Ziel der Studie war, phosphoryliertes und trunkiertes Alpha-Synuclein in Nervenfasern der Haut zu untersuchen und herauszufinden, ob die posttranslationalen Modifikationen Phosphorylierung und Trunkierung des Alpha-Synucleins als potenzielle Biomarker für eine Diagnosestellung des M. Parkinson geeignet sind. Die Besonderheit der vorliegenden Studie war zum einen, dass ausschließlich Patienten in frühen Erkrankungsstadien (Hoehn-und-Yahr-Stadien I und II) des idiopathischen M. Parkinson untersucht wurden und zum anderen der Versuch, die Detektionsrate anhand von Stufenschnitten zu erhöhen. Zusammenfassend kann man sagen, dass phosphoryliertes Alpha-Synuclein ein hohes Potenzial als Biomarker für die Diagnosestellung und zur Differenzialdiagnostik eines M. Parkinson hat und Stufenschnitte die Nachweisrate deutlich erhöhen können. In der Immunfluoreszenzdoppelfärbung mit dem Anti-Phospho-Alpha-Synuclein-Antikörper von BioLegend® (San Diego, USA) konnte bei beinahe 80% der Patienten das gesuchte Protein gefunden werden (Nachweisrate Hoehn-und-Yahr-Stadium I: 58,3%; Hoehn-und-Yahr-Stadium II: 93,8%), in der Immunfluoreszenzdoppelfärbung mit dem Anti-Phospho-Alpha-Synuclein-Antikörper von Prothena Biosciences Inc (San Francisco, USA) nur in etwas mehr als 46% der Patienten (Nachweisrate Hoehn-und-Yahr-Stadium I: 41,7%; Hoehn-und-Yahr-Stadium II: 50%). In Hoehn-und-Yahr-Stadium I ist die Sensitivität jedoch noch nicht ausreichend hoch. Da insbesondere in frühen Stadien der Erkrankung eine Differenzierung zwischen atypischen Parkinson-Syndromen und idiopathischem M. Parkinson klinisch sehr schwierig ist, ist jedoch vor allem das frühdiagnostische Potential eines Biomarkers entscheidend. In Hoehn-und-Yahr-Stadium I müsste die Detektionsrate noch erhöht werden, um einen sinnvollen Einsatz des Biomarkers Phospho-Alpha-Synuclein in der Klinik gewährleisten zu können.

Myasthenia gravis ist eine Autoimmunerkrankung, die durch Störung der Erregungsübertragung an der neuromuskulären Endplatte zu einer Schwäche der Muskulatur führt. In dieser Arbeit wird die Rolle von Cortactin und Agrin als potentielle neue Antigene von Autoantikörpern bei Myasthenia gravis untersucht. Die detektierten Antikörper werden charakterisiert und die klinischen Merkmale der Patient*innen ausgewertet.

Ranvier-Schnürringe spielen eine entscheidende Rolle bei der schnellen Weiterleitung von elektrischen Impulsen in Nervenzellen. Bei bestimmten neurologischen Erkrankungen, den Neuropathien, kann es zu Störungen in der ultrastrukturellen Organisation verschiedener Schnürring-Proteine kommen (Doppler et al., 2018, Doppler et al., 2016). Eine detailliertere Kenntnis der genauen Anordnung dieser Schnürring-Proteine und eventueller Abweichungen von dieser Anordnung im Krankheitsfall, könnte der Schlüssel zu einer vereinfachten Diagnostik von bestimmten Neuropathie- Formen sein. Ziel meiner Arbeit war es daher, die Untersuchung der ultrastrukturellen Architektur der (para-)nodalen Adhäsionsproteine Neurofascin-155 und Caspr1 unter Verwendung der super-hochauflösenden Mikroskopiemethode dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) an murinen Zupfnervenpräparaten zu etablieren. Nach erster Optimierung der Probenpräparation für die 2-Farben-dSTORM sowie der korrelationsbasierten Bildanalyse, konnte ich mittels modellbasierter Simulation die zugrundeliegende Molekülorganisation identifizieren und mit Hilfe der Ergebnisse aus früheren Untersuchungen validieren. In einem translationalen Ansatz habe ich anschließend humane Zupfnervenpräparate von 14 Probanden mit unterschiedlichen Formen einer Neuropathie mikroskopiert und ausgewertet, um die Anwendbarkeit dieses Ansatzes in der Diagnostik zu testen. Obgleich keine signifikanten Unterschiede zwischen physiologischem und pathologischem neurologischem Gewebe hinsichtlich Neurofascin-155 und Caspr1 festgestellt werden konnten, scheint der Ansatz grundsätzlich dennoch vielversprechend zu sein, bedarf jedoch noch weiteren Anstrengungen hinsichtlich Probenpräparation, Auswertungs- und Versuchsprotokollen und einer größeren Anzahl an humanen Biopsien mit homogenerem Krankheitsbild.

Kürzlich wurden bei immunvermittelten Neuropathien Autoantikörper gegen Proteine des paranodalen axoglialen Komplexes beschrieben. Deren Charakteristika, Prävalenzen, pathophysiologische Relevanz sowie Bedeutung für Diagnostik und Therapie sind jedoch noch nicht abschließend erforscht. In dieser Studie wurden daher Seren und Plasmapheresematerial (PE-Material) von 150 Patienten mit inflammatorischen Neuropathien, nämlich 105 mit chronisch inflammatorischer demyelinisierender Polyneuropathie (CIDP), 21 mit Guillain- Barré-Syndrom (GBS) und 24 mit multifokaler motorischer Neuropathie (MMN), welche etablierte diagnostische Kriterien der jeweiligen Krankheit erfüllen, sowie 74 Kontrollen mittels immunhistochemischen Färbungen an murinen Zupfnervenpräparaten und/oder ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) auf Autoantikörper gegen die paranodalen Proteine Caspr, Contactin-1 und Neurofascin- 155 untersucht. Bei positivem Ergebnis wurde deren Spezifität mittels immunhistochemischen Färbungen an transfizierten HEK (Human embryonic kidney)- 293-Zellen und Präinkubationsversuchen bestätigt. Es wurden die IgG-Subklassen und die Antikörpertiter bestimmt und das Komplementbindungsverhalten unter Zugabe von intravenösen Immunglobulinen (IVIG) mit zellbasierten und ELISA-basierten Methoden analysiert. Klinische Merkmale und das Therapieansprechen Antikörper-positiver Patienten wurden ermittelt und mit den experimentellen Ergebnissen in Zusammenhang gesetzt. IgG-Autoantikörper gegen Contactin-1 konnten bei vier Patienten mit CIDP nachgewiesen werden, IgG-Autoantikörper gegen Caspr bei einem Patienten mit CIDP und einer Patientin mit GBS. Es konnten keine weiteren Autoantikörper bei CIDP-Patienten, GBS-Patienten, MMN-Patienten oder bei den Kontrollen detektiert werden. Die Prävalenz von Autoantikörpern gegen axogliale paranodale Proteine liegt somit in dieser Studie bei jeweils 4,76% bei CIDP und GBS und 0% bei MMN. Die Antikörper gehörten bei Patienten in der akuten Erkrankungsphase (zwei der CIDP-Patienten mit Anti-Contactin-1-Autoantikörpern und eine GBS-Patientin mit Anti-Caspr-Autoantikörpern) hauptsächlich den Subklassen IgG1 und IgG3 an, bei Patienten in der chronischen Phase (zwei der CIDP-Patienten mit Anti-Contactin-1-Autoantikörpern, ein CIDP-Patient mit Anti-Caspr-Autoantikörpern) überwog die Subklasse IgG4. Experimentell kam es zur Komplementbindung und -aktivierung abhängig vom Gehalt der Subklassen IgG1-3, nicht aber IgG4; diese konnte durch die Zugabe von IVIG dosisabhängig gemindert werden. Alle Autoantikörper-positiven CIDP-Patienten zeigten einen GBS-artigen Beginn mit einer schweren motorischen Beteiligung. Anti-Contactin-1-positive Patienten kennzeichnete klinisch zusätzlich das Vorkommen einer Ataxie und eines Tremors, Anti-Caspr-positive Patienten das Vorkommen starker neuropathischer Schmerzen. Elektrophysiologisch standen neben Hinweisen auf eine Leitungsstörung Zeichen einer axonalen Schädigung im Vordergrund. Als histopathologisches Korrelat lagen eine nodale Architekturstörung und ein Axonverlust vor. Die Patienten zeigten nur in der Anfangsphase der Erkrankung ein Ansprechen auf IVIG. Bei drei CIDP-Patienten mit IgG4-Autoantikörpern (zwei Patienten mit Anti-Contactin-1-Antikörpern und ein Patient mit Anti-Caspr-Antikörpern) wurde eine Therapie mit Rituximab durchgeführt. Diese führte zu einer Titerreduktion und zur zeitgleichen klinischen und elektrophysiologischen Befundbesserung bei zwei Patienten. Die in dieser Arbeit angewandten Screeningmethoden führten zum erfolgreichen Nachweis von Autoantikörpern gegen paranodale axogliale Proteine. Die Patienten mit positivem Autoantikörpernachweis definieren eine kleine Untergruppe mit ähnlichen klinischen Merkmalen im Kollektiv der Patienten mit inflammatorischen Polyneuropathien. Histopathologische Merkmale sowie das Therapieansprechen auf antikörperdepletierende Therapie sprechen in Kombination mit den Ergebnissen weiterer Studien zu paranodalen Autoantikörpern für eine pathogenetische Relevanz der Autoantikörper. Mit einem charakteristischen, am Schnürring ansetzenden Pathomechanismus könnten Neuropathien mit Nachweis von paranodalen Autoantikörpern der kürzlich eingeführten Entität der Nodo-Paranodopathien angehören. Die Komplementaktivierung und das Therapieansprechen der Patienten auf IVIG stehen möglicherweise in Zusammenhang mit der prädominanten IgG-Subklasse. Diese könnte auch in Bezug auf die Chronifizierung eine Rolle spielen. Der Nachweis von Autoantikörpern gegen paranodale Proteine hat wohlmöglich in Zukunft direkte Konsequenzen auf das diagnostische und therapeutische Prozedere bei Patienten mit CIDP und GBS; weitere klinische und experimentelle Daten aus größeren, prospektiven Studien sind jedoch zum weiteren Verständnis und zur Charakterisierung dieser Entität notwendig.

Peripheral neuropathies can severely affect patients. Causes for the disease are diverse but can be classified into two main groups, acquired and hereditary. Examples for these two types are chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy (CIDP) and Charcot-Marie-Tooth disease type 1A (CMT1A). CIDP has an estimated prevalence of about 1-9:100 000. In this pathogenetically hetereo- geneous patient group about 5-10% show auto-antibodies against the node of Ranvier and present with distinct symptoms. Treatment with rituximab - a monoclonal antibody that deletes CD20 + B cells - has been shown to be effective in a majority of auto-antibody as- sociated CIDP cases. This suggests that B cells and the produced auto-antibodies might be pathogenic. Previous studies delivered evidence that auto-antibodies alone can induce nerve damage. In this study, the aim was to investigate the pathomechanism of auto-antibodies in vivo and their exact origin: For the analysis of the pathogenicity of auto-antibodies, passive transfer experiments on Lewis rats were performed with whole IgG from a patient with anti-contactin-1 (CNTN1) IgG4 auto-antibodies. IgG was infused through an intrathe- cal catheter targeting the thoracic/lumbar region of the spine over a long-term, 3-week period. In a previous study of our group, the IgG from the same patient has been re- ported to have mild pathogenic effects when applied intraneurally into the sciatic nerve of Lewis rats. In this study however, binding of auto-antibodies to nerve roots could not be detected. Neither evaluation of electrophysiological properties after the injection period nor motor and sensory skills tested throughout the injection period showed differences when compared to animals infused with control IgG. This suggests that in the chronic intrathecal protocol anti-CNTN1 auto-antibodies did not have a pathogenic effect. In peripheral blood, four B cell subsets capable to produce antibodies were previously described: memory B cells, plasmablasts (PBs), B1 cells and CD20 + CD38 hi cells. For the identification of the B cell subsets that produce auto-antibodies, purification and sort protocols as well as an enzyme-linked immuno spot (ELISpot) assay for IgG and IgM were established successfully. Since unstimulated B cell subsets produced very small amounts of IgG and IgM, peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were stimulated with IL-2 and R848 for 72 h prior to sorting. While the memory B cell frequency decreased after stimulation, the frequency of CD20 + CD38 hi cells increased and the overall number of antibody-secreting cells was increased. When stimulating patient PBMCs for 10 days though, detection of anti-neurofascin-155 (NF155) auto-antibodies in supernatants by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was possible in two out of three patient samples. Even though cell sorting was feasible after 10 days of stimulation, detection of auto-antibodies could not be accomplished using antigen-specific ELISpot. Although the implementation of the cell sorting and purification protocol was successful, further adjustments of the antigen-specific ELISpot need to be performed. However, we could show that after 10 days of stimulation auto-antibody detection is possible by ELISA which helps to pre-screen if patient PBMC contain auto-reactive B cells. CMT1A has an estimated prevalence of 1:5000 and is caused by a duplication of the peripheral myelin protein 22 kDa (PMP22) gene. Patients suffer from distal weakness and muscle wasting leading even to wheelchair-dependency in some cases. Although different treatment options for CMT1A have been tested in previous clinical trials, none of them have been successful. In this study, the aim was to identify objective and reproducible outcome measures that assess the actual nerve damage in a large cohort of CMT1A patients by analyzing a series of parameters. Glabrous skin samples were collected from 48 CMT1A, 7 CIDP and 16 small fiber neuropathy patients and 45 healthy controls. 40-µm cryosections from the lateral part of the index finger were double-labeled using immunoflu- orescence to investigate cutaneous innervation. The disease severity which was assessed using the Charcot-Marie-Tooth Neuropathy Score version 2 (CMTNSv2) and ranged between mild to severe (3-27) correlated with age in CMT1A patients. Furthermore, the intraepidermal nerve fiber density (IENFD) was reduced in CMT1A patients in comparison to controls and correlated negatively with the disease severity. In controls however, the IENFD correlated inversely with age. Meissner corpuscle density tended to be reduced and correlated inversely with age in CMT1A patients. This was not observed in healthy controls though. Compared to controls, Merkel cell density was also reduced in CMT1A, while the fraction of denervated Merkel cell was increased and correlated with age. Further differences were revealed concerning the node of Ranvier. Paranodes were shortened and the fraction of long nodes was decreased in CMT1A patients compared to controls. These data suggest that the IENFD, the Meissner corpuscle and Merkel cell densities are possible candidates for outcome measures as they are associated with disease severity or age of patients. However, a reliable statement about the suitability as a marker for disease progression can not be made in this study since only six CMT1A patients agreed to give a follow-up biopsy two years later.