Beate Hartmannsberger

• Peripheral neuropathies can severely affect patients. Causes for the disease are diverse but can be classified into two main groups, acquired and hereditary. Examples for these two types are chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy (CIDP) and Charcot-Marie-Tooth disease type 1A (CMT1A). CIDP has an estimated prevalence of about 1-9:100 000. In this pathogenetically hetereo- geneous patient group about 5-10% show auto-antibodies against the node of Ranvier and present with distinct symptoms. Treatment with rituximab - a monoclonalPeripheral neuropathies can severely affect patients. Causes for the disease are diverse but can be classified into two main groups, acquired and hereditary. Examples for these two types are chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy (CIDP) and Charcot-Marie-Tooth disease type 1A (CMT1A). CIDP has an estimated prevalence of about 1-9:100 000. In this pathogenetically hetereo- geneous patient group about 5-10% show auto-antibodies against the node of Ranvier and present with distinct symptoms. Treatment with rituximab - a monoclonal antibody that deletes CD20 + B cells - has been shown to be effective in a majority of auto-antibody as- sociated CIDP cases. This suggests that B cells and the produced auto-antibodies might be pathogenic. Previous studies delivered evidence that auto-antibodies alone can induce nerve damage. In this study, the aim was to investigate the pathomechanism of auto-antibodies in vivo and their exact origin: For the analysis of the pathogenicity of auto-antibodies, passive transfer experiments on Lewis rats were performed with whole IgG from a patient with anti-contactin-1 (CNTN1) IgG4 auto-antibodies. IgG was infused through an intrathe- cal catheter targeting the thoracic/lumbar region of the spine over a long-term, 3-week period. In a previous study of our group, the IgG from the same patient has been re- ported to have mild pathogenic effects when applied intraneurally into the sciatic nerve of Lewis rats. In this study however, binding of auto-antibodies to nerve roots could not be detected. Neither evaluation of electrophysiological properties after the injection period nor motor and sensory skills tested throughout the injection period showed differences when compared to animals infused with control IgG. This suggests that in the chronic intrathecal protocol anti-CNTN1 auto-antibodies did not have a pathogenic effect. In peripheral blood, four B cell subsets capable to produce antibodies were previously described: memory B cells, plasmablasts (PBs), B1 cells and CD20 + CD38 hi cells. For the identification of the B cell subsets that produce auto-antibodies, purification and sort protocols as well as an enzyme-linked immuno spot (ELISpot) assay for IgG and IgM were established successfully. Since unstimulated B cell subsets produced very small amounts of IgG and IgM, peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were stimulated with IL-2 and R848 for 72 h prior to sorting. While the memory B cell frequency decreased after stimulation, the frequency of CD20 + CD38 hi cells increased and the overall number of antibody-secreting cells was increased. When stimulating patient PBMCs for 10 days though, detection of anti-neurofascin-155 (NF155) auto-antibodies in supernatants by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was possible in two out of three patient samples. Even though cell sorting was feasible after 10 days of stimulation, detection of auto-antibodies could not be accomplished using antigen-specific ELISpot. Although the implementation of the cell sorting and purification protocol was successful, further adjustments of the antigen-specific ELISpot need to be performed. However, we could show that after 10 days of stimulation auto-antibody detection is possible by ELISA which helps to pre-screen if patient PBMC contain auto-reactive B cells. CMT1A has an estimated prevalence of 1:5000 and is caused by a duplication of the peripheral myelin protein 22 kDa (PMP22) gene. Patients suffer from distal weakness and muscle wasting leading even to wheelchair-dependency in some cases. Although different treatment options for CMT1A have been tested in previous clinical trials, none of them have been successful. In this study, the aim was to identify objective and reproducible outcome measures that assess the actual nerve damage in a large cohort of CMT1A patients by analyzing a series of parameters. Glabrous skin samples were collected from 48 CMT1A, 7 CIDP and 16 small fiber neuropathy patients and 45 healthy controls. 40-µm cryosections from the lateral part of the index finger were double-labeled using immunoflu- orescence to investigate cutaneous innervation. The disease severity which was assessed using the Charcot-Marie-Tooth Neuropathy Score version 2 (CMTNSv2) and ranged between mild to severe (3-27) correlated with age in CMT1A patients. Furthermore, the intraepidermal nerve fiber density (IENFD) was reduced in CMT1A patients in comparison to controls and correlated negatively with the disease severity. In controls however, the IENFD correlated inversely with age. Meissner corpuscle density tended to be reduced and correlated inversely with age in CMT1A patients. This was not observed in healthy controls though. Compared to controls, Merkel cell density was also reduced in CMT1A, while the fraction of denervated Merkel cell was increased and correlated with age. Further differences were revealed concerning the node of Ranvier. Paranodes were shortened and the fraction of long nodes was decreased in CMT1A patients compared to controls. These data suggest that the IENFD, the Meissner corpuscle and Merkel cell densities are possible candidates for outcome measures as they are associated with disease severity or age of patients. However, a reliable statement about the suitability as a marker for disease progression can not be made in this study since only six CMT1A patients agreed to give a follow-up biopsy two years later.…
• Polyneuropathien können Patienten schwer betreffen. Krankheitsursachen sind vielfältig, können jedoch in zwei Hauptgruppen unterteilt werden. Sie können erworben oder genetisch bedingt sein. Beispiele für diese zwei Klassen sind die chronisch inflammatorische demyelinisierende Polyradikuloneuropathie (CIDP) und Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung Typ 1A (CMT1A). CIDP hat eine geschätzte Häufigkeit von etwa 1-9:100 000. 5-10% der Patienten dieser pathogenetisch heterogenen Gruppe weisen Auto-Antikörper gegen den Ranvier’schen Schnürring auf undPolyneuropathien können Patienten schwer betreffen. Krankheitsursachen sind vielfältig, können jedoch in zwei Hauptgruppen unterteilt werden. Sie können erworben oder genetisch bedingt sein. Beispiele für diese zwei Klassen sind die chronisch inflammatorische demyelinisierende Polyradikuloneuropathie (CIDP) und Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung Typ 1A (CMT1A). CIDP hat eine geschätzte Häufigkeit von etwa 1-9:100 000. 5-10% der Patienten dieser pathogenetisch heterogenen Gruppe weisen Auto-Antikörper gegen den Ranvier’schen Schnürring auf und zeigen Symptome, die sich von anderen CIDP-Patienten unterscheiden. Es wurde gezeigt, dass die Behandlung mit Rituximab - einem monoklonalen Antiköper, der CD20+ B-Zellen deletiert - bei der Mehrheit der Auto-Antikörper-assoziierten CIDP-Fälle wirksam ist. Das deutet darauf hin, dass B-Zellen und die produzierten Auto-Antikörper pathogenetisch sein könnten. Frühere Studien liefern Beweise, dass Auto-Antikörper allein Nervenschädigungen verursachen können. Ziel dieser Studie war es, den Pathomechanismus der Auto-Antikörper in vivo zu untersuchen und deren genaue Herkunft zu ermitteln: Um die Pathogenität von Auto-Antikörpern zu ermitteln, wurden Passiv-Transfer-Versuche an Lewis Ratten mit Gesamt-IgG einer Patientin mit anti-CNTN1 IgG4 Auto-Antikörpern durchgeführt. Das IgG wurde mittels eines intrathekalen Katheters, der am thorakalen/lumbalen Abschnitt der Wirbelsäule endete, über eine langzeitige, 3-wöchige Zeitspanne injiziert. Eine frühere Studie unserer Arbeitsgruppe hat gezeigt, dass das IgG derselben Patientin milde pathogenetische Effekte hatte, als diese intraneural in den Ischiasnerv von Lewis Ratten appliziert wurden. In dieser Studie jedoch konnten keine Bindungen von Auto-Antikörpern an die Nervenwurzel ermittelt werden. Patienten-Tiere zeigten keine Unterschiede zu Tieren auf, die mit Kontroll-IgG behandelt wurden, weder in der Untersuchung von elektrophysiologischen Eigenschaften nach der Injektionszeit noch bezüglich motorischer und sensorischer Fähigkeiten, die auch während der Injektionszeit getestet wurden. Dies deutet darauf hin, dass anti-CNTN1 Auto-Antikörper keinen pathogenetischen Effekt bei Anwendung des chronischen, intrathekalen Protokolls hatten. In peripherem Blut wurden vier B-Zell-Subgruppen beschrieben, die fähig sind, Antikörper zu produzieren: Gedächtnis-B-Zellen, Plasmablasten, B1-Zellen und CD20+ CD38hi B-Zellen. Um die Auto-Antikörper-produzierenden B-Zell-Subtypen zu identifizieren, wurden Protokolle zur Anreicherung und zum Sortieren sowie zum ELISpot für IgG und IgM erfolgreich etabliert. Da die Produktion von IgG- und IgM-Antikörpern in unstimulierten B-Zell-Subtypen sehr gering war, wurden mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMCs, peripheral blood mononuclear cells) mit IL-2 und R848 vor dem Sorten für 72 h stimuliert. Während die Häufigkeit von Gedächtnis-B-Zellen nach der Stimulation abnahm, ist die Häufigkeit von CD20+ CD38hi B-Zellen gestiegen und die Gesamtzahl an Antikörper-sezernierenden Zellen hat zugenommen. Wurden Patienten PBMCs jedoch für 10 Tage stimuliert, konnten Auto-Antikörper in Überständen mittels ELISA in zwei von drei Patientenproben ermittelt werden. Obwohl das Sorten nach 10-tägiger Stimulation immernoch durchführbar war, war die Detektion von Auto-Antikörper durch antigenspezifischen ELISpot nicht erfolgreich. Trotz der gelungenen Etablierung der Anreicherungs- und Sortierungsprotokolle müssen weitere Einstellarbeiten am antigenspezifischen ELISpot-Protokoll vorgenommen werden. Trotzdem konnten wir zeigen, dass die Detektion von Auto-Antikörpern nach 10-tägiger PBMC-Stimulation mittels ELISA möglich ist, was dabei hilft zu ermitteln, ob Patienten-PBMCs auto-reaktive B-Zellen enthalten. CMT1A hat eine geschätzte Häufigkeit von etwa 1:5000 und wird durch eine Duplikation des PMP22-Gens (peripheral myelin protein 22 kDa) verursacht. Patienten leiden unter distaler Schwäche und Muskelschwund, was in manchen Fällen sogar zu Rollstuhlabhängigkeit führen kann. Obwohl verschiedene Behandlungsmöglichkeiten für CMT1A in früheren Studien getestet wurden, ist keine von ihnen erfolgreich gewesen. Das Ziel dieser Studie war es, objektive und reproduzierbare Outcome-Parameter, die den tatsächlichen Nervenschaden bemessen, in einer großen Kohorte von CMT1A-Patienten zu identifizieren, wozu eine Reihe an Parametern analysiert wurde. Von 48 CMT1A-, 7 CIDP- und 16 small fiber neuropathy- Patienten und 45 gesunden Kontrollen wurden unbehaarte Hautproben der lateralen Region des Zeigefingers entnommen. An diesen wurden Doppelfluoreszenzfärbungen vorgenommen, um die kutane Innervation zu untersuchen. Der Krankheitsgrad der CMT1A-Gruppe, der durch den Charcot-Marie-Tooth Neuropathy Score version 2 eingestuft wurde, erstreckte sich von mild bis schwer (3-27) und korrelierte mit dem Alter der Patienten. Zudem war die intraepidermale Nervenfaserdichte (IENFD) reduziert in CMT1A-Patienten im Vergleich mit gesunden Kontrollen und korrelierte invers mit dem Krankheitsgrad der Patienten. In gesunden Kontrollen korrelierte jedoch die IENFD invers mit dem Alter. Die Dichte der Meissner-Körperchen neigte zu Abnahme in CMT1A-Patienten und korrelierte negativ mit deren Alter, was nicht in gesunden Kontrollen beobachtet wurde. Im Vergleich mit gesunden Kontrollen war die Dichte der Merkel-Zellen ebenfalls verringert in CMT1A, während der Anteil von denervierten Merkel-Zellen erhöht war und mit dem Alter korrelierte. Weitere Unterschiede wurden am Ranvier’schen Schnürring festgestellt. Paranodale Regionen waren verkürzt und der Anteil von langen Schnürringen war erhöht in CMT1A-Patienten im Vergleich zu den Kontrollen. Diese Daten deuten darauf hin, dass die IENFD, die Dichten der Meissner-Körperchen und Merkel-Zellen potentielle Kandidaten für Outcome-Parameter sind, da sie entweder mit dem Krankheitsgrad oder dem Alter zusammenhängen. Jedoch kann in dieser Studie keine verlässliche Aussage über die Eignung dieser Parameter als Marker für den Krankheitsfortschritt gemacht werden, da zwei Jahre später nur sechs CMT1A-Patienten zu einer Folgebiopsie eingewilligt haben.…