ADOLESCE-NT Snellere achteruitgang van nierfunctie na niertransplantatie in de adolescentie: effect van het endocriene systeem op immunologische en farmacokinetische factoren

Van de patiënten die op de kinderleeftijd een niertransplantatie ondergaan, is
de transplantaatoverleving aan het einde van de adolescentie en op
jongvolwassen leeftijd (17-24 jaar) slechter dan bij jongere kinderen en oudere
jongvolwassenen (24-30 jaar). Dit is onafhankelijk van de leeftijd waarop de
transplantatie plaatsvindt. Daarnaast is uit gegevens van transplantaties bij
kinderen verricht tussen 1990 en 2000 binnen het Euritransplantgebied (niet
gepubliceerd, Fig. 1) gebleken dat de transplantaatoverleving 10 jaar na
transplantatie slechter is bij patiënten die op 14-16 jarige leeftijd zijn
getransplanteerd dan patiënten van 12-14 jaar en patiënten die voor hun
twaalfde levensjaar een nieuwe nier hebben gekregen. Evaluatie van meer
recente transplantaties binnen de Collaborative Transplant Study heeft dit
opnieuw bevestigd (http://ctstransplant.org).

In de eerste maanden na transplantatie worden in de leeftijdscategorie 12-16
jaar meer acute rejecties gezien dan bij de jongere ontvangers. Daarnaast is
het percentage patiënten met complete remissie na een episode van acute
rejectie bij adolescenten minder dan bij jongere leeftijdsgroepen. De
transplantaatoverleving in de eerste fase na transplantatie is niet
verschillend per leeftijdscategorie; het verschil ontstaat pas in de loop van
jaren. Toch hebben acute rejecties in de vroege fase na transplantatie hun
weerslag op de overleving van de transplantaatnier op de lange termijn, zodat
er zeker een relatie kan bestaan tussen de twee verschijnselen.

De psychologische veranderingen in de adolescentiefase, met drang naar vrijheid
en zelfstandigheid, kunnen zeker leiden tot verminderde therapietrouw, wat
zonder twijfel een rol zal spelen in de matige transplantaatoverleving. Een
review met betrekking tot compliantie toonde een gemiddelde prevalentie van
non-compliance bij adolescenten van 43%, een significant hogere waarde dan bij
jongere patiënten en bij een gemengde kindpopulatie imclusief adolescenten
(22%). Drieentwintig procent van alle late acute rejecties bij
niertransplantaties op kinderleeftijd en 14,4% van alle graft loss zijn
geassocieerd met non-compliance. Het is echter belangrijk om te realiseren dat
non-compliance moeilijk te kwantificeren is aangezien er momenteel geen
betrouwbare en geaccepteerde methoden voor bestaan. Het proberen vast te
stellen van het medicijngebruik door het tellen van de pillen door de
onderzoeker of het aantal herhaalrecepten bij de apotheek worden vaak gebruikt
bij klinische trails met betrekking tot medicatie. MEMS (Medication Event
Monitoring System) een andere methode die vaak gebruikt wordt, ondanks vrij
hoge kosten, werkt met behulp van een electronisch apparaatje dat vastzit aan
het pillenpotje en meet het aantal keren en tijdstip dat het potje geopend
wordt. Alle genoemde methodes hebben gemeenschappelijk dat ze niet de
daadwerkelijke inname van medicatie meten.
Ondanks tekortkomingen van subjectieve vaststelling van medicijninname is
zelfreportage de meest gebruikte en waarschijnlijk meest kosteneffectieve
methode om compliance in de klinische setting te meten. In een vertrouwelijk
interview is zelfreportage de beste meetmethode voor zowel gemiste dosissen als
onregelmatige timing van inname. Om voor de hand liggende redenen is het helaas
zo dat patiënten terughoudend kunnen zijn in het toegeven van non-compliance
aan hun behandeld arts. Het opbiechten aan een onafhankelijke onderzoeker is
dan ook nauwkeuriger dan het opbiechten aan de behandeld arts.
Tot slot kan het vaststellen van de dalspiegel kan behulpzaam zijn wanneer de
dalspiegel van de patient onverklaarbaar laag, hoog of variabel is.

Het is echter niet te verwachten dat de hogere incidentie van acute rejecties
in de eerste maanden na transplantatie, al op het conto van deze verminderde
therapietrouw geschreven kan worden. Van een slechtere therapietrouw wordt het
effect juist op langere termijn verwacht. Niet eerder is gerapporteerd of de
verhoogde incidentie van acute rejecties en de snellere achteruitgang van de
transplantaatfunctie in deze leeftijdsfase door andere factoren verklaard
kunnen worden. De hormonale status die enorme veranderingen ondergaat in de
adolescentiefase zou van invloed kunnen zijn op de immunologische reactiviteit
of de farmacokinetiek van immuunsuppressiva. Vele andere ziektes laten
activatie van het immuunsysteem in deze periode zien: autoimmuunziektes zoals
SLE en M Wegener beginnen vaak heftig in deze periode, het minimal changes
nefrotisch syndroom vlamt vaak nog op in deze leeftijdsfase voordat het
uitdooft in de volwassenheid. Uitgangspunt van deze studie is dan ook dat de
hypothese dat de slechtere transplantaatoverleving bij kinderen in de
adolescentiefase veroorzaakt wordt door een verandering in immunologische
reactiviteit.

Ontwikkeling immunologisch systeem
In de acceptatie en afstoting van een getransplanteerde nier spelen T-cellen
een belangrijke rol. Deze rijpen in de thymus, een orgaan dat groeit tot in de
puberteit en daarna geleidelijk involueert waarbij epitheel wordt vervangen
door vetweefsel. T-cellen komen als naieve T-cellen die nog niet met
alloantigenen in contact gekomen zijn, uit de thymus. In de circulatie
prolifereren ze langzaam in afwezigheid van antigene prikkels, de zgn
homestatische proliferatie, bij antigene stimuli kan er een proliferatiestorm
optreden.

Referentiewaarden van de belangrijkste lymfocytensubpopulaties die in het bloed
circuleren (CD3/CD4/CD8 positieve T-cellen, B-cellen, en NK cellen) tonen nog
slechts geringe veranderingen na het 10e levensjaar. Ook de circulerende
immuunglobulines A, G en M laten weinig variatie meer zien. Toch zijn er
aanwijzingen dat ook in deze levensfase nog een belangrijke ontwikkeling in het
lymfocytaire systeem plaats vindt, met name ook binnen het T-celcompartiment,
waar een afname van naieve T-cellen wordt gezien ten gunste van een toename van
de populatie memory-T-cellen.

De verhouding naieve T-cellen tot memory T-cellen is in te schatten door het
meten van de concentratie T-cellen die TREC bevatten. TRECS, T-cel receptor
excisiecirkels, zijn DNA moleculen die ontstaan als bijproduct tijdens
recombinatie van de TCR genen, en kunnen niet meer repliceren tijdens
celdeling. Het gevolg is dat bij een celdeling de TREC in een van de twee
dochtercellen terecht komt. Naarmate een individu ouder wordt neemt het TREC
niveau af, zowel door minder aanmaak van T-cellen, als door de vele celdelingen
die T-cellen in het immuunsysteem ondergaan gedurende het leven van een
individu. Er bestaat een zeer fraaie correlatie tussen leeftijd en TREC levels
bij volwassenen die in de forensische geneeskunde toegepast wordt.[4] Onder
bepaalde omstandigheden (ziekten, persisterende virale infecties) zal het
immuunsysteem (sneller) verouderen. Op basis van de TREC niveaus kan dan een
inschatting van de immunologische leeftijd van een individu worden gemaakt,
welke kan worden afgezet tegen de chronologische leeftijd. In de puberteit zou
het TRECniveau wel eens uitzonderlijk hoog kunnen zijn, o.a. door het effect
van groeihormoon op de thymus (zie verder). Dit grotere aantal naieve T-cellen
zou kunnen resulteren in een sterkere immunologische reactiviteit op een
transplantaatnier.

In de huidige studie richten we ons, naast de meting van het TRECniveau, op de
verdeling en activiteit van de verschillende T-celsubsets in de circulatie.
Activiteit zal vooral onderzocht worden in de memory T cellen, in het bijzonder
de CD4 T effector memory cellen (Tem) en central memory T cellen (Tcm), en
regulatoire T-cellen (Tregs). Als Tems eenmaal in contact geweest zijn met een
bepaald antigen, zullen ze bij hernieuwd contact overgaan tot proliferatie en
cytokinenproductie. Hiermee activeren zij de immuunreactie. Daarnaast wordt de
rol van regulatoire T-cellen bestudeerd. Regulatoire T-cellen (Tregs),
CD4+CD25+CD127-FoxP3+, spelen een belangrijke rol in het handhaven van het
evenwicht in de immuunreactie. Deze cellen zijn in staat om ongewenste
afweerreacties onder controle te houden, o.a. in autoimmuunprocessen, en bij
afstoting van een getransplanteerd orgaan. Het is de vraag hoe de verhouding
van memory en regulatoire T-cellen in de verschillende stadia van ontwikkeling
van een kind is. Mogelijk zijn juist in de adolescentiefase, onder invloed van
de hormonale veranderingen, de Tem en de Tcm geactiveerd en verkeren de Treg
nog in een rustfase wat kan resulteren in een onstuimiger immuunreactie tegen
de getransplanteerde nier. Onze hypothese is dat dit de aktiefste periode is,
aktiever dan in de pre-adolescentie en de jong volwassen leeftijdsfase.

Hormonale veranderingen in kinderen met chronische nierziekte (CKD) en na
niertransplantatie.
Zoals bekend is de adolescentiefase gekenmerkt door grote hormonale
veranderingen, zowel wat betreft de hypothalamus-gonadale as als die van
groeihormoon.

De puberteit van kinderen met (CKD) is ca 2 jaar vertraagd. De eindlengte wordt
bij jongens op een mediane leeftijd van ca 20 jaar bereikt en bij meisjes van
18 jaar, vergeleken met resp. gemiddeld 18 en 16 jaar bij gezonde kinderen. De
groeispurt is korter en minder uitgesproken, zodat de eindlengte duidelijk
minder is dan bij gezonde jongeren. In 35-60% van de kinderen is deze minder
dan 2 standaarddeviaties onder het gemiddelde. De achterblijvende
puberteitsontwikkeling weerspiegelt zich in vertraagde skeletrijping, welke na
transplantatie extra vertraagd wordt bij gebruik van corticosteroiden. Daardoor
blijven de meeste kinderen na een geslaagde niertransplantatie langer
doorgroeien. De hypothalamus-gonadale as is onderdrukt met name in de fase vóór
transplantatie, en in de subnormale range in de getransplanteerde adolescent,
vooral in de eerste maanden na de transplantatie. Dit leidt tot de vertraagde
sexuele rijping in kinderen met CKD. De gemiddelde leeftijd waarop meisjes hun
menarche doormaken is vooral afhankelijk van de leeftijd waarop transplantatie
plaatsvindt tijdens de pubertaire ontwikkeling, maar is later in vergelijking
met de 13,3 jaar bij gezonde meisjes. Tijdens de puberteitsgroeispurt worden
ook bij kinderen na transplantatie hoge tot zeer hoge groeihormoon (GH)
spiegels gevonden, vergelijkbaar met de spiegels in gezonde kinderen tijdens de
puberteit.

Relatie endocrinologie - immunologie in de adolescentie
Als de geslachtshormonale ontwikkeling de oorzaak zou zijn van het verschil in
transplantaatoverleving, is te verwachten dat er een verschil zou ontstaan
tussen jongens en meisjes in de puberteit dat daarna zou blijven bestaan.
Wanneer de 7 jaars transplantaatoverleving gegroepeerd wordt naar leeftijd en
geslacht is bij de leeftijdscategorie van 12-14 is jaar de 7 jaars
transplantaatoverleving al achteruit gegaan bij meisjes, die eerder in de
puberteit gaan dan jongens. Bij jongens treedt deze daling pas op in de
categorie 14-16 jarigen. In die categorie is er geen verschil meer tussen
jongens en meisjes. Ook bij volwassenen wordt er geen verschil in
transplantaatoverleving gezien tussen mannen en vrouwen, zodat aan te nemen is
dat geslachtshormonen geen belangrijke rol spelen bij het puberteitseffect.

Er zijn echter duidelijke aanwijzingen dat de groeihormoonas ingrijpt op het
immuunsysteem, en met name de thymus. GH werkt via de GH receptor, die behoort
tot de cytokine receptor familie. Het is theoretisch mogelijk dat de hoge GH
spiegels tijdens en na de maximale groeispurt invloed hebben op andere cytokine
receptoren en daardoor storend werken. Voor zover ons bekend is dit nog nooit
eerder onderzocht bij zowel gezonde adolescenten als bij adolescenten met een
niertransplantatie. Mogelijk beinvloeden de tijdens de puberteit aanzienlijke
spiegels van GH en groeifactoren als IGF-I en de bindende eiwitten de
acceptatie van de transplantaatnier in de puberteit.

De relatie tussen groeihormoon, IGF-1 en het immuunsysteem zijn uitgebreid
beschreven in een aantal overzichtsartikelen. Groeihormoon wordt geproduceerd
in de hypofyse. De belangrijkste rol van GH is natuurlijk bevordering van de
groei, wat gebeurt via stimulatie van de productie van IGF-1 in de lever, dat
door de werking op de groeischijven zorgt voor de toename van de
lichaamslengte. Daarnaast zijn GH en IGF-1 echter ook betrokken bij het
immuunsysteem. Ook daar werkt het via GH receptoren, die op vele celtypen
aanwezig zijn, onder meer op lymfocyten in de thymus en thymusepitheel.
Splitsing van de receptor leidt tot signaaltransductie via JAK2 en vervolgens
een aantal leden van de STAT familie, nl 1, 3, 5a en 5b. Geactiveerd STAT5 kan
een groot deel van het immuunsuppressieve effect van corticosteroiden op
lymfocyten wegnemen. JAK2 wordt ook gestimuleerd door cytokines zoals
interleukine (IL)-3, -5, -6, -12, -13, prolactine, erythropoetine en interferon
-γ. Als het extracellulaire domein van de GH receptor afgesplitst wordt, kan
het in het bloed circuleren als IGF bindend eiwit (IGF-BP 1 t/m 6), dat
concurreert met de receptoren. Bij mensen en proefdieren met
groeihormoondeficiëntie leidt behandeling met groeihormoon tot groei van de
thymus en de celpopulaties daarin. Ook na beschadiging van de thymus door
bestraling of behandeling met cytostatica stimuleert GH de repopulatie van de
thymus. Het totale aantal lymfocyten neemt toe, maar de verhouding van CD4+ en
CD8+ cellen verandert niet. Ook het aantal circulerende T-cellen die net de
thymus verlaten hebben, gemeten aan het TREC niveau, neemt toe.
Deze overwegingen ondersteunen onze hypothese dat een sterke activiteit van GH
zoals in de adolescentiefase de kans op acute en chronische afstoting van een
transplantaat door algemene activatie van het T-celsysteem kan vergroten,
hoewel een specifiek effect niet herkend is.

Daarnaast echter heeft in vitro onderzoek aangetoond dat gezuiverde T-cellen
onder invloed van IGF-1 de Th2 cytokines IL10 en IL4 produceerden, niet de
inflammatoire cytokines IL-2, IL-5, IL-6, interferon -γ en IL-1β, IL-8, tumor
necrosis factor alpha. Dit zou in tegenstelling tot onze hypothese juist wijzen
op een anti-inflammatoire rol van IGF-1.
De subsets van T-cellen ontwikkelen zich en ondergaan nog grote veranderingen
gedurende de kinderleeftijd. Referentiewaarden zijn vastgesteld voor kinderen
van 0-18 jaar, maar zijn nog nooit vergeleken met de hormonale status. Sommige
parameters zijn zeer variabel tijdens de adolescentie (Langerak, pers. comm.)
Een studie bij gezonde jongeren kan antwoord geven op de vraag of er een
relatie is tussen het immuunsysteem, mn de T-cellen, en de hormoonstatus van
hormonen als GH en geslachtshormonen, onafhankelijk van factoren die
samenhangen met nierziekten die van invloed kunnen zijn op deze relatie.

Ook klinisch onderzoek mbt behandeling van kinderen na niertransplantatie met
groeihormoon vanwege hun kleine lichaamslengte heeft in multicenter onderzoek
niet evident geleid tot verhoging van de incidentie van acute rejecties.
Voorwaarde daarvoor was echter dat het immuunsysteem voldoende onderdrukt was
met dagelijkse giften prednisolon, en niet om de dag, en er zich geen
afstotingsepisode in het jaar voor start van de behandeling had voorgedaan.
Behandeling met groeihormoon wordt bovendien zelden voor een jaar na
transplantatie gestart.
Van lymfocytensubsets zijn alleen B-cellen en CD25+ T-cellen lager in de
periode van behandeling in vergelijking tot de periode ervoor. Een MLC van
pediatrische ontvangers en hun levende nierdonoren toonden hyporeponsiviteit na
transplantatie; toevoeging van GH aan het medium liet in een MLC van gezonde
volwassenen een sterke stimulatie van de proliferatieve en cytotoxische respons
en de productie van interferon -γ zien, terwijl dit effect slechts bij 3 van de
20 pediatrische ontvangers gezien werd.

Samenvattend zijn er argumenten voor en tegen een immuun-activerend effect van
groeihormoon, uit in vitro en in vivo onderzoek. De huidige studie gaat na of
er bij kinderen en jong volwassenen een relatie is tussen hormonale
ontwikkeling, met name van de groeihormoonas, op de immunologische activiteit.

Farmacokinetiek en -genetica
De concentratie-tijdcurves van de immunosuppressiva die in het Erasmus MC
Sophia jaarlijks gemaakt worden bij alle getransplanteerde kinderen, tonen wat
betreft cyclosporine en MMF op het eerste gezicht geen verschillen met de
leeftijd. Bij tacrolimus is te zien dat de oudste kinderen (15 t/m 18 jaar) een
hogere dalspiegel hebben en een hogere curve bij een zelfde relatieve
startdosering, hoewel gestreefd wordt naar dezelfde dalspiegel (4-8 mcg/l).

Ondanks vergelijkbare of zelfs hogere bloedconcentraties, zou de
farmacokinetiek verschillend kunnen zijn, bijv door het effect van het middel
op en in de cellen.
De meeste studies naar het leeftijdseffect op farmacokinekiek en -dynamiek
beschrijven een bijzondere positie van alleen de zeer jonge kinderen, terwijl
de adolescenten geen bijzonderheden vertonen in metabolisme of biologische
beschikbaarheid. In één studie, met kinderen behandeld met TCL en MMF, zonder
steroiden, wordt beschreven dat kinderen ouder dan 12 jaar een lagere
tacrolimusbehoefte dan kinderen in de leeftijdscategorieën jonger dan 5 en 5-12
jaar hebben. Dit wordt bevestigd door onze eigen resultaten. Als verklaring van
dit leeftijdseffect worden verscheidene factoren aangedragen, zoals verschil in
verdelingsvolume, in relatieve levergrootte en daarmee omzettingssnelheid, en
in glomerulaire filtratiesnelheid.

Wat de afzonderlijke enzymen betrokken bij opname en metabolisering van de
immunosuppressiva betreft: CYP 3A4 bereikt volwassen waardes rond het eind van
het 1e levensjaar, de glucuroniderings enzymen UGT1A9 en UGT2B4 kort na het 2e
levensjaar. Over ABCB1, negatief betrokken bij de absorptie van calcineurine
remmers in de darm, zijn tegenstrijdige berichten: deze zouden laag kunnen
blijven tot het 10e jaar en vervolgens toenemen tot het 55e levensjaar, maar in
een andere studie juist maximaal zouden zijn bij de geboorte, en daarna afnemen
tot een stabiel niveau op de leeftijd van 0,5 tot 2 jaar. Door polymorfismes
van ABCB1 (ABCB1 c.2677GG genotype, c.2677GT genotype c.2677TT genotype en
ABCB1 c.1236C>T genotype) is een leeftijd gerelateerd effect op de biologische
beschikbaarheid van cyclosporine beschreven, met het grootste effect in de
adolescentiefase. Daarnaast zijn het CYP3a4 intron 6 C>T polymorfisme en CYP
3a5*3 geassocieerd met een veranderd tacrolimus en cyclosporine A metabolisme.
In de literatuur zijn er geen duidelijke effecten beschreven van
geslachtshormoon of groeihormoon op de beschikbaarheid of metabolisme van
calcineurineremmers of MMF. Onze eigen gegevens tonen een gering verschil in
dalspiegel ten opzichte van relatieve dosis van tacrolimus tussen pubers en
jongere kinderen, en jongens en meisjes in de puberteit. De aantallen patienten
zijn echter te klein om conclusies te trekken.


Concluderend kunnen we stellen dat er in de literatuur en uit data verzameld
uit onze eigen klinische ervaringen indicaties zijn dat de verandering in
hormonale status in adolescenten effect hebben op de immunologische
reactiviteit en farmacokinetica. Echter, de data wijzen niet eenduidig in één
richting en geven geen informatie over de grootte van dit effect. Hierom is een
studie gerechtvaardigd die de relatie tussen hormonale, immunologische en
farmacokinetische parameters, in een groep van adolescenten of omliggende
leeftijdscategorieën met een niertransplantatie, evalueert en vergelijkt met
een gezonde controle groep.

Het beantwoorden van de vraag of er een associatie is tussen hormonale status
in de adolescentiefase enerzijds, en immunologische reactiviteit en
farmacokinetiek anderzijds, en of deze associaties de snellere achteruitgang
van de nierfunctie en verlies van de transplantaatnier kunnen verklaren.

prospectief cross-sectioneel (single center) en longitudinaal observationeel
(multicenter) onderzoek

De belasting van dit onderzoek is zeer laag. Voor de patientenpopulatie bestaat
dit uit:
1. maximaal 3 venapuncties. Deze worden gecombineerd met de reguliere controles.
2. maximaal 3 rontgenfoto's van de hand, waarvoor geldt dat er 2 doorgaans
binnen de reguliere controles gemaakt worden en er dus minstens 1 foto extra
gemaakt wordt.

Voor de controlegroep geldt dat zij bij deelname aan dit onderzoek een
venapunctie en rontgenfoto van de hand moeten ondergaan die zij anders niet
hadden ondergaan.

De tijd die patienten kwijt zijn is gering.

De risico's van deelname aan het onderzoek zijn verwaarloosbaar klein.
Risico's van een venapunctie zijn: hematoom, pijn, nabloeden, bij
immuungecompromiteerden bestaat er een zeer klein risico op infectie.
Risico van rontgenfoto hand heeft met name te maken met de stralenbelasting.
Deze is echter zeer klein.

De belasting en risico's van het onderzoek zijn daarom zeer laag.