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

אינדוקציה ומדדי הערכה מגוונים של אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסיונית

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

הפרוטוקול הנוכחי מתאר אינדוקציה של אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסיונית במודל עכברי המשתמש בגליקופרוטאין מיאלין אוליגודנדרוציטים וניטור תהליך המחלה באמצעות מערכת ניקוד קלינית. תסמינים אוטואימוניים ניסיוניים הקשורים לאנצפלומיאליטיס מנותחים באמצעות ניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת של עצם הירך ובדיקת שדה פתוח כדי להעריך את תהליך המחלה באופן מקיף.

Abstract

טרשת נפוצה (MS) היא מחלה אוטואימונית טיפוסית של מערכת העצבים המרכזית (CNS) המאופיינת בחדירה דלקתית, דה-מיאלינציה ונזק אקסונאלי. נכון לעכשיו, אין אמצעים לריפוי מלא של טרשת נפוצה, אך קיימים טיפולים רבים המשנים את המחלה (DMT) כדי לשלוט בהתקדמות המחלה ולמתן אותה. ישנם קווי דמיון משמעותיים בין התכונות הפתולוגיות של מערכת העצבים המרכזית של אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסיונית (EAE) לבין חולי טרשת נפוצה. EAE נמצא בשימוש נרחב כמודל מייצג כדי לקבוע את היעילות של תרופות לטרשת נפוצה ולחקור את הפיתוח של טיפולים חדשים למחלת טרשת נפוצה. אינדוקציה פעילה של EAE בעכברים היא בעלת השפעה יציבה וניתנת לשחזור והיא מתאימה במיוחד לחקר ההשפעות של תרופות או גנים על דלקת עצבית אוטואימונית. השיטה לחיסון עכברי C57BL/6J עם גליקופרוטאין אוליגודנדרוציטים מיאלין (MOG35-55) וההערכה היומית של תסמיני המחלה באמצעות מערכת ניקוד קלינית משותפת בעיקר. בהתחשב באטיולוגיה המורכבת של טרשת נפוצה עם ביטויים קליניים מגוונים, מערכת הניקוד הקלינית הקיימת אינה יכולה לספק את הערכת הטיפול במחלה. כדי למנוע את החסרונות של התערבות אחת, אינדיקטורים חדשים להערכת EAE בהתבסס על ביטויים קליניים של מצבי רוח דמויי חרדה ואוסטאופורוזיס בחולי טרשת נפוצה נוצרים כדי לספק הערכה מקיפה יותר של טיפול בטרשת נפוצה.

Introduction

מחלות אוטואימוניות הן ספקטרום של הפרעות הנגרמות על ידי התגובה החיסונית של מערכת החיסון לאנטיגנים שלה וכתוצאה מכך נזק לרקמות או תפקוד לקוי1. טרשת נפוצה (MS) היא מחלה אוטואימונית כרונית של פולינוירופתיה במערכת העצבים המרכזית (CNS), המאופיינת בחדירה דלקתית, דה-מיאלינציה וניוון אקסונאלי עצבי 2,3. נכון לעכשיו, טרשת נפוצה השפיעה על לא פחות מ-2.5 מיליון אנשים ברחבי העולם, רובם צעירים ואנשים בגיל העמידה בגילאי 20-40, שהם לעתים קרובות עמוד השדרה של משפחותיהם והחברה. זה גרם להשפעה רבה ופגיעה במשפחות ובחברה 2,4.

טרשת נפוצה היא מחלה רב-גורמית בעלת ביטויים קליניים מגוונים ומורכבים. בנוסף להפרעות נוירולוגיות קלאסיות המאופיינות בחדירה דלקתית ודה-מיאלינציה, טרשת נפוצה מראה לעתים קרובות ליקוי ראייה, דיסקינזיה של הגפיים והפרעות קוגניטיביות ורגשיות 5,6,7. אם חולי טרשת נפוצה לא יקבלו את הטיפול הנכון והראוי, מחציתם יחיו בכיסאות גלגלים לאחר 20 שנה, וכמעט מחציתם יחוו תסמיני דיכאון וחרדה, מה שיוביל לרמות גבוהות בהרבה של מחשבות אובדניות מאשר האוכלוסייה הכללית 8,9.

למרות תקופת מחקר ארוכה, האטיולוגיה של טרשת נפוצה נותרה חמקמקה, והפתוגנזה של טרשת נפוצה עדיין לא הובהרה. מודלים חייתיים של טרשת נפוצה אפשרו לשמש ככלי בדיקה לחקר התפתחות מחלות וגישות טיפוליות חדשות, למרות ההבדלים המשמעותיים בין מערכת החיסון של המכרסם למערכת החיסון האנושית, ובמקביל חולקים כמה עקרונות בסיסיים. אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסיונית (EAE) היא כיום המודל החי האידיאלי לחקר טרשת נפוצה, המשתמשת בחסינות אוטואנטיגנית מחלבוני מיאלין כדי לגרום לאוטואימוניות למרכיבי CNS בעכברים רגישים, בתוספת אדג’ובנט מלא של פרוינד (CFA) ורעלן שעלת (PTX) כדי לשפר את התגובה החיסונית ההומורלית. בהתאם לרקע הגנטי ולאנטיגנים החיסוניים, מתקבלים תהליכי מחלה שונים, כולל חריפים, חוזרים-חוזרים או כרוניים, כדי לחקות צורות קליניות שונות של טרשת נפוצה10,11,12. האימונוגנים הרלוונטיים המשמשים בדרך כלל לבניית מודלים של EAE מגיעים מחלבוני CNS עצמיים, כגון חלבון בסיסי מיאלין (MBP), חלבון פרוטאוליפיד (PLP), או גליקופרוטאין אוליגודנדרוציטים (MOG). עכברי SJL/L מחוסני MBP או PLP מפתחים מסלול חוזר-חוזר, ו-MOG מפעיל EAE פרוגרסיבי כרוני בעכברי C57BL/611,12,13.

המטרה העיקרית של טיפול משנה מחלה (DMT) היא למזער את תסמיני המחלה ולשפר את התפקוד6. מספר תרופות משמשות קלינית כדי להקל על טרשת נפוצה, אך עדיין לא נעשה שימוש בתרופה כדי לרפא אותה לחלוטין, מה שחושף את הצורך בטיפול סינרגטי. עכברי C57BL/6 הם כיום הנפוצים ביותר לבניית עכברים מהונדסים, ובעבודה זו, מודל EAE המושרה על ידי MOG35-55 בעכברי C57BL/6J עם סולם של 5 נקודות שימש לניטור התקדמות המחלה. דוגמניות EAE סובלות גם ממצבי רוח דמויי חרדה ואובדן עצם, ומהנגעים הידועים בדמילין. כאן מתוארת גם השיטה להעריך את הסימפטומים של EAE מנקודות מבט מרובות באמצעות בדיקת שדה פתוח וניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (Micro-CT).

Protocol

הוועדה לטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת טונג’י אישרה את העבודה הנוכחית, וכל ההנחיות לטיפול בבעלי חיים בוצעו. עכברי C57BL/6J זכרים או נקבות בגילאי 8-12 שבועות שימשו לניסויים. הובטח כי הגיל והמין יהיו זהים בקבוצות הניסוי; אחרת, הרגישות למחלה הושפעה. עכברים שוכנו בסביבה ספציפית נטולת פתוגנים עם מחז?…

Representative Results

לאחר חיסון העכברים, משקל הגוף של העכברים נרשם מדי יום, והתסמינים הקליניים שלהם מוערכים על פי הפרוטוקול שתואר לעיל (שלב 4). בעכברי C57BL/6J המחוסנים בפפטיד MOG, מכיוון שמיקום הנגע מוגבל בעיקר לחוט השדרה, הפתוגנזה של עכברי EAE מתפשטת מקצה הזנב לראש. בתחילת המחלה, עכברי EAE מפגינים חולשה וצניחה של הזנב, …

Discussion

טרשת נפוצה היא מחלה דלקתית של מערכת העצבים המרכזית והיא אחת ההפרעות הנוירולוגיות הנפוצות ביותר הגורמות לנכות כרונית בקרב צעירים, ומטילה נטל עצום על המשפחות והחברה 3,4. טרשת נפוצה תמיד סווגה כמחלה אוטואימונית ספציפית לתאי T בתיווך, מה שגורם למערכת האוטואימונ…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים מכירים בתמיכת הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) והמעבדה הממלכתית לחקר תרופות.

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