The effects of IVIG on antibody binding and complement deposition in anti-neurofascin associated neuropathy

Autoantikörper gegen nodo-paranodale Proteine des Ranvier’schen Schnürrings wie Neurofascin-155 (NF-155), Contactin-1 und Caspr wurden in der Literatur bei Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien beschrieben. Bei zwei bis zehn Prozent der Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien können Autoantikörper gegen Isoformen des Neurofascin detektiert werden. Patienten/Patientinnen mit Autoantikörpern gegen NF-155 weisen gemeinsame klinische Merkmale auf, unter anderem einen schweren Verlauf mit subakutem Beginn, vorwiegend motorischen Defiziten, Tremor und einem schlechten Ansprechen auf eine Therapie mit intravenösen Immunglobulinen (IVIG). Ein Grund für Letzteres könnte sein, dass es sich überwiegend um Autoantikörper der Subklasse IgG4 handelt, die als anti-inflammatorisch gelten und kein Komplement aktivieren. Neben der IgG4-Subklasse können bei manchen Erkrankten auch die proinflammatorischen IgG-Subklassen 1 bis 3 nachgewiesen werden. Bei der Anti-Pan-Neurofascin (155/140/186) Polyneuropathie zeigt sich klinisch häufig ein fulminanter Phänotyp mit IgG3 Prädominanz. Das Ziel dieser Studie war, die Autoantikörper-induzierte Komplementablagerung zu detektieren, sowie die Rolle der IgG Subklasse und die Effekte von IVIG auf Antikörperbindung, Komplementaktivierung und Effektorfunktionen zu untersuchen. Hierzu wurde das Serum von 212 Probanden/-innen mit der Verdachtsdiagnose einer entzündlichen Neuropathie auf Autoantikörper gegen NF-155 mittels ELISA und Bindungsversuchen an Mäusezupfnerven gescreent. Im Fall eines positiven Ergebnisses dienten zellbasierte Bindungsversuche mit NF-155-transfizierten HEK-293- Zellen als Bestätigungstest. Die Effekte unterschiedlicher IVIG Konzentrationen auf die Antikörperbindung und Komplementablagerung wurden in ELISA, Komplementbindungsassays und zellbasierten Verfahren getestet. Außerdem wurde mithilfe von LDH-Zytotoxizitätsmessungen die Komplement-induzierte Zelllyse sowie die Effekte von IVIG untersucht. Klinische Daten wurden retrospektiv ausgewertet. Fünf Patienten/Patientinnen mit hohen Autoantikörpertitern gegen NF-155 und ein Patient mit Anti-Pan-Neurofascin Autoantikörpern konnten in der Studie detektiert werden. Der Patient mit Autoantikörpern gegen alle drei Isoformen des Neurofascins und IgG3-Prädominanz zeigte die deutlichste Komplementablagerung. Bei drei Patienten/Patientinnen, die IgG1, IgG2 und IgG4 aufwiesen, war eine Aktivierung des Komplementsystems zu beobachten, während bei zwei Patienten mit prädominanter IgG4-Antikörpersubklasse keine Komplementablagerung nachweisbar war. Bei Letzteren war eine Therapie mit IVIG in der Vorgeschichte erfolglos, während es bei zwei der Patienten/Patientinnen mit anderen IgG-Subklassen und Komplementbindung unter IVIG Therapie zu einer mäßigen bis deutlichen Symptombesserung in der Akutphase kam. Eine Koinkubation mit IVIG führte in den ELISA basierten und zellbasierten Versuchen zu keinem Effekt auf die Autoantikörperbindung an das Zielantigen, jedoch zu einer deutlichen Reduktion der Antikörper-vermittelten Komplementbindung. Diese Reduktion war sowohl bei Koinkuabtion von IVIG mit dem Komplementfaktor C1q als auch bei Präinkubation von IVIG vor C1q Gabe zu sehen. Bei zwei der Patienten/Patientinnen mit hohen Komplementablagerungen konnte eine erhöhte Zytotoxizität nachgewiesen werden, welche bei Zugabe von IVIG verringert wurde. Schlussfolgernd ist die Autoantikörper-induzierte Komplementablagerung abhängig von der prädominanten IgG Subklasse. IVIG führt zu einer deutlichen, konzentrationsabhängigen Reduktion der Komplementablagerung, sowie möglicher zytotoxischer Effektorfunktionen wie die Zytolyse myelinisierter Schwannzellen oder Nervenaxonen. Darüber hinaus könnte die Subklassenanalyse von Erkrankten das Therapieansprechen auf IVIG vorhersagen und sollte daher eine wichtige Rolle in der Diagnostik der Nodo-Paranodopathie spielen. IVIG sowie andere über das Komplementsystem wirkende Therapeutika können in der Behandlung der schwer betroffenen Patienten/Patientinnen, insbesondere bei Anti-Pan-Neurofascin positiver Neuropathie, in Betracht gezogen werden.Autoantibodies against nodo-paranodal proteins of the Node of Ranvier like Neurofascin-155 (NF-155), Contactin-1 (CNTN-1) and Contactin-associated-protein-1 (Caspr-1) can be detected in patients with autoimmune polyneuropathies. In 2-10% of patients with inflammatory polyneuropathies autoantibodies against isoforms of the (para)nodal protein neurofascin (NF-140/155/186) can be detected. NF-155-seropositive patients present a severe, motor-predominant phenotype with subacute onset, tremor and poor response to intravenous immunoglobulins (IVIG) which might be due to the predominance of non-complement activating IgG4 antibodies. Anti-pan-NF-associated neuropathy is associated with a fulminant clinical phenotype and IgG3 predominance whereas treatment response has not been thoroughly investigated. In the present study, we aim to measure autoantibody-associated complement activation, the role of IgG subclasses and the effects of IVIG on antibody binding, complement deposition and effector functions. Sera of 212 patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP), Guillain-Barré syndrome (GBS) or other forms of polyneuropathies were screened for anti-NF autoantibodies and subclasses by binding assays on murine teased fibers and by ELISA. Antibodies were confirmed in seropositive patients by cell-based assay. Complement binding and the effects of different concentrations of IVIG on complement deposition and complement-dependent cell lysis were analyzed via ELISA, cell-based tests and LDH-cytotoxicity assay. Five patients with autoantibodies against NF-155 and one patient with anti-pan-NF autoanibodies were identified in this study. Two patients with predominance of the IgG4 subclass did not show a complement deposition whereas four patients with predominant IgG1 to IgG3 did. Complement binding was associated with the presence of IgG subclass IgG3>IgG1>IgG2>IgG4, corresponding to physiological C1q binding-capacities. IVIG led to a strong reduction of complement deposition in a dose dependent manner. In the cytotoxicity assay patient sera with high amounts of complement deposition showed an increased relative cytotoxicity that can be reduced by high-dose IVIG. We conclude that complement deposition in NF-associated neuropathy is IgG subclass-dependent and IVIG leads to a reduction of complement deposition and its effector functions, such as possible cytolysis of myelinating Schwann cells or neurons. The characterization of autoantibody subclasses as well as IVIG and other options targeting the complement cascade can be considered in the therapeutic regime of severely-affected patients, especially in anti-pan-NF-associated neuropathy