Vad är egentligen neuroinflammation? Ronny Wickström Astrid Lindgrens Children s Hospital Karolinska University Hospital

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 Antiinflammation Mekanistisk definition Invasion av cirkulerande immunceller Induktion av inflammatoriska mediatorer Akutfassvaret Leverinduktion Aktiverar sympns Kardiovaskulära effekter Neuroendokrina effekter Beteendepåverkan Feber Ronny Wickström 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 Sir. Peter Medawar 1915-1987 Ronny Wickström 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 Opsoklonus-myoklonus syndrom AIDP(GBS) CIDP CNS engagemang vid systeminflammation: SLE, reumatisk sjukdom HLH/MAS Inflammationsdiagnostik DT/MR Blod, CSV Histologi 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 IgM-index (IgA-index) BBB-skada eller intrathecal produktion BBB-skada eller intrathecal produktion Inflammation - 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 [ 11 C]-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 [ 11 C]-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 IL8 (CXCL8) Pro- och antiinflammatorisk Kemotaxis, inducerar fagocytos Infektion, brännskador, trauma 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) 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 Neuron-specifikt enolas (NSE) Stimulerar astrocyter och neuron Förhöjt vid astrocytos/glios Neuromal skada TBI, ALL, kemoterapi, ep Malaria (andra infektioner?) TBI, ep 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