JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Automatische Übersetzung
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologie

Индукционные и разнообразные показатели оценки экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита

Published: September 09, 2022
doi:
10.3791/63866
, , , , , , , , , , ,
1Putuo People’s Hospital, Shanghai Key Laboratory of Signaling and Disease Research, School of Life Sciences and Technology,Tongji University, 2National Laboratory of Biomacromolecules, CAS Center for Excellence in Biomacromolecules, Institute of Biophysics,Chinese Academy of Sciences, 3Department of Infectious Diseases, Shanghai Key Laboratory of Infectious Diseases and Biosafety Emergency Response, National Medical Center for Infectious Diseases, Huashan Hospital,Fudan University

Summary

Настоящий протокол описывает индукцию экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита в мышиной модели с использованием миелинового олигодендроцитарного гликопротеина и мониторинг процесса заболевания с использованием клинической системы оценки. Экспериментальные симптомы, связанные с аутоиммунным энцефаломиелитом, анализируются с использованием микрокомпьютерного томографического анализа бедренной кости мыши и теста в открытом поле для всесторонней оценки процесса заболевания.

Abstract

Рассеянный склероз (РС) является типичным аутоиммунным заболеванием центральной нервной системы (ЦНС), характеризующимся воспалительной инфильтрацией, демиелинизацией и повреждением аксонов. В настоящее время нет мер по полному излечению РС, но доступны множественные методы лечения, модифицирующие заболевание (ДМТ), для контроля и смягчения прогрессирования заболевания. Имеются существенные сходства между патологическими особенностями ЦНС экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (ЭАЭ) и больных РС. EAE широко используется в качестве репрезентативной модели для определения эффективности лекарств от РС и изучения разработки новых методов лечения заболевания РС. Активная индукция EAE у мышей обладает стабильным и воспроизводимым эффектом и особенно подходит для изучения влияния лекарств или генов на аутоиммунное нейровоспаление. Метод иммунизации мышей C57BL/6J миелиновым олигодендроцитарным гликопротеином (MOG35-55) и ежедневная оценка симптомов заболевания с использованием клинической системы оценки в основном распространены. Учитывая сложную этиологию РС с разнообразными клиническими проявлениями, существующая клиническая балльная система не может удовлетворить оценку лечения заболевания. Чтобы избежать недостатков одного вмешательства, создаются новые показатели для оценки EAE на основе клинических проявлений тревожно-подобных настроений и остеопороза у пациентов с РС, чтобы обеспечить более всестороннюю оценку лечения РС.

Introduction

Аутоиммунные заболевания представляют собой спектр расстройств, вызванных иммунным ответом иммунной системы на собственные антигены, что приводит к повреждению тканей или дисфункции1. Рассеянный склероз (РС) — хроническое аутоиммунное заболевание полинейропатии центральной нервной системы (ЦНС), характеризующееся воспалительной инфильтрацией, демиелинизацией и нейрональной аксональной дегенерацией 2,3. В настоящее время РС затронул до 2,5 миллионов человек во всем мире, в основном молодых людей и людей среднего возраста в возрасте 20-40 лет, которые часто являются основой своих семей и общества. Это нанесло значительный ущерб семьям и обществу 2,4.

РС – это многофакторное заболевание с разнообразными и сложными клиническими проявлениями. Помимо классических неврологических расстройств, характеризующихся воспалительной инфильтрацией и демиелинизацией, РС часто проявляет нарушения зрения, дискинезию конечностей, когнитивные и эмоциональные расстройства 5,6,7. Если пациенты с РС не получают надлежащего и правильного лечения, половина из них будет жить в инвалидных колясках через 20 лет, и почти половина из них будет испытывать депрессивные и тревожные симптомы, что приведет к гораздо более высоким уровням суицидальных мыслей, чем население в целом 8,9.

Несмотря на длительный период исследований, этиология РС остается неуловимой, а патогенез РС до сих пор не выяснен. Животные модели РС позволили служить инструментами тестирования для изучения развития заболеваний и новых терапевтических подходов, несмотря на значительные различия между иммунной системой грызунов и человека, в то же время разделяя некоторые основные принципы. Экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (EAE) в настоящее время является идеальной животной моделью для изучения РС, которая использует аутоантигенный иммунитет к белкам миелина для индуцирования аутоиммунитета к компонентам ЦНС у восприимчивых мышей с добавлением полного адъюванта Фройнда (CFA) и коклюшного токсина (PTX) для усиления гуморального иммунного ответа. В зависимости от генетического фона и иммунных антигенов получают различные болезненные процессы, в том числе острые, рецидивирующе-ремиттирующие или хронические, имитирующие различные клинические формы РС 10,11,12. Соответствующие иммуногены, обычно используемые при построении моделей EAE, поступают из собственных белков ЦНС, таких как основной белок миелина (MBP), протеолипидный белок (PLP) или миелиновый олигодендроцитарный гликопротеин (MOG). У мышей, иммунизированных MBP или PLP, развивается рецидивирующе-ремиттирующий курс, а MOG вызывает хронический прогрессирующий EAE у мышей C57BL/6 11,12,13.

Основной целью модифицирующей болезнь терапии (ДМТ) является минимизация симптомов заболевания и улучшение функции6. Несколько препаратов используются клинически для облегчения рассеянного склероза, но ни один препарат еще не был использован для его полного излечения, что свидетельствует о необходимости синергетического лечения. Мыши C57BL/6 в настоящее время наиболее часто используются для построения трансгенных мышей, и в этой работе модель EAE, индуцированная MOG35-55 у мышей C57BL/6J с 5-балльной шкалой, была использована для мониторинга прогрессирования заболевания. Модели EAE также страдают от тревожного настроения и потери костной массы, а также от широко известных демиелинизирующих поражений. Здесь также описан метод оценки симптомов ЭАЭ с нескольких точек зрения с использованием теста в открытом поле и микрокомпьютерного томографического анализа (Микро-КТ).

Protocol

Комитет по уходу за животными Университета Тунцзи одобрил настоящую работу, и все руководящие принципы по уходу за животными были соблюдены. Для экспериментов использовались самцы или самки мышей C57BL/6J в возрасте от 8 до 12 недель. Было обеспечено, чтобы возраст и пол были одинаковыми в э?…

Representative Results

После иммунизации мышей массу тела мышей регистрируют ежедневно, а их клинические симптомы оценивают по протоколу, описанному выше (этап 4). У мышей C57BL/6J, иммунизированных пептидом MOG, поскольку расположение поражения в основном ограничено спинным мозгом, патогенез мышей EAE распростран?…

Discussion

РС является демиелинизирующим воспалительным заболеванием ЦНС и является одним из наиболее распространенных неврологических расстройств, вызывающих хроническую инвалидность у молодых людей, налагающих огромную нагрузку на семьи и общество 3,4. РС всег…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы признают поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) и Государственной ключевой лаборатории исследований лекарственных средств.

Materials

1 mL syringe(with 26 G needle) Shanghai Kindly Medical Instruments Co., Ltd 60017031
2 mL microcentrifuge tube HAIKELASI KY-LXG2A
22 G needle Shanghai Kindly Medical Instruments Co., Ltd 60017208
Complete Freund’s Adjuvant Sigma F5881 Stored at 4 °C, 1 mg of heat-inactivated MTB (H37Ra) per mL
Conditioned place preference system Shanghai Jiliang Software Technology Co., Ltd Animal behavior
Ethanol Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd 10009218 Stored at RT
Locomotion activity (open field) video analysis system Shanghai Jiliang Software Technology Co., Ltd DigBehv-002 Animal behavior
MOG35-55 peptide Gill Biochemical Co., Ltd GLS-Y-M-03590 Stored at -20 °C
Mycobacterium tuberculosis H37Ra BD 231141 Stored at 4 °C
Open field reaction chamber Shanghai Jiliang Software Technology Co., Ltd Animal behavior
Pertussis toxin Calbiochem 516560 Stored at 4 °C
Phosphate Buffered Saline Made in our laboratory
Scissor Shanghai Medical Instrument (group) Co., Ltd J21010
Sealing film Heathrow Scientific HS 234526B
Sorvall Legend Micro 21R Microcentrifuge Thermo Scientific 75002447
Steel ball QIAGEN 69975
TissueLyser II QIAGEN 85300
Tweezer Shanghai Medical Instrument (group) Co., Ltd JD1060
μCT 35 desktop microCT scanner Scanco Medical AG, Bassersdorf, Switzerland
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referenzen

  1. Zhernakova, A., Withoff, S., Wijmenga, C. Clinical implications of shared genetics and pathogenesis in autoimmune diseases. Nature Reviews Endocrinology. 9 (11), 646-659 (2013).
  2. Filippi, M., et al. Multiple sclerosis. Nature Reviews Disease Primers. 4 (1), 43 (2018).
  3. Dobson, R., Giovannoni, G. Multiple sclerosis – a review. Europen Journal of Neurology. 26 (1), 27-40 (2019).
  4. Rietberg, M. B., Veerbeek, J. M., Gosselink, R., Kwakkel, G., van Wegen, E. E. Respiratory muscle training for multiple sclerosis. Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2017).
  5. O’Brien, K., Gran, B., Rostami, A. T-cell based immunotherapy in experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple sclerosis. Immunotherapy. 2 (1), 99-115 (2010).
  6. Feinstein, A., Freeman, J., Lo, A. C. Treatment of progressive multiple sclerosis: what works, what does not, and what is needed. Lancet Neurology. 14 (2), 194-207 (2015).
  7. Li, H., Lian, G., Wang, G., Yin, Q., Su, Z. A review of possible therapies for multiple sclerosis. Molecular and Cellular Biochemistry. 476 (9), 3261-3270 (2021).
  8. Lewis, V. M., et al. depression and suicide ideation in people with multiple sclerosis. Journal of Affective Disorders. 208, 662-669 (2017).
  9. Boeschoten, R. E., et al. Prevalence of depression and anxiety in Multiple Sclerosis: A systematic review and meta-analysis. Journal of the Neurological Sciences. 372, 331-341 (2017).
  10. Constantinescu, C. S., Farooqi, N., O’Brien, K., Gran, B. Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) as a model for multiple sclerosis (MS). British Journal of Pharmacology. 164, 1079-1106 (2011).
  11. Glatigny, S., Bettelli, E. Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE) as Animal Models of Multiple Sclerosis (MS). Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 8 (11), 028977 (2018).
  12. Procaccini, C., De Rosa, V., Pucino, V., Formisano, L., Matarese, G. Animal models of Multiple Sclerosis. European Journal of Pharmacology. 759, 182-191 (2015).
  13. Mix, E., Meyer-Rienecker, H., Hartung, H. P., Zettl, U. K. Animal models of multiple sclerosis-potentials and limitations. Progress in Neurobiology. 92 (3), 386-404 (2010).
  14. DiToro, D., et al. Insulin-like growth factors are key regulators of T helper 17 regulatory T cell balance in autoimmunity. Immunity. 52 (4), 650-667 (2020).
  15. Jain, R., et al. Interleukin-23-induced transcription factor Blimp-1 promotes pathogenicity of T helper 17 cells. Immunity. 44 (1), 131-142 (2016).
  16. Du, C., et al. Kappa opioid receptor activation alleviates experimental autoimmune encephalomyelitis and promotes oligodendrocyte-mediated remyelination. Nature Communications. 7, 11120 (2016).
  17. Yang, C., et al. Betaine Ameliorates Experimental Autoimmune Encephalomyelitis by Inhibiting Dendritic Cell-Derived IL-6 Production and Th17 Differentiation. The Journal of Immunology. 200 (4), 1316-1324 (2018).
  18. McGinley, A. M., et al. Interleukin-17A serves a priming role in autoimmunity by recruiting IL-1β-producing myeloid cells that promote pathogenic T cells. Immunity. 52 (2), 342-356 (2020).
  19. Kocovski, P., et al. Differential anxiety-like responses in NOD/ShiLtJ and C57BL/6J mice following experimental autoimmune encephalomyelitis induction and oral gavage. Laboratory Animals. 52 (5), 470-478 (2018).
  20. Seibenhener, M. L., Wooten, M. C. Use of the Open Field Maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. Journal of Visualized Experiments. (96), e52434 (2015).
  21. Walsh, R. N., Cummins, R. A. The Open-Field Test: a critical review. Psychological Bulletin. 83 (3), 482-504 (1976).
  22. Tauil, C. B., et al. Depression and anxiety disorders in patients with multiple sclerosis: association with neurodegeneration and neurofilaments. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 54 (3), 10428 (2021).
  23. Gentile, A., et al. Interaction between interleukin-1beta and type-1 cannabinoid receptor is involved in anxiety-like behavior in experimental autoimmune encephalomyelitis. Journal of Neuroinflammation. 13, 231 (2016).
  24. Hearn, A. P., Silber, E. Osteoporosis in multiple sclerosis. Multiple Sclerosis. 16, 1031-1043 (2010).
  25. Gibson, J. C., Summers, G. D. Bone health in multiple sclerosis. Osteoporosis International. 22, 2935-2949 (2011).
  26. Ye, S., Wu, R., Wu, J. Multiple sclerosis and fracture. The International Journal of Neuroscience. 123, 609-616 (2013).
  27. Zamvil, S. S., et al. Lupus-prone’ mice are susceptible to organ-specific autoimmune disease, experimental allergic encephalomyelitis. Pathobiology. 62 (3), 113-119 (1994).
  28. Oh, J., Vidal-Jordana, A., Montalban, X. Multiple sclerosis: clinical aspects. Current Opinion in Neurology. 31 (6), 752-759 (2018).
  29. Smith, P. Animal models of multiple sclerosis. Current Protocols. 1 (6), 185 (2021).
  30. Aharoni, R., Globerman, R., Eilam, R., Brenner, O., Arnon, R. Titration of myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG)-Induced experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model. Journal of Neuroscience Methods. 351, 108999 (2021).
  31. Lassmann, H., Bradl, M. Multiple sclerosis: experimental models and reality. Acta Neuropathological. 133 (2), 223-244 (2017).
  32. Goverman, J., Perchellet, A., Huseby, E. S. The role of CD8(+) T cells in multiple sclerosis and its animal models. Current Drug Targets. Inflammation and Allergy. 4 (2), 239-245 (2005).
  33. Schultz, V., et al. Acutely damaged axons are remyelinated in multiple sclerosis and experimental models of demyelination. Glia. 65 (8), 1350-1360 (2017).
  34. McRae, B. L., et al. Induction of active and adoptive relapsing experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) using an encephalitogenic epitope of proteolipid protein. Journal of Neuroimmunology. 38 (3), 229-240 (1992).
  35. Zamvil, S., et al. T-cell clones specific for myelin basic protein induce chronic relapsing paralysis and demyelination. Nature. 317 (6035), 355-358 (1985).
  36. Jackson, S. J., Lee, J., Nikodemova, M., Fabry, Z., Duncan, I. D. Quantification of myelin and axon pathology during relapsing progressive experimental autoimmune encephalomyelitis in the Biozzi ABH mouse. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 68 (6), 616-625 (2009).
  37. Gudi, V., Gingele, S., Skripuletz, T., Stangel, M. Glial response during cuprizone-induced de- and remyelination in the CNS: lessons learned. Frontiers in Cellular Neuroscience. 8, 73 (2014).
  38. Yu, Q., et al. Strain differences in cuprizone induced demyelination. Cell & Bioscience. 7, 59 (2017).
  39. Dehghan, S., Aref, E., Raoufy, M. R., Javan, M. An optimized animal model of lysolecithin induced demyelination in optic nerve; more feasible, more reproducible, promising for studying the progressive forms of multiple sclerosis. Journal of Neuroscience Methods. 352, 109088 (2021).
  40. Kuypers, N. J., James, K. T., Enzmann, G. U., Magnuson, D. S., Whittemore, S. R. Functional consequences of ethidium bromide demyelination of the mouse ventral spinal cord. Experimental Neurology. 247, 615-622 (2013).
  41. Haji, N., et al. TNF-alpha-mediated anxiety in a mouse model of multiple sclerosis. Experimental Neurology. 237, 296-303 (2012).
  42. Butler, E., Matcham, F., Chalder, T. A systematic review of anxiety amongst people with Multiple Sclerosis. Multiple Sclerosis and Related Disorders. 10, 145-168 (2016).
  43. Peres, D. S., et al. TRPA1 involvement in depression- and anxiety-like behaviors in a progressive multiple sclerosis model in mice. Brain Research Bulletin. 175, 1-15 (2021).
  44. Bouxsein, M. L., et al. Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography. Journal of Bone and Mineral Research. 25 (7), 1468-1486 (2010).
  45. Chappard, D., Retailleau-Gaborit, N., Legrand, E., Baslé, M. F., Audran, M. Comparison insight bone measurements by histomorphometry and microCT. Journal of Bone and Mineral Research. 20 (7), 1177-1184 (2005).
  46. Akhter, M. P., Lappe, J. M., Davies, K. M., Recker, R. R. Transmenopausal changes in the trabecular bone structure. Bone. 41 (1), 111-116 (2007).
  47. Wei, H., et al. Identification of Fibroblast Activation Protein as an Osteogenic Suppressor and Anti-osteoporosis Drug Target. Cell Reports. 33 (2), 108252 (2020).

Tags

Experimental Autoimmune EncephalomyelitisMultiple SclerosisMyelin Oligodendrocyte Glycoprotein PeptideFreud’s AdjuvantPertussis ToxinOpen Field Reaction ChamberMouse Locomotion

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Diesen Artikel zitieren
Wang, C., Lv, J., Zhuang, W., Xie, L., Liu, G., Saimaier, K., Han, S., Shi, C., Hua, Q., Zhang, R., Shi, G., Du, C. Induction and Diverse Assessment Indicators of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J. Vis. Exp. (187), e63866, doi:10.3791/63866 (2022).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image