Neuromyelitis optica (NMO) is an inflammatory CNS syndrome distinct from multiple sclerosis (MS) that is associated with serum aquaporin-4 immunoglobulin G antibodies (AQP4-IgG). Prior NMO diagnostic criteria required optic nerve and spinal cord involvement but more restricted or more extensive CNS involvement may occur. The International Panel for NMO Diagnosis (IPND) was convened to develop revised diagnostic criteria using systematic literature reviews and electronic surveys to facilitate consensus. The new nomenclature defines the unifying term NMO spectrum disorders (NMOSD), which is stratified further by serologic testing (NMOSD with or without AQP4-IgG). The core clinical characteristics required for patients with NMOSD with AQP4-IgG include clinical syndromes or MRI findings related to optic nerve, spinal cord, area postrema, other brainstem, diencephalic, or cerebral presentations. More stringent clinical criteria, with additional neuroimaging findings, are required for diagnosis of NMOSD without AQP4-IgG or when serologic testing is unavailable. The IPND also proposed validation strategies and achieved consensus on pediatric NMOSD diagnosis and the concepts of monophasic NMOSD and opticospinal MS.

A subset of patients with neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD) has been shown to be seropositive for myelin oligodendrocyte glycoprotein antibodies (MOG-IgG). To describe the epidemiological, clinical, radiological, cerebrospinal fluid (CSF), and electrophysiological features of a large cohort of MOG-IgG-positive patients with optic neuritis (ON) and/or myelitis (n = 50) as well as attack and long-term treatment outcomes. Retrospective multicenter study. The sex ratio was 1:2.8 (m:f). Median age at onset was 31 years (range 6-70). The disease followed a multiphasic course in 80% (median time-to-first-relapse 5 months; annualized relapse rate 0.92) and resulted in significant disability in 40% (mean follow-up 75 ± 46.5 months), with severe visual impairment or functional blindness (36%) and markedly impaired ambulation due to paresis or ataxia (25%) as the most common long-term sequelae. Functional blindness in one or both eyes was noted during at least one ON attack in around 70%. Perioptic enhancement was present in several patients. Besides acute tetra-/paraparesis, dysesthesia and pain were common in acute myelitis (70%). Longitudinally extensive spinal cord lesions were frequent, but short lesions occurred at least once in 44%. Fourty-one percent had a history of simultaneous ON and myelitis. Clinical or radiological involvement of the brain, brainstem, or cerebellum was present in 50%; extra-opticospinal symptoms included intractable nausea and vomiting and respiratory insufficiency (fatal in one). CSF pleocytosis (partly neutrophilic) was present in 70%, oligoclonal bands in only 13%, and blood-CSF-barrier dysfunction in 32%. Intravenous methylprednisolone (IVMP) and long-term immunosuppression were often effective; however, treatment failure leading to rapid accumulation of disability was noted in many patients as well as flare-ups after steroid withdrawal. Full recovery was achieved by plasma exchange in some cases, including after IVMP failure. Breakthrough attacks under azathioprine were linked to the drug-specific latency period and a lack of cotreatment with oral steroids. Methotrexate was effective in 5/6 patients. Interferon-beta was associated with ongoing or increasing disease activity. Rituximab and ofatumumab were effective in some patients. However, treatment with rituximab was followed by early relapses in several cases; end-of-dose relapses occurred 9-12 months after the first infusion. Coexisting autoimmunity was rare (9%). Wingerchuk’s 2006 and 2015 criteria for NMO(SD) and Barkhof and McDonald criteria for multiple sclerosis (MS) were met by 28%, 32%, 15%, 33%, respectively; MS had been suspected in 36%. Disease onset or relapses were preceded by infection, vaccination, or pregnancy/delivery in several cases. Our findings from a predominantly Caucasian cohort strongly argue against the concept of MOG-IgG denoting a mild and usually monophasic variant of NMOSD. The predominantly relapsing and often severe disease course and the short median time to second attack support the use of prophylactic long-term treatments in patients with MOG-IgG-positive ON and/or myelitis.

Abstract Background The diagnostic and pathophysiological relevance of antibodies to aquaporin-4 (AQP4-Ab) in patients with neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD) has been intensively studied. However, little is known so far about the clinical impact of AQP4-Ab seropositivity. Objective To analyse systematically the clinical and paraclinical features associated with NMO spectrum disorders in Caucasians in a stratified fashion according to the patients' AQP4-Ab serostatus. Methods Retrospective study of 175 Caucasian patients (AQP4-Ab positive in 78.3%). Results Seropositive patients were found to be predominantly female (p < 0.0003), to more often have signs of co-existing autoimmunity (p < 0.00001), and to experience more severe clinical attacks. A visual acuity of ≤ 0.1 during acute optic neuritis (ON) attacks was more frequent among seropositives (p < 0.002). Similarly, motor symptoms were more common in seropositive patients, the median Medical Research Council scale (MRC) grade worse, and MRC grades ≤ 2 more frequent, in particular if patients met the 2006 revised criteria (p < 0.005, p < 0.006 and p < 0.01, respectively), the total spinal cord lesion load was higher (p < 0.006), and lesions ≥ 6 vertebral segments as well as entire spinal cord involvement more frequent (p < 0.003 and p < 0.043). By contrast, bilateral ON at onset was more common in seronegatives (p < 0.007), as was simultaneous ON and myelitis (p < 0.001); accordingly, the time to diagnosis of NMO was shorter in the seronegative group (p < 0.029). The course of disease was more often monophasic in seronegatives (p < 0.008). Seropositives and seronegatives did not differ significantly with regard to age at onset, time to relapse, annualized relapse rates, outcome from relapse (complete, partial, no recovery), annualized EDSS increase, mortality rate, supratentorial brain lesions, brainstem lesions, history of carcinoma, frequency of preceding infections, oligoclonal bands, or CSF pleocytosis. Both the time to relapse and the time to diagnosis was longer if the disease started with ON (p < 0.002 and p < 0.013). Motor symptoms or tetraparesis at first myelitis and > 1 myelitis attacks in the first year were identified as possible predictors of a worse outcome. Conclusion This study provides an overview of the clinical and paraclinical features of NMOSD in Caucasians and demonstrates a number of distinct disease characteristics in seropositive and seronegative patients.

Neuromyelitis optica (NMO) is a severe inflammatory CNS disorder of putative autoimmune aetiology, which predominantly affects the spinal cord and optic nerves. Recently, a highly specific serum reactivity to CNS microvessels, subpia and Virchow–Robin spaces was described in patients with NMO [called NMO–IgG (NMO–immunoglobulin G)]. Subsequently, aquaporin-4 (AQP4), the most abundant water channel in the CNS, was identified as its target antigen. Strong support for a pathogenic role of the antibody would come from studies demonstrating a correlation between AQP4-Ab (AQP4-antibody) titres and the clinical course of disease. In this study, we determined AQP4-Ab serum levels in 96 samples from eight NMO–IgG positive patients (median follow-up 62 months) in a newly developed fluorescence-based immunoprecipitation assay employing recombinant human AQP4. We found that AQP4-Ab serum levels correlate with clinical disease activity, with relapses being preceded by an up to 3-fold increase in AQP4-Ab titres, which was not paralleled by a rise in other serum autoantibodies in one patient. Moreover, AQP4-Ab titres were found to correlate with CD19 cell counts during therapy with rituximab. Treatment with immunosuppressants such as rituximab, azathioprine and cyclophosphamide resulted in a marked reduction in antibody levels and relapse rates. Our results demonstrate a strong relationship between AQP4-Abs and clinical state, and support the hypothesis that these antibodies are involved in the pathogenesis of NMO.

Abstract Background Serum autoantibodies against the water channel aquaporin-4 (AQP4) are important diagnostic biomarkers and pathogenic factors for neuromyelitis optica (NMO). However, AQP4-IgG are absent in 5-40% of all NMO patients and the target of the autoimmune response in these patients is unknown. Since recent studies indicate that autoimmune responses to myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) can induce an NMO-like disease in experimental animal models, we speculate that MOG might be an autoantigen in AQP4-IgG seronegative NMO. Although high-titer autoantibodies to human native MOG were mainly detected in a subgroup of pediatric acute disseminated encephalomyelitis (ADEM) and multiple sclerosis (MS) patients, their role in NMO and High-risk NMO (HR-NMO; recurrent optic neuritis-rON or longitudinally extensive transverse myelitis-LETM) remains unresolved. Results We analyzed patients with definite NMO (n = 45), HR-NMO (n = 53), ADEM (n = 33), clinically isolated syndromes presenting with myelitis or optic neuritis (CIS, n = 32), MS (n = 71) and controls (n = 101; 24 other neurological diseases-OND, 27 systemic lupus erythematosus-SLE and 50 healthy subjects) for serum IgG to MOG and AQP4. Furthermore, we investigated whether these antibodies can mediate complement dependent cytotoxicity (CDC). AQP4-IgG was found in patients with NMO (n = 43, 96%), HR-NMO (n = 32, 60%) and in one CIS patient (3%), but was absent in ADEM, MS and controls. High-titer MOG-IgG was found in patients with ADEM (n = 14, 42%), NMO (n = 3, 7%), HR-NMO (n = 7, 13%, 5 rON and 2 LETM), CIS (n = 2, 6%), MS (n = 2, 3%) and controls (n = 3, 3%, two SLE and one OND). Two of the three MOG-IgG positive NMO patients and all seven MOG-IgG positive HR-NMO patients were negative for AQP4-IgG. Thus, MOG-IgG were found in both AQP4-IgG seronegative NMO patients and seven of 21 (33%) AQP4-IgG negative HR-NMO patients. Antibodies to MOG and AQP4 were predominantly of the IgG1 subtype, and were able to mediate CDC at high-titer levels. Conclusions We could show for the first time that a subset of AQP4-IgG seronegative patients with NMO and HR-NMO exhibit a MOG-IgG mediated immune response, whereas MOG is not a target antigen in cases with an AQP4-directed humoral immune response.

Antibodies to myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG-IgG) have been suggested to play a role in a subset of patients with neuromyelitis optica and related disorders.To assess (i) the frequency of MOG-IgG in a large and predominantly Caucasian cohort of patients with optic neuritis (ON) and/or myelitis; (ii) the frequency of MOG-IgG among AQP4-IgG-positive patients and vice versa; (iii) the origin and frequency of MOG-IgG in the cerebrospinal fluid (CSF); (iv) the presence of MOG-IgG at disease onset; and (v) the influence of disease activity and treatment status on MOG-IgG titers.614 serum samples from patients with ON and/or myelitis and from controls, including 92 follow-up samples from 55 subjects, and 18 CSF samples were tested for MOG-IgG using a live cell-based assay (CBA) employing full-length human MOG-transfected HEK293A cells.MOG-IgG was detected in 95 sera from 50 patients with ON and/or myelitis, including 22/54 (40.7 %) patients with a history of both ON and myelitis, 22/103 (21.4 %) with a history of ON but no myelitis and 6/45 (13.3 %) with a history of longitudinally extensive transverse myelitis but no ON, and in 1 control patient with encephalitis and a connective tissue disorder, all of whom were negative for AQP4-IgG. MOG-IgG was absent in 221 further controls, including 83 patients with AQP4-IgG-seropositive neuromyelitis optica spectrum disorders and 85 with multiple sclerosis (MS). MOG-IgG was found in 12/18 (67 %) CSF samples from MOG-IgG-seropositive patients; the MOG-IgG-specific antibody index was negative in all cases, indicating a predominantly peripheral origin of CSF MOG-IgG. Serum and CSF MOG-IgG belonged to the complement-activating IgG1 subclass. MOG-IgG was present already at disease onset. The antibodies remained detectable in 40/45 (89 %) follow-up samples obtained over a median period of 16.5 months (range 0-123). Serum titers were higher during attacks than during remission (p < 0.0001), highest during attacks of simultaneous myelitis and ON, lowest during acute isolated ON, and declined following treatment.To date, this is the largest cohort studied for IgG to human full-length MOG by means of an up-to-date CBA. MOG-IgG is present in a substantial subset of patients with ON and/or myelitis, but not in classical MS. Co-existence of MOG-IgG and AQP4-IgG is highly uncommon. CSF MOG-IgG is of extrathecal origin. Serum MOG-IgG is present already at disease onset and remains detectable in the long-term course. Serum titers depend on disease activity and treatment status.

Abstract

Background

 Neuromyelitis optica (NMO, Devic disease) is a severely disabling autoimmune disorder of the CNS, which was considered a subtype of multiple sclerosis (MS) for many decades. Recently, however, highly specific serum autoantibodies (termed NMO-IgG or AQP4-Ab) have been discovered in a subset (60–80%) of patients with NMO. These antibodies were subsequently shown to be directly involved in the pathogenesis of the condition. AQP4-Ab positive NMO is now considered an immunopathogenetically distinct disease in its own right. However, to date little is known about the cerebrospinal fluid (CSF) in AQP4-Ab positive NMO. 

Objective

 To describe systematically the CSF profile of AQP4-Ab positive patients with NMO or its formes frustes, longitudinally extensive myelitis and optic neuritis. 

Material and methods

 Cytological and protein biochemical results from 211 lumbar punctures in 89 AQP4-Ab positive patients of mostly Caucasian origin with neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD) were analysed retrospectively. 

Results

 CSF-restricted oligoclonal IgG bands, a hallmark of MS, were absent in most patients. If present, intrathecal IgG (and, more rarely, IgM) synthesis was low, transient, and, importantly, restricted to acute relapses. CSF pleocytosis was present in around 50% of samples, was mainly mild (median, 19cells/μl; range 6–380), and frequently included neutrophils, eosinophils, activated lymphocytes, and/or plasma cells. Albumin CSF/serum ratios, total protein and CSF L-lactate levels correlated significantly with disease activity as well as with the length of the spinal cord lesions in patients with acute myelitis. CSF findings differed significantly between patients with acute myelitis and patients with acute optic neuritis at the time of LP. Pleocytosis and blood CSF barrier dysfunction were also present during remission in some patients, possibly indicating sustained subclinical disease activity. 

Conclusion

 AQP4-Ab positive NMOSD is characterized by CSF features that are distinct from those in MS. Our findings are important for the differential diagnosis of MS and NMOSD and add to our understanding of the immunopathogenesis of this devastating condition.

There is increasing recognition of antibody-mediated immunotherapy-responsive neurologic diseases and a need for appropriate immunoassays.To develop a clinically applicable quantitative assay to detect the presence of aquaporin-4 (AQP4) antibodies in patients with neuromyelitis optica and to characterize the anti-AQP4 antibodies.We compared a simple new quantitative fluorescence immunoprecipitation assay (FIPA) with both indirect immunofluorescence and an AQP4-transfected cell-based assay, both previously described. We used the cell-based assay to characterize the antibodies for their immunoglobulin class, IgG subclass, and ability to induce complement C3b deposition in vitro.United Kingdom and Germany.Serum samples from patients with neuromyelitis optica (n = 25) or longitudinally extensive transverse myelitis (n = 11) and from relevant controls (n = 78) were studied.Comparison of different assays for AQP4 antibodies and characterization of anti-AQP4 antibodies in patients with neuromyelitis optica.We found antibodies to AQP4 in 19 of 25 patients with neuromyelitis optica (76%) using FIPA, in 20 of 25 patients with neuromyelitis optica (80%) using the cell-based assay, and in 6 of 11 patients with longitudinally extensive transverse myelitis (55%) with both assays; these assays were more sensitive than indirect immunofluorescence and 100% specific. The antibodies bound to extracellular epitope(s) of AQP4, were predominantly IgG1, and strongly induced C3b deposition.Aquaporin-4 is a major antigen in neuromyelitis optica, and antibodies can be detected in more than 75% of patients. Further studies on larger samples will show whether this novel FIPA is suitable for clinical use. The IgG1 antibodies bind to AQP4 on the cell surface and can initiate complement deposition. These approaches will be useful for investigation of other antibody-mediated diseases.

The discovery of a novel serum autoantibody (termed NMO-IgG or AQP4-Ab) in a subset of patients in 2004 has revived interest in neuromyelitis optica (NMO). While the history of classical multiple sclerosis has been extensively studied, only little is known about the history of NMO. In the present article, we provide a comprehensive review of the early history of this rare but intriguing syndrome. We trace the origins of the concept of NMO in the 19th century medical literature and follow its evolution throughout the 20th and into the 21st century. Finally, we discuss recent proposals to revise the concept of NMO and explain why there is indeed a need for a more systematic and descriptive nomenclature.

Objective

 Antibodies to cell surface central nervous system proteins help to diagnose conditions which often respond to immunotherapies. The assessment of antibody assays needs to reflect their clinical utility. We report the results of a multicentre study of aquaporin (AQP) 4 antibody (AQP4-Ab) assays in neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD). 

Methods

 Coded samples from patients with neuromyelitis optica (NMO) or NMOSD (101) and controls (92) were tested at 15 European diagnostic centres using 21 assays including live (n=3) or fixed cell-based assays (n=10), flow cytometry (n=4), immunohistochemistry (n=3) and ELISA (n=1). 

Results

 Results of tests on 92 controls identified 12assays as highly specific (0–1 false-positive results). 32 samples from 50 (64%) NMO sera and 34 from 51 (67%) NMOSD sera were positive on at least two of the 12 highly specific assays, leaving 35 patients with seronegative NMO/spectrum disorder (SD). On the basis of a combination of clinical phenotype and the highly specific assays, 66 AQP4-Ab seropositive samples were used to establish the sensitivities (51.5–100%) of all 21 assays. The specificities (85.8–100%) were based on 92 control samples and 35 seronegative NMO/SD patient samples. 

Conclusions

 The cell-based assays were most sensitive and specific overall, but immunohistochemistry or flow cytometry could be equally accurate in specialist centres. Since patients with AQP4-Ab negative NMO/SD require different management, the use of both appropriate control samples and defined seronegative NMOSD samples is essential to evaluate these assays in a clinically meaningful way. The process described here can be applied to the evaluation of other antibody assays in the newly evolving field of autoimmune neurology.