1,25-dihydroxyvitamine D3 en zijn analogen als modulators van dendrische cellen

Dendritische cellen (DC) werden de laatste 35 jaar uitvoeri g bestudeerd. Er is bijgevolg veel geweten over de verschillende fenotyp es, de stimulatoire capaciteit en de rol van deze cellen in het immuunsy steem. Ze beïnvloeden in belangrijke mate de immuunrespons, en zijn daar om geschikte doelwitcellen voor immuunmodulatie bij eventuele therapeuti sche toepassingen. De mate van maturatie/activatie of de functionele sta tus van DCs bepaalt de balans tussen immunogeniciteit en tolerogenicitei t. Indien immuunmodulerende agentia aanwezig zijn tijdens het proces van DC maturatie, kan dit leiden tot een verandering in de maturatie status , een verminderd potentieel om pro-inflammatoire immuunresponsen te indu ceren, of een verschuiving van de globale T-cel respons naar een meer to lerogene status. Zowel in andere onderzoeksgroepen als in ons labo werd aangetoond dat de actieve vorm van vitamine D, 1,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25(OH)2D3), en zijn synthetische analogen, agentia zijn die de aanmaa k induceren van tolerogene DCs, met een verminderde capaciteit om T cell en te activeren. De in vivo behandeling met de actieve metaboliet kan bovendien autoimmuniteit voorkomen en de overlevingstijd van syngene ïsche eilandtransplantatie in NOD muizen verlengen. In dit model voor sp ontane type I diabetes, waarbij de insuline producerende ß-cel len van de pancreas progressief vernietigd worden door autoreactieve T c ellen, veroorzaakt 1,25(OH)2D3 voornamelijk veranderingen in de antigen presenterende cellen, en meer bepaald in de DCs. De laatste 15 jaar werden zowel op gen- als op proteïnenive au, de expressieprofielen van DCs tijdens differentiatie en maturatiepro cessen uitgebreid bestudeerd. Slechts twee studies raporteerden echter o ver de effecten van 1,25(OH)2D3 op het genexpressie profiel. Het is bove ndien een feit dat het bestuderen van het proteoom, samen met de kennis over de rol van posttranslationele protein modificaties (PTM) de echte d ynamische processen van een cel onthullen. Het aantal studies waarin het proteoom van differentiërende en maturerende DCs bestudeerd wordt, en d e effecten van immunomodulerende agentia hierop, is dan ook sterk toegen omen in het afgelopen decennium en benadrukt het belang van een goede ke nnis over de moleculaire processen achter de functionele eigenschappen v an deze cellen. In deze studie streefden we naar een inzicht in de molecula ire mechanismen van differentiatie en maturatie processen in humane DCs en meer bepaald de effecten van natuurlijke immunodulatoren op dit verlo op. Het was bijgevolg relevant om de effecten van 1,25(OH)2D3 en TX527, een van de vitamine D analogen, afzonderlijk of in combinatie met dexame thasone te onderzoeken. Met behulp van twee dimensionele differentiële g el elektroforese (2-D DIGE) konden we proteïnen detecteren en identifice ren, waarvan de expressie gewijzigd wordt door immuunmodulatoren tijdens het maturatieproces. Door gebruik te maken van een zeer kwantitatieve en betrouw bare techniek zoals 2-D DIGE, konden we de reeds gekende lijst van prote ïnen met een gewijzigd expressiepatroon tijdens DC maturatie uitbreiden. De geïdentificeerde proteïnen zijn betrokken in processen als metabolis me, vesikel transport, cytoskelet en antigen verwerking en presentatie. Hoewel het reeds gekend is dat deze processen beïnvloed worden tijdens d e maturatie van DCs, identificeerden we in deze studie toch versch eidene, nog onbeschreven proteïnen. De 2-D DIGE techniek leverde ons dus nieuwe bevindingen op, die gebruikt werden voor de constructie van een proteïn interactie netwerk. De extra kennis die we hierdoor verkregen zo rgt ervoor dat we het maturatie proces van deze cellen beter kunnen begr ijpen. Met behulp van 2-D DIGE en MALDI-TOF/TOF identificeerden we verder versc heidene proteïnen waarvan de expressie gewijzigd wordt in humane DCs na behandeling met TX527. Deze analoog beïnvloedt het proteoom op een gelij kaardige manier, zoals werd aangetoond met een netwerk analyse. Voorname lijk proteïnen met functies in het cytoskelet, proteïn verwerking en cel lulair metabolisme werden terug gevonden. De wijziging in het proteïn ex pressieprofiel veroorzaakte bovendien ook veranderingen in de eigenschap pen van de DCs, met als gevolg een aangepaste fenotypische status. De ce lmorfologie, het oppervlaktefenotype, het vermogen om te migreren en om endocytose van antigenen uit te voeren, werd bijgevolg ingrijpend gewijz igd door TX527 behandeling. We toonden tenslotte aan dat 1,25(OH)2D3 grotere veranderin gen in proteïne-expressie induceert dan dexamethasone in humane DCs. De combinatie van beide agentia leverde bovendien geen synergistisch effect op, wat betreft de expressieniveaus van de geïdentificeerde proteïnen. Er werden daarentegen wel veranderingen in andere proteïnen geïnduceerd, die niet konden waargenomen worden bij de afzonderlijke agentia. Proteï nen uit verschillende klassen werden geïdentificeerd. Deze maken voornam elijk deel uit van het cytoskelet, of zijn betrokken in de respons tegen oxidatieve stress, metabolisme en antigen verwerking. Hoewel 1,25 (OH)2D3, dexamethasone en TX527 allen dezelfde eiwitklassen beïnvloeden, induceren de specifieke agentia toch afzonderlijke proteïnen binnen dez e klassen. We ontdekten daarenboven nieuwe eiwitklassen die beïnvloed wo rden door immuunmodulatie, en voornamelijk door 1,25(OH)2D3. Proteïnen m et een functie in nucleotide- en ijzer metabolisme werden zo bijvoorbeel d gevonden. Deze proteïnen kunnen gelinkt worden aan het verbeterde anti -oxidatieve mechanisme van de cellen, essentieel voor het verlengen en i n stand houden van de overlevingstermijn van de DCs. We bevestigden bove ndien op proteïn niveau dat immuunmodulatoire agentia zoals degene gebru ikt in deze studie, geen algemene inhibitoren zijn van het differentiati e/maturatie proces van DCs. Verschillende proteïnen waarvan de expressie wijzigt tijdens maturatie, worden immers niet beïnvloed door de behande lingen en vice-versa. De proteïnen waarvan de expressie zowel verandert tijdens maturatie als door immuunmodulatie, hebben bovendien niet noodza kelijk een tegengestelde regulatie. We kunnen besluiten dat deze thesis nieuwe inzichten versch aft in het moleculaire werkingsmechanisme van 1,25(OH)2D3 en een van zij n analogen, wat betreft de ex vivo inductie van de tolerogene eigenschap pen van DCs. We toonden aan dat proteïnen die beïnvloed worden door immu unmodulatie voornamelijk betrokken zijn bij de organisatie van het cytos kelet, bij antigen verwerking en presentatie, en bij de oxidatieve stres s respons. Deze functies zijn belangrijk voor het onderhouden van de nor male DC functies en hun overleving. Het is belangrijk om de moleculaire processen te begrijpen achter de eigenschappen van de DCs en de molecula ire doelgenen/eiwitten van immuunmodulatie te identificeren. Dit kan imm ers aanleiding geven tot de ontdekking van nog onderschatte, maar veelbe lovende doelwitten voor therapeutische interventie, en dus ongewenste of ontregelde immuunresponsen onderdrukken.nrpages: 282status: publishe