Sphingosine 1-phosphate (S1P) receptor (S1PR) modulators have a complex mechanism of action, which are among the most efficient therapeutic options in multiple sclerosis (MS) and represent a promising approach for other immune-mediated diseases. The S1P signaling pathway involves the activation of five extracellular S1PR subtypes (S1PR1–S1PR5) that are ubiquitous and have a wide range of effects. Besides the immunomodulatory beneficial outcome in MS, S1P signaling regulates the cardiovascular function via S1PR1–S1PR3 subtypes, which reside on cardiac myocytes, endothelial, and vascular smooth muscle cells. In our review, we describe the mechanisms and clinical effects of S1PR modulators on the cardiovascular system. In the past, mostly short-term effects of S1PR modulators on the cardiovascular system have been studied, while data on long-term effects still need to be investigated. Immediate effects detected after treatment initiation are due to parasympathetic overactivation. In contrast, long-term effects may arise from a shift of the autonomic regulation toward sympathetic predominance along with S1PR1 downregulation. A mild increase in blood pressure has been reported in long-term studies, as well as decreased baroreflex sensitivity. In most studies, sustained hypertension was found to represent a significant adverse event related to treatment. The shift in the autonomic control and blood pressure values could not be just a consequence of disease progression but also related to S1PR modulation. Reduced cardiac autonomic activation and decreased heart rate variability during the long-term treatment with S1PR modulators may increase the risk for subsequent cardiac events. For second-generation S1PR modulators, this observation has to be confirmed in further studies with longer follow-ups. The periodic surveillance of cardiovascular function and detection of any cardiac autonomic dysfunction can help predict cardiac outcomes not only after the first dose but also throughout treatment.

Multiple sclerosis (MS) is the most common chronic autoimmune neurological disease. Its therapeutic management has drastically evolved in the recent years with the development of specific disease-modifying therapies (DMTs). Together with the established injectables, oral and intravenous alternatives are now available for MS patients with significant benefits to modulate the disease course. Certain drugs present with a higher efficacy than the others, profiles and frequencies of adverse events differentiate as well. Thus due to the several and different treatment alternatives, the therapeutic approach adopted by neurologists requires a tactical focus for a targeted, timed, and meaningful treatment decision. An integration of rational and emotional control with proper communication skills is necessary for shared decision-making with patients. In this perspective paper, we reinforce the necessary concept of strategic MS treatment approach using all available therapies based on scientific evidence and current experience. We apply a didactic analogy to the strategic game chess. The opening with oriented attack (i.e. already in early disease stages as clinical isolated syndrome), a correct choice of chess pieces to move (i.e. among the several DMTs), a re-assessment reaction to different scenarios (e.g. sustained disease activity, adverse events, and family planning) and the advantage of real-world data are discussed to try the best approach to ultimately successfully approach the best personalized MS treatment.

Einleitung: Die vorgelegte retrospektive Studie fokussiert sich auf Multiple Sklerose-Patient:- innen, die mit Glatiramerazetat behandelt wurden. Analysiert wurden klinische und immuno- logische Parameter. Es wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen den Glatiramerazetat spezifischen Antikörpern der Klassen IgM und IgG (Subklassen 1-4) sowie der Konzentration von Neurofilament (NfL) im Serum mit etablierten klinischen Markern besteht, mit dem Ziel, potenzielle Biomarker für die Krankheitsaktivität und somit für das Versagen der Glatiramer- azetattherapie zu evaluieren. Material und Methoden: Das Patientenkollektiv umfasste 56 Patient:innen mit RRMS. Von ihnen waren 72 % therapienaiv, 28 % waren mit Interferon-beta vorbehandelt. Als klinische Parameter wurden EDSS, MSFC und die Anwesenheit von Schüben erfasst. Schubaktivität und Bestimmung von Immunglobulinen und NfL wurden bei neun Visiten erhoben, der EDSS und der MFSC zum Studienbeginn und nach zwölf Monaten. Die Immunglobulinkonzentration wurde mittels ELISA, NfL mit der SiMoA-Technologie bestimmt. Ergebnisse: Glatiramerazetat spezifische Antikörper wurden in unterschiedlichen Ausprägung produziert. Die IgG-Produktion klinisch stabiler Patient:innen war sowohl im M12 als auch im M24 deutlich höher als zum Beginn der Therapie (p < .001). Bis auf die Subklasse IgG3 hatte die Vortherapie keinen Einfluss auf die Antikörper-Produktion. Hinsichtlich des klinischen Outcomes korreliert die absteigende Konzentration von IgG2 mit einer mindestens 20 %-igen Besserung im MSFC nach zwölf Monaten der Glatiramerazetatbehandlung (r = -.301, p = .013). In der Subklasse IgG4 weist die absteigende Konzentration auf stabile oder bessere EDSS-Werte nach zwölfmonatiger Behandlung hin. Unter Glatiramerazetattherapie zeigte sich eine Reduktion des NfL-Spiegels, allerdings nicht signifikant. Die vortherapierten Patient:innen wiesen signifikant höhere Konzentrationen von NfL als therapienaive Patient:innen auf (p < .001). Es ergaben sich keine Unterschiede der NfL-Konzentration zwischen Patient:innen mit und ohne Schubaktivität sowie keine Korrelationen mit anderen klinischen Outcomes. Diskussion: Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass glatiramerazetatspezifische Antikörper und NfL-Spiegel eine Rolle als Biomarker für klinische Aktivität bei mit Glatiramerazetat behandelten Patient:innen spielen könnten und somit unterstützend im Monitoring der Wirksamkeit des Medikaments sein können.:Inhalt Abkürzungsverzeichnis 5 Abstrakte 8 Deutsche Version 8 English Version 9 1 Einleitung und theoretische Grundlagen 10 1.1 Bedeutung der Multiplen Sklerose 10 1.2 Multiple Sklerose 10 1.3 Klinische Verlaufsformen 12 1.4 Histopathologie 14 1.5 Immunpathogenese 15 1.6 Therapie der Multiplen Sklerose 17 1.7 Therapiemonitoring und Biomarker 18 1.7.1 Expanded Disability Status Scale 19 1.7.2 Multiple Sclerosis Functional Composite 21 1.7.3 Magnetresonanztomographie 22 1.7.4 Molekulare Biomarker 23 1.8 Glatiramerazetat 25 1.8.1 Geschichte 25 1.8.2 Therapeutische Anwendung 26 1.8.3 Wirkmechanismus 28 1.9 Ziel und Forschungsfragen 29 2 Material und Methoden 32 2.1 Patientenkollektiv 32 2.2 Klinische Kontrollen 33 2.2.1 Anamnese 33 2.2.2 Expanded Disease Disability Scale 34 2.2.3 Multiple Sclerosis Functional Composite 35 2.3 Blutentnahmen 36 2.4 Gewinnung und Verarbeitung der Plasmaproben 37 2.5 Glatiramerazetat spezifische IgM- und IgG-Messung 39 2.5.1 Enzyme-linked Immunosorbent Assay 39 2.5.2 Durchführung der GA-spezifischen IgM und IgG Messung 41 2.5.2.1 Coating und Blocken der Platten 41 2.5.2.2 Herstellung der Gebrauchslösungen 41 2.5.2.3 Inkubation mit Plasmaproben 42 2.5.2.4 Detektion und Extinktionsbestimmung 44 2.6 Neurofilament-Messung 45 2.6.1 Grundlagen der SiMoA-Technologie 46 2.6.2 Durchführung 47 2.7 Statistische Auswertung der Daten 48 3 Resultate 49 3.1 Klinische Daten 49 3.1.1 Demographische Daten 49 3.1.2 Klinisches Therapieansprechen 50 3.1.2.1 Schübe 50 3.1.2.2 Expanded Disease Disability Scale und Multiple Sclerosis Functional Composite im Therapiezeitraum 50 3.1.2.3 Klinische Response 53 3.2 Immunglobuline 57 3.2.1 Immunglobulin M 58 3.2.2 Immunglobulin G 60 3.2.3 Immunglobulin G1 62 3.2.4 Immunglobulin G2 65 3.2.5 Immunglobulin G3 66 3.2.6 Immunglobulin G4 68 3.3 Neurofilament 70 4 Diskussion 74 4.1 Klinische Parameter 75 4.2 GA-spezifische Immunglobulinproduktion 77 4.3 Auswirkungen auf den NfL-Spiegel 79 4.4 Limitationen 81 5 Fazit und Ausblick 82 Literaturverzeichnis 84 Verzeichnisse von Abbildungen und Tabellen 96 Abbildungen 96 Tabellen 98 Danksagung Eidesstattliche Versicherung Anhänge Anlagen der Medizinischen Fakultät

Objective: The study aimed to investigate the effect of exercise on immune cell count and cell mechanical properties in people with multiple sclerosis (pwMS) on different disease-modifying treatments (DMT) vs. healthy controls (HCs). Methods: A cohort of 16 HCs and 45 pwMS, including patients with lymphopenia (alemtuzumab and fingolimod) as well as increased lymphocyte counts (natalizumab), was evaluated for exercise-mediated effects on immune cell counts and lymphocyte deformability. As exercise paradigms, climbing stairs at normal speed or as fast as possible and cycling were used, while blood samples were collected before, immediately, and 20 as well as 60 min post-exercise. Immune cell subtypes and lymphocyte deformability were analyzed using multicolor flow cytometry and real-time deformability cytometry. Results: An increase in lymphocytes and selected subsets was observed following exercise in HCs and all pwMS on different DMTs. Patients with lymphopenia exhibited an increase in absolute lymphocyte counts and immune cell subsets till just below or into the reference range. An increase above the upper limit of the reference range was detected in patients on natalizumab. Exercise-induced alterations were observable even in low and more pronounced in high-intensity physical activities. Lymphocyte deformability was found to be only mildly affected by the investigated exercise regimes. Conclusion: People with multiple sclerosis (PwMS) treated with alemtuzumab, fingolimod, and natalizumab respond to acute exercise with a comparable temporal pattern characterized by the increase of immune cell subsets as HCs. The magnitude of response is influenced by exercise intensity. Exercise-mediated effects should be considered when interpreting laboratory values in patients on immunomodulatory therapy. The impact of exercise on biophysical properties should be further elucidated.

In der Pathogenese der Multiplen Sklerose (MS) wird autoantigenspezifischen proinflammatorischen T-Helferzellen eine entscheidende Rolle zugeschrieben. Das am meisten untersuchte Autoantigen ist das Myelin Basic Protein (MBP). Bisher waren zum Nachweis autoantigenspezifischer T-Zellen deren Kultur über Tage bis Monate unumgänglich. In dieser Arbeit wurden Methoden zum direkten ex vivo-Nachweis autoreaktiver T-Helferzellen etabliert, die die reaktive Sekretion der proinflammatorischen Zytokine Interferon gamma und Tumor Nekrose Faktor alpha nach sechsstündiger Stimulation nachweisen. Die durchflusszytometrische Analyse antigenreaktiver Zytokinexpression in fixierten Zellen wies eine Sensitivität von 1/10.000 in mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMC) auf. Es konnten damit bei 34 untersuchten MS-Patienten und 25 gesunden Kontrollpersonen keine MBP-reaktiven T-Helferzellen detektiert werden, während sich die Reaktion auf die beiden Kontrollantigene Tetanus Toxoid und Cytomegalie Virus-Antigen in den beiden Gruppen nicht relevant unterschied. Deshalb wurde in einer anderen Methode reaktiv sezerniertes Zytokin extrazellulär auf lebenden Zellen gebunden und durch einen anschließenden magnetischen Anreicherungsschritt die Sensitivität auf 2/100.000 erhöht. Bei einem von acht MS-Patienten wurde so eine Population MBP-spezifischer Zellen mit einer Ausgangsfrequenz von 2,15/100.000 nachgewiesen. Im Liquor von drei MS-Patienten ließen sich keine MBP-reaktiven proinflammatorischen T-Helferzellen detektieren. Diese Ergebnisse implizieren, dass die Frequenz MBP-spezifischer T-Helferzellen im peripheren Blut und im Liquor der meisten MS-Patienten und Kontrollpersonen geringer ist als die Sensitivität der etablierten Methoden, diese Zellen jedoch bei einigen Patienten in höheren Frequenzen nachgewiesen werden können. / Autoantigen-specific proinflammatory T-helper cells are assumed to play an important role in the pathogenesis of Multiple Sclerosis (MS). The most extensively studied autoantigen is Myelin Basic Protein (MBP). To detect autoantigen-specific T-cells, so far these had to be cultured for several days or months. In this work methods for the direct ex vivo detection of autoreactive T-helper cells have been established by detecting the reactive secretion of the proinflammatory cytokines Interferon gamma and Tumor Necrosis Factor alpha after six hour stimulation. The flow cytometric analysis of antigen-reactive cytokine expression in fixed cells showed a sensitivity of 1/10.000 in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). With this method there could not be detected any MBP-reactive T-helper cells in 34 MS-patients and 25 healthy controls, whereas the reaction after stimulation with the two control antigens Tetanus Toxoid and Cytomegalovirus antigen did not differ relevantly between the two groups. Therefore in another method the reactively secreted cytokine was bound on the surface of living cells and the sensitivity was then increased to 2/100.000 by following magnetic enrichment. With that, there could be detected a population of MBP-specific cells in one of eight MS-patients with a frequency of 2,15/100.000 in PBMC. There could not be found any MBP-reactive proinflammatory T-helper cells in the cerebrospinal fluid of three MS-patients. Our results suggest that the frequency of MBP-specific T-helper cells in peripheral blood and cerebrospinal fluid is below the employed methods' detection limit in most MS-patients, but seldom these cells can be detected in higher frequencies.

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.

Myelin wird durch einem speziellen Membran von Oligodendrozyten im ZNS hergestellt. Diese mehrschichtige Struktur umhüllt Axonen mit ihner trophischen Unterstützung und erleichtert die schnelle Übertragung von elektrischen Signalen. Um die kurzfristigen Auswirkungen der Demyelinisierung zu untersuchen, die histologische Analyse in einem Maus-Modell wurde durchgeführt, wo die myelinisierende Oligodendrozyten wurden abgetragen durch die Expression von Diphtherie-Toxin-Rezeptor in reifen Oligodendrozyten und systemische Diphtherie-Toxin Injektionen. Wir beobachteten, dass so eine Abtragung in einer tödlichen Krankheit resultiert, wo Demyelinisierung der weißen Substanz Bahnen durch Mikroglia Aktivierung von der axonalen Schäden begleitet wurde. Wir haben gezeigt, dass dieses Modell daher auch für das Studium von der kurzfristigen Demyelinisierung-vermittelte axonale Schädigung und Myelin Abbau geeignet ist. Um die Auswirkungen der reversibel Demyelinisierungepisoden auf langfristige Bewegungsapparates Leistung und neuro-axonalen Integrität zu untersuchen, wurden Cuprizon-behandelten Tieren mit motorischen Sequenz (MOSS) überwachtet. Mit MOSS haben wir beobachtet, ob eine funktionelle Erholung erreicht und in langfristig erhalten konnte. Trotz die komplette scheinbare Erholung, die behandelte Tieren zeigten eine late-onset motorischen Beeinträchtigung und laufenden akuten axonalen Schädigung. Dieses Modell imitiert viele Aspekte der axonalen Pathologie bei chronisch progredienter MS und könnte daher bei der Untersuchung der Faktoren, die Initiierung, Aufrechterhaltung oder Kompensation axonalen Schädigunggenutzt werden. Schließlich, weil Myelin Neuroprotektionwahrscheinlich eine direkte Kommunikation zwischen Axonen und Oligodendrozyten beinhaltet/braucht , Proteomanalyse der Myelin-Fraktionen in axo glialen Regionen ist durchgeführt, um neue Kandidaten in axo-glialen Interaktion im Rahmen des Myelin Biogenese beteiligt sind zu finden. Zahlreiche funktionalle Assays wurden gegründet und verwenden, um identifizierten Kandidaten zu bewerten, um ihre Rolle in axoglial Kommunikation und Myelinbildung zu bestimmen. Wir haben festgestellt, dass einige Mitglieder der IgLON Familie binden beide Oligodendrozyten und Axone. Wir beobachteten, dass diese Proteine kein Effekt auf die Migration, Proliferation, Differenzierung von der Oligodendrozyte-Vorläuferzellen haben. Allerdings beobachteten wir, dass ein Mitglied, Ntm wirkt sich negativ auf die frühen Phasen der Myelinisierung.

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