Aktivasi sel T dan respon imun adaptif terjadi setelah ada antigen yang dikenali oleh antigen-presenting cells atau sel B. Pathogen-associated molecules berikatan dengan reseptor pada APC dan memproduksi sitokin seperti interleukin (IL)-4, IL-12, IL-23 yang menginduksi diferensiasi sel T (CD4+) menjadi T helper (Th)-1, Th-2 dan Th-17. Th-1 dan Th-17 berperan penting dalam proses inflamasi multiple sclerosis. Sel Th-1 dapat mensekresi sitokin interferon gamma dan tumor necrosis factor alpha yang merupakan sitokin proinflamasi yang dapat menekan diferensiasi Th-2. Th-17 juga memproduksi sitokin proinflamasi yakni IL-17, IL-21, IL-22, IL-26. Inflamasi yang terjadi menyebabkan penyebaran epitope antigen dan mengumpulnya sel-sel inflamasi.

Microglia yang teraktivasi melepaskan radikal bebas, nitrit oksida (hasil konversi dari nitrogliserin), dan protease yang menyebabkan kerusakan jaringan (termasuk myelin) yang kemudian menyisakan jaringan parut yang terdiri dari astrosit, sel inflamasi, akson yang mengalami demyelinasi membentuk plak multiple sclerosis.

Selain sel T CD4+, pada lesi multiple sclerosis juga dapat ditemukan sel T CD8+ yang dapat menimbulkan peningkatan permeabilitas vaskular, kerusakan sel glia dan kematian oligodendrosit. Berkurangnya oligodendrosit menyebabkan gangguan proses perbaikan selubung myelin yang rusak. Gangguan sintesis sel myelin dan pembentukan selubung myelin juga terganggu akibat adanya Fas Ligand (FasL) yang diproduksi oleh limfosit.

Respon imun humoral ditandai dengan dominasi sel B di lesi aktif multiple sclerosis. Pada lesi multiple sclerosis juga dapat ditemukan sel prekursor oligodendrosit yang lebih banyak dibandingkan jaringan normal, namun sel tersebut gagal berdiferensiasi menjadi oligodendrosit matur. Pada beberapa lesi dapat terjadi remyelinasi parsial yang membentuk shadow plaques. Evolusi lesi dan kerusakan jaringan sistem saraf pusat diikuti dengan proliferasi astrosit yang menyebabkan gliosis.

Kerusakan myelin menyebabkan kecepatan konduksi saraf terganggu yang menimbulkan gejala klinis pada pasien multiple sclerosis. Di awal fase penyakit, inflamasi dan demyelinasi mendominasi. Area saraf yang tidak terlindungi lambat laun akan mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, sehingga di fase akhir penyakit multiple sclerosis kelainan yang dapat diamati adalah kerusakan akson dan berkurangnya neuron. [1-4]