Human herpesvirus 6 in multiple sclerosis and encephalitis

Abstract

Human herpesvirus 6 (HHV-6) was identified from patients with HIV and lymphoproliferative diseases in 1986. It is a β-herpesvirus and is divided into two subgroups, variants A and B. HHV-6 variant B is the cause of exanthema subitum, while variant A has not yet definitely proven to cause any disease. HHV-6, especially variant A, is a highly neurotropic virus and has been associated with many diseases of the central nervous system (CNS) such as encephalitis and multiple sclerosis (MS).

The present studies were aimed to elucidate the role of HHV-6 and its two variants in neurological infections. Special attention was given to study the possible role of HHV-6 in the pathogenesis of MS.

We studied the expression of HHV-6 antigens using immunohistochemistry in brain autopsy samples from patients with MS and controls. HHV-6 antigen was identified in 70% of MS specimens whereas 30% of control specimens expressed HHV-6 antigen.

Serum and cerebrospinal fluid (CSF) samples were collected from patients with MS and patients with other neurological diseases (OND) from patients visiting Helsinki University Central Hospital Neurological Outpatient Clinic during the years 2003 and 2004. In addition, we studied 53 children with suspected encephalitis.

We developed an immunofluorescence IgG-avidity assay for the detection of primary HHV-6A and HHV-6B infection. For HHV-6B antibodies, no differences were observed between patients with MS and OND. For HHV-6A both seroprevalence and mean titers were significantly higher in MS compared to OND. HHV-6A low-avidity IgG antibodies, suggestive of primary infection, were found in serum of two, three and one patient with definite MS, possible MS and OND, respectively. From pediatric patients with suspected encephalitis, six serum samples (11.3%) contained low-avidity antibodies, indicating a temporal association between HHV-6A infection and onset of encephalitis.

Three out of 26 patients with CDMS and four out of 19 patients with CPMS had HHV-6 antibodies in their CSF compared to none of the patients with OND (p=0.06 and p=0.01, respectively). Two patients with CDMS and three patients with CPMS appeared to have specific intrathecal synthesis of HHV-6A antibodies. In addition, oligoclonal bands (OCB) were observed in the CSF of five out of nine MS patients tested, and in two the OCBs reacted specifically with HHV-6 antigen, which is a novel finding. These results indicate HHV-6 specific antibody production in the CNS and suggest that there is a subset of MS patients with an active or chronic HHV-6A infection in the CNS that might be involved in the pathogenesis of MS.

Our studies suggest that HHV-6 is an important causative or associated virus in some neurological infections, such as encephalitis and it might contribute to the development of MS, at least in some cases. In conclusion, HHV-6 is a neurotropic virus that should be taken into consideration when studying acute and chronic CNS diseases of unknown origin.

Ihmisen herpesvirus 6 (HHV-6) eristettiin HIV-positiivisen lymfoproliferatiivisista sairauksista kärsivien potilaiden verestä vuonna 1986. HHV-6 kuuluu β-herpesvirusten ryhmään ja esiintyy kahtena eri varianttina, A ja B. HHV-6 variantti B:n on todettu aiheuttavan vauvarokkoa. HHV-6 variantti A:n ei ole kiistatta todistettu aiheuttavan mitään tautia, vaikkakin hyvin hermostohakuisena viruksena se on yhdistetty keskushermoston sairauksiin kuten aivotulehdukseen ja MS-tautiin.

Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli tutkia HHV-6:n ja sen kahden eri variantin aiheuttamia keskushermostoinfektioita. Väitöskirjan keskeisenä tavoitteena oli tutkia myös HHV-6:n osuutta MS-taudin synnyssä ja kehityksessä.

Tutkimme HHV-6-proteiinien ilmenemistä MS-tautia sairastaneiden potilaiden ruumiinavauksen yhteydessä saaduista aivokudosnäytteistä ja vertasimme tuloksia kontrollipotilaiden aivokudoslöydöksiin. HHV-6 antigeeniä todettiin 70 %:lla MS-tautia sairastaneiden potilaiden aivokudoksessa, kun taas verrokeilla vastaava luku oli 30 %. Lisäksi havaitsimme, että HHV-6:n antigeenin ilmeneminen liittyi kohonneeseen kudostyypin plasminogeenin aktivaattorin tasoon.

Keräsimme seerumi- ja likvorinäytteitä MS-tautia sairastavilta potilailta sekä verrokkipotilailta. Näytteet kerättiin Helsingin yliopistollisen keskussairaalan neurologian poliklinikalla vuosina 2003–2004. Sisällytimme aineistoon myös 53 aivotulehdusepäilyn takia tutkimuksiin lähetetyn lapsipotilaan näytteet.

Kehitimme immunofluoresenssiin perustuvan IgG-aviditeettitestin HHV-6 variantti A:n ja variantti B:n primaari-infektioiden toteamiseksi seerumista. HHV-6B tyypin vasta-aineissa ei todettu mitään eroa eri ryhmien välillä, mutta HHV-6A tyypin vasta-aineita löytyi useammin ja suurempina pitoisuuksina MS-tautia sairastavien potilaiden seerumissa verrattuna kontrollipotilaisiin. Primaari-infektioon viittaavia matala-avidisia vasta-aineita löydettiin kahdelta varmalta ja kolmelta mahdolliselta MS-potilaalta ja yhdeltä muuta hermoston sairautta sairastavalta potilaalta. Kuudella 53 aivotulehdusepäilylapsesta (11.3 %) havaittiin matala-avidisia vasta-aineita viitaten primaari-infektioon. Yhdellä oli HHV-6 DNA:ta seerumissa ja kahdella likvorissa.

Likvorista löytyi HHV-6 vasta-aineita kolmelta kliinisesti varmalta MS-potilaalta ja neljältä mahdolliselta, kun taas kontrolliryhmässä ei kenelläkään ollut likvorissa HHV-6 vasta-aineita (p=0.06 ja p=0.01). Kahdella kolmesta varmasta ja kolmella neljästä mahdollisesta MS-potilaasta vasta-aineiden tuotto näytti olevan aivoperäistä, intratekaalista. Tämän lisäksi viidellä yhdeksästä tutkitusta MS-potilaasta todettiin likvorissa oligoklonaalisia vyöhykkeitä ja kahdella potilaalla nämä vyöhykkeet reagoivat spesifisesti HHV-6 antigeenin kanssa. Tällaista reaktiota ei MS-potilailla ole aikaisemmin osoitettu. Tulokset viittaavat, että osalla MS-potilaista saattaa olla aktiivinen tai krooninen HHV-6 infektio vaikuttaen MS-taudin syntyyn ja kehitykseen.

Väitöskirjan tutkimustulokset viittaavat siihen, että HHV-6 on etiologinen tai myötävaikuttaja tekijä joissakin keskushermoston infektioissa ja erityisesti se näyttäisi liittyvän MS-tautiin, vaikkakin sen rooli taudin synnyssä ja kehityksessä vaatii lisäselvittelyä. HHV-6 on syytä ottaa huomioon tutkittaessa etiologialtaan tuntemattomia keskushermoston sairauksia.