-
Medical and health sciences
- Endocrinology
- Metabolic diseases
Met jaarlijks 11 miljoen doden is sepsis de meest urgente aandoening van vandaag. Het wordt veroorzaakt door een gastheer-pathogeen interactie die volledig fout loopt. Ondanks vele jaren van onderzoek, blijft de huidige behandeling van sepsis eerder ondersteunend in plaats van echt genezend. Klinische studies met sepsis waren jarenlang gefocust op het inflammatoire aspect, maar zonder succes. Onze onderzoeksgroep vond dat sepsis ook gepaard gaat met een enorme metabole verstoring in de lever. We vonden dat een essentiële transcriptie factor, de glucocorticoïd receptor
(GR), zijn functie verliest in de lever reeds vrij vroeg na de ontwikkeling van sepsis. Bovendien wordt sepsis gekarakteriseerd door hyperlactatemie, een betrouwbare indicator voor de ernst van de ziekte met hogere waardes indicatief voor een hogere mortaliteit. Interessant, onze data toonden reeds aan
dat lactaat injectie in normale, gezonde muizen nooit toxisch is, maar wanneer GR gecompromitteerd is, dit lactaat tot een acute letale shock leidt, gekenmerkt door vasculaire lekkage, hypotensie, orgaanschade en dood, allemaal typische kenmerken van een letale sepsis. In dit project zullen we
verder bouwen op deze data en vier doelstellingen zullen worden aangepakt. 1) Het mechanisme van de GR resistentie, 2) hoe GR de lactaat levels tijdens sepsis controleert, 3) hoe GR de lactaat toxiciteit nSepis is een complex syndroom veroorzaakt door een slecht aangepaste reactie van de
gastheer op een infectie, die vervolgens leidt tot acuut orgaanfalen en een verhoogd risico om te overlijden. Het is de belangrijkste oorzaak van sterfte op intensieve zorgen en de derde oorzaak van algemene sterfte in het ziekenhuis. Ondanks veelvuldig onderzoek blijft de pathofysiologie van sepsis onvoldoende begrepen. Nieuwe inzichten in de moleculaire basis van sepsis zouden kunnen leiden tot nieuwe therapieën. Kenmerken van sepsis zijn onder
meer een acute productie van pro-inflammatoire moleculen en een herprogrammering van routes binnen het intermediaire metabolisme. In dit proefschrift bestuderen we de rol van twee verschillende signaalwegen betrokken bij het verloop van sepsis. In het eerste deel van dit proefschrift bestudeerden we de rol van tumor necrosis factor receptor 1 (TNFR1) in sepsis (hoofdstuk 3.1.). TNF is een multifunctioneel cytokine met zowel pro-inflammatoire als immuun modulerende functies. Afwijkende TNF gehaltes kunnen worden teruggevonden in sepsis patiënten, maar de weldaad van een volledige TNF inhibitie
blijkt controversieel. Wij geloven dat selectieve inhibitie van TNFR1 een meer beloftevolle strategie is dan een volledig blokkeren van TNF. Onze onderzoeksgroep heeft het succes van deze strategie reeds aangetoond in de ziekte van Alzheimer en multipel sclerose. De therapeutische toepasbaarheid hiervan in sepsis is echter gecontesteerd. Wij zijn vertrokken van de stelling dat TNFR1 signalering een dubbele rol speelt in sepsis, namelijk een
mediërende rol via zijn pro-inflammatoire effecten en een beschermende rol via zijn antibacteriële functies. Loskoppelen van de schadelijke effecten uitgevoerd door TNFR1 van zijn beschermende functies zou dé opening kunnen betekenen voor nieuwe therapieën tegen sepsis. Daartoe trachtten we het celtype te identificeren dat de schadelijke effecten van TNF/TNFR1 signalering in sepsis medieert door gebruik te maken van conditionele TNFR1KO
muizen. We onderzochten hepatocyten, endotheelcellen en intestinale epitheelcellen, aangezien deze celtypes een belangrijke rol spelen in sepsis. We konden echter in geen van bovengenoemde conditionele knockout muizen een verbeterd overlevingsprofiel aantonen in het muis sepsis model. Omgekeerd hebben we beenmerg chimere muizen gegenereerd die in alle cellen TNF/TNFR1 signalering ontbreken, behalve in de myeloïde cellen, aangezien TNFR1 signalering in deze cellen essentieel is voor het klaren van een infectie. We konden echter opnieuw geen significante bescherming aantonen met deze muizen in ons muis sepsis model.
In het tweede deel van dit proefschrift bestudeerden we de rol van glucocorticoïd (GC) signalering in sepsis (hoofdstuk 3.2.). GCn worden gebruikt in de behandeling van een verscheidenheid aan ontstekingsziektes gezien hun anti-inflammatoire eigenschappen, maar hun rol in sepsis is controversieel. In de huidige studie toonden we aan dat er na sepsis snel een GC resistentie ontstaat ter hoogte van de GR-DNA binding. Wij geloven dat de gevolgen
van deze GC resistentie tweeledig zijn. Aan de ene kant kan een GC therapie in een resistente context uiteraard geen anti-inflammatoire effecten uitoefenen. Aan de andere kant gaat optreden van een resistentie de fysiologische functies van het endogeen geproduceerde GC
beperken. Naast de te verwachten effecten van GC signalering op het inperken van een overdreven immuunreactie, is hier nu ook een rol voor GR geïdentificeerd bij het beschermen van een organisme tegen hoge, toxische, lactaatwaarden. Lactaat is een betrouwbare indicator voor de ernst van sepsis en gevoelig verhoogde gehaltes worden typisch geassocieerd met een verhoogde sterfte in sepsis. Desalniettemin is de rol van lactaat in sepsis
toch controversieel. Wij toonden aan dat toediening van hoge dosissen lactaat niet toxisch is in gezonde dieren, terwijl lactaat injectie in muizen gecompromitteerd in de GR signalering (door middel van een farmacologisch inhibitie met RU486, een genetische inhibitie in GRdim/dim
muizen of chirurgisch door het verwijderen van de bijnieren), leidt tot acute letaliteit. Deze letaliteit is een gevolg van verhoogde VEGF-waarden in het plasma, vasculaire lekkage, hypotensie en fatale orgaanschade. Dit zijn allen typische kenmerken van een letale sepsis. Algemeen kunnen we stellen dat sepsis leidt tot het falen van de GR alsook tot sterk verhoogde lactaatgehaltes, hetgeen samen culmineert tot een letaal vasculair defect.
Samengevat, in dit proefschrift bestudeerden we de rol van TNFR1 en GC signalering in sepsis. De bevindingen hiervan dragen bij tot het begrijpen van de moleculaire basis van sepsis en leidt tot nieuwe inzichten die mogelijks tot vernieuwende therapieën kunnen leiden in sepsis.a een lactaat injectie controleert, en 4) de relevantie hiervan in humane sepsis patiënten.