In den letzten Jahren gewann das Konzept der Paranodopathien als eigene Krankheitsentität der inflammatorischen Polyneuropathien zunehmend an Bedeutung. Die Forschung konzentrierte sich dabei überwiegend auf die chronisch inflammatorische Polyradikuloneuropathie (CIDP). In dieser Arbeit werden (para-)nodale Antikörper gegen Neurofascin-155, panNeurofascin, Contactin-1 und Caspr-1 in einer großen Kohorte von Patienten mit Guillain-Barré-Syndrom (GBS) und CIDP nachgewiesen. Patienten mit Anti-panNeurofascin-Antikörpern zeigten besonders schwere Verlaufsformen. Patienten mit anderen (para-)nodalen Antikörpern zeigten je nach IgG-Subklasse der Antikörper spezifische klinische Merkmale und ein unterschiedliches Ansprechen auf die Therapie. Die Arbeit zeigt, dass die Bestimmung (para-)nodaler Antikörper bei Patienten mit GBS und CIDP im klinischen Alltag zur Einordung der Prognose und Therapieplanung sinnvoll sein kann. / In the last years the concept of paranodopathy as an own disease entity has gained more relevance. So far, most studies focused on chronic inflammatory polyneuropathy (CIDP). In this study, autoantibodies against neurofascin-155, pan-neurofascin, contactin-1, and capsr-1 in a cohort of Guillain-Barré-syndrome (GBS) and CIDP were detected. All patients with anti-pan-neurofascin-antibodies suffered from a very severe course of disease. Patients with other (para-)nodal autoantibodies showed common clinical features and therapeutic response depending on the autoantibody and their IgG-subclasses. This study shows that (para-)nodal autoantibodies should be determined in GBS and CIDP to estimate clinical course and therapeutic response.

Die (Para-)nodopathie ist neben der primär axonalen und der primär demyelinisierenden Polyneuropathie eine neue Krankheitsentität, die sich durch eine Schädigung der Funktion des Ranvierschen Schnürringes auszeichnet. Die Forschung zu (para-)nodalen Autoantikörpern fokussierte sich bislang hauptsächlich auf Neurofascin-155- und Contactin-1-Autoantikörper der Subklasse IgG4. In dieser Studie wurden die Seren von insgesamt 264 PatientInnen mit CIDP, GBS oder anderen Formen von Polyneuropathien mittels Bindungsassays an murinen Ischiadicuszupfnerven und gegebenenfalls ELISA auf (para-)nodale Autoantikörper gescrennt. Positive Autoantikörperbefunde wurden bei IgG-Autoantikörpern mittels Bindungsassays an transfizierten HEK-293-Zellen und bei IgM-Autoantikörpern mittels Western Blot bestätigt. ELISA Untersuchungen dienten zur näheren Spezifizierung. Weiterhin wurde die zeitabhängige Wirkung von Contactin-1-Autoantikörpern im Zellkulturmodell untersucht. Die im folgenden dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die (Para-)nodopathie nicht auf die bisher am häufigsten beschriebene Erkrankung mit IgG4-Autoantikörpern beschränkt werden sollte. Bei dem extrem schwer betroffenen IgG-Patient 1 konnte ein Pan-Neurofascin-IgG3-Autoantikörper nachgewiesen werden. Als charakteristische Symptome für diese Autoantikörper konnten in Übereinstimmung mit weiteren Fallberichten Tetraplegie, Beatmungspflichtigkeit sowie eine schwere Hirnnervenbeteiligung bis zur Locked-In-Symptomatik identifiziert werden. Diese Patienten heben sich deutlich von den PatientInnen mit den bisher hauptsächlich beschriebenen Neurofascin-155-IgG4-Autoantikörpern ab, die wie IgG-Patient 2 charakteristischerweise in jungem Alter an einer CIDP mit Tremor ohne Besserung unter IVIG-Therapie leiden. Es wurden fünf PatientInnen mit Neurofascin-155-IgM-Autoantikörpern identifiziert, die eine akut beginnende Erkrankung mit Tetraparese, Tremor und neuropathischen Schmerzen zeigten. Ob sich dieser Phänotyp als charakteristisch für eine Neurofascin-155-IgM-(Para-)nodopathie bestätigt, sollte in weiteren Studien untersucht werden. Im murinen Zellkulturmodell an cerebellären Neuronen und Spinalganglienneuronen zeigte sich nach Inkubation mit Contactin-1-IgG-Patientenantikörpern eine zeitabhängige, rasch reversible Verminderung der Contactin-1-Protein-Expression in immunhistochemischen Färbungen sowie Western Blots, die durch eine Internalisierung des Contactin-1-Proteins erklärbar wäre. Der Angriff von Autoantikörpern an Spinalganglienneuronen und cerebellären Neurone sollte in weitere pathophysiologische Überlegungen miteinbezogen werden, da hierdurch typische Symptome der (Para-)nodopathie wie eine sensible Ataxie oder ein cerebellärer Tremor erklärt werden könnten. / (Para-)nodopathy is besides primary axonal and primary demyelinating polyneuropathy a new disease entity characterized by damage to the function of the node of ranvier. Research on (para)nodal autoantibodies has up to now mainly focused on neurofascin-155 and contactin-1 autoantibodies of IgG4 subclass. In this study sera from 264 patients with CIDP, GBS, or other forms of polyneuropathies were screened for the presence of (para-)nodal autoantibodies by binding assays on murine sciatic nerve and ELISA. Positive autoantibody findings were confirmed by binding assays on transfected HEK-293 cells for IgG autoantibodies and by western blot for IgM autoantibodies. ELISA assays were used for further specification. Furthermore the time-dependent effect of contactin-1 autoantibodies was investigated in a cell culture model. The results, presented in the following, show that (para-)nodopathy should not be limited to the up to now most commonly described disease with IgG4 autoantibodies. In the extremely severely affected IgG patient 1 pan-neurofascin IgG3 autoantibodies were detected. In accordance with other case reports tetraplegia, the need for artificial ventilation and severe cranial nerve involvement up to locked-in syndrome could be identified as characteristic symptoms for these autoantibodies. These patients clearly differ from the patients with neurofascin-155 IgG4 autoantibodies, which have been mainly described so far and who, like IgG patient 2, characteristically suffer from CIDP with tremor, have a younger age of onset and do not show improvement under IVIG therapy. Five patients with neurofascin-155 IgM autoantibodies were identified, who showed acute onset disease with tetraparesis, tremor, and neuropathic pain. Whether this phenotype is confirmed to be characteristic of neurofascin-155 IgM (para-)nodopathy should be investigated in further studies. In the murine cell culture model of cerebellar granule neurons and dorsal root ganglion neurons, incubation with contactin-1 IgG patient antibodies showed a time-dependent, rapidly reversible decrease in contactin-1 protein expression in immunohistochemical staining as well as western blots, which could be explained by internalization of contactin-1 protein. The effect of autoantibodies on dorsal root ganglion neurons and cerebellar granule neurons should be considered in further pathophysiological considerations, as this could explain typical symptoms of (para-)nodopathy such as sensory ataxia or cerebellar tremor.

In this project two novel murine autoimmune models were to be established in an attempt to further investigate the nervous system disorders of Multiple Sclerosis and Guillain Barré Syndrome. Previous experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) and experimental autoimmune neuritis (EAN) models have demonstrated that T cells play a major role in these diseases. Which roles CD4 and CD8 T cells specifically have in the initiation, propagation and termination of an autoimmune nervous system disorder remains controversial. To this end two transgenic mice specifically expressing the neo-antigen (Ag) ovalbumin (OVA) in either the central nervous system (CNS) or peripheral nervous system (PNS) were to be generated. The myelin basic protein (MBP) is a major component of the myelin sheath both within the CNS and the PNS. Therefore the MBP promoter was employed for its distinct regulatory elements to facilitate exclusive CNS or PNS OVA expression. The adoptive transfer of OVA specific MHCI restricted (OT-I) and MHCII restricted (OT-II) TCR Tg T cells extended the OVA Tg mouse model by allowing potentially encephalitogenic T cells to be tracked in vivo. Specificity for the target Ag should enable the dynamic role of antigen specific T cells in neuroinflammatory diseases to be revealed in more detail. / Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zwei neue Mausmodelle für Autoimmunerkrankungen etabliert, um weitere Fortschritte bei der Aufklärung der zellulären und molekularen Interaktionen bei den Erkrankungen des Nervensystems Multiple Sklerose und Guillain Barré Syndrom zu erzielen. In früheren Experimenten mit EAE (experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis) und EAN (experimentelle autoimmune Neuritis) konnte bereits gezeigt werden, dass T-Zellen eine Hauptrolle bei diesen Erkrankungen spielen, wobei jedoch die Bedeutung von CD4 bzw. CD8 T-Zellen im Einzelnen noch nicht aufgeklärt ist. Zu diesem Zwecke sollten zwei transgene (Tg) Mauslinien generiert werden, die speziell entweder im peripheren (PNS) oder im zentralen (ZNS) Nervensystem das Zielantigen OVA exprimieren. MBP ist eine Hauptkomponente der Myelinscheide sowohl im ZNS als auch im PNS. Daher kam der Myelin Basic Protein (MBP) Promoter zum Einsatz, dessen unterschiedliche regulatorischen Elemente eine Expression von intaktem OVA ausschließlich im ZNS bzw. ausschließlich im PNS steuern können. Eine Erweiterung dieser OVA tg Mausmodelle stellte der adoptive Transfer von OVA spezifischen MHCI-restringierten OTI und MHCII-restringierten OTII T-Zellen dar, da es so möglich wurde, potentiell enzephalitogene T-Zellen in vivo zu verfolgen. Dadurch sollte ebenfalls eine detailliertere Darstellung der dynamischen Rolle von antigenspezifischen T-Zellen bei neuroinflammatorischen Erkrankungen ermöglicht werden.

Kürzlich wurden bei immunvermittelten Neuropathien Autoantikörper gegen Proteine des paranodalen axoglialen Komplexes beschrieben. Deren Charakteristika, Prävalenzen, pathophysiologische Relevanz sowie Bedeutung für Diagnostik und Therapie sind jedoch noch nicht abschließend erforscht. In dieser Studie wurden daher Seren und Plasmapheresematerial (PE-Material) von 150 Patienten mit inflammatorischen Neuropathien, nämlich 105 mit chronisch inflammatorischer demyelinisierender Polyneuropathie (CIDP), 21 mit Guillain- Barré-Syndrom (GBS) und 24 mit multifokaler motorischer Neuropathie (MMN), welche etablierte diagnostische Kriterien der jeweiligen Krankheit erfüllen, sowie 74 Kontrollen mittels immunhistochemischen Färbungen an murinen Zupfnervenpräparaten und/oder ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) auf Autoantikörper gegen die paranodalen Proteine Caspr, Contactin-1 und Neurofascin- 155 untersucht. Bei positivem Ergebnis wurde deren Spezifität mittels immunhistochemischen Färbungen an transfizierten HEK (Human embryonic kidney)- 293-Zellen und Präinkubationsversuchen bestätigt. Es wurden die IgG-Subklassen und die Antikörpertiter bestimmt und das Komplementbindungsverhalten unter Zugabe von intravenösen Immunglobulinen (IVIG) mit zellbasierten und ELISA-basierten Methoden analysiert. Klinische Merkmale und das Therapieansprechen Antikörper-positiver Patienten wurden ermittelt und mit den experimentellen Ergebnissen in Zusammenhang gesetzt. IgG-Autoantikörper gegen Contactin-1 konnten bei vier Patienten mit CIDP nachgewiesen werden, IgG-Autoantikörper gegen Caspr bei einem Patienten mit CIDP und einer Patientin mit GBS. Es konnten keine weiteren Autoantikörper bei CIDP-Patienten, GBS-Patienten, MMN-Patienten oder bei den Kontrollen detektiert werden. Die Prävalenz von Autoantikörpern gegen axogliale paranodale Proteine liegt somit in dieser Studie bei jeweils 4,76% bei CIDP und GBS und 0% bei MMN. Die Antikörper gehörten bei Patienten in der akuten Erkrankungsphase (zwei der CIDP-Patienten mit Anti-Contactin-1-Autoantikörpern und eine GBS-Patientin mit Anti-Caspr-Autoantikörpern) hauptsächlich den Subklassen IgG1 und IgG3 an, bei Patienten in der chronischen Phase (zwei der CIDP-Patienten mit Anti-Contactin-1-Autoantikörpern, ein CIDP-Patient mit Anti-Caspr-Autoantikörpern) überwog die Subklasse IgG4. Experimentell kam es zur Komplementbindung und -aktivierung abhängig vom Gehalt der Subklassen IgG1-3, nicht aber IgG4; diese konnte durch die Zugabe von IVIG dosisabhängig gemindert werden. Alle Autoantikörper-positiven CIDP-Patienten zeigten einen GBS-artigen Beginn mit einer schweren motorischen Beteiligung. Anti-Contactin-1-positive Patienten kennzeichnete klinisch zusätzlich das Vorkommen einer Ataxie und eines Tremors, Anti-Caspr-positive Patienten das Vorkommen starker neuropathischer Schmerzen. Elektrophysiologisch standen neben Hinweisen auf eine Leitungsstörung Zeichen einer axonalen Schädigung im Vordergrund. Als histopathologisches Korrelat lagen eine nodale Architekturstörung und ein Axonverlust vor. Die Patienten zeigten nur in der Anfangsphase der Erkrankung ein Ansprechen auf IVIG. Bei drei CIDP-Patienten mit IgG4-Autoantikörpern (zwei Patienten mit Anti-Contactin-1-Antikörpern und ein Patient mit Anti-Caspr-Antikörpern) wurde eine Therapie mit Rituximab durchgeführt. Diese führte zu einer Titerreduktion und zur zeitgleichen klinischen und elektrophysiologischen Befundbesserung bei zwei Patienten. Die in dieser Arbeit angewandten Screeningmethoden führten zum erfolgreichen Nachweis von Autoantikörpern gegen paranodale axogliale Proteine. Die Patienten mit positivem Autoantikörpernachweis definieren eine kleine Untergruppe mit ähnlichen klinischen Merkmalen im Kollektiv der Patienten mit inflammatorischen Polyneuropathien. Histopathologische Merkmale sowie das Therapieansprechen auf antikörperdepletierende Therapie sprechen in Kombination mit den Ergebnissen weiterer Studien zu paranodalen Autoantikörpern für eine pathogenetische Relevanz der Autoantikörper. Mit einem charakteristischen, am Schnürring ansetzenden Pathomechanismus könnten Neuropathien mit Nachweis von paranodalen Autoantikörpern der kürzlich eingeführten Entität der Nodo-Paranodopathien angehören. Die Komplementaktivierung und das Therapieansprechen der Patienten auf IVIG stehen möglicherweise in Zusammenhang mit der prädominanten IgG-Subklasse. Diese könnte auch in Bezug auf die Chronifizierung eine Rolle spielen. Der Nachweis von Autoantikörpern gegen paranodale Proteine hat wohlmöglich in Zukunft direkte Konsequenzen auf das diagnostische und therapeutische Prozedere bei Patienten mit CIDP und GBS; weitere klinische und experimentelle Daten aus größeren, prospektiven Studien sind jedoch zum weiteren Verständnis und zur Charakterisierung dieser Entität notwendig. / Autoantibodies against proteins of the paranodal axoglial complex have been described in recent studies on immune-mediated neuropathies. Nevertheless, their characteristics, prevalences, pathophysiological relevance and impact on diagnostics and therapy have not been fully investigated. Therefore, sera and plasmapheresis material (PE-material) of 150 patients with inflammatory neuropathy, including 105 patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP), 21 patients with Guillain-Barré-Syndrome (GBS) and 24 patients with multifocal motor neuropathy (MMN), fulfilling established diagnostic criteria for the respective disease, as well as 74 controls were screened for autoantibodies against the paranodal proteins caspr, contactin-1 and neurofascin-155 via immunohistochemic staining of murine teased fiber preparations and/or ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay). In the event of a positive result, their specificity was confirmed via immunohistochemic staining on transfected HEK (human embryonic kidney)-293-cells and preincubation experiments. IgG subclasses and antibody titers in human material were analysed and complement binding to the autoantibodies, also under the influence of therapeutic immunoglobulins (IVIG), was investigated in cell based assays and ELISA based assays. Clinical features and therapy response in antibody-positive patients were evaluated and compared to the experimental results. IgG-autoantibodies against contactin-1 were found in four patients with CIDP, IgG-autoantibodies against caspr were found in one patient with CIDP and one with GBS. No further autoantibodies were detected neither in patients with CIDP, GBS and MMN nor in the controls. The prevalences of autoantibodies against axoglial paranodal proteins in this study therefore are at 4,76% in CIDP and GBS and 0% in MMN. In the acute phase of the disease, autoantibodies of the IgG1 and IgG3 subclass could be detected (in two CIDP patients with anti-contactin-1 antibodies and one GBS patient with anti-caspr antibodies), whereas patients in the chronic phase of the disease showed IgG4-autoantibodies (two CIDP patients with anti-contactin-1 antibodies and one CIDP patient with anti-caspr antibodies). Complement binding and activation in vitro depended on the amount of the IgG subclasses IgG1-IgG3, but not IgG4. Complement binding could be reduced by IVIG dose-dependently. All CIDP-patients with autoantibodies showed a GBSlike onset with severe motor involvement. Additional features of anti-contactin-1 positive neuropathy were ataxia and tremor, of anti-caspr positive disease neuropathic pain. Electrophysiological studies revealed signs of conduction failure accompanied by striking signs of axonal damage. As a histopathologic correlate, a disruption of the nodal architecture and axonal loss were found. Patients only responded well to IVIG in the beginning of the disease. Three patients with autoantibodies of the IgG4 subclass (two patients with anti-contactin-1 and one patient with anti-caspr) were treated with rituximab, leading to a titer reduction accompanied by clinical and electrophysiological improvement in two patients. The screening methods used in this study are suitable for the detection of autoantibodies against paranodal proteins. Antibody-positive patients define a small subgroup of patients with inflammatory polyneuropathy that is characterized by distinct clinical features. Histopathological findings and therapy response to antibody- depleting treatment in this study as well as findings of further studies argue in favour of a pathogenetic relevance of the autoantibodies. Neuropathies associated with paranodal autoantibodies could belong to the new entity of nodo-paranodopathies, sharing a characteristic pathomechanism with the node of Ranvier being the site of attack. Complement binding and activation as well as response to IVIG could be related to the predominant IgG subclass of the autoantibodies. It could also influence the course and chronification of the disease. Therefore, detection of autoantibodies against paranodal proteins might have a direct impact on diagnostic and therapeutic strategies in patients with CIDP and GBS in the future. Nevertheless, further clinical and experimental data, including data from bigger and prospective studies are needed to understand and fully characterize this novel entity.