Samenvatting
143
Samenvatting
Lymfatische filariasis is een door muggen overgebrachte ziekte die wijdverbreid voorkomt in de tropen en subtropen. Hoewel de prevalentie niet hoog is, tonen gegevens van het Indonesisch ministerie van Gezondheid aan dat in Indonesië geen van de onderzochte gebieden vanaf het begin van de 21e eeuw vrij was van deze ziekte. Ondanks dat grootscheepse behandelingscampagnes sinds de jaren 80 de prevalentie sterk hebben verlaagd in vergelijking tot de laatste drie decennia, hebben ze duidelijk nog niet tot uitroeiing van de ziekte geleid. In endemische gebieden wordt in het algemeen een cellulaire en humorale immuun respons tegen de parasiet opgewekt. Afhankelijk van de infectiestatus kunnen klinische manifestaties van deze responsen variëren van asymptomatisch tot chronisch pathologische verschijnselen. Aspecifieke en specifieke afweer, welke afhankelijk zijn van de genetische achtergrond van de gastheer, worden verondersteld de ontwikkeling en uitkomst van filaria-infectie te reguleren. Echter, pogingen om genen te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de verschillende uitkomsten van de ziekte zijn vooralsnog vruchteloos gebleken. Om genetische studies omtrent complexe eigenschappen te verbeteren, is het van belang een goed beeld te hebben van de rol van omgevingsfactoren die betrokken zouden kunnen zijn bij de totstandkoming en progressie van de ziekte. Momenteel is er relatief weinig informatie over of familieverbanden of juist het deel uitmaken van een huishouden invloed hebben op de gevonden clustering van lymfatische filariasis in endemische gemeenschappen . Er bestaat een zeer interessant verband tussen helminthen-infecties en allergieën, aangezien beiden gekenmerkt worden door een sterke T helper (Th)2 respons. Echter de wereldwijde verspreiding op macroniveau van deze ziektes lijkt niet te overlappen. Meer gedetailleerde onderzoeken gericht op de associatie tussen helminthen-infecties en allergieën in verscheidene landen hebben zowel positieve, negatieve als geen verbanden gevonden. Dit wordt mogelijk veroorzaakt door verschillen in omgevingsfactoren en wellicht genetische factoren die de aard van de associatie beïnvloeden. Het nader bestuderen van de vraag hoe deze twee aandoeningen mogelijk associëren of dissociëren op het niveau van leefgemeenschappen, verschaft de mogelijkheid een beter inzicht te krijgen in de invloed van genetische en omgevingsfactoren op helminthen-infecties, allergieën en hun interacties. Een internationaal samenwerkingsverband, genaamd ‘The International Studies of Asthma and Allergy in Childhood’ (ISAAC), heeft wereldwijd de prevalentie van astma, allergische rhinoconjunctivitis and atopische dermatitis onderzocht met behulp van een speciaal ontworpen vragenlijst voor allergieën. Indonesië bleek van de participerende landen een van de laagste prevalenties voor allergie te hebben. Echter, aangezien dat onderzoek zich heeft beperkt tot een enkel gebied op Java, bestaat de kans dat prevalentie niet overeenkomt met dat van het gehele land. Bovendien herbergt Indonesië een hoge verscheidenheid aan bevolkingsgroepen waardoor de vragenlijsten mogelijk niet door iedereen even betrouwbaar
144
Samenvatting
is ingevuld. Om derhalve een objectief beeld te kunnen verkrijgen van de allergiestatus in een land wat gekenmerkt wordt door een grote heterogeniteit in taal, socio-economische status en cultuur zal het introduceren van objectieve parameters van groot belang zijn. Verschillende onderzoeken over de associatie tussen allergieën en helminthen-infecties in mensen hebben aangetoond dat infectie met helminthen bescherming biedt tegen de ontwikkeling van allergieën [170;241;242;244;250;251]. Deze bevindingen dienen nog wel bevestigd te worden in gerandomiseerde studies met anti-helminth behandelingen [96;248;264] en in lopende studies naar behandeling met infectieuze of non-infectieuze parasitaire wormen. De vraag hoe de aanwezigheid van helminthen-infecties de aspecifieke afweerrespons tegen bijvoorbeeld adjuvants en bacteriële/virale infecties beïnvloeden, dient te worden beantwoord met het oog op het ontwikkelen van een optimaal beleid wat betreft anti-helminth behandelingcampagnes. Het in dit proefschrift behandelde onderzoek is uitgevoerd in twee gebieden in het zuiden van het Indonesisch eiland Sulawesi. Het eerste project heeft zich gericht op een district genaamd Mamuju, waar een aantal dorpen in zijn geheel is onderzocht. Het tweede project was uitgevoerd in de stad Makassar waarbij de onderzoeksgroep bestond uit schoolkinderen van twee scholen uit verschillende delen van de stad. De studies die in dit proefschrift staan beschreven, hebben als doel: i) te bepalen welke risicofactoren aan de uitkomst van filiariainfecties ten grondslag liggen, ii) te zoeken naar een associatie tussen the prevalentie van helminthen-infecties en allergieën, iii) de invloed van verschillende factoren te bepalen op allergie en atopie, iv) clustering van allergie in gemeenschappen waar een hoge prevalentie is van helminthen-infecties te onderzoeken en v) het effect van helminthen-infecties in kinderen op aspecifieke immuunresponsen op microbiële producten te analyseren. Het proefschrift begint met een algemene inleiding zoals staat beschreven in hoofdstuk een. Hierin komen de levenscyclus van verscheidene voor dit proefschrift relevante en in Indonesië voorkomende helminthen-infecties aan bod en worden tevens de meest recente gegevens over de prevalentie van deze infecties in dit gebied beschreven. Daarnaast wordt stilgestaan bij de capaciteit van parasitaire helminthen om immuunresponsen te beïnvloeden in zowel mensen als experimentele diermodellen en wordt in detail ingegaan op het mogelijke mechanisme waarmee deze parasieten de immuunrespons onderdrukken. Verder worden factoren besproken die het verkrijgen van een helminthen-infectie reguleren en hoe deze factoren in epidemiologische onderzoeken worden bestudeerd. Het tweede deel van de introductie behandelt de verspreiding van allergie wereldwijd en in het bijzonder in Indonesië en wordt gevolgd door een beschrijving van wat bekend is over de immunologische achtergrond van allergische aandoeningen. De interactie tussen helminthen-infecties en allergieën en de potentiële mechanismen waardoor deze infecties allergische aandoeningen kunnen onderdrukken, wordt in enig detail besproken. Ook worden de nadelige effecten van
145
Samenvatting
immuunregulatie door helminthen-infecties behandeld en wordt in het laatste deel van dit hoofdstuk ingegaan op hoe adjuvantia de immuunrespons mogelijk kunnen versterken door bepaalde onderdelen van de aspecifieke afweer te activeren. De daarop volgende hoofdstukken waarin de resultaten van de onderzoeken worden behandeld, kan worden ingedeeld in grofweg twee delen: het eerste deel richt zich op filariainfectie, immunoglobuline (Ig) E spiegels en risicofactoren voor infectie, terwijl in het tweede deel ingegaan wordt op de mogelijke associatie tussen nematoden-infecties en allergieën. Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) en radioallergosorbent test (RAST) zijn twee methoden die kunnen worden gebruikt om specifieke IgE antistoffen te detecteren in helminthen-infecties en allergieën. Deze twee technieken voor de detectie van IgE tegen Brugia malayi zijn vergeleken in hoofdstuk twee door gebruik te maken van een groot aantal sera van inwoners van de dorpen Salubarana en Kalia waar lymfatische filariasis endemisch is. Tussen de resultaten van RAST, die minder makkelijk uit te voeren is in het veld, en die van de meer gebruiksvriendelijke ELISA werd een sterke correlatie gevonden. Echter, de gevoeligheid van RAST was groter dan van ELISA wat met name bleek uit de capaciteit om lagere IgE concentraties te kunnen detecteren. Dit geeft aan dat in het algemeen in immuno-epidemiologische onderzoek het gebruik van de ELISA methode toereikend is. In gebieden, echter, met een lage transmissieintensiteit of waar antihelminth behandelingscampagnes ten uitvoer worden gebracht, heeft het gebruik van de RAST methode de voorkeur. Een factor die de uitkomst van helminthen-infecties zou kunnen beïnvloeden is prenatale sensitisering. In hoofdstuk drie worden twee grote studies behandeld, die zich hebben gericht op de correlatie tussen specifieke antistoffen in ouders en hun kinderen. De resultaten toonden aan dat de titers van specifieke IgE en IgG4 antistoffen in kinderen tot 10 jaar positief waren gecorreleerd met de antistof niveaus van hun moeders. Dit is in overeenstemming met de hypothese dat kinderen in utero gesensitiseerd kunnen worden tegen filaria antigenen. Daarentegen werd er geen associatie gevonden tussen IgG4 titers van kinderen tot 4 jaar en hun vaders, wat de grotere invloed van intra-uterine dan omgevingsfactoren bevestigt. Aan de andere kant, werd het belang van omgevingsfactoren in de beïnvloeding van anti-filarial IgG4 antistoffen duidelijk door de sterke correlatie tussen antistofspiegels van oudere kinderen en hun vaders en tussen maternale en paternale IgG4. Voorgaande epidemiologische onderzoeken gericht op clustering van filariasis hadden aangetoond dat familie, het huishouden en omgevingsfactoren een rol spelen bij het oplopen van deze infecties en bij de uitkomst van de gastheer-pathogeen interactie. Hoe deze factoren het patroon van infectie beïnvloeden in jongeren versus ouderen was echter nog nooit nader bestudeerd. In hoofdstuk vier werd aangetoond met behulp van geavanceerde statistische
146
analyse dat zowel genetische als omgevingsfactoren konden bijdragen aan de clustering van filaria-infectie in de gehele populatie. Wanneer vervolgens in de analyse rekening werd gehouden met leeftijd, bleek dat genetische factoren een belangrijkere rol speelden in kinderen dan in volwassenen. Deze gegevens suggereren dat genotyperingsstudies die worden uitgevoerd in bevolkingsgroepen waar filariasis endemisch is, zich zouden moeten concentreren op typering van het jongere deel van de populatie waarbij de rol van genetische factoren in het oplopen of juist genezen van de infectie nog niet ondergeschikt is aan dat van omgevingsfactoren. De prevalentie van allergieën in tropische landen is lager dan daarbuiten. Het feit dat daarentegen helminthen-infecties meer voorkomen in de tropen dan in het westen, zou kunnen betekenen dat er een inverse associatie bestaat tussen deze twee ziektes. Om deze mogelijke associatie in Indonesische populaties te bestuderen, werd de functionaliteit getest van een aangepaste en in het Bahasa Indonesia vertaalde ISAAC vragenlijst om een beeld te krijgen van de incidentie van astma en andere atopische ziekten. Twee scholen met kinderen afkomstig van families met verschillende socio-economische status (SES) werden bestudeerd. Zoals beschreven staat in hoofdstuk vijf bleek er een slechte correlatie te bestaan tussen de gerapporteerde symptomen door ouders en de diagnose van allergie door medewerkers van de gezondheidszorg met uitzondering van de associatie tussen kortademigheid en astma in de school met een hoge SES. Dit benadrukt de noodzaak om objectieve meetmethoden toe te passen, zoals huid prik test (SPT) en IgE titer bepaling, wanneer men epidemiologische studies uitvoert in Indonesië naar allergische aandoeningen. Daarnaast gaf SPT en IgE titer bepaling in schoolkinderen aan dat deze parameters een betere voorspellende waarde hebben voor allergieën in de school met een hoge SES dan die met een lage SES. Uit een aantal op grote schaal uitgevoerde onderzoeken in verschillende geïndustrialiseerde landen zijn verscheidene factoren naar voren gekomen die geacht worden een rol te spelen bij de toename in allergische aandoeningen in ontwikkelde landen. Daarentegen zijn er maar een beperkt aantal studies ondernomen naar de risico- en beschermende factoren die van invloed zijn op de variatie van prevalentie van allergische aandoeningen in ontwikkelingslanden. In hoofdstuk zes werd dezelfde groep kinderen als genoemd in hoofdstuk vijf aan een analyse onderworpen met als doel te bepalen wat de incidentie was van astma en atopie in relatie tot verschillende omgevingsfactoren, voedingsstatus en helminthen-infecties. De incidentie van astma was vergelijkbaar in beide scholen, maar kinderen uit de school met een lage SES hadden een significant kleinere kans SPT poistief te zijn. Wanneer de kinderen van de school met een hoge SES werden onderverdeeld op basis van de SES, bleek dat een lagere SES geassocieerd was met een significante afname in incidentie van atopie maar niet van astma. Ondanks dat veel van de geanalyseerde factoren (familiegrootte, aanwezigheid van dieren, helminthen infecties enz.) geen significant effect
147
bleken te hebben op astma en atopie in de school met een lage SES, was er een trend zichtbaar in de kinderen zonder helminthen-infectie uit de school met een hoge SES om meer astma te hebben. Tevens wees verdere analyse van de kinderen van de school met een hoge SES op een negatieve correlatie tussen de voedingsstatus en positieve SPT uitslagen en IgE titers. Dit onderzoek heeft geen significante rol voor helminthen-infecties in remming van SPT responsen aan het licht kunnen brengen. Er is sterk bewijs dat genetische factoren allergische aandoeningen kunnen beïnvloeden. Dit is met name goed gedocumenteerd aan de hand van verscheidene in de Westerse wereld uitgevoerde onderzoeken. Of dit ook van toepassing is op gebieden waar helminthen-infecties endemisch zijn en deze de immuunrespons beïnvloeden door een Th2 te induceren, was nog nooit onderzocht. Door gebruik te maken van dezelfde onderzoekspopulatie als in hoofdstuk vier werd in hoofdstuk zeven de clustering van allergie in families en huishoudens in gebieden waar filaria infectie endemisch is, geanalyseerd. Het bleek dat genetische factoren significant bijdroegen aan zowel totaal als allergeen specifieke IgE titers, terwijl omgevingsfactoren de clustering van positieve SPT beïnvloeden. Deze studie gaf een indicatie dat de aanwezigheid van filaria-infectie (bepaald door microfilaria parasieten in het bloed, maar niet door verhoogde IgG4 waarden bescherming bieden tegen SPT reactiviteit tegen mijt allergenen. Dit leidt tot de interessante vraag of het niveau van een helminthen-infectie een bepaalde drempelwaarde dient te bereiken alvorens het een beschermend effect heeft op de reactiviteit tegen allergenen in SPT. Het is bekend dat helminthen in staat zijn om niet alleen de immuunrespons tegen helminth antigenen maar ook tegen andere ongerelateerde antigenen te onderdrukken. In hoofdstuk acht wordt daarom op de vraag ingegaan of deze infecties ook responsen kunnen remmen die worden geïnduceerd door liganden die toll like receptoren (TLR) activeren en leiden tot een sterke proinflammatoire respons. In kinderen met ofwel een zware infectie van intestinale nematoden ofwel een lichte of geen infectie, werd de respons bepaald op een aantal TLR liganden waarbij gekeken werd naar de ratio tussen pro- (tumor necrosis factor-a) en antiinflammatoire (interleukine (IL)-10) cytokines. De belangrijke bevindingen waren dat i) de TLR-7 ligand de sterkste pro inflammatoire response induceerden in zowel kinderen met als zonder helminthen-infecties en ii) de IL-10 niveaus als respons op TLR4 ligand lipopolysaccharide tot 72 uur naar stimulatie behouden bleef in kinderen met zware worminfecties in vergelijking tot licht- of niet geinfecteerde kinderen. Deze resultaten tonen aan dat de dynamiek van cytokine productie volgend op activering van de aspecifieke afweer verschillend kan zijn al naar gelang de staat van de infectie. Deze gevonden verschillen in proinflammatoire potentie van de verschillende TLR liganden, zou implicaties kunnen hebben voor de ontwikkeling van optimale vaccins in kinderen geïnfecteerd met helminthen.
148
