Alemtuzumab exerts its clinical efficacy by its specific pattern of depletion and repopulation of different immune cell subsets. Recently, single cases of multiple sclerosis patients who developed severe exacerbation after the first alemtuzumab application, accompanied by re-appearance of peripheral B cells, were reported. Here we present a case with underlying B cell-driven multiple sclerosis that impressively improves after alemtuzumab, although peripheral B cell repopulation took place. Our detailed clinical, histopathological, imaging and immunological data suggest that alemtuzumab can act as an effective rescue treatment in highly active B cell-driven and antibody/complement-mediated multiple sclerosis type II patients.

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Die Magnetresonanztomographie stellt für die Detektion von zerebralen und spinalen Läsionen bei der Multiplen Sklerose die sensitivste bildgebende Methode dar und ist ein Instrument, die räumliche und zeitliche Dissemination der Erkrankung abbilden zu können. Die Spezifität des Verfahrens ist aber gering und die Applikation von MR-Kontrastmittel bei der Diagnostik zwingend notwendig. Bei der suszeptibilitätsgewichteten Magnetresonanzbildgebung (SWI) handelt sich um ein MR-Verfahren, das Schwankungen der magnetischen Suszeptibilität in der Gradientenechosequenz nutzt, um einen Bildkontrast zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, hochaufgelöst und sensitiv Magnetfeldinhomogenitäten zu detektieren. In der vorliegenden prospektiven Studie wurden im Zeitraum von 2010 bis 2013 MRT-Untersuchungen unter Einschluss der suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung in einem Kollektiv von 41 Patienten (33 weiblich, 8 männlich;; Durchschnittsalter 40 Jahre) mit gesicherter Multipler Sklerose und einem Vergleichskollektiv von 43 Patienten (28 weiblich, 15 männlich;; Durchschnittsalter 45 Jahre), bei denen weder bildgebend noch klinisch Hinweise auf eine Multiple Sklerose vorlagen, durchgeführt. Die Untersuchung wurde mit einem 1,5-Tesla-Magnetresonanz- tomographen realisiert. Das besondere wissenschaftliche Interesse galt dabei der „normal erscheinenden weißen Substanz“ (NAWM) und den zerebralen Läsionen. In der FLAIR-Sequenz wurden die MS-Läsionen und ROIs detektiert und markiert. Anschließend erfolgte die Übertragung in gleicher Schichthöhe auf die SWI-, T1w- und ADC-Sequenz. Zur Differenzierung von akuten und chronischen Läsionen erfolgte im Untersuchungsablauf die intravenöse Gabe von Gadolinium-DTPA- Kontrastmittel. Schon längere Zeit werden im wissenschaftlichen Diskurs krankheitsspezifische Veränderungen in der NAWM vor Auftreten der MS-Läsionen vermutet. Die Sensitivität der FLAIR-Sequenz ist aber scheinbar unzureichend. Mit der SWI- Bildgebung konnten statistisch signifikante SI-Unterschiede zwischen Referenz- und MS-Gruppe in der NAWM herausgearbeitet werden. Nach Kontrastmittelgabe wurden dabei keine Veränderungen der Signalintensität der NAWM in den beiden Gruppen festgestellt, was gegen die Hypothese einer primären Schrankenstörung in der Pathogenese der Erkrankung spricht. Insgesamt wurden 669 Läsionen identifiziert. Es folgte eine Differenzierung in 11 KM-aufnehmende (ACM-) Läsionen, 546 nicht KM-aufnehmende (NACM-) Läsionen und 112 „black holes“ (BLH). Eine gezielte Auswertung der Phasen- und Magnitudenbilder wurde nicht durchgeführt. Besonders in den KM-anreichernden Läsionen (ACM) sind bereits vor der KM-Gabe statistisch erhöhte Signalintensitäten in der SWI-Sequenz nachweisbar. Dies könnte theoretisch für den Nachweis akuter Läsionen, ohne dass eine KM-Gabe notwendig ist, genutzt werden. Doch ist die Anzahl dieser Läsionen in der Untersuchung zu gering, um verlässliche Aussagen diesbezüglich machen zu können. Dafür sind weitere Studien notwendig. Zusammenfassend betrachtet handelt es sich bei der SWI um ein hoch sensitives bildgebendes Verfahren, welches eine ausgezeichnete Differenzierung von ZNS- Läsionen ermöglicht und Veränderungen der NAWM bei der Enzephalomyelitis disseminata nachweisen kann. Es stellt somit eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen MS-Diagnostik dar und ist ein innovatives bildgebendes In-vivo- Verfahren zur weiteren Erforschung der Multiplen Sklerose.

Die Regulation von Effektor-T-Zellen ist ein wichtiger Mechanismus zur Kontrolle organspezifischer Entzündungen. Dabei sind regulatorische T-Zellen (Treg) maßgeblich an der Aufrechterhaltung peripherer Immuntoleranz und parenchymaler Immunhomöostase beteiligt. Eine neue Population von humanen, natürlich vorkommenden Treg Zellen wurde durch ihre konstitutive Expression des immuntolerogenen Moleküls HLA-G identifiziert. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Mechanismen, durch die CD4+ HLA-Gpos Treg Zellen ihre Zielzellen (autologe HLA-Gneg T-Zellen) modulieren, aufgeklärt. Unter Verwendung eines Suppressionsansatzes in Abwesenheit von antigenpräsentierenden Zellen (APC) wurden T-T-Zell-Interaktionen, die die Proliferation von HLA-Gneg T-Zellen hemmen, demonstriert. Diese Suppression, die durch die Stimulierung des T-Zell-Rezeptors auf HLA-Gpos Treg Zellen verstärkt wurde, war unabhängig vom Zell-Zell-Kontakt. Die HLA-Gneg T-Zellen erlangten nach Entfernung der HLA-Gpos Treg Zellen und einer erneuten Stimulierung ihrer T-Zell- Rezeptoren ihre Fähigkeit zur Proliferation wieder. Dies wies auf die Umkehrbarkeit dieser Suppression hin. Darüber hinaus war die HLA-Gpos Treg-vermittelte Suppression entscheidend von der IL-10- Sekretion, nicht jedoch von TGF-β abhängig. Zusammengefasst beschreibt dieser Teil der Arbeit eine detaillierte Charakterisierung der Mechanismen, wie HLA-Gpos Treg HLA-Gneg TZellen supprimieren. Das tiefere Verständnis der Wirkmechanismen von HLA-Gpos Treg könnte in therapeutischen Strategien verwendet werden, in denen die regulatorische Funktion der T-Zell-Suppression verstärkt oder moduliert werden soll. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die potenzielle Rolle von HLA-Gpos Treg bei der Multiplen Sklerose (MS) untersucht, einer klassischen Autoimmunerkrankung des Zentralnervensystems (ZNS). Im Gegensatz zu Vergleichspatienten mit nicht-entzündlichen Erkrankungen konnte im Liquor von MS Patienten eine erhöhte Anzahl von HLA-Gpos Treg gefunden werden. Diese aus dem Liquor isolierten HLA-Gpos Treg wiesen phänotypische Merkmale von zentralen Gedächtnis-T-Zellen (CD45RA- CD27+) auf, exprimierten den Aktivierungsmarker ICOS sowie deutlich höhere Level des Chemokinrezeptors (CCR) CCR5 und agierten als starke Suppressoren der autologen CD4+ T-Zellproliferation. Durch Verwendung eines in vitro Modells der humanen Bluthirnschranke konnte demonstriert werden, dass HLA-Gpos Treg eine starke Neigung zur Migration haben, die durch die CCR5- Liganden MIP1α und RANTES, nicht jedoch durch MIP3β (Ligand von CCR7) unterstützt wird. Diese Chemokin-induzierte Migration von HLA-Gpos Treg war auch mit einer Steigerung der suppressiven Kapazität nach Zelltransmigration assoziiert. Im Gegensatz zu CD4+CD25+, FoxP3-exprimierenden Treg zeigten HLA-Gpos Treg von MS-Patienten keine beeinträchtigte Funktionalität. Dies deutet auf eine selektive Rekrutierung von HLA-Gpos Treg zu Entzündungsherden im ZNS und ihre Beteiligung an der Bekämpfung der destruktiven Entzündung hin. Die Ergebnisse dieser Studien tragen zum weitergehenden Verständnis der Rolle und Funktion HLA-Gpos Treg Zellen bei und stellen somit ein wichtiges pathophysiologisches Beispiel „gutartiger“ T-Zell-Entzündung während der ZNS Autoimmunität dar, das sowohl aus pathophysiologischer als auch therapeutischer Sicht interessant ist. / Regulation of effector T cells is an important mechanism to control organ-specific inflammation. Thereby regulatory T cells (Treg cells) are essential for maintaining peripheral immune tolerance and for establishing parenchyma immune homeostasis. A novel population of natural human Treg characterized by the constitutive expression of the immune-tolerogenic human HLA-G molecule has been identified. In the first part of the study, we elucidated the mechanism(s) by which CD4+ HLA-Gpos Treg modulates their cellular targets namely autologous HLA-G negative responder T cells (HLAGneg Tresp). Using a suppression system free of antigen-presenting cells (APC), we demonstrate a T-T cell interaction resulting in suppression of HLA-Gneg Tresp. We could also show that this suppression was independent of cell-cell contact. Importantly, stimulus of T cell receptor (TCR) on HLA-Gpos Treg facilitated their suppressive capacity. We also observed that removal of HLA-Gpos Treg from the established co-cultures could restore the ability of HLA-Gneg Tresp to proliferate upon TCR re-stimulation, indicating that the suppression was reversible. Further, HLA-Gpos Treg–mediated suppression was critically depending on the secretion of IL-10 but not TGF-β. Taken together, this part of the work provides an in-depth characterization of the mechanisms of how HLA-Gpos Treg suppresses T responder cells in direct T-T interactions. Understanding the suppressive mechanism used by HLA-Gpos Treg may help to develop therapeutic strategies to modulate regulatory arms of T-cell suppression. In the second part of this study, the potential role of HLA-Gpos Treg in the pathophysiological process of Multiple Sclerosis (MS), a prototypic autoimmune inflammatory central nervous system (CNS), has been investigated. We found that HLA-Gpos Treg are enriched in the cerebrospinal fluid (CSF) from MS patients, but not in non-inflammatory controls. CSFderived HLA-Gpos Treg showed predominance of central memory (CD45RA-CD27+) phenotype, exhibited markers of activation (ICOS), and had significantly higher expression of the inflammatory chemokine receptor CCR5. Importantly, these cells demonstrated as potent suppressors to autologous CD4+ T-cell proliferation. Using an in vitro model of human blood brain barrier, we showed that HLA-Gpos Treg have a strong propensity to migrate, which could be facilitated by MIP1α and RANTES (ligands of CCR5) but not MIP3β (a ligand of CCR7). The HLA-Gpos Treg migration triggered by chemokines was also associated with a gain of suppressive capacity upon cellular transmigration. In contrast to CD4+CD25+ naturally occurring FoxP3-expressing Treg, HLA-Gpos Treg from patients with MS did not exhibit impaired function, suggesting that HLA-Gpos Treg are selectively recruited to the sites of CNS inflammation in an effort to combat destructive inflammation during MS. Our results contribute to the understanding of the role and function of HLA-Gpos Treg and provide an important example of “beneficial” T-cell inflammation in CNS autoimmunity- interesting both from a patho/-physiological and a therapeutically point of view.

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.

University, Diss., 2005--Würzburg. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2005.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is the rodent model of multiple sclerosis (MS), a chronic autoimmune neuroinflammatory disease that has a devastating impact on various neurological functions of the patients. The hallmarks of both, MS and EAE, are neuroinflammation, demyelination and neuroaxonal degeneration. Various types of lymphoid and myeloid cells were shown to infiltrate the central nervous system and to participate in disease pathology. However, the role of eosinophil granulocytes has been less explored thus far. An early study showed that eosinophils infiltrate into the spinal cord of EAE mice and suggested their role in the disease progression. Recently, it was reported that eosinophils can play a protective role against EAE when mice are treated with an extract from helminths. Furthermore, it was shown that EAE development is not altered in mice deficient for interleukin-5, an important eosinophil pro-survival factor. Taken together, the role of eosinophils in EAE is currently unclear and needs to be investigated in detail. In the present study, we use the active model of EAE, whereby we immunized the C57BL/6 mouse strain with MOG35-55 peptide emulsified in the complete Freund’s adjuvant, in order to study a possible contribution of eosinophils to the disease pathology. Using the flow cytometry and RT-qPCR analysis of the spinal cord, we show that eosinophils infiltrate into the tissue in the course of EAE. The infiltration is likely driven by eosinophil chemoattractants, such as eotaxin-1, as the concentration of the latter was increased in the spinal cord during EAE, as shown on mRNA and protein level. Moreover, detailed flow cytometry analysis of spinal cord eosinophils revealed that they show signs of activation, namely an increase in CD11b and decrease in CCR-3 surface expression. Furthermore, we observed signs of degranulation of spinal cord eosinophils in EAE which was measured as a decrease of the side scatter parameter and an upregulation of CD63 surface expression. These data suggest a potential role of eosinophils in the pathology of EAE. In order to elucidate whether eosinophils are important for the disease development, eosinophil-deficient mice were subjected to EAE and the clinical development of the disease was observed. For this purpose, we used two independent models of eosinophil deficiency - ΔdblGATA1 and interleukin-5-depleted mice. ΔdblGATA1 mice are a genetically manipulated mouse strain bearing a deletion in GATA1 promoter that causes a specific depletion of eosinophils. Interestingly, clinical development of EAE was not affected in these mice when compared to their wild-type controls. As a next step, we depleted eosinophils by injecting wild-type mice with an antibody against the eosinophil pro-survival factor interleukin-5 in order to reduce eosinophil numbers in the effector phase of EAE. In accordance with the result from the experiment with ΔdblGATA1 mice, EAE progression was not altered in the eosinophil-depleted mice when compared to mice that were injected with an isotype control antibody. Further, we analyzed the neuroinflammation and demyelination in the spinal cord of 4ΔdblGATA1 mice subjected to EAE. Specifically, the infiltration of inflammatory cell populations, including CD4 and CD8 T cells, neutrophils and macrophages, was assessed by flow cytometry. In agreement with the unchanged clinical EAE development, inflammatory cell infiltration was not affected in ΔdblGATA1 mice. Furthermore, we analyzed expression of pro-inflammatory cytokines in the spinal cord of ΔdblGATA1 mice subjected to EAE in order to better characterize the inflammatory status. No significant changes were detected further confirming that eosinophils do not contribute to neuroinflammation in EAE. Finally, we assessed the demyelination in the spinal cord of ΔdblGATA1 EAE mice using luxol fast blue staining to detect myelin. In accordance with the unaffected clinical development and inflammatory status, we did not observe any difference in the spinal cord demyelination in ΔdblGATA1 mice when compared to their wild-type littermates. Taken together, although eosinophils infiltrate into the spinal cord of EAE mice and are activated and degranulate therein, they are dispensable for EAE development.

Die Magnetresonanztomographie stellt für die Detektion von zerebralen und spinalen Läsionen bei der Multiplen Sklerose die sensitivste bildgebende Methode dar und ist ein Instrument, die räumliche und zeitliche Dissemination der Erkrankung abbilden zu können. Die Spezifität des Verfahrens ist aber gering und die Applikation von MR-Kontrastmittel bei der Diagnostik zwingend notwendig. Bei der suszeptibilitätsgewichteten Magnetresonanzbildgebung (SWI) handelt sich um ein MR-Verfahren, das Schwankungen der magnetischen Suszeptibilität in der Gradientenechosequenz nutzt, um einen Bildkontrast zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, hochaufgelöst und sensitiv Magnetfeldinhomogenitäten zu detektieren. In der vorliegenden prospektiven Studie wurden im Zeitraum von 2010 bis 2013 MRT-Untersuchungen unter Einschluss der suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung in einem Kollektiv von 41 Patienten (33 weiblich, 8 männlich;; Durchschnittsalter 40 Jahre) mit gesicherter Multipler Sklerose und einem Vergleichskollektiv von 43 Patienten (28 weiblich, 15 männlich;; Durchschnittsalter 45 Jahre), bei denen weder bildgebend noch klinisch Hinweise auf eine Multiple Sklerose vorlagen, durchgeführt. Die Untersuchung wurde mit einem 1,5-Tesla-Magnetresonanz- tomographen realisiert. Das besondere wissenschaftliche Interesse galt dabei der „normal erscheinenden weißen Substanz“ (NAWM) und den zerebralen Läsionen. In der FLAIR-Sequenz wurden die MS-Läsionen und ROIs detektiert und markiert. Anschließend erfolgte die Übertragung in gleicher Schichthöhe auf die SWI-, T1w- und ADC-Sequenz. Zur Differenzierung von akuten und chronischen Läsionen erfolgte im Untersuchungsablauf die intravenöse Gabe von Gadolinium-DTPA- Kontrastmittel. Schon längere Zeit werden im wissenschaftlichen Diskurs krankheitsspezifische Veränderungen in der NAWM vor Auftreten der MS-Läsionen vermutet. Die Sensitivität der FLAIR-Sequenz ist aber scheinbar unzureichend. Mit der SWI- Bildgebung konnten statistisch signifikante SI-Unterschiede zwischen Referenz- und MS-Gruppe in der NAWM herausgearbeitet werden. Nach Kontrastmittelgabe wurden dabei keine Veränderungen der Signalintensität der NAWM in den beiden Gruppen festgestellt, was gegen die Hypothese einer primären Schrankenstörung in der Pathogenese der Erkrankung spricht. Insgesamt wurden 669 Läsionen identifiziert. Es folgte eine Differenzierung in 11 KM-aufnehmende (ACM-) Läsionen, 546 nicht KM-aufnehmende (NACM-) Läsionen und 112 „black holes“ (BLH). Eine gezielte Auswertung der Phasen- und Magnitudenbilder wurde nicht durchgeführt. Besonders in den KM-anreichernden Läsionen (ACM) sind bereits vor der KM-Gabe statistisch erhöhte Signalintensitäten in der SWI-Sequenz nachweisbar. Dies könnte theoretisch für den Nachweis akuter Läsionen, ohne dass eine KM-Gabe notwendig ist, genutzt werden. Doch ist die Anzahl dieser Läsionen in der Untersuchung zu gering, um verlässliche Aussagen diesbezüglich machen zu können. Dafür sind weitere Studien notwendig. Zusammenfassend betrachtet handelt es sich bei der SWI um ein hoch sensitives bildgebendes Verfahren, welches eine ausgezeichnete Differenzierung von ZNS- Läsionen ermöglicht und Veränderungen der NAWM bei der Enzephalomyelitis disseminata nachweisen kann. Es stellt somit eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen MS-Diagnostik dar und ist ein innovatives bildgebendes In-vivo- Verfahren zur weiteren Erforschung der Multiplen Sklerose.

Die Hyperaktivität der HHN-Achse ist bei der Multiplen Sklerose umfassend untersucht und mehrfach bestätigt; der genaue Pathomechanismus bleibt jedoch ungeklärt. Das serotonerge System ist eng mit der HHN-Achse verbunden und besitzt die Eigenschaft, die HHN-Achse herabzuregulieren. Daraus ergab sich im Umkehrschluss, dass die HHN-Achsen-Hyperaktivierung bei Patienten mit Multipler Sklerose im Zusammenhang mit einer reduzierten serotonergen Verfügbarkeit stehen könnte. Um die HHN-Achse und das serotonerge System zu untersuchen, schlossen wir 17 Patienten mit Multipler Sklerose und 13 gesunde Kontrollpersonen ein. Die HHN-Achse wurde mittels des Dex-CRH-Tests untersucht und die zentrale Verfügbarkeit des präsynaptischen Serotonintransporters mittels einer [11C]DASB-PET in 31 Hirnregionen gemessen. Die Patientengruppe hatte insgesamt höhere Kortisolwerte, dementsprechend erniedrigt war die ACTH-Kortisol-Ratio, so dass wir das Vorliegen einer HHN-Achsen-Hyperaktivität bestätigen konnten. Am ausgeprägtesten waren die Unterschiede in der Gruppe der primär chronisch progredienten MS. Eine signifikant reduzierte Verfügbarkeit des Serotonintransporters fand sich im Hypothalamus, den Raphe-Kernen, limbischen Strukturen, dem linken Temporallappen und Thalamus, auch hier war die Gruppe der PPMS am stärksten betroffen. Zusätzlich erhobene Fragebögen hinsichtlich Depression, Fatigue und Lebensqualität (BDI, WEIMuS, WEIMuS 1, WEIMuS 2, EuroQol, EuroQolScale und VAS) zeigten durchgängig signifikant unterschiedliche Ergebnisse bei den Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe. Zusammenfassend, konnten wir darstellen, dass die HHN-Achsen-Aktivierung bei der Multiplen Sklerose in enger Verbindung mit der serotonergen Aktivität steht, eine direkte Korrelation fand sich jedoch nicht. Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass die serotonergen Neurone durch ihre enge anatomische Verbindung zu einer negativen Modulation der HHN-Achse beitragen. Der Einsatz von SSRI könnte therapeutisches Potential bieten, indem die herabregulierte serotonerge Aktivität sowie HHN-Achse wieder normalisiert werden könnten.:Inhaltsverzeichnis I Abkürzungsverzeichnis III 1. Einleitung 1 1.1 Einführung in die Fragestellung 1 1.2 Multiple Sklerose 1 1.2.1 Definition, Epidemiologie, Ätiologie und Pathogenese 1 1.2.2 Diagnosekriterien, Verlaufsformen, Klinik und Therapie 6 1.2.3 Fatigue und Multiple Sklerose 9 1.3 Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse 10 1.4 Das serotonerge System und die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse 13 1.5 Aufgabenstellung 16 2. Materialien und Methoden 17 2.1 Durchführung 17 2.2 Einschlusskriterien 17 2.3 Ausschlusskriterien 18 2.4 Allgemeiner Ablauf 19 2.5 Dexamethason-CRH-Test 19 2.6 Positronen-Emissions-Tomographie 20 2.7 Magnetresonanztomographie 22 2.8 Genotypisierung 22 2.9 Fragebögen zu Depression, Fatigue und Lebensqualität 22 2.9.1 Beck-Depressions-Inventar 22 2.9.2 Würzburger Erschöpfungsinventar bei Multipler Sklerose 23 2.9.3 Europäischer Lebensqualitäts-Fragebogen 23 2.10 Statistische Datenanalyse 24 I 3. Ergebnisse 25 3.1 Klinische und demographische Daten 25 3.2 Dexamethason-CRH-Test 27 3.3 Verfügbarkeit des Serotonintransporters 29 (mittlere Distribution Volume Ratios) 3.4 Lateralität des Serotonintransporters 32 3.5 Beziehung der neuroendokrinen Funktion zur Serotonintransporter-Verfügbarkeit 33 3.6 Fatigue und Depression 34 4. Diskussion 35 4.1 Dexamethason-CRH-Test und Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse 35 4.2 Das serotonerge System 37 4.3 Fatigue 41 4.4 Lateralität 42 4.5 Methodenkritik 44 4.6 Therapeutischer Ausblick 45 5. Zusammenfassung der Arbeit 48 6. Literaturverzeichnis 50 7. Thematisch assoziierte Publikation als Zweitautorin 69 8. Anlagen 79 8.1 Fragebögen 79 8.2 Selbständigkeitserklärung 87 8.3 Lebenslauf 88 8.4 Danksagung 90 II 3. Ergebnisse 25 3.1 Klinische und demographische Daten 25 3.2 Dexamethason-CRH-Test 27 3.3 Verfügbarkeit des Serotonintransporters 29 (mittlere Distribution Volume Ratios) 3.4 Lateralität des Serotonintransporters 32 3.5 Beziehung der neuroendokrinen Funktion zur Serotonintransporter-Verfügbarkeit 33 3.6 Fatigue und Depression 34 4. Diskussion 35 4.1 Dexamethason-CRH-Test und Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse 35 4.2 Das serotonerge System 37 4.3 Fatigue 41 4.4 Lateralität 42 4.5 Methodenkritik 44 4.6 Therapeutischer Ausblick 45 5. Zusammenfassung der Arbeit 48 6. Literaturverzeichnis 50 7. Thematisch assoziierte Publikation als Zweitautorin 69 8. Anlagen 79 8.1 Fragebögen 79 8.2 Selbständigkeitserklärung 87 8.3 Lebenslauf 88 8.4 Danksagung

Der Verlauf der Multiplen Sklerose ist heterogener Natur; die Fähigkeit zu einem intakten adaptiven motorischen Lernen und einer intakten Konsolidierung könnten einen milden Krankheitsverlauf begünstigen. In der vorliegenden Arbeit wurden das adaptive motorische Lernen und seine Konsolidierung bei MS-Patienten im Vergleich zu neurologisch gesunden Kontrollprobanden untersucht; außerdem wurde das Verhältnis dieser Formen des Lernens zu klinischen und apparativen Parametern des Krankheitsprogresses untersucht. Dazu führten 20 MS-Patienten und 20 Kontrollprobanden eine visuoadaptive Lernaufgabe durch. Hierzu sollten mittels Computerbildschirm und Computermaus geradlinige Zielbewegungen zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt wechselnder Lokalisation durchgeführt werden, wobei in einem Rotationsmodus eine externe Ablenkung der Zielbewegung im Uhrzeigersinn eingeführt wurde, welche auszugleichen war. Die Übungssitzung wurde nach 24 Stunden und nach 72 Stunden wiederholt. Analysiert wurden die Richtungsfehler der Zielbewegungen, die Adaptationsrate an die Ablenkung und die Retention der erlernten Adaptation bis zur Folgesitzung. Motorische Einschränkung wurde durch den EDSS-Score und den 9-Loch-Stecktest quantifiziert, zentralnervöse Läsionslast wurde mittels cMRT und MEP ermittelt. Die Adaptation und Lernfähigkeit innerhalb einer Übungssitzung waren in der Patienten- und der Kontrollgruppe vergleichbar; jedoch zeigte sich eine signifikant verminderte Retentionsrate in der Patientengruppe an den Folgeuntersuchungstagen im Vergleich zur Kontrollgruppe. In den Korrelationsanalysen und Subgruppenvergleichen innerhalb der Patientengruppe nach Stratifizierung aufgrund von EDSS-Score, 9-Lochstecktest und zentralnervöser Läsionslast im MRT konnte kein eindeutiger Zusammenhang zwischen klinischer Beeinträchtigung bzw. zentralnervöser Läsionslast auf der einen Seite und Adaptation bzw. Konsolidierung auf der anderen Seite identifiziert werden. Jedoch zeigte sich in der Patientengruppe für den ersten Nachuntersuchungstag eine signifikant höhere Retentionsrate in der Subgruppe mit geringerer Leistung im 9-Lochsteck-Test. Insgesamt deuten die vorliegenden Daten auf eine erhaltene Fähigkeit zu adaptivem motorischen Lernen und somit auf eine erhaltene rasch einsetzende Neuroplastizität bei leicht bis mittelgradig betroffenen MS-Patienten hin; jedoch sprechen die Daten für eine eingeschränkte Konsolidierungsfähigkeit. Zentralnervöse Läsionslast scheint Motoradaptation und Konsolidierung nicht zu verhindern. Das genaue Verhältnis der Motoradapation und Konsolidierung zum klinischen Funktionserhalt konnte nicht genauer aufgeklärt werden. Um die genaue Beziehung zwischen Motoradaptation und Konsolidierung und klinischer Beeinträchtigung bzw. ZNS-Läsionen zu eruieren, bedarf es weiterer Studien. / Multiple Sclerosis is a heterogenous disease. The intact ability of motor adaptation and consolidation could contribute to a favorable clinical course of the disease. We aimed to evaluate the adaptive motor learning and its consolidation in people with multiple sclerosis compared to neurologically healthy individuals. Further we analyzed its relationship to clinical and paraclinical parameters of disease course. Therefore 20 people with MS and 20 healthy individuals performed a visuoadaptive motor task. Participants sat in front of a computer screen and performed straight movements from a central starting point towards targets of varying positions with a computer mouse. Later a perturbation was introduced rotating the movement 30° clockwise. The aim was to compensate for the perturbation. The training session was repeated after 24 hours and after 72 hours. We measured the directional error, the rate of adaptation to the perturbation and the rate of retention on the following sessions. Motor impairments were estimated by the EDSS-Score and the 9-Hole-Peg-Test, CNS lesions were evaluated with cranial MRI and MEP. The adaptive learning within the training sessions was comparable in the MS group and the control group. However, the retention rate after 24 hours and after 72 hours was significantly lower in the MS group compared to the control group. The correlation analyses and the subgroup analyses after stratifying the MS group by EDSS-Score, 9-Hole-Peg-Test and CNS lesion load showed no consistent relation between motor adaptation and consolidation on the one hand and clinical impairments and CNS lesion load on the other hand. However, the retention rate after 24 hours was significantly higher in the MS-subgroup with more impaired hand function measured by the 9-Hole-Peg-Test. Our data indicate a preserved motor adaptation and therefore a preserved rapid-onset plasticity in people with MS with mild to moderate disease course. However, the data suggest an impaired consolidation in people with MS. CNS lesions seem not to prevent adaptive learning and consolidation. The exact relationship between motor learning and consolidation on the one hand and preservation of motor function on the other hand could not be unraveled. There are more studies needed to evaluate the relationship between motor adaptation/consolidation and clinical impairment and CNS lesion load.