Betrokkenheid van verontreinigende stoffen bij atopische dermatitis en psoriasis (DIAhR)

I. Inleiding Vervuiling is een belangrijk onderdeel van het exposoom, met bewezen verbanden met de menselijke gezondheid. In 2019 was vervuiling naar schatting verantwoordelijk voor 9 miljoen voortijdige sterfgevallen, waarmee het wereldwijd de vierde belangrijkste risicofactor voor sterfte is. De afgelopen twintig jaar zijn de sterfgevallen als gevolg van vervuiling met 66% toegenomen. Dit is te wijten aan industrialisatie, ongecontroleerde verstedelijking, bevolkingsgroei, verbranding van fossiele brandstoffen en een gebrek aan restrictief beleid in sommige regio’s.

De huidlaag bestaat uit een complex netwerk van cellen die een mechanische en biologische barrière vormen die essentieel is voor het behoud van de integriteit en homeostase van het lichaam. Vervuiling kan deze functie direct belemmeren door de barrière te overschrijden of door inademing of inname in de systemische circulatie terecht te komen.

Atopische dermatitis (AD) en psoriasis zijn chronische inflammatoire huidaandoeningen met multifactoriële oorsprong, waaronder genetische predispositie, ontregeling van het immuunsysteem en omgevingsfactoren. Epidemiologische studies hebben een positieve correlatie aangetoond tussen luchtverontreiniging en de ontwikkeling van deze ziekten.

Gezien hun hoge prevalentie en de impact van de symptomen op de levenskwaliteit van patiënten, vormt een beter begrip van het exposoom bij deze ziekten een grote uitdaging.

Experimentele studies hebben aangetoond dat de aromatische koolwaterstofreceptor (AhR)-route een belangrijke rol speelt in de impact van verontreinigende stoffen op psoriasis en AD. AhR is een transcriptiefactor die betrokken is bij de reactie op milieuverontreinigende stoffen en die inactief blijft in een cytoplasmatisch complex met chaperonne-eiwitten. Na binding met zijn ligand transloceert AhR naar de kern en dimeriseert met zijn nucleaire partner, Arnt. De activering van het complex leidt tot de expressie van talrijke genen die in hun promoters een consensussequentie bevatten die bekend staat als het xenobiotische responselement (XRE).

De activatorliganden van de AhR omvatten xenobiotica die in het milieu voorkomen, voornamelijk polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), dioxines en zogenaamde 'dioxineachtige' verbindingen 12. Deze signaalroute wordt beschouwd als een ‘adaptieve’ reactie om het lichaam te ontgiften van verschillende exogene verbindingen. Langdurige activering van de AhR door dergelijke middelen kan echter leiden tot deregulering van het ontstekingsproces, wat bijdraagt ​​aan de ontwikkeling van psoriasis en AD.

De arylkoolwaterstofreceptor (AhR) reguleert de transcriptie van cytochromen 1A1 (CYP1A1) en 1B1 (CYP1B1), die lid zijn van een multigene familie van enzymen die betrokken zijn bij het xenobiotische metabolisme. Deze enzymen katalyseren de bioactivatie van HAP's tot elektrofiele metabolieten, wat leidt tot activering van NFKB, een belangrijke speler in de ontstekingsreactie. Tijdens hun katalytische cyclus produceren deze CYP1-enzymen reactieve zuurstofsoorten (ROS), die oxidatieve stress genereren. Bovendien is de AhR verantwoordelijk voor het reguleren van de expressie van pro-inflammatoire cytokines, waaronder IL1β, TNFα, IL23, IL17 en IFNγ. Het kan de balans tussen Th17-lymfocyten en regulerende T-cellen (Tregs) rechtstreeks beïnvloeden, wat mogelijk kan bijdragen aan ontstekingsprocessen in de huid.

Er is echter verder onderzoek nodig om de rol van AhR in de pathogenese van chronische inflammatoire dermatosen beter te definiëren. Dit zal helpen bij het beheersen en voorkomen van deze ziekten, vooral wanneer omgevingsrisicofactoren verband houden met predispositie.

II. Objectief:

Er wordt verondersteld dat de activering van AhR met exogene liganden een rol kan spelen bij de ontwikkeling van atopische dermatitis en psoriasis.

Het hoofddoel is om de niveaus van AhR-padactiveringsmarkers tussen gevallen en controles te vergelijken.

Secundaire doelstellingen zijn onder meer het correleren van omgevingsblootstelling aan AhR-liganden met de ernst van de ziekte bij patiënten.

Ten slotte zullen we de expressie van ontstekings- en AhR-activeringsmarkers in gekweekte mononucleaire cellen uit perifeer bloed (PBMCs) vergelijken na in vitro stimulatie met benzo(a)pyreen.

III. Materiaal en methoden:

We zullen een case-control onderzoek uitvoeren:

• Casus: Patiënten met chronische inflammatoire dermatose overeenkomend met psoriasis of atopische dermatitis.
• Controles: Mensen die de afdeling dermatologie raadplegen en deze pathologieën niet hebben.

Alle deelnemers, inclusief patiënten en controles, zullen een consultatie/ziekenhuisopname en biologische tests ondergaan als onderdeel van hun gebruikelijke medische zorg. Procedures die worden uitgevoerd als onderdeel van het protocol zullen hun zorg niet verstoren.

Er wordt een monster van 10 ml bloed afgenomen voor toxicologisch onderzoek. Er zal 20 ml bloed worden afgenomen voor evaluatie van ontstekings- en AhR-activeringsmarkers.

A. Meting van verontreinigende stoffen Het bloedmonster wordt gecentrifugeerd, het serum wordt vervolgens verzameld en bij -20 C bewaard totdat de bloeddioxinen worden geanalyseerd. 2,3,7,8-tétrachloordibenzo-p-dioxine (TCDD) en polychloorbifenyl 118 (PCB118) zullen in bloed gemeten worden met behulp van gaschromatografie gekoppeld aan hoge resolutie massaspectrometrie (GC-HR-MS).

Voor biologische monitoring van de blootstelling aan PAK's zal 1-Hydroxypyreen (1-OHP) in urine worden gemeten met behulp van hoogwaardige vloeistofchromatografie-massaspectrometrie (LC-MS-MS)

B. Evaluatie van ontstekings- en AhR-activeringsmarkers

• PBMC's zullen worden geïsoleerd uit een bloedmonster van 20 ml met behulp van een standaard Ficoll®-gradiëntprotocol. De geïsoleerde cellen en sera zullen in hoeveelheden worden verdeeld en ingevroren voor daaropvolgende experimenten met de AhR-signaleringsroute.
• Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) zal worden gebruikt om pro-inflammatoire cytokines IL1β, TNFα, IL23, IL17 en IFNγ te meten.
• De concentratie malondialdehyde (MDA) zal worden bepaald met behulp van de ELISA-methode als biomarker voor lipideperoxidatie, die het niveau van oxidatieve stress aangeeft veroorzaakt door reactieve zuurstofsoorten (ROS).
• Fluorochroom-geconjugeerde monoklonale antilichamen (CD4, CD25, CD127, FOXP3, Il17) zullen worden gebruikt in fluorescentie-geactiveerde celsorteerders (FACS) om de aantallen en verhoudingen van verschillende lymfocytenpopulaties in PBMC's te beoordelen. Het onderzoek zal zich richten op Th17- en Treg-niveaus.
• FACS zal worden gebruikt om de expressie van CYP1A1 en CYP1B1, die prototypes zijn van AhR-doelgenen, in PBMC's te beoordelen na specifieke targeting.
• De expressieniveaus van de actieve fracties van AhR en NfkB zullen worden bepaald met behulp van directe immunofluorescentietechniek.
• PBMC's zullen gedurende 48-72 uur worden gekweekt met anti-CD3+/-BaP (50 nM) in een celincubator (37°C, 5% CO2+ gecontroleerde vochtigheid). De interessante parameters, waaronder oxidatieve stress, pro-inflammatoire cytokines en beoordeling van de AhR-route, zullen opnieuw worden beoordeeld na reactivering van lymfocyten door anti-CD3 in de aanwezigheid of afwezigheid van BaP.