Thesis defense Emma de Fraiture

All promotions can be followed live via this link: 
​https://www.uu.nl/en/organisation/utrecht-university-hall/schedule

Ernstig lichamelijk letsel, grote operaties en botbreuken bij kwetsbare ouderen gaan gepaard met een systemische afweerrespons. Trauma is daarmee geen verzameling van lokale verwondingen, maar een aandoening die het hele lichaam treft. De aangeboren afweerreactie die volgt op weefselschade, de zogenaamde ‘first hit’, is bedoeld om schade te herstellen en infecties te voorkomen. Een te sterke of ontregelde reactie kan echter leiden tot complicaties zoals infecties, orgaanfalen of vertraagd herstel. Operaties na trauma vormen een ‘second hit’ die deze reactie verder kan versterken en het risico op complicaties verhoogt. Toch ontwikkelt niet elke patiënt bij vergelijkbare letselernst een uitgesproken afweerrespons of infectie, wat wijst op individuele verschillen. Meer inzicht in deze reactie is essentieel om risicopatiënten tijdig te herkennen, behandelingen gerichter toe te passen en overbehandeling te voorkomen.

Neutrofielen zijn de meest voorkomende witte bloedcellen in het bloed en spelen een sleutelrol in de vroege afweer na trauma. Ze worden als eerste geactiveerd en gemobiliseerd naar de plaats van weefselschade. Hier verwijderen ze micro-organismen en celresten en dragen ze bij aan infectiepreventie en wondgenezing. Dit doen ze via fagocytose (‘eten’ van debris en bacteriën), het uitscheiden van enzymen uit hun granules, de productie van reactieve zuurstofmetabolieten, en de vorming van zogenaamde neutrophil extracellular traps (NETs), waarmee ze bacteriën kunnen vangen.

Na ernstig letsel verandert niet alleen de activiteit van neutrofielen, maar ook hun samenstelling. Zo neemt het aantal jonge neutrofielen met een bandvormige kern in het bloed sterk toe. Deze cellen zijn afkomstig uit het beenmergreservoir, waarvandaan zij onrijp worden opgeroepen. Daarnaast wordt versnelde aanmaak van bloedcellen in het beenmerg opgestart, een proces dat bekendstaat als ‘emergency granulopoiesis’. De onrijpe neutrofielen in het bloed zijn vaak hyperactief, hebben een verhoogd potentieel om weefselschade te veroorzaken, maar missen de volledig vormgegeven functies van volwassen cellen, zoals gerichte migratie naar infectiehaarden en gereguleerde interactie met andere immuuncellen. In een later stadium worden juist meer hypergesegmenteerde neutrofielen in het bloed gezien. Deze cellen hebben een lagere bacteriedodende capaciteit en kunnen bijdragen aan immuunsuppressie door interactie met andere immuuncellen. Niet alleen het uiterlijk en het aantal neutrofielen verandert na trauma, maar ook hun functie. Een duidelijk voorbeeld is dat deze cellen minder goed reageren op signalen die hen normaal gesproken naar een infectiegebied sturen. Zo reageren ze bijvoorbeeld nauwelijks op formylpeptiden, kleine eiwitdeeltjes afkomstig van bacteriën, die normaal een snelle activering en gerichte migratie veroorzaken. Dit functieverlies wijst op een verstoorde afweer en gaat samen met een verhoogd risico op infecties zoals sepsis of longontsteking.
Deze veranderingen kunnen worden vastgelegd door het meten van maturatie- en activatiemarkers op de oppervlakte van neutrofielen. Door patronen in deze expressie te herkennen, is een gedetailleerd en dynamisch beeld van de systemische afweerrespons na weefselschade ontstaan.

De komst van volledig geautomatiseerde flow cytometrie maakt het mogelijk om deze veranderingen snel en betrouwbaar aan het bed van de patiënt te meten. Binnen twintig minuten kan met minimale handelingen een analyse worden uitgevoerd, zonder dat cellen eerst in een laboratorium hoeven te worden verwerkt. Dit voorkomt activatie van neutrofielen buiten het lichaam en maakt het haalbaar om buiten kantooruren immuunmonitoring toe te passen in spoedsituaties, op de intensive care, of bij operaties.
Toepassing van deze techniek toont aan dat neutrofielen in het bloed kort na letsel of operatie duidelijke veranderingen ondergaan. Een belangrijk kenmerk is het verschijnen van de onrijpe, bandvormige neutrofielen met CD16laag/CD62Llaag-profiel. Deze combinatie blijkt voorspellend voor infectieuze complicaties en slechte uitkomsten, zelfs wanneer klassieke klinische parameters of letselscores gebaseerd op anatomie geen verhoogd risico suggereren.

De mate van inflammatie is niet eenduidig afhankelijk van de anatomische ernst van het letsel. Bij patiënten met beperkt weefselletsel maar ernstig hersenletsel blijft de afweerreactie soms relatief mild, ondanks hoge letselscores. Omgekeerd tonen sommige patiënten met ogenschijnlijk gering letsel duidelijke tekenen van immunologische activatie. Dit benadrukt dat conventionele scores gebaseerd op anatomie, zoals de Injury Severity Score (ISS) slechts gedeeltelijk het biologische effect van letsel weerspiegelen, en dat directe meting van afweerrespons aanvullende, patiënt specifieke informatie oplevert.

Ook bij geplande operaties, zoals buik- en hartchirurgie, treden acute en meetbare veranderingen op in het neutrofielenprofiel in het bloed. Deze veranderingen weerspiegelen een systemische ontstekingsreactie, die sterker is bij patiënten die een grote buikoperatie ondergingen dan bij patiënten die een bypassoperatie kregen. Dit wijst op een intensievere activatie van de afweer bij uitgebreide buikchirurgie. In de geriatrische zorg biedt het meten van de afweerrespons mogelijkheden voor risicostratificatie bij kwetsbare patiënten met een gebroken heup. In deze kwetsbare populatie kunnen patronen van receptor expressie op neutrofielen helpen om het operatierisico beter in te schatten en het gesprek over behandelgrenzen te ondersteunen. Bepaalde neutrofiel fenotypen zijn geassocieerd met gunstige uitkomsten, terwijl andere gepaard gaan met een verhoogde kans op complicaties of sterfte. De interpretatie van deze fenotypen vereist inzicht in timing en context. Een fenotype dat direct na letsel normaal is, kan na enkele dagen wijzen op vertraagd herstel of voortgaande overactiviteit van de afweerrespons. De betekenis van een bepaald profiel hangt af van het moment van meten, de klinische toestand en de onderliggende fysiologische reserve van de patiënt. Leeftijd, comorbiditeit, en vooraf bestaande immuunactivatie (zoals bij inflamm-aging) beïnvloeden deze respons.

Het classificeren van neutrofiel fenotypen kan visueel gebeuren aan de hand van tweedimensionale CD16/CD62L dotplots, waarbij categorieën van 0 (geen activatie) tot 6 (ernstige activatie) worden onderscheiden (Figuur 4). Deze methode blijkt in de praktijk goed uitvoerbaar, ook door clinici zonder uitgebreide ervaring met flow cytometrie. De onderlinge overeenstemming is hoog, zeker wanneer de classificatie wordt teruggebracht tot een tweedeling (lage versus hoge activatie van afweerrespons). Tegelijkertijd biedt de volledige zeven-categorie indeling waardevolle nuance voor onderzoek en geavanceerde klinische interpretatie.

Om deze fenotypen klinisch bruikbaar te maken, is verdere standaardisering en schaalbare implementatie nodig. Grootschalige dataverzameling, zoals recent gestart binnen de internationale PREDICT-samenwerking, gaat het mogelijk maken om voorspelmodellen te bouwen op basis van neutrofiel fenotypen. De ontwikkeling van algoritmes voor automatische interpretatie, vergelijkbaar met gezichtsherkenning in beeldanalyse, vormt een logische volgende stap. Deze modellen moeten niet alleen accuraat zijn, maar ook begrijpelijk en toepasbaar binnen de workflow van acute zorg, zodat artsen en verpleegkundigen snel en betrouwbaar kunnen handelen op basis van de afweerrespons.

In de toekomst kan neutrofiel profilering helpen om betere behandelkeuzes te maken. Bij de opvang na een ongeluk geeft het snel inzicht in de afweerstatus van een patiënt. Als de afweer sterk geactiveerd is, kan dat aanleiding zijn om operaties uit te stellen of te kiezen voor een stapsgewijze ‘damage control’ strategie. Ook tijdens de opname kunnen veranderingen in neutrofiel fenotypen vroegtijdig wijzen op een beginnende infectie, nog vóórdat er koorts of afwijkende bloedwaarden ontstaan. Dit maakt het mogelijk om tijdig antibiotica te starten of intensiever te monitoren. Door de afweerrespons actief te volgen, kunnen behandelingen beter worden afgestemd op het immuunsysteem van de patiënt.

Door het combineren van technische innovatie met klinische toepasbaarheid ontstaat een nieuwe generatie van immuundiagnostiek: snel, patiënt specifiek en geïntegreerd in het besluitvormingsproces. Daarmee wordt de weg vrijgemaakt voor immuun-beschermende chirurgie, waarin behandelingen worden afgestemd op de immuunstatus van de individuele patiënt, met als doel complicaties te voorkomen, herstel te versnellen en zorg op maat te bieden.