In Europa stellt die Multiple Sklerose (MS) die häufigste neuroimmunologische Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) dar. Relevante Daten zum Krankheitsverlauf der MS wurden durch Untersuchungen im Tiermodell der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelits (EAE) gewonnen. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand wandern autoreaktive T-Zellen vom T-Helfer-1 (Th-1) Typ in das ZNS ein und lösen eine gegen Bestandteile der Markscheide gerichtete Entzündung aus. Diese Zellen exprimieren große Mengen des für sie typischen Zytokin Interferon-gamma (IFN-gamma), was in zahlreichen Zelltypen die Expression des Tryptophan degradierenden Enzyms Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO) induziert. Seit 1998 ist bekannt, dass die Inhibition der IDO zu einer durch T-Zellen vermittelten Abstoßung allogener Feten führt. Diese immunregulatorische Funktion von IDO konnte auf den schnellen Abbau der essentiellen Aminosäure Tryptophan und der im folgenden Abbauweg synthetisierten T-Zell-toxischen Metabolite zurückgeführt werden. Da im entzündeten ZNS-Gewebe während der MS und der EAE das IDO induzierende Zytokin IFN-gamma ebenfalls exprimiert wird, sollte in der vorliegenden Arbeit untersucht werden in wie weit die IDO an der Immunregulation des ZNS unter autoimmuner Neuroinflammation während EAE, beteiligt ist. Mittels HPLC konnte gezeigt werden, dass die relative IDO Aktivität im ZNS während der akuten und der Erholungsphase der Erkrankung signifikant gesteigert ist. Erfolgte ab dem Ausbruch der Erkrankung die systemische Inhibition der IDO Aktivität mit dem spezifischen IDO-Inhibitor 1-Methyl-Tryptophan, so führte dies zu einem signifikant schwereren Krankheitsverlauf im Vergleich zu Kontrolltieren. Mittels Immunzytochemie wurde gezeigt, dass aktivierte Mikroglia IDO im entzündeten ZNS und in Zellkultur nach IFN-gamma Stimulation exprimieren. Aufgrund von RT-PCR Analysen weiterer Enzyme des Kynureninweges konnte dessen Regulation während EAE nachgewiesen werden Entlang dieses Stoffwechselweges werden T-zell-toxische Tryptophanmetabolite gebildet die an der Eliminierung autoreaktiver T-Zellen im ZNS während der Erholungsphase der EAE beteiligt sein könnten und somit die aktivierten Th1 Zellen im ZNS einen antiinflammatorischen Rückkopplungsmechanismus auslösen. / Multiple sclerosis (MS) is the most widespread neuroimmunological disease of the central nervous system (CNS) in Europe. By applying the animal model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), important insights into the disease course of MS have been gained. At present it is accepted that at the onset of the disease myelin-reactive T helper type 1 (Th1) cells infiltrate the CNS and induce autoimmune neuroinflammation. Activated Th1 cells express high amounts of the cytokine interferon-gamma (IFN-gamma). This pro-inflammatory signaling molecule is known to induce the expression of the tryptophan-degrading enzyme Indolmaine 2,3- Dioxygenase (IDO) in several cell types. Since 1998 it is known that inhibition of IDO induces the T cell-mediated rejection of allogeneic concepti in mice. The mechanism of this immunregulatory function of IDO was shown to be due to the degradation of the essential amino acid tryptophan and the subsequent synthesis of T cell toxic metabolites. Since the IDO-inducing cytokine IFN-gamma is also expressed within inflamed CNS tissue during MS and EAE, the present work investigated the role of IDO in immunregulation of the CNS during autoimmune neuroinflammation in the EAE model. A significant increase in relative IDO activity within the CNS during the acute and remission phases of EAE was identified by HPLC analysis. Systemic inhibition of IDO activity by the specific IDO inhibitor 1-methyl-tryptophan reduced the remission and exacerbated the progression of the disease in comparison to control animals. Activated microglia were identified by immunocytochemistry as IDO-expressing cells within the acute inflamed CNS and in cell culture after IFN-gamma stimulation. Enzymes following IDO in the kynurenine pathway were shown by RT-PCR to be up-regulated in the disease course. The analyzed enzymes are known to produce T cell toxic tryptophan metabolites and might therefore be involved in the elimination of autoreactive T cells from CNS tissue. In conclusion, the presented data support the view that autoreactive Th1 cells in the CNS induce a self-limiting negative feedback mechanism which limits the spread of inflammation, thereby reducing bystander damage in the CNS.

Nach aktuellem Kenntnisstand zur Pathogenese der Multiplen Sklerose (MS) wird der Entzündungsprozeß im Zentralnervensystem (ZNS) durch autoreaktive, Myelin-spezifische T-Zellen aufrechterhalten, wobei virale Infektionen bekannte Auslöser klinischer Schübe darstellen. Wir zeigten, dass eine Infektion mit dem Epstein-Barr Virus (EBV) eine notwendige aber nicht hinreichende Voraussetzung für die Entwicklung einer MS darstellt, deren potentielle Bedeutung sich aus der Korrelation zwischen Reaktivierung einer latenten EBV-Infektion mit Krankheitsaktivität bei MS-Patienten ergibt, die eine Aktivierung autoreaktiver T-Zellen im Rahmen der antiviralen Immunantwort nahe legt. Als biologische Marker der Krankheitsaktivität identifizierten wir die Hochregulation der ß2-Kette des Interleukin-12 Rezeptors sowie des Chemokinrezeptors CCR5 in peripheren Blutlymphozyten von MS-Patienten. Ferner konnten wir erstmals direkt nachweisen, dass die Aktivierung und klonale Expansion Myelin-spezifischer T-Zellen in peripherem Blut direkt mit Krankheitsaktivität korreliert. Der Wirkmechanismus der immunmodulatorischen Therapie der MS mit Interferon (IFN)-ß ist weitestgehend unverstanden. Unverstanden ist auch, warum die Therapie nur in einer Subpopulation von Patienten ihre Wirksamkeit entfaltet. Mit dem Molekül TRAIL gelang uns die Identifizierung des ersten klinischen Response Markers einer IFN-ß Therapie bei MS, der zugleich als prädiktiver Marker eine prognostische Aussage über den individuellen Behandlungserfolg erlaubt. Auf Grund seiner funktionellen Relevanz für den Therapieerfolg einer IFN-ß Behandlung stellt TRAIL zudem ein vielversprechendes Zielmolekül für neue therapeutische Strategien bei der MS dar. / Multiple sclerosis (MS) is considered a T-cell mediated demyelinating disorder of the central nervous system (CNS). Furthermore, it is well established that viral infections might trigger disease relapses. We demonstrate that infection with the Epstein-Barr virus (EBV) represents a necessary but not alone sufficient prerequisite for developing MS. The potential significance of EBV infection in MS arises from the correlation between viral reactivation and disease activity, indicating an activation of autoreactive T cells in the course of EBV reactivation and rendering EBV one important trigger of MS relapses. As biological markers for monitoring disease activity, we identified expression and upregulation of the chemokine receptor CCR5 and of the interleukin-12 receptor b2-subunit on potential effector cells in the peripheral blood of MS patients. In addition, we demonstrate for the first time that activation and clonal expansion of autoreactive T cells in the peripheral blood is clearly correlated with MS activity. Despite the well documented efficacy of interferon-b (IFN-b) therapy in a subgroup of patients, it remains unclear how IFN-b alters the clinical course of MS. We identified TRAIL as the first clinical response marker of IFN-b therapy in MS that might even be used as prognostic marker of therapy response in individual patients. Furthermore, our data imply that the immunoregulatory potential of TRAIL represents a novel and promising target for future therapeutic strategies in MS.

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Objectives: Dysregulation of the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis has frequently been reported in multiple sclerosis (MS). So far, HPA axis function in MS has predominantly been studied under pharmacological stimulation which is associated with a series of methodological caveats. Knowledge of circadian cortisol patterns and cortisol awakening response (CAR) is still limited. Methods: A total of 77 MS patients (55 relapsing-remitting MS (RRMS)/22 secondary-progressive MS (SPMS)) as well as 34 healthy control (HC) subjects were enrolled. Diurnal cortisol release was assessed by repeated salivary cortisol sampling. Neurological disability was rated by the Kurtzke’s Expanded Disability Status Scale (EDSS). Depressive symptoms and perceived stress were assessed by self-report measures. Results: RRMS but not SPMS patients differed in circadian cortisol release from HC subjects. Differences in cortisol release were restricted to CAR. Treated and treatment naïve RRMS patients did not differ in CAR. In a RRMS follow-up cohort (nine months follow-up), RRMS patients with EDSS progression (≥0.5) expressed a significantly greater CAR compared to HC subjects. RRMS patients with a stable EDSS did not differ from HC subjects. Neither depressive symptoms nor perceived stress ratings were associated with CAR in RRMS patients. In a step-wise regression analysis, EDSS at baseline and CAR were predictive of EDSS at follow-up (R2 = 67%) for RRMS patients. Conclusions: Circadian cortisol release, in particular CAR, shows a course specific pattern with most pronounced release in RRMS. There is also some evidence for greater CAR in RRMS patients with EDSS progression. As a consequence, CAR might be of predictive value in terms of neurological disability in RRMS patients. The possible role of neuroendocrine-immune interactions in MS pathogenesis is further discussed.

Nichtglaukomatöse Optikusatrophien führen nicht nur zu einer Verminderung der Dicke der retinalen Nervenfaserschicht (RNFL) sondern auch zu einer Reduktion des Makulavolumens. In dieser Arbeit wurde mit Hilfe der optischen Kohärenztomographie (OCT) untersucht, welche Schichten der Makula von Dickenveränderungen als Folge einer Optikusatrophie betroffen sind. Es wurden 27 Patienten mit nichtglaukomatösen Optikusatrophien unterschiedlicher Ätiologie (postneuritische, hereditäre und traumatische Atrophien) und 21 augengesunde Kontrollpersonen untersucht. OCT-Scans der RNFL und der Makula wurden mit Hilfe des Stratus OCT 3000 (Carl Zeiss Meditec) durchgeführt. Die axialen Reflektivitätsprofile der radialen Scans wurden aus den exportierten JPEG-Bildern an zwölf Punkten in je 1,5mm Entfernung von der Foveola vermessen und gemittelt. Das charakteristische Reflektivitätsprofil mit fünf Intensitätsmaxima und vier Intensitätsminima wurde der Lokalisation der einzelnen Makulaschichten zugeordnet. Die von nichtglaukomatöser Optikusatrophie betroffenen Augen wiesen im Vergleich zu den Augen der augengesunden Normalpersonen signifikant (p<0,05) reduzierte RNFL-Dicken (um 35,5% reduziert) und Makulavolumen-Werte (um 11,8% reduziert) auf. Bei allen untersuchten Formen der Optikusatrophie waren nicht nur die makuläre Nervenfaserschicht (MNFL) sondern alle inneren Schichten der Makula verdünnt. Die mittlere Reduktion betrug 21,2% für die MNFL, 39,7% für die Ganglienzellschicht, 33,2% für die innere plexiforme Schicht und 9,4% für die innere Körnerzellschicht im Vergleich zu den Werten der Normalpersonen. Veränderungen der äußeren Netzhautschichten traten nur bei den posttraumatischen Atrophien auf. Eine Beurteilung der Dicke aller einzelnen Netzhautschichten aus OCT-Scans ist mit Hilfe geräteintegrierter Software bisher noch nicht möglich. Die quantitative Analyse der axialen Reflektivitätsprofile aus exportierten OCT-Bildern stellt eine geeignete Methode zur Beschreibung des Verlaufs und der Lokalisation von Makulaveränderungen bei Optikusatrophien verschiedener Genese dar.

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The monitoring of cognitive functions is central to the assessment and consecutive management of multiple sclerosis (MS). Though, especially cognitive processes that are central to everyday behavior like dual-tasking are often neglected. We examined dual-task performance using a psychological-refractory period (PRP) task in N = 21 patients and healthy controls and conducted standard neuropsychological tests. In dual-tasking, MS patients committed more erroneous responses when dual-tasking was difficult. In easier conditions, performance of MS patients did not differ to controls. Interestingly, the response times were generally not affected by the difficulty of the dual task, showing that the deficits observed do not reflect simple motor deficits or deficits in information processing speed but point out deficits in executive control functions and response selection in particular. Effect sizes were considerably large with d∼0.80 in mild affected patients and the achieved power was above 99%. There are cognitive control and dual tasking deficits in MS that are not attributable to simple motor speed deficits. Scaling of the difficulty of dual-tasking makes the test applied suitable for a wide variety of MS-patients and may complement neuropsychological assessments in clinical care and research setting.

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