Autoantikörper und deren pathogene Effekte auf sympathische Nervenzellen beim "Komplexen Regionalen Schmerzsyndrom"

Abstract

Einleitung: Das "Komplexe regionale Schmerzsyndrom" (englisch: Complex Regional Pain Syndrom - CRPS) ist eine Schmerzerkrankung, die sich auch in autonomen und sensomotorischen Funktionsstörungen äußert. Auslöser sind meist geringgradige Traumen oder kleinere Operationen, wobei die Ausprägung der Symptome nicht im Verhältnis zu der Schwere der schädigenden Ursache steht. Die Ätiologie des Syndroms ist bisher nur teilweise geklärt. Diskutiert werden einerseits eine Dysfunktion des sympathischen Nervensystems und andererseits eine neurogene Entzündungsreaktion. In den letzten Jahren wurde auch die Beteiligung des Immunsystems bei der Pathogenese des CRPS diskutiert. Zum einen könnten postinfektiöse autoimmunologische Prozesse eine Rolle in der Ätiologie des CRPS spielen. Dabei wurde im Rahmen einer Studie eine erhöhte Seroprävalenz für Parvovirus B19 bei CRPS-Patienten beschrieben. Zum anderen konnten bei CRPS-Patienten Autoantikörper gegen intrazelluläre Epitope autonomer Neurone nachgewiesen werden. Die Bedeutung der gegen intrazelluläre Antigene gerichteten Antikörper liegt jedoch hauptsächlich in der Diagnostik, eine pathogenetische Relevanz ist meist nicht bewiesen. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob Autoantikörper gegen Oberflächenstrukturen von sympathischen Nervenzellen im Serum von CRPS-Patienten nachweisbar sind. Ferner soll die pathogentische Relevanz der Autoantikörper untersucht werden. Desweiteren stellt sich dies Frage, ob CRPS-Patienten eine erhöhte Seroprävalenz für Parvovirus B19 haben und ob diese mit dem Auftreten antiendothelialer Autoantikörpern bei CRPS-Patienten assoziiert ist. Methoden: Zur Diagnostik der Oberflächenautoantikörper diente die Durchflusszytometrie. Die Untersuchung möglicher zytotoxischer oder apoptotischer Effekte der Antikörper wurde mikroskopisch durchgeführt. Bei den dabei durchgeführten Anfärbungen der Zellen wurden Trypan-Blau und DAPI als Farbstoffe verwendet. Antikörperinduzierte Zellfunktionsstörungen wurden durch die Bestimmung der Phosphorylierung der MAPKinasen ERK-1/2 (Differenzierung) sowie p38 (Apoptose) überprüft. Der Nachweis von Parvovirus-B19-IgG sowie von den antiendothelialen Autoantikörpern erfolgte mittels ELISA. Resultate: Bei 12 von 40 CRPS-Patienten konnten spezifische Antikörper gegen Oberflächenstrukturen von sympathischen Nervenzellen nachgewiesen werden. In den Kontrollgruppen hingegen wurden bei keinem der 30 gesunden Probanden und lediglich bei 2 von 20 Probanden mit einer nicht CRPS-assoziierten Nervenläsion die oben erwähnten Antikörper nachgewiesen (p<0.01). Bei der nichtneuronalen Kontrollzelllinie HEK 293 (Nierenfibroblasten) konnten keine spezifischen Bindungen der Antikörper in Seren von CRPS-Patienten nachgewiesen werden. In den Apoptose- bzw. Zytotoxititätsassays zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen den CRPS-Patienten und der Kontrollgruppe. Auf eine signifikante Phosphorylierung von p38 und ERK-1/2 durch CRPS-IgG konnte ebenfalls kein Hinweis gefunden werden. Jedoch zeigten die CRPS-Patienten (71.7%) im Vergleich zur Kontrollgruppe (40.0%) eine höhere Seroprävalenz für Parvovirus B19 (p<0.01). Dabei fiel auf, dass alle CRPS-Typ-2-Patienten seropositiv für Parvovirus B19 waren. Hinsichtlich antiendothelialer Autoantikörper wurde kein signifikanter Unterschied zwischen CRPS-Patienten und Kontrollgruppe nachgewiesen. Diskussion: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob autoimmunologische Prozesse an der Pathogenese des CRPS beteiligt sind. Es konnte nachgewiesen werden, dass CRPS-Patienten spezifische Autoantikörper gegen Strukturen sympathischer Nervenzellen besitzen, jedoch keine spezifischen Antikörper gegen die nichtneuronale Zelllinie HEK 293. Hinsichtlich einer möglichen Pathogenität der Autoantikörper konnten weder zytotoxische Effekte noch eine Beeinflussung des MAPKinase-Pathway nachgewiesen werden. Dies allerdings schließt funktionelle Effekte ähnlich wie bei anderen Antikörper-mediierten neuroimmunologischen Erkrankungen (z.B. Myasthenia gravis) nicht aus. In Zukunft sollte die Identifikation von möglichen Oberflächenantigenen sowie die Überprüfung ihrer funktionellen Relevanz Gegenstand der Forschung sein. Die erhöhte Seroprävalenz bei CRPS-Patienten für Parvovirus B19 konnte in der vorliegenden Arbeit bestätigt werden. Dieser Zusammenhang wurde bereits in einer früheren Studie beschrieben, allerdings im Vergleich zu einem historischen Kontrollkollektiv. Sowohl die nachgewiesenen Autoantikörper, als auch die erhöhte Seroprävalenz für Parvovirus B19 stützen die Hypothese, dass postinfektiöse autoimmunologische Prozesse bei einem Teil der Patienten an der Pathogenese des CRPS beteiligt sind. Introduction: Complex Regional Pain Syndrome (CRPS) causes pain as well as autonomic and sensorimotor dysfunction. Usually it develops in the distal extremities after minimal trauma or surgical intervention. The severity of symptoms is disproportionate to the causative event. Though the syndrome was first described in the 19th century its etiology remains unclear. Studies on the pathophysiology of CRPS revealed that there are two major mechanism responsible for the clinical signs of acute CRPS: Exaggerated inflammation after trauma, in particular the neurogenic inflammatory component, and dysfunction of the sympathetic nervous system. In recent years, an involvement of the immune system has been discussed. On the one hand, it has been hypothesized that some cases of CRPS might have a postinfectious autoimmune etiology. Thus in one study it was found a significantly higher seroprevalence of Parvovirus B19 in CRPS patients. On the other hand, autoantibodies against autonomic nervous system structures in some patients with CRPS were described. These autoantibodies were directed against intracellular antigens of sympathetic ganglia neurons. The role of this particular type of autoantibodies is still discussed controversially. They are generally considered to have diagnostic relevance; their pathogenetic significance, however, as not been verified. In the current study, therefore, the presence of autoantibodies against surface epitopes was determined in serum samples from CRPS patients. In addition, effects of IgG from CRPS patients on sympathetic neurons were analyzed. Moreover the prevalence of parvovirus B19 IgG and antiendothelial autoantibodies (AECA) in the sera of CRPS patients was investigated. Methods: Antibodies against surface epitopes of autonomic neurons were detected by using flow cytometry. For the investigation of cytotoxic and apoptotic effects of IgG fractions, microscopy was used. Sympathetic neurons were counterstained with DAPI and Trypan blue. To detect antibody-mediated effects on neuronal cells, we measured the expression of immunological and neuronal-specific proteins and phosphorylation of the MAP kinases ERK-1/2 and p38 using flow cytometry. Parvovirus B19 IgG and the presence of antiendothelial autoantibodies were determined with ELISA techniques.Results: Autoantibodies against sympathetic neurons could be detected in 12 of 40 CRPS patients, but only in 2 of 20 trauma patients without CRPS and none of the controls (p<0.01). The surface binding was restricted to sympathetic neurons and could not be observed in the non-neuronal control cell line HEK 293. The investigation of cytotoxic and apoptotic effects showed no significance difference between CRPS patients and healthy controls. Incubation of sympathetic neurons with IgG fractions from CRPS patients did not induce activation of p38 und ERK-1/2. However,CRPS patients (71.7%) showed a higher seroprevalence of parvovirus B19 IgG than controls (40%, p<0.01). All CRPS-2 patients were positive. AECA were not associated with parvovirus B19 seropositivity. Conclusion: The purpose of the present study was to investigate whether the pathogenesis of Complex Regional Pain Syndrome is associated with autoimmunity against the autonomic nerve system. CRPS patients were shown to have autoantibodies specifically directed against surface antigens of differentiated sympathetic neurons, but not against the non-neuronal control cell line HEK 293. Although functions of the autoantibodies were not identified, the results provide strong evidence that autoimmunity against the autonomic nervous system may be involved in the pathogenesis of CRPS. Future investigations should include identification of possible autoantigens and functional characterization of the autoantibodies. In addition, an elevated seroprevalence of parvovirus B19 IgG was found in CRPS patients. The results implicate that some cases of CRPS might have a postinfectious autoimmune etiology.