association of adiposity with radiographic damage in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 2009; 61(9):1248-1256. Ebina K, Fukuhara A, Ando W, Hirao M, Koga T, Oshima K et al. Serum adiponectin concentrations correlate with severity of rheumatoid arthritis evaluated by extent of joint destruction. Clin Rheumatol 2009; 28(4):445-451. Giles JT, van der Heijde DM, Bathon JM. Association of circulating adiponectin levels with progression of radiographic joint destruction in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2011; 70(9):1562-1568. Yusuf E, Ioan-Facsinay A, Bijsterbosch J, KleinWieringa I, Kwekkeboom J, Slagboom PE et al. Association between leptin, adiponectin and resistin and long-term progression of hand osteoarthritis. Ann Rheum Dis 2011; 70(7):1282-1284. Otero M, Lago R, Gomez R, Lago F, Dieguez C, Gomez-Reino JJ et al. Changes in plasma levels of fat-derived hormones adiponectin, leptin, resistin and visfatin in patients with rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2006; 65(9):1198-1201. Honsawek S, Chayanupatkul M. Correlation of plasma and synovial fluid adiponectin with knee osteoarthritis severity. Arch Med Res 2010; 41(8):593-598. Senolt L, Pavelka K, Housa D, Haluzik M. Increased adiponectin is negatively linked
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
to the local inflammatory process in patients with rheumatoid arthritis. Cytokine 2006; 35(5-6):247-252. Keicho N, Matsushita I, Tanaka T, Shimbo T, Hang NT, Sakurada S et al. Circulating levels of adiponectin, leptin, fetuin-A and retinolbinding protein in patients with tuberculosis: markers of metabolism and inflammation. PLoS One 2012; 7(6):e38703. Chiang CH, Lai JS, Hung SH, Lee LT, Sheu JC, Huang KC. Serum adiponectin levels are associated with hepatitis B viral load in overweight to obese hepatitis B virus carriers. Obesity (Silver Spring) 2013; 21(2):291-296. Fantuzzi G, Faggioni R. Leptin in the regulation of immunity, inflammation, and hematopoiesis. J Leukoc Biol 2000; 68(4):437-446. Frommer KW, Zimmermann B, Meier FM, Schroder D, Heil M, Schaffler A et al. Adiponectin-mediated changes in effector cells involved in the pathophysiology of rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 2010; 62(10):2886-2899. Neumeier M, Weigert J, Schaffler A, Wehrwein G, Muller-Ladner U, Scholmerich J et al. Different effects of adiponectin isoforms in human monocytic cells. J Leukoc Biol 2006; 79(4):803-808. Oh DK, Ciaraldi T, Henry RR. Adiponectin in health and disease. Diabetes Obes Metab 2007; 9(3):282-289. Chen X, Lu J, Bao J, Guo J, Shi J, Wang Y. Adiponectin: a biomarker for rheumatoid arthritis? Cytokine Growth Factor Rev 2013; 24(1):83-89. Krings A, Rahman S, Huang S, Lu Y, Czernik PJ, Lecka-Czernik B. Bone marrow fat has brown adipose tissue characteristics, which are attenuated with aging and diabetes. Bone 2012; 50(2):546-552. Okroj M, Heinegard D, Holmdahl R, Blom AM. Rheumatoid arthritis and the complement system. Ann Med 2007; 39(7):517-530.
(19)
(20)
(21)
(22) (23)
(24)
(25)
(26)
(27)
(28)
Peake PW, Shen Y, Walther A, Charlesworth JA. Adiponectin binds C1q and activates the classical pathway of complement. Biochem Biophys Res Commun 2008; 367(3):560-565. Peake P, Shen Y. Factor H binds to the Nterminus of adiponectin and modulates complement activation. Biochem Biophys Res Commun 2010; 397(2):361-366. Tilg H, Moschen AR. Adipocytokines: mediators linking adipose tissue, inflammation and immunity. Nat Rev Immunol 2006; 6(10):772783. Hunter DJ, Felson DT. Osteoarthritis. BMJ 2006; 332(7542):639-642. Felson DT, Goggins J, Niu JB, Zhang YQ, Hunter DJ. The effect of body weight on progression of knee osteoarthritis is dependent on alignment. Arthritis and Rheumatism 2004; 50(12):3904-3909. Bastiaansen-Jenniskens YM, Clockaerts S, Feijt C, Zuurmond AM, Stojanovic-Susulic V, Bridts C et al. Infrapatellar fat pad of patients with end-stage osteoarthritis inhibits catabolic mediators in cartilage. Ann Rheum Dis 2012; 71(2):288-294. Clockaerts S, Bastiaansen-Jenniskens YM, Runhaar J, Van Osch GJ, Van Offel JF, Verhaar JA et al. The infrapatellar fat pad should be considered as an active osteoarthritic joint tissue: a narrative review. Osteoarthritis Cartilage 2010. Neumann E, Frommer KW, Vasile M, MullerLadner U. Adipocytokines as driving forces in rheumatoid arthritis and related inflammatory diseases? Arthritis Rheum 2011; 63(5):1159-1169. Ushiyama T, Chano T, Inoue K, Matsusue Y. Cytokine production in the infrapatellar fat pad: another source of cytokines in knee synovial fluids. Ann Rheum Dis 2003; 62(2):108-112. Distel E, Cadoudal T, Durant S, Poignard A, Chevalier X, Benelli C. The infrapatellar fat pad in knee osteoarthritis: an important source of interleukin-6 and its soluble receptor. Arthritis Rheum 2009; 60(11):3374-3377.
(29)
(30)
(31)
(32)
(33)
(34)
(35)
(36)
(37)
Presle N, Pottie P, Dumond H, Guillaume C, Lapicque F, Pallu S et al. Differential distribution of adipokines between serum and synovial fluid in patients with osteoarthritis. Contribution of joint tissues to their articular production. Osteoarthritis Cartilage 2006; 14(7):690-695. Rodriguez-Hernandez H, Simental-Mendia LE, Rodriguez-Ramirez G, Reyes-Romero MA. Obesity and inflammation: epidemiology, risk factors, and markers of inflammation. Int J Endocrinol 2013; 2013:678159. Cinti S, Mitchell G, Barbatelli G, Murano I, Ceresi E, Faloia E et al. Adipocyte death defines macrophage localization and function in adipose tissue of obese mice and humans. J Lipid Res 2005; 46(11):2347-2355. Morris DL, Singer K, Lumeng CN. Adipose tissue macrophages: phenotypic plasticity and diversity in lean and obese states. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2011; 14(4):341-346. Suganami T, Nishida J, Ogawa Y. A paracrine loop between adipocytes and macrophages aggravates inflammatory changes: role of free fatty acids and tumor necrosis factor alpha. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2005; 25(10):2062-2068. Moestrup SK, Moller HJ. CD163: a regulated hemoglobin scavenger receptor with a role in the anti-inflammatory response. Ann Med 2004; 36(5):347-354. Van den Heuvel MM, Tensen CP, van As JH, Van den Berg TK, Fluitsma DM, Dijkstra CD et al. Regulation of CD 163 on human macrophages: cross-linking of CD163 induces signaling and activation. J Leukoc Biol 1999; 66(5):858-866. Ritter M, Buechler C, Kapinsky M, Schmitz G. Interaction of CD163 with the regulatory subunit of casein kinase II (CKII) and dependence of CD163 signaling on CKII and protein kinase C. Eur J Immunol 2001; 31(4):999-1009. Baeten D, Demetter P, Cuvelier CA, Kruithof E, Van DN, De VM et al. Macrophages expressing the scavenger receptor CD163: a link between immune alterations of the gut and
171
Chapter 9
Nederlandse samenvatting
Chapter 9
(38)
(39)
(40)
(41)
(42)
(43)
(44)
(45)
(46)
(47)
172
synovial inflammation in spondyloarthropathy. J Pathol 2002; 196(3):343-350. de FS, Mozaffarian D. The perfect storm: obesity, adipocyte dysfunction, and metabolic consequences. Clin Chem 2008; 54(6):945955. Wentworth JM, Naselli G, Brown WA, Doyle L, Phipson B, Smyth GK et al. Proinflammatory CD11c+CD206+ adipose tissue macrophages are associated with insulin resistance in human obesity. Diabetes 2010; 59(7):16481656. Cooper AM, Khader SA. IL-12p40: an inherently agonistic cytokine. Trends Immunol 2007; 28(1):33-38. Ma X, Sun J, Papasavvas E, Riemann H, Robertson S, Marshall J et al. Inhibition of IL-12 production in human monocyte-derived macrophages by TNF. J Immunol 2000; 164(4):1722-1729. Wynn TA, Chawla A, Pollard JW. Macrophage biology in development, homeostasis and disease. Nature 2013; 496(7446):445-455. Deng T, Lyon CJ, Minze LJ, Lin J, Zou J, Liu JZ et al. Class II major histocompatibility complex plays an essential role in obesity-induced adipose inflammation. Cell Metab 2013; 17(3):411-422. Lord GM, Matarese G, Howard JK, Baker RJ, Bloom SR, Lechler RI. Leptin modulates the T-cell immune response and reverses starvation-induced immunosuppression. Nature 1998; 394(6696):897-901. Lord GM, Matarese G, Howard JK, Bloom SR, Lechler RI. Leptin inhibits the anti-CD3-driven proliferation of peripheral blood T cells but enhances the production of proinflammatory cytokines. J Leukoc Biol 2002; 72(2):330-338. Zhou L, Ivanov II, Spolski R, Min R, Shenderov K, Egawa T et al. IL-6 programs T(H)-17 cell differentiation by promoting sequential engagement of the IL-21 and IL-23 pathways. Nat Immunol 2007; 8(9):967-974. Ioan-Facsinay A, Kwekkeboom JC, Westhoff S, Giera M, Rombouts Y, van H, V et al.
(48)
(49)
(50)
(51)
(52)
(53)
(54)
(55)
Adipocyte-derived lipids modulate CD4 T-cell function. Eur J Immunol 2013. de Lange-Brokaar BJ, Ioan-Facsinay A, Van Osch GJ, Zuurmond AM, Schoones J, Toes RE et al. Synovial inflammation, immune cells and their cytokines in osteoarthritis: a review. Osteoarthritis Cartilage 2012; 20(12):14841499. Suurmond J, Dorjee AL, Boon MR, Knol EF, Huizinga TW, Toes RE et al. Mast cells are the main interleukin 17-positive cells in anticitrullinated protein antibody-positive and -negative rheumatoid arthritis and osteoarthritis synovium. Arthritis Res Ther 2011; 13(5):R150. Dumond H, Presle N, Terlain B, Mainard D, Loeuille D, Netter P et al. Evidence for a key role of leptin in osteoarthritis. Arthritis Rheum 2003; 48(11):3118-3129. Chen TH, Chen L, Hsieh MS, Chang CP, Chou DT, Tsai SH. Evidence for a protective role for adiponectin in osteoarthritis. Biochim Biophys Acta 2006; 1762(8):711-718. Berry PA, Jones SW, Cicuttini FM, Wluka AE, Maciewicz RA. Temporal relationship between serum adipokines, biomarkers of bone and cartilage turnover, and cartilage volume loss in a population with clinical knee osteoarthritis. Arthritis Rheum 2011; 63(3):700-707. Van Spil WE, Welsing PM, Kloppenburg M, Bierma-Zeinstra SM, Bijlsma JW, Mastbergen SC et al. Cross-sectional and predictive associations between plasma adipokines and radiographic signs of early-stage knee osteoarthritis: data from CHECK. Osteoarthritis Cartilage 2012; 20(11):1278-1285. Richette P, Poitou C, Garnero P, Vicaut E, Bouillot JL, Lacorte JM et al. Benefits of massive weight loss on symptoms, systemic inflammation and cartilage turnover in obese patients with knee osteoarthritis. Ann Rheum Dis 2011; 70(1):139-144. Felson DT, Chaisson CE. Understanding the relationship between body weight and os-
Nederlandse samenvatting
(57)
(58)
(59)
(60)
(61)
thritis: radiographic severity and pain. PLoS One 2012; 7(10):e47860. Ji RR, Xu ZZ, Strichartz G, Serhan CN. Emerging roles of resolvins in the resolution of inflammation and pain. Trends Neurosci 2011; 34(11):599-609. Mousa SA, Straub RH, Schafer M, Stein C. Beta-endorphin, Met-enkephalin and corresponding opioid receptors within synovium of patients with joint trauma, osteoarthritis and rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2007; 66(7):871-879. Stein C, Pfluger M, Yassouridis A, Hoelzl J, Lehrberger K, Welte C et al. No tolerance to peripheral morphine analgesia in presence of opioid expression in inflamed synovia. J Clin Invest 1996; 98(3):793-799.
Chapter 9
(56)
teoarthritis. Baillieres Clin Rheumatol 1997; 11(4):671-681. Gandhi R, Takahashi M, Smith H, Rizek R, Mahomed NN. The synovial fluid adiponectin-leptin ratio predicts pain with knee osteoarthritis. Clin Rheumatol 2010; 29(11):1223-1228. Bohnsack M, Meier F, Walter GF, Hurschler C, Schmolke S, Wirth CJ et al. Distribution of substance-P nerves inside the infrapatellar fat pad and the adjacent synovial tissue: a neurohistological approach to anterior knee pain syndrome. Arch Orthop Trauma Surg 2005; 125(9):592-597. Massengale M, Lu B, Pan JJ, Katz JN, Solomon DH. Adipokine hormones and hand osteoar-
173
