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

Induction et divers indicateurs d’évaluation de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale

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

Le présent protocole décrit l’induction d’une encéphalomyélite auto-immune expérimentale dans un modèle murin utilisant la glycoprotéine oligodendrocytaire de myéline et la surveillance du processus de la maladie à l’aide d’un système de notation clinique. Les symptômes expérimentaux liés à l’encéphalomyélite auto-immune sont analysés à l’aide d’une micro-tomodensitométrie du fémur de souris et d’un test en plein champ pour évaluer le processus de la maladie de manière exhaustive.

Abstract

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune typique du système nerveux central (SNC) caractérisée par une infiltration inflammatoire, une démyélinisation et des lésions axonales. À l’heure actuelle, il n’existe aucune mesure pour guérir complètement la SP, mais de multiples traitements modificateurs de la maladie (DMT) sont disponibles pour contrôler et atténuer la progression de la maladie. Il existe des similitudes significatives entre les caractéristiques pathologiques du SNC des patients atteints d’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) et de SEP. L’EAE a été largement utilisée comme modèle représentatif pour déterminer l’efficacité des médicaments contre la SP et explorer la mise au point de nouveaux traitements contre la SP. L’induction active de l’EAE chez la souris a un effet stable et reproductible et est particulièrement adaptée à l’étude des effets des médicaments ou des gènes sur la neuroinflammation auto-immune. La méthode d’immunisation des souris C57BL/6J avec la glycoprotéine oligodendrocytaire de myéline (MOG35-55) et l’évaluation quotidienne des symptômes de la maladie à l’aide d’un système de notation clinique sont principalement partagées. Compte tenu de l’étiologie complexe de la SEP avec diverses manifestations cliniques, le système de notation clinique existant ne peut pas satisfaire l’évaluation du traitement de la maladie. Pour éviter les lacunes d’une seule intervention, de nouveaux indicateurs permettant d’évaluer l’EAE en fonction des manifestations cliniques d’humeurs anxieuses et d’ostéoporose chez les patients atteints de SEP sont créés afin de fournir une évaluation plus complète du traitement de la SEP.

Introduction

Les maladies auto-immunes sont un spectre de troubles causés par la réponse immunitaire du système immunitaire à ses propres antigènes entraînant des lésions tissulaires ou un dysfonctionnement1. La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune chronique de polyneuropathie du système nerveux central (SNC), caractérisée par une infiltration inflammatoire, une démyélinisation et une dégénérescence axonale neuronale 2,3. À l’heure actuelle, la SEP a touché jusqu’à 2,5 millions de personnes dans le monde, principalement des jeunes et des personnes d’âge moyen âgées de 20 à 40 ans, qui sont souvent l’épine dorsale de leur famille et de la société. Cela a eu un impact et un préjudice considérables pour les familles et la société 2,4.

La SEP est une maladie multifactorielle aux manifestations cliniques diverses et complexes. En plus des troubles neurologiques classiques caractérisés par une infiltration inflammatoire et une démyélinisation, la SEP présente souvent une déficience visuelle, une dyskinésie des membres et des troubles cognitifs et émotionnels 5,6,7. Si les patients atteints de SEP ne reçoivent pas le traitement approprié et correct, la moitié d’entre eux vivront dans des fauteuils roulants après 20 ans, et près de la moitié d’entre eux éprouveront des symptômes dépressifs et anxieux, conduisant à des niveaux beaucoup plus élevés d’idées suicidaires que la population générale 8,9.

Malgré une longue période de recherche, l’étiologie de la SP reste insaisissable et la pathogenèse de la SEP n’a pas encore été élucidée. Les modèles animaux de SP ont permis de servir d’outils de test pour explorer le développement de maladies et de nouvelles approches thérapeutiques, malgré les différences significatives entre les systèmes immunitaire des rongeurs et humains, tout en partageant certains principes de base. L’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) est actuellement le modèle animal idéal pour étudier la SEP, qui utilise l’immunité autoantigénique des protéines de myéline pour induire une auto-immunité aux composants du SNC chez les souris sensibles, avec l’ajout d’adjuvant de Freund complet (CFA) et de toxine de la coqueluche (PTX) pour améliorer la réponse immunitaire humorale. Selon le bagage génétique et les antigènes immunitaires, différents processus pathogènes, y compris aigus, récurrents-rémittents ou chroniques, sont obtenus pour imiter diverses formes cliniques de SEP10,11,12. Les immunogènes pertinents couramment utilisés dans la construction des modèles EAE proviennent de protéines auto-SNC, telles que la protéine basique de myéline (MBP), la protéine protéolipide (PLP) ou la glycoprotéine oligodendrocytaire de myéline (MOG). Les souris SJL/L immunisées par MBP ou PLP développent une évolution cyclique récurrente-rémittente et le MOG déclenche une EAE progressive chronique chez les souris C57BL/611,12,13.

L’objectif principal du traitement modificateur de la maladie (DMT) est de minimiser les symptômes de la maladie et d’améliorer la fonction6. Plusieurs médicaments sont utilisés cliniquement pour soulager la SEP, mais aucun médicament n’a encore été utilisé pour la guérir complètement, révélant la nécessité d’un traitement synergique. Les souris C57BL / 6 sont actuellement les plus couramment utilisées pour construire des souris transgéniques, et dans ce travail, un modèle EAE induit par MOG35-55 chez les souris C57BL / 6J avec une échelle de 5 points a été utilisé pour surveiller la progression de la maladie. Les modèles EAE souffrent également d’humeurs anxieuses et de perte osseuse, ainsi que des lésions démyélinisantes largement connues. Ici, la méthode pour évaluer les symptômes de l’EAE à partir de perspectives multiples à l’aide d’un test en plein champ et d’une analyse de micro-tomodensitométrie (Micro-CT) est également décrite.

Protocol

Le Comité de protection des animaux de l’Université de Tongji a approuvé le présent travail et toutes les directives en matière de soins aux animaux ont été suivies. Des souris C57BL / 6J mâles ou femelles âgées de 8 à 12 semaines ont été utilisées pour les expériences. On s’est assuré que l’âge et le sexe étaient les mêmes dans les groupes expérimentaux; sinon, la susceptibilité à la maladie a été affectée. Les souris ont été logées dans un environnement spécifique exempt d’agents pa…

Representative Results

Après immunisation des souris, le poids corporel des souris est enregistré quotidiennement et leurs symptômes cliniques sont évalués selon le protocole décrit ci-dessus (étape 4). Chez les souris C57BL / 6J immunisées avec le peptide MOG, parce que l’emplacement de la lésion est principalement confiné à la moelle épinière, la pathogenèse des souris EAE se propage de l’extrémité de la queue à la tête. Au début de la maladie, les souris EAE présentent une faiblesse et un affaissement de la queue, su…

Discussion

La SEP est une maladie inflammatoire démyélinisante du SNC et est l’un des troubles neurologiques les plus courants causant une invalidité chronique chez les jeunes, imposant un fardeau énorme aux familles et à la société 3,4. La SEP a toujours été classée comme une maladie auto-immune à médiation par les lymphocytes T spécifiques aux organes, incitant le système auto-immun à éroder lentement le SNC, ce qui impliquera plusieurs systèmes dans to…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs reconnaissent le soutien de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) et du 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