Nonrheumatische ziekten waarbij CD40-CD40L interacties een rol kunnen spelen

In een studie gepubliceerd door Koshy et al., vertoonden geactiveerde PBMC van gezonde proefpersonen of ziekte controle patiënten een hoge expressie van CD40L met een geleidelijke afname tot dicht bij de uitgangswaarden na 48 uur, terwijl lupus PBMC significant hogere niveaus van CD40L bleven vertonen op dit tijdstip. In deze studie werd geen duidelijke correlatie van CD40L expressie met ziekteactiviteit gevonden (33).

Higuchi et al. bevestigden deze resultaten in zowel SLE als murine lupus, wat suggereert dat ectopische CD40L expressie in lupus B cellen een cruciale rol zou kunnen spelen in de ontwikkeling van SLE. Transgene lupus-gevoelige muizen, die CD40L op B-cellen tot expressie brengen, produceren spontaan auto-antilichamen, en bovendien ontwikkelt de helft van deze muizen glomerulonefritis met afzetting van immuuncomplexen (22). Devi et al. hebben ook de hoge expressie van CD40L op T en B lupuscellen bevestigd. Meer bepaald brengen 45% van de T-cellen van SLE-patiënten CD40L tot expressie, vergeleken met slechts 8 tot 18% van de T-cellen van gezonde personen of RA-patiënten. Bovendien had 30% van de 48 onderzochte SLE patiënten ook een verhoogde expressie van CD40L op B cellen (13). In tegenstelling tot de bovenstaande resultaten is er echter één rapport waarin geen veranderingen in CD40L expressie in lupus lymfocyten werden gevonden. In plaats daarvan rapporteerden deze auteurs een hoge expressie van CD86 op SLE B cellen, wat ook een belangrijke costimulatoire molecule is (3). Een andere studie heeft gerapporteerd dat monocyten van patiënten met actieve SLE CD40L afwijkend tot expressie brengen. Drieëntwintig patiënten met actieve SLE werden onderzocht en vergeleken met 16 gezonde personen. De resultaten toonden een zevenvoudige toename in de frequentie van CD40L-expresserende perifere monocyten van SLE-patiënten vergeleken met gezonde personen. CD40L expressie werd geverifieerd op zowel mRNA als eiwit niveau en correleerde significant met ziekte activiteit (28).

CD40L wordt gekliefd van het celoppervlak van geactiveerde T cellen, door een matrix metalloproteinase, waarbij sCD40L vrijkomt, een molecule van ongeveer 18 tot 20 kDa, die homotrimeren vormt. In een rapport waarin de functionele rol van sCD40L werd bestudeerd, werd geconcludeerd dat sCD40L de activering en differentiatie van B-cellen kan induceren. De sCD40L-spiegels in plasma waren significant hoger bij actieve SLE-patiënten dan bij gezonde donoren. Deze niveaus waren gecorreleerd met ziekteactiviteit, gemeten met de SLEDAI, en circulerende anti-dubbelstrengs DNA (dsDNA) auto-antilichaam titers. De hypothese is dat de hoge sCD40L niveaus, gevonden bij actieve SLE patiënten, een pathogene rol kunnen spelen in vasculitis en in de nefritis die optreedt bij actieve lupus. De auteurs stelden voor dat de sCD40L niveaus in de toekomst zouden kunnen dienen als een voorspellende marker voor het opvlammen van de SLE ziekte (27). Vakkalanka et al. toonden ook significant hogere gemiddelde concentraties van sCD40L aan bij lupuspatiënten dan bij ziektecontroles en gezonde proefpersonen. Meer bepaald werden 66 patiënten met SLE onderzocht en vergeleken met 30 ziektecontrolepatiënten en 23 gezonde personen. Bij de gezonde personen was sCD40L bijna niet aantoonbaar, terwijl 38 patiënten met SLE een sCD40L niveau boven de 2 ng/ml hadden (met een gemiddelde concentratie van 2,61 ± 2,15 ng/ml) en slechts 7 ziektecontrole patiënten een sCD40l niveau boven de 1 ng/ml hadden. De patiënten werden verdeeld in drie groepen, ernstig, matig en licht, op basis van de klinische verschijnselen. Patiënten met ernstige SLE hadden een sCD40L gemiddelde concentratie van 3,93 ± 2,86 ng/ml, die met matige SLE hadden een sCD40L gemiddelde concentratie van 2,81 ± 1,57 ng/ml, en tenslotte, die met milde ziekte hadden een sCD40L gemiddelde concentratie van 1,52 ± 1,06 ng/ml, hetgeen aangeeft dat het sCD40L niveau hoger was dan 1 ng/ml.06 ng/ml, hetgeen wijst op een correlatie tussen het sCD40L-niveau en de ziekteactiviteit (62).

Wanneer CD40L-inductie op geactiveerde normale T-cellen wordt geremd in aanwezigheid van CsA, is het van belang dat dit effect niet geldt voor SLE T-cellen. Een studie van CD40L expressie in menselijke lupus concludeerde dat CsA er niet in slaagde de verlengde en verhoogde CD40L expressie te remmen, die in vitro werd waargenomen op anti-CD3 MAb-geactiveerde lupus T cellen. De weerstand tegen CsA was onafhankelijk van de ziekteactiviteit. Circulerende lupus monocyten vertonen ook een prominente weerstand tegen de remmende effecten van CsA op CD40L expressie. Deze resultaten geven aan dat CD40L inductie op SLE T cellen gereguleerd kan worden door een calcium/calcineurine-onafhankelijke route (29).

Het is niet duidelijk waarom CD40L expressie hoger is bij patiënten met SLE en of deze overexpressie pathogenetische implicaties heeft. Er is voorgesteld dat SLE T lymfocyten, wanneer zij geactiveerd worden door TCR binding, een NFAT-dominant profiel prefereren in plaats van een gebalanceerd NFAT-AP-1 transcriptie factor profiel. Dit panel van intracellulaire mediatoren bevordert de transcriptie en mRNA stabiliteit van bepaalde genen, waaronder het CD40L gen. Vroege expressie van CD40L op SLE T cellen vereist de CsA-gevoelige NFAT pathway, maar langdurige expressie is meer afhankelijk van een specifiek MAP kinase, namelijk het extracellulair signaal-gereguleerde kinase. Verhoogde en persistente extracellulair signaal-gereguleerd kinase activiteit in lupus T cellen zou kunnen bijdragen aan CD40L overexpressie via activatie van AP-1 transcriptiefactor en mogelijk door stabilisatie van CD40L mRNA (10, 68). De cytoplasmatische Ca2+ fluxen zijn supranormaal in circulerende T en B cellen van patiënten met SLE, en er is voorgesteld dat deze afwijking de moleculaire achtergrond zou kunnen zijn voor de abnormale CD40L expressie in lupus (38, 40, 64). Er zijn ook aanwijzingen dat de deficiëntie van de TCR ζ keten, die bij SLE patiënten is beschreven, gedeeltelijk verantwoordelijk kan zijn voor de hierboven genoemde supranormale Ca2+ respons (39, 61). Deze correlatie is versterkt door het recente rapport dat transfectionele correctie van de TCR ζ keten deficiëntie in lupus T-cellen leidt tot normalisatie van de cytoplasmatische Ca2 + fluxen (48).

(ii) Gebruik van anti-CD40L MAb in lupus modellen en in SLE. De talrijke functies van CD40/CD40L in de immuunrespons hebben het tot een aantrekkelijk doelwit gemaakt voor therapeutische interventie bij auto-immuunziekten. MAbs tegen CD40L werden aanvankelijk getest in muriene lupusmodellen. Behandeling van New Zealand Black × New Zealand White (NZB×NZW) F1 muizen met continue anti-CD40L MAb infusies resulteerde in een vertraging van het begin van de ziekte gedurende gemiddeld 4 maanden, een daling van de IgG anti-dsDNA autoantilichaam niveaus, een vertraging in de accumulatie van T-cellen met het geactiveerde geheugen fenotype, een daling van het aantal B-cellen in de milt, en een onderdrukking van Ig-klasse wisseling en somatische mutaties. De serumspiegels van IgG anti-dsDNA antilichamen waren 4 tot 10 maal lager dan bij onbehandelde leeftijdsgecorrigeerde controles. Na het staken van de behandeling was het T-cel fenotype van de behandelde muizen niet meer te onderscheiden van dat van de controles en bereikten de B-cellen een volledig geactiveerd fenotype met verhoging van IgG anti-dsDNA titers en ontwikkeling van proteïnurie en progressieve nierziekte (65).

Een andere studie gebruikte een combinatiebehandeling met anti-CD40L antilichaam en CTLA4Ig. Kortdurende combinatiebehandeling van NZB×NZW F1 prenefritische muizen resulteerde in een vertraagd begin van nierdysfunctie gedurende ongeveer 6 maanden. Na het optreden van proteïnurie, was een herhaalde behandeling in staat om remissie te induceren in eerder behandelde muizen, maar niet in eerder onbehandelde muizen. Er was een daling van het niveau van IgG anti-dsDNA autoantilichamen, en de milt van de muis was duidelijk verarmd van B-cellen, zelfs 16 tot 20 weken na infusie. Er is gesteld dat CTLA4Ig en anti-CD40L MAb behandeling synergetisch kunnen werken om anti-apoptotische signalen te blokkeren en daardoor apoptose van B-cellen te vergemakkelijken tijdens vroege B-cel activering. Deze behandeling veroorzaakte geen globale immunosuppressie op lange termijn (66).

De veelbelovende resultaten verkregen in experimentele dierstudies werden niet bevestigd bij SLE. Bij menselijke lupus blijft cyclofosfamide de “gouden standaard” voor de behandeling van de belangrijkste organen. Cyclofosfamide is een alkylerende stof die een niet-specifieke remming van de immuunrespons en een klinisch significante immunosuppressie veroorzaakt. Het heeft aanzienlijke bijwerkingen, waaronder blaaskanker en gonadaal falen, waardoor de behoefte aan nieuwe therapeutische interventies een noodzaak wordt. Toediening van cyclofosfamide is een gevestigde behandeling voor lupus nefritis, een veel voorkomende en gevreesde complicatie van SLE en een van de belangrijkste oorzaken van morbiditeit en mortaliteit.

Twee studies van anti-CD40L MAb toediening bij humane lupus zijn gepubliceerd. In de eerste, een fase 2, dubbelblind, placebogecontroleerd, multicenter onderzoek, werden 85 patiënten met milde tot matig actieve SLE ingeschreven en kregen 6 injecties met IDEC-1 (anti-CD40L MAb) of placebo in de loop van 16 weken. De werkzaamheid werd beoordeeld in week 20, voornamelijk met behulp van de SLEDAI. De resultaten toonden aan dat de behandeling met IDEC-1 veilig was en goed werd verdragen, maar geen werkzaamheid aantoonde in vergelijking met de placebo (19, 26).

De tweede studie evalueerde patiënten met biopsie-bewezen proliferatieve lupus nefritis met behulp van BG9588 (anti-CD40L MAb). Achtentwintig patiënten met actieve proliferatieve lupusnefritis werden ingeschreven en kregen 20 mg BG9588/kg lichaamsgewicht met tweewekelijkse intervallen voor de eerste drie doses en met maandelijkse intervallen voor vier extra doses. De resultaten toonden een vermindering van 50% in proteïnurie (waar aanwezig) zonder verslechtering van de nierfunctie, verdwijning van hematurie, en een verhoging van de serum C3-concentratie. Anti-dsDNA autoantistoftiters namen af na de behandeling, met gemiddelde reducties van 38,8, 50,1, en 25,3% op respectievelijk 1, 2, en 3 maanden na de behandeling (4). Deze studie werd voortijdig beëindigd als gevolg van trombo-embolische complicaties. Er werden meer bepaald twee gevallen van myocardinfarct gemeld. De trombo-embolische effecten die dit behandelingsregime compliceerden, deden belangrijke vragen rijzen in verband met toekomstige studies bij mensen. Er zij op gewezen dat geen van de patiënten die een trombosecomplicatie vertoonden, aantoonbare antifosfolipide antilichamen hadden. De rol van de CD40-CD40L interactie in deze trombotische complicaties blijft onduidelijk en hypothetisch.

Een studie van 5 patiënten met lupus nefritis die anti-CD40L therapie kregen, toonde aan dat een korte kuur van deze behandeling leidt tot een vermindering van het aantal IgG anti-DNA antilichaam-producerende B-cellen. Deze veranderingen hielden aan gedurende verscheidene maanden na het staken van de behandeling (25). Een soortgelijke studie van vier patiënten met actieve lupus nefritis die een anti-CD40L behandeling kregen (BG9588) toonde aan dat B-cellen die CD38, CD5, en CD27 tot expressie brengen, welke worden beschouwd als B-cel differentiatie markers, uit de periferie verdwenen tijdens anti-CD40L behandeling. Deze veranderingen werden geassocieerd met een daling van de anti-dsDNA antilichaamspiegels, proteïnurie, en SLE ziekte-activiteitsindex (20).

RA. (i) CD40L-expressie bij RA (tabel 2). RA is een veel voorkomende auto-immuun systemische reumatische ziekte die wordt gekenmerkt door een chronisch weefsel destructief proces dat wordt toegeschreven aan een mogelijk voortdurende antigeen-gedreven immuunrespons. Aangezien men denkt dat geactiveerde T-cellen een sleutelrol spelen, is het niet verwonderlijk dat CD40-CD40L interacties bestudeerd zijn in de context van RA.

Berner et al. bestudeerden de expressie van CD40L op T-cellen van patiënten met RA. Tweeënzestig patiënten met RA en 20 gezonde proefpersonen werden bestudeerd. CD40L kwam sterk tot expressie op >10% van de T-cellen bij 29% van de RA-patiënten, maar op 0% van de T-cellen bij de gezonde controles. RA-patiënten met >10% CD4+ CD40L+ T-cellen hadden een actievere ziekte. Drieëntachtig procent van de patiënten binnen deze groep hadden verhoogde C-reactieve proteïne niveaus, 89% waren reumafactor (RF) positief, en geen van hen voldeed aan de American College of Rheumatology criteria voor volledige klinische remissie, wat wijst op een sterke correlatie tussen ziekteactiviteit en CD40L expressie (2). Een hoge expressie van CD40L kan wijzen op een verhoogde en langdurige activatie van lymfocyten, resulterend in een verhoogde en langdurige ontstekingsactiviteit. De expressie van functionele CD40L op hoge niveaus op T cellen van patiënten met RA werd ook aangetoond door MacDonald et al. (42).

Een andere studie onderzocht de rol van CD40-CD40L signalering in RF productie. In het gezonde immuunsysteem worden hoog-affiniteit autoreactieve B-cellen verwijderd. Bij gezonde personen zijn er laag-affiniteit RF-producerende B-cellen in de lymfeknopen, maar hoog-affiniteit RF is niet detecteerbaar. Bij RA stapelen hoog-affiniteit RF-producerende B-cellen zich op in de ontstoken synovia. De resultaten van deze studie tonen aan dat de interactie tussen CD40L op geactiveerde T-cellen en CD40 op RF-producerende B-cellen cruciaal is, niet alleen voor de overleving van deze autoreactieve B-cellen maar ook voor de synthese van RF. De twee signalen die noodzakelijk en voldoende zijn voor de inductie van hoog-affiniteit RF synthese in vivo bleken IgG en CD40-CD40L interactie te zijn. In afwezigheid van CD40-CD40L interactie werden RF B-cellen verwijderd (35).

Cho et al. bestudeerden de rol van CD40-CD40L interactie in de productie van vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF). Bij RA vertoont de ontstoken synovia tumorachtige kenmerken. Het voortbestaan en de uitbreiding van de reumatoïde pannus zijn afhankelijk van neovascularisatie, aangezien de uitgebreide migratie van mononucleaire cellen in de synovia en de overgroei van de pannus afhankelijk zijn van het bestaan van een rijk vasculair bed. VEGF, een heparine-bindend dimeer glycoproteïne, is een centrale mediator van angiogenese en induceert endotheelcelproliferatie en capillaire permeabiliteit. Aangetoond werd dat CD40 ligatie op synoviale fibroblasten door CD40L op geactiveerde T-cellen resulteerde in verhoogde productie van VEGF, die verder verhoogd wordt in aanwezigheid van IL-1, TNF-α, en transformerende groeifactor β (8). Het linken van CD40 op RA synoviocyten door CD40L op geactiveerde T-cellen in de synovia verhoogt de productie van TNF-α aanzienlijk op een dosis-afhankelijke wijze (21). TNF-α is een sleutelcytokine in de pathogenese van RA. Naast TNF-α wordt ook de productie van IL-10 verhoogd via CD40-CD40L interacties (15). Synoviale vloeistof T-cellen van patiënten met RA brengen hoge niveaus van CD40L tot expressie in vergelijking met T-cellen uit het perifere bloed van gezonde donoren, en na in vitro activatie vertonen zij een langdurige, hoog niveau van expressie van CD40L. De resultaten toonden aan dat 8,71% van de synoviale vloeistof T-cellen van RA-patiënten CD40L+ waren tegenover 1,74% in de controlegroep (41). De potentiële rol van de CD40-CD40L interactie in de pathogenese van RA leidde tot pogingen om deze as farmacologisch te manipuleren als therapeutische benadering bij patiënten met RA.

(ii) Gebruik van anti-CD40L MAb in diermodellen van RA. Behandeling met anti-CD40L MAb onderdrukt de ontwikkeling van collageen-geïnduceerde artritis, een diermodel van RA. Meer specifiek werd de ontwikkeling van gewrichtsontsteking geblokkeerd, en infiltratie door ontstekingscellen van het subsynoviale weefsel en kraakbeenerosie werden verminderd (14). In K/B×N transgene muizen, een model van Ig-gemedieerde artritis, verminderde anti-CD40L MAb behandeling aanzienlijk de ontwikkeling van artritis wanneer het een week voor het begin van klinisch zichtbare ziekte werd toegediend, maar de behandeling was niet succesvol wanneer het werd toegediend in gevestigde ziekte (36).

Dermatomyositis/polymyositis. In een studie waarin 9 patiënten met polymyositis en dermatomyositis werden geanalyseerd, werd waargenomen dat spier-infiltrerende T-cellen CD40L+ waren in alle 9 gevallen, wat wijst op een mogelijke rol van CD40-CD40L interacties in bovengenoemde klinische entiteiten (58).