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Multiple Sklerose (MS) ist eine Autoimmunkrankheit, welche durch Infiltration autoreaktiver Immunzellen in das Zentrale Nervensystem (ZNS) gekennzeichnet ist. Hierbei gelten insbesondere Th1- und Th17-Zellen als wichtige Mediatoren der ZNS-Entzündungsreaktion. Beide T-Helfer-Zellarten können durch regulatorische T-Zellen (Tregs) in ihrer Funktion supprimiert werden. NFAT(Nuclear Factors of Activated T cells)-Transkriptionsfaktoren werden nach TCR-Antigen-Stimulation induziert und regeln – als pleiotrope Transkriptionsfaktoren – viele funktionelle Prozesse in T-Zellen. Um die Rolle dieser Faktoren bei der Immunpathogenese von MS zu analysieren, wurden unterschiedliche NFAT-defiziente Mausstämme auf den Krankheitsverlauf des Tiermodells Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl der einzelne Verlust von NFATc1 und NFATc2 in CD4+ T-Zellen als auch das Fehlen einer spezifischen C-terminalen Proteinmodifikation von NFATc1, die SUMOylierung, sich abmildernd auswirkten. Der verminderte klinische Ausgang der EAE beruhte allerdings je nach knock-out auf unterschiedlichen Mechanismen. Im Fall des T-Zell-spezifischen Verlustes von NFATc1 (Nfatc1fl/fl x Cd4cre+ Mäuse), erwies sich die EAE aufgrund einer stark eingeschränkten Aktivierung und Effektorzellentwicklung von CD4+ T-Zellen als vermindert. Dies konnte durch eine reduzierte Produktion an pathogenen Effektorzytokinen, wie IFNγ, IL-17A, GM-CSF sowie IL-22 und weniger an IL-17A+ IFNγ+ Doppelproduzenten im ZNS gezeigt werden. Der Verlust von NFATc2 resultierte in einer starken Th2-Antwort im ZNS von Nfatc2-/- EAE-Mäusen einhergehend mit protektiven IL-4- und IL-10-Produzenten. Interessanterweise konnten auch mehr nicht-pathogene Th17-Zellen nachgewiesen werden. Nfatc1/CΔSUMO CD4+ T-Zellen sezernierten sowohl nach in vitro als auch nach in vivo Stimulation erhöhte Mengen von IL-2. In vitro Kulturen von Th1- und Th17-Zellen wiesen neben dieser erhöhten IL-2-Sekretion eine verminderte Produktion von IFNγ und IL-17A auf. In Übereinstimmung mit diesen in vitro Befunden zeigte sich auch in der EAE ein reduziertes Krankheitsbild mit weniger Th1- und Th17-Zellen, dafür aber eine IL-2-geförderte Erhöhung der Treg-Population. Anhand der Erkenntnis, dass NFAT-Faktoren die (Auto)-Immunreaktion entscheidend beeinflussen, könnte die Inhibition einzelner NFAT-Faktoren ein neues Ziel für eine MS-Therapie darstellen.
Natalizumab is a recombinant monoclonal antibody raised against integrin alpha-4 (CD49d). It is approved for the treatment of patients with multiple sclerosis (MS), a chronic inflammatory autoimmune disease of the CNS. While having shown high therapeutic efficacy, treatment by natalizumab has been linked to progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) as a serious adverse effect. Furthermore, drug cessation sometimes induces rebound disease activity of unknown etiology. Here we investigated whether binding of this adhesion-blocking antibody to T lymphocytes could modulate their phenotype by direct induction of intracellular signaling events. Primary CD4+ T lymphocytes either from healthy donors and treated with natalizumab in vitro or from MS patients receiving their very first dose of natalizumab were analyzed. Natalizumab induced a mild upregulation of IL-2, IFN-c and IL-17 expression in activated primary human CD4+ T cells propagated ex vivo from healthy donors, consistent with a pro-inflammatory costimulatory effect on lymphokine expression. Along with this, natalizumab binding triggered rapid MAPK/ERK phosphorylation. Furthermore, it decreased CD49d surface expression on effector cells within a few hours. Sustained CD49d downregulation could be attributed to integrin internalization and degradation. Importantly, also CD4+ T cells from some MS patients receiving their very first dose of natalizumab produced more IL-2, IFN-c and IL-17 already 24 h after infusion. Together these data indicate that in addition to its adhesion-blocking mode of action natalizumab possesses mild direct signaling capacities, which can support a pro-inflammatory phenotype of peripheral blood T lymphocytes. This might explain why a rebound of disease activity or IRIS is observed in some MS patients after natalizumab cessation.