Promoties Geneeskunde

Korte samenvatting:

UVA-1 therapie is effectief gebleken bij de behandeling van verschillende T-cel-problemen in de huid. Naar aanleiding van deze resultaten onderzocht Polderman of de straling ook gebruikt kan worden om B-cellen in de bloedvaatjes van de huid te beïnvloeden. Lichttherapie bij SLE-patiënten leverde enig resultaat op, en werd vervolgd met een in-vitrostudie. De UVA-1 straling bleek in staat om de bloedvaatjes te bereiken en induceert daar celdood en verminderde afgifte van immunoglobuline. UVA-1 therapie biedt daarom mogelijkheden voor de behandeling van meerdere auto-immuunziekten.

Samenvatting:

UVA 1 therapie is een relatief nieuwe vorm van lichttherapie. Sinds begin jaren 90 wordt het therapeutisch effect van de langgolvige UVA bronnen onderzocht bij patiënten met consitutioneel eczeem. De voornaamste verklaring voor het positieve effect van UVA 1 therapie bij deze patiënten is de UVA 1 geïnduceerde apoptose van T cellen in het dermale ontstekingsinfiltraat. In de loop van de jaren negentig is het aantal indicaties voor UVA 1 lichttherapie fors toegenomen. Veelal T cel gemedieerde aandoeningen worden in deze periode onderzocht, waarbij zowel “low dose” (rond 10 J/cm2), “medium dose” (rond 45 J/cm2), als “high dose” UVA 1 (rond 130 J/cm2) wordt gebruikt.

In hoofdstuk 2 hebben wij de werkzaamheid van medium dosis (45 J/cm2) UVA 1 bij patiënten met constitutioneel eczeem getoetst. Omdat na het meest gangbare behandelschema, van 15 belichtingen gedurende 3 weken, relatief snel een recidief van de klachten kan optreden, hebben wij onderzocht of verlenging van de therapieduur met 1 week tot betere resultaten leidt. Zowel de SCORAD (scoring atopic dermatitis) als de DLQI (dermatology life quality index, een gevalideerde kwaliteit van leven score) verbeterden significant gedurende zowel de 3 weken als de 4 weken durende kuur. Er kon geen verschil worden aangetoond tussen de beide groepen. Wel waren de 4 weken behandelde patiënten, in tegenstelling tot de 3 weken behandelde patiënten, in staat een significante verbetering te behouden tijdens 6 weken follow up.
In hoofdstuk 3 wordt de succesvolle UVA 1 therapie van patiënten met dyshidrotisch eczeem beschreven. Het effect van UVA 1 therapie werd onderzocht in een dubbel blinde, placebo gecontroleerde studie. UVA 1 therapie bleek significant beter dan placebo behandeling, waarmee dyshidrotisch eczeem kon worden toegevoegd aan de T cel gemedieerde indicaties voor UVA 1 lichttherapie. 
Lichen ruber planus, eveneens een T cel gemedieerde aandoening, is meestal slechts op de predilectieplaatsen gelocaliseerd en wordt dan locaal behandeld. Wanneer er sprake is van een gegeneraliseerde vorm is locale therapie niet praktisch. In hoofdstuk 4 beschreven wij het positieve effect van UVA 1 therapie bij patiënten met chronische, gegeneraliseerde lichen ruber planus. In dit hoofdstuk wordt bovendien het toxische effect van UVA 1 monotherapie op het lymfocytaire infiltraat gedemonstreerd. UVA 1 lichttherapie kan bij deze uitgebreide vorm een goed alternatief zijn. 
Aangezien UVA 1 effectief is gebleken in de behandeling van dermale T cel gemedieerde aandoeningen, kan men verwachten dat UVA 1 ook in staat zou kunnen zijn de dermale capillairen te bereiken en de daarin circulerende cellen te beïnvloeden. Behalve T cellen zouden ook B cellen beïnvloed kunnen worden. Systemische lupus erythematodes (SLE) wordt gekenmerkt door de productie van auto antilichamen door geactiveerde B lymfocyten, wat aanleiding geeft tot inflammatie in diverse organen. De gebruikelijke therapeutische mogelijkheden, zoals systemische corticosteroïden, azathioprine en cyclofosfamide kunnen gepaard gaan met verscheidene, mogelijk ernstige bijwerkingen.
Vanwege het bekende risico op fotosensitiviteit onderzochten wij in eerste instantie het effect van slechts 6 J/cm2 UVA 1, in een dubbel blinde, placebo gecontroleerde, cross over studie (hoofdstuk 5). Deze behandeling resulteerde na 3 weken in een verlaging van zowel de SLE activity measure (SLAM) als de SLE disease acitivity index (SLEDAI), twee gevalideerde methodes om ziekteactiviteit van SLE patiënten te meten. Het verschil met het effect van placebo behandeling was echter niet statistisch significant.
Met de vraag of een hogere dosis een beter effect heeft werden in een tweede studie volgens de zelfde opzet SLE patiënten behandeld met 12 J/cm2 (hoofdstuk 6). Na 3 weken behandeling met 12 J/cm2 UVA 1 werd een significante verbetering gezien van zowel de SLAM als de SLEDAI. Bovendien bleek UVA 1 behandeling significant beter dan placebo behandeling, gemeten volgens de SLAM. In beide in vivo studies werd een effect op auto antilichamen titers waargenomen. Behoudens problemen van passagère fotosensitiviteit bij enkelen en geringe activatie van subacute cutane lupus erythematosus (SCLE) bij een patiënt, traden tijdens beide studies geen bijwerkingen op. 
In deze gecontroleerde studies kon bevestigd worden dat UVA 1 een gunstig effect kan hebben in de behandeling van matig actieve SLE (hoofdstuk 5 en 6). Het auto antilichamen profiel van de patiënten was erg heterogeen, zoals vaak het geval is bij SLE patiënten. Desondanks werd een duidelijke negatieve trend gezien in de anti SSA titers na UVA 1 behandeling in de eerste studie. 
Deze waarneming en de afname van de anti RNP titer en de anti SSA titer van twee patiënten in de tweede studie, brachten ons ertoe in een in vitro studie het effect van UVA 1 op de immunoglobuline productie door B cellen te onderzoeken (hoofdstuk 7). Toxisch effect op de geactiveerde B lymfocyten en plasmacellen in de bloedcapillairen van de huid zou kunnen resulteren in afname van immunoglobuline productie met als mogelijk gevolg vermindering van de ziekteactiviteit van SLE patiënten.
Ten eerste werd de penetratie van UVA 1 door de epidermis bepaald. Ongeveer 40% van het UVA 1 bleek de dermis te kunnen bereiken. Vervolgens was het belangrijk te weten hoe gevoelig B lymfocyten zijn voor het cytotoxische effect van UVA 1. Vierentwintig uur na belichting met UVA 1 bleek bij oplopende doses UVA 1 een toenemend aantal perifere bloed mononucleaire cellen (PBMCs) dood te gaan. Na pre incubatie van de celkweken met catalase, hetgeen waterstofperoxide afbreekt, werd celdood volledig voorkomen. Bij onderzoek naar de toxiciteit van UVA 1 voor verschillende subpopulaties van de PBMCs, bleek de monocyten populatie de meest gevoelige voor UVA 1 cytotoxiciteit.
Tenslotte werd naar het effect van UVA 1 op de immunoglobuline productie door geactiveerde B lymfocyten van gezonde proefpersonen gekeken. De IgM-, IgG- en de IgE productie nam af bij oplopende doses UVA 1, in de IL 10 of IL 4 gestimuleerde condities. Een vergelijkbaar, doch niet statistisch significant, effect was waarneembaar op de IgA productie.
Hoewel in onze in vitro studie 20% van de PBMCs dood ging na 6 J/cm2 UVA 1, was dit te weinig om de waargenomen afname van IgM en IgE productie onder invloed van deze zelfde dosis volledig te verklaren. Behalve celdood speelt mogelijk ook UVA 1 geïnduceerde afname van B cel functie een rol. Waarschijnlijk speelt de productie van waterstofperoxide een belangrijke rol in het tot stand komen van deze toxische effecten van UVA 1 straling.

Samenvattend kan UVA 1 behalve bij de behandeling van T cel gemedieerde aandoeningen ook effectief zijn in de behandeling van een B cel gemedieerde ziekte als systemische lupus erythematodes. Het zou interessant zijn de effectiviteit van UVA 1 lichttherapie bij andere auto immuunziekten systematisch te onderzoeken. Een voorwaarde is echter dat bij deze aandoeningen geactiveerde B cellen/plasmacellen in de dermale capillairen aanwezig zullen zijn.

Summary:  

UVA 1 therapy is a relatively new form of light therapy. Since the beginning of the 1990s, the therapeutic effects of long wave UVA sources have been investigated in patients with atopic dermatitis. One of the mechanisms behind the positive effect of UVA 1 therapy in these patients is the UVA 1-induced apoptosis of T cells in the dermal inflammatory infiltrate. During the 1990s the number of indications for UVA 1 light therapy has substantially increased. Mostly T cell mediated conditions were investigated with the use of “low dose” (around 10 J/cm2), as well as “medium dose” (around 45 J/cm2), and “high dose” UVA 1 (around 130 J/cm2).

In chapter 2, the investigation of the efficacy of medium dose (45 J/cm2) UVA 1 in patients with atopic dermatitis is described. Since it is known that after the customary treatment schedule of 15 irradiations during 3 subsequent weeks deterioration of atopic dermatitis can occur relatively soon, we investigated if prolongation of therapy with one week will result in better clinical outcome. Both the SCORAD (scoring atopic dermatitis) and the DLQI (dermatology life quality index, a validated quality of life score) improved significantly during both the 3 and the 4 weeks´ treatment regimen. There was no difference between both groups. However, 6 weeks after therapy the patients from the 4 weeks’ treatment regimen still showed a significant improvement of their SCORAD and their DLQI compared to pre treatment values, whereas those who were treated during 3 weeks did not.

In chapter 3 successful UVA 1 therapy in patients with dyshidrotic eczema is described. The effect of UVA 1 therapy was investigated in a double blind, placebo controlled study. UVA 1 therapy proved to be significantly better than placebo therapy, adding dishydrotic eczema to the T cell mediated indications for UVA 1 light therapy.

Lichen ruber planus, a T cell mediated condition as well, usually occurs only on the predilection places, in which case it is treated topically. However, if it manifests itself as a generalized skin disorder, local therapy is impractical. In chapter 4 we described the favorable effect of UVA 1 therapy in patients with chronic, generalized lichen ruber planus. Moreover, this chapter documents the toxic effect of UVA-1 monotherapy on the cells that form the typical dermal inflammatory infiltrate. UVA 1 therapy can be a good alternative for this extensive form.

Since UVA 1 has proven to be effective in the treatment of dermal T cell mediated conditions, it is to be expected that UVA 1 could easily penetrate to the dermal capillaries and affect there circulating cells. Except for T cells, B cells could also be influenced. Systemic lupus erythematosus (SLE) is characterized by the production of auto antibodies by activated B lymphocytes, giving rise to inflammation in various organs. The usual therapeutic options involve systemic corticosteroids, azathioprine, and cyclophosphamide but can be accompanied by various, possibly serious side effects.

On account of the well known risk of photosensitivity, we initially investigated the effect of merely 6 J/cm2 UVA 1, in a double blinded, placebo controlled, cross over study (chapter 5). After 3 weeks, this treatment resulted in decrease of both the SLE activity measure (SLAM) and the SLE disease activity index (SLEDAI), two validated methods used for the determination of disease activity in SLE patients. Although the UVA-1 treatment resulted in the improvement of clinical scores, the difference between the UVA 1 effect and the placebo effect was not statistically significant.

To investigate whether a higher dose has a better effect we treated SLE patients with 12 J/cm2 in a second study with a similar experimental design (chapter 6). After 3 weeks of 12 J/cm2 UVA 1, both the SLAM and SLEDAI had significantly improved. Additionally, UVA 1 therapy proved to be more effective than placebo treatment, when measured by the SLAM. In both in vivo studies an effect on auto antibody titers was observed. Apart from problems of temporary photosensitivity in some and slight activation of subacute cutaneous lupus erythematosus (SCLE) in one patient, no side effects occurred. With these controlled studies we confirmed the positive effects of UVA 1 radiation in the treatment of patients with moderately active SLE (chapter 5 and 6). The auto antibody profile of the patients was very heterogeneous, which is often the case with SLE patients. Nevertheless, a clear decreasing trend was observed in the anti SSA titers after UVA 1 treatment in the first study.

This observation and the decrease of the anti RNP and anti SSA titers of the 2 patients in the second study encouraged us to investigate the effect of UVA 1 on the immunoglobulin production by B cells in vitro (chapter 7). Toxic effect on activated B cells and plasma cells in the dermal capillaries could result in decreased immunoglobulin production with consequent improvement of disease activity in SLE patients.

First, we measured the UVA-1 penetration through the epidermis. It turned out that approximately 40% of UVA 1 could reach the dermal cells. Then, we wanted to find out how sensitive B lymphocytes were to UVA 1 cytotoxicity. Twenty four hours after irradiation with rising doses of UVA-1 we found increasing numbers of PBMCs to be dead. Pre incubation of the cultured cells with catalase, which breaks down hydrogen peroxide, prevented the cell death completely. Determination of UVA 1 cytotoxicity for different PBMC subpopulations showed that the monocytes were the most sensitive to UVA 1 radiation.

Finally, we investigated the effect of UVA 1 radiation on immunoglobulin production by activated B cells of healthy individuals. The IgM-, IgG- and the IgE production decreased with increasing doses of UVA 1, in IL 10 or IL 4 stimulated conditions. A similar effect on the IgA production was also visible, but did not reach statistic significance.

Although in the in vitro part 20% of PBMCs died after 6 J/cm2 of UVA 1, this was not enough to fully explain the observed reduction of IgM and IgE production. We suggested that the toxic effect of UVA 1 can also cause a reduction of B cell function. We believe that the production of hydrogen peroxide plays an important role in these toxic effects of UVA-1 radiation.

In conclusion, UVA 1 can be effective not only in T cell mediated diseases, but also in B cell mediated conditions, like systemic lupus erythemadosus. It would be interesting to investigate the possibility of using UVA 1 therapy for other auto immune diseases. However, a necessary condition for success would be that these diseases have activated B cells/plasma cells in their dermal capillaries.