Katharina Johanna Hecker

• Since 2021, nodo-paranodopathies have been classified as a new disease entity of autoimmune-mediated neuropathies focusing on the node of Ranvier as the primary target of damage. Autoantibodies against the paranodal proteins contactin (CNTN1), contactin-associated protein (Caspr), and neurofascin (NF) 155 have already been identified. Most of these autoantibodies belong to the IgG4 subclass, less commonly to the IgG3 subclass. Binding of IgG4 to NF or CNTN1 often leads to a chronic, therapy-resistant polyneuropathy with subacute onset and aSince 2021, nodo-paranodopathies have been classified as a new disease entity of autoimmune-mediated neuropathies focusing on the node of Ranvier as the primary target of damage. Autoantibodies against the paranodal proteins contactin (CNTN1), contactin-associated protein (Caspr), and neurofascin (NF) 155 have already been identified. Most of these autoantibodies belong to the IgG4 subclass, less commonly to the IgG3 subclass. Binding of IgG4 to NF or CNTN1 often leads to a chronic, therapy-resistant polyneuropathy with subacute onset and a predominantly distal manifestation and/or ataxia, as well as tremor, sometimes accompanied by central demyelination. The pathogenicity of individual autoantibodies is increasingly understood. However, in recent years, patients have been identified who not only have autoantibodies against NF155 but also against the NF isoforms 140 and 186. Thus, in approximately 2% of patients with inflammatory polyneuropathies, autoantibodies against all isoforms of NF are detectable. Little is known about these so-called anti-pan-NF seropositive patients, except that they have a very severe clinical course of disease. The pathogenic impact of human anti-pan-NF autoantibodies has not yet been analyzed in animal models. Therefore, the primary aim of this study was to investigate the effects of chronic exposure to anti-pan-NF IgG3 and anti-NF155 IgG4 autoantibodies, purified from two patients with nodo-paranodopathies, in rats. Rotarod performance and Catwalk gait analysis tests were conducted to analyze the effects of intrathecally administered autoantibodies on the animals' motor function while sensory function was assessed using the von Frey and Hargreaves tests. Additionally, electrophysiological tests on nerve conduction velocities and F-wave latencies were performed before and after the 3-week injection period. Furthermore, immunohistochemical analysis aimed to provide insights into potential autoantibody depositions in the lumbar dorsal and ventral nerve roots. It was found that 67% of the animals treated with anti-NF155 IgG4 developed mild to severe symptoms in their hind limbs during the 3-week injection period with gradual deterioration in motor and sensory function. Changes in electrophysiology were not observed although specific bindings of anti-NF155 IgG4 autoantibodies to the nodes and paranodes in the lumbar nerve roots were visible in the subsequent immunohistochemical analysis. During the 3-week exposure of anti-pan-NF IgG3, the animals did not develop any clinical abnormalities. Significant physiological alterations were also not observed neither in the behaviour tests nor in the nerve conduction studies. However, weak and narrow bands of autoantibodies were visible in the nodal area of the ventral and dorsal nerve roots, even though they did not appear to be strong enough to induce a clinical phenotype in the rats. This might have also something to do with the fact that the morphometric analyses of the axoglial complex revealed no noticeable differences between patient animals and control animals in both passive transfer experiments with anti-NF155 IgG4 and anti-pan-NF IgG3 indicating that the administered autoantibodies did not induce structural changes, such as demyelination, degradation, or detachment of NF at the axoglial complex during the 3-week injection phase. In conclusion, this study is one of the first to demonstrate the pathogenetic effects of anti-NF autoantibodies after long-term administration in an animal model. This suggests that NF-associated nodo-paranodopathies may be initiated by chronic inflammation processes, particularly within the nerve roots. Thus, this study provided initial insights into elucidating the disease mechanism of nodo-paranodopathies. However, further studies are necessary to fully understand this complex pathomechanism.…
• Seit 2021 werden Nodo-/Paranodopathien als eigenständige Krankheitsentität autoimmunvermittelter Neuropathien angesehen, bei denen der Ranviersche Schnürring als primärer Schädigungsort im Fokus liegt. Es wurden bereits unter anderem Autoantikörper gegen die paranodalen Proteine Contactin (CNTN1), Contactin-assoziiertes Protein (Caspr) und Neurofascin (NF) 155 identifiziert. Die meisten dieser Autoantikörper gehören der IgG- Subklasse IgG4, seltener der IgG- Subklasse IgG3, an. So führen Bindungen von IgG4 an NF oder CNTN1 häufig zu einerSeit 2021 werden Nodo-/Paranodopathien als eigenständige Krankheitsentität autoimmunvermittelter Neuropathien angesehen, bei denen der Ranviersche Schnürring als primärer Schädigungsort im Fokus liegt. Es wurden bereits unter anderem Autoantikörper gegen die paranodalen Proteine Contactin (CNTN1), Contactin-assoziiertes Protein (Caspr) und Neurofascin (NF) 155 identifiziert. Die meisten dieser Autoantikörper gehören der IgG- Subklasse IgG4, seltener der IgG- Subklasse IgG3, an. So führen Bindungen von IgG4 an NF oder CNTN1 häufig zu einer subakut beginnenden und anschließend chronisch verlaufenden, oft therapieresistenten Polyneuropathie mit prädominanter distaler Manifestation und/oder Ataxie sowie zu einem Tremor. Die Pathogenität der einzelnen Autoantikörper wird zunehmend besser verstanden, allerdings wurden in den letzten Jahren Patienten identifiziert, die nicht nur Autoantikörper gegen NF155 gerichtet haben, sondern auch gegen die nodal lokalisierten NF Isoformen 140 und 186. So sind bei ca. 2% der Patienten mit inflammatorischen Polyneuropathien Autoantikörper gegen alle Isoformen von NF nachweisbar. Bislang ist über diese sogenannten anti-pan-NF seropositiven Patienten nur wenig bekannt, außer dass sie einen sehr schweren klinischen Verlauf haben. Im Tiermodell wurde die Pathogenese menschlicher Anti-pan-NF-Autoantikörper bisher noch nicht analysiert, weshalb das primäre Ziel dieser Arbeit war, die Wirkung der chronischen Exposition von Anti-pan-NF-IgG3 und Anti-NF155-IgG4-Autoantikörpern, extrahiert aus zwei Patienten mit Nodo-/Paranodopathien, im Rattenmodel zu untersuchen. Um mögliche Effekte von den intrathekal applizierten Autoantikörpern auf die Motorik der Tiere zu analysieren, wurden der Rotarod- Performance-, und der Catwalk-Ganganalysen-Test durchgeführt, während Auswirkungen auf die Sensibilität mittels dem Von-Frey- und dem Hargreaves-Test untersucht wurden. Zusätzlich wurden elektrophysiologische Testungen zu Nervenleitgeschwindigkeiten und F-Wellen-Latenzen vor und nach der 3-wöchigen Injektionsphase durchgeführt. Des Weiteren sollte eine immunhistochemische Analyse Aufschluss über mögliche Autoantikörperbindungen in den lumbal liegenden dorsalen und ventralen Nervenwurzeln geben. Es stellte sich heraus, dass 67% der mit anti-NF155 IgG4 behandelten Tiere während der Injektionsperiode milde bis schwere Symptome in ihren Hinterläufen entwickelten und graduelle Verschlechterungen in ihrer Motorik und Sensorik aufwiesen. Veränderungen in ihrer Elektrophysiologie konnten nicht beobachtet werden, obwohl bei der anschließenden immunhistochemischen Analyse spezifische Bindungen von Anti-NF155-IgG4-Autoantikörpern an den Nodien und Paranodien der lumbalen Nervenwurzeln sichtbar waren. Bei der 3-wöchigen Exposition von Anti-pan-NF IgG3 stellte sich heraus, dass die Tiere keine klinischen Auffälligkeiten entwickelten und weder in den Verhaltenstests noch in den Neurographien signifikante Veränderungen zeigten. Interessanterweise waren jedoch schwache, schmale Banden von Autoantikörpern im nodalen Bereich der ventralen und dorsalen Nervenwurzeln sichtbar, die jedoch nicht stark genug zu sein schienen, um einen klinischen Phänotyp in den Ratten hervorzurufen. Auch die morphometrischen Analysen des axoglialen Komplexes zeigten sowohl bei den Passiv-Transfer-Experimenten mit Anti-NF155 IgG4 als auch mit Anti-pan-NF-IgG3 keine signifikanten Unterschiede zwischen Patiententieren und Kontrolltieren, was darauf hindeutet, dass die applizierten Autoantikörper keine strukturellen Veränderungen wie beispielsweise eine Demyelinisierung oder gar den Abbau von NF in der 3-wöchigen Injektionsphase induzierten. In dieser Arbeit konnten pathogenetische Effekte von Anti-NF-Autoantikörpern nach längerer Verabreichung in einem Tiermodell gezeigt werden. Dies lässt den Verdacht aufkommen, dass NF-assoziierte Nodo-/Paranodopathien durch chronische Prozesse, die insbesondere an den Nervenwurzeln stattfinden, ausgelöst werden können. Somit wurden in dieser Arbeit erste Ansätze unternommen, um den Krankheitsmechanismus von Nodo-/Paranodopathien aufzuklären. Allerdings sind weitere Studien notwendig, um diesen komplexen Pathomechanismus vollständig zu verstehen.…