Nederlandse samenvatting
Nederlandse samenvatting Cryptococcose is een ziekte die wordt veroorzaakt door de gekapselde gist Cryptococcus neoformans. Bij patiënten met verminderde afweer is het een van de belangrijkste veroorzakers van ernstige infecties van het centrale zenuwstelsel, zoals hersenvliesontsteking. De afweer van een patiënt kan verminderd zijn door infectie met het HIV virus, gebruik van immunosuppressieve medicatie, of door het hebben van een hematologische maligniteit. In Nederland komt cryptococcose sinds 1996 steeds minder voor. In hoofdstuk 2 beschrijven we dat dit wordt veroorzaakt door de introductie van krachtige antivirale therapie (highly active antiretroviral therapy, HAART) voor de behandeling van HIV. In landen die de hoge kosten voor HAART niet kunnen betalen, bijvoorbeeld in Afrika en India, is cryptococcose een enorm groot probleem. Gezonde mensen raken nauwelijks geïnfecteerd met C. neoformans. In de studie die in hoofdstuk 2 wordt beschreven hebben we naar (bijna) alle Nederlandse patiënten met cryptococcose gekeken van 1986 tot 2000. In slechts 7 van de 268 patiënten (2,6%) konden we geen onderliggende ziekte vinden, ondanks uitgebreid aanvullend onderzoek. Blijkbaar is bij gezonde mensen de afweer tegen cryptococcen erg efficiënt zeker als je in overweging neemt dat cryptococcen veelvuldig in de natuur voorkomen. C. neoformans komt het menselijk lichaam binnen door het inhaleren van dun gekapselde gist cellen. In de long komt de aspecifieke afweer op gang, zoals fagocytose (‘opeten’) van C. neoformans door de daar aanwezige macrofagen (alveolaire macrofagen). In hoofdstuk 3 beschrijven we een nieuwe, snelle en objectieve methode om de interactie tussen de cryptococ en vastgehechte fagocyten te meten. Het grootste voordeel ten opzichte van een andere veel gebruikte methode om fagocytose te meten (flow cytometrie) is, dat de cellen naast elkaar vastgehecht zitten op de bodem van een plaatje in plaats van cellen in een reageerbuisje in oplossing, en dit biedt de mogelijkheid om gedurende langere tijd fagocytose te bestuderen. Deze situatie bootst de situatie in het menselijk lichaam beter na dan metingen in oplossing. De aanval tegen binnengedrongen cryptococcen door het menselijk afweersysteem, in de aanwezigheid van complement (het complement systeem bestaat uit factoren in het bloed die in staat zijn om lichaamsvreemde indringers te herkennen en kapot te maken), door witte bloed cellen zoals neutrofiele granulocyten, monocyten en macrofagen is heel efficiënt. Zoals beschreven in hoofdstuk 4 onttrekken cryptococcen zich aan fagocytose gefaciliteerd door de long surfactant eiwitten. Dit in tegenstelling tot vele andere micro-organismen zoals E. coli, M. tuberculosis en het influenza A virus. FITC-SP-A (een van de long surfactant eiwitten gelabeld met een groene kleurstof) bindt concentratie-afhankelijk aan niet gekapselde cryptococcen. Deze binding werd geremd door glucose en mannose, wat betekent dat SP-A binding plaatsvindt via het koolhydraat-bindende deel van het molecuul, maar dit resulteert
122
Nederlandse samenvatting niet in versterkte fagocytose. Het is onbekend hoe de cryptococ zich aan de surfactant gemedieerde fagocytose onttrekt, maar door deze ontsnapping zal het makkelijker zijn voor de gist om te groeien en zijn kapsel aan te maken in de alveolaire ruimtes in de long. Als de cryptococ zich eenmaal in de long heeft genesteld kan deze zich verder door het lichaam verspreiden. In het bloed zal de cryptococ in aanraking komen met witte bloedcellen, zoals monocyten. Dit proces leidt tot de productie van signaal moleculen, cytokinen genaamd. Cytokinen zijn een groep van serumeiwitten die zowel een beschermende als een ziekte modulerende rol kunnen spelen. Hele cryptococcen en gezuiverde kapsel componenten induceren in monocyten een vergelijkbaar cytokinenspectrum (hoofdstuk 5). Wel verschilde de kinetiek van de bestudeerde cytokines op de verschillende tijdpunten (3 en 18 uur). Een belangrijke suggestie voortkomend uit deze studie is dat gedurende het acute contact tussen het afweersysteem en cryptococcen een cytokine-spectrum wordt geïnduceerd dat gunstig is voor de opwekking van de cellulaire afweer en dat gedurende een langduriger contact het geïnduceerde cytokine spectrum zorgt voor een afbouw van de cellulaire immuniteit, ons belangrijkste afweermechanisme tegen C. neoformans. Vanuit de bloedbaan gaan cryptococcen op weg naar de hersenen. Eenmaal in de hersenen aangekomen zijn de gisten relatief onbereikbaar voor het afweersysteem en kunnen ze zich vermenigvuldigen en zo grote schade aan het brein toebrengen. Waarom de cellen van het afweer systeem de met cryptococcen geïnfecteerde hersenen niet kunnen bereiken is niet goed bekend. Voor het migreren vanuit de bloedbaan naar de plaats van de cryptococcen infectie hebben witte bloedcellen een signaal nodig zodat ze weten waar de indringers zich bevinden. Dit signaal bestaat uit stoffen die ter plekke vrijkomen zodra de cryptococ en het afweersysteem samenkomen. Een groep van deze signaal stoffen heet chemokinen. Chemokinen trekken witte bloedcellen aan zodra ze herkend worden als alarmsignaal door receptoren op het oppervlak van witte bloedcellen. Zodra de witte bloedcellen het alarmsignaal op hun receptor opvangen worden ze actief en migreren ze vanuit de bloedbaan naar de plaats waar de chemokinen vandaan komen. MIP-1α, MIP-1β, en RANTES zijn chemokinen die voornamelijk monocyten aantrekken. In hoofdstuk 6 hebben we bestudeerd of deze signaalstoffen daadwerkelijk vrijkomen als er contact is tussen cryptococcen en al dan niet met HIV geïnfecteerde macrofagen. HIV-1 infectie zelf zorgt voor een verhoging van de bestudeerde chemokinen MIP-1α, MIP1β, en RANTES. Daarnaast werd een additionele verhoging van deze chemokinen gevonden als de macrofagen tevens werden gestimuleerd met C. neoformans of een van de gezuiverde kapselbestanddelen. Dit betekent dat er dus wel signaalstoffen worden aangemaakt die witte bloedcellen kunnen aantrekken, maar er is uit eerder onderzoek van onze groep gebleken dat er maar zeer weinig witte bloedcellen, en in
123
Nederlandse samenvatting het bijzonder neutrofielen granulocyten, in de hersenvloeistof van patiënten met cryptococcose aanwezig zijn. Al meer dan 50 jaar is bekend dat het polysaccharide kapsel van de cryptococ, en in het bijzonder de belangrijkste bouwsteen daarvan glucuronoxylomannan (GXM), in staat is om het migreren van witte bloedcellen te remmen. In hoofdstuk 7 hebben we in patiënten met cryptococcose gekeken naar het verband tussen de aanwezigheid van GXM en het ontbreken van witte bloedcellen. Er blijkt dat wanneer de concentraties GXM in bloed ten opzichte van hersenvloeistof - dus de GXM gradiënt over de bloedhersen-barrière - wordt vergeleken met het absolute cel aantal in de hersenvloeistof, een sterke GXM gradiënt gepaard gaat met weinig cellen in de hersenvloeistof. Aanvankelijk was het doel van verder onderzoek het achterhalen van het moleculaire mechanisme waarmee GXM in staat is om witte bloedcel migratie naar een signaalstof (chemoattractant) te remmen. Om dit te onderzoeken hebben we C.neoformans laten groeien in een vloeibare oplossing met voedingsstoffen (medium). Na 5 dagen groei, waarin de gisten zich vele malen hebben vermenigvuldigd, werden alle gisten verwijderd uit het medium. De overgebleven vloeistof die cryptococcen supernatant wordt genoemd werd gebruikt om GXM uit te isoleren. Geheel onverwacht vonden we dat genetisch gemodificeerde cryptococcenstammen die geen GXM produceren evengoed granulocyten migratie konden remmen als GXM-producerende stammen (hoofdstuk 8). Vervolgens hebben we alle bekende kapselcomponenten: galactoxylomannan (GalXM), en de mannoproteinen 1, 2 en 4 (MP1-4) getest op hun capaciteit te interfereren met granulocyten migratie. Uiteindelijk bleek MP-4 de meest krachtige remmer te zijn. We vonden verder dat MP-4 zelf ook in staat is om granulocyten aan te trekken. Deze ogenschijnlijke paradox (het feit dat een zelfde stofje zowel in staat is om granulocyten af te stoten als aan te trekken) wordt verklaard door een fenomeen dat we kruis-desensitisatie (cross-desentization) van receptoren noemen. Dit betekent dat als een witte bloedcel geconfronteerd wordt door een eerste aantrekkende (chemoattractieve) stof, de cel zodanig geactiveerd raakt, dat hij niet meer kan reageren op een tweede chemoattractief signaal. Wanneer we een granulocyt confronteren met een chemoattractieve stof, reageert deze in een reageerbuisje door calcium te mobiliseren. Door dit calcium als het ware van te voren te kleuren met een kleurstof kunnen we dit kleursignaal meten. De kruis-desensitisatie hypothese werd bevestigd door experimenten waarbij we granulocyten incuberen met MP-4 en vervolgens confronteren met een tweede chemoattractieve stof (zoals IL-8, fMLP, en C5a). Bij de tweede confrontatie reageerden de granulocyten niet meer met de gebruikelijke calcium mobilisatie. Witte bloedcellen vervullen in het lichaam een belangrijke afweerfunctie tegen binnendringende micro-organismen. Echter, in bepaalde gevallen kunnen witte
124
Nederlandse samenvatting bloedcellen ook ernstige schade aan het lichaam toebrengen, zoals bij ziektebeelden als bacteriële hersenvliesontsteking, neurotrauma of cerebrovasculaire aandoeningen. Daarom wordt nu aangenomen dat in deze gevallen aanvullende ontstekingsremmende medicijnen neurologisch herstel kunnen bevorderen. Omdat bestanddelen van het cryptococcen kapsel in staat zijn om witte bloedcel migratie te remmen, is onderzoek naar de bruikbaarheid van deze componenten als therapeuticum een belangrijke stap verder. Er blijven echter nog een heleboel vragen te beantwoorden over het mechanisme van (bij)werking. Dit zal ook het onderwerp moeten zijn van toekomstig onderzoek.
125
