Alterations in Circulating Follicular T cells in Multiple Sclerosis: Effect of treatment and genetic predisposition

Abstract

In deze studie werd er onderzocht of folliculaire T-cellen betrokken zijn bij het ziekteproces van multiple sclerose. Wat is multiple sclerose? Multiple sclerose of MS is een aandoening van het centrale zenuwstelsel waarbij het myeline beschadigd geraakt. Myeline is het geleidend omhulsel rond de zenuwbanen en is essentieel voor het doorgeven van zenuwprikkels. Hierdoor ervaren personen met MS vaak problemen met zicht, vermoeidheid, verminderd gevoel in hun extremiteiten en uiteindelijk verlamming. Het merendeel van de MS-patiënten vertonen periodes van opstoten gevolgd door periodes van herstel (RRMS). De rest kent een progressief ziekteverloop (PPMS). Hoewel de exacte oorzaak van MS niet gekend is, wordt algemeen gesteld dat MS auto-immuun van oorspong is. Hierbij beschadigen immuuncellen (autoreactieve T- en Bcellen) het lichaamseigen myeline. Heel wat onderzoek richt zich bijgevolg naar de rol van het immuunsysteem bij MS-patiënten en het blootleggen van eventuele defecten. Wat zijn folliculaire T-cellen? De cellen van het verworven immuunsysteem kunnen onderverdeeld worden in T-cellen en B-cellen. Heel wat onderzoek wijst erop dat auto-reactieve T-cellen een voorname rol spelen in de pathogenese van MS. Folliculaire T-cellen zijn een subpopulatie van T-cellen en omvatten enerzijds de folliculaire regulatoire T cellen (TFR) en anderzijds de folliculaire helper T-cellen (TFH). Deze cellen bevinden zich voornamelijk in lymfoïde organen zoals de milt en de lymfeknopen. In deze organen vormen zich tijdelijke structuren, kiemcentra, waar pas gevormde B-cellen rijpen tot antistofproducerende B-cellen. Dit proces wordt bevorderd door TFH enerzijds en getemperd door TFR anderzijds. Folliculaire T-cellen zijn daarom essentieel voor het onderhouden van de normale B-celimmuniteit. Waarom is het relevant om folliculaire T cellen te onderzoeken in MS? MS wordt gekarakteriseerd door immunologische stoornissen zoals de aanwezigheid van auto-reactieve B-cellen die antistoffen produceren gericht tegen het myeline in de hersenen en het ruggenmerg. De aanwezigheid van deze myelinereactieve B-cellen zou veroorzaakt kunnen worden door afwijkingen in de aantallen en de functionaliteit van folliculaire Tcellen, aangezien deze T-cellen een voorname controle functie uitoefenen op de activiteit van B-cellen. Zijn folliculaire T-cellen betrokken bij de MS-pathogenese? Folliculaire T-cellen bevinden zich voornamelijk in de lymfoïde organen. Omwille van ethische en praktische redenen is onderzoek naar normale immuniteit en auto-immuniteit in mensen vaak beperkt tot het gebruiken van bloed. Daarom werd in een eerste deel van dit doctoraat gekeken naar de aanwezigheid van folliculaire T-cellen in het bloed en in welke mate ze verschillen van deze aanwezig lymfoïd weefsel. Praktisch werden TFH en TFR geïsoleerd uit het bloed en de amandelen van gezonde personen met behulp van flowcytometrie. Amandelen zijn het meest toegankelijke lymfoïd orgaan bij mens. Het fenotype en de functionele activiteit van folliculaire T-cellen werden vergeleken. Folliculaire T-cellen uit het bloed hebben een aantal opvallende verschillen in vergelijking met deze uit de amandelen. Ze vertonen een verlaagde expressie van essentiële folliculaire oppervlakte moleculen en brengen geen essentiële folliculaire transcriptiefactor tot expressie. Desalniettemin vertonen ze een volledig gedifferentieerd fenotype en kunnen ze omschreven worden als geheugencellen die de capaciteit hebben om te hercirculeren naar de lymfoïde organen. Op vlak van functionele activiteit hebben we aangetoond dat deze circulerende folliculaire T-cellen even actief zijn als folliculaire T-cellen van de amandelen. Verder hebben we aanwijzingen dat deze cellen de processen in de kiemcentra weerspiegelen aangezien gezonde donoren een significante stijging van folliculaire T-cellen in hun bloed vertonen na een griep vaccinatie. Uit deze voorbereidende studie kunnen we concluderen dat bloed folliculaire T-cellen fenotypisch verschillen van de folliculaire T-cellen in lymfoïde organen, maar volledig functioneel zijn, geheugencellen zijn en de kiemcentra reactie reflecteren in het bloed. Deze eigenschappen maken dat bloedafgeleide folliculaire T-cellen een representatieve populatie is om adaptieve autoimmuniteit te bestuderen in mensen. In een volgende studie hebben we folliculaire T-cellen onderzocht in het bloed van MS-patiënten. We hebben meer specifiek de aantallen, het fenotype en de functie van circulerende TFR en TFH vergeleken tussen MS-patiënten en gezonde donoren. We constateerden een significante daling in het aantal TFR in het bloed van MS-patiënten. Daarnaast vonden we dat TFR van MS-patiënten een meer pro-inflammatoir fenotype hebben. Tot slot vonden we dat TFR van MS-patiënten functioneel minder in staat zijn om de activiteit van andere T-cellen te onderdrukken. De circulerende TFH verschillen niet op basis van fenotype noch frequentie met gezonde donoren. We kunnen uit deze resultaten besluiten dat TFR van MS-patiënten verlaagd zijn in aantal en functionaliteit en verder een schadelijker fenotype vertonen. Kunnen variaties in MS-genen de waargenomen folliculaire T-celdefecten verklaren? MS is geen overerfbare ziekte. Wel zijn er in totaal 110 DNA variaties, “polymorfismen” geïdentificeerd die leiden tot een verhoogde vatbaarheid voor het ontwikkelen van MS. Sommige van deze polymporfismen liggen in genen die essentieel zijn voor de functie van folliculaire T-cellen. We onderzochten of de wijzigingen in TFR-aantallen verklaard konden worden door genetische variaties in T-cel relevante genen (CXCR5, IL2RA en CD58) maar vonden geen oorzakelijk verband. We zagen wel dat gezonde donoren met deze genetische variaties een gewijzigd folliculaire T-celprofiel hadden. Hieruit kan verondersteld worden dat genetische effecten op T-celhomeostase door de auto-immune processen gemaskeerd worden, zodat er geen geneffect meer zichtbaar is. Kan behandeling de folliculaire T-celaantallen verhogen? Onbehandelde MS-patiënten vertonen verlaagde aantallen TFR in hun bloed. De beschikbare behandelingen voor MS focussen vooral op het reguleren van de immuuncellen zodat ze minder actief zijn en niet meer kunnen migreren naar de hersenen. We vergeleken het percentage van circulerende TFR in MS-patiënten die onder behandeling ware,, maar vonden we geen verschil met niet behandelde patiënten. Daarnaast hebben we een opvolgstudie van een jaar uitgevoerd bij MS-patiënten die behandeld werden met de eerste orale MStherapie, Fingolimod. Fingolimod verhindert de circulatie van potentieel schadelijke immuuncellen doorheen het lichaam. Het percentage circulerende folliculaire T-cellen werd elke 3 maanden gemeten maar er werd geen effect van behandeling gevonden. De huidige behandelingen zijn bijgevolg niet in staat om de verminderde TFR activiteit bij MS te herstellen. Wat kan er geconcludeerd worden en wat brengt de toekomst? In dit doctoraat werd voor het eerst een defect in folliculaire T-cellen in MSpatiënten aangetoond. Deze cellen vormen een essentiële link tussen autoreactieve B-cellen en T-cellen, beide belangrijk bij de pathogenese van MS. Dit onderzoek levert zo een belangrijke bijdrage aan verdere inzichten in het ontstaan van de neurologische ziekte. Een aantal sleutelelementen dienen verder uitgewerkt te worden in toekomstig onderzoek om deze hypothese verder te ondersteunen. In de eerste plaats dient er gekeken te worden naar een direct effect op autoreactieve B-cellen en antistoffen. Daarnaast dient de oorzaak van deze defecten verder onderzocht worden. Tot slot kan het gebruik van het muismodel voor MS, EAE, een duidelijker beeld verschaffen over de in vivo relevantie van TFR in de pathogenese van MS. Op langere termijn kunnen strategieën ontwikkeld worden om de verminderde activiteit van TFR in MS te herstellen.