Immunologie in de medische praktijk. XXI. Laboratoriumdiagnostiek van immunologische ziekten

Ontwikkelingen in het vakgebied van de immunologie verschaffen steeds meer inzicht in de betrokkenheid van het immuunsysteem bij het ontstaan en het beloop van verscheidene ziekten. Dit heeft ertoe geleid dat bij de diagnostiek en het volgen van het beloop van deze ziekten er een groeiende vraag is naar laboratoriumbepalingen die informatie geven over het immuunsysteem bij een patiënt. Zo kan de clinicus informatie wensen over aangeboren deficiënties van het immuunsysteem en de capaciteit om een goede afweer tegen micro-organismen tot stand te brengen, over allergische reacties, auto-immuunreacties, de samenstelling van de weefselantigenen (ook wel histocompatibiliteits- of HLA-antigenen genoemd) en antistoffen daartegen en over maligniteiten van cellen van het immuunsysteem. Veel immunologisch onderzoek is dan ook gericht op het verkrijgen van inzicht in pathofysiologische mechanismen waarbij het immuunsysteem een rol speelt. Tevens worden in het laboratorium onderzoeksmethoden ontwikkeld om de eigenschappen van het immuunsysteem vast te stellen, waarmee men bij individuele patiënten kan nagaan of afwijkingen van het immuunsysteem oorzaak kunnen zijn van pathologische fenomenen. De opleiding tot medisch immunoloog voorziet in de training van laboratoriumspecialisten in dit vakgebied.

In dit overzicht bespreken wij een aantal laboratoriumbepalingen die nuttig kunnen zijn bij de diagnostiek van immunologische ziekten en bij de beoordeling van het beloop ervan.

aangeboren en verworven deficiënties van het immuunsysteem

Bij een pasgeboren kind wordt de afweer tegen micro-organismen nog in belangrijke mate bepaald door de antistoffen die het van de moeder heeft meegekregen. Aangeboren deficiënties van het immuunsysteem worden daarom meestal slechts geleidelijk klinisch manifest. Bij gezonde zuigelingen en jonge kinderen zijn de componenten van het immuunsysteem nog volop in ontwikkeling: onderdelen van de niet-antigeenspecifieke afweer (complementeiwitten, ‘natural killer’-cellen en neutrofiele granulocyten) bereiken gedurende de eerste zes levensmaanden geleidelijk voldoende capaciteit; verscheidene onderdelen van de antigeenspecifieke afweer (T- en B-lymfocyten, immunoglobulinen en specifieke antistoffen) bereiken pas later voldoende capaciteit, mede afhankelijk van vaccinaties.1 Het is daarom voor de laboratoriumdiagnostiek van immunodeficiënties van belang deze geleidelijke ontwikkeling bij gezonde kinderen goed vast te leggen en de gegevens bij patiënten daaraan te relateren.

In Nederland is de interuniversitaire werkgroep Immunodeficiënties actief op het terrein van immunodeficiënties. Deze werkgroep is samengesteld uit klinisch specialisten (klinisch-immunologisch werkzame kinderartsen en internisten) en laboratoriumspecialisten (medisch immunologen). Zij heeft een protocol opgesteld voor de handelwijze bij vermoede immunodeficiënties. In de internationale literatuur bestaan richtlijnen (‘practice parameters’) voor de diagnose van immunodeficiënties.2

Gegevens over de componenten van het immuunsysteem bij normale Nederlandse kinderen en volwassenen zijn vastgesteld voor immunoglobulinen, antistofvorming na vaccinatie met tetanustoxoïd, en voor lymfocyten en verscheidene subpopulaties van zowel T- als B-lymfocyten. Voor andere onderdelen zoals enkele complementeiwitten zijn gegevens van blanke populaties bekend. Voor recentelijk ontdekte componenten van het immuunsysteem, zoals cytokinen, zijn er nog weinig gegevens over de normale ontogenese.

Immunodeficiënties uiten zich klinisch vooral in de vorm van ernstige chronische of recidiverende infecties. De betekenis van laboratoriumbepalingen bij bevindingen van volledige deficiënties van immunoglobulinen en het volledig ontbreken van een cel(sub)populatie is meestal duidelijk. Daarbij kan thans vaak het ontbreken van een gen, de afwezigheid van genexpressie of de aanwezigheid van mutaties in een gen worden vastgesteld.3

Vooral bij bevindingen van concentraties die verlaagd zijn ten opzichte van die in de normale populatie doet zich het probleem voor van de ogenschijnlijke redundantie van onderdelen van het immuunsysteem. Hiermee wordt bedoeld dat er verscheidene onderdelen van de afweer aangewend kunnen worden voor één en dezelfde functie. Zo kunnen, bij afwezigheid van het immunoglobuline IgA dat zo belangrijk wordt geacht voor de afweer op mucosale oppervlakken, andere immunoglobulinen, met name IgG en IgM, de lokale afweertaken overnemen. Verder speelt ook nog een rol dat niet elk individu in aanraking komt met alle mogelijk denkbare pathogene micro-organismen. Daarom kan een biologisch defect bestaan zonder dat er klinische verschijnselen zijn. Een duidelijk voorbeeld is de bevinding dat afwijkingen in celreceptoren voor immunoglobulinen pas in combinatie met defecten van complementeiwitten gepaard gaan met een verhoogde kans op bacteriële meningitis veroorzaakt door meningokokken. 45 Een ander voorbeeld is dat vooral een gecombineerde deficiëntie van IgA en IgG2 gepaard gaat met recidiverende ernstige luchtweginfecties,6 veel duidelijker dan een deficiëntie van slechts één van de twee. De aandacht van de laboratoriumdiagnostiek en klinische diagnostiek zal zich in de toekomst wellicht verder richten op het opsporen van dergelijke combinaties van stoornissen en het vaststellen van hun betekenis.

De meest voorkomende verworven immunodeficiëntie is aids tengevolge van infectie met het HIV. De aantasting van het immuunsysteem door deze infectie is gedetailleerd in kaart gebracht.7 8 De immunologische diagnostiek in de vorm van het meten van CD4⁺- en CD8⁺-T-lymfocyten in het bloed, en van lymfocytenfuncties, heeft hier een duidelijke rol bij het verkrijgen van inzicht van het stadium van de ziekte, het vaststellen van de prognose en het volgen van het effect van de therapie en van het herstel van immuunfuncties.

allergische reacties

Allergische reacties waarbij het immuunsysteem een rol speelt, zijn door Gell en Coombs ingedeeld in vier typen. Wij bespreken hier alleen de immunologische laboratoriumdiagnostiek die van belang is voor de zogenaamde type-I-reactie, de IgE-gemedieerde overgevoeligheid. Antistoffen van de IgE-klasse spelen een belangrijke rol in de afweer tegen parasitaire infecties. Bij atopische personen kunnen IgE-antistoffen tegen antigenen (in dit verband vaak allergenen genoemd) uit de omgeving, zoals huisstofmijtallergenen, gras- en boompollen en allergenen van huisdieren, echter een nadelig effect sorteren. Deze allergenen kunnen IgE-antistoffen induceren, die zich vervolgens binden aan mestcellen en aan basofiele leukocyten. Wanneer allergenen zich aan deze antistoffen binden, vindt verbinding (‘crosslinking’) van de receptoren plaats, hetgeen leidt tot celactivatie en het vrijkomen van verschillende mediatoren en cytokinen. Deze kunnen een breed scala van pathologische reacties in gang zetten, die zich kunnen uiten in bijvoorbeeld atopisch eczeem of in astma.

De aanwezigheid van IgE-antistoffen, de expositie aan antigenen en de gevoeligheid van verschillende organen voor de effecten van de IgE-geïnduceerde reacties bepalen of bij een individu klinische verschijnselen zullen optreden.

De immunologische laboratoriumdiagnostiek heeft een uitgebreid scala van bepalingen van IgE-antistoffen tegen allergenen beschikbaar, de betekenis daarvan is eerder besproken.9 10 Ook is bij desensibilisatietherapie - een therapie die erop is gericht de effecten van de IgE-geïnduceerde reacties te verminderen - de bepaling van IgG-antistoffen tegen allergenen van belang.11 In de internationale literatuur zijn richtlijnen voor de diagnostische bepalingen bij allergie gegeven.12

In de indeling van allergische reacties volgens Gell en Coombs worden nog drie andere typen reacties onderscheiden. Immunologische laboratoriumdiagnostiek bij de type-II-reacties is onder andere van belang bij de bepaling van autoantistoffen, laboratoriumdiagnostiek bij de type-III-reacties kan een rol spelen bij auto-immuunziekten en bij vasculitiden. Type IV betreft vertraagd-type-overgevoeligheidsreacties.

auto-immuunziekten

Gegeneraliseerde auto-immuunziekten

Bij gegeneraliseerde auto-immuunziekten komen autoantistoffen voor in de circulatie van de patiënt die gericht zijn tegen antigenen die in het gehele lichaam verspreid voorkomen. Het betreft antistoffen tegen intracellulaire componenten (waaronder antinucleaire antistoffen; ANA),1314 en antistoffen tegen IgG (reumafactoren).15 Bij vasculitiden zijn veelal antistoffen tegen eiwitten uit het cytoplasma van neutrofiele granulocyten aantoonbaar (antineutrofielencytoplasmatische antistoffen; ANCA).16 Een overzicht van de verschillende ANA en ANCA staat in tabel 1 en 2. De specificiteit en de sensitiviteit van de aanwezigheid van deze antistoffen zijn voor de diagnose van een aantal ziekten vastgesteld. Hieronder beschrijven wij een korte karakteristiek van enkele autoantistoffen, gevolgd door voorbeelden van aandoeningen waarbij die antistoffen kunnen voorkomen.

- Antinucleaire antistoffen. Hoewel de naam ANA suggereert dat deze antistoffen gericht zijn tegen structuren aanwezig in de celkern, worden door deze groep van antistoffen ook antigenen herkend die voornamelijk in het cytoplasma van de cel voorkomen. De antistoffen zijn gericht tegen nucleïnezuren (anti-DNA) of tegen eiwitten die veelal gebonden aan nucleïnezuren voorkomen in de cel. Eerst kan men screenen op de aanwezigheid van ANA met behulp van een immunofluorescentietest op gekweekte cellen (figuur 1); daarna kan de specificiteit van de aangetroffen antistoffen nader worden bepaald, waarbij gebruikgemaakt wordt van een mengsel van antigenen (extraheerbare nucleaire antigenen (ENA), een mengsel waarin geen DNA aanwezig is) of van min of meer gezuiverde antigenen. Op die wijze kunnen onder andere anticentromeren, anti-dubbelstrengs(ds)-DNA, antihistoneiwit, anti-La/SS-B, anti-Ro/SS-A, anti-Scl70, anti-Sm, en anti-U1RNP worden bepaald (figuur 2).13

- Antineutrofielencytoplasmatische antistoffen. ANCA zijn gericht tegen enzymen in de korrels van neutrofiele granulocyten en monocyten, zoals proteïnase-3 (PR-3), myeloperoxidase (MPO), elastase, lactoferrine en cathepsine-G. ANCA, die op klassieke wijze worden aangetoond door middel van een immunofluorescentietest op donorleukocyten, kunnen worden verdeeld in c-ANCA (meestal berustend op reactie met PR3) en p-ANCA (bij vasculitispatiënten meestal anti-MPO, maar ook anti-elastase). Bij een positieve uitslag van een ANCA-fluorescentietest kan een nadere karakterisering van de antistof worden uitgevoerd met behulp van gezuiverde eiwitten. Meestal wordt hiervoor een ELISA gebruikt, zodat ook (semi)kwantitatieve informatie kan worden verkregen.16 17

Reumatoïde artritis

Bij patiënten met reumatoïde artritis (RA) zijn in de meeste gevallen reumafactoren (Rf) aantoonbaar. Deze autoantistoffen zijn gericht tegen IgG. Ze behoren zelf veelal tot de IgM-klasse. Het komt slechts sporadisch voor dat Rf uitsluitend tot de IgG- of IgA-klasse behoren (IgG-Rf, IgA-Rf) bij afwezigheid van IgM-Rf. IgM-Rf komen voor bij RA, maar ook bij andere auto-immuunziekten, bij subacute bacteriële endocarditis en bij infecties als lepra en tuberculose.15 Een wellicht nuttiger bepaling bij patiënten bij wie men RA vermoedt, is de bepaling van de zogenoemde antiperinucleaire factoren (APF). Hiermee worden antistoffen tegen (pro)filaggrine bepaald, dat is een eiwit afkomstig uit epitheelcellen. Deze test paart een hoge sensitiviteit (70) aan een hoge specificiteit (90).18 Recent onderzoek vanuit Nederland heeft uitgewezen dat bij RA-patiënten vaak antistoffen tegen citrullinebevattende peptiden van (pro)filaggrine kunnen worden aangetoond.19 De bepaling van deze antistoffen wordt nu nog niet in diagnostische setting uitgevoerd.

Lupus erythematodes disseminatus (SLE)

ANA komen bij meer dan 90 van de patiënten met SLE voor.1314 Hun aanwezigheid is niet specifiek voor SLE; ze komen ook nogal eens voor bij andere auto-immuunziekten. De specifiekste test voor SLE is de bepaling van anti-dsDNA-antistoffen.13 Bij individuele patiënten is het verloop van de anti-dsDNA-concentratie gecorreleerd aan het ziektebeloop.20 Soms wordt de therapie hierop afgesteld. Van de overige ANA verdient met name het anti-Sm nog vermelding; alhoewel deze antistoffen slechts bij 20 van de SLE-patiënten voorkomen, zijn ze wel behoorlijk specifiek voor SLE. Tenslotte is ook anti-rRNP specifiek voor SLE, maar het komt slechts bij 10 van de patiënten voor.

Uit het eerdere overzicht over SLE moge duidelijk zijn geworden dat de karakterisering van de antistoffen die in de pathofysiologie van SLE een rol spelen nog volop in ontwikkeling is.21 Dit zou kunnen betekenen dat ondanks de hoge specificiteit van de anti-dsDNA-bepaling in de toekomst andere antistoffen zullen worden bepaald bij SLE.

Andere relevante laboratoriumbepalingen in het kader van SLE hebben betrekking op het complementprofiel.22 Aangeboren deficiënties van complementfactoren uit de klassieke route gaan vaak gepaard met het optreden van gegeneraliseerde auto-immuunziekten, met name SLE. Bij patiënten met immuuncomplexziekten (gegeneraliseerde auto-immuunziekten, nierziekten, vasculitiden) verdient het aanbeveling onderzoek te doen naar mogelijke complementdeficiënties. Bij immuuncomplexziekten worden vaak lage concentraties van complementeiwitten waargenomen die het gevolg zijn van verbruik van complementfactoren. Het profiel van de verschillende complementfactoren kan derhalve een bijdrage leveren aan de differentiële diagnostiek van de verschillende gegeneraliseerde auto-immuunziekten.22 Bij SLE kan het volgen van de concentraties van complementfactoren inzicht geven in mogelijke toename van ziekteactiviteit.23

Andere ziektebeelden

In tabel 1 is naast SLE en RA voor de volgende andere ziekten een overzicht gegeven van voorkomende autoantistoffen en hun betekenis bij de diagnose: syndroom van Sjögren, gemengde bindweefselziekte (‘mixed connective tissue disease’; daarbij vindt men klinische kenmerken van SLE, scleroderma, polymyositis, dermatomyositis en RA), sclerodermie, CREST-syndroom (syndroom van subcutane calcinosis, Raynaud-fenomeen, oesofageale sclerose, sclerodactylie en teleangiëctasieën) en polymyositis-dermatomyositis. Het antifosfolipidesyndroom en de autoantistoffen die daarbij van belang kunnen zijn, kwamen eerder aan de orde in dit tijdschrift.24

Vasculitiden

Bij allerlei vasculitiden, die gekenmerkt worden door ontsteking en necrose van de bloedvaten, kunnen ANCA in de circulatie worden aangetoond (zie tabel 2).16 17 In het bijzonder de specificiteit van anti-PR-3-antistoffen voor de ziekte van Wegener is hoog (> 90 bij actieve ziekte). De titer van de antistoffen lijkt ook te fluctueren met ziekteactiviteit: in veel gevallen gaat een duidelijke ANCA-titerstijging vooraf aan een exacerbatie.25 De concentraties van complementeiwitten zijn vaak verhoogd ten gevolge van de acutefasereactie die bij veel vasculitiden optreedt. Complementactivatie kan dan eventueel worden vastgesteld aan de hand van de bepaling van activatieproducten van complementeiwitten. Verlaagde waarden C1q, C3 of C4 kunnen onder andere voorkomen bij serumziekte en bij hypocomplementemische urticariële vasculitis.

Orgaanspecifieke auto-immuunziekten

Bij orgaanspecifieke auto-immuunziekten is de afwijkende immunologische reactie meestal gericht tegen delen van één orgaan. Voor veel orgaanspecifieke auto-immuunziekten zijn er serologische markers in de vorm van autoantistoffen beschikbaar, zoals besproken in een eerder artikel in deze reeks.26 Autoantistoffen bij orgaanspecifieke auto-immuunziekten zijn onderwerp van intensief onderzoek. Het is daarom goed voorstelbaar dat ten gevolge van toekomstig onderzoek het verdere beleid dan wel het screenen van bepaalde groepen patiënten of individuen met een verhoogd risico zal veranderen, waardoor de indicaties voor het bepalen van sommige (orgaanspecifieke) autoantistoffen zullen worden uitgebreid.

orgaantransplantatie en bloedtransfusie

Het immuunsysteem kan onderscheid maken tussen lichaamseigen en lichaamsvreemde antigenen. Bij transplantaties kunnen immunologische reacties gericht zijn tegen antigenen op de cellen van getransplanteerde organen.

Het HLA-systeem

De belangrijkste van deze transplantatieantigenen - ook wel histocompatibiliteitsantigenen, en weefselantigenen genoemd - zijn de zogenaamde humane-leukocytenantigenen (HLA). Dit zijn glycoproteïnen die voorkomen op de celmembraan. Onderscheiden worden HLA-klasse-I-antigenen, die voorkomen op alle kernhoudende lichaamscellen en op trombocyten, en HLA-klasse-II-antigenen, die voorkomen op monocyten, macrofagen, dendritische cellen, B-lymfocyten en Langerhans-cellen. HLA-II-moleculen kunnen echter ook op tal van andere cellen en weefsels tot expressie komen wanneer die cellen worden geactiveerd.

Een menselijk individu brengt 6 verschillende HLA-I- en 6 verschillende HLA-II-moleculen tot expressie. De genen die de code voor de HLA-moleculen bevatten, zijn polymorf. Er bestaan circa 100 HLA-I-genen en circa 70 HLA-II-genen.

De afstotingsreacties tegen getransplanteerde organen kunnen in belangrijke mate worden verminderd wanneer HLA-moleculen van de ontvanger zoveel mogelijk overeenkomen met die van de donor. Op grond daarvan bestaan er bepalingsmethoden om HLA-typen vast te stellen.

De HLA-moleculen zijn niet alleen van belang bij afstoting van transplantaten. Ook de specificiteit van de immunologische reacties van het individu tegen lichaamsvreemde en lichaamseigen antigenen wordt er in belangrijke mate door bepaald.27 Dit draagt ertoe bij dat er een samenhang bestaat tussen het voorkomen van HLA-moleculen en bepaalde afweerreacties. Gezien het grote aantal andere factoren dat bijdraagt aan de afweerreacties is de bepaling van HLA vrijwel nooit van diagnostische betekenis voor ziekten. Zelfs de bepaling van HLA-B27 speelt in de diagnostiek een ondergeschikte rol, want de aanwezigheid van HLA-B27 impliceert zeker niet een bepaalde diagnose, zoals de ziekte van Bechterew.

Bij bloedtransfusies is het noodzakelijk dat het bloed van de donor compatibel is met de antigene opmaak van de ontvanger, zodat diens antistoffen tegen bloedgroepen geen cellysis kunnen veroorzaken. De bepaling van bloedgroepen en van antistoffen tegen bloedgroepen is daarom van groot belang.

maligniteiten van cellen van het immuunsysteem

In het immunologisch laboratorium worden veelal ook de bepalingen voor de ziekte van Kahler en de ziekte van Waldenström uitgevoerd. Bij deze ziekten zijn er plasmacelwoekeringen of B-celmaligniteiten. Ten gevolge hiervan worden abnormale hoeveelheden immunoglobulinen of fragmenten daarvan in het serum aangetroffen. Aangezien die van één kloon van cellen afkomstig zijn, kunnen de afwijkende eiwitten - monoklonale immunoglobulinen, paraproteïnen - meestal worden vastgesteld aan de hand van het patroon in de eiwitelektroforese. Ze kunnen verder worden gedetermineerd door middel van kwantitatieve bepalingen en door middel van kwalitatieve analyse met behulp van immuno-elektroforese en immunofixatietechnieken. Een belangrijk aspect bij dit onderzoek is dat monoklonale immunoglobulinen bij tal van andere stoornissen van het immuunsysteem kunnen voorkomen, en dat monoklonale immunoglobulinen in het bloed aanwezig kunnen zijn zonder klinische verschijnselen of onderliggende maligniteiten (aangeduid met monoklonale gammopathie van onbekende betekenis: ‘monoclonal gammopathy of unknown significance’ (MGUS)). Onlangs heeft een Nederlandse onderzoeksgroep in dit tijdschrift verslag gedaan van haar bevindingen met betrekking tot deze laboratoriumbepalingen:28 bij 18 van 1464 geregistreerde patiënten met een paraproteïne in het serum werd de diagnose ‘multipel myeloom’ of ‘plasmacytoom’ vastgesteld, bij 14 ‘MGUS’, bij 11 een andere hematologische ziekte die verband houdt met paraproteïnemie, bij 14 een ziekte van intern-geneeskundige aard en bij 43 werd geen definitieve diagnose gesteld. Uit ander onderzoek is gebleken dat bij de diagnose ‘MGUS’ 25 van de patiënten een manifeste maligniteit vertoonde binnen een follow-upperiode van 25-30 jaar. Over de diagnostiek bij deze aandoeningen is begin jaren negentig een consensusrapport verschenen.29 Onlangs is een nieuwe werkgroep samengesteld die een tweede versie van dat rapport zal voorbereiden.

De laboratoriumdiagnostiek bij leukemieën is vanuit immunologisch onderzoek in de afgelopen 15 jaar sterk ontwikkeld. Inzicht in de differentiatie en in de eigenschappen van de klonaliteit van T- en B-lymfocyten en de wijze waarop die kan worden vastgesteld, is daardoor sterk toegenomen. Dit heeft ertoe geleid dat de typering van leukemieën en lymfomen met behulp van monoklonale antistoffen gemeengoed is geworden,30 en dat in speciale gevallen de typering van de maligne cellen van het immuunsysteem kan worden uitgevoerd met moleculair-diagnostische methoden, die gebaseerd zijn op eigenschappen van receptoren van de T- en B-lymfocyten. Een recent rapport van de Nederlandse Vereniging voor Immunologie bevat daarover gedetailleerde beschrijvingen.3

tot slot

Immunologische laboratoriumbepalingen bestrijken het spectrum van aan de ene kant maatwerk voor de individuele patiënt met een (zeldzame) immunodeficiëntie tot aan de andere kant uitgebreide analyse van de relatief frequent voorkomende gegeneraliseerde auto-immuunziekten. Daarbij komen moleculair-biologische toepassingen steeds meer op de voorgrond. Daarnaast zijn klinische validatieonderzoeken en consensus ten behoeve van aanvullende indicaties voor immunologische diagnostiek aan de orde. Medisch immunologen werken daarbij samen met klinisch chemici en medisch microbiologen en de inbreng van immunologische kennis is daarbij een wezenlijke bijdrage. De medisch-immunologische laboratoria zijn ook betrokken bij de ontwikkeling en de implementatie van een samenhangend kwaliteitssysteem voor laboratoria in de gezondheidszorg, gericht op het waarborgen van de kwaliteit van het diagnostisch laboratoriumwerk. Belangrijk is daarbij de intercollegiale toetsing door middel van ringonderzoeken, georganiseerd door de Stichting Kwaliteitsbewaking Medische Immunologie, deels in samenwerking met de Stichting Kwaliteitsbewaking ZiekenhuisLaboratoria, de Stichting Kwaliteitsbewaking Medische Microbiologie en de Stichting Immunotypering Hematologische Oncologie in Nederland.