Vad är egentligen neuroinflammation?
Ronny Wickström Astrid Lindgrens Children´s Hospital Karolinska University Hospital
Inflammation är en lokalt inducerad systemisk reaktion
Rubor Calor Dolor Tumor
maj 1, 2017 Ronny Wickström 2
Mekanistisk definition Invasion av cirkulerande immunceller Induktion av inflammatoriska mediatorer
Akutfassvaret • Leverinduktion • Aktiverar sympNS • Kardiovaskulära effekter • Neuroendokrina effekter • Beteendepåverkan • Feber
Antiinflammation
maj 1, 2017 Ronny Wickström 3
Somatisk inflammation
Är CNS ett ”immunprivilegierat organ”?
§ Aktivering av glia § Ödem § MHC-expression § Systemisk akutfasrespons med
proteinsyntes § Komplementaktivering § Produktion av immunmediatorer ex.
cytokiner, PG § Invasion av immunceller (men långsam) ... = immunologisk reaktion
maj 1, 2017 Ronny Wickström 4
Sir. Peter Medawar 1915-1987
CNS tar emot afferent inflammatorisk input men reglerar även systemisk inflammation
maj 1, 2017 Ronny Wickström 5
IL-1 IL-6
Neuroendokrina förändringar Feber Lågt uttryck under normala förhållanden
Trötthet Depression Koppling psyke-immunsvar
Flertal celltyper inblandade i neuroinflammation
maj 1, 2017 Ronny Wickström 6
Mikroglia är CNS makrofager
maj 1, 2017 Ronny Wickström 7
Ytreceptorer i urval TLR 1-9 CD14,18,36,68 RAGE IL1R, TNFR IL10R
Mikroglia är också viktigt för det anti-inflammatoriska svaret
§ Aktiverad mikroglia inhiberar via § Produktion av IL-10 och TGFβ § Suppression av NF-𝜅𝛽 § Suppression av proinflammatoriska
cytokiner
§ Steroiders anti-inflammatoriska
effekten beror på nedreglering av TNF-𝛼 från mikroglia
maj 1, 2017 Ronny Wickström 8
Nyckelaspekter vid neuroinflammation
maj 1, 2017 Ronny Wickström 9
• Initieras vanligen utanför CNS och infiltration av leukocyter
• Kan initieras inifrån CNS med infiltration av leukocyter
• Neuroinflammation har både positiva och negativa sidor
• Generell immunosuppression kan vara kontraproduktivt på sikt
Men hur detekterar och påvisar man inflammation?
Autoimmun neuroinflammation hos barn
ADEM o varianter Myelit, transversell myelit MS
AIDP(GBS) CIDP
Para/postinfektiös encefalit UNS (Mykoplasma, Bartonella, influensa, akut cerebellär ataxi efter VZV)
Ak-relaterade encefaliter: NMDAR, VGKC, limbisk encefalit
Opsoklonus-myoklonus syndrom
CNS engagemang vid systeminflammation: SLE, reumatisk sjukdom HLH/MAS
ANE AHLE
Immunomodulerande behandling:
• Högdos steroider • IVIG • Plasmaferes • Cytostatika • Rituximab…
Sydenham´s chorea
Inflammationsdiagnostik • DT/MR • Blod, CSV • Histologi
FIRES DESC
PANDAS/PANS?
§ (Perifera markörer) § CSF pleocytos § CSF albumin och IgG-
index § CSF OCB § MR § EEG § Neuronala antikroppar
maj 1, 2017 Ronny Wickström 11
Vilka neuroinflammatoriska biomarkörer används i kliniken?
Våra vanliga CSF-analyser
maj 1, 2017 Ronny Wickström 12
CSF Användning Tillstånd PANDAS Leukocyter/ celltyp
Måttlig vid neuroinflammation FACS ökar sensitivitet
Infektion, inflammation, malignitet
-
Glukos - Infektion - Laktat - Infektion - Erytrocyter Oftast stickblödning
Ses vid nekrotiserande sjd Blödning -
Albumin Albuminkvot visar BBB-skada Infektion, inflammation - IgG-index BBB-skada eller intrathecal
produktion Inflammation -
IgM-index (IgA-index)
BBB-skada eller intrathecal produktion
Dåligt validerat som biomarkör
-
OCB Intrathecal produktion Infektion, inflammation Speglade band svårtolkade
-
Tryck Ospecifikt - -
Imaging-tekniker § MRI central biomarkör för neuroinflammation § Varierande sensitivitet, låg specificitet för specifika tillstånd § Gd-laddning tyder på BBB-skada men eg. ej neuroinflammation § Flertal olika MR-modaliteter tros kunna vara markörer för
irreversibel skada § Atrofi, T1 hypointensitet, Spektroskopi, DTI m.fl.
§ PET med [11C]-PK11195-ligand lovande men ej validerat
maj 1, 2017 Ronny Wickström 13
Kan ge en bättre in vivo-bild av inflammatorisk aktivitet
MR bra biomarkör vid neuroinflammatoriska tillstnd
maj 1, 2017 Ronny Wickström 14
Inga tydliga fynd vid PANDAS
PET vid PANDAS Liganden [11C]-PK11195 binder translocator protein receptors (TSPO) som uttrycks av aktiverad mikroglia
maj 1, 2017 Ronny Wickström 15
• Skillnader hos både PANDAS och TS • Vuxna kontroller (sic!)
Kumar 2017
EEG är användbar som biomarkör vid olika typer av encefaliter
maj 1, 2017 Ronny Wickström 16
Extreme delta brushes vid anti-NMDA-encefalit
Inga tydliga fynd vid PANDAS
Cytokiner § Biologiskt aktiva LMW polypeptider § Karaktäriserar T-cellspopulationer
Kemokiner § Små proteiner (8-14kDa) § Centrala för rekrytering av
leukocyter och andra celler in i CNS
§ Vissa uttrycks även konstitutivt i lymfoid vävnad, men generellt hög specificitet för inflammation i CNS
Temporal activation of immune cells
Winerdal 2013
Cytokiner och kemokiner i praktiken
maj 1, 2017 Ronny Wickström 20
Funktion Tolkning
IL1β Pro-inflammatorisk ↑ Autoinflammatorisk sjd, infektion
IL6 Pro- och anti-inflammatorisk
↑Infektion, brännskador, trauma
IL8 (CXCL8) Kemotaxis, inducerar fagocytos
↑Infektion (neutrofiler), oxidativ stress
IL10 Anti-inflammatorisk ↓ nivåer vid autoinflammation inkl MS
CXCL13 “B cell-attracting chemokine 1 (BCA-1)”
↑ Autoinflammatorisk sjd som involverar B-celler
IFN-α Pro-inflammatorisk
↑ Autoinflammatorisk sjd, infektion
I princip inga data vid PANDAS Prekliniska studier har pekat på effekt av Th17-lymfocyter (Dileepan 2016)
Neuronala autoantikroppar
maj 1, 2017 Ronny Wickström 21
Indikation: misstanke om autoimmun paraneoplastisk eller limbisk encefalit samt i utredning av epilepsi. Panel Karolinska: NMDAR, VGKC (LGI1, CASPR2), AMPAR, GABA(B) samt antikroppar mot Hu, Yo, Ri, Ma2/Ta, CV2, Amphiphysin, Recoverin, SOX1, Titin, Zic4, GAD65 och Tr. �
Wieslab
maj 1, 2017 Ronny Wickström 22
Data tvetydiga men ingen klar association med några ak för gruppen som helhet Inte heller tydlig ökning i samband med skov = skillnad från SC Subgrupper: D2pos + choreiforma rörelser?
Behandlingsstudier vid PANDAS 1. Perlmutter 1999 Delvis DBRCT, effekt i båda grupperna 2. Kovacevic 2015 Fallserie utan kontrollgrupp (n=12). God effekt
men ingen skillnad beroende på tid sedan sjd-debut 3. Latimer 2015 Fallserie utan kontrollgrupp (n=35) av PLEX, god
effekt. 4. Williams 2016 DBRCT 17/18 barn, ingen skillnad mellan
grupperna (god effekt av open extension) ERGO: svag evidens
maj 1, 2017 Ronny Wickström 23
Skademarkörer i CNS
maj 1, 2017 Ronny Wickström 24
Funktion Relevans Tillstånd
Tau (total) Stabiliserar kortikala axon
Förhöjt vid kortikal skada OBS förhöjt under första levnadsåret
Leukemi, CNS-tumörer, kemoterapi, lysosomala sjd, HC, epilepsi
Neuro-filament light (NFL)
Finns i myeliniserade axon
Förhöjt vid axonal skada
MS, CNS-LCH, Borrelia Leukodystrofier
Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP)
Uttrycks i astrocyter och ependymala celler
Förhöjt vid astrocytos/glios
MS, ADEM, ALL, ep
S100β Stimulerar astrocyter och neuron
Förhöjt vid astrocytos/glios
TBI, ALL, kemoterapi, ep Malaria (andra infektioner?)
Neuron-specifikt enolas (NSE)
Neuromal skada TBI, ep
Ej studerat alls vid PANDAS
För att säkert studera neuroinflammation behöver man studera hjärnan
maj 1, 2017 Ronny Wickström 25
CaM-kinase II Calcium/Calmodulin-beroende proteinkinas II • Finns i stor mängd celler i kroppen, mest i nervceller • Pathway som aktiveras av ak, epitopen okänd
Uppregleras i nervceller som svar på serum från vissa patientgrupper såsom SC och PANDAS Kirvan et al. J Neuroimmunol 2006
CaMKII-analyser
§ Mäter förmågan hos patientsera att stimulera CaM kinase II aktivitet i neuronal cellkultur. § Positivitet indikerar att det kan finnas antikroppar som är riktade mot neuronala proteiner som funktionellt är uppströms av CaMKII
Viktig metodologisk aspekt: assayen använder serum, hur påverkas detta av olika läkemedel?
CaMKII-aktivitet är ökad hos PANDAS men i lägre grad än vid SC
Kirvan et al. J Neuroimmunol 2006
CaMKII i akut och konvalescentsera varierar dåligt på gruppnivå
75% av PANDAS-sera inducerade mer CaMKII i akutfasen (även med cutoff på 130%)
Kirvan et al. J Neuroimmunol 2006
CaMKII i akut och konvalescentsera varierar dåligt på gruppnivå
75% av PANDAS-sera inducerade mer CaMKII i akutfasen (även med cutoff på 130%) Endast 44% inducerade mer än 130% av kontrollgruppens medelvärde
Kirvan et al. J Neuroimmunol 2006
CaMKII i akut och konvalescentsera varierar dåligt på gruppnivå
75% av PANDAS-sera inducerade mer CaMKII i akutfasen (även med cutoff på 130%) Endast 44% inducerade mer än 130% av kontrollgruppens medelvärde 70% av konvalescentsera ligger >100% av basalnivån 20% av konvalescentsera ligger >130% av basalnivån Kirvan et al. J Neuroimmunol 2006
CaMKII korrelerar inte till skov vid PANDAS (inte heller ak-nivåer)
maj 1, 2017 Ronny Wickström 32
Singer, PLOS 2015
CamKII förhöjt vid OCD/tics
maj 1, 2017 Ronny Wickström 33
Cox 2016
Hur tolka CaMKII-aktivitet?
• Förekomst av positiv CaMKII-aktivitet bör tolkas försiktigt. • Nivåer av CaMKII bör alltid mätas vid akut försämring/ akut
insjuknande och sannolikt relateras till individens nivåer i konvalescensfas
• Isolerad CaMKII kan vara ospecifik, men skulle också kunna vara ett resultat av aktivering via icke ännu kända autoantikroppar, och av möjligt kliniskt intresse
Vår skrivning 2013
Vilka patienter med psykiatriska/neuropsykiatriska symtom skall utredas på neuropediatrisk enhet?
Vilka patienter med psykiatriska/neuropsykiatriska symtom skall utredas på neuropediatrisk enhet?
§ Akut eller subakut insjuknande inom de senaste 3(-6) månaderna hos tidigare friskt* barn
§ En symtombild som är av sådan art och grad att den inger oro för underliggande orsak § Såsom infektiös/autoimmun encefalit, metabol sjukdom, stroke, tumör och med något av följande: • Encefalopati: somnolens, agitation, konfusion, psykos, påtaglig personlighetsförändring, kognitiva symtom, psykomotorisk regression, ”förlust av funktioner”. • Fokalneurologiska symtom: pares, ataxi, dystoni, chorea/atetos, sensoriska bortfall, synpåverkan/ögonmotorik, parestesier, kranialnervspåverkan, sfincterpåverkan. • Epilepsianfall • Dysautonomi: hyper/hypotoni, taky/bradykardi, hypoventilation, rubbad temperaturreglering. • Isolerade psykiatriska symtom: tics, ångest, anorexi (?)
Utredning och ev behandling motsvarar då den som normalt genomförs vid misstanke om dessa sjukdomstillstånd
Vilka patienter med psykiatriska/neuropsykiatriska symtom skall utredas på neuropediatrisk enhet?
§ Misstanken om underliggande behandlingsbar orsak till neuropsykiatriska symtom stärks av: • Infektions/feberrelaterat insjuknande (para- eller postinfektiöst). • Huvudvärk, kräkning, nackstyvhet, nedsatt allmäntillstånd. • Progressivt förlopp med försämring eller tillkomst av nya symtom.
Vilka patienter med psykiatriska/neuropsykiatriska symtom skall utredas på neuropediatrisk enhet?
• Isolerat förhöjda CaM II-kinas med eller utan antikroppar hos barn som inte uppfyller kriterierna ovan har för låg specificitet för att i nuläget motivera vidare utredning.
• Barn med långvariga och monomorfa neuropsykiatriska symtom bör som regel handläggas inom barnpsykiatrin.
• Att neuropsykiatriska symtom fluktuerar i svårighetsgrad över tid är i sig ej skäl för neuropediatrisk etiologisk utredning.
Forskning bör inriktas på att via biomarkörer urskilja en ”sann” PANDASgrupp som är responsiv