De rol van indoleamine 2,3-dioxygenase bij virus-geinduceerde astma exacerbaties

Virus infecties zijn een belangrijke oorzaak van astma exacerbaties en gaan
gepaard met een verhoogde ontstekingsrespons. De mechanismen die ten grondslag
liggen aan deze exacerbaties is nauwelijks bekend en dat staat de ontwikkeling
van nieuwe therapeutische strategieen in de weg. Recente studies laten zien dat
de afwezigheid van IFN-beta en IFN-lambda productie door luchtweg
epitheelcellen leiden tot een defect in apoptose van deze cellen. Echter, er
zijn geen bewijzen dat dit mechanisme een belangrijke rol speelt bij astma
exacerbaties en het is eveneens onduidelijk welke mechanismen leiden tot
apoptose van luchtweg-epitheelcellen. Indoleamine 2,3-dioxygenase is een
antiviraal eiwit dat de ontstekingsrespons na virale infectie in muizen kan
remmen, doordat virus-geinfecteerde cellen alsmede ontstekingscellen (m.n.
granulocyten en T cellen) in apoptose gaan. Th1 cytokines (IFN-gamma)
resulteren in een verhoogde expressie van IDO, terwijl Th2 cytokines (IL-4) de
expressie van IDO kunnen remmen. Omdat allergische astma patienten verhoogde
Th2 cytokine spiegels hebben, veronderstellen wij dat deze patienten niet of
slechter in staat zijn om IDO aan te maken tijdens een virale infectie en
zodoende niet of minder in staat zijn de ontsteking als gevolg van deze virale
infectie te klaren.

Met dit project willen wij inzicht krijgen in de verschillen in de
pathofysiologie tussen allergische asthmatici en gezonde mensen die ten
grondslag liggen aan virus-geinduceerde astma-exacerbaties. In deze studie
richten wij ons op apoptose van ontstekingscellen (klaringsmechanisme van
ontstekingscellen) en luchtweg-epitheelcellen (antiviraal mechanisme) in een
experimenteel rhinovirus infectie model in allergische astma patienten en
gezonde individuen.

Specifieke vraagstellingen:

1) Is er sprake van een verlaagde IDO expressie en/of IDO activiteit tijdens
een rhinovirus infectie in de luchtwegen van allergische astma patienten in
vergelijking met gezonde mensen en correleert dat virus replicatie, T cel
responsen, eosinofiel en neutrofiel aantallen en productie van
ontstekingsmediatoren?
2) Is er een associatie tussen rhinovirus infectie bij astma patienten en een
verlaging in het aantal apoptotische luchtweg epitheelcellen en/of apoptotische
ontstekingscellen?
3) Is IDO expressie/activiteit geassocieerd met klinische parameters na
rhinovirus infectie (astma symptomen, spirometrie en hyperreactiviteit)?

Deze studie levert mogelijk nieuwe aangrijpingspunten op voor de behandeling
van virus-geïnduceerde astma-exacerbaties.

Gezonde vrijwilligers en intermitterende tot mild persisterende allergische
astma patiënten worden geïnfecteerd met rhinovirus type 16 (RV16). Expositie
aan RV16 vindt plaats op dag 0. Twee dagen voorafgaand aan de infectie (dag -2)
zullen de proefpersonen een bronchoscopie ondergaan, waarbij bronchoalveolaire
lavage vloeistof (BALF) en vier epitheel brushes zullen worden afgenomen. De
verzamelde materialen zullen gebruikt worden om het basale niveau van de
primaire studie parameters te bepalen. De bronchoscopie, inclusief de BALF en
de brushes, zal worden herhaald op dag 6 na RV16 expositie. Aanvullend zal er
een longfunctie test (FEV1 en PC20histamine)worden uitgevoerd op dag 4 na
virale infectie (de uitgangswaarden voor FEV1 en PC20histamine zullen op de
screeningsdag bepaald worden). 6 weken na toediening van RV16 wordt er bloed
afgenomen om de infectie te bevestigen op basis van neutraliserende
antilichamen.

Voorafgaand aan de studie zal er een pilot studie uitgevoerd worden (5 personen
per groep) om na te gaan of een lage dosis RV16, een dosis die eerder succesvol
is gebruikt bij een cohort studie met COPD patienten, voldoende is om
verschillen trussen gezonde individuen en allergische astma patienten op te
pikken. Afhankelijk van de uitkomst van dfeze pilot zal gekozen worden voor de
lage dosis RV16 of de normale dosis RV16 die eerder met succes gebruikt is in
een studie met allergische astma patienten. Op basis van de productie van
ontstekingsmediatoren in eerdere studies, hebben wij berekend dat we 14
individuen per groep nodig zullen hebben voor deze studie. Wij gaan uit van een
uitval van 15%, zodat wij genoodzaakt zijn 16 patienten per groep te
includeren. Het totaal komt daarmee op 5 (pilot studie) + 16 = 21 individuen
per groep.

Voor dit onderzoek wordt naast een anamnese gesprek en een lichamelijk
onderzoek ook een longfunctietest uitgevoerd. Verder wordt er bloed geprikt
waarbij 10 ml wordt afgenomen. Geen van deze handelingen zal als erg belastend
worden ervaren. De bronchoscopie, waarbij broncholalveoilaire lavage vloeistof
en vier brushes worden afgenomen, is een invasieve behandeling die - ondanks de
verdoving met lidocaine - een onaangenaam gevoel kan geven en die aanleiding
kan geven tot een droge hoest en pijn bij de neus. Bij het borstelen van de
luchtwegwand kan een oppervlakkige bloeding ontstaan die in het algemeen snel
stelpt. De hele handeling duurt circa 15 minuten

Experimentele infectie met rhinovirus type 16 zal aanleiding geven tot
verkoudheidsklachten in zowel gezonde vrijwilligers als astma patiënten. RV16
infectie zal bij de astma patiënten een tijdelijke verergering van astma
klachten leiden. Het protocol voor experimentele RV16 infecties is een
gestandaardiseerde methode om infecties gezonde mensen en astma en COPD
patiënten te bestuderen. In vergelijking met andere rhinovirussen veroorzaakt
RV16 milde verkoudheidsklachten. Rhinovirussen zijn endemisch en veroorzaken
van nature verkoudsheidsklachten. Tot dusverre zijn er geen bijwerkingen
beschreven na toediening van RV16 aan gezonde mensen, astma en COPD patiënten.
De verkoudheidsklachten zullen in beide groepen als onaangenaam ervaren worden
en zullen enkele dagen (tot maximaal een week) aanhouden.