Akute Effekte humaner Autoantikörper auf Ionenkanäle an Spinalganglienzellen von Ratten

Abstract

In dieser experimentellen Arbeit wurden IgG-Fraktionen von Patienten mit verschiedenenentzündlichen Polyneuropathien mit Hilfe der patch-clamp Technik auf ihren akuten Effekt anHinterwurzelganglienneuronen von Ratten getestet. Die Hinterwurzelganglienneurone von jungenRatten wurden mit Hilfe einer speziellen slice-Technik präpariert. Es erfolgten Messungen dergesamten Ionenströme und der Aktionspotenziale in HEPES-Lösung, drei Minuten nachAntikörpersuperfusion und drei Minuten nach Auswasch einer Antikörperfraktion mit HEPESLösung.Als Negativkontrollen wurden IgG-Fraktionen von neurologisch gesunden Probanden undals Positivkontrolle IgG-Fraktionen von Patienten mit Lambert-Eaton-Syndrom verwendet.Hierbei ergaben sich für die Kontrollseren von gesunden Patienten keine Änderungen in den jeweilsuntersuchten Parametern. Die Positivkontrollen mit Antikörpern gegen spannungsabhängigeKalziumkanäle bei Lambert-Eaton-Syndrom (LEMS) zeigten eine Reduktion derSpitzeneinwärtsströme wie sie bei einer Kalziumkanalblockade, die beim LEMS typisch ist,vorkommt. Damit ist das Modell grundsätzlich für Untersuchungen dieser Art geeignet.Bei der Untersuchung entzündlicher Polyneuropathien wie dem Guillain-Barré-Syndrom (GBS), derchronischen inflammatorischen demyelinisierenden Polyneuropathie (CIDP) undparaneoplastischen Polyneuropathien wurde zwischen rein motorischen und sensiblen Formenunterschieden. Bei rein motorischem GBS und CIDP fanden sich vor und nach IgG-Applikationkeine Änderungen der gemessenen Parameter. Die IgG-Applikation von Patienten mit GBS undCIDP mit sensibler Beteiligung erbrachte eine Reduktion der Einwärtsströme unter IgGSuperfusion, was für einen akuten Effekt der Antikörper spricht. Hierbei kann es sich um eineReduktion der Natriumströme oder der Kalziumströme handeln oder durch eine Erhöhung derAuswärtsströme um eine Pseudoeinwärtsstromreduktion. Diese erklärt jedoch als klinischesKorrelat nicht das vermehrte Auftreten von Schmerzen, sondern eher eine Hypästhesie.Bei der paraneoplastischen Neuropathie, bei der als Kreuzreaktion Antikörper gegen neuronaleStrukturen auftreten, von denen nicht geklärt ist, ob sie nur einen diagnostischen Marker darstellenoder pathogen wirksam sind, verursachten die IgG von Patienten keine Änderung der Ionenströme.Die Schwelle zur Auslösung von Aktionspotenzialen war allerdings herabgesetzt, was zumvermehrten Auftreten von Schmerzen passt. Ursächlich für eine fehlende Alteration der Strömekönnen ein komplizierter Aufnahmemechanismen der Antikörper in die Zelle bei intrazellulärerLage des Antigens sein oder ein zusätzliches Erfordernis von Komplement und Enzündungszellen.Bei der sensiblen Polyneuropathie mit IgG und IgM-Antikörpern bei MGUS konnte eine deutlicheReduktion der Auswärtsströme, die vereinbar ist mit einer Kaliumstromblockade, nachgewiesenwerden. Dies führt zu einer erhöhten neuronalen Erregbarkeit, wozu als klinisches Korrelat einvermehrtes Schmerzempfinden passt.Diese Experimente zeigen, dass IgG Antikörper von Patienten mit sensiblen Immunneuropathieneinen akuten Effekt an Hinterwurzelganglienneuronen auslösen. Die beobachteten Phänomeneweisen auf eine hohe Spezifität der jeweils produzierten Antikörper hin, da die von Patientenproduzierten Antikörper nur auf ganz bestimmte Antigene reagieren. Zur Spezifizierung derIonenkanäle ist jedoch eine weitere Testung an Einzelkanälen oder zumindest mit Blockern fürbestimmte Ionenkanäle erforderlich.

In this study we examined the effect of different IgG-fractions of patients with different neuropathieson rat DRG neurones by means of the patch-clamp technique. The neurons were prepared ina special thin-slice technique. We recorded inward-, outward-currents and action potentials inHEPES-solution, three minutes after antibodysuperfusion and after three minutes of washout inHEPES-solution. The system was tested with IgG by controls from healthy volunteers. As a positivecontrol we used antibodies against voltage-gated-calcium-channel from a patient with Lambert-Eaton-Syndrome (LEMS)Healthy controls did not reveal any changes in the recorded parameters. Positive controls withLEMS-antibodies revealed decreased inward currents as in a calcium channel blockade typical ofLEMS. This shows that the system is an acceptable model for the study.For inflammatory neuropathies such as Guillain-Barré-Syndrom (GBS), chronic inflammatorydemyelinating Polyneuropathy (CIDP) and paraneoplastic Neuropathy we split the groups intomotor and sensory according to their clinical features. None of the patients with motor symptomsonly revealed any significant change in the recorded parameters. The sensory GBS and CIDPshowed a decrease of inward currents, which can be explained by a sodium-channel-blockade, acalcium-channel-blockade or an pseudo-inward-current-reduction by an increase of outwardcurrents. That does not explain pain but reflects the clinical situation of hypaesthesia.In the sera of patients with paraneoplastic neuropathies exist antibodies. It is still unclear, whetherthese antibody are only a diagnostic marker or whether they are pathogenic themselves. In thisstudy IgG from patients with paraneoplastic neuropathy showed an increased excitability of theneurons matching the clinical symptoms of pain but did not show any changes in the currents. Thismight be caused by a complicated mechanism of internalizing the antibody, an intracellular positionof the antigene or the need of complement and inflammatory cells.Antibodies from patients with sensory Polyneuropathy with IgG and IgM-Antibodies in MGUScaused a significant decrease in outward currents revealing a potassium-channel blockade. Thiscauses an increased excitability explaining the clinical condition of pain.This study shows that IgGs of patients with sensory immunoneuropathies do effect ion channels insensory neurones. The observations reveal great specificity of the produced antibody as they reactonly with certain antigenes.It might be interesting to investigate single channels or to examine specific ionic currents(i.e. potassium or sodium), as they might reveal an underlying specific mode of action.