De rol van invariante Natural Killer cellen in de immunologische respons tegen Streptococcus pneumoniae.

Streptococcus pneumoniae is één van de belangrijkste oorzaak van levensbedreigende infecties zoals meningitis, pneumonie en sepsis. Deze bacterie is tevens de frequentste verwekker van otitis en bronchitis. Kapselpolysachariden vormen de belangrijkste virulentie factor van S. Pneumoniae. Onderzoek heeft aangetoond dat antistoffen tegen kapselpolysachariden cruciaal zijn voor opsonisatie en effectieve fagocytose van S. pneumoniae en dat deze antistoffen vroege bescherming bieden tegen pneumokokken infecties. Patiënten met polysacharide antistof deficiëntie (PsAD) leiden aan recurrente bovenste en onderste luchtweginfecties ten gevolge van een abnormale antistof respons tegen kapselpolysachariden. Dit defect kan geïsoleerd voorkomen (Specifieke Antistof Deficiëntie of SAD) of in de context van een bredere aangeboren immuundeficiëntie. Correcte diagnose is belangrijk voor het voorkomen van eindorgaan schade (gehoorsverlies, bronchiëctasiën) door adequate behandeling met antistof substitutie therapie of antibioticaprofylaxe. PsAD wordt gediagnosticeerd door de meting van anti-polysacharide antistoffen voor en na vaccinatie met het Pneumokokken Polysaccharide Vaccin (PPV). Er zijn echter verschillende nadelen aan deze methode. De gouden standaard is een erg arbeidsintensieve en dure WHO gestandaardiseerde ELISA. Richtlijnen voor de interpretatie van de respons zijn controversieel. Daarnaast worden kinderen tegenwoordig gevaccineerd met een eiwit-geconjugeerd pneumokokken vaccin (PCV) in het standaard vaccinatieprogramma. Dit geconjugeerd vaccin geeft aanleiding tot een T dependente antistof respons op polysachariden en zal vermoedelijke de grootte en aard van de antistof respons op PPV beïnvloeden. Bovendien bestaan er zorgen over het uitlokken van hyporesponsiviteit bij herhaalde vaccinaties met PPV, wat ten zeerste te vermijden is in een immuungecompromitteerde populatie.

Het eerste doel van deze thesis was het vereenvoudigen en verbeteren van de diagnose van PsAD. In Hoofdstuk 1 hebben we aangetoond dat voorafgaande vaccinatie met PCV een invloed heeft op de respons op serotypes die zowel in PCV als PPV zitten, maar ook op de respons op non-PCV serotypes. Dit bevestigt de nood aan alternatieve methoden voor de diagnose van PsAD. Allohemagglutinines (AHA), antistoffen tegen A en B bloedgroep polysachariden, worden in veel overzichtsartikels en tekstboeken over aangeboren immuundeficiënties vermeld als een alternatieve methode om PsAD te diagnosticeren. Nochtans zijn er slechts enkele gedateerde studies die normaalwaarden van AHA beschrijven en was er geen onderzoek over de diagnostische waarde van AHA voor de detectie van PsAD. Daarom hebben wij dit onderzocht in een retrospectieve studie in 180 patiënten. We vonden een lage sensitiviteit en specificiteit van AHA en konden geen correlatie van lage AHA met lage PPV respons aantonen (Hoofdstuk 2). Belangrijker nog, lage AHA waren niet geassocieerd met klinische tekenen van PsAD zoals recurrente lage luchtweginfecties en bronchiëctasiën. In Hoofdstuk 3 wilden we de waarde van het Typhim Vi vaccin als alternatief voor PPV onderzoeken. Typhim Vi bevat Vi kapselpolysacharide van Salmonella typhi, een nieuw of ‘neo-antigen’ voor de meeste Europeanen, wat de interpretatie van de respons vereenvoudigt. Honderd gezonde vrijwilligers werden gevaccineerd met Typhim Vi en Pneumovax (PPV). We bepaalden normaalwaarden voor post-vaccinatie IgG en voor de proportionele stijging van IgG post over pre vaccinatie (fold increase) na Typhim Vi vaccinatie. Deze studie bevestigde ook dat de AAAAI criteria voor PsAD niet toegepast kunnen worden op resultaten van PPV respons bepaald met bead-based assay. Daarom berekenden we serotype-specifieke afkapwaarden (5de percentiel in de gezonde populatie) voor post-vaccinatie IgG en fold increase, en stellen voor om deze toe te passen in plaats van de AAAAI criteria. Tot slot hebben we in deze 100 gezonde vrijwilligers ook gekeken naar AHA en vonden een zeer wijde spreiding van AHA, met 5de percentiel afkapwaarden ver beneden de huidig gebruikte afkapwaarden, wat opnieuw de klinische waarde van AHA in vraag stelt. We includeren op dit moment 100 patiënten met vermoeden van een humorale immuundefiëntie voor een opvolgstudie om onze bevindingen te valideren in de doelgroep populatie.

Ondanks het belang van antistoffen tegen kapselpolysachariden voor de verdediging tegen pneumokokken infecties is er weinig geweten over de mechanismen die een IgG klasse switch uitlokken in respons op polysachariden. Enkele belangrijke signalen voor de klasse switch werden reeds geïdentificeerd, en primaire immuundeficiënties (PID) ten gevolge van een defect in één van deze signalen worden gekenmerkt door PsAD (bv. MyD88 en IRAK4 deficiëntie). Echter bij de meeste patiënten met geïsoleerde PsAD (en dus SAD) en bij veel patiënten met een PID, werd nog geen oorzaak voor het antistof defect gevonden. Het tweede doel van deze thesis was het onderzoek van de rol van invariante Natural Killer T (iNKT) cellen in de pneumokokken polysacharide antistof respons bij de mens. iNKT cellen zijn een gespecialiseerde subset van T cellen die met een beperkt variabele T cel receptor eigen en vreemde lipiden presenteren aan CD1d op B cellen en antigen presenterende cellen. De betrokkenheid van iNKT cellen in de aangeboren en adaptieve afweer tegen S. pneumoniae werd reeds duidelijk aangetoond in muizen. Bij de mens is dit nog niet het geval. Wij beschrijven de associatie van een iNKT cel deficiëntie en pneumokokken infecties bij twee kinderen van bloedverwante ouders. De pneumokokken polysacharide antistof respons was volledig defect.  Op basis van de klinisch presentatie werd een zeer zeldzaam calcium kanaal defect door een STIM1 mutatie vermoed en genetisch en functioneel bevestigd (Hoofdstuk 4). Deze publicatie was de eerste beschrijving van STIM1 deficiënte patiënten met een betere overleving en eveneens de eerste beschrijving van ernstige colitis en psoriasis ten gevolge van STIM1 deficiëntie. In het laatste hoofdstuk (Chapter 5) beschrijven we een ongewone presentatie van het autosomaal dominante hyper-IgE syndroom met normaal IgE, normale polysacharide antistof respons en normaal aantal iNKT cellen. Lage iNKT cellen bij patiënten met PsAD en verhoogde gevoeligheid van patiënten met lage iNKT voor S. pneumoniae infecties suggereren een rol van iNKT cellen in de polysacharide antistof respons. Er is echter nog verder onderzoek nodig om de exacte functie van iNKT cellen in de T independente respons te verhelderen. Verschillende signalen zijn nodig voor een volledig functionele polysacharide respons. De identificatie van onderliggende genetische defecten bij patiënten met PsAD of SAD door de nieuwe generatie sequencing zal hopelijk duidelijkheid verschaffen over essentiële en accessoire signalen voor een normale polysacharide antistof respons.