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A encefalomielite autoimune experimental é um dos modelos murinos de esclerose múltipla mais utilizados. No protocolo atual, camundongos C57BL/6J de ambos os sexos são imunizados com peptídeo glicoproteico oligodendrócito de mielina, resultando principalmente em paresia ascendente da cauda e membros. Aqui discutimos o protocolo de indução e avaliação da EAE.
A esclerose múltipla (EM) é uma doença inflamatória crônica autoimune que afeta o sistema nervoso central (SNC). Caracteriza-se por diferentes prevalências entre os sexos, acometendo mais mulheres do que homens, e desfechos diferentes, mostrando formas mais agressivas em homens do que em mulheres. Além disso, a EM é altamente heterogênea em termos de aspectos clínicos, radiológicos e patológicos. Assim, faz-se necessário o aproveitamento de modelos experimentais animais que permitam a investigação do maior número possível de aspectos da patologia. A encefalomielite autoimune experimental (EAE) representa um dos modelos de EM mais utilizados em camundongos, modelando diferentes características da doença, desde a ativação do sistema imune até danos ao SNC. Descrevemos aqui um protocolo para a indução de EAE em camundongos C57BL/6J machos e fêmeas usando imunização com o peptídeo glicoproteico 35-55 de oligodendrócitos de mielina (MOG35-55), que leva ao desenvolvimento de uma forma crônica da doença. Relatamos também a avaliação do escore clínico diário e do desempenho motor desses camundongos durante 28 dias pós-imunização (28 dpi). Finalmente, ilustramos algumas análises histológicas básicas em nível do SNC, enfocando a medula espinhal como o sítio primário de dano induzido pela doença.
A esclerose múltipla (EM) é uma doença inflamatória crônica autoimune que afeta o sistema nervoso central (SNC). Mostra a presença de infiltração perivascular de células inflamatórias, desmielinização, perda axonal e gliose1. Sua etiologia permanece desconhecida e seus aspectos clínicos, radiográficos e patológicos sugerem notável heterogeneidade nadoença2.
Devido à sua etiologia e complexidade desconhecidas, até o momento, nenhum modelo animal recapitula todas as características clínicas e radiológicas apresentadas na EM humana 3,4. No entanto, vários modelos animais são empregados para estudar diferentes aspectos da SM 3,4. Nesses modelos, o início da doença é tipicamente extremamente artificial, e o período de tempo do início dos sinais clínicos é diferente entre humanos e camundongos. Por exemplo, em humanos, os processos fisiopatológicos subjacentes à doença não são detectados por anos antes do início das manifestações clínicas. Por outro lado, os experimentadores podem detectar sintomas em modelos animais dentro de semanas ou até dias após a indução da SM4.
Três modelos animais básicos produzem as características da desmielinização características da EM: os induzidos por vírus (por exemplo, o vírus da encefalomielite murina de Theiler), os induzidos por agentes tóxicos (por exemplo, cuprizona, lisolecitina) e as diferentes variantes da encefalomielite autoimune experimental (EAE)5. Cada modelo ajuda a estudar algumas facetas específicas da doença, mas nenhuma replica todas as características da EM6. Assim, é fundamental a escolha do modelo correto considerando as necessidades experimentais específicas e as questões científicas a serem abordadas.
Graças aos procedimentos de imunização contra antígenos derivados da mielina, o EAE é induzido pelo desencadeamento de uma resposta autoimune aos componentes do SNC em camundongos suscetíveis. A interação entre uma ampla gama de mecanismos imunopatológicos e neuropatológicos causa o desenvolvimento das principais características patológicas da EM (isto é, inflamação, desmielinização, perda axonal e gliose) nos camundongos imunizados 7,8. Os camundongos começam a apresentar sintomas clínicos por volta da segunda semana após a imunização e geralmente apresentam paralisia ascendente da cauda para o membro e membro anterior. O escore clínico (isto é, a quantificação do acúmulo de déficits relacionados à doença) é geralmente avaliado por meio de uma escala de 5pontos7.
A imunização ativa com proteína ou peptídeo ou a transferência passiva de células T encefalitogênicas podem ser usadas para induzir EAE em camundongos com diferentes origens genéticas (por exemplo, SJL/J, C57BL/6 e camundongos não obesos-diabéticos (NOD). A proteína proteolipídica da mielina (PLP), a proteína básica da mielina (MBP) e a glicoproteína oligodendrócita da mielina (MOG) são exemplos de proteínas do auto-SNC a partir das quais os imunógenos são usualmente produzidos. Particularmente, camundongos SJL/J imunizados com o epítopo imunodominante de PLP (PLP139−151) desenvolvem um curso de doença remitente-recorrente (RR), enquanto camundongos C57BL/6J imunizados com o peptídeo MOG35-55 imunodominante apresentam EAE de natureza crônica1. Apesar de algumas limitações, como fornecer poucas informações sobre a progressão da SM, o papel das células B na doença, os mecanismos de dentro para fora ou dificuldades no estudo da remielinização, os modelos EAE têm contribuído enormemente para a compreensão dos processos autoimunes e neuroinflamatórios, aumentando o conhecimento no campo da EM e, assim, permitindo o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para essa doença4, 6º.
No presente trabalho, focamos em uma forma particular de EAE ativo, a forma induzida pelo peptídeo glicoproteico 35-55 (MOG35-55) 9,10,11,12. O EAE induzido pelo MOG35-55 modela uma forma crônica de EM. Após a imunização, os camundongos passam por uma fase assintomática na primeira semana após a imunização, então a doença geralmente surge durante a segunda semana após a imunização, enquanto entre a terceira e a quarta semanas após a imunização, a doença torna-se crônica, sem possibilidade de recuperação completa dos déficits acumulados 7,8,13. Curiosamente, não há diferenças entre homens e mulheres na incidência, início, curso ou progressão da doença na maioria dos estudos presentes naliteratura14, mesmo que menos estudos comparem a doença em homens e mulheres.
Em contraste, em humanos, esses parâmetros são conhecidos por serem fortemente dimórficossexualmente2. A SM afeta mais mulheres do que homens; no entanto, os homens geralmente desenvolvem uma forma mais agressiva da doença2. Essas evidências sugerem um papel essencial, bem como complexo, dos hormônios gonadais15; No entanto, o papel e o mecanismo de ação dos hormônios sexuais na patologia permanecem obscuros. Além disso, dados de modelos animais apoiam a ideia de que tanto estrógenos quanto andrógenos exercem efeitos positivos em diferentes tratos da patologia de forma específica por sexo16,17.
Alguns estudos também sugerem efeitos neuroprotetores, promielinizantes e anti-inflamatórios da progesterona18 e, embora as evidências em pacientes com EM sejam escassas18, esteroides neuroativos (ou seja, esteroides sintetizados de novo pelo sistema nervoso, como pregnenolona, tetrahidroprogesterona e diidroprogesterona) também podem afetar o curso patológico19. Coletivamente, esses dados apoiam a ideia de que os hormônios sexuais produzidos tanto perifericamente quanto dentro do SNC têm um papel importante e específico do sexo no início e progressão da doença. Portanto, no presente trabalho, pedimos a coleta de dados separados de animais machos e fêmeas.
Do ponto de vista histopatológico, a substância branca da medula espinhal é o principal sítio de lesão do SNC nesse modelo, que se caracteriza por regiões multifocais e confluentes de infiltrado inflamatório mononuclear e desmielinização8. Assim, ao descrever este protocolo para a indução de EAE induzida por MOG35-55 em camundongos C57BL/6J, levaremos em consideração o desfecho da doença nos dois sexos e forneceremos alguns insights histopatológicos em relação à medula espinhal.
Os cuidados e manejo dos animais no presente trabalho foram realizados de acordo com a Diretiva do Conselho da União Europeia de 22de setembro de 2010 (2010/63/UE); todos os procedimentos relatados no presente estudo foram aprovados pelo Ministério da Saúde italiano (407/2018-PR) e pelo Comitê de Ética da Universidade de Torino (Projeto n° 360384). Sugerimos adequar o desenho experimental às diretrizes ARRIVE originalmente publicadas por Kilkenny et al., em 201020. Antes de começar, certifique-se de que os materiais necessários estão disponíveis (consulte a Tabela de Materiais). Esterilizar todos os utensílios e vidrarias utilizados para a preparação da emulsão MOG35-55 em autoclave. Um resumo dos procedimentos experimentais está representado na Figura 1.
1. Preparação da emulsão MOG35-55
NOTA: Para preparar a emulsão, MOG35-55, adjuvante de Freud incompleto (RIFI), cepa H37Ra (MT) de Mycobacterium tuberculosis e solução fisiológica são necessários (ver Tabela de Materiais).
CUIDADO: MT morto pelo calor pode estimular a resposta imune inata. Evite inalação, ingestão e contato com a pele e os olhos usando equipamentos de proteção individual adequados e pesando MT em uma balança de precisão coberta sob o capô.
Solução | Composição | Anotações |
2 mg/mL MOG35-55 solução peptídica | Peptídeo MOG35-55 liofilizado diluído em solução fisiológica na concentração de 2 mg/mL | Conservar a solução já diluída a -80 °C. |
5 μg/mL de solução de TP | TP liofilizado diluído em solução fisiológica na concentração de 5 μg/mL. | Conservar a solução já diluída a -80 °C. |
Emulsão | O volume total de emulsão necessário para cada camundongo a ser imunizado é de 300 μL dividido da seguinte forma: | Para evitar alterações ou contaminação, prepare a emulsão no dia da imunização. |
200 μg/camundongo de MOG35-55 , ou seja, 100 μL de MOG35-55 2 mg/mL de solução. | ||
50 μL de solução fisiológica | ||
150 μL de IFA | ||
4 mg/mL MT, ou seja, 1,2 mg/camundongo | ||
Solução fisiológica | Cloreto de sódio a 0,9% diluído em água destilada. |
Tabela 1: Composição das soluções utilizadas para o procedimento de imunização.
2. Seleção e imunização dos animais
3. Acompanhamento do EAE
Grau | Sinal clínico | Descrição | |||
0 | Saudável | Nenhum sinal clínico observado. O animal apresenta um tom normal e movimentação da cauda. Anda sem tropeçar. | |||
0.5 | Portão prejudicado | O animal tropeça enquanto caminha em uma churrasqueira. | |||
1 | Cauda manca | Quando o animal é apanhado pela base da cauda, a cauda cai (cauda flácida). | |||
1.5 | Cauda manca e portão prejudicado | O animal mostra uma cauda flácida, e tropeça enquanto caminha em uma churrasqueira. | |||
2 | Ataxia | O animal apresenta dificuldades em levantar-se depois de ter sido virado de costas. | |||
2.5 | Ataxia e paresia de membro posterior | O animal não consegue se levantar depois de ter sido virado de costas, e perde o tom de um de seus membros posteriores. | |||
3 | Paralisia dos membros posteriores | O animal perde o tônus de ambos os membros posteriores. | |||
3.5 | Paralisia de membros pélvicos e/ou paresia de membro torácico | O animal perde o tônus de ambos os membros pélvicos e parcialmente dos membros torácicos. Na verdade, mostra uma perda de força na preensão dos membros anteriores. | |||
4 | Tetraparesia | O animal perde completamente o tônus de seus membros. | |||
4.5 | Tetraparesia e diminuição da temperatura corporal | O animal perde completamente o tônus de seus membros, e apresenta uma diminuição da temperatura corporal (está frio). | |||
5 | Morrer ou morrer | O animal está morrendo (não responde a nenhum estímulo) ou morto. |
Tabela 2: Sistema de escore clínico utilizado para avaliar a progressão do EAE.
4. Avaliação dos sinais histopatológicos induzidos por EAE ao nível da medula espinhal
OBS: Relatamos brevemente o procedimento de sacrifício dos animais e coleta medular para análise histopatológica; Para uma descrição detalhada, ver estas referências 10,26,28,29.
Acompanhamento das EAE após a imunização
Isso foi avaliado conforme descrito a seguir.
Peso corporal e ingestão alimentar
A análise de variância (ANOVA) two-way (sexo e tempo como variáveis independentes) mostra uma diminuição no PN dos animais EAE de ambos os sexos, especialmente na segunda semana pós-indução (F(1,57) = 4,952, p < 0,001; Figura 2A). No entanto, o dimorfismo sexual no...
O protocolo de EAE induzido por MOG35-55 que descrevemos levou ao desenvolvimento de uma forma crônica de EM em camundongos C57BL/6J7,8,13. Nesses resultados representativos, relatamos que os animais de ambos os sexos submetidos ao procedimento de imunização desenvolveram uma forma crônica da doença (ou seja, não se recuperam totalmente após o início da doença, acumulam déficits e mantêm um EC de pelo menos...
Nenhum dos autores tem conflitos de interesse a declarar com relação à pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo.
Este trabalho foi apoiado pelo Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca - MIUR projeto Dipartimenti di Eccellenza 2018-2022 e 2023-2027 para o Departamento de Neurociência Rita Levi Montalcini; Fundação Cavalieri-Ottolenghi, Orbassano, Itália. BB foi fellow do INFRA-P, Região do Piemonte (n.378-35) (2022-2023) e PRIN 2020-20203AMKTW. Agradecemos à Fondazione per la Ricerca Biomedica Onlus (FORB) pelo apoio. As taxas de publicação foram apoiadas pela doação do Distretto Rotaract 2031 e, particularmente, do Rotaract Club Torino Nord-Est. Agradecemos a Elaine Miller pela revisão de nosso manuscrito.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
18 G x 1 ½“ 1.2 x 40 mm needle for the glass syringe | Terumo | TER-HYP-18G-112-PIN | |
Digital camera connected to the optical microscope | NIKON DS-U1 digital camera | ||
Electronic precision balance | Merck | Mod. Kern-440-47N, resolution 0.1 g | |
Eosin Y | Sigma-Aldrich | HT110216 | |
Glass syringe pipet “ultra asept” 10 ml | Sacco System | L003465 | |
Glassware (i.e., becker to prepare the emulsion) | VWR | 213-1170, 213-1172 | |
Hematoxylin (Mayer’s) | Sigma-Aldrich | MHS32 | Filter before using it. |
Image analysis Software | Fiji | ||
Incomplete Freund’s adjuvant (IFA) | Sigma-Aldrich | F5506 | Store at +4 °C. |
Isoflurane | Wellona Pharma | This drug is used as inhalational anaesthetic. | |
Male and female C57BL/6J mice | Jackson Laboratory, Envigo | Age 8-10 weeks, optimal body weight of ~20 g. | |
Microtome | Leica HistoCore BIOCUT R | ||
Mounting Medium | Merck | 107961 | |
Mouse Rotarod | Ugo Basile | #47600 | |
Mycobacterium tuberculosis (MT), strain H37Ra | Difco Laboratories Inc. | 231141 | Store at +4 °C. |
Myelin oligodendrocyte glycoprotein peptide 35-55 (MOG35-55) | Espikem | EPK1 | Store at -80 °C diluted (2 mg/mL) in physiological solution; prepare it on the day of the immunization to avoid, as much as possible, alterations or contaminations. |
Optical microscope | NIKON eclipse 90i | ||
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | Store at +4 °C once diluted (4%) in phosphate buffer. |
Pertussis toxin (PT) | Duotech | PT.181 | Store at -80°C diluted (concentration 5 µg/mL) in physiological solution |
Physiological solution (sodium chloride 0.9% solution) | B. Eurospital | A 032182038 | Store at +4 °C once opened. |
Saline phosphate buffer (PBS) | Thermo Scientific | J61196.AP | |
Software for image acquisition | NIS-Element AR 2.10 | ||
Syringes U-100 0.5 mL with 30 G x 5/16” (0.30 x 8 mm) in fixed needle | Nipro | SYMS-0.5U100-3008B-EC | |
Syringes U-100 1 mL with 26G x ½” (0.45 x 12.7 mm) in needle | PIC | 20,71,26,03,00,354 | |
Vet ointment for eyes | Lacrilube, Lacrigel Europhta | ||
Xylazine | Rompun | This mixture of drug is used as injectable anaesthetic and sedative. | |
Zolazepam and Tiletamine | Zoletil 100 | This drug is used as injectable anaesthetic, sedative, muscle relaxer, and analgesic |
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