Introduction: The NLRP3 and AIM2 inflammasomes are key components of the innate immune system, acting as molecular platforms that regulate the pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-18. Their roles have been increasingly implicated in autoimmune and neuroinflammatory diseases, including MS and SLE. Neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD) and myelin oligodendrocyte glycoprotein antibody-associated disease (MOGAD) are distinct neuroinflammatory conditions characterized by Antibody-mediated central nervous system damage. Investigations into the involvement of NLRP3 and AIM2 inflammasomes in NMOSD and MOGAD remain scarce. In this study we aimed to establish a cell culture-based platform to investigate inflammasome activation by human serum and investigate the ability of sera from NMOSD- and MOGAD patients to induce inflammasome activation compared to sera from age- and gender-matched healthy controls, which could be an indicator of inflammasome involvement in the pathophysiology of both diseases. Methods: To establish the assay, THP-1 monocytes and macrophages were stimulated with known inflammasome activators (ATP, Nigericin, Poly dA:dT), and the IL-1β response was quantified using ELISA. The cells were also co-cultured with varying concentrations of human sera for different durations to optimize assay conditions, with viability guiding the selection of serum concentration and incubation time. For experiments using sera from NMOSD and MOGAD patients, THP-1 monocytes were incubated with 20% and 40% dilutions of patient and Healthy Controls sera for 48 hours. Inflammasome activation was assessed by measuring IL-1β levels in the supernatant via ELISA and detecting Caspase-1 and Apoptosis-associated Speck-like protein containing a CARD (ASC) expression through flow cytometry. Results: We selected THP-1 monocytes over macrophages for the assay due to their lower baseline inflammation. Based on preliminary data, 20% and 40% serum concentrations with a 48-hour incubation period were chosen. IL-1β analysis in the supernatants yielded inconclusive results for both NMOSD and MOGAD, often conflicting with the more specific and stable upstream markers caspase-1 and ASC. In paired analyses of patients and HCs, caspase-1 and ASC showed stronger inflammasome activation in MOGAD patient sera compared to matched controls, while no significant differences were observed between NMOSD patients and HCs. Discussion: This study highlights significant inflammasome activation by MOGAD sera, suggesting a role in its inflammatory and demyelinating pathology, in contrast to NMOSD, where inflammasome involvement appears minimal. Inflammasomes may amplify inflammation in MOGAD, aligning it with MS in terms of innate immune contributions. However, NMOSD pathogenesis is dominated by complement activation. These findings underscore the distinct immune mechanisms of MOGAD and NMOSD and offer potential targets for diagnostic and therapeutic development in MOGAD.
Einleitung: Die NLRP3- und AIM2-Inflammasomen sind zentrale Bestandteile des angeborenen Immunsystems und dienen als Regulatoren für die proinflammatorischen Zytokine IL-1β und IL-18. Deren Rolle wird zunehmend mit Autoimmun- und Neuroinflammationskrankheiten in Verbindung gebracht, darunter MS und SLE. NMOSD und MOGAD sind neuroinflammatorische Erkrankungen, die durch eine antikörpervermittelte Schädigung des zentralen Nervensystems gekennzeichnet sind. Es existieren bisher wenige Studien zur Beteiligung der Inflammasomen an NMOSD und MOGAD. Unser Ziel war die Entwicklung eines zellkulturbasierten Assays, um die Inflammaso-aktivierung durch menschliches Serum und die Fähigkeit von Seren von Patienten zur Aktivierung von Inflammasomen zu untersuchen und diese mit alters- und geschlechtsangepassten gesunden Kontrollen zu vergleichen. Dies könnte Hinweise auf eine Beteiligung von Inflammasomen an beiden Erkrankungen liefern. Methoden: Zur Etablierung dieses Assays wurden THP-1-Zellen mit bekannten Inflammasom-Aktivatoren (ATP, Nigericin und Poly dA:dT) stimuliert, und die IL-1β-Antwort wurde mittels ELISA quantifiziert. Zusätzlich wurden die Zellen mit unterschiedlichen Konzentrationen menschlicher Seren und variierenden Inkubationszeiten ko-kultiviert, um optimale Bedingungen zu ermitteln. Die Zellviabilität diente als Kriterium für die Auswahl der Serumkonzentration und der Inkubationsdauer. Für Experimente mit Seren wurden THP-1-Monozyten 48 Stunden mit 20 % bzw. 40 % Patienten- und Kontrollseren inkubiert. Die Inflammasom-Aktivierung wurde durch die Messung von IL-1β mittels ELISA sowie durch den Nachweis von Caspase-1 und ASC mittels Durchflusszytometrie untersucht. Ergebnisse: Für den Assay wurden THP-1-Monozyten aufgrund ihrer geringeren basalen Entzündungsaktivität ausgewählt. Basierend auf den primären Daten wurden 20 % und 40 % Serumkonzentrationen sowie eine Inkubationszeit von 48 Stunden gewählt. Die IL-1β-Analyse lieferte für NMOSD und MOGAD uneinheitliche Ergebnisse, die oft widersprüchlich zu den spezifischeren -Markern Caspase-1 und ASC waren. In gepaarten Analysen von Patienten- und Kontrollproben zeigten Caspase-1 und ASC eine stärkere Inflammasom-Aktivierung durch Seren von MOGAD im Vergleich zu den Kontrollen, während bei NMOSD keine signifikanten Unterschiede festgestellt wurden. Diskussion: Diese Studie zeigt eine signifikante Inflammasom-Aktivierung durch MOGAD-Seren und deutet auf deren Rolle in dieser Erkrankung hin. Im Gegensatz dazu scheint die Inflammasom-Beteiligung bei NMOSD minimal zu sein. MOGAD ähnelt damit MS hinsichtlich des Beitrages der angeborenen Immunität zu der Erkrankung. NMOSD hingegen wird primär durch Komplementaktivierung bestimmt. Diese Ergebnisse unterstreichen die unterschiedlichen immunologischen Mechanismen von MOGAD und NMOSD und bieten potenzielle Ansatzpunkte für die diagnostische und therapeutische Weiterentwicklung bei MOGAD.
