Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica...

5
Implementatie van immuno- logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft coeliakie. De symptomen kunnen sterk uiteenlopen, van matig tot zeer ernstig. De behandeling bestaat uit een levenslang strikt glutenvrij dieet. Vroege diagnose kan latere complicaties voorkomen. Implementatie van basaal onderzoek naar de genetische en immunologische aspecten van coeliakie hebben in de afgelopen jaren aanzienlijke veranderingen in de diagnostiek van coeliakie teweeggebracht. Coeliakie is een veelvoorkomende chronische aandoening, veroor- zaakt door een afwijkende T-cel gemedieerde immuunreactie tegen eiwitten in tarwe (gliadines), rogge (secalines) en gerst (hordeïnes), samen ‘gluten’ genoemd. Karakteristiek zijn de specifieke auto- antistoffen en histologische afwijkingen in de dunnedarmmucosa. Bij mensen met een genetische predispositie kan inname van gluten leiden tot een ontstekingsreactie in de dunne darm. De behandeling bestaat uit een glutenvrij dieet, waarna normalisatie van het kli- nisch beeld en herstel van de histologische afwijkingen optreedt. De Nederlandse kinderarts Willem-Karel Dicke (1905-1962) was de eer- ste die het verband tussen coeliakie en de inname van gluten legde. Toen men gedurende de Hongerwinter van 1944-1945, vanwege een tekort aan graan, overging op ongewoon voedsel zoals bloembollen, viel het hem op dat de klinische conditie van zijn coeliakiepatiënten vooruitging. De eerste diagnostische criteria voor coeliakie bij kinderen wer- den in 1970 geformuleerd door de European Society for Paediatric Gastroenterology and Nutrition (espgan). Deze waren gebaseerd op herstel van de histologische afwijkingen na starten met een gluten- vrij dieet, en terugval na herintroductie van gluten, ‘glutenbelas- ting’. Op ten minste drie momenten (voor en na het starten met het glutenvrije dieet, en na glutenbelasting), werden duodenum- biopten afgenomen voor histologisch onderzoek. Dankzij basaal wetenschappelijk onderzoek naar de genetische en immunologische Implementatie van wetenschap Drs. S.L. (Sabine) Vriezinga, arts-onderzoeker, Leids Universitair Medisch Centrum, afdeling Kindergeneeskunde E-mail: [email protected] Dr. M.L. (Luisa) Mearin, kinderarts-mdl, Leids Universitair Medisch Centrum, afdeling Kindergeneeskunde E-mail: [email protected] Trefwoorden coeliakie, immunologie, genetica, implementatie, diagnostiek kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013 43

Transcript of Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica...

Page 1: Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft

Implementatie van immuno-

logie en genetica in de

diagnostiek van coeliakie

Samenvatting

Eén op de honderd kinderen

heeft coeliakie. De symptomen

kunnen sterk uiteenlopen,

van matig tot zeer ernstig. De

behandeling bestaat uit een

levenslang strikt glutenvrij

dieet. Vroege diagnose kan

latere complicaties voorkomen.

Implementatie van basaal

onderzoek naar de genetische

en immunologische aspecten

van coeliakie hebben in de

afgelopen jaren aanzienlijke

veranderingen in de diagnostiek

van coeliakie teweeggebracht.

Coeliakie is een veelvoorkomende chronische aandoening, veroor-

zaakt door een afwijkende T-cel gemedieerde immuunreactie tegen

eiwitten in tarwe (gliadines), rogge (secalines) en gerst (hordeïnes),

samen ‘gluten’ genoemd. Karakteristiek zijn de specifieke auto-

antistoffen en histologische afwijkingen in de dunnedarmmucosa.

Bij mensen met een genetische predispositie kan inname van gluten

leiden tot een ontstekingsreactie in de dunne darm. De behandeling

bestaat uit een glutenvrij dieet, waarna normalisatie van het kli-

nisch beeld en herstel van de histologische afwijkingen optreedt. De

Nederlandse kinderarts Willem-Karel Dicke (1905-1962) was de eer-

ste die het verband tussen coeliakie en de inname van gluten legde.

Toen men gedurende de Hongerwinter van 1944-1945, vanwege een

tekort aan graan, overging op ongewoon voedsel zoals bloembollen,

viel het hem op dat de klinische conditie van zijn coeliakiepatiënten

vooruitging.

De eerste diagnostische criteria voor coeliakie bij kinderen wer-

den in 1970 geformuleerd door de European Society for Paediatric Gastroenterology and Nutrition (espgan). Deze waren gebaseerd op

herstel van de histologische afwijkingen na starten met een gluten-

vrij dieet, en terugval na herintroductie van gluten, ‘glutenbelas-

ting’. Op ten minste drie momenten (voor en na het starten met

het glutenvrije dieet, en na glutenbelasting), werden duodenum-

biopten afgenomen voor histologisch onderzoek. Dankzij basaal

wetenschappelijk onderzoek naar de genetische en immunologische

Implementatie van wetenschapDrs. S.L. (Sabine) Vriezinga,

arts-onderzoeker, Leids Universitair Medisch

Centrum, afdeling Kindergeneeskunde

E-mail: [email protected]

Dr. M.L. (Luisa) Mearin, kinderarts-mdl,

Leids Universitair Medisch Centrum, afdeling

Kindergeneeskunde

E-mail: [email protected]

Trefwoorden coeliakie, immunologie, genetica, implementatie,

diagnostiek

kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013

43

Page 2: Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft

Implementatie van wetenschapImplementatie van wetenschap

HLA-DQ2 heterodimeerin cis configuratie

HLA-DQ2 heterodimeerin trans configuratie

HLA-DQ8 heterodimeerin cis configuratie

A B C

DQA1DQB1

DR3-DQ2

DQ2

DQ2/DQ8 + (40%)

coeliakie (1%)

populatie

β ketenDQB1*0201

α ketenDQA1*0501

*0501*0201

DQA1DQB1

DR5-DQ7

DR7-DQ2

DQ2

β ketenDQB1*0202

α ketenDQA1*0505

*0505

*0202

DQA1DQB1

DR4-DQ8

DQ8

β ketenDQB1*0302

α ketenDQA1

*03

*03*0302

tissuetransglutaminase

negatiefgeladenglutaminezuur(PYPEPELPY)

neutraleglutamines

geactiveerdeT-cel receptor

gliadine peptide(PYPQPQLPY)

T-cel receptor

Figuur 1 Boven: hla-dq2 is de sterkste genetische risicofactor voor coeliakie, waarbij het heterodimeer gevormd kan worden door

a) dqb1*0201 en dqa1*0501 in cis-configuratie (op één chromosoom), of door b) dqb1*0202 en dqa1*0505 in trans-configuratie

(op beide chromosomen). Een minderheid van de patiënten is geen drager van hla-dq2. Zij zijn in de meeste gevallen drager van

c) hla-dq8 (aangepaste versie uit: Celiac Disease. Gene Reviews, 2008; www.ncbi.nlh.gov).

Midden: HLA-DQ2 en HLA-DQ8 zijn belangrijk, maar niet voldoende, voor de ontwikkeling van coeliakie.

Onder: Gliadine peptiden zijn opgebouwd uit verschillende aminozuren, gecodeerd met één letter (Q = glutamine, P = proline,

Y = tyrosine, L = leucine, E = glutaminezuur). Gliadine zonder glutaminezuur bindt niet goed met HLA-DQ2 en DQ8. Het enzym

tissue transglutaminase zet neutraal glutamine, een veelvoorkomend aminozuur in gliadine, om in het negatief geladen glutaminezuur

(deamidatie). Het gedeamideerde gliadine peptide past op de antigeenbindende groeve van HLA-DQ2 en DQ8.

kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013

44

Page 3: Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft

aspecten van coeliakie zijn er tegenwoordig tests beschik-

baar die minder invasief zijn. Daarnaast laat epidemiolo-

gisch onderzoek zien dat de ziekte geen zeldzame entero-

pathie is, maar een veelvoorkomende multiorgaanziekte.

Eén op de honderd mensen heeft coeliakie.1,2

Genetische markers voor coeliakie

The HLA storyDe eerste aanwijzing voor de belangrijke rol van gene-

tica in de etiologie van coeliakie was dat de ziekte vaker

voorkomt bij eerstegraads familieleden van een coelia-

kiepatiënt en dat dit effect sterker is bij tweelingen. Bij

identieke tweelingen is de genetische concordantie > 80%,

in vergelijking met 40% bij niet-identieke tweelingen. Het

Human Leukocyte Antigen (hla) klasse ii dq2 (overgeërfd

in linkage disequilibrium met hla-dr3) en dq8 hebben een

sterke relatie met coeliakie: meer dan 95% van de coeli-

akiepatiënten is drager van hla-dq2, de resterende 5%

(voor het overgrote deel) van dq8.3

hla-klasse ii-receptoren bevinden zich op het oppervlak

van B-cellen, T-cellen en macrofagen. Hun belangrijk-

ste functie is het presenteren van antigenen aan T-cel

receptoren op cd4+ (helper) T-cellen. De hla-genen

bevinden zich op de korte arm van chromosoom 6, in de

Mayor Histocompatibility Locus (mhc). Elk hla-ii-molecuul

is opgebouwd uit een alfaketen en een bètaketen, geco-

deerd door respectievelijk hla-dqa1 en hla-dqb1. Voor

hla-dq2 kunnen de coderende allelen in cis- en in trans-configuratie aanwezig zijn (fig. 1). In het eerste geval lig-

gen de allelen voor de alfa- en bètaketen (respectievelijk

dqa1*0501 en dqb1*0201) op hetzelfde chromosoom 6. Dit

individu heeft het dr3-dq2 haplotype. Als het allel voor

de alfaketen (dqa1*0505) op het ene, en voor de bètaketen

(dqb1*0202) op het andere chromosoom 6 ligt, spreken

we van een trans-configuratie (haplotype dr7-dq2/dr5-

dq7). Bij patiënten met het dr4-dq8-haplotype wordt het

hla-molecuul gecodeerd door dqa1*03 en dqb1*0302. Als

de genen voor hla-dq2 en dq8 afwezig zijn, is de kans op

coeliakie verwaarloosbaar klein.4 De kleine groep coelia-

kiepatiënten die negatief is voor hla-dq2 en dq8 hebben

doorgaans een ‘half ’ dr3-dq2-molecuul: dqb1*0201 (met

dqa1*0201), of dqa1*05 (met dqb1*0301).5

Double dose riskHoewel één kopie van dr3-dq2 al predisponeert voor

coeliakie, is het risico op de ziekte groter bij dr3-dq2

homozygote patiënten. Dit wordt ook wel double dose risk

genoemd, omdat dit leidt tot een hogere expressie van

hla-dq2-receptoren, met als gevolg dat meer gluten-

specifieke T-cellen worden gestimuleerd (zie kader).6

Genetische screeninghla-dq2 en dq8 zijn belangrijk, maar niet voldoende, voor

de ontwikkeling van coeliakie. Van de blanke populatie is

30-40% drager van hla-dq2 en/of dq8, terwijl ‘slechts’ 1%

coeliakie ontwikkelt ontwikkelt.1,2 Aanwezigheid van deze

genen heeft dus geen diagnostische betekenis. Vanwege

de hoge negatief voorspellende waarde is hla-typering

wel bij uitstek geschikt om coeliakie uit te sluiten of

onwaarschijnlijk te maken. Nationale en internationale

richtlijnen adviseren om mensen met een verhoogd risico

(zoals eerstegraads verwanten van een coeliakiepatiënt) al

dan niet jaarlijks te screenen op coeliakie. hla-dq2 en dq8

negatieve patiënten kunnen hiervan worden uitgesloten.4

Immunologische markers voor coeliakie

AntigliadineVanaf de jaren zeventig werden IgA-klasse antigliadine

antistoffen in de kliniek gebruikt om patiënten verdacht

van coeliakie te selecteren voor het afnemen van dunne-

darmbiopten, maar deze antistoffen zijn niet sensitief en

specifiek voor de ziekte gebleken.7

Anti-endomysium antistoffenHet endomysium is een laagje bindweefsel tussen de

gladde spiervezels in de muscularis mucosae van onder

andere het maag-darmkanaal. Door middel van indirecte

immunofluorescentiekleuring op apenslokdarmcoupes

kunnen antistoffen tegen endomysium (ema) in het serum

van de coeliakiepatiënt aangetoond worden (fig. 2). ema

heeft voor coeliakie een positieve en negatieve likelihood ratio van respectievelijk 31.8 (95% bi 18,6-54,0) en 0.067

(95% bi 0,038-0,12), en een odds ratio van 553.6.7 Coeliakie

is dus zeer waarschijnlijk bij een patiënt met een positieve

ema-test. Voor ema-bepaling is microscopische beoorde-

ling echter vereist, waardoor er kans is op interobserver

variatie. Desondanks is de sensitiviteit en specificiteit

van ema-bepaling in gespecialiseerde laboratoria 98-100%

en wordt de test momenteel beschouwd als de ‘gouden

standaard’ voor het bepalen van de specifieke coeliakie-

antistoffen. Hoewel apenslokdarm niet meer nodig is als

substraat (menselijk navelstrengweefsel is ook geschikt),

blijft het een relatief dure en bewerkelijke test.

Anti-tissue transglutaminaseantistoffen De ontdekking dat het enzym tissue transglutaminase

(tg2) het substraat is voor ema8 betekende dat goedko-

pere en simpelere serologische tests (elisa) naar coeliakie

ontwikkeld konden worden: de detectie van anti-tg2-

antistoffen (tg2A) in serum. Tegelijkertijd nam het

inzicht in de etiopathogenese van de ziekte met sprongen

kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013

45

Page 4: Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft

Implementatie van wetenschapImplementatie van wetenschap

toe (zie kader). De sensitiviteit en specificiteit van tg2A

liggen boven de 90%. De positieve en negatieve likelihood ratio voor coeliakie zijn respectievelijk 21.8 (95% bi 12,9-

36,8) en 0.060 (95% bi 0,040-0,090), en de odds ratio 496.7

Hoewel deze waarden bij ema hoger zijn, correleren hoge

tg2A-titers (> 10� de upper limit of normal, uln) zeer goed

met vlokatrofie van de dunne darm en is de test goedko-

per en minder bewerkelijk dan de ema-bepaling.

Anti-gedeamideerd gliadinepeptideEr bestaan sinds kort specifieke tests voor antistoffen

tegen het gedeamideerde deel van gliadine, het daadwerke-

lijke antigeen bij coeliakie. Hoewel de resultaten van anti-deamidated gliadin peptide (anti-dgp-)tests goed zijn, zijn

ze vooralsnog ondergeschikt aan die van tg2a en ema.7

De nieuwe ESPGHAN-richtlijnDe European Society of Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (espghan) heeft een nieuwe evidence-based richtlijn gepubliceerd voor de diagnostiek naar coeliakie.4

De redenen hiervoor waren:

1. erkenning van coeliakie als een systemische auto-

immuunziekte, met karakteristieke genetische (hla),

immunologische (o.a. ema, tg2a) en histologische

(dunnedarmontsteking) eigenschappen;

2. de zeer hoge specificiteit en sensitiviteit van de ema en

tg2a-tests voor coeliakie;

3. de correlatie van de tg2a-titers in het serum van coeli-

akiepatiënten met de ernst van de histologische schade

in de dunne darm;

4. het brede spectrum van de histologische schade in de

dunne darm van de coeliakiepatiënten – van mild tot

ernstig – waardoor vlokatrofie niet (meer) altijd de

gouden standaard is voor de diagnose van coeliakie.

De nieuwe espghan-richtlijn onderscheidt twee

algoritmen:

– kinderen met symptomen suggestief voor coeliakie,

zoals het malabsorptiesyndroom;

– asymptomatische kinderen, kinderen met onduide-

lijke klachten en kinderen met coeliakiegeassocieerde

aandoeningen

Kinderen met symptomen suggestief voor coeliakie, zoals het malabsorptiesyndroom Indien deze kinderen tevens een verhoogd tg2a hebben,

moeten zij worden beoordeeld door een kinderarts-maag-

darm-lever (mdl) of door een kinderarts met kennis van

coeliakie. Als het tg2a > 10� uln is, is de kans op vloka-

trofie zeer hoog. Als ema en tg2a duidelijk positief zijn

in een nieuw bloedmonster (om vals-positieve serologie

uit te sluiten) en de patiënt hla-dq2 en/of dq8 positief

is, is het verantwoord om het nemen van biopten voor

de diagnose achterwege te laten. In alle andere gevallen

is het nemen van dunnedarmbiopten noodzakelijk om de

diagnose te stellen.

Asymptomatische kinderen, kinderen met onduidelijke klachten en kinderen met coeliakiegeassocieerde aandoeningenAls de genen voor hla-dq2 en/of dq8 aanwezig zijn, of als

hla-typering niet beschikbaar is, bepaalt men het totaal

IgA en het IgA tg2a en/of ema. Het wordt aangeraden

het onderzoek (jaarlijks) te herhalen bij een negatieve uit-

slag. Dunnedarmbiopten zullen bij deze groep altijd deel

uitmaken van de diagnostiek naar coeliakie.

Etiopathogenese in een notendopDe glutenpeptiden passeren de epitheellaag van de dunne

darm en komen in de lamina propria terecht. Hier bevinden

zich antigeenpresenterende cellen, die HLA-receptoren op

hun oppervlak dragen met verschillende antigeenbindende

groeven, waarmee ze specifieke peptiden aan CD4+ T-cellen

kunnen presenteren. De antigeenbindende groeve van

HLA-DQ2 en DQ8 geeft de voorkeur aan negatief geladen

aminozuren.8 Aangezien gliadine weinig negatieve lading

bevat, was de sterke binding met HLA-DQ2 en DQ8 een

raadsel. Tot men de rol van het enzym transglutaminase 2

(TG2) ontdekte. Dit enzym kan het neutrale glutamine (het

meest voorkomende aminozuur in gliadine) deamideren en

omzetten in negatief geladen glutaminezuur.9 De gedeami-

deerde gliadinepeptiden binden wel stevig met HLA-DQ2- en

DQ8-receptoren. Vervolgens veroorzaken geactiveerde

CD4+ T-cellen een cytotoxische reactie, waarbij cytokinen

(belangrijk zijn o.a. interferon gamma en interleukine-15) en

specifieke coeliakieantistoffen worden geproduceerd, en

epitheelcellen beschadigd raken. Bij weefselschade komt

meer TG2 vrij, waardoor een vicieuze cirkel ontstaat met

chronische ontsteking en vlokatrofie als resultaat.

Figuur 2 ema aangetoond door indirecte immunofluorescentie-

kleuring.

kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013

46

Page 5: Implementatie van immuno- logie en genetica in de ... · Implementatie van immuno-logie en genetica in de diagnostiek van coeliakie Samenvatting Eén op de honderd kinderen heeft

ConclusieDankzij wetenschappelijke ontdekkingen in de genetica

en immunologie is de diagnostiek naar coeliakie in de

afgelopen jaren aanzienlijk veranderd. Vandaag de dag

zijn de beschikbare diagnostische tests voor coeliakie:

– hla-typering: hla-dq2 en/of dq8;

– coeliakiespecifieke antistoftests tegen:

tg2);

ema);

dgp);

– histologische analyse van biopten uit het duodenum. �

Referenties1. Mearin ML. Celiac disease among children and adolescents.

Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 2007 Mar;37(3):86-105.

2. Green PH, Cellier C. Celiac disease. New Engl J Med. 2007 Oct

25;357(17):1731-43.

3. Abadie V, Sollid LM, Barreiro LB, Jabri B. Integration of genetic

and immunological insights into a model of celiac disease

pathogenesis. Annu Rev Immunol 2011;29:493-525.

4. Husby S, Koletzko S, Korponay-Szabo IR, Mearin ML,

Phillips A, Shamir R, et al. European Society for Pediatric

Gastroenterology, Hepatology, and Nutrition guidelines for the

diagnosis of coeliac disease. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2012

Jan;54(1):136-60.

5. Sollid LM, Qiao SW, Anderson RP, Gianfrani C, Koning F.

Nomenclature and listing of celiac disease relevant gluten T-cell

epitopes restricted by HLA-DQ molecules. Immunogenetics.

2012 Jun;64(6):455-60.

6. Vader W, Stepniak D, Kooy Y, Mearin L, Thompson A, Rood

JJ van, et al. The HLA-DQ2 gene dose effect in celiac disease

is directly related to the magnitude and breadth of gluten-

specific T cell responses. Proc Natl Acad Sci USA. 2003 Oct

14;100(21):12390-5.

7. Giersiepen K, Lelgemann M, Stuhldreher N, Ronfani L, Husby

S, Koletzko S, et al. Accuracy of diagnostic antibody tests for

coeliac disease in children: summary of an evidence report.

J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2012 Feb;54(2):229-41.

8. Tjon JM, Bergen J van, Koning F. Celiac disease: how

complicated can it get? Immunogenetics. 2010 Oct;62(10):641-51.

9. Vader LW, Ru A de, Wal Y van der, Kooy YM, Benckhuijsen

W, Mearin ML, et al. Specificity of tissue transglutaminase

explains cereal toxicity in celiac disease. J Exp Med. 2002 Mar

4;195(5):643-9.

Belangenverstrengeling: geen.

kinderarts & wetenschap nummer 8 – December 2013

47