De rol van de CD200-CD200R as in humane sepsis-geassocieerde immuunparalyse (SIMPA studie)

Sepsis (bloedvergiftiging) vormt een grote medische uitdaging en heeft een hoge
morbiditeit en mortaliteit. Veel niet-overlevenden overlijden in een latere
fase van sepsis in een staat van functioneel falen van de cellulaire
immuniteit, ook wel *immuunparalyse* (of immuunsuppressie of anergie) genoemd.
Mogelijk draagt deze sepsis gerelateerde immuunparalyse bij aan de vergrote
gevoeligheid voor nosocomiale(in het ziekenhuis opgelopen) infecties en late
mortaliteit van septische patiënten die de eerste acute fase van sepsis hebben
overleefd. Dit kan beschouwd worden als een marker voor immuundepressie die
vaak na de acute hyperinflammatoire fase van sepsis optreedt.
De verminderde respons van bloedcellen heeft betrekking op monocyten,
granulocyten en lymfocyten. Monocyt reactiviteit is onderzocht in kweken van
geïsoleerde cellen en in experimenten met volbloed. In beide systemen is de
capaciteit om tumour necrosis factor alpha (TNF-α), interleukin (IL)-1 en
andere pro-inflammatoire mediatoren te produceren aanzienlijk kleiner in
patiënten met sepsis. De productie van IL-1 receptor antagonist (IL-1ra) door
monocyten was opvallend genoeg niet verminderd tijdens Gram-negatieve infectie,
suggererend dat *immuunparalyse* niet een algemene downregulatie is van de
productie van cytokines, maar een zinvolle aanpassing van de gastheer naar een
meer anti-inflammatoir fenotype. Uit patiënten met sepsis geïsoleerde
granulocyten lieten een vergelijkbaar verminderde respons op restimulatie met
bacteriële antigenen zien, blijkende uit een afgenomen vrijgekomen hoeveelheid
van IL-1 beta (β) and IL-8.Ook lymfocyten scheidden minder pro-inflammatoire
cytokines uit. Verder is er aangetoond met experimenteel geïnduceerde
immuunparalyse dat gezonde (humane) proefpersonen een sterk verminderde
interferon (IFN)-gamma (γ) productie en respons hebben.

De onderliggende mechanismes van immuunparalyse zijn nog niet volledig
opgehelderd. Mogelijk zijn anti-inflammatoire cytokines - en IL-10 en
transforming growth factor (TGF)-β in het bijzonder - hierbij betrokken. Plasma
van sepsis patiënten verkleinde de capaciteit van normale monocyten om TNF-α
uit te scheiden en IL-10 is een belangrijke speler van dit immuunsuppressieve
effect in *septisch* plasma. TGF-β is een oorzakelijke mediator van verminderde
splenocyt reactiviteit gebleken in een diermodel van sepsis. Andere mediatoren
die vrijkomen tijdens de initiële hyperinflammatoire fase van sepsis die
mogelijk bijdragen aan de daarop volgende hyporesponsiviteit van
bloedleukocyten zijn o.a. catecholamines, glucocorticoïden en prostaglandines.

*Immuunparalyse* draagt mogelijk bij aan de vergrote gevoeligheid voor
nosocomiale infecties en late mortaliteit van patiënten die de initiële fase
van sepsis overleefd hebben. Er zijn dan ook strategieën ontwikkeld om de
immuunfunctie te herstellen en dit is voor een deel getest in patiënten met
sepsis. Cytokines die de monocyt deactivatie in vitro en in diermodellen konden
herstellen zijn IFN-y en granulocyte macrophage colony stimulating factor
(GM-CSF). Er is een pilot studie uitgevoerd waarbij recombinant IFN-y werd
toegediend aan patiënten met sepsis en waarbij *immuunparalyse* werd
gedefinieerd als de aanwezigheid van < 30% human leukocyte antigen - antigen d
related (HLA-DR) positieve monocyten gedurende ten minste twee dagen. Negen
patiënten werden dagelijks behandeld met subcutane injecties van IFN-γ tot dat
> 50% van hun monocyten HLA-DR positief waren gedurende drie opeenvolgende
dagen. IFN-γ behandeling herstelde de TNF productie capaciteit van monocyten en
was niet geassocieerd met bijwerkingen. Ondanks dat in deze kleine
ongecontroleerde studie de werkzaamheid van IFN-γ niet kon worden vastgesteld,
was het aanmoedigend dat acht patiënten herstelden van de sepsis kort na de
behandeling. In een kleine gecontroleerde studie met 60 kinderen met
neutropenie en sepsis was een dagelijkse injectie met recombinant GM-CSF
gedurende zeven opeenvolgende dagen geassocieerd met een toename van de
neutrofielen en een verlaagde mortaliteit (drie van de 30 van de GM-CSF groep
versus negen van de 30 in de controle groep).

De cluster of differentiation (CD)200 receptor (CD200R) is een remmende
receptor die bijdraagt aan het controleren van de immuun respons. CD200R komt
tot expressie op m.n. myeloïde cellen zoals monocyten, macrofagen, granulocyten
en ook op lymfocyten. In myeloïde cellen is het aangetoond dat de binding van
CD200 aan CD200R leidt tot intracellulaire CD200R signaling, wat resulteert in
afname van de inflammatie via een unieke inhiberende pathway middels een
directe interactie met de adaptor eiwitten downstream van tyrosine kinase 2 en
in daarop volgende recruitment en activatie van Ras GTPas-activerend eiwit.
Splenocyten van CD200R knockout (KO) muizen (muizen deficiënt in CD200R) hebben
verlaagde LPS geïnduceerde TNF-α en IL-12 supernatant concentraties in
vergelijking met die van wild-type muizen. Toevoeging van CD200Fc leidde niet
tot onderdrukking van TNF-α en IL-12 supernatant waardes van LPS gestimuleerde
splenocyten van KO muizen, in tegenstelling tot die van wild-type muizen.
Verder veroorzaakt (farmacologische of genetische) blokkade van dit inhiberende
immuun ligand-receptor paar (CD200/CD200R) in in vivo experimenten een vergrote
gevoeligheid voor chronische (steriele) ontstekingsziektes (bv. collageen
geïnduceerde arthritis, autoimmuun encefalomyelitis), wat een in vivo
immunosuppressief effect van deze receptor paar pathway suggereert. In een
Gram-negatief (meningitis) infectiemodel beschermt CD200 de gastheer door de
ontsteking te remmen. In deze studie hebben muizen zonder CD200 - in
vergelijking met muizen mét CD200 - een vergrote mortaliteit, geassocieerd met
meer ontsteking. Van der Vlist et al. van onze (LTI) onderzoeksgroep heeft
recent ontdekt dat de signaal transductie keten van CD200R kan switchen van
inhiberend naar stimulerend afhankelijk van de omgeving. Op dit moment is de
rol van CD200-CD200R pathway in sepsis geassocieerde immuunparalyse niet
bekend. Onze hypothese is dat de CD200-CD200R pathway aan sepsis geïnduceerde
immuunparalyse ten grondslag ligt door de responsiviteit van leukocyten te
remmen.

Overall doel van de studie:

Te onderzoeken wat de rol van de CD200/CD200R as is op de responsiviteit van
volbloed, perifere mononucleaire bloedcellen en neutrofielen op een
pro-inflammatoire stimulus tijdens immuunparalyse bij sepsis patiënten.

Primaire doel:
Te evalueren wat het effect is van remming of stimulatie van de CD200/CD200R as
op de hyporesponsiviteit van volbloed, perifere mononucleaire bloedcellen en
neutrofielen op een pro-inflammatoire stimulus tijdens immuunparalyse bij
sepsis patiënten (m.a.w.; kunnen we de hyporesponsiviteit herstellen door de
CD200/CD200R as te targeten?)

Secundaire doelen:
- de mate van CD200(R) expressie op het oppervlak van monocyten, lymfocyten en
neutrofielen vast te stellen tijdens immuunparalyse en de onderliggende
mechanismes te ontrafelen.
- te testen of de CD200(R) expsressie is gecorreleerd aan de mate van ernst van
de ziekte (Sequential sepsis-related Organ Failure Assessment; SOFA score) en
of er een verschil in expressie is tussen overlevenden en niet-overlevenden.

Observationeel onderzoek

De belasting van de bloedafname uit een lijn die reeds is ingebracht is
minimaal invasief en heeft een te verwaarlozen risico op schade/nadelige
effecten voor de proefpersonen.