The functional relevance of humoral and cellulare immune responses to Campylobacter jejuni in the pathogenesis of acute neuropathies.

Verschiedene mögliche Pathomechanismen einer Campylobacter jejuni-spezifischen Immunantwort bei der Entstehung akuter Immunneuropathien wurden untersucht. Neben anderen wurden für die Untersuchungen auch C. jejuni-Stämme eingesetzt, welche von Guillain-Barré- (GBS) und Miller-Fisher-syndrome (MFS) Patienten isoliert worden waren. Es wurden Ultraschall-Gesamt-Homogenate der C. jejuni Stämme sowie von Salmonella typhimurium als Kontrollbakterium hergestellt. Anschließend wurden verschiedene Proteinfraktionen isoliert und die Lipopolysaccharide (LPS) der Bakterien isoliert. Durch Immunisierung von Ratten mit diesen C. jejuni-Präparationen konnten keine Krankheitszeichen der experimentellen autoimmunen Neuritis (EAN) ausgelöst werden. Trotz Produktion hoher Titer C. jejuni-spezifischer Antikörper verlief in diesen Tieren eine anschließend durch P2-spezifische T-Lymphozyten induzierte adoptiv transferierte EAN (AT-EAN) nicht schwerer als in mit komplettem Freund´schen Adjuvans (CFA) kontrollimmunisierten Ratten. Nach Immunisierung mit C. jejuni-Protein wurden C. jejuni-spezifische T-Zellen von Lewis-Ratten gewonnen, die mit allen getesteten C. jejuni-Stämmen als Antigen reagieren, jedoch zeigten C. jejuni-spezifische Ratten-T-Zellen in vitro keine Kreuzreaktivität mit PNS-Antigenen und induzierten in vivo keine Neuritis. Im Modell der EAN läßt sich durch Füttern des Antigens eine natürliche orale Toleranz induzieren, welche die Tiere gegen eine aktiv induzierte EAN resistent macht. Die immunologische Auswirkung der enteralen Gabe von C. jejuni-LPS auf die natürliche Immuntoleranz wurde untersucht. Dabei konnte bei diskrepanten Ergebnissen keine pathogene Bedeutung von enteralen C. jejuni-Antigenen in der Ratte festgestellt werden. Zur Generation und Untersuchung C. jejuni-spezifischer monoklonaler Antikörper wurden Balb/c-Mäuse mit C. jejuni-LPS-Präparationen in CFA immunisiert und die Milzzellen dieser Tiere mit Maus-Myelomzellen fusioniert. Es konnte eine Vielzahl von monoklonalen Antikörpern etabliert werden. Selektive Spezifitäten der monoklonalen Antikörper für C. jejuni-LPS oder -protein wurden detektiert, die meisten der monoklonalen Antikörper als IgM, einige als IgG charakterisiert. Die Antikörper reagieren mit allen getesteten C. jejuni-Stämmen sowohl im ELISA als auch im Western Blot kreuz. Eine Reaktivität der Antikörper mit verschiedenen Gangliosiden konnte nicht nachgewiesen werden. Zur Untersuchung eines elektrophysiologisch fassbaren blockierenden Effektes von C. jejuni-spezifischen Antikörpern wurden Makro-patch-clamp-Untersuchungen am Mäusezwerchfell mit dialysierten Seren von C. jejuni-immunisierten Ratten durchgeführt. Einige der C. jejuni-Antiseren blockierten die präsynaptische Quantenfreisetzung partiell. Dieser Effekt war C. jejuni-spezifisch und durch Salmonella-Antiserum oder Kontrollseren CFA-immunisierter Tiere nicht induzierbar. Ein von uns generierter monoklonaler IgG-Antikörper gegen C. jejuni-LPS wurde ebenfalls in Makro-patch-clamp-Untersuchungen getestet und blockierte die Quantenfreisetzung. Weiterhin wurden humane T-Zellen gegen C. jejuni HB 93-13 generiert. Es konnte erstmals gezeigt werden, daß diese Zellen mit anderen C. jejuni-Stämmen, jedoch nicht mit Salmonellen, kreuzreagieren und ausschließlich Proteine jedoch nicht LPS erkennen. Die generierten Zellen sind alle HLA-DR restringiert und der Phänotyp wurde als CD 4+/CD 8-, /-TZR+ identifiziert. Einige der C. jejuni-spezifischen T-Zell-Linien zeigten eine starke oder partielle Kreuzreaktivität mit humanem rekombinantem P2-Protein des PNS und mit einzelnen P2-Peptiden. Dieser Befund belegt erstmals, dass durch Konfrontation mit C. jejuni eine zelluläre Immunantwort angestoßen werden kann, die in autoimmuner Weise mit Myelinprotein des PNS kreuzreagiert.The present study evaluates the putative pathogenic role of a Campylobacter jejuni directed immune response in the pathogenesis of acute neuropathies. Among other C. jejuni strains, strains isolated from Guillain-Barré- (GBS) and Miller-Fisher syndrome (MFS) patients were used for this investigation. By sonication, total homogenate of different C. jejuni strains and Salmonella typhimurium, which served as a control, were prepared. Additionally, different protein fractions and bacterial lipopolysaccharides (LPS) were isolated. Immunization of rats with C. jejuni preparations did not lead to clinical manifestation of active experimental autoimmune neuritis (EAN). Furthermore, the severity of adoptive transfer-EAN (AT-EAN), induced by adoptively transferred P2-specific T cells was not altered in rats that had been previously immunized with C. jejuni for production of high anti-C. jejuni antibody titers. C. jejuni-specific T cell lines were generated from Lewis rats immunized with C. jejuni proteins. These T cells proliferated in an antigen-specific manner in the presence of extracts from different C. jejuni strains. C. jejuni-specific rat T cells did not show any cross-reactive proliferation to peripheral nervous system (PNS) antigens. Furthermore, it was not possibe to induce neuritis by adoptive transfer of C. jejuni-specific T cells in vivo. Oral application of myelin antigens induces oral tolerance which renders rats resistant to actively induced EAN. This observation lead to analyse the immunological consequences of oral administration of C. jejuni LPS with respect to the induction of tolerance. C. jejuni/myelin-fed rats developed accelerated clinical sings of EAN compared to control animals. Thus, oral administration of C. jejuni HB 93-13 LPS inhibited the induction of myelin-specific oral tolerance. In order to investigate the humoral immune response, monoclonal C. jejuni-specific antibodies were isolated by immunization of Balb/c mice with C. jejuni LPS preparations emulsified in complete Freund´s adjuvant (CFA). Splenocytes from primed animals were fused with myeloma cells. A number of monoclonal antibodies were characterized. These monoclonal antibodies were either specific for C. jejuni LPS or C. jejuni proteins. These immunoglobulins were characterized to be predominantly IgM, but also IgG antibodies could be found. ELISA and western blot analysis verified cross-reactivity of antibodies with different C. jejuni strains. However, the antibodies were not able to recognize gangliosides. Electrophysiological investigations were used to determine a possible blocking effect of C. jejuni-specific antibodies at the neuromusculare endplate. Alteration of neuromuscular transmission at the diaphragm of mice after appling dialysed sera of C. jejuni immunized rat, were investigated using patch-clamp. Several C. jejuni antisera were able to partially block the pre-synaptic quantal release. This effect was C. jejuni-specific and was not inducible by Salmonella typhimurium antisera or control sera, obtained from CFA immunized animals. Additionally, one of the generated monoclonal C. jejuni LPS specific IgG antibodies was able to block the quantal release. Finally, we were able to generate human T cells reacting specifically with C. jejuni HB 93-13. For the first time it could be shown, that these cells respond to homogenates of other C. jejuni strains but not to Salmonella typhimurium homogenate. Specifically C. jejuni proteins but not C. jejuni LPS were recognized by the human T cell lines. The generated T cells were all HLA-DR restricted and identified to be CD4+/CD8-, /-TCR+. A few of the C. jejuni-specific T cell lines demonstrated a strong cross-reactivity to a PNS-component, the recombinant human P2-protein and single P2-peptides. This observation shows that C. jejuni induces a variety of antigen-specific and non-specific immune responses which are able to facilitate or even trigger autoimmunity against the PNS as occuring in GBS or the MFS