Chapter9_6 okt_14 pages_FINAL.indd

Nederlandse samenvatting
Het verkennen van de chemokinereceptor CXCR2: ligand herkenning & signalering
Het menselijk lichaam bestaat uit miljarden cellen. Elke cel is een zelfstandig onderdeel van
het lichaam en iedere soort cel (bijvoorbeeld bloedcel, darmcel, huidcel, etc.) heeft een eigen
unieke functie. Om ons lichaam goed te laten functioneren moeten de verschillende cellen
met elkaar communiceren. Hiervoor gebruiken ze ‘zintuigen’, die we receptoren noemen.
Net zoals de mens verschillende zintuigen heeft (zicht, gehoor, reuk, tast en smaak) bestaan
er verschillende receptoren. De receptoren beschreven in dit proefschrift zijn zogenaamde
G-eiwit gekoppelde receptoren (GPCRs). Een GPCR kronkelt zeven maal door het celmembraan (een vetlaag die zorgt dat de inhoud van de cel binnen blijft) waarbij er gedeeltes van
de GPCR aan de buitenkant van de cel zitten en gedeeltes aan de binnenkant van de cel (zie
Fig. 4.3). De zeven rondjes op de kaft is een bovenaanzicht van een GPCR (de gedeeltes die
door het celmembraan kronkelen). Behalve receptoren, hebben cellen ook signaalmoleculen
(‘liganden’) nodig om met elkaar te communiceren (net zoals bijvoorbeeld persoon A een
wind laat die persoon B vervolgens ruikt). Zo’n signaalmolecuul kan binden aan het buitenste
gedeelte van een GPCR, waarna de GPCR dusdanig van vorm verandert dat er aan de binnenkant van de cel een bepaald signaal afgegeven wordt. Dit signaal kan er voor zorgen dat
een cel een bepaalde functie gaat uitvoeren.
Er bestaan veel verschillende GPCRs. Dit proefschrift bekijkt de chemokinereceptor CXCR2.
Deze receptor is voornamelijk aanwezig op cellen van het immuunsysteem (o.a. witte bloedcellen). Wanneer er op een plek in het lichaam een ontsteking is, wordt het immuunsysteem
geactiveerd om deze ontsteking op te ruimen. Cellen in het ontstoken weefsel produceren
signaalmoleculen (in dit geval ‘chemokines’ ) die cellen “lokken” met chemokinereceptoren
op hun celmembraan. Alle receptoren kunnen maar een beperkt aantal signaalmoleculen
binden. De chemokinereceptor CXCR2 bindt aan de chemokines CXCL1, CXCL2, CXCL3,
CXCL5, CXCL6, CXCL7 en CXCL8. Wanneer dus bijvoorbeeld in het ontstoken weefsel
CXCL1 wordt geproduceerd, worden alleen die cellen aangetrokken die CXCR2 op hun
celmembraan hebben zitten, waaronder witte bloedcellen. Wanneer die cellen eenmaal in het
weefsel zijn, zullen ze hun best doen om de ontsteking op te ruimen.
In sommige gevallen hebben mensen een chronische ontsteking, zoals bij de ziektes COPD
(long), IBD (maag-darm), psoriasis (huid), MS (zenuwen) en reuma (bewegingsapparaat).
Bij een chronische ontsteking worden o.a. constant chemokines (signaalmoleculen/liganden)
aangemaakt, waardoor er de hele tijd cellen van het immuunsysteem (die chemokinereceptoren bevatten) vanuit de bloedbaan in het ontstoken weefsel komen om te proberen de
ontsteking op te ruimen. Het immuunsysteem kan dan dusdanig actief worden, dat het
schadelijk wordt voor ons eigen lichaam. Zo kan het gebeuren dat cellen van het immuunsysteem ons eigen weefsel beschadigen, waardoor de symptomen van de ziektes alleen maar
erger worden. In dat geval zou je graag willen dat cellen van het immuunsysteem niet meer in
het ontstoken weefsel terecht komen. Als medicijn kan je dan in het lab een molecuul maken
(‘kunstmatig ligand’) dat specifiek aan een bepaalde chemokine receptor (CXCR2) bindt en
171
er vervolgens voor zorgt dat een chemokine (bijv CXCL1) niet meer kan binden. Hierdoor
zullen uiteindelijk de cellen niet meer vanuit de bloedbaan het ontstoken weefsel in willen
gaan (het medicijn werkt als het ware als een knijper).
In dit proefschrift is onderzocht hoe liganden (zowel lichaamseigen signaalmoleculen als
kunstmatige moleculen gemaakt in het lab) aan de chemokinereceptor CXCR2 binden en
wat voor effect ze veroorzaken binnenin de cel. Om te kijken of kunstmatige liganden (zoals
te zien in Fig. 3.1; o.a. SB265610, compound 1 en VUF10948) binden aan de receptor, is
gebruikt gemaakt van een radioactief gelabelde chemokine ([125I]-CXCL8). Wanneer cellen
CXCR2 op hun celmembraan hebben, kan [125I]-CXCL8 aan CXCR2 binden. Vervolgens
wordt de hoeveelheid radioactiviteit (d.w.z. gebonden [125I]-CXCL8) gemeten in een speciaal
apparaat. Wanneer een kunstmatig ligand ook bindt aan CXCR2, ontstaat er competitie
tussen dit kunstmatig ligand en [125I-CXCL8]. Figuur 3.2 laat zien dat des te hoger de concentratie is van SB265610, compound 1 of VUF10948, des ter minder [125I]-CXCL8 nog
kan binden. Met andere woorden, we concluderen dat alle geteste kunstmatige liganden
binden aan CXCR2.
Behalve dat het belangrijk is om te weten of een molecuul überhaupt bindt aan de receptor,
is het ook essentieel om te onderzoeken of het molecuul in staat is om het veroorzaakte
signaal van een chemokine te remmen. Ter herhaling: wanneer bijvoorbeeld CXCL8 bindt
aan het buitenste gedeelte van de chemokine receptor CXCR2, wordt er binnenin de cel
een signaal veroorzaakt. De cel zelf bestaat ook weer uit vele componenten. In het lab zijn
diverse manieren ontwikkeld om naar verschillende signaleringsroutes te kijken binnenin de
cel, zoals bijvoorbeeld [35S]-GTPγS binding, calcium mobilisatie, fosforylering van eiwitten,
inositol fosfaat, reportergen experimenten en het aantrekken van β-arrestin. Wanneer een
chemokine (bijv. CXCL8) in staat is om dit soort signalen te activeren, krijg je vaak een
dosisafhankelijke grafiek (zie Fig. 4.6A en Fig 5.5). Daarna kan er onderzocht worden hoe
goed een kunstmatig ligand in staat is om het chemokine-geïnduceerde signaal te remmen
(zie Fig. 4.6B-C). Wanneer er maar weinig kunstmatig ligand nodig is om het signaal van
CXCL8 100% te remmen, concluderen we dat het wellicht een goed medicijn kan zijn (het
kunstmatig ligand werkt als een efficiënte knijper).
Dit proefschrift begint met een algemene introductie (hoofdstuk 1), waarna in hoofdstuk 2
de rol van chemokines en chemokinereceptoren bij een aantal infectieziektes (COPD, astma,
IBD, reuma, aderverkalking, MS en psoriasis) wordt beschreven. Hoofdstuk 3 en 4 laten zien
op welke plekken kunstmatige liganden kunnen binden aan de chemokinereceptor CXCR2.
In hoofstuk 5 nuanceren we een eerder gepubliceerd artikel, door aan te geven dat een weefselafbraakproduct (N-acetyl-PGP) geen directe interactie heeft met de chemokinereceptor
CXCR2. In hoofdstuk 6 zijn chemokines onderzocht van het HCMV virus (een herpesvirus
dat o.a. een rol kan spelen bij het ontstaan van kanker) die ook aan CXCR2 binden en
zorgen voor signalering binnenin de cel. In Hoofdstuk 7 is van 28 verschillende receptoren
onderzocht of ze mogelijk een goed aangrijpingspunt kunnen zijn voor ontwikkeling van
medicijnen tegen de ziekte IBD (maag-darm ontsteking). Tot slot worden in hoofdstuk 8
172
alle resultaten verkregen in dit proefschrift bediscussieerd en worden er ideeën gegeven voor
vervolgonderzoek.
Medicijnontwikkeling duurt gemiddeld zo’n 18 jaar. De eerste stap zijn experimenten in
cellen (zoals beschreven in dit proefschrift), daarna volgen dierproeven en vervolgens wordt
een potentieel medicijn getest in mensen. Op dit moment is er nog geen medicijn op de markt
dat aangrijpt op de chemokinereceptor CXCR2. De resultaten van dit proefschrift geven
ons meer inzicht waar liganden (lichaamseigen of kunstmatige) binden aan de chemokinereceptor CXCR2 en hoe ze in staat zijn om een signaal te veroorzaken dan wel te remmen
binnen in de cel. Deze kennis kan gebruikt worden om uiteindelijk een medicijn te ontwikkelen dat goed werkt op CXCR2.
173