JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologia

مؤشرات الحث والتقييم المتنوعة لالتهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي التجريبي

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

يصف البروتوكول الحالي تحريض التهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي التجريبي في نموذج فأر باستخدام بروتين سكري قليل التغصن المايلين ومراقبة عملية المرض باستخدام نظام تسجيل سريري. يتم تحليل الأعراض التجريبية المرتبطة بالتهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي باستخدام تحليل التصوير المقطعي المحوسب الدقيق لعظم الفخذ واختبار المجال المفتوح لتقييم عملية المرض بشكل شامل.

Abstract

التصلب المتعدد (MS) هو مرض مناعي ذاتي نموذجي يصيب الجهاز العصبي المركزي (CNS) ويتميز بالتسلل الالتهابي وإزالة الميالين وتلف المحور العصبي. في الوقت الحالي، لا توجد تدابير لعلاج مرض التصلب العصبي المتعدد تماما، ولكن تتوفر علاجات متعددة معدلة للمرض (DMT) للسيطرة على تطور المرض والتخفيف من حدته. هناك أوجه تشابه كبيرة بين السمات المرضية للجهاز العصبي المركزي لمرضى التهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي التجريبي (EAE) ومرضى التصلب العصبي المتعدد. تم استخدام EAE على نطاق واسع كنموذج تمثيلي لتحديد فعالية أدوية التصلب المتعدد واستكشاف تطوير علاجات جديدة لمرض التصلب العصبي المتعدد. الحث النشط ل EAE في الفئران له تأثير مستقر وقابل للتكرار وهو مناسب بشكل خاص لدراسة آثار الأدوية أو الجينات على التهاب الأعصاب المناعي الذاتي. تتم مشاركة طريقة تحصين الفئران C57BL / 6J ببروتين سكري قليل التغصن المايلين (MOG35-55) والتقييم اليومي لأعراض المرض باستخدام نظام التسجيل السريري بشكل أساسي. نظرا للمسببات المعقدة لمرض التصلب العصبي المتعدد مع المظاهر السريرية المتنوعة ، فإن نظام التسجيل السريري الحالي لا يمكن أن يفي بتقييم علاج المرض. لتجنب أوجه القصور في تدخل واحد ، يتم إنشاء مؤشرات جديدة لتقييم EAE بناء على المظاهر السريرية للمزاج الشبيه بالقلق وهشاشة العظام لدى مرضى التصلب العصبي المتعدد لتوفير تقييم أكثر شمولا لعلاج مرض التصلب العصبي المتعدد.

Introduction

أمراض المناعة الذاتية هي مجموعة من الاضطرابات التي تسببها الاستجابة المناعية للجهاز المناعي لمستضدات خاصة به مما يؤدي إلى تلف الأنسجة أو اختلال وظيفي1. التصلب المتعدد (MS) هو مرض مناعي ذاتي مزمن من اعتلال الأعصاب في الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، ويتميز بالتسلل الالتهابي ، وإزالة الميالين ، والتنكس العصبيالمحوري 2,3. في الوقت الحاضر، أثر مرض التصلب العصبي المتعدد على ما يصل إلى 2.5 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، معظمهم من الشباب ومتوسطي العمر الذين تتراوح أعمارهم بين 20 و 40 عاما، والذين غالبا ما يكونون العمود الفقري لأسرهم ومجتمعهم. وقد تسبب هذا في تأثير كبير وضرر للأسر والمجتمع 2,4.

مرض التصلب العصبي المتعدد هو مرض متعدد العوامل مع مظاهر سريرية متنوعة ومعقدة. بالإضافة إلى الاضطرابات العصبية الكلاسيكية التي تتميز بالتسلل الالتهابي وإزالة الميالين ، غالبا ما يظهر مرض التصلب العصبي المتعدد ضعف البصر وخلل الحركة في الأطراف والاضطرابات المعرفية والعاطفية5،6،7. إذا لم يحصل مرضى التصلب العصبي المتعدد على العلاج المناسب والصحيح ، فسيعيش نصفهم على كراسي متحركة بعد 20 عاما ، وسيعاني نصفهم تقريبا من أعراض الاكتئاب والقلق ، مما يؤدي إلى مستويات أعلى بكثير من التفكير في الانتحار من عامة السكان 8,9.

على الرغم من فترة البحث الطويلة ، لا تزال مسببات مرض التصلب العصبي المتعدد بعيدة المنال ، ولم يتم بعد توضيح التسبب في مرض التصلب العصبي المتعدد. سمحت النماذج الحيوانية لمرض التصلب العصبي المتعدد بالعمل كأدوات اختبار لاستكشاف تطور المرض والأساليب العلاجية الجديدة ، على الرغم من الاختلافات الكبيرة بين القوارض وأجهزة المناعة البشرية ، مع مشاركة بعض المبادئ الأساسية في نفس الوقت. يعد التهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي التجريبي (EAE) حاليا النموذج الحيواني المثالي لدراسة مرض التصلب العصبي المتعدد ، والذي يستخدم مناعة المستضد الذاتي من بروتينات المايلين للحث على المناعة الذاتية لمكونات الجهاز العصبي المركزي في الفئران الحساسة ، مع إضافة مساعد فرويند الكامل (CFA) وسم السعال الديكي (PTX) لتعزيز الاستجابة المناعية الخلطية. اعتمادا على الخلفية الجينية والمستضدات المناعية ، يتم الحصول على عمليات مرضية مختلفة ، بما في ذلك الحادة أو الانتكاسية أو المزمنة ، لتقليد الأشكال السريرية المختلفة لمرض التصلب العصبي المتعدد10،11،12. تأتي المستمنات ذات الصلة المستخدمة بشكل شائع في بناء نماذج EAE من بروتينات الجهاز العصبي المركزي الذاتية ، مثل بروتين المايلين الأساسي (MBP) أو بروتين البروتين البروتيني (PLP) أو البروتين السكري قليل التغصن المياليني (MOG). تطور فئران SJL / L المحصنة ضد MBP أو PLP مسارا للانتكاس والتحويل ، ويؤدي MOG إلى تحفيز EAE التدريجي المزمن في C57BL / 6 الفئران11،12،13.

الغرض الرئيسي من العلاج المعدل للمرض (DMT) هو تقليل أعراض المرض وتحسين الوظيفة6. يتم استخدام العديد من الأدوية سريريا للتخفيف من مرض التصلب العصبي المتعدد ، ولكن لم يتم استخدام أي دواء حتى الآن لعلاجه تماما ، مما يكشف عن ضرورة العلاج التآزري. تعد الفئران C57BL / 6 حاليا الأكثر استخداما لبناء الفئران المعدلة وراثيا ، وفي هذا العمل ، تم استخدام نموذج EAE الناجم عن MOG35-55 في الفئران C57BL / 6J بمقياس من 5 نقاط لمراقبة تطور المرض. تعاني نماذج EAE أيضا من حالات مزاجية تشبه القلق وفقدان العظام ، والآفات المزيلة للميالين المعروفة على نطاق واسع. هنا ، يتم أيضا وصف طريقة تقييم أعراض EAE من وجهات نظر متعددة باستخدام اختبار المجال المفتوح وتحليل التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (Micro-CT).

Protocol

وافقت لجنة رعاية الحيوان بجامعة تونغجي على العمل الحالي ، وتم اتباع جميع إرشادات رعاية الحيوان. تم استخدام ذكور أو إناث الفئران C57BL / 6J بين 8-12 أسبوعا من العمر للتجارب. تم التأكد من أن العمر والجنس متماثلان في المجموعات التجريبية. خلاف ذلك ، تأثرت القابلية للمرض. تم إيواء الفئران في بيئة محدد…

Representative Results

بعد تحصين الفئران ، يتم تسجيل وزن جسم الفئران يوميا ، ويتم تقييم أعراضها السريرية وفقا للبروتوكول الموضح أعلاه (الخطوة 4). في الفئران C57BL / 6J المحصنة بببتيد MOG ، لأن موقع الآفة يقتصر بشكل أساسي على الحبل الشوكي ، ينتشر التسبب في فئران EAE من نهاية الذيل إلى الرأس. في بداية المرض ، تظهر فئران EAE ض?…

Discussion

مرض التصلب العصبي المتعدد هو مرض التهابي مزيل للميالين في الجهاز العصبي المركزي وهو أحد أكثر الاضطرابات العصبية شيوعا التي تسبب إعاقة مزمنة لدى الشباب ، مما يفرض عبئا كبيرا على العائلات والمجتمع 3,4. لطالما تم تصنيف مرض التصلب العصبي المتعدد على أنه مرض منا?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

يقر المؤلفون بالدعم المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32070768 ، 31871404 ، 31900658 ، 32270754) ومختبر الدولة الرئيسي لأبحاث الأدوية.

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

Riferimenti

  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
check_url/it/63866?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
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).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image