JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Biologia

Induktion og forskellige vurderingsindikatorer for eksperimentel autoimmun encephalomyelitis

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

Den nuværende protokol beskriver induktionen af eksperimentel autoimmun encephalomyelitis i en musemodel ved hjælp af myelin oligodendrocytglykoprotein og overvågning af sygdomsprocessen ved hjælp af et klinisk scoringssystem. Eksperimentelle autoimmune encephalomyelitis-relaterede symptomer analyseres ved hjælp af muselårbensmikrocomputertomografianalyse og åben felttest for at vurdere sygdomsprocessen omfattende.

Abstract

Multipel sklerose (MS) er en typisk autoimmun sygdom i centralnervesystemet (CNS) præget af inflammatorisk infiltration, demyelinisering og axonal skade. I øjeblikket er der ingen foranstaltninger til at helbrede MS fuldstændigt, men flere sygdomsmodificerende terapier (DMT) er tilgængelige for at kontrollere og afbøde sygdomsprogression. Der er betydelige ligheder mellem de CNS patologiske træk ved eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE) og MS-patienter. EAE er i vid udstrækning blevet brugt som en repræsentativ model til at bestemme MS-lægemidlers effektivitet og udforske udviklingen af nye terapier til MS-sygdom. Aktiv induktion af EAE hos mus har en stabil og reproducerbar effekt og er særligt velegnet til at studere virkningerne af lægemidler eller gener på autoimmun neuroinflammation. Metoden til immunisering af C57BL/6J-mus med myelin oligodendrocytglykoprotein (MOG35-55) og den daglige vurdering af sygdomssymptomer ved hjælp af et klinisk scoringssystem deles hovedsageligt. I betragtning af den komplekse ætiologi af MS med forskellige kliniske manifestationer kan det eksisterende kliniske scoringssystem ikke tilfredsstille vurderingen af sygdomsbehandling. For at undgå manglerne ved en enkelt intervention oprettes nye indikatorer til vurdering af EAE baseret på kliniske manifestationer af angstlignende stemninger og osteoporose hos MS-patienter for at give en mere omfattende vurdering af MS-behandling.

Introduction

Autoimmune sygdomme er et spektrum af lidelser forårsaget af immunsystemets immunrespons på dets egne antigener, hvilket resulterer i vævsskade eller dysfunktion1. Multipel sklerose (MS) er en kronisk autoimmun sygdom af polyneuropati i centralnervesystemet (CNS), karakteriseret ved inflammatorisk infiltration, demyelinering og neuronal axonal degeneration 2,3. På nuværende tidspunkt har MS påvirket så mange som 2,5 millioner mennesker rundt om i verden, for det meste unge og midaldrende mennesker i alderen 20-40 år, som ofte er rygraden i deres familier og samfund. Dette har forårsaget betydelig indvirkning og skade på familier og samfund 2,4.

MS er en multifaktoriel sygdom med forskellige og komplekse kliniske manifestationer. Ud over klassiske neurologiske lidelser præget af inflammatorisk infiltration og demyelinisering viser MS ofte synshandicap, lemmer dyskinesi og kognitive og følelsesmæssige lidelser 5,6,7. Hvis MS-patienter ikke får den rette og korrekte behandling, vil halvdelen af dem leve i kørestole efter 20 år, og næsten halvdelen af dem vil opleve depressive og angstsymptomer, hvilket fører til meget højere niveauer af selvmordstanker end den generelle befolkning 8,9.

På trods af en lang forskningsperiode forbliver ætiologien af MS undvigende, og patogenesen af MS er endnu ikke blevet belyst. Dyremodeller af MS har gjort det muligt at tjene som testværktøjer til at udforske sygdomsudvikling og nye terapeutiske tilgange på trods af de betydelige forskelle mellem gnaveren og det menneskelige immunsystem, samtidig med at de deler nogle grundlæggende principper. Eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE) er i øjeblikket den ideelle dyremodel til undersøgelse af MS, som bruger autoantigenimmunitet fra myelinproteiner til at inducere autoimmunitet over for CNS-komponenter hos modtagelige mus med tilsætning af komplet Freunds adjuvans (CFA) og kighostetoksin (PTX) for at forbedre det humorale immunrespons. Afhængigt af den genetiske baggrund og immunantigener opnås forskellige sygdomsprocesser, herunder akutte, recidiverende-remitterende eller kroniske, for at efterligne forskellige kliniske former for MS10,11,12. De relevante immunogener, der almindeligvis anvendes til konstruktion af EAE-modeller, kommer fra selv-CNS-proteiner, såsom myelinbasisk protein (MBP), proteolipidprotein (PLP) eller myelin oligodendrocytglycoprotein (MOG). MBP- eller PLP-immuniserede SJL/L-mus udvikler et recidiverende-remitterende forløb, og MOG udløser kronisk progressiv EAE hos C57BL/6 mus11,12,13.

Hovedformålet med sygdomsmodificerende terapi (DMT) er at minimere sygdomssymptomer og forbedre funktion6. Flere lægemidler bruges klinisk til at lindre MS, men der er endnu ikke brugt noget lægemiddel til fuldstændigt at helbrede det, hvilket afslører nødvendigheden af synergistisk behandling. C57BL/6-mus er i øjeblikket de mest almindeligt anvendte til at konstruere transgene mus, og i dette arbejde blev en EAE-model induceret af MOG35-55 i C57BL/6J-mus med en 5-punkts skala brugt til at overvåge sygdomsprogressionen. EAE-modeller lider også af angstlignende stemninger og knogletab og de almindeligt kendte demyeliniserende læsioner. Her beskrives også metoden til at vurdere symptomerne på EAE fra flere perspektiver ved hjælp af open-field test og mikrocomputertomografi (Micro-CT) analyse.

Protocol

Animal Care Committee of Tongji University godkendte det nuværende arbejde, og alle retningslinjer for dyrepleje blev fulgt. Mandlige eller kvindelige C57BL / 6J mus mellem 8-12 uger blev brugt til forsøgene. Det blev sikret, at alder og køn var det samme i forsøgsgrupperne; Ellers blev modtageligheden for sygdommen påvirket. Mus blev anbragt i et specifikt patogenfrit miljø med skiftevis 12 timers lyse og mørke cyklusser under konstante forhold (stuetemperatur 23 ± 1 ° C, fugtighed 50% ± 10%) med fri adgang ti…

Representative Results

Efter immunisering af musene registreres musenes kropsvægt dagligt, og deres kliniske symptomer evalueres i henhold til protokollen beskrevet ovenfor (trin 4). I C57BL/6J mus immuniseret med MOG peptid, fordi placeringen af læsionen hovedsageligt er begrænset til rygmarven, spredes patogenesen af EAE-mus fra haleenden til hovedet. I begyndelsen af sygdommen udviser EAE-mus svaghed og hængende hale efterfulgt af svaghed i bagbenene, ukoordineret bevægelse og lammelse. Efterhånden som sygdommen forværres, udvikler d…

Discussion

MS er en demyeliniserende inflammatorisk sygdom i CNS og er en af de mest almindelige neurologiske lidelser, der forårsager kronisk handicap hos unge, hvilket pålægger familierog samfund en enorm byrde 3,4. MS har altid været klassificeret som en organspecifik T-cellemedieret autoimmun sygdom, der inducerer det autoimmune system til langsomt at erodere CNS, hvilket vil involvere flere systemer i hele kroppen27. Typiske kliniske symptom…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne anerkender støtten fra National Natural Science Foundation of China (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) og State Key Laboratory of Drug Research.

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