Alsya Jubilly Affandi,
MSc Promotor: Prof.dr. T.R.D.J. Radstake
Copromotoren: Dr. W. Marut, Dr. J.A.G. van Roon
Afdeling Reumatologie & Klinische Immunologie, Laboratorium voor Translationele Immunologie, Universitair Medisch Centrum Utrecht, Universiteit Utrecht, Utrecht.

1. Achtergrond

Systemische sclerose (SSc), of sclerodermie, is een zeldzame ziekte waarbij het bindweefsel in de huid en inwendige organen dikker wordt of verhardt. Als interne organen zoals de longen en het hart bij de ziekte betrokken zijn, kan dit leiden tot de dood. Het is een complexe auto-immuunziekte die wordt gekarakteriseerd door aanhoudende ontsteking, vasculaire afwijkingen, en fibrose door accumulatie van extracellulaire matrix (ECM) zoals collageen. Vanwege de complexe aard en heterogeniteit is SSc een van de grootste uitdagingen voor zowel onderzoekers als artsen. De huidige behandeling is ineffectief en gaat gepaard met veel complicaties en de ziekte is niet te genezen. Fibrose wordt voornamelijk veroorzaakt door de vorming van myofibroblasten en hun productie van ECM. Voor fibrose, vindt infiltratie van immuuncellen naar weefsels plaats, welke pro-inflammatoire en pro-fibrotische stimuli, zoals TGFβ, IL-6 en Thelper type 2 cytokinen produceren. Bovendien zijn bij verschillende auto-immuunziekten de toename van type I interferoncytokinen (IFN-I) ook geïmpliceerd. In dit proefschrift heb ik onderzoek gedaan naar plasmacytoïde dendritisch cellen (pDC), de grooteste producent van IFN-I en andere cytokinen zoals CXCL4.

2. Doel van dit proefschrift

In dit proefschrift was het doel van mijn onderzoek het bestuderen van de ontregeling van pDC’s bij systemische sclerosepatiënten en het evalueren van hun betrokkenheid door hun productie van een belangrijke mediator CXCL4 bij verschillende aspecten van SSc pathogenese: de aangeboren en adaptieve immuunresponsen, myofibroblasttransformatie en fibrose.

3. Samenvatting van de bevindingen

Deel I: Ontregeling van pDCs in patiënten met SSc

In hoofdstuk 2 voerden we een proteomic profiling (meten en identificeren van eiwitten) uit op in vitro gekweekte pDCs van patiënten met SSc. Hieruit bleek dat CXCL4 in grote hoeveelheden wordt geproduceerd door pDCs van SSc patiënten. CXCL4 is een multifunctioneel chemokine welke een immunomodulerende en angiogenetische invloed uitoefent op cellen betrokken bij de opbouw van bloedvaten. De hoeveelheid CXCL4 bleek daarnaast ziekteprogressie te kunnen voorspellen in patiënten met SSc waaronder progressie van huid en longfibrose. CXCL4 kan ook IFN-I responsen van pDCs versterken en induceert ontsteking en verdikking van de huid in muizen. Dit duidt er op dat CXCL4 een unieke mechanistisch biomarker is in SSc.
Om de ontregeling van pDCs beter te begrijpen screenden we in hoofdstuk 3 transcriptie factoren die betrokken zijn bij de differentiatie en functie van pDCs. Hieruit bleek dat de transcriptie factor Runx3 verlaagd tot expressie kwam in pDCs van SSc patiënten. Eerder onderzoek liet zien dat een verlaging van Runx3 expressie de respons van cDCs op TLR agonisten versterkten. Ons onderzoek liet zien dat ook in pDCs een verlaagde Runx3 expressie leidde tot een verhoogde expressie van maturatie markers, met name CD86, na stimulatie met TLR agonisten. Als gevolg hiervan hadden muizen met een Runx3 deficientie een sterkere fibrotische respons na injectie met bleomycine. De functie van pDCs in SSc patiënten kan ook beïnvloedt worden middels epigenetische beïnvloeding van gen-expressie door korte niet-coderende RNAs genaamd microRNAs (miRNAs).
In hoofdstuk 4 bestudeerden we de expressie van 470 miRNAs in pDCs van SSc patiënten en we vonden een verhoogde expressie van miR-618 in pDCs van SSc patiënten. miR-618 bindt aan interferon regulatory factor 8 (IRF8), welke een belangrijke transcriptie factor is voor de differentiatie en functie van pDCs en de verhoogde expressie van miR-618 hangt samen met een verhoogde productie van IFNα door pDCs na TLR9 stimulatie.

Deel II: CXCL4 en de pathogenese van SSc

In het tweede gedeelte van deze thesis legden wij de focus op de gevolgen van de verhoogde CXCL4 waarden in patiënten met SSc. CXCL4 beïnvloedt het transcriptome van monocyten/macrofagen en dendritische cellen wat leidt tot een modulerend effect op hun functie.
In hoofdstuk 5 vonden we dat pre-stimulatie van monocyte-derived dendritic cells (moDCs) met CXCL4 leidt tot versterkte TLR responsen. Dergelijke CXCL4-moDCs bleken daarnaast beter in staat CD4 en CD8 positieve T-cellen te stimuleren, blijkend uit een verhoogde proliferatie en cytokine productie.
In hoofdstuk 6 vonden we dat CXCL4 ook direct een sturende invloed heeft op CD4 T-cellen, en dan met name in de richting van een Th17 fenotype, zowel in gezonde controles als in patiënten met artritis psoriatica en SSc (hoofdstuk 8). In de gewrichten van patiënten met artritis psoriatica vonden we een correlatie tussen de hoeveelheid CXCL4 en de hoeveelheden van IL-17 en IL-22. Dit wijst erop dat CXCL4 een pro-inflammatoir effect heeft op zowel het aangeboren als verworven immuun systeem.
Als laatste bewezen we in hoofdstuk 7 dat CXCL4 een belangrijk molecuul is in het initieren van fibrose. CXCL4 versterkt de differentiatie van precursor cellen waaronder fibroblasten, endotheelcellen en epitheel cellen in myofibroblasten, blijkend uit de verhoogde expressie van αSMA en SM22α, leidend tot een verhoogde productie van collageen. Opvallend genoeg bleek CXCL4 deficiëntie in muizen hen te beschermen tegen long en huid fibrose na behandeling met bleomycine en te beschermen tegen fibrose van het hart na geinduceerde druk verhoging.

3 Concluderende opmerkingen

Al met al wijzen onze bevindingen er op dat CXCL4 een centrale rol speelt in onstekingen en fibrose in verschillende organen. In de kliniek heeft CXCL4 mogelijk een voorspellende waarde voor de verergering van SSc. Het directe gevolg van geactiveerde pDCs en CXCL4 productie is het versterken van immuun responsen, vaatschade en transformatie van myofibroblasten. Daardoor zijn pDCs en CXCL4 veel belovende aangrijpingspunten voor therapie in patiënten met SSc en andere autoimmuun ziekten waaronder PsA.