Prominent microgliosis was reported as a common feature in autopsied brain samples of patients with NMDA receptor encephalitis (NMDARE). Pathogenic autoantibodies from patient cerebrospinal fluid (CSF) have been shown to cause cross-linking and internalization of bound NMDARs via their Fc region leading to disease phenotypes. However, the link between the presence of receptor-bound autoantibodies and micro-glia activation remains largely unexplored. To study this, we developed an in-vitro co-culture model with mouse primary hippocampal neurons, astrocytes, and micro-glia. We used this co-culture system together with fluorescence imaging, electron mi-croscopy, and molecular biology techniques to show that NMDARs with bound patient-derived monoclonal autoantibodies against its NR1 subunit (hNR1-mAb) caused a specific removal of NMDAR and hNR1-mAb complexes by microglia. Microglia-mediated specific removal of autoantibody-bound neuronal receptors was also ob-served for either patient-derived monoclonal autoantibody against GABAA receptors (α1-GABAA-mAb) alone or in combination with hNR1-mAb. Furthermore, we found that engagement of microglia by hNR1-mAb bound to NMDARs also led to microglial acti-vation and secretion of pro-inflammatory cytokines IL6 and TNFα. Microglia activation by hNR1-mAb bound to NMDARs also resulted in a decrease in synapse number with a specific removal of post-synaptic proteins like PSD95 and Homer 1 by microglia. We also introduced mutations in the Fc region of hNR1-mAb that blocks its interaction with Fc gamma receptor (FcγR) and complement proteins. Mutant hNR1-mAbs prevented the removal of hNR1-mAb-bound NMDARs and synapses by microglia. Hence, we report a direct role of microglia-mediated innate immune response to the presence of hNR1-mAb which could further trigger infiltration and maturation of adaptive immune cells like B-cells and T-cells via secretion of inflammatory cytokines like IL6 worsening disease pathology in patients with NMDARE. Taken together, this study highlights that receptor removal and inflammation caused by microglia in the presence of patient-derived autoantibodies might be a common mechanism across different autoimmune encephalitis providing a promising target for developing future therapeutics.
Eine ausgeprägte Mikrogliose wurde als gemeinsames Merkmal in autopsierten Ge-hirnproben von Patienten mit NMDA-Rezeptor-Enzephalitis (NMDARE) festgestellt. Es hat sich gezeigt, dass pathogene Autoantikörper aus der Liquorflüssigkeit (CSF) von Patienten eine Vernetzung und Internalisierung von gebundenen NMDARs über deren Fc-Region verursachen, was zu den Krankheitsphänotypen führt. Der Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von rezeptorgebundenen Autoantikörpern und der Aktivierung der Mikroglia ist jedoch noch weitgehend unerforscht. Um dies zu untersuchen, haben wir ein In-vitro-Kokulturmodell mit primären Hippocampus-Neuronen, Astrozyten und Mikroglia der Maus entwickelt. Mit Hilfe dieses Co-Kultursystems, Fluoreszenzbildgebung, Elektronenmikroskopie und molekularbiologischen Techniken konnten wir zeigen, dass NMDARs mit gebundenen monoklonalen Autoantikörpern gegen die NR1-Untereinheit (hNR1-mAb) von Patienten eine spezifische Entfernung von NMDAR- und hNR1-mAb-Komplexen durch Mikroglia bewirken. Die Mikroglia-vermittelte spezifische Entfernung von Autoantikörper-gebundenen neuronalen Rezeptoren wurde auch für einen vom Patienten stammenden monoklonalen Autoantikörper gegen GABAA-Rezeptoren (α1-GABAA-mAb) allein oder in Kombination mit hNR1-mAb beobachtet. Darüber hinaus stellten wir fest, dass die Aktivierung von Mikroglia durch an NMDARs gebundenes hNR1-mAb auch zu mikroglialer Aktivität und Sekretion der pro-inflammatorischen Zytokine IL6 und TNFα führte. Die Aktivierung der Mikroglia durch an NMDARs gebundenes hNR1-mAb führte auch zu einer Abnahme der Synapsenanzahl mit einer spezifischen Entfernung von postsynaptischen Proteinen wie PSD95 und Homer 1 durch die Mikroglia. Wir führten auch Mutationen in der Fc-Region von hNR1-mAb ein, die seine Interaktion mit dem Fc-Gamma-Rezeptor (FcγR) und Komplementproteinen blockiert. Mutierte hNR1-mAbs verhinderten die Entfernung von hNR1-mAb-gebundenen NMDARs und Synapsen durch Mikroglia. Daher weisen wir auf eine direkte Rolle der Mikroglia-vermittelten angeborenen Immunantwort auf die Anwesenheit von hNR1-mAb hin, die die Infiltration und Reifung von adaptiven Immunzellen wie B- und T-Zellen über die Sekretion von Entzündungszytokinen wie IL6 auslösen könnte, was die Krankheitspathologie bei Patienten mit NMDARE verschlimmert. Insgesamt unterstreicht diese Studie, dass die Entfernung von Rezeptoren und die durch Mikroglia verursachte Entzündung in Gegenwart von Autoantikörpern des Patienten ein gemeinsamer Mechanismus bei verschiedenen Autoimmunenzephalitiden sein könnte, der ein vielversprechendes Ziel für die Entwicklung künftiger Therapeutika darstellt.
