In depth analyses of peripheral blood immune cell populations in patients with psoriasis - effect of biological treatment and alternative medicine

Abstract

Psoriasis er en kronisk immun-mediert sykdom i huden med systemisk betennelse og ledsagende komorbiditeter. Selv om alvorlighetsgraden av sykdommen kan variere over tid, lider de fleste pasienter med psoriasis av mild til moderat sykdom. I mange tilfeller vil lokal behandling være tilstrekkelig for å kontrollere symptomene, men på bekostning av flere bivirkninger. ω-3 flerumettede fettsyrer (PUFA) har vist lovende resultater i kliniske studier med mild til moderat psoriasis. Opptil en tredjedel av pasienter med psoriasis er rammet av psoriasisartritt (PsA). Målrettet behandling med biologiske terapier har forvandlet behandlingen av begge sykdommene. Til tross for suksessen med terapi for noen pasienter, fremhever imidlertid eksistensen av pasienter hvis symptomer ikke blir bedre med anvendt behandling, behovet for prediktive biomarkører for respons og mer målrettet behandlingstilnærming som bør forbedre pasientbehandlingen og gi betydelige økonomiske besparelser. I studie I undersøkte vi virkningen av fosfolipidbundet dokosaheksaensyre (DHA) og eikosapentaensyre (EPA) i silderognolje (HRO) på sirkulerende immuncelleaktivitet og plasmacytokinnivåer ved ikke-alvorlig plakkpsoriasis. Plasmakonsentrasjonene av cytokiner ble målt med Luminex-teknologi og sirkulatorisk immuncelleaktivitet ble analysert ved flerfarget flowcytometri. I studie II brukte vi flowcytometri for å utføre dyptgående fenotyping av perifere blodmononukleære celler (PBMC) og undersøke deres respektive aktivitet gjennom ekspresjon av celleoverflatemarkører i friske kontroller og pasienter med moderat til alvorlig plakkpsoriasis/PsA på stabil anti- tumornekrosefaktor (TNF) behandling. I studie III utførte vi immunanalyser av dendritiske cellepopulasjoner (DC) hos pasienter med moderat til alvorlig plakkpsoriasis/PsA, før og under behandling med anti-TNF-medisinene infliksimab (IFX), etanercept, anti-IL-17A secukinumab, og anti-IL12/IL-23 ustekinumab, for å identifisere immuncellepopulasjoner/undergrupper i forhold til klinisk respons. I alle studiene ble kliniske og standard laboratorieparametre inkorporert i analysene. I studie I var positivt klinisk utfall av ω-3 PUFA hos pasienter med psoriasis muligens relatert til de reduserte nivåene av CCL2 og økte nivåer av IFN-γ over tid. I tillegg støttet redusert aktivitet på grunn av lavere ekspresjon av CD38 på CD4+ and CD8+ T celler, og CD56bright NK celler T-celler den gunstige effekten av HRO-tilskudd. I studie II beholder pasienter med psoriasis eller/og PsA på stabil biologisk behandling med infliksimab (IFX) fortsatt spor av sykdommen og har fenotypiske egenskaper. Økningen i aktive mellomliggende CD14+CD16+ monocytter reflekterte den bevarte pågående systemiske betennelsen. Den gunstige effekten av IFX-behandling ble imidlertid reflektert i redusert cytotoksisitet av NK-celler i begge pasientgruppene og CD8+ T-celler hos pasienter med PsA. I studie III skilte utforskede frekvenser av DC-populasjoner og deres undergrupper seg hos pasienter sammenlignet med kontroller, så vel som pasienter med psoriasis sammenlignet med PsA, men endret seg stort sett ikke ved behandling. De vedvarende lave nivåene av pDC i perifertblod hos pasienter med PsA kan relateres til tilstedeværelsen av leddgikt og bør undersøkes videre. Vedvarende reduksjon av CD5+ DC2 hos secukinumab-behandlede pasienter kan sannsynligvis være relatert til tilstedeværelsen av PsA og lavere behandlingsrespons. Ytterligere studier av cytokiner og perifere mononukleære blodceller kan være av stor betydning i den videre stratifiseringen av pasienter for passende terapeutiske intervensjoner. Mer personlig behandling kan forbedre livskvaliteten og endre forløpet av komorbiditeter.

Psoriasis is a chronic immune-mediated disease of the skin with systemic inflammation and accompanied comorbidities. Although the disease severity may vary over time, most patients with psoriasis suffer from mild to moderate disease. In many cases, local treatment will be sufficient to control the symptoms, but at the cost of several side effects. ω-3 poly-unsaturated fatty acids (PUFA) have shown promising results in clinical trials with mild-to-moderate psoriasis. Up to one-third of patients with psoriasis are affected with psoriatic arthritis (PsA). Targeted treatment with biologic therapies has transformed the management of both diseases. However, despite the success of therapy for some patients the existence of patients whose symptoms do not improve with applied treatment, highlight the needs for predictive biomarkers of response and more targeted treatment approach that should improve patient care and deliver substantial economic savings. The general aim of this dissertation was to explore the systemic immune response through clinical and biological investigation and to identify disease-specific immune profiles and indicators in patients with psoriasis of different disease severity, treated with alternative medicine and biological treatment. In study I, we explored the impact of phospholipid bound docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) contained in herring roe oil (HRO) on circulating immune cell activity and plasma cytokine levels in non-severe plaque psoriasis. The plasma concentrations of cytokines were measured by Luminex technology and circulatory immune cell activity was analyzed by multicolor flow cytometry. In study II, we employed flow cytometry to perform in-depth phenotyping of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and examine their respective activity through the expression of cell surface markers in healthy controls and patients with moderate to severe plaque psoriasis/PsA on stable anti-tumor necrosis factor (TNF) treatment. In study III, we performed immune analyzes of dendritic cell (DC) populations in patients with moderate to severe plaque psoriasis/PsA, before and during therapy with the anti-TNF drugs infliximab (IFX), etanercept, the anti-IL-17A secukinumab, and the anti-IL12/IL-23 ustekinumab, to identify immune cell populations/subsets relative to clinical response. In all studies, clinical and standard laboratory parameters were incorporated in the analyses. In study I, positive clinical outcome of ω-3 PUFAs in patients with psoriasis was possibly related to the decreased levels of CCL2 and increased levels of IFN-γ over time. Additionally, reduced activity due to lower expression of CD38 on CD4+ and CD8+ T cells, and CD56bright NK cells supported the beneficial effect of HRO supplementation. In study II, patients with psoriasis or/and PsA on stable biological treatment with infliximab (IFX) still retain imprint from the disease and have phenotypic peculiarity. The increase in active intermediate CD14+CD16+ monocytes reflected the preserved ongoing systemic inflammation. However, the beneficial effect of IFX treatment was reflected in reduced cytotoxicity of NK cells in both patient groups and CD8+ T cells in patients with PsA. In study III, explored frequencies of DC populations and their subsets differed in patients compared to controls as well as patients with psoriasis compared to PsA, but mostly did not change upon treatment. However, the persisting low levels of pDC in peripheral blood in patients with PsA might relate to the presence of arthritis and should be further investigated. Sustained reduction of CD5+ DC2 subset in secukinumab-treated patients could probably be related to the presence of PsA and lower treatment rensponsiveness. Further studies of cytokines and peripheral blood mononuclear cells may be of great importance in the further stratification of patients for appropriate therapeutic interventions. More personalized treatment can improve quality of life and change the course of comorbidities.