Immunresponsen ved multippel sklerose

Bakgrunn

MS er en kronisk betennelsessykdom som rammer sentralnervesystemet bestående av hjernen og ryggmargen. Ødeleggelse av myelinlagene som omslynger nerve­trådene, samt skade på selve nervetråden er typisk for MS og kan føre til alvorlig invaliditet hos pasientene. Kroppens eget immunforsvar, med T-celler og B-celler i spissen, spiller en viktig rolle i denne ­prosessen. Årsaken til at disse immun­cellene vandrer inn i hjernen, aktiveres og ødelegger nervevev er fortsatt ukjent. Studier i dyremodeller har vist at ­ned­brytningen av myelinlagene forårsakes av T-celler som spesifikt gjenkjenner mye­lin­proteiner, men det har vært vanskelig å vise at dette også spiller en rolle hos MS-pasienter.

I dette doktorgradsarbeidet har vi arbeidet med en alternativ hypotese for hva som driver den kroniske betennelsen i hjernen hos MS-pasienter. Denne baserer seg på en nyoppdaget form for samarbeid mellom T-celler og B-celler som er vist å kunne gi systemisk autoimmun sykdom i dyremodeller (1). Samarbeidet baserer seg på T-cellenes gjenkjennelse av såkalte idiotoper, som er muterte fragmenter i den variable regionen av B-cellenes immun­globuliner (Ig). B-cellene kan presentere idiotoper til T-celler som oppfatter det som fremmed. Dette kan gi en kronisk gjen­sidig stimulering av T-cellen som gjenkjenner idiotopen og B-cellen som presenterer den (2) (figur 1).

Immunresponsen i MS er først og fremst skadelig og pasienter kan oppleve forbedring ved bruk av immundempende behandling. Immunresponsen er imidlertid alltid en balansegang mellom betennelsesfremmende og betennelsesdempende mekanismer. De betennelsesdempende egenskapene ved en immunrespons ut­nyttes ved bruk av GA (3), som i dag er et av de mest brukte medikamentene i behandlingen av MS. Som en modell for en nevroprotektiv immunrespons har vi i dette doktorgradsarbeidet sett på ­virknings­mekanismen av GA.

Hensikt

Hensikten med dette doktorgradsarbeidet har vært å studere både den betennelsesfremmende og den betennelsesdempende siden ved immunresponsen i MS ved bruk av T-celleresponser mot IgG fra ryggmargsvæsken (CSF IgG) og GA som modellsystem. Mer spesifikt har målene vært å:

• Karakterisere T-celle responser mot CSF IgG
• Etablere en in vitro-modell for å kunne studere den potensielt skadelige virking en av T-celler som gjenkjenner CSF IgG
• Undersøke hvorvidt GA-reaktive T-celler finnes i hjernen hos MS-pasienter og karakterisere disse i forhold til hvilke cytokiner (virkestoffer) de skiller ut.

Materiale og metoder

For å kunne studere immunresponsen mot CSF IgG har vi isolert IgG-molekyler fra immortaliserte B-celler fra ryggmargsvæsken hos to MS-pasienter. Videre har vi generert T-cellelinjer og T-cellekloner fra de samme pasientene og undersøkt reaktiviteten mot eget CSF IgG. Ved bruk av peptider som dekker muterte områder av CSF IgG har vi kunnet studere denne T-celleresponsen i mer detalj.

For å undersøke hvorvidt disse cellene kan skade hjernevev har vi dyrket IgG-spesifikke T-celler sammen med oligodendrocytter, de myelin-produserende cellene i sentralnervesystemet.

For å studere effekten av GA har vi generert T-cellelinjer fra pasienter før og etter oppstart med GA-behandling og sammenliknet T-cellenes cytokinprofiler.

Resultater

MS-pasienter har en økt frekvens av T-celler fra blod og ryggmargsvæske som ­gjenkjenner eget CSF IgG, men ikke CSF IgG fra en annen pasient. T-cellene ­gjenkjenner idiotoper og kan aktiveres direkte av B-cellen som bærer CSF IgG molekylet (4,5).

De IgG-spesifikke T-cellene kan drepe oligodendrocytter ved hjelp av en ­mekanisme som krever kontakt mellom cellene, men som er uavhengig av T-cellenes spesifisitet. Denne drapsmekanismen kan delvis hemmes ved bruk av anti-apoptotiske faktorer (6).

Vi har vist at GA-reaktive T-celler er ­til stede i ryggmargsvæsken hos MS-­pasienter både før og etter behandlingsoppstart. Behandlingen fører til et skift i cytokinprofilen fra betennelsesfremmende til betennelsesdempende cytokiner og dette skiftet er mer uttalt for celler i ryggmargsvæsken enn for celler i blodet (7).

Figur 2. En hypotese for hvordan idiotope-drevet T-B-cellesamarbeid kan bidra til betennelsen i hjernen: En Id-bærende B-celle og en Id-spesifikk T-celle treffer på hverandre i hjernen og innleder et samarbeid som fører til gjensidig stimulering. B-cellen utvikler seg til en antistoffproduserende plasmacelle og T-cellen utviker seg til en såkalt effektorcelle. Plasmacellens antistoffproduksjon kan være rettet mot proteiner i myelinlagene og effektor T-cellen kan, gjennom diverse apoptosemekanismer (f.eks. Fas/Fas ligand), drepe oligodendrocyttene. Id = idiotop

Diskusjon

Vi har vist at T-celleresponser mot eget IgG er til stede i relativt høy frekvens hos de undersøkte MS-pasientene og at slike T-celler kan stimuleres direkte av CSF B-­celler som bærer idiotopen. Slikt samarbeid mellom T-celler og B-celler har tidligere vist å kunne gi systemisk autoimmun sykdom i dyremodeller, og våre funn åpner for at en slik mekanisme også kan bidra til den kroniske betennelsen i ­hjernen hos MS-pasienter (figur 2). Dette støttes av funnene som viser at aktiverte IgG-spesifikke T-celler kan drepe oligodendrocytter. Svakheter i metoden er bruk av få pasienter og bruk av oligodendrocytt-cellelinjer i stedet for primære cellelinjer. Primære cellelinjer ville bedre kunne reflektere oligodendrocytter fra hjernen, men er vanskelige å få tak i og lar seg vanskelig dyrke in vitro. Vi mener likevel vårt modellsystem er verdifullt, spesielt siden primære celler generelt vil være mer sårbare for T-celleindusert drap enn cellelinjer.

Vi viser for første gang at GA-reaktive T-celler er til stede i hjernen hos MS-pasienter, noe som antas å være en forutsetning for den positive virkningen av dette ­medikamentet. I samsvar med tidligere studier viser vi at GA-behandling fører til generering av T-celler med betennelsesdempende og muligens også legende funksjoner. Det nye i vår studie er obser­vasjonen at slike celler konsentreres i ryggmargsvæsken.

Konklusjon

Vi viser at et feilslått samarbeid mellom T-celler og B-celler kan bidra til den kroniske betennelsen i hjernen hos MS-pasienter. Økt forståelse av hva som driver inflammasjonen i MS er viktig for å kunne finne frem til nye behandlingsmetoder. Videre viser vi at GA-behandling fører til en opphopning av T-celler med betennelsesdempende egenskaper i ryggmargsvæsken hos MS-pasienter. Dette støtter at GA-behandling spesifikt kan bidra til å dempe betennelsen i hjernen ved MS.

Referanser

1. Munthe LA, Corthay A, Os A et al. Systemic autoimmune disease caused by autoreactive B cells that receive chronic help from Ig V region-specific T cells. J Immunol 2005; 175: 2391–2400.
2. Bogen B and Weiss S. Processing and presentation of idiotypes to MHC-restricted T cells. ­Int Rev Immunol 1993; 10: 337–355.
3. Racke MK, Lovett-Racke AE, Karandikar NJ. The mechanism of action of glatiramer acetate treatment in multiple sclerosis. Neurology 2010; 74 Suppl 1: S25–S30.
4. Holmoy T, Fredriksen AB, Thompson KM et al. Cerebrospinal fluid T cell clones from patients with multiple sclerosis: recognition of idiotopes on monoclonal IgG secreted by autologous cerebrospinal fluid B cells. Eur J Immunol 2005; 35: 1786­–1794.
5. Hestvik AL, Vartdal F, Fredriksen AB et al. T cells from multiple sclerosis patients recognize multiple epitopes on Self-IgG. Scand J Immunol 2007; 66: 393­–401.
6. Hestvik AL, Skorstad G, Vartdal F et al. Idiotope-specific CD4(+) T cells induce apoptosis of human oligodendrocytes. J Autoimmun 2009; 32: 125–132.
7. Hestvik AL, Skorstad G, Price DA et al. Multiple sclerosis: glatiramer acetate induces anti-inflammatory T cells in the cerebrospinal fluid. Mult Scler 2008; 14: 749–758.

 (Publisert i NFT nr. 5/2010 s. 24–25.)