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
Mekanistisk definition
Invasion av cirkulerande
immunceller
Induktion av
inflammatoriska mediatorer
Ronny Wickström
Antiinflammation
Akutfassvaret
• Leverinduktion
• Aktiverar sympNS
• Kardiovaskulära effekter
• Neuroendokrina effekter
• Beteendepåverkan
• Feber
maj 1, 2017
2
Somatisk inflammation
Ronny Wickström
maj 1, 2017
3
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
Ronny Wickström
Sir. Peter Medawar
1915-1987
maj 1, 2017
4
CNS tar emot afferent inflammatorisk input
men reglerar även systemisk inflammation
Trötthet
Depression
Koppling psykeimmunsvar
Neuroendokrina förändringar
Feber
IL-1
IL-6
Lågt uttryck under normala
förhållanden
Ronny Wickström
maj 1, 2017
5
Flertal celltyper inblandade i
neuroinflammation
Ronny Wickström
maj 1, 2017
6
Mikroglia är
CNS makrofager
Ytreceptorer i
urval
TLR 1-9
CD14,18,36,68
RAGE
IL1R, TNFR
IL10R
Ronny Wickström
maj 1, 2017
7
Mikroglia är också viktigt för det antiinflammatoriska 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
Ronny Wickström
maj 1, 2017
8
Nyckelaspekter vid neuroinflammation
• 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?
Ronny Wickström
maj 1, 2017
9
Autoimmun neuroinflammation hos barn
ADEM o varianter
Myelit, transversell myelit
MS
Inflammationsdiagnostik
• DT/MR
• Blod, CSV
• Histologi
Opsoklonus-myoklonus
syndrom
AIDP(GBS)
CIDP
CNS engagemang vid
systeminflammation:
SLE, reumatisk sjukdom
HLH/MAS
Immunomodulerande
behandling:
• Högdos steroider
• IVIG
• Plasmaferes
• Cytostatika
• Rituximab…
Ak-relaterade encefaliter:
NMDAR, VGKC, limbisk
encefalit
Para/postinfektiös encefalit UNS
(Mykoplasma, Bartonella,
influensa, akut cerebellär ataxi
efter VZV)
ANE
AHLE
FIRES
DESC
Sydenham´s chorea
PANDAS/PANS?
Vilka neuroinflammatoriska biomarkörer
används i kliniken?
§ (Perifera markörer)
§ CSF pleocytos
§ CSF albumin och IgGindex
§ CSF OCB
§ MR
§ EEG
§ Neuronala antikroppar
Ronny Wickström
maj 1, 2017
11
Våra vanliga CSF-analyser
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
-
-
Ronny Wickström
maj 1, 2017
12
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
Kan ge en bättre in vivo-bild av
inflammatorisk aktivitet
Ronny Wickström
maj 1, 2017
13
MR bra biomarkör vid
neuroinflammatoriska tillstnd
Inga tydliga fynd vid PANDAS
Ronny Wickström
maj 1, 2017
14
PET vid PANDAS
Liganden [11C]-PK11195 binder translocator protein receptors
(TSPO) som uttrycks av aktiverad mikroglia
• Skillnader hos både PANDAS och TS
• Vuxna kontroller (sic!)
Kumar 2017
Ronny Wickström
maj 1, 2017
15
EEG är användbar som biomarkör vid
olika typer av encefaliter
Extreme delta brushes vid
anti-NMDA-encefalit
Inga tydliga fynd vid PANDAS
Ronny Wickström
maj 1, 2017
16
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
Funktion
Tolkning
IL1β
Pro-inflammatorisk
↑ Autoinflammatorisk sjd, infektion
IL6
Pro- och antiinflammatorisk
↑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
Pro-inflammatorisk
↑ Autoinflammatorisk sjd, infektion
IFN-α
involverar B-celler
I princip inga data vid PANDAS
Prekliniska studier har pekat på effekt av Th17-lymfocyter (Dileepan 2016)
Ronny Wickström
maj 1, 2017
20
Neuronala autoantikroppar
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
Ronny Wickström
maj 1, 2017
21
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?
Ronny Wickström
maj 1, 2017
22
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
Ronny Wickström
maj 1, 2017
23
Skademarkörer i CNS
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?)
Neuromal skada
TBI, ep
Neuron-specifikt
enolas (NSE)
Ej studerat alls vid PANDAS
Ronny Wickström
maj 1, 2017
24
För att säkert studera neuroinflammation
behöver man studera hjärnan
Ronny Wickström
maj 1, 2017
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)
Singer, PLOS 2015
Ronny Wickström
maj 1, 2017
32
CamKII förhöjt vid OCD/tics
Cox 2016
Ronny Wickström
maj 1, 2017
33
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
