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Encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) è un modello animale di sclerosi multipla. C57BL / 6 topi sono immunizzati con mielina oligodendrociti glicoproteina (MOG) peptide 35-55 (MOG 35-55), con un conseguente paralisi flaccida ascendente causata da cellule immunitarie autoreattive nel sistema nervoso centrale. Saranno discussi protocolli per l'induzione della malattia e monitoraggio.
La sclerosi multipla è una malattia cronica neuroinfiammatorie demielinizzante del sistema nervoso centrale con una forte componente neurodegenerativa. Mentre l'esatta eziologia della malattia è ancora chiaro, linfociti T autoreattivi sono pensati per svolgere un ruolo centrale nella fisiopatologia. La terapia MS è solo parzialmente efficace finora e gli sforzi di ricerca continuano ad ampliare le nostre conoscenze sulla fisiopatologia della malattia e di sviluppare nuove strategie di trattamento. Encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) è il modello animale più comune per MS condividere molte caratteristiche cliniche e fisiopatologiche. C'è una vasta diversità di modelli di EAE, che riflettono diversi aspetti clinici, immunologici ed istologici della SM umani. EAE Attivamente-indotta nei topi è il più semplice modello inducibile con risultati solidi e replicabili. E 'particolarmente adatto per lo studio degli effetti dei farmaci o di particolari geni, utilizzando topi transgenici contestati dalla Neuroi autoimmunenflammation. Pertanto, i topi sono immunizzati con omogenati SNC o peptidi di proteine della mielina. A causa del basso potenziale immunogenico di questi peptidi, sono utilizzati coadiuvanti forti. EAE suscettibilità e fenotipo dipende l'antigene scelto e ceppo roditore. Topi C57BL / 6 sono il ceppo comunemente utilizzato per la costruzione di topo transgenico e rispondono tra gli altri alla mielina oligodendrociti glicoproteina (MOG). L'epitopo immunogenico MOG 35-55 è sospeso in adiuvante completo di Freund (CFA) prima dell'immunizzazione e la tossina della pertosse si applica al giorno di immunizzazione e due giorni dopo. Topi sviluppano un "classico" EAE monofasico auto-limitata con crescente paralisi flaccida entro 9-14 giorni dalla vaccinazione. I topi vengono valutati quotidianamente utilizzando un sistema di punteggio clinico per 25-50 giorni. Considerazioni speciali per la cura prelievo di animali con EAE così come applicazioni potenziali e limiti di questo modello sono discussi.
La sclerosi multipla (SM) è una malattia demielinizzante infiammatoria cronica del sistema nervoso centrale in cui la distruzione di oligodendrociti e neuroni provoca sintomi clinici eterogenei e accumulando. MS è considerato come un disturbo autoimmune prototipo del sistema nervoso centrale (CNS) e modelli animali sono stati sviluppati per far luce sulla sua complessa patogenesi. Inoltre, le terapie attuali sono solo parzialmente efficaci e mira principalmente la fase infiammatoria della malattia, mentre la componente neurodegenerativa è probabilmente la grande sfida per il futuro approcci terapeutici 1,2.
Mentre l'esatta eziologia della malattia è ancora chiaro, una reazione autoimmune contro epitopi sulla guaina mielinica degli assoni del SNC è assunto per provocare l'insorgenza della malattia. Disregolazione del sistema immunitario, la vulnerabilità genetica e fattori ambientali (ad esempio infezioni, vitamina D) si ritieneinfluenza aspetti centrali dei meccanismi fisiopatologici della SM.
Tre diversi tipi di modelli animali sono attualmente stabiliti per l'esplorazione di modelli patologici della SM: modelli virali come il virus encefalomielite murino di Theiler (TMEV), modelli indotte da agenti tossici come cuprizone, e, infine, diverse varianti di encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) 3, 4. Anche se tutti imitano le caratteristiche della SM, essi differiscono enormemente per caratteristiche patologiche sottostanti, come il coinvolgimento del sistema immunitario adattativo. EAE è il modello animale più comune in quanto è particolarmente utile per studiare percorsi neuroinfiammatorie e spesso serve da modello "prova di principio" per l'efficacia di strategie terapeutiche innovative 5,6. EAE può essere indotta in molti animali diversi (ad esempio topi, ratti, miniswine, cavie, polli o primati). Tuttavia, i topi sono diventati la specie più diffusa di utilizzare, che è almeno in parte dovutoad ampliare il repertorio di sofisticate transgenici o topi knockout 7.
La fisiopatologia della EAE è basato sulla reazione del sistema immunitario contro antigeni specifici cerebrali. Questa reazione provoca l'infiammazione e la distruzione delle strutture portanti antigene, con conseguente caratteristiche neurologiche e patologiche comparabili a quelli osservati nei pazienti con SM. Tre approcci diversi possono distinguere: attivamente indotta EAE (aEAE; immunizzazione attiva), trasferiti passivamente EAE (pEAE, il trasferimento di cellule encefalitogeniche da un animale immunizzato), e modelli più recentemente spontanei del mouse EAE (SEAE), che consentono lo studio di autoimmune meccanismi senza alcuna manipolazione esogena. Il modello più semplice è inducibile aEAE nei topi che producono in risultati rapidi e solidi. Questo modello è considerato come il "gold standard" di modelli animali neuroimmunologici da molti ricercatori nel campo 8.
Per l'induzione aEAE, l'animaleè immunizzato con una iniezione sottocutanea di un'emulsione composta dell'antigene scelto e completare adjuvans di Freund (CFA) accompagnati da una iniezione intraperitoneale di tossina della pertosse nel giorno di immunizzazione e due giorni dopo. Di conseguenza, i linfociti T specifici mielina sono attivati in periferia e migrano nel sistema nervoso centrale attraverso il sangue-cervello-barriera. Al momento dell'ingresso nel sistema nervoso centrale, le cellule T sono riattivati dalle cellule presentanti l'antigene locali e infiltranti conseguente successiva cascata infiammatoria, il coinvolgimento di altre cellule come monociti o macrofagi e, infine, a demielinizzazione e morte cellulare assonale 9. A seconda del protocollo di immunizzazione e combinazione di ceppo mouse (per esempio C57BL / 6, SJL / J, Biozzi) e l'antigene (ad es mielina oligodendrociti glicoproteina (MOG), proteina basica della mielina (MBP), mielina proteina proteolipid (PLP)), la malattia Naturalmente può prendere una, il decorso della malattia remittente recidivante progressiva o cronica acuta.
C57BL / 6 topi sono diventati il ceppo più comunemente usato per la costruzione topi transgenici e una moltitudine crescente di knockout o topi transgenici è disponibile. Abbiamo qui descrive un protocollo per l'immunizzazione di topi C57BL / 6 con MOG 35-55 peptide 10 che si traduce in un EAE monofasica con primi sintomi dopo 9-14 giorni, massimo malattia circa 3-5 giorni dopo l'insorgenza della malattia e recupero sintomo lenta e parziale nel corso dei prossimi 10-20 giorni. Poiché il potenziale immunogenico di MOG 35-55 peptide da sola non è sufficiente per indurre la malattia, adiuvanti come CFA sono necessarie. Si presume che i componenti di CFA attivano fagociti mononucleari inducono la fagocitosi di queste molecole e la secrezione di citochine. Ciò comporta il prolungamento della presenza di antigeni e un trasporto più efficiente di questi per il sistema linfatico. Induzione EAE è facilitata dalla applicazione di tossina della pertosse (PT) che è tra l'altro stato suggerito per modularela barriera emato-encefalica e la reattività immunologica sé 11. Dopo l'induzione della malattia, particolare cura deve essere presa per la valutazione giornaliera di topi per i sintomi della malattia.
1. Osservazioni generali per esperimenti del mouse
2. Preparazione di MOG 35-55 Emulsione
3. Preparazione tossina della pertosse
4. Immunizzazione degli animali
5. Monitoraggio EAE
Grado | Segno clinico | Commento |
0 | Nessun segno clinico | Andatura normale, coda si muove e può essere sollevata, la coda si avvolge intorno ad un oggetto rotondo se il mouse si tiene alla base della coda |
1 | Coda Parzialmente limp | Andatura normale, punta della coda si strugge |
2 | Coda Paralizzato | Andatura normale, la coda si strugge |
3 | Hind paresi degli arti, il movimento scoordinato | Andatura scoordinata, coda arranca, arti posteriori rispondono a pizzicare |
4 | Uno degli arti posteriori paralizzati | Andatura non coordinata con quella degli arti posteriori trascinamento, coda arranca, un arto posteriore non risponde a pizzicare |
5 | Entrambi gli arti posteriori paralizzati | Andatura non coordinata con entrambi gli arti posteriori trascinamento, coda arranca, entrambi gli arti posteriori non rispondono a pizzicare |
6 | Arti posteriori paralizzati, debolezza arti anteriori | Andatura non coordinata con le zampe anteriori lottano per tirare corpo, arti anteriori riflesso dopo la presa, la coda arranca |
7 | Arti posteriori paralizzati, una zampa anteriore paralizzato | Il mouse non può muoversi, una zampa anteriore risponde a pizzico punta, coda arranca |
8 | Arti posteriori paralizzati, entrambe le zampe anteriori paralizzate | Il mouse non può muoversi, entrambi arti anteriori non rispondono a pizzico punta, coda arranca |
9 | Moribondo | Nessun movimento, respirazione alterata |
10 | Morte |
Tabella 1. Sistema di punteggio clinico.
Dopo l'immunizzazione, i topi devono essere valutati quotidianamente per la variazione di peso e sintomi clinici. Insorgenza della malattia è tipicamente correlata con una riduzione di peso che potrebbe iniziare 1-2 giorni prima che i sintomi di EAE sono visibili. I segni clinici di EAE solito iniziano tra il giorno 9 e 14 post-vaccinazione. Poiché le lesioni sono prevalentemente localizzate al midollo spinale in MOG-EAE in C57BL / 6 topi, che in genere sviluppano sintomi prevalentemente motorie in un caudale per modello rostrale. Un quadro esemplare di un topo immunizzato con sintomi di EAE (punteggio 6) è mostrata in Figura 1A. Alcuni sintomi EAE atipici potrebbero verificarsi anche come rotolare in modo assiale rotante, l'aspetto curvo o ipersensibilità che non trovano riscontro nella EAE classica score illustrati nella tabella 1. Poiché i sintomi motori sono la caratteristica principale di questo modello, questo punteggio ci dà una buona indicazione della gravità della malattia. Diversi sistemi di monitoraggio (ad esempio segnare 0 -5 o 0-6) e più punteggi compositi complessi valutando diverse disavanzi sono stati pubblicati. Si prega di notare che i topi con sintomi gravi devono essere portati fuori dal dell'esperimento in base al rispettivo comitato cura degli animali istituzionale e l'uso. Topi mostrano recupero generalmente parziale dei sintomi nei prossimi 10-20 giorni. Un decorso della malattia rappresentativo è rappresentato in Figura 1B. Ci sono diversi momenti nel corso della EAE che sono di interesse per valutare parametri di risultati. Alcuni saggi tipici che si trovano spesso vengono descritti molto brevemente. Al massimo malattia, i topi possono essere valutati per la produzione di citochine e la proliferazione dopo ristimolazione di isolate cellule immunitarie con MOG 35-55 peptide in vitro (test di richiamo MOG). Le cellule immunitarie possono anche essere isolati dal cervello e midollo spinale di topi con sintomi di EAE e ulteriormente elaborati, ad esempio mediante citometria a flusso. L'analisi istologica delle sezioni del midollo spinale può essere effettuata in malattie massima per il carico lesionale e demielinizzazione, mentre al momento i punti marcatori per la neurodegenerazione e morte delle cellule neuronali potrebbe essere di interesse.
Figura 1. Risultati rappresentativa EAE. A. immagine rappresentativa di un immunizzato C57BL / 6 mouse con sintomi EAE (EAE punteggio 6). Decorso della malattia B. rappresentativa dopo l'immunizzazione oltre i 30 giorni. I dati sono mostrati come media ed errore standard della media (n = 5). Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita .
Una moltitudine di differenti modelli di EAE con i protocolli di immunizzazione attiva è stata descritta nel corso degli ultimi decenni. Mentre i modelli di ratto sono stati ampiamente utilizzati fino a poco tempo fa, i topi sono oggi il più popolare organismo modello per la ricerca EAE. Questo sviluppo è tra l'altro a causa del repertorio ampio e sempre crescente di disponibili topi transgenici. Immunizzazione di topi C57BL / 6 con MOG 35-55 peptide è uno dei modelli più diffusi EAE e può essere considerato come un modello affidabile, riproducibile e ben impiego animale. In molti laboratori neuroimmunologici, MOG 35-55 EAE indotta è affermata come il modello di scelta, mentre altri modelli EAE sono utilizzati per più specifiche domande sperimentali.
Un punto critico da considerare è la pianificazione delle impostazioni sperimentali per assicurare che gli esperimenti EAE vengono eseguiti metodologicamente corretto. Per la validità interna, segnando accecato dei sintomi della malattia è altamente raccomandato. Compegruppi imental devono essere di età, peso e sesso-abbinato e topi dovrebbero essere assegnati in modo casuale a gruppi di trattamento. Gli esperimenti devono essere sempre eseguiti in conformità con le normative sul benessere degli animali. Gli studi EAE sono spesso sottodimensionato e non tengono in considerazione gli errori statistici di tipo II. Pertanto, prima di esperimenti, calcoli dimensione del campione devono essere eseguite. Gruppi di dimensioni necessarie dipendono dalla dimensione prevista effetto. La consultazione di un esperto per l'analisi statistica potrebbe essere considerato prima di iniziare gli esperimenti EAE.
Alcune limitazioni del protocollo devono essere tenuti a mente. Ancora più importante, l'interpretazione dei dati aEAE è compromessa dalla modalità di immunizzazione con l'uso di adiuvante e tossina della pertosse che hanno influenza sia aggiunto a reazione immunologica. Va inoltre considerato che il modello MOG 35-55 EAE mostra principalmente una cellula CD4 + T guidato risposta immunologica. Cellule T CD8 + e cellule B giocanoun ruolo meno importante e protocolli alternativi devono essere considerati quando si affrontano questi tipi di cellule. Il decorso della malattia previsto è acuta, monofasico e auto-limitata. In alternativa, un decorso recidivante-remittente può essere raggiunto anche in modelli EAE alternativi. Un ulteriore importante limitazione del protocollo è una certa tendenza verso la componente immunologica della fisiopatologia MS. Nel corso degli ultimi anni, è diventato sempre più chiaro che la SM ha una forte componente neurodegenerativa. La morte degli oligodendrociti e neuroni risultati in un progressivo accumulo di deficit neurologici. Si deve tener conto che il modello EAE non può essere completamente adatto per affrontare questioni esperimenti relativi alle modalità neurodegenerative di infiammazione autoimmune. Modelli animali alternativi con un focus sul sistema nervoso centrale patologia potrebbero essere considerati - ad esempio, il modello cuprizone che compromette demielinizzazione tossica senza il coinvolgimento del sistema immunitario periferico.
Il protocollo descritto da considerarsi come un modello di base neuroimmunologica sperimentale e può essere modificato per altre applicazioni. La procedura sperimentale sopra descritto può essere facilmente applicato ad altri protocolli EAE da diversi ceppi di topi o il tipo e la quantità di proteine (ad esempio, utilizzare PLP 139-151 peptide e topi SJL per un corso della malattia EAE recidivante-remittente che è particolarmente adatto per la valutazione terapeutica effetti sulla recidive). Il protocollo descritto può anche essere usato per esperimenti di trasferimento adottivo (EAE passivo). In questo modello, C57BL / 6 topi sono immunizzati con MOG 35-55 peptide e CFA come descritto sopra. Al contrario, la tossina della pertosse non è necessaria. Dopo 7-15 giorni, milza o linfonodi sono isolate e le cellule immunitarie sono restimolati in vitro con MOG 35-55 peptide e varie citochine prima del trasferimento in un nuovo gruppo di topi C57BL/6se. Questi topi riceventi sviluppano EAE un paio di giorni di anticipo rispetto al momento clasimmunizzazione sico. Nelle condizioni in vitro possono essere variati per domande specifiche immunologici (ad es polarizzazione in T H 1 o T H 17 celle).
A volte, bassa incidenza di malattia o sintomi di debolezza potrebbe essere una sfida sperimentale. Alcuni consigli per la risoluzione dei problemi sono:
- La gravità della malattia può essere variato con diverse quantità di peptide / mouse.
- Concentrazione ottimale CFA può variare da 1-5 mg / ml. Si consideri una titolazione di CFA nello stabilire gli esperimenti. Si prega di fare riferimento alle rispettive linee guida del rispettivo comitato cura degli animali istituzionale e l'uso di concentrazioni di CFA accettati come molti regolamenti vietano concentrazioni CFA superiori a 2 mg / ml.
- Diversi metodi sono descritti per preparare l'emulsione. Metodi alternativi come il vortex per 1 ora o ultrasuoni possono essere considerate se il povero emulsione è considerato come possibfonte di errore le.
- Età, sesso, stagione dell'anno e delle condizioni ambientali all'interno della struttura degli animali sono fattori importanti che influenzano la suscettibilità EAE. Occorre garantire che le condizioni siano comparabili tra esperimenti indipendenti.
Come descritto sopra, il protocollo menzionato può essere utilizzato come punto di partenza per esperimenti EAE adottive. Questo modello è particolarmente adatto per la separazione effetti periferici e SNC di un fenotipo genetico (ad esempio trasferire cellule knockout encefalitogenici tipo selvatico in topi riceventi) e per specifiche domande immunologica del fenotipo delle cellule trasferiti si caratterizza accuratamente. L'ultimo sviluppo nel campo della ricerca EAE nel corso degli ultimi anni sono T recettore delle cellule topi transgenici. Questi topi sviluppano sintomi EAE spontaneamente senza influenze esterne aggirando il problema della adiuvante inoculazione. Tuttavia, questo modello richiede grandi quantità di animali per breeding per garantire gruppi di dimensioni sufficienti. Valutazione dei topi knockout richiede incrocio prima di esperimenti EAE in contrasto aEAE. Come ogni topo sviluppa i sintomi della malattia in un giorno diverso, la valutazione di nuove sostanze può essere piuttosto complicato. Pertanto, il valore della classica aEAE per neuroimmunologica rimane incontrastato.
Gli autori dichiarano interessi finanziari concorrenti.
Questo lavoro è stato sostenuto dal Centro Interdisciplinare per la Ricerca Clinica (IZKF) Münster (SEED 12/3, SB).
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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