Method Article
* These authors contributed equally
This protocol describes how to determine whether pharmacological treatments for experimental autoimmune encephalomyelitis show CNS protection as a consequence of suppressing immune cell infiltration or are neuroprotective during the onslaught of immune cell infiltration.
A major hallmark of the autoimmune demyelinating disease multiple sclerosis (MS) is immune cell infiltration into the brain and spinal cord resulting in myelin destruction, which not only slows conduction of nerve impulses, but causes axonal injury resulting in motor and cognitive decline. Current treatments for MS focus on attenuating immune cell infiltration into the central nervous system (CNS). These treatments decrease the number of relapses, improving quality of life, but do not completely eliminate relapses so long-term disability is not improved. Therefore, therapeutic agents that protect the CNS are warranted. In both animal models as well as human patients with MS, T cell entry into the CNS is generally considered the initiating inflammatory event. In order to assess if a drug protects the CNS, any potential effects on immune cell infiltration or proliferation in the periphery must be ruled out. This protocol describes how to determine whether CNS protection observed after drug intervention is a consequence of attenuating CNS-infiltrating immune cells or blocking death of CNS cells during inflammatory insults. The ability to examine MS treatments that are protective to the CNS during inflammatory insults is highly critical for the advancement of therapeutic strategies since current treatments reduce, but do not completely eliminate, relapses (i.e., immune cell infiltration), leaving the CNS vulnerable to degeneration.
טרשת נפוצה (MS) מאופיין נגעים דלקתיים בעיקר באזורי חומר לבנים של המוח כבר בשלב מוקדם. אחרי התקדמות לטווח ארוך, ניוון החומר האפור הוא זוהה על ידי הדמיה MRI ומסמן את השלב ניווניות של המחלה. דבקת תגובתי, פגיעה במיאלין, ונזק אקסונלית בחומר הלבן מיוחסות CNS-שחדר תאי חיסון. אף אחד מהטיפולים המשמשים כיום MS הפוכה או ישירות למנוע ניוון מוחיים של מערכת העצבים המרכזית - במקום זאת, הם להפחית את הדלקת על ידי הפחתת הפעלת תא T ו / או חדירה לתוך מערכת העצבים המרכזית. כי אין תרופה לטרשת נפוצה למטופלים בעזרת טיפולים שוטפים ממשיכים לחוות את התקדמות מחלה, תגליות של תרופות המונעות אובדן demyelination ו עצבי חשובות באופן קריטי. עם זאת, הבחנה בין השפעות על תאי מערכת החיסון לבין אלה על מערכת העצבים המרכזית יכול להיות קשה נסיוני, כמו התוצאה - כלומר, נזק מופחת של מערכת העצבים המרכזית - נראה same תלות המנגנונים שבאמצעותם היא מתרחשת. לכן, הערכה של גינת CNS חייבת להיות שותפות עם ערכות של CNS-שחדר תאים חיסוניים ושגשוגם של תאים חיסוניים בפריפריה כדי לקבוע כיצד תרופתי סוכנים להשפיע מנגנוני מחלה.
Encephalomyelitis אוטואימוניות ניסויי (EAE) הוא מודל חי מבוסס היטב של מחלות דלקתיות אוטואימוניות כי היו אחראי ישירות על גילוי תרופות המשמש כיום לטיפול בטרשת נפוצה 1-4. עכברים משמשים לעתים קרובות EAE, עם C57BL / 6 עכברים להיות זן פופולרי מבוסס על הזמינות של וריאנטים גנטיים. C57BL / 6 עכברים מושרים עם EAE להפגין התקדמות מחלה כרונית עם הופעה כ -10 יום-אינדוקציה פוסט. הסתננות של parenchyma חוט השדרה ובמוח הקטן אופיינית histopathology של החיות האלה, עם העדר החדיר של parenchyma קליפת מוח 5. בנוסף, נגעים קורטיקליים demyelination ב bגשם הם מסימני ההיכר של המחלה 6-9, אשר נעדרים יחסית C57BL / 6 עכברים. לכן, זה עשוי להיות עדיף במידת האפשר להשתמש בעכברים SJL, אשר יש בשלב ההתקפי המחלה ונגעים נמצא בשני במוח ובחוט השדרה שנראים דומים לאלה ב- MS 10.
טיפול יכול לא להיות מסווג נוירו אם תאי מערכת חיסון לא להגיע CNS. לכן, בפרוטוקול זה עושה שימוש ניתוח תזרים cytometric של המוח, מיתרי השדרה, ו טחול מעכברים EAE לקבוע השפעות הטיפול על חדירת תאים חיסוניים לתוך מערכת העצבים המרכזית ואת התפשטות של תאים חיסוניים בפריפריה, כמו בעבר הפגינו 11. ניתוחים immunohistochemical של רקמת מערכת העצבים המרכזית לקבוע היקפו ואופיו של neuroprotection מתואר גם. שילוב שיטות אלה מאפשר אינדיקאטורים לצורך הבחינה האם תאי חיסון הופעלו התרבו בפריפריה, אם תאי מערכת החיסון נכנס CNS, והאם CNS היה protected מדלקת או נזק. אם תופעות נוירו נחשדים למרות השפעות על מערכת החיסון, הנסיינים יכולים לשנות את שיטת הטיפול להתחיל פעמים לאחר חדירת תא החיסון לתוך מערכת העצבים המרכזית התרחשה.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול תוך שימוש בשני מודלים שונים של EAE פעיל, במודל חיה T התא בתיווך של MS, ניתוח תזרים cytometry בשילוב עם אימונוהיסטוכימיה ב שונות בזמן נקודות במהלך המחלה כדי לקבוע את היעילות של טיפולים ניסיוניים על היבטים שונים של בפתוגנזה MS. שיטה זו תסייע לחוקרים להבדיל בין השפעות על התפשטות תאי חיסון וחדיר מול גינת CNS, מה שמקל כדי לצמצם עד כמה תרופות לפעול על בהיווצרות מחלה.
פרוצדורות כרוכות עכברים חייבות לעמוד בתקנות מוסדיות ממשלתיות רלוונטיות. לצורך המחקר הנוכחי, עכברים שוכנו ומטופל בהתאם המכונים הלאומיים לבריאות ואוניברסיטת אלבמה בבירמינגהם מוסדיים טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש הנחיות.
1. אינדוקציה EAE ניקוד
טיפול 2.
3. ניתוח cytometry זרימה
4. אימונוהיסטוכימיהכימות ד
הנה, השתמשנו בשני מודלים של EAE להבין אם סוכן תרופתי מספק הגנת CNS או על ידי הפחתת CNS-שחדר תאי T או מניעת המיאלין פגיע אקסונלית במהלך המתקפה של חדירת תא חיסון דלקתית. כדי לקבוע אם סוכן טיפולי מונע חדיר תא חיסון לתוך חוט השדרה, במודל עכבר C57BL / 6 של EAE הכרונית משמש שבו חדירת תא חיסון והפתולוגיה מחלה ממוקמת בעיקר חוט השדרה (איור 1 א). כדי לקבוע אם תרופה טיפולית מספקת הגנה CNS במהלך חדירה של תאי מערכת החיסון לתוך מערכת העצבים המרכזית, במודל חיה SJL של התקפית-הפוגתית EAE משמש אשר מביא לידי ביטוי לפתולוגיה המחלה בשתי במוח ובחוט השדרה (איור 1 ב).
הערכות קליניות
הערכות קליניות רלוונטיות מבוצעות על פי הכותרת הבאה עבור טיפוסי (איור 1C) או לא טיפוסי (איור 1D) EAE. עבור מחלה קלינית אופיינית, ציון של 0 שום התנהגות חריגה. כאשר נטל על ידי בבסיס הזנב, הזנב יכול לסובב במהירות (בדומה רוטור המסוק) ואת הרגליים האחוריות יהיה מפושקות. ציון קליני של 1 הוא זנב רפוי חלקית, אשר עשוי להיקבע על ידי הרים את העכבר על ידי בבסיס הזנב. מסתובבים כמו המסוק הרגיל ניתן נחלש או נעדר, וחלק הזנב יכול להיות רפוי לחלוטין. דרך לעזור לקבוע מידת שיתוק זנב הוא להפעיל את האצבע של אחד את אורך הזנב, כמו זנב unparalyzed בדרך כלל להתכרבל סביב האצבע בעוד זנב משותק חלקית יהיה מסוגל לעשות זאת. ציון קליני של 2 מייצג זנב משותק לחלוטין. אין תנועה של הזנב מתרחשת בכלל מתי לקטוף את העכבר כלפי מעלה בבסיס הזנב. ציון קליני של 3 מייצג שיתוק גפיים אחוריים חלקית. קביעת הציון הזה דורשת כי העכבר להיות חופשי לנוע על flaמשטח t. אם גפיים אחוריים אחד גוררים את העכבר נע קדימה, או אם אחד או שני גפיים אחוריים להיראות משותק חלקית, ציון של 3 יכול להינתן. ציון קליני של 4 מייצג שיתוק גפיים אחוריים מלא. עם ציון זה, עכבר יהיה מסוגל לזוז גפיים אחוריים יגרור קדימה עצם באמצעות גפיים אחוריים. ציון קליני 5 מייצג עכבר גוסס, או עכבר בקושי זז עצמו על פני הכלוב או הנשימה שלה. אם עכבר לא יכול לגרור את עצמה בחלק התחתון של הכלוב או אם הנשימה שלו הוא עמל, העכבר צריך להיות מורדמים אנושי. ציון קליני של 6 מייצג עכבר נמצא מת בתוך הכלוב שלה. ציון של 6 הוא לא שגרתית סיבות מוות מלבד EAE צריכות להיחקר.
מחלה קלינית טיפוסית יכולה או לא יכולה להיות מלווה בשיתוק. זה עשוי להיות נחוץ כדי לכלול שתי מערכות ניקוד נפרדות אם עכבר מציג עם מחלה טיפוסית בתוספת תסמינים טיפוסיים. תוצאת שיא של 0 שום התנהגות חריגה,ים עם שיטת הניקוד הטיפוסית. ציון קליני של 1 מייצג תפנית ראש קלה או הטיה בזמן שהעכבר הוא ההליכה. זה עשוי להיקבע על ידי מתן אפשרות העכבר ללכת קדימה ולשמור על כיווני שמאל או ימין מתמידות התנועה שלה. ציון קליני של 2 מייצג תפנית ראש בולטת יותר ויכולת ליישר עניים. כמו עם ציון טיפוסי של 1, העכבר יש כיווניות לתנועה שלה ועלול לסבול מקשיים קלים עם איזון. ציון קליני של 3 מייצג חוסר יכולת ללכת בקו ישר. העכבר יתקשה איזון ועשוי להשתמש בצד של הכלוב כדי לעזור תקין עצמו כפי שהוא הולך. ציון קליני של 4 מייצג עכבר נחת על צידו, מסוגל ללכת בשל בעיות איזון. העכבר תוכל לגרור עוצמה בחלק התחתון של הכלוב אבל אולי יש כיווניות לתנועה שלו. ציון קליני 5 מייצג מתגלגל רציף אלא נתמך. עכבר המגיע ציון זה צריך להיות מורדמים אנושיים. מרפאציון של 6 אל מייצג עכבר נמצא מת בתוך הכלוב שלה. ציון של 6 הוא לא שגרתית סיבות מוות מלבד EAE צריכות להיחקר.
זה עשוי להיות נחוץ כדי לאפשר "ב-בין" ציוני, למשל, הוספת 0.5 ל ציון אם חל שינוי במצבו של עכבר מעט או אם בחירה בין שני הציונים קשה. לדוגמא, עכבר שמתחיל לנוע מהר יותר מאשר עמיתיהם הרגילים שלו אבל אינו מגלה שיתוק, או עכבר לופת רגליו האחוריות עם החזית שלו במקום הושט הרגליים שלה, כאשר הרים בזנבו ניתן לתת ציון של 0.5 . עכבר שיכול לגרור עצמו רק בחלק התחתון של הכלוב הוא רק מסוגלים להתעוות הגפיים האחוריים שלה מעת לעת או כאשר נגע יכול להינתן ציון של 3.5.
הערכת הפחתת הסתננות תא חיסון
לאחר אינדוקציה של EAE במודל העכבר C57BL / 6 (איור 1 א ', יום 0), presentati אנטיגןעל ושגשוגם של תאי T בטחול להתרחש בימים 1 - 5 ואחריו חדירת תא חיסון לתוך מערכת העצבים המרכזי סביב יום 7. כ 3 עד 5 ימים לאחר העכברים חדירי תא חיסון הראשוניים הנוכחיים עם ציונים קליניים. כדי להעריך אם סוכן טיפולי חוסם חדיר תא חיסון לתוך חוט השדרה, סמים או כלי רכב הם הציגו ביום 7 לאחר הצגת אנטיגן ושגשוגם של הטחול אבל לפני תאי מערכת חיסון מתחילים לחדור אל חוט השדרה. אם חדירת תא החיסון כבר נחלש, את מהלך המחלה הקליני צריך לשקף ציונים קליניים בשלב העולה של המחלה מימים 10 עד 15 (איור 2).
גריעה חדירת תא חיסון גם תביא neuroinflammation מוטה כלפי מטה. astrocytosis ו microgliosis תגובתי נחשבים סימני היכר עיקריים neuroinflammation. מכתים עבור האסטרוציטים עם GFAP ו microglia עם איבא-1 לאחר מכן ניתן להשתמש כדי להעריך צ'אנגes מכתים שבריר אזור ממוצע לכמת neuroinflammation (איור 3).
כדי לקבוע אם חדירת תא החיסון מצטמצם, מיתרי השדרה יוסרו ומעובד ניתוח תזרים cytometry בשיא המחלה (איור 1 א, כ יום 18). הדבר מבטיח כי המספר הגדול ביותר של תאים חיסוניים נכנס לתוך חוט השדרה. כניסה של תאי T לתוך CNS נחשבת לאירוע הדלקתי בייזום שני תאי Th1 ו TH17 נמצאים במודלים של בעלי חיים של EAE וכן חולי טרשת נפוצים. יחדיו, ניתוח תזרים cytometric צריך לכלול הערכה של שני הסוגים של תאי T פתוגניים. יתר על כן, Tregs הם היטב מאופיינים המדכא T תאים לצנן מחלה. לכן, אחוז Tregs מתוך אוכלוסיית CD4 + חייב להיות מוערך לעומת אחוז אוכלוסיות תאי המפעיל T. זה יגלה אם ירידה כוללת חדירה של תאי T התרחשה או אם יסe הוא עיקום של פנוטיפים של תאי T של מערכת העצבים המרכזית. מגרשי נקודת נציג (איור 4 א) להפגין ירידה במספר כולל של CD4 + שחדר תאי T בחוט שדרה מעכברים שטופל תרופה לעומת מייתרי שדרה מעכברים שטופל רכב (מספרי רביעים ימניים עליונים). כדי להעריך Th1, TH17, ותאי Treg החלבונים הבאים של החתימה מוערכות: IFN-γ +, IL-17 +, ו Foxp3 +, בהתאמה וצריך להיות מופחת (איור 4 א). ניתוח סטטיסטי צריך להתבצע על CD4 +, IFN-γ +, IL-17 +, ומספרי טלפונים Foxp3 + להפגין ירידה משמעותית (איור 4B). כדי לשלול עיקום של תת תא T, הערכות סטטיסטיות של חלקם של IFN-γ + IL-17 +, IFN-γ + IL-17 -, IL-17 + IFN-γ -, ו Foxp3 + תאים מתבצעים ( אלחוטיאיור 4C).
כדי לשלול את האפשרות כי הפחתת CNS-שחדר תאי T היא תוצאה של עיכוב התפשטות, הפעלה, והבחנה בפריפריה, מספר מתרבים באופן פעיל תאי T בנוסף שיעור תת תא T צריך להיות מוערך. אין שינוי באחוז CD4 +, IFN-γ +, IL-17 +, או Foxp3 + צריך להימצא אם ההפעלה והבחנה אינם מושפעים (איור 5 א). יתר על כן, לא חל שינוי Ki67 + CD4 + תאים צריך להימצא אם התפשטות הוא מושפע (איור 5). טיפול תרופתי הם הציגו ביום 7 או מאוחר יותר כדי למנוע כל שינוי במצגת אנטיגן ראשוני הפעלה תא T בפריפריה. עם זאת, במודלים גנטיים חלבונים לעתים קרובות נמחקים constitutively במהלך embryogenesis או מושרה לפני הגיוס של EAE ביצוע asse splenocytessment בעל חשיבות גבוהה.
הערכה להגנת CNS
כדי להדגים אם סוכן טיפולי מסוים מודולציה פתולוגיה מחלה של מערכת העצבים המרכזי לאחר חדירת תא חיסון, התערבויות תרופה צריכות להינתן במהלך הפסגה הראשונה בשערו מחלה הקליני. מודל SJL של EAE יתרון לניסויים אלה מאז עכברים אלה מציגים פנוטיפ בשלב התקפי. אם טיפול תרופתי מונע ניוון המיאלין-האקסון, שיפור בציוני קליני יקוים (איור 6). הערכה פתולוגית של המיאלין חייבת לאשש צמצום ניזק המיאלין בקנה אחד עם ציונים קליניים. כדי כמותית להעריך שלמות המיאלין, מכתים DAB של חלבון המיאלין הבסיסי (MBP) מתבצע, ואחריו ניתוח סטטיסטי של צפיפות אופטית עבור מכתים זו (איור 7). כדי להמשיך לבסס neuroinflammation שייגרמו או קטנו therapeהתערבויות utic, ניתן להעריך דבקת תגובתי על ידי מדידת שטח חלק ממוצעים דבק תגובתי כפי שתואר לעיל (איור 3). כדי לאשש כי התערבות טיפולית ישירות מגנה על מערכת העצבים המרכזית ללא תופעות מערכת חיסוניות, הנחתה של חדירת תא החיסון לתוך CNS ושגשוגם של הטחול חייבת להיות מוזלת. כדי לפתור בעיה זו, שיטות מוח והערכת חוט שדרה של חדירת תא חיסון והערכת התפשטות ההיקפית T תאים והפעלה צריכות להתבצע כפי שתוארו לעיל (איורים 4 ו -5). יחדיו, סוכנים טיפוליים החוסמות פציעת תא של מערכת העצבים המרכזי ללא עדות לירידה CNS-שחדר תאי T או התפשטות של תאי T בפריפריה הם טיפולי CNS-מגן.
באיור 1. נציג resuLTS של ציוני קליני EAE ב C57BL / 6 ועכברי SJL. (א) עשרות קליניים (ממוצע ± SEM) של C57BL / 6 עכברים (n = 10) מושרה עם MOG 35-55 לייצר EAE עם מחלה כרונית. (ב) ציונים קליניים (ממוצע ± SEM) של עכברים SJL (n = 3) המושרה עם PLP 139-151 לייצר EAE עם מחלה בשלב ההתקפי. (ג) כותרת הניקוד הקלינית להשתמש כדי לעקוב אחר התקדמות מחלה אופיינית בעכברי EAE. (ד) כותרת הניקוד הקלינית להשתמש כדי לעקוב אחר התקדמות מחלה טיפוסית בעכברי EAE. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. טיפול תרופתי לפני החיסון הסתננות נייד בעכברים C57BL / 6 עם EAE. ציונים קליניים (ממוצע ± SEM) של C57BL / 6 עכברים שטופלו PBS (n = 20) או SAS (n = 19) מן postimmunization יום 7 עם MOG 35-55. ממצאים מתוך שלושה ניסויים עצמאיים נקוו. הבדל סטטיסטי נקבע באמצעות מבחן פרמטרית שני זנב Mann-Whitney U, * p <0.05. מחדש להדפיס באישור (11).
איור 3. Immunofluorescent מכתים וכימות של תגובתי דבקת ב השדרה ברסן השליטה, EAE, ועכברים C57BL / 6 מטופלים. (א) תיוג פלורסנט עבור GFAP (האסטרוציטים) ו איבא-1 (מיקרוגליאה) ב מיתרי השדרה השליטה (unimmunized לוחות עכברים (משמאל)) ועכברים EAE שטופלו PBS (לוחות הביניים) או SAS (לוחות מימין). סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. כימותים מכתימים נקבעו באמצעות הטכניקה החלקה באזור למדוד אחוז immunopאזור ositive עבור GFAP (ב ') איבא-1 (C). ממוצע ± SEM, n = 3 שליטה, n = 3 שטופל SAS, או n = 4 עכברים PBS שטופל, 6 חלקים לכל עכבר. הבדלים סטטיסטיים נקבעו באמצעות ANOVA חד כיווני, * p <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001. Re-הדפסה באישור (11). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
ניתוח איור 4. FACS של EAE C57BL / 6 עכבר השדרה כבלי הוכחת מופחתת הסתננות של תאי T בעכברים שטופלו. C57BL / 6 עכברים שטופלו SAS או PBS, החל 7 ד postinduction של EAE. מיתרי השדרה התקבלו ביום 15. (א) מגרשים נקודה נציג להראות Th1 (IFN-γ + / IL-17 -) ו TH17 (IFN-γ- / IL-17 +) תאי שער CD4 + (לוחות עליונים) ותאי T רגולטוריים (Foxp3 +) (לוחות נמוכים). מגרשי דוט להראות אחוזים ברבע ימני עליון. (ב) מספרים מוחלטים של CD4 + תאים וכן IFN-γ +, IL-17A +, ו Foxp3 + תאים נותחו סטטיסטית. (ג) השינוי באחוזים של אוכלוסיות תאי T בין SAS- ועכברי EAE שטופל PBS נבדק גם. ממוצע ± SEM, n = 10 עבור PBS שטופלו, ו- n = 9 עבור SAS מטופלים משני ניסויים בלתי תלויים. שני זנב מבחן t שמש את כל הגרפים הברים. ** P <0.01. Re-הדפסה באישור (11). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
FAC איור 5.S ניתוח של EAE C57BL / 6 העכבר spleens הוכחת פרופילי הביטוי תא T Equivalent ושגשוגם בעכברים שטופלו ומטופלים כראוי. טחול מ PBS- ו- SAS שטופלו עכברים נותחו 15 ד postinduction של EAE. (א) אחוז תאים מסוג CD4 + T, Th1 (IFN-γ + / IL-17 -), TH17 (IFN-γ - / IL-17 +), ו- T תאים רגולטוריים (Foxp3 +) ב spleens מ PBS- מטופלים (n = 10) ו-שטופל SAS (n = 9) עכברים משני ניסויים בלתי תלויים. (B, פאנל משמאל) אחוז קי-67 + תאים באוכלוסייה CD4 + מ spleens נאיבי (n = 4) וכן PBS- (n = 5) ועכברים שטופלו SAS (n = 5) המושרה עם EAE. מבחן חד סטרי ANOVA הפגין מובהקות סטטיסטיות בין שיעור Ki-67 + תאי spleens הנאיבי לעומת משני PBS- או SAS שטופל טחול EAE. אין משמעות נצפתה בין PBS- ו- SAS שטופל טחול EAE. (B, פאנל מימין) מגרשים נקודה נציג; מספרים מציינים שיעור ההתפשטות. מגרשי דוט להראות באחוזים. בר גרפים מייצגים מבחן שני זנב t, *** p <0.001. Re-הדפסה באישור (11). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 6. תרופתי טיפול לאחר החיסון תא הסתננות עכברים SJL עם EAE. ציונים קליניים (ממוצע ± SEM) של עכברים SJL שטופלו PBS (n = 8) או SAS (n = 8) מהיום 24 postimmunization (קו מקווקו) עם PLP 139-151. נתונים הם ממוצעים ± SEM של ציונים קליניים. הבדל סטטיסטי נקבע באמצעות מבחן פרמטרית שני זנב Mann-Whitney U, *** p <0.001. קו מוביל מייצג ערכים המשמשים סטטיסטאָנָלִיזָה. מחדש להדפיס באישור (11).
כימות איור 7. של MBP מכתים באמצעות צפיפות אופטית. (א) מכתים נציג של MBP בחוט שדרה החזי של עכבר בנוקאאוט הגנטי שלא פורט לעומת עכבר C57BL מלא להמלטה / 6 מושרה עם EAE. Bracket מציין באזור נציג demyelination המציין מכתים MBP מופחת. (ב) מכתים MBP של חוט השדרה החזי מתוך נוקאאוט גנטי שלא פורטו העכבר C57BL / 6. (ג) עכברים בנוקאאוט גנטיים לא מודגשים מושרים עם EAE (KO; n = 6 עכברים, 2 - 4 המותני וחתכים החזי לכל חיה) תערוכת צפיפות אופטית גבוהה (OD) של מכתים MBP בחוט השדרה מ wildtype (WT; n = 3 עכברים, 2 - 4 המותני וחתכים החזי לכל חיה) עכברים מושרים עם EAE. סטטיסטית נתח using מבחן t דו-זנבי, * p <0.05. ברי שגיאה מייצגים SEM. סרגל קנה מידה -100 מיקרומטר.
חולי טרשת נפוצה ממשיכים לחוות הישנות המחלה בזמן נטילת תרופות כי להחליש הפעלת תא T ו / או חדירה לתוך מערכת העצבים המרכזית, המחייב לפיתוח אפשרויות טיפול ישירות להגן על מערכת העצבים המרכזית. EAE נעשה שימוש קלאסי למדל את הסימפטומים של טרשת נפוצה יכול להיות כלי רב עוצמה כאשר לומדים את מהות יחסי הגומלין בין המערכת החיסונית לבין מערכת העצבים המרכזית in vivo. שימוש עיתוי שיקולים טיפול EAE, למשל, לפני או לאחר תחילת המחלה, בשילוב עם בדיקת חדירה תא החיסון של מערכת העצבים המרכזית ואת התפשטות והפעלה בפריפריה, אפשר לשרטט את ההשפעות של טיפולים הן על המערכת החיסונית מערכת העצבים המרכזית.
בעוד EAE בתוך העכבר C57BL / 6 מנוצל באופן נרחב יותר, EAE בתוך העכבר SJL עשוי להיות יותר נציג ברוב המקרים MS, כמו שיש עכברים אלה פנוטיפ בשלב ההתקפי וחדירה של תאים חיסוניים parenchymaשל המוח 10. עכברים SJL יש התאוששות ברורה במהלך רמיסיה כמו גם, מה שהופך אותו ניתן להתחיל טיפול אחרי גילוי המחלה שהוצגו אבל בזמנים של הפחיתו את הדלקת. חשוב לקחת בחשבון כי עכברים SJL לא תמיד להישנות לפרוע בתיאום, וכתוצאה מכך השתנות פוטנציאל גדול כאשר התוצאות הם אספו. לכן, כמה חוקרים יכולים לבחור להציג תוצאות נציג ציונים קליניים בבעלי אחד בזמן נטילת עכברים לניתוח FACS היסטולוגיה בנקודות אישיות בהתקדמות המחלה.
בהתחשב כאשר מניפולציות נעשות לעכברים EAE יכול לסייע בקביעת איך הטיפול משפיע על מערכת החיסון או מערכת העצבים המרכזית. ישנן אפשרויות רבות כאשר הטיפול מתחיל, כל אחד עם קונוטציה משלה אם תאים חיסוניים נכנסו CNS וכיצד הם עשויים להיות באינטראקציה עם מערכת העצבים המרכזית. טיפול לפני הופעת התסמינים מרמז כי תאי חיסון טרם הזנת או גרמו נזק למערכת העצבים המרכזית.טיפול לאחר הופעת התסמינים מרמז כי תאי חיסון נכנסו CNS וגרמו נזק. שימוש בעכברים SJL, הטיפול יכול גם להתחיל במהלך להרע, שם בתאי חיסון שחדר פעיל גרימת דלקת, או במהלך רמיסיה, שבו תאי מערכת החיסון עשוי להיות פחות נפוץ במערכת העצבים המרכזית עם דלקת פחות. השערות ראשוניות בנוגע לאופן טיפולים משפיעים על מערכת העצבים המרכזית ואת מערכת החיסון יכול להתבצע כאשר שוקלים היכן תאי מערכת החיסון נמצאים בתהליך הפתולוגי במהלך הטיפול.
ישנן מספר דרכים בהן טיפולים יכולים להשפיע תאים חיסוניים CNS, כל אחד עם התוצאה הסופית של הפחתת חומרת הסימפטומים EAE. לכן, יש צורך להשתמש בניתוח תזרים cytometric אימונוהיסטוכימיה להסתכל איך החיסונית התאים מושפעים בפריפריה CNS, אם תאים חיסוניים נכנסו CNS, וכיצד מערכת העצבים המרכזית מגיב לטיפול. בעוד ניתוח תזרים cytometric של חוט השדרה יכול לקבוע כמה תאים חההזנו את מערכת העצבים המרכזית בכל זמן נתון, לא ניתן לקבוע כי השפעה זו נובעת סחר תא החיסון מופחת אלא התפשטות של תאי מערכת החיסון אינה מושפעת בטחול. לכן, יש לנתח הן רקמות הפריפריה CNS ולקבוע לאילו תוצאות מתכוון מכניסטי כאשר הן רקמות מושווים. אפשר גם עבור פרופילי פעילות התא החיסון כדי להשתנות על ידי טיפול, למשל שיש מתג בפרופיל תא-כבד T מסייעים פתוגניים לפרופיל תא-כבד T רגולטוריים. כאשר מסתכלים על סמנים עבור תאים מסוגים שונים והשוואת ביטוי אחוזים בין חיות שטופלו ומטופלים כראוי ולכן הוא גם שיקול חשוב. רעיון המתעוררים במחקר MS עולה כי תאי B יש תפקיד חשוב demyelination אוטואימוניות. זה מבוסס על מחקרים מראים כי תאי B נחוצים מחדש של תאי T 20. רעיון זה נתמך על ידי ההצלחה של טיפולים כגון rituximab, נוגדן כנגד לשעבר CD20נלחץ על פני השטח של תאי B 21,22. כפי שהוכח על ידי ההצלחה של ocrelizumab נוגדן חד-שבטי בניסויים קליניים, תרופות המכוונות אפיטופים שונים של CD20 עשוי לשפר את היעילות של תרופות B במיקוד תא 23.
מגבלה אחת של הטכניקות שהוצגו כאן הוא שזה אפשרי עבור תאי מערכת החיסון להיכנס CNS אבל להיות מסוגל לנסוע parenchyma. אימונוהיסטוכימיה יכול לשמש כדי לזהות איזוק perivascular של תאים חיסוניים ולהעריך המרחק ב parenchyma בין חיות שטופלו ומטופלים כראוי. הגבלת פוטנציאל נוספת כרוכה את ההשפעות של Microbiome על בפתוגנזה EAE. חיידקים במעי commensal יכולים להשפיע מחלה בפתוגנזה בכבדות 24; ולכן, עכברים שוכנו מושבות שונות ואף בכלובים שונים יכולים להיות הבדלים עצומים חומרת המחלה. בהתאם לכך, הוא תמיד עדיף במידת האפשר להשתמש שולטת להמלטה שהועלו באותו כלוב עבורניסויים הכוללים EAE. ההערה אחרונה היא שאם רצוי ניסיוני לחסל את ההשפעות של שינויי שגשוג תאים חיסוניים בפריפריה, יתכן שניתן יהיה לעשות זאת באמצעות אינדוקצית העברה פסיבית ולא האינדוקציה הפעילה המתואר בפרוטוקול זה.
אישור נוסף עבור neuroprotection ניתן להשיג באמצעות מערכת תרבות שיתוף 11 לבחון מנגנונים ספציפיים של מוות של תאים או באמצעות עכברים בנוקאאוט מותנים המאפשר למחיקה של חלבונים באופן סלקטיבי על סוג תא. יתר על כן, להאריך את החיפושים של סוכנים תרופתיים כי הם נוירו, סמנים של חיתוך רוחב אקסונלית ומוות עצבי צריכים להיכלל. תחום נוסף בעל חשיבות הוא מיאלין מחדש. אקסונים הפצועים אינם מסוגלים remyelinate הלוואות תמיכה נוספת כי טיפולים נוירו צריכים להיות חלק חשוב של טיפולי מיאלין מחדש. בנוסף, אקסונים unmyelinated פגיעים יותר פגיעה מאשר myelinaאקסונים טד. הדבר מצביע על כך כאשר האקסון הופך התערבויות טיפוליות demyelinated מקדם מיאלין מחדש בזמן ימנע פגיעה אקסונלית. כדי לבחון דרכים אלה, במודלים vivo אחרים עבור demyelination ויצירת מיאלין ניתן להשתמש (כלומר, cuprizone ו lysolecithin). השיטה המתוארת במסמך זה התמקד בהערכת neuroprotection ידי לכימות אובדן המיאלין. לצורך ההערכה של מיאלין מחדש במספר ובתאים כמו גם היכולת שלהם להתרבות ובוגר גם יהיה חשוב לחקור. עם האזכור של מודלים חלופיים אלה, יש לקחת בחשבון גם דגמים שונים של דלקת קרום המוח כי מתווכות באופן ויראלי. ישנם שני דגמים ויראלי RNA היטב מאופיין המייצרים אובדן המיאלין: אחד הוא encephalomyelitis בעכברים של Theiler, וירוס Picornaviridae הלא אפוף, והשני הוא נגיף הפטיטיס העכבר, חבר של משפחת וירוס Coronaviridae 25,26.
EAE הוא כלי רב ערך עבור studies של כמה מניפולציות או טיפולים להשפיע על המערכת החיסונית ועל מערכת העצבים המרכזית in vivo. הפרוטוקול המתואר כאן יכול לעזור לקבוע היכן שהטיפולים משפיעים על תהליך המחלה, בין אם זה יהיה בפריפריה, על המחסום שבין הדם למוח, או במערכת העצבים המרכזית. אין טיפולים שוטפים עבור MS לרפא את המחלה וחולים חווים לעתים קרובות ירידה לאורך זמן. באופן דומה, מחלות אחרות הקשורות חדירת תא החיסון לתוך מערכת העצבים המרכזית ואת ההשפלה של המיאלין, כולל encephalomyelitis המופץ חריפה, דלקת רוחבית של חוט, ואת neuromyelitis אופטיקה, טיפולים חוסר המגנות על מערכת העצבים המרכזית כפי שהוא ישירות מותקף על ידי הסתננות תאי חיסון. אם ניקח בחשבון את העיתוי של טיפול באמצעות ניתוח תזרים cytometric של הטחול ואת חוט השדרה בשילוב עם אימונוהיסטוכימיה של מערכת העצבים המרכזית על מנת להעריך דלקת ונזק יאפשר לקביעות המכניסטי במעשה להתבצע לגבי טיפולים.
החוקרים אין לי מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי NINDS P30-NS069324, The National Multiple Sclerosis SocietyRG 4587-A-1, קרן המחקר הבינלאומית Civitan, הקרן רוחבית בעמוד השדרה מייק ל Jezdimir, האוניברסיטה של קרן שירותי אלבמה בריאות - קרן תרומות כללית, הלאומי קרן המדע 1355183, ו T32 AI007051 מהמכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות, המכונים הלאומיים לבריאות.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
22 x 22 x 20 mm embedding mold | Fisher Scientific | NC9719245 | |
22 x 30 x 20 mm embedding mold | Fisher Scientific | NC9531194 | |
2-Mercaptoethanol (55 mM) | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
2-Methylbutane | Fisher Scientific | O3551-4 | |
30 x 22 x 20 mm embedding mold | Fisher Scientific | 18-30 | |
ACK Lysing Buffer | Quality Biological | 118-156-101 | |
anti-CD4 PE-Cy7 | BD Biosciences | 552775 | 0.2 mg/ml stock concentration |
anti-Foxp3-FITC | eBioscience | 11-5773-82 | 0.5 mg/ml stock concentration |
anti-GFAP (Cocktail) | Biolegend | 835301 | 1 - 3 mg/ml stock concentration |
anti-Iba-1 Polyclonal Antibody (50 µg) | Wako | 019-19741 | 0.5 mg/ml stock concentration |
anti-IFN-γ APC | eBioscience | 17-7311-82 | 0.2 mg/ml stock concentration |
anti-IL-17A PerCP-Cy5.5 | eBioscience | 45-7177-82 | 0.2 mg/ml stock concentration |
anti-Ki-67 PE | eBioscience | 12-5698-82 | 0.2 mg/ml stock concentration |
anti-MBP (D-18) | Santa Cruz Biotechnology | sc-13912 | 0.2 mg/ml stock concentration |
anti-TCRβ FITC | eBioscience | 11-5961-85 | 0.5 mg/ml stock concentration |
anti-TCRβ PE | eBioscience | 12-5961-83 | 0.2 mg/ml stock concentration |
Biotinylated Goat Anti-Rabbit IgG | Vector Labs | BA-1000 | 1.5 mg/ml stock concentration |
Biotinylated Horse Anti-Mouse IgG | Vector Labs | BA-2000 | 1.5 mg/ml stock concentration |
Citric Acid, Anhydrous, 99.5% | Fisher Scientific | AC42356-5000 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), tetrasodium salt dihydrate, 99% | Fisher Scientific | AC446085000 | |
Fetal Bovine Serum | HyClone | SH30071.03 | |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides, case of 10 | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Golgi Plug | BD Biosciences | 555029 | protein transport inhibitor |
Immedge Hydrophobic Barrier Pen | Fisher Scientific | NC9545623 | |
Ionomycin | EMD Millipore | 407952-5mg | |
L-Glutamine, 100x | Corning | 25-005-Cl | |
MEM Nonessential Amino Acids | Corning | 25-025-Cl | |
Near IR Live/Dead Staining Kit | Life Technologies | L10119 | viability dye |
Normal goat serum | Vector Labs | S-1000 | |
Normal horse serum | Vector Labs | S-2000 | |
Paraformaldehyde, 96% | Fisher Scientific | AC416785000 | |
Penicillin-Streptomycin Solution, 100x | Corning | 30-002-Cl | |
Percoll | GE Healthcare | 17-0891-01 | density gradient |
Permount | Fisher Scientific | SP15-500 | resinous mounting medium |
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Sigma | P1585-1mg | |
Purified anti-Myelin Basic Protein Antibody | BioLegend | 808401 | |
RPMI 1640 | Corning | 10-040-CM | |
Sodium Pyruvate | Corning | 25-000-Cl | |
Tissue-Tek CRYO-OCT Compound | Fisher Scientific | 14-373-65 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T9284 | nonionic detergent |
Vectastain Elite ABC Kit (Standard) | Fisher Scientific | NC9206402 | avidin-biotin-peroxidase complex (ABC) in immunoperoxidase |
Vector Laboratories Peroxidase Substrate Kit (DAB) | Fisher Scientific | NC9276270 | DAB solution |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved