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