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

Deneysel Otoimmün Ensefalomiyelitin İndüksiyonu ve Çeşitli Değerlendirme Göstergeleri

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

Bu protokol, miyelin oligodendrosit glikoprotein kullanılarak bir fare modelinde deneysel otoimmün ensefalomiyelitin indüklenmesini ve klinik bir skorlama sistemi kullanılarak hastalık sürecinin izlenmesini açıklamaktadır. Deneysel otoimmün ensefalomiyelit ile ilişkili semptomlar, hastalık sürecini kapsamlı bir şekilde değerlendirmek için fare femur mikro-bilgisayarlı tomografi analizi ve açık alan testi kullanılarak analiz edilir.

Abstract

Multipl skleroz (MS), inflamatuar infiltrasyon, demiyelinizasyon ve aksonal hasar ile karakterize tipik bir santral sinir sistemi (SSS) otoimmün hastalığıdır. Şu anda, MS’i tamamen tedavi etmek için herhangi bir önlem yoktur, ancak hastalığın ilerlemesini kontrol etmek ve hafifletmek için çoklu hastalık modifiye edici tedaviler (DMT) mevcuttur. Deneysel otoimmün ensefalomiyelit (EAE) ile MS hastalarının SSS patolojik özellikleri arasında anlamlı benzerlikler vardır. EAE, MS ilaçlarının etkinliğini belirlemek ve MS hastalığı için yeni tedavilerin geliştirilmesini araştırmak için temsili bir model olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Farelerde EAE’nin aktif indüksiyonu stabil ve tekrarlanabilir bir etkiye sahiptir ve özellikle ilaçların veya genlerin otoimmün nöroinflamasyon üzerindeki etkilerini incelemek için uygundur. C57BL/6J farelerin miyelin oligodendrosit glikoprotein (MOG35-55) ile bağışıklanması yöntemi ve klinik skorlama sistemi kullanılarak hastalık semptomlarının günlük değerlendirilmesi esas olarak paylaşılmaktadır. MS’in çeşitli klinik bulgularla karmaşık etiyolojisi göz önüne alındığında, mevcut klinik skorlama sistemi hastalık tedavisinin değerlendirilmesini karşılayamamaktadır. Tek bir müdahalenin eksikliklerini önlemek için, MS hastalarında anksiyete benzeri ruh hallerinin ve osteoporozun klinik belirtilerine dayanarak EAE’yi değerlendirmek için yeni göstergeler, MS tedavisinin daha kapsamlı bir değerlendirmesini sağlamak için oluşturulmuştur.

Introduction

Otoimmün hastalıklar, bağışıklık sisteminin kendi antijenlerine karşı bağışıklık tepkisinin neden olduğu, doku hasarı veya işlev bozukluğu ile sonuçlanan bir bozukluk spektrumudur1. Multipl skleroz (MS), santral sinir sisteminde (SSS) polinöropatinin kronik otoimmün bir hastalığı olup, inflamatuar infiltrasyon, demiyelinizasyon ve nöronal aksonal dejenerasyon ilekarakterizedir 2,3. Şu anda, MS dünya çapında 2,5 milyon kadar insanı, çoğunlukla ailelerinin ve toplumun bel kemiği olan 20-40 yaş arası genç ve orta yaşlı insanları etkilemiştir. Bu durum aileler ve toplum üzerinde önemli etki ve zararlara yol açmıştır 2,4.

MS, çeşitli ve kompleks klinik bulguları olan multifaktöriyel bir hastalıktır. İnflamatuar infiltrasyon ve demiyelinizasyon ile karakterize klasik nörolojik bozukluklara ek olarak, MS sıklıkla görme bozukluğu, ekstremite diskinezisi ve bilişsel ve duygusal bozukluklar gösterir 5,6,7. MS hastaları doğru ve doğru tedaviyi alamazlarsa, yarısı 20 yıl sonra tekerlekli sandalyede yaşayacak ve neredeyse yarısı depresif ve anksiyete belirtileri yaşayacak ve bu da genel popülasyondan çok daha yüksek intihar düşüncesine yol açacaktır 8,9.

Uzun bir araştırma süresine rağmen, MS’in etiyolojisi belirsizliğini korumaktadır ve MS’in patogenezi henüz aydınlatılamamıştır. MS’in hayvan modelleri, kemirgen ve insan bağışıklık sistemleri arasındaki önemli farklılıklara rağmen, aynı zamanda bazı temel ilkeleri paylaşırken, hastalık gelişimini ve yeni terapötik yaklaşımları keşfetmek için test araçları olarak hizmet etmeye izin vermiştir. Deneysel otoimmün ensefalomiyelit (EAE) şu anda, duyarlı farelerde CNS bileşenlerine otoimmüniteyi indüklemek için miyelin proteinlerinden otoantijen bağışıklığı kullanan MS’i incelemek için ideal bir hayvan modelidir ve humoral immün yanıtı arttırmak için tam Freund adjuvanı (CFA) ve boğmaca toksini (PTX) ilavesi ile birlikte. Genetik arka plana ve immün antijenlere bağlı olarak, MS10,11,12’nin çeşitli klinik formlarını taklit etmek için akut, relapsing-remitting veya kronik dahil olmak üzere farklı hastalık süreçleri elde edilir. EAE modellerinin yapımında yaygın olarak kullanılan ilgili immünojenler, miyelin bazik proteini (MBP), proteolipid proteini (PLP) veya miyelin oligodendrosit glikoproteini (MOG) gibi kendinden CNS proteinlerinden gelir. MBP veya PLP ile aşılanmış SJL / L fareleri relapsing-remitting bir seyir geliştirir ve MOG, C57BL / 6 farelerde11,12,13’te kronik ilerleyici EAE’yi tetikler.

Hastalık modifiye edici tedavinin (DMT) temel amacı, hastalık semptomlarını en aza indirmek ve fonksiyon6’yı iyileştirmektir. MS’i hafifletmek için klinik olarak çeşitli ilaçlar kullanılmaktadır, ancak henüz tamamen tedavi etmek için hiçbir ilaç kullanılmamıştır, bu da sinerjik tedavinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. C57BL / 6 fareleri şu anda transgenik fareleri oluşturmak için en yaygın kullanılanlardır ve bu çalışmada, hastalığın ilerlemesini izlemek için C57BL / 6J farelerde MOG35-55 tarafından indüklenen 5 noktalı bir EAE modeli kullanılmıştır. EAE modelleri ayrıca anksiyete benzeri ruh halleri ve kemik kaybı ve yaygın olarak bilinen demiyelinizan lezyonlardan muzdariptir. Burada, EAE semptomlarını açık alan testi ve mikro-bilgisayarlı tomografi (Mikro-BT) analizi kullanarak çoklu perspektiflerden değerlendirme yöntemi de açıklanmaktadır.

Protocol

Tongji Üniversitesi Hayvan Bakım Komitesi mevcut çalışmayı onayladı ve tüm hayvan bakım kurallarına uyuldu. Deneyler için 8-12 haftalık erkek veya dişi C57BL/6J fareler kullanıldı. Deney gruplarında yaş ve cinsiyetin aynı olması sağlanmış; aksi takdirde, hastalığa duyarlılık etkilendi. Fareler, sabit koşullar altında (oda sıcaklığı 23 ± 1 ° C, nem% 50 ±% 10) alternatif 12 saat açık ve karanlık döngülere sahip patojensiz belirli bir ortamda barındırıldı. <p class="jove_title…

Representative Results

Farelerin bağışıklanmasından sonra, farelerin vücut ağırlığı günlük olarak kaydedilir ve klinik semptomları yukarıda açıklanan protokole göre değerlendirilir (adım 4). MOG peptidi ile aşılanmış C57BL / 6J farelerde, lezyonun yeri esas olarak omurilikle sınırlı olduğundan, EAE farelerinin patogenezi kuyruk ucundan başa doğru yayılır. Hastalığın başlangıcında, EAE fareleri kuyruğun zayıflığı ve sarkması, ardından arka bacakların zayıflığı, koordinasyonsuz hareket ve felç s…

Discussion

MS, MSS’nin demiyelinizan inflamatuar bir hastalığıdır ve gençlerde kronik sakatlığa neden olan en yaygın nörolojik bozukluklardan biridir ve ailelere ve topluma büyük bir yük getirmektedir 3,4. MS her zaman organa özgü bir T hücresi aracılı otoimmün hastalık olarak sınıflandırılmıştır ve otoimmün sistemi CNS’yi yavaşça aşındırmaya teşvik eder, bu da vücutta birden fazla sistemi içerecektir27. Tipik klini…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı’nın (32070768, 31871404, 31900658, 32270754) ve Devlet Anahtar İlaç Araştırmaları Laboratuvarı’nın desteğini kabul etmektedir.

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