Objective: To identify the prevalence of autoantibodies to the presynaptic protein synapsin in patients with different neurological and psychiatric disorders and to characterize clinical findings in positive tested patients.
Methods: Blood sera of 375 patients with various neurological and psychiatric disorders and sera of 97 healthy controls were initially screened for IgG autoantibodies to synapsin using cell-based assays. HEK293 cells were stimulated by transfection for the expression of rat synapsin Ia, to which autoantibodies could bind. After incubation of the cells with the blood sera at a dilution of 1:320, bound antibodies were visualized by means of fluorescent anti-human IgG secondary antibodies. The presence of specific antibodies to synapsin in sera initially tested positive was further assessed by Western Blot using brain tissue from wildtype mice and synapsin knockout animals. In addition, positive sera were screened by murine hippocampal neuron cell cultures and cell-based essays in which HEK293 cells were transfected with human synapsin Ia and Ib.
Results: In 23 (6.1%) of 375 patient sera, IgG autoantibodies to rat synapsin transfected cells could be identified. No equivalent IgG antibodies were found in any of the 97 control sera (p = 0,007). The median titer was 1:1000 with a range titer of 1:320-1:100.000. Out of these 23 positive sera, twelve sera reacted with a protein of the molecular size of synapsin in the Western Blot of brain tissue from wildtype mice, but not in the Western Blot of brain tissue from synapsin knockout mice. 19 of the 23 positive sera were tested in further experiments, with 13 sera showing IgG autoantibodies to human synapsin Ia and 16 to human synapsin Ib in transfected HEK293 cells. Synapsin antibody positive blood sera stained fixed and permeabilized primary mouse hippocampal neurons. The positive patients had heterogenous neurological and psychiatric disorders, in particular bipolar affective disorders, depression, alcohol dependency and clinically isolated syndrome (CIS).
Conclusions: Following the identification of synapsin as autoantigenic target of intrathecally synthesized antibodies in a patient with a clinical phenotype of limbic encephalitis, the key finding of this large screen of sera was the detection of serum IgG to synapsin I in a number of additional patients with neurological and psychiatric disorders. Therefore, the detection of autoantibodies to synapsin in the index patient did not represent an isolated observation confined to a single case. Further investigation into the potential pathophysiological relevance of these antibodies is required.
Ziel: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Prävalenz von Autoantikörpern gegen das präsynaptische Protein Synapsin in Patienten mit verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu untersuchen und klinische Merkmale dieser Patienten zu charakterisieren.
Methodik: Für das erste Screening von 375 Blutseren von Patienten mit verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen sowie 97 Kontrollseren von gesunden Personen auf IgG-Autoantikörper gegen Synapsin wurden zellbasierte Assays verwendet. Dabei wurden HEK293-Zellen mittels Transfektion zur Expression von Ratten-Synapsin Ia angeregt, an welches Autoantikörper binden konnten. Nach Inkubation der Zellen mit den Blutseren bei einer Verdünnung von 1:320 wurden gebundene Antikörper mittels fluoreszierender anti-human-IgG-Sekundärantikörper visualisiert. Das Vorhandensein spezifischer Antikörper gegen Synapsin in initial als positiv getesteten Seren wurde mittels Western Blot überprüft. Für den Western Blot wurde Gehirngewebe von Wildtypmäusen und Synapsin-Knockout-Mäusen verwendet. Weiterhin wurden positive Seren mittels fixierter und permeabilisierter Hippocampusneuronenkulturen und zellbasierter Essays, in welchen HEK293-Zellen mittels Transfektion zur Expression von humanem Synapsin Ia und Ib angeregt wurden, verifiziert.
Ergebnisse: In 23 (6,1%) von 375 Patientenseren konnten IgG-Autoantikörper gegen mit Ratten-Synapsin transfizierte Zellen identifiziert werden. In keinem der 97 Kontrollseren wurden entsprechende IgG-Antikörper gefunden (p = 0,007). Der mediane Titer betrug 1:1000 bei einem Gesamtbereich von 1:320-1:100.000. Zwölf dieser 23 als positiv befundeten Seren reagierten im Western Blot des Gehirngewebes von Wildtypmäusen mit einem Protein des Molekulargewichts von Synapsin, nicht aber im Western Blot des Gehirngewebes von Synapsin-Knockout- Mäusen. Weiterhin wurden von den 23 positiven Seren 19 in weiteren Experimenten überprüft, wobei 13 Seren IgG-Autoantikörper gegen humanes Synapsin Ia und 16 gegen humanes Synapsin Ib in transfizierten HEK293-Zellen aufwiesen. Auch in Hippocampusneuronenkulturen konnte besagte Reaktivität nachgewiesen werden. Die als positiv befundeten Patienten wiesen verschiedene neurologische und psychiatrische Erkrankungen auf, insbesondere bipolar affektive Störung, Depression, Alkoholabhängigkeit und klinisch isolierte Syndrome (CIS).
Schlussfolgerung: Nach der Identifizierung von intrathekal produzierten Autoantikörpern gegen das präsynaptische Protein Synapsin in einem an limbischer Enzephalitis erkrankten Indexpatienten konnte durch die hier vorgestellte Arbeit nachgewiesen werden, dass Autoantikörper gegen Synapsin auch in weiteren Patienten mit neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu finden sind und es sich somit nicht um einen Einzelfall handelte. Die Charakterisierung einer möglichen pathophysiologischen Rolle dieser Autoantikörper bedarf weiterer Forschung.