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

Inductie- en diverse beoordelingsindicatoren van experimentele auto-immuun encefalomyelitis

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

Het huidige protocol beschrijft de inductie van experimentele auto-immune encefalomyelitis in een muismodel met behulp van myeline oligodendrocytenglycoproteïne en het monitoren van het ziekteproces met behulp van een klinisch scoresysteem. Experimentele auto-immuun encefalomyelitis-gerelateerde symptomen worden geanalyseerd met behulp van muis femur micro-computertomografie analyse en open veld test om het ziekteproces uitgebreid te beoordelen.

Abstract

Multiple sclerose (MS) is een typische auto-immuunziekte van het centrale zenuwstelsel (CZS) gekenmerkt door inflammatoire infiltratie, demyelinisatie en axonale schade. Momenteel zijn er geen maatregelen om MS volledig te genezen, maar er zijn meerdere ziektemodificerende therapieën (DMT) beschikbaar om de progressie van de ziekte te beheersen en te verminderen. Er zijn significante overeenkomsten tussen de pathologische kenmerken van het CZS van experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE) en MS-patiënten. EAE is op grote schaal gebruikt als een representatief model om de werkzaamheid van MS-geneesmiddelen te bepalen en de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor MS-ziekte te onderzoeken. Actieve inductie van EAE bij muizen heeft een stabiel en reproduceerbaar effect en is bijzonder geschikt voor het bestuderen van de effecten van geneesmiddelen of genen op auto-immuun neuro-inflammatie. De methode voor het immuniseren van C57BL/6J-muizen met myeline-oligodendrocytenglycoproteïne (MOG35-55) en de dagelijkse beoordeling van ziektesymptomen met behulp van een klinisch scoresysteem wordt voornamelijk gedeeld. Gezien de complexe etiologie van MS met diverse klinische manifestaties, kan het bestaande klinische scoresysteem niet voldoen aan de beoordeling van de behandeling van de ziekte. Om de tekortkomingen van een enkele interventie te voorkomen, worden nieuwe indicatoren gecreëerd om EAE te beoordelen op basis van klinische manifestaties van angstachtige stemmingen en osteoporose bij MS-patiënten om een uitgebreidere beoordeling van ms-behandeling te bieden.

Introduction

Auto-immuunziekten zijn een spectrum van aandoeningen veroorzaakt door de immuunrespons van het immuunsysteem op zijn eigen antigenen, wat resulteert in weefselbeschadiging of disfunctie1. Multiple sclerose (MS) is een chronische auto-immuunziekte van polyneuropathie in het centrale zenuwstelsel (CZS), gekenmerkt door inflammatoire infiltratie, demyelinisatie en neuronale axonale degeneratie 2,3. Op dit moment heeft MS maar liefst 2,5 miljoen mensen over de hele wereld getroffen, voornamelijk jonge en middelbare leeftijden van 20-40 jaar, die vaak de ruggengraat vormen van hun familie en samenleving. Dit heeft aanzienlijke impact en schade veroorzaakt voor gezinnen en de samenleving 2,4.

MS is een multifactoriële ziekte met diverse en complexe klinische manifestaties. Naast klassieke neurologische aandoeningen die worden gekenmerkt door inflammatoire infiltratie en demyelinisatie, vertoont MS vaak visuele beperkingen, limb dyskinesie en cognitieve en emotionele stoornissen 5,6,7. Als MS-patiënten niet de juiste en juiste behandeling krijgen, zal de helft van hen na 20 jaar in een rolstoel leven en bijna de helft van hen zal depressieve en angstsymptomen ervaren, wat leidt tot veel hogere niveaus van zelfmoordgedachten dan de algemene bevolking 8,9.

Ondanks een lange onderzoeksperiode blijft de etiologie van MS ongrijpbaar en is de pathogenese van MS nog niet opgehelderd. Diermodellen van MS hebben het mogelijk gemaakt om te dienen als testinstrumenten om ziekteontwikkeling en nieuwe therapeutische benaderingen te verkennen, ondanks de aanzienlijke verschillen tussen het knaagdier en het menselijke immuunsysteem, terwijl tegelijkertijd enkele basisprincipes worden gedeeld. Experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE) is momenteel het ideale diermodel voor het bestuderen van MS, dat autoantigeenimmuniteit van myeline-eiwitten gebruikt om auto-immuniteit te induceren voor CZS-componenten bij gevoelige muizen, met de toevoeging van complete Freund’s adjuvans (CFA) en kinkhoesttoxine (PTX) om de humorale immuunrespons te verbeteren. Afhankelijk van de genetische achtergrond en immuunantigenen worden verschillende ziekteprocessen, waaronder acute, relapsing-remitting of chronisch, verkregen om verschillende klinische vormen van MS 10,11,12 na te bootsen. De relevante immunogenen die vaak worden gebruikt bij de constructie van EAE-modellen zijn afkomstig van zelf-CZS-eiwitten, zoals myeline-basiseiwit (MBP), proteolipide-eiwit (PLP) of myeline-oligodendrocytenglycoproteïne (MOG). MBP- of PLP-geïmmuniseerde SJL / L-muizen ontwikkelen een relapsing-remitting-cursus en MOG triggert chronische progressieve EAE bij C57BL / 6-muizen 11,12,13.

Het belangrijkste doel van disease-modifying therapy (DMT) is het minimaliseren van ziektesymptomen en het verbeteren van functie6. Verschillende geneesmiddelen worden klinisch gebruikt om MS te verlichten, maar er is nog geen medicijn gebruikt om het volledig te genezen, wat de noodzaak van synergetische behandeling onthult. C57BL / 6-muizen zijn momenteel de meest gebruikte om transgene muizen te construeren, en in dit werk werd een EAE-model geïnduceerd door MOG35-55 in C57BL / 6J-muizen met een 5-puntsschaal gebruikt om de progressie van de ziekte te volgen. EAE-modellen lijden ook aan angstachtige stemmingen en botverlies, en de alom bekende demyeliniserende laesies. Hier wordt ook de methode beschreven om de symptomen van EAE vanuit meerdere perspectieven te beoordelen met behulp van open-veldtest en micro-computertomografie (Micro-CT) -analyse.

Protocol

Het Animal Care Committee van tongji University keurde het huidige werk goed en alle richtlijnen voor dierenverzorging werden gevolgd. Mannelijke of vrouwelijke C57BL/6J muizen tussen 8-12 weken oud werden gebruikt voor de experimenten. Er werd voor gezorgd dat de leeftijd en het geslacht in de experimentele groepen hetzelfde waren; anders werd de gevoeligheid voor de ziekte aangetast. Muizen werden gehuisvest in een specifieke pathogeenvrije omgeving met afwisselend 12 uur lichte en donkere cycli onder constante omstand…

Representative Results

Na immunisatie van de muizen wordt het lichaamsgewicht van de muizen dagelijks geregistreerd en worden hun klinische symptomen geëvalueerd volgens het hierboven beschreven protocol (stap 4). Bij C57BL /6J-muizen geïmmuniseerd met MOG-peptide, omdat de locatie van de laesie voornamelijk beperkt is tot het ruggenmerg, verspreidt de pathogenese van EAE-muizen zich van het staarteinde naar het hoofd. Aan het begin van de ziekte vertonen EAE-muizen zwakte en hangen van de staart, gevolgd door zwakte van de achterpoten, onge…

Discussion

MS is een demyeliniserende ontstekingsziekte van het CZS en is een van de meest voorkomende neurologische aandoeningen die chronische invaliditeit bij jongeren veroorzaken, waardoor gezinnen en de samenleving een enorme last krijgen 3,4. MS is altijd geclassificeerd als een orgaanspecifieke T-cel-gemedieerde auto-immuunziekte, waardoor het auto-immuunsysteem langzaam het CZS uitholt, waarbij meerdere systemen in het hele lichaam betrokken zijn27…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs erkennen de steun van de National Natural Science Foundation of China (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) en het 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