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Experimentelle Autoimmun-Enzephalomyelitis (EAE) ist ein etabliertes Tiermodell für multiple Sklerose. C57BL / 6 Mäuse mit Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG)-Peptid 35-55 (MOG 35-55) immunisiert, was zu einer aufsteigenden schlaffen Lähmung durch autoreaktive Immunzellen im zentralen Nervensystem verursacht. Protokolle für die Krankheitsinduktion und Überwachung diskutiert.
Multiple Sklerose ist eine chronisch neuroinflammatorische demyelinisierende Erkrankung des zentralen Nervensystems mit einem starken neurodegenerative Komponente. Während die genaue Ätiologie der Erkrankung ist noch unklar, werden autoreaktive T-Lymphozyten haben eine zentrale Rolle in der Pathophysiologie spielen. MS-Therapie ist nur teilweise wirksam, so weit und Forschungsanstrengungen fortsetzen, um unser Wissen über die Pathophysiologie der Erkrankung zu erweitern und neue Behandlungsstrategien zu entwickeln. Experimentelle Autoimmun-Enzephalomyelitis (EAE) ist das am häufigsten Tiermodell für MS teilen viele klinische und pathophysiologische Funktionen. Es gibt eine breite Vielfalt von EAE-Modellen, die unterschiedliche klinische, immunologische und histologische Aspekte der menschlichen MS reflektieren. Aktiv-induzierten EAE bei Mäusen ist die einfachste Modell mit induzierbaren robuste und reproduzierbare Ergebnisse. Es ist besonders für die Untersuchung der Wirkungen von Drogen oder von bestimmten Genen mit Hilfe transgener Mäuse durch Autoimmun Neuroi herausgefordert geeignetnflammation. Daher werden die Mäuse mit ZNS-Homogenate oder Peptide von Myelin-Proteinen immunisiert. Aufgrund der niedrigen immunogene Potential dieser Peptide werden starke Adjuvantien verwendet. EAE Suszeptibilität und Phänotyp abhängig von der gewählten Antigen und Nagetier-Stamm. C57BL / 6 Mäuse sind das häufig verwendete Stamm für transgene Maus Konstruktion und reagieren unter anderem auf Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG). Das immunogene Epitop MOG 35-55 in komplettem Freund-Adjuvans (CFA) vor der Immunisierung und Pertussis-Toxin ausgesetzt wird am Tag der Immunisierung appliziert und zwei Tage später. Mäuse entwickeln eine "klassische" selbst beschränkt monophasische EAE mit aufsteigend schlaffe Lähmung innerhalb 9-14 Tage nach der Immunisierung. Mäuse werden täglich mit einer klinischen Scoring-System für 25-50 Tage ausgewertet. Besondere Überlegungen für die Pflege Entnahme von Tieren mit EAE sowie Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen dieses Modells werden diskutiert.
Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische entzündliche demyelinisierende Erkrankung des zentralen Nervensystems, wobei die Zerstörung der Oligodendrozyten und Neuronen resultiert in heterogenen und Akkumulieren der klinischen Symptome. MS wird als prototypische Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) angesehen und Tiermodelle entwickelt worden, um Licht auf die komplexe Pathogenese vergießen. Darüber hinaus sind die aktuellen Therapien nur teilweise wirksam und zielen vor allem auf die entzündliche Phase der Krankheit, während die neurodegenerative Komponente ist wahrscheinlich die größte Herausforderung für zukünftige therapeutische Ansätze 1,2.
Während die genaue Ätiologie der Erkrankung ist noch unklar ist, wird eine Autoimmunreaktion gegen Epitope auf der Myelinscheide der Axone im ZNS angenommen, um den Ausbruch der Krankheit zu provozieren. Dysregulation des Immunsystems, genetische Anfälligkeit und Umweltfaktoren (z. B. Infektionen, Vitamin D), um es glaubenEinfluss zentrale Aspekte der pathophysiologischen Mechanismen von MS.
Drei verschiedene Arten von Tiermodellen sind derzeit für die Erforschung der pathologischen Mustern der MS etabliert: Viral-Modelle wie Theiler murinen Enzephalomyelitis Virus (TMEV), Modelle von toxischen Stoffen wie Cuprizon induziert und schließlich verschiedene Varianten der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) 3, 4. Obwohl sie alle Funktionen von MS zu imitieren, sie unterscheiden sich enorm in den zugrunde liegenden pathologischen Merkmale wie die Beteiligung des adaptiven Immunsystems. EAE ist die häufigste Tiermodell, wie es ist besonders nützlich, um neuroinflammatorischen Wege zu untersuchen und dient als "proof-of-principle"-Modell für die Wirksamkeit neuer Behandlungsstrategien oft 5,6. EAE kann in vielen verschiedenen Tiere (zB Mäuse, Ratten, miniswine, Meerschweinchen, Hühner, oder Primaten) induziert werden. Allerdings haben sich die Mäuse am häufigsten verwenden, Arten, die zumindest teilweise istden Ausbau von anspruchsvollen Repertoire transgenen oder Knockout-Mäusen 7.
Die Pathophysiologie der EAE wird auf die Reaktion des Immunsystems gegen Gehirn-spezifischen Antigenen. Diese Reaktion führt zu Entzündung und Zerstörung der Buch Antigen-Strukturen, was zu neurologischen und pathologischen Merkmale, die vergleichbar denen bei MS-Patienten beobachtet. Drei verschiedene Ansätze unterschieden werden: Aktiv-induzierten EAE (AEAE, aktive Immunisierung), passiv übertragenen EAE (peae; Übertragung von enzephalitogenen Zellen von einem immunisierten Tier), und vor kurzem spontane EAE Mausmodellen (SEAE), die die Untersuchung von Autoimmun ermöglichen Mechanismen ohne exogene Manipulation. Der einfachste Modell ist induzierbaren AEAE bei Mäusen was in schnelle und robuste Ergebnisse. Dieses Modell wird als der "Goldstandard" der neuroimmunologischen Tiermodellen von vielen Forschern im Bereich 8 betrachtet.
Für AEAE Induktion, das Tiermit einer subkutanen Injektion einer Emulsion, bestehend aus dem ausgewählten Antigen immunisiert und komplettem Freund-Adjuvans (CFA), begleitet von einer intraperitonealen Injektion von Pertussis-Toxin am Tag der Immunisierung und zwei Tage später. Folglich werden Myelin-spezifischen T-Lymphozyten in der Peripherie aktiviert und in das CNS durch die Blut-Hirn-Schranke. Beim Eintritt in das ZNS werden T-Zellen durch lokale Infiltration und Antigen-präsentierende Zellen, was in nachfolgenden Entzündungskaskaden, die Beteiligung von anderen Zellen wie Monozyten oder Makrophagen und schließlich in Demyelinisierung und axonalen Zelltod 9 aktiviert. Je nach der Immunisierungsprotokoll und Kombination der Maus-Stamm (z. B. C57BL / 6, SJL / J, Biozzi) und Antigen (zB Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG), basisches Myelinprotein (MBP), Myelin-Proteolipidprotein (PLP)), die Krankheit Natürlich kann eine akute, chronische progressive oder mit schubförmig remittierenden Krankheitsverlauf zu nehmen.
C57BL / 6 Mäuse wurden am häufigsten verwendete Stamm transgener Mäuse Konstruktion werden und eine wachsende Vielzahl von Knockout oder transgenen Mäusen ist. Wir beschreiben ein Protokoll für die Immunisierung von C57BL / 6 Mäusen, die mit MOG-Peptid 35-55 10, die in einem einphasigen EAE mit ersten Symptome nach 9-14 Tage, maximal Krankheit etwa 3-5 Tage nach Krankheitsbeginn und langsam und Teilsymptom Erholung führt in den nächsten 10-20 Tage. Als das immunogene Potential der MOG 35-55 Peptid allein nicht ausreicht, um Krankheit zu induzieren, sind Hilfsstoffe wie CFA erforderlich. Es wird angenommen, daß die Komponenten des CFA aktivieren mononukleären Phagozyten Induktion der Phagozytose dieser Moleküle und die Sekretion von Zytokinen. Dies führt zur Verlängerung der Anwesenheit von Antigenen und einem effizienteren Transport dieser an das lymphatische System. EAE-Induktion wird durch Anwendung von Pertussis-Toxin (PT), die unter anderem vorgeschlagen worden, zu modulieren erleichtertdie Blut-Hirn-Schranke und die immunologische Reaktionsfähigkeit selbst 11. Nach Induktion der Krankheit, ist besondere Vorsicht für die tägliche Auswertung der Mäuse Krankheitssymptome eingenommen werden.
1. Allgemeine Kommentare für Maus-Experimente
2. Vorbereitung der MOG 35-55 Emulsion
3. Herstellung von Pertussis Toxin
4. Tier Immunisierung
5. EAE Überwachung
Klasse | Klinische Zeichen | Kommentar |
0 | Keine klinischen Anzeichen | Normalen Gang, Schwanz bewegt sich und kann angehoben werden, Wraps Schwanz um einen runden Gegenstand, wenn Maus ist an der Basis des Schwanzes gehalten |
1 | Teilweise schlaffen Schwanz | Normalen Gang der Schwanzspitze erschlafft |
2 | Gelähmt Schwanz | Normalen Gang, Dachschrägen Schwanz |
3 | Hinterbeinparese, unkoordinierte Bewegung | Unkoordinierten Gang, Heck hinkt, Hinterbeine reagieren auf Kneifen |
4 | Ein Hinterbein gelähmt | Unkoordinierten Gang mit einem Hinterbein Ziehen, Schwanz hinkt, ist ein Hinterbein nicht reagiert zu kneifen |
5 | Beide Hinterbeine gelähmt | Unkoordinierten Gang mit beiden Hinterbeine ziehen, Schwanz hinkt, haben beide Hinterbeine nicht reagiert zu kneifen |
6 | Hinterbeine gelähmt, Schwäche in den Vordergliedmaßen | Unkoordinierten Gang mit Vorderbeine kämpfen, um Körper, Vorderbeine Reflex nach Kneifen zu ziehen, hinkt Schwanz |
7 | Hinterbeine gelähmt, ein Vorderbein gelähmt | Maus nicht bewegen kann, antwortet ein Vorderbein bis zu den Zehen Prise, hinkt Schwanz |
8 | Hinterbeine gelähmt, beide Vorderbeine gelähmt | Maus kann sich nicht bewegen, beide Vorderbeine nicht bis Fuß Prise reagieren, hinkt Schwanz |
9 | Moribund | Keine Bewegung, Atmung verändert |
10 | Tod |
Tabelle 1. Klinische Scoring-System.
Nach der Immunisierung haben Mäusen, die täglich für Gewichtsveränderungen und die klinischen Symptome beurteilt werden. Krankheit beginnt in der Regel mit einer Reduktion von Gewicht, das beginnen könnte 1-2 Tage vor der EAE-Symptome sichtbar sind korreliert. Klinische Zeichen der EAE beginnen in der Regel zwischen 9 und 14 Tage nach der Immunisierung. Als Läsionen werden überwiegend an das Rückenmark in MOG-EAE in C57BL / 6 Mäusen lokalisiert, sie entwickeln in der Regel überwiegend motorische Symptome in einer kaudal rostral Muster. Ein beispielhaftes Bild von einem immunisierten Maus mit EAE-Symptome (Note 6) ist in Fig. 1A dargestellt. Einige atypische EAE Symptome können auch auftreten, wie Walzen in axialer drehfest, Partitur gebeugt Aussehen oder Überempfindlichkeit, die nicht in der klassischen EAE reflektiert sind in Tabelle 1 dargestellt. Wie motorischen Symptome sind das Hauptmerkmal in diesem Modell, wird dieser Score uns ein guter Indikator für die Schwere der Erkrankung. Verschiedene Überwachungssysteme (z. B. mit 0 -5 oder 0-6) und komplexer Verbund Partituren Bewertung verschiedener Defizite wurden ebenfalls veröffentlicht. Bitte beachten Sie, dass Mäuse mit schweren Symptomen haben, um aus dem Experiment nach der jeweiligen institutionellen Tierpflege und Verwendung Ausschusses. Mäuse zeigen in der Regel teilweise Erholung der Symptome in den nächsten 10-20 Tage. Ein Vertreter Krankheitsverlauf ist in 1B dargestellt. Es gibt verschiedene Zeitpunkte während EAE, die für die Beurteilung der Zielparameter von Interesse sind. Einige typische Tests, die oft festgestellt werden können, sind sehr kurz beschrieben. Bei maximaler Krankheit, können Mäuse für Zytokin-Produktion oder Proliferation nach Restimulation der isolierten Immunzellen mit MOG 35-55 Peptid in vitro (MOG Recall-Test) ausgewertet werden. Immunzellen können auch aus dem Gehirn und dem Rückenmark von Mäusen mit EAE-Symptome isoliert und weiterverarbeitet werden, z. B. durch Durchflusszytometrie. Die histologische Analyse von Rückenmarksabschnitte können bei Krankheit m durchgeführt werdenaximale Läsion für Last-und Demyelinisierung, während zu späteren Zeitpunkten Marker für Neurodegeneration und neuronalen Zelltod von Interesse sein könnten.
Abbildung 1. Vertreter EAE Ergebnisse. A. Repräsentative Bild von einem immunisierten C57BL / 6 Maus mit EAE-Symptome (EAE Score 6). B. Repräsentative Krankheitsverlauf nach der Immunisierung über 30 Tage. Die Daten werden als Mittelwert und Standardabweichung vom Mittelwert dargestellt (n = 5). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
Eine Vielzahl von unterschiedlichen EAE-Modellen mit aktiven Immunisierungsprotokolle in den letzten Jahrzehnten beschrieben worden. Während Rattenmodelle sind weit bis vor kurzem verwendet werden, sind Mäuse jetzt zu den beliebtesten Modellorganismus für EAE Forschung. Diese Entwicklung ist unter anderem aufgrund des breiten und ständig wachsenden Repertoire an verfügbaren transgenen Mäusen. Immunisierung von C57BL / 6 Mäusen, die mit MOG-Peptid 35-55 ist eine der am weitesten verbreiteten EAE-Modellen und kann als zuverlässige und reproduzierbare und gut zu handhabende Tiermodell berücksichtigt werden. In vielen neuroimmunologischen Labor, ist MOG 35-55 induzierten EAE als Modell der Wahl etabliert, während andere EAE-Modelle sind für die besonderen experimentellen Fragen verwendet.
Ein kritischer Punkt ist die Planung der Versuchseinstellungen, um sicherzustellen, dass EAE Experimente methodisch korrekt durchgeführt. Für die interne Validität, geblendet Scoring der Krankheitssymptome sehr zu empfehlen. Erfahrungmentellen Gruppen sollte das Alter, das Gewicht-und Sex-Mäusen abgestimmt und sollte zufällig den Behandlungsgruppen zugeteilt werden. Experimente sollten immer in Übereinstimmung mit den Tierschutzvorschriften durchgeführt werden. EAE Studien sind oft zu schwach und müssen statistische Typ-II-Fehler nicht zu berücksichtigen. Daher vor den Experimenten, Probengröße Berechnungen durchgeführt werden. Notwendige Gruppengrößen sind abhängig von der erwarteten Effektgröße. Anhörung eines Sachverständigen für die statistische Analyse könnte, bevor EAE-Experimente berücksichtigt werden.
Einige Einschränkungen des Protokolls müssen im Auge behalten werden. Am wichtigsten ist, ist die Interpretation der Daten AEAE durch die Art der Immunisierung unter Verwendung von Hilfs-und Pertussis-Toxin, die sowohl zusätzliche Einfluß auf die immunologische Reaktion beeinträchtigt haben. Es sollte auch berücksichtigt, dass die MOG-EAE 35-55 Modell zeigt vor allem eine CD4 + T-Zell-Immunantwort angetrieben werden. CD8 + T-Zellen und B-Zellen spieleneine weniger prominente Rolle und alternative Protokolle sollten bei der Bewältigung dieser Zelltypen werden. Die zu erwartende Krankheitsverlauf ist akut, einphasige und Selbst begrenzt. Alternativ kann ein schubförmiger Verlauf der Krankheit auch in alternative EAE-Modellen erreicht werden. Eine weitere wichtige Begrenzung des Protokolls ist eine gewisse Neigung zu der immunologischen Komponente des MS Pathophysiologie. In den letzten Jahren hat sich immer deutlicher gezeigt, dass MS eine starke neurodegenerative Komponente. Der Tod von Oligodendrozyten und Neuronen führt zu einer fortschreitenden Anhäufung von neurologischen Defiziten. Es ist zu berücksichtigen, dass die EAE-Modell möglicherweise nicht vollständig geeignet, um Fragen zu Experiment neurodegenerative Mechanismen von Autoimmunentzündung anzugehen. Alternative Tiermodellen mit Fokus auf ZNS-Pathologie können berücksichtigt werden - z. B. die Cuprizon Modell, das toxische Demyelinisierung Kompromisse ohne Beteiligung des peripheren Immunsystems.
Das beschriebene Protokoll als Grundneuroimmunologischen experimentellen Modell zu betrachten und können für andere Anwendungen modifiziert werden. Die oben beschriebenen experimentellen Verfahren kann leicht auf andere Protokolle, die von EAE-Mäusen unterschiedlicher Stämme aufgetragen werden, oder die Art und Menge des Proteins (z. verwenden PLP 139-151 Peptid-und SJL-Mäusen für eine schubförmig-remittierender EAE Krankheitsverlauf, die sich besonders für die Beurteilung therapeutischer ist Auswirkungen auf die Rückfälle). Das beschriebene Protokoll kann auch für die adoptive Transferexperimente (passive EAE) verwendet werden. In diesem Modell werden C57BL / 6 Mäusen, die mit MOG-Peptid 35-55 und CFA wie oben beschrieben immunisiert. Im Gegensatz dazu wird das Pertussis-Toxin nicht erforderlich. Nach 7-15 Tage, Milz oder Lymphknoten isoliert und Immunzellen in vitro mit MOG-Peptid 35-55 und verschiedene Zytokine, bevor sie in einer neuen Gruppe von Mäusen übertragen C57BL/6se restimuliert. Diese Mäuse entwickeln Empfänger EAE ein paar Tage früher als bei klassischensischen Immunisierung. In-vitro-Bedingungen können für spezifische immunologische Fragen variiert werden (z. B. Polarisation in T H 1 oder T H 17-Zellen).
Manchmal kann niedrige Krankheitshäufigkeit oder schwache Symptome eine experimentelle Herausforderung sein. Einige Empfehlungen für die Fehlersuche sind:
- Schwere der Erkrankung kann mit unterschiedlichen Mengen an Peptid / Maus variiert werden.
- Optimale CFA Konzentration 1-5 mg / ml variieren. Betrachten wir eine Titration von CFA bei der Festlegung der Experimente. Bitte beachten Sie die jeweiligen Richtlinien des jeweiligen institutionellen Tierpflege und Verwendung Ausschuss für zulässig CFA Konzentrationen so viele Vorschriften verbieten CFA-Konzentrationen über 2 mg / ml.
- Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung der Emulsion beschrieben. Alternative Methoden, wie Vortex für 1 Stunde oder Beschallung könnte erwogen werden, wenn schlechte Emulgieren als possib berücksichtigt werdenle Fehlerquelle.
- Alter, Geschlecht, Jahreszeit und Umweltbedingungen in der Tierhaltung sind wichtige Faktoren, die EAE-Anfälligkeit beeinflussen. Es sollte sichergestellt werden, dass die Bedingungen vergleichbar sind unabhängige Experimente.
Wie oben beschrieben, kann die genannte Protokoll als Ausgangspunkt für die adoptive EAE Experimente eingesetzt werden. Dieses Modell ist besonders für die Trennung peripheren und ZNS-Wirkungen einer genetischen Phänotyp (z. B. durch Übertragen encephalitogenen Knockout-Zellen in Wildtyp-Empfängermäuse) und für bestimmte immunologische Fragen wie der Phänotyp der Zellen übertragen gründlich charakterisiert geeignet. Die neueste Entwicklung in EAE Forschung in den letzten Jahren sind T-Zell-Rezeptor transgenen Mäusen. Diese Mäuse entwickeln EAE-Symptome spontan und ohne äußeren Einfluss zu umgehen das Problem der adjuvanten Impfung. Dieses Modell erfordert jedoch große Mengen an Tieren breeding bis ausreichende Gruppengrößen zu gewährleisten. Bewertung der Knockout-Mäuse erfordert Kreuzung vor der EAE-Experimente im Gegensatz zu AEAE. Wie jede Maus entwickelt Krankheitssymptome an einem anderen Tag kann Bewertung der neuen Stoffe ziemlich kompliziert sein. Daher bleibt der Wert der klassischen AEAE für neuroimmunologische unangefochten.
Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.
Diese Arbeit wurde durch das Interdisziplinäre Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) Münster (SEED 12.03, SB) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Female C57BL/6 mice, age 10-12 weeks, ~20 g weight | e.g. Jackson Laboratory, Charles River | ||
MOG35-55 (MEVGWYRSPFSRVVHLYRNGK) | e.g. Pepceuticals Ltd | Store at -20 °C | |
Incomplete Freund’s adjuvant (IFA) | e.g. Sigma-Aldrich Co. | F5506 | Store at 4 °C |
Syringes, 1 ml with 26 G 3/8 in needle | e.g. Becton Dickinson & Co. | 309625 | |
Syringes, 2 ml | e.g. B. Braun | 7389 | |
Needles, 25 G 5/8 in and 30 G 1/2 in | e.g. Becton Dickinson & Co., | 305122, 305106 | |
Three way valve | e.g. B. Braun | 16494 C | |
Pertussis toxin, lyophilized in buffer | Enzo Life Sciences Inc. | BML-G100 | Store at 4 °C |
M. tuberculosis H37 RA | BD Difco | 231141 | Store at 4 °C |
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