Visualiser l’altération des barrières endothéliales et gliales de l’unité neurovasculaire au cours de l’encéphalomyélite allergique expérimentale In Vivo
Summary
Nous présentons ici les protocoles pour enquêter sur la dépréciation de l’unité neurovasculaire au cours de l’encéphalomyélite allergique expérimentale in vivo. Nous abordons plus précisément comment déterminer la perméabilité de la barrière hémato – encéphalique et activité de gélatinase impliquée dans la migration des leucocytes à travers la glia limitans.
Abstract
L’unité neurovasculaire (UNV) est composée de cellules endothéliales microvasculaires formant la barrière sang – encéphalique (BHE), une membrane basale endothéliale avec péricytes embarqués, et le glia limitans composé par la membrane basale parenchymateuse et astrocytes fin-feed embrassant l’aspect abluminal des microvaisseaux de système nerveux central (SNC). En plus de maintenir les CNS homéostasie l’UNV contrôle traite des cellules immunitaires dans le SNC. Au cours de l’immunosurveillance du SNC des lymphocytes activés en faibles effectifs peuvent traverser la barrière endothéliale sans causer le dysfonctionnement BBB ou cliniques de la maladie. En revanche, au cours de la neuro-inflammation comme dans la sclérose en plaques ou son modèle animal encéphalomyélite allergique expérimentale (EAE) un grand nombre de cellules immunitaires peut croiser le BBB et par la suite la glia limitans atteignant le parenchyme de la CNS conduisant à la maladie clinique. Migration de cellules immunitaires dans le parenchyme de la CNS est donc un processus en deux étapes qui implique une migration séquentielle à travers la barrière endothéliale et gliale de l’UNV employant les mécanismes moléculaires distincts. Si après leur passage à travers la barrière endothéliale, lymphocytes T rencontrent leur apparenté antigène sur les cellules présentatrices d’antigène périvasculaires, leur réactivation locale va initier les mécanismes conduisant à l’activation de focale des gélatinases, qui permettra aux lymphocytes T à traverser la barrière gliale et entrer dans le parenchyme de la CNS. Ainsi, évaluer tous les deux, perméabilité BBB et activité du MMP en corrélation spatiale à l’accumulation de cellules immunitaires dans le SNC au cours de l’EAE permet de spécifier la perte d’intégrité des barrières endothéliales et gliales de l’UNV. Ici, nous montrons comment induire EAE chez les souris C57BL/6 par immunisation active et analyser par la suite la perméabilité BBB in vivo à l’aide d’une combinaison des traceurs fluorescents exogènes. Nous montrons également, comment visualiser et localiser l’activité gélatinase dans les cerveaux de l’EAE en zymogaphy in situ, couplé à des salissures par immunofluorescence des membranes basales BBB et CD45 + invasion des cellules immunitaires.
Introduction
Le système nerveux central (CNS) coordonne tous les corps et les fonctions mentales chez les vertébrés, et homéostasie CNS est essentiel pour une bonne communication des neurones. L’homéostasie du CNS est justifié par l’unité neurovasculaire (UNV), qui protège le système nerveux central du milieu changeant de la circulation sanguine. Le NVU est composé de cellules endothéliales microvasculaires CNS, qui sont biochimiquement unique et mettre en place la barrière sang – encéphalique (BHE) en continu diaphonie avec les péricytes et astrocytes, neurones, constituants de la matrice extracellulaire (ECM), instituant deux distinctes des membranes basales1. La membrane basale endothéliale que cellules l’aspect abluminal des cellules endothéliales BBB recèle un nombre élevé de péricytes et se compose de la laminine α4 et laminine α5, en plus d’autres protéines de ECM2. En revanche, la membrane basale parenchymateuse se compose de la laminine α1 et α2 de laminine et est adoptée par fin-pieds astrocytaires. La membrane basale parenchymateuse ainsi que les astrocytes fin-pieds compose la glia limitans qui sépare le réseau neuronal CNS du périvasculaires rempli de liquide céphalo-rachidien ou espaces sous-arachnoïdienne3. En raison de l’architecture unique de l’UNV, des cellules immunitaires dans le SNC le trafic sont distinct que dans les tissus périphériques car il nécessite un processus en deux étapes avec les cellules immunitaires, tout d’abord viole la BHE endothéliale et par la suite le limitans glia afin de atteindre le parenchyme de la CNS.
Sclérose en plaques (MS) est une maladie fréquente des thérapeutiques de la CNS, dans lequel un grand nombre de cellules immunitaires circulantes entrer dans le SNC et provoquer la neuroinflammation et démyélinisation focale perte d’ intégrité BBB4. Perte d’intégrité BBB est un début de MS, comme en témoigne la présence de contraste gadolinium amélioration des lésions dans le système nerveux central comme visualisées par l’imagerie par résonance magnétique (IRM)5. Extravasation de leucocyte dans le SNC se produit au niveau des veinules postcapillaires ; Cependant, les mécanismes précis diapédèse des cellules immunitaires à travers la membrane basale BBB et par la suite la barrière gliale restent à explorer. Encéphalomyélite allergique expérimentale (EAE) sert un modèle animal de la SP et a largement contribué à nos connaissances actuelles sur la pathogénie de MS. Par exemple, en utilisant le modèle de l’EAE on a découvert qu’extravasation de leucocyte se produit dans un processus multipas, y compris une capture initiale et laminage étape par l’intermédiaire de sélectines et les molécules de type mucine comme ligand de glycoprotéine P-sélectine (se) -1, suivie de l’arrestation ferme intégrine-dépendante et rampant des lymphocytes T sur les cellules endothéliales de BBB à côtés permissives pour diapédèse6.
Une fois que les cellules T ont traversé le BBB endothélial et la membrane basale endothéliale, ils doivent rencontrer leur antigène analogue sur les macrophages ou cellules dendritiques stratégiquement localisés dans les espaces méningées ou périvasculaires. Cette interaction induit focale production de médiateurs pro-inflammatoires que déclencher les mécanismes suivants requis pour invasion tissulaire CNS des cellules immunitaires par l’intermédiaire de la glia limitans7,8,9. Activation de focale-métalloprotéinases matricielles (MMP) -2, MMP-9 modifie chemokine activation et provoque la dégradation des récepteurs de la matrice extracellulaire sur astrocyte-embouts, qui est une condition sine qua non pour immunitaire cell migration à travers la limitans de cellules gliales dans le Parenchyme CNS et d’induire l’apparition des symptômes cliniques de l’EAE10,11.
La combinaison de détection des CNS s’infiltrer dans les cellules immunitaires avec BBB activité fuite et gélatinase dans des sections de tissu CNS fournit des informations précieuses sur l’intégrité fonctionnelle de la barrière endothéliale et gliale dans le contexte de la neuroinflammation. Par exemple, nous avons étudié récemment la perte constitutive de la molécule d’adhérence jonctionnelles molécule endothéliales jonction serrée (JAM)-B dans le trafic de cellules immunitaires dans le SNC dans le contexte de l’EAE. Chez la souris C57BL/6 type sauvage, sains littermates JAM-B-deficient montrent à sans altération de l’intégrité de la BBB comme indiqué par l’évaluation de la perméabilité in vivo à l’aide de traceurs tant endogène qu’exogène,12. Dans le contexte de l’EAE, JAM-B-deficient C57BL/6 souris ont montré des symptômes de maladie flexibilit, qui a été associée par piégeage de cellules inflammatoires dans les espaces méningées et périvasculaires à12. Pour étudier ce phénomène, nous avons appliqué in situ zymographie, permettant d’identifier l’activité gélatinase afin de tester si le manque d’activité de gélatinase dans les souris déficientes en B-confiture peut être responsable de la réduction du nombre de cellules immunitaires capables de rompre le glia limitans12.
Compte tenu de la disponibilité des différents génétiquement souris modèles n’ayant pas, par exemple, différentes molécules de jonction serrée BBB qui peuvent entraîner des modifications en fonction de la BBB, méthodologies d’enquête sur l’intégrité BBB sont importants. En outre, nouveaux médicaments pourraient avoir une incidence sur les obstacles NVU. Ici, nous montrons comment induire EAE chez les souris C57BL/6 par immunisation active avec la glycoprotéine oligodendrocyte de myéline (MOG)-peptide AA 35-55 en adjuvants de Freund complet. Puis, nous expliquons comment localiser l’infiltration de cellules immunitaires à travers les barrières endothéliales et gliales de l’UNV et étudier l’intégrité des barrière endothéliale et gliales in vivo par détection in situe des traceurs exogènes et activité de gélatinase, respectivement.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous présentons ici un protocole pour induire et contrôler l’EAE chez les souris C57BL/6 femelles. Les femelles sont préférentiellement choisies, et on observe une incidence des femmes : hommes de 3:1 dans la SP. Pour évaluer la gravité de l’EAE, nous avons fait utiliser une feuille de notation de 3 points. Gravité de l’EAE est généralement marquée par rapport à la gravité des dysfonctionnements moteurs. Souris avec pointe de stades de l’EAE, c’est-à-dire présentant un score supérieur à 2 devrait…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous reconnaissons avec Lydia Sorokine, qui a partagé son original in situ zymographie protocole10 avec nous.
Materials
| AMCA anti-rabbit antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-156-045 | Store at 4 °C; protect from light |
| Anti-CD45 Antibody (30F11) | Pharmingen | 07-1401 | Store at 4 °C |
| Anti-Laminin Antibody | DAKO | Z0097 | Store at 4 °C |
| Breeding food | e.g. PROVIMI KLIBA SA | 3336 | |
| Individually ventilated cages, Blue line Type II or III | e.g. Tecniplast | 1145T, 1285L | |
| BSA fraction V | Applichem | A1391 | Store at 4 °C |
| Cold gelatine | Sigma-Aldrich | G 9391 | |
| Coplin jar + rack | e.g. Carl Roth GmbH + Co. KG | H554.1; H552.1 | |
| Cy3 anti-rat antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-156-144 | Store at 4 °C; protect from light |
| Cover slips 24 x 40 mm # 1 | e.g. Thermo Scientific | 85-0186-00 | |
| Dextran Alexa Fluor 488 (10,000 MW) | e.g. Molecular probes | D22910 | Store at -20 °C; protect from light |
| Dextran Texas Red (3000 MW) | Invitrogen | D3328 | Store at -20 °C; protect from light |
| EnzChek Gelatinase/Collagenase Assay Kit | Thermo Fisher Scientific; EnzCheck | E12055 | Store at -20 °C; protect form light |
| Female C57BL/6J mice (8-12 weeks) | e.g. Janvier Labs | Females, 8-12 weeks | |
| Freezing box for histology slides | e.g. Carl Roth GmbH + Co. KG | 2285.1 | |
| 18G x 1½’’ (1.2mm x 40mm) injection needle | e.g. BD, BD Microlance 3 | 304622 | |
| 27G x ¾’’ – Nr. 20 (0.4mm x 19mm) injection needle | e.g. BD, BD Microlance 3 | 302200 | |
| 30G x ½’’ (0.3 mm x 13 mm) injection needle | e.g. BD, BD Microlance 3 | 304000 | |
| Incomplete Freund’s adjuvant (IFA) | e.g. Santa Cruz Biotechnology | sc-24648 | Store at 4°C |
| Maintenance food | e.g. PROVIMI KLIBA SA | 3436 | |
| MOGaa35-55 peptide | e.g. GenScript | Store at -80 °C | |
| microscope slides (Superfrost Plus ) | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| Mycobacterium tuberculosis H37RA | e.g. BD | 231141 | Store at 4 °C |
| NaCl 0.9 % | B. Braun | 3535789 | |
| O.C.T. compound (Tissue-Tek ) | Sakura | 4583 | |
| Omnican 50 30G x ½’’ | B. Braun | 9151125S | |
| Paraformaldehyde | Merck | 30525-89-4 | |
| Pertussis toxin | e.g. List biological laboratories, Inc. | 180 | Store at 4 °C |
| poly(vinyl alcohole) (Mowiol 4-88) | Sigma-Aldrich | 81381 | |
| Protease Inhibitor EDTA free (Roche) | Sigma-Aldrich | 4693132001 | Store at 4 °C |
| repelling pen e.g. DAKO Pen | e.g. DAKO | S2002 | |
| sealing film e.g. Parafilm M | e.g Sigma-Aldrich | P7793 | |
| Silica gel | e.g. Carl Roth GmbH + Co. KG | 9351.1 | |
| Stitch scissor | F.S.T | 15012-12 | |
| syringe 1 ml | e.g. PRIMO | 62.1002 | |
| syringe 10 ml | e.g. CODAN Medical ApS | 2022-05 | |
| vaporizer system Univentor 400 | UNO.BV |
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