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Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

, ,

Department of Physiology and Biophysics, University of California, Irvine (UCI)

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Cite this Article: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

Beeton, C., Garcia, A., Chandy, K. G. Induction and Clinical Scoring of Chronic-Relapsing Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J. Vis. Exp. (5), e224, doi:10.3791/224 (2007).

Abstract: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), die häufig bei jungen Erwachsenen. Es wird durch Demyelinisierung und Gliazellen zu erschrecken in Bereichen des Gehirns und des Rückenmarks verbreitet charakterisiert. Diese Läsionen verändern Nervenleitung und induzieren die zu Beeinträchtigungen führende neurologische Defizite, die mit der Lage der demyelinisierte Plaques im ZNS (zB Paraparese, Lähmung, Erblindung, Inkontinenz) variieren.

Die experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist ein Modell für MS. EAE wurde zum ersten Mal versehentlich in den Menschen während der Tollwutimpfung induziert, mit Viren auf Kaninchen Rückenmark gewachsen. Rückstände von Rückenmark injiziert mit dem inaktivierten Virus induzierten ZNS Erkrankungen. Nach diesen Beobachtungen wurde ein erstes Modell der EAE in nicht-menschlichen Primaten mit einer ZNS-Homogenat durch Flüsse und Schwenther in 1935 immunisiert beschrieben. EAE ist seitdem in einer Vielzahl von Arten erzeugt worden und kann verschiedene Kurse je nach Art / Stamm und immunisierende Antigen verwendet folgen. Zum Beispiel Immunisierung Lewis Ratten mit Myelin basisches Protein in Emulsion mit Adjuvans induziert eine akute Modell der EAE, während das gleiche Antigen induziert eine chronische Krankheit bei Meerschweinchen.

Die EAE-Modell beschrieben ist hier durch die Immunisierung von DA Ratten gegen DA Ratte Rückenmark in Emulsion in komplettem Freund-Adjuvans induziert. Ratten entwickeln eine aufsteigende schlaffe Lähmung innerhalb von 7-14 Tagen post-Immunisierung. Klinische Symptome folgen einem schubförmigen Verlauf über mehrere Wochen. Pathologie zeigt große Immunsystem Infiltrate im ZNS und Demyelinisierung Plaques. Besondere Überlegungen für die Betreuung von Tieren mit EAE sind am Ende des Videos beschrieben.

Protocol: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

Induktion und Überwachung von chronisch-rezidivierenden EAE

Die Emulsion ist eine 1:1-Mischung von Antigen in wässriger Lösung hinzugefügt ergänzt komplettem Freund-Adjuvans. Es ist sehr wichtig, um das Antigen an das Adjuvans und nicht umgekehrt hinzuzufügen!

Es gibt eine Menge von Abfällen, wenn Herstellung und Injektion einer Emulsion. Immer vorzubereiten 1,5 oder 2-mal mehr als das, was Sie brauchen.

Verwenden Sie autoklaviert Mörtel, Pistill, Glasspritzen und Brücken. Alle Kunststoffe sollten steril sein. Das Präparat kann in regelmäßigen Labortisch durchgeführt werden.

1. Vorbereitung des ergänzt adjuvante

Wiegen Sie 30 mg Mycobacterium tuberculosis (Difco Katalog # 231141) und in einen Mörser. Machen Sie in dünne Pulver ohne Druck zu hart, um zu vermeiden brechen die Bakterien. 10 ml komplettem Freund-Adjuvans H37Ra (Difco Katalog # 231131) und mischen. Dies ergänzt adjuvante enthält nun 4 mg / ml Mycobacterium tuberculosis. Transfer in ein Rohr.

2. Vorbereitung der Rückenmark-Homogenat

Sammeln Rückenmark von DA-Ratten (Alter / Geschlecht gleichgültig) und bei -80 ° C eingefroren Wiegen Sie die gefrorenen Rückenmark haben genug, um 1:1 (Gewicht: Volumen) mischen sich mit den ergänzten Adjuvans. Mince das Rückenmark so fein wie möglich mit einer Rasierklinge, um den Mörtel in Abschnitt 1 zu übertragen, und eine Paste mit dem Pistill.

3. Herstellung der Emulsion

  1. Legen Sie ergänzt komplettem Freund-Adjuvans in einem Rohr. Vortex mit hoher Geschwindigkeit. Fügen Sie die Rückenmark-Homogenat tropfenweise unter Vortexen. Wenn alle Rückenmark-Homogenat hinzugefügt wird, Wirbel für weitere 5 Minuten. Die Mischung sollte wiederum hellrosa.

  2. Legen Sie die Emulsion in einem 5 ml Glasspritze und verknüpfen es mit weiteren 5 ml Glasspritze mit einer 18G-Brücke (Fisher Katalog # 14-825-17L). Senden Sie die Emulsion aus einer Spritze auf der anderen, bis sie hart (5-10 min) wird. Wenn mehr als 5 ml Emulsion hergestellt wird, nutzen mehrere 5 ml Spritzen KEINE größere Spritzen.

  3. Die Emulsion kann in die Spritzen bei 4 ° C für 3 Wochen gelagert. Ich empfehle bereitet es mindestens 12 Stunden im Voraus zu überprüfen, ob sie nicht brechen. Es sollte auch weiterhin dick und nicht getrennt in 2 Phasen. Die Farbe wird über Nacht ändern, um eine hellgelbe oder beige.

4. Die Immunisierung der Ratten

  1. Mix der Emulsion in die Spritzen für ein paar Minuten und Transfer zum Spritzen für die Injektion verwendet. Inject 200 ul subkutan in die eigentliche Basis des Schwanzes mit 23G Nadeln und 3 ml Luer-Lock Spritzen unter kurzfristigen Anästhesie.

  2. Die Empfänger sind 7-9 Wochen alte weibliche DA-Ratten. Wir bekommen unsere Ratten von Harlan-Sprague Dawley.

  3. Ratten sollte zweimal täglich beobachtet und gewogen täglich. Klinische Symptome sind 7-15 Tage nach der Injektion der Emulsion zu erwarten.

Klinische Wertung:

0: keine Krankheit

0,5: distalen schlaffen Schwanz

1: schlaffe Schwanz

2: mild Paraparese, Ataxie

3: mäßige Paraparese, die Ratten Reisen von Zeit zu Zeit

3,5: ein Hinterbein des Körpers ist gelähmt, die andere bewegt sich

4: komplette Hinterbein Lähmung

5: komplette Hinterbein Lähmung und Inkontinenz

6: moribund, Atembeschwerden, nicht essen oder trinken. Euthanize sofort.

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Discussion: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

Es gibt ein paar wichtige Überlegungen für dieses Protokoll.

Genetik der DA-Ratten wird etwas anders sein je nachdem, welche Züchter werden sie von gekauft. Diese Unterschiede können Zu-oder Abnahme der Empfindlichkeit von Ratten die Induktion EAE. Wenn Ihr Ratten anfälliger für EAE sind, werden Sie wollen, um die Stärke der Immunisierung unter Verwendung von nicht-ergänzten komplettem Freund-Adjuvans oder sogar unvollständig Freunds Adjuvans reduzieren. Sie können sich auch die Verringerung der Menge der Emulsion injiziert oder Verdünnung der Rückenmark-Homogenat mit Kochsalzlösung vor der Zubereitung der Emulsion. Wenn Ihr Ratten entwickeln keine klinischen Anzeichen der EAE mit der full-strength Immunisierung Emulsion ist die Sauberkeit Ihrer Wohnanlage. Ratten, die mit Parasiten (zB Maden) infiziert sind, werden nicht entwickeln EAE. Sie können prüfen, Unterbringung Ihrer Tiere unter sauberen Bedingungen in Käfige autoklaviert mit Filter-Tops, und ihnen angesäuertem Wasser ad libitum (das Protokoll für die Vorbereitung angesäuertem Wasser angeschlossen ist).

Die Emulsion muss Wasser-in-Öl sein, so dass das Öl in der adjuvanten komplett beschichten das Antigen fügen Sie tropfenweise. Eine Emulsion hergestellt umgekehrt (Öl-in-Wasser) wird so dick geworden, aber nicht in der enzephalitogenen.

Ratten sind freundliche Tiere, wenn sie ihre Handler gewöhnt sind, ist es daher eine gute Idee, sie sanft behandeln täglich vor der Injektion des enzephalitogenen Emulsion. Dies reduziert Stress und das Risiko eines Bisses.

Tiere mit schweren EAE (Score von 3 oder mehr) brauchen besondere Pflege. Ratten sollten niemals am Schwanz, sondern vom Körper aufgenommen werden. Dies ist umso wichtiger, zum Abbau von Stress bei kranken Tieren. Es ist sehr wichtig, um sicherzustellen, dass alle Tiere Zugang zu Futter und Wasser haben, indem sie Essen und Gel-Packs in den Betten und versorgt sie lang sipper Rohre auf dem Wasser-Flaschen. Ratten, die mit EAE weiterhin essen und trinken, wenn ein Tier zu stoppen entweder essen oder trinken Sie bei Ihrem Instituts Tierarzt oder einschläfern des Tieres. Kranke Ratten sollten von gesunden Tieren getrennt werden, um sicherzustellen, dass sie nicht ständig mit Füßen getreten, aber verhindern, dass Ratten allein, da sie soziale Tiere und brauchen Gesellschaft.

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Disclosures: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

CB und KGC sind Mitbegründer und Berater für Airmid Inc.

Materials: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

Name Type Company Catalog Number Comments
Complete Freund’s Adjuvant Reagent Fisher Scientific DF 311-360-5 Manufactured by Difco
Mycobacterium tuberculosis H37Ra Reagent Fisher Scientific DF3114-33-8 Manufactured by Difco
DA rat Animal Harlan Laboratories Females, 7-9 weeks old.
Glass syringes - 5 ml Tool Fisher Scientific 14-823-10 B
Metal bridge - 18G Tool Fisher Scientific 14-825-17L
Luer Lok plastic syringes - 3 ml Tool BD Biosciences 309585
Needles - 20G 1 1/2 Tool Fisher Scientific 14-826-5C

Ask the Author: Induction and Clinical Scoring von chronisch-rezidivierende experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis

15 Comments

How will this research aid MS patients? In developing a vaccine? Or in understanding cycles for treatment? Thank you.

1

Reply

Posted by: AnonymousJuly 24, 2007, 4:14 PM

Thanks for your interest in our work!
The research we do at UCI aims at developing new treatments for MS (and other autoimmune diseases) with better efficacy and less side-effects than existing treatments. We use this model in parallel to in vitro tests on cells isolated from patients with MS. Proof of efficacy of a new compound in animals is required for FDA approval to test the compound in humans.
This and other EAE models in rats and mice are also used by other research groups to test their compounds or to study how the immune system attacks the central nervous system and some groups are indeed trying to develop a vaccine against MS.

2

Reply

Posted by: Christine B.August 2, 2007, 6:48 PM

Dear Dr. Beeton,
I watched your video with great interest.
I am a researcher at the CEA, Orsay, France, and we are interested in inducing EAE in DA rats. I would kindly like to ask you a few questions in this regard:
1. Should the meninges be removed prior to the freezing of the spinal cord, to avoid aggregates/ clumps in the emulsion?
2. Is it possible to reduce the spinal cord into fine powder by using a mortar and pestle in liquid nitrogen rather than using a razor and cutting it over dry ice?
3. Can the emulsion be prepared by using a polytron or some other homogenisation system rather than the glass syringes and the connecting bridges (we seem to have a problem to obtain some of these tools).
4. Is it possible to use rats older than 7-9 weeks or does susceptibility decrease with increasing age?
Thank you in advance.

3

Reply

Posted by: AnonymousFebruary 5, 2008, 11:20 AM

We use whole spinal cords, without removing any parts.
Since we published this video and following advice from Dr. Holmdahl (Lund, Sweden), we have started using fresh spinal cords from ~12 weeks old DA rats. The emulsions give more homogeneous diseases when working with a large group of animals (> 40 recipients). We have not tried using a mortar and pestle. I don't think it would work for fresh cords but might on frozen cords.
I haven't tried any other methods for preparing the emulsion. As a graduate student in France I was able to buy glass syringes but we had to ask facilities to make metal bridges to connect the syringes by using two metal needles.
Recipients should be young adults for best susceptibility to EAE. We have never tried using older DA rats but in other rat models of EAE (using Lewis rats) we have found that the older the recipients, the less susceptible to EAE they were. Note that not all DA rats are identical, there are small variations from vendor to vendor so you may want to try rats from several vendors in your area to find which are more susceptible to EAE.
If you have any more questions you are welcome to contact me by email at beeton@bcm.edu.

3.1

Reply

Posted by: Christine B.February 5, 2008, 4:02 PM

Dear Dr. Beeton, thank you for very interesting video. I would like to ask you , if you have any experience with the EAE induction in mice using this protocol. Thank You for the answer. Sincerely Jan Pazour

4

Reply

Posted by: Jan PazourJune 30, 2008, 9:31 AM

I have never used this protocol in mice. For mice I have only used the MOG 35-55 peptide to induce EAE [in C57BL/6 mice].

Using whole spinal cord should work in mice but the protocol would have to be adjusted. You would first have to ensure you are working with the right strain and then you would have to work out the doses and type of adjuvant. Most protocols in mice also call for an additional injection of pertussis toxin and very often mice need a booster injection to develop EAE. This can be a rather tricky protocol to adapt to mice.

Sorry that I could not give you a more helpful answer.

4.1

Reply

Posted by: Christine B.June 30, 2008, 10:38 AM

Dear all,

could there be any difference in using M.butyricum instead of M. tuberculosis H37RA containing adjuvant in inducing EAE in wistar rats (mylein basic protein- MP bio-vendor). I plan to use the former.Please suggest.

raghul
toxicologist
SGS -LSS india

5

Reply

Posted by: AnonymousAugust 25, 2008, 1:24 PM

Dear Raghul,

I have no experience inducing EAE in Wistar rats so am unsure of the results. When inducing acute EAE in Lewis rats with MBP we used CFA made with M. butyricum and supplemented it with 3 mg/ml M. tuberculosis and this worked well with 100% EAE incidence and a homogeneous disease.

Best wishes,

Christine

5.1

Reply

Posted by: Christine B.August 25, 2008, 5:46 PM

what is the concentration of the HCl for drink wather?

6

Reply

Posted by: Andres Q.September 15, 2009, 2:40 PM

To prepare acidified drinking water, fill a clean carboy with 10 liters of water. Add 5 ml of 12N (concentrated) hydrochloric acid (HCl) to the water and stir. The pH of the solution should be in the range of 2.4-3.0.
For more safety, ensure that your stock of concentrated acid is not used for anything else but preparing acidified drinking water. This will reduce the risk of accidental contamination with toxic chemicals.
Do not check the pH directly in your carboy but rather in a sample taken into a beaker.
This acidified drinking water is not quite as acidic as common sodas many people drink every day. It will not damage the lining of the oesophagus of the rats.

6.1

Reply

Posted by: ChristineSeptember 15, 2009, 3:03 PM

Dear Dr Beeton,
I found and watched with great interest you movie about induction and clinical
scoring of chronic-relapsing EAE in rats and i would like to ask you if
you have some hystological or/and MRI findings to prove that the major
pathophisiologycal changes, induced by the immunization, occur in the brain
and not in the spinal cord? How much this animal model mimics what is
happening in human brain in MS? I am interested more by demyelination
which i can observe using DT-MRI.

Thank you in advance

7

Reply

Posted by: parlog alexandruOctober 5, 2009, 8:32 AM

We have not done any histology the brain of these animals as our focus was on the spinal cord.
We used the brains to isolate mononuclear cells and found more with a CCR7- differentiated phenotype in EAE rats than controls. This suggest brain-infiltration and therefore a potential for demyelinating lesions, but I can't guaranty it.
This model is definitely demyelinating in the spinal cord (see figure S6 in the online supplement of the paper Matheu, Beeton et al. Immunity 2008, 29:602).
Christine

7.1

Reply

Posted by: AnonymousOctober 5, 2009, 1:54 PM

Dear Dr. Beeton, thank you for very interesting video. Do you have the protocol to induce EAE in mice? Can you please provide injecting protocol for mice. Thank you.

8

Reply

Posted by: Amlan July 12, 2010, 1:24 PM

The protocol will depend on the mouse strain you are interested in. Some strains are more susceptible to EAE than others. A good place to start is the following protocol: http://www.penningerlab.com/uploads/media/EAE_induction_01.pdf

8.1

Reply

Posted by: ChristineSeptember 30, 2011, 11:34 PM

Dear Dr Beeton
Thanks for the vieo, it is very helpful. I have just one question regarding the part you use as "SPINAL CORD". Is it seperated from spinal column or you just use spinal colum containing spinal cord?

9

Reply

Posted by: MANDANANovember 12, 2011, 5:01 AM

You want to use the spinal cord itself, removed from the bone. It is pretty easy to collect since you don't need to keep it in a single piece (as you would for histology for example). You can simply scrape it out.
Hope this helps!
Christine

10

Reply

Posted by: ChristineNovember 14, 2011, 4:36 PM

Dear Dr Beeton
Thanks for the video. Please let me know how to make acidified water and HOW LONG THE ANIMAL SHOUL DRINK SUCH A WATER BEFORE INDUCTION OF EAE?
Regards

11

Reply

Posted by: MandanaNovember 27, 2011, 3:58 AM

For preparation of the acidified water, please refer to my answer to a similar question from Andres Quintanar, posted 09/15/2009.
We put our rats on acidified water as soon as we receive them, which is 4-7 days before we induce EAE.

12

Reply

Posted by: ChristineNovember 27, 2011, 4:40 PM

Dear Dr Beeton
Thanks for the video. It is really helpful. Can we use Sprague-Dawley and Wistar Rats. Do we need in your model to use pertussis toxin.

13

Reply

Posted by: KhalifehDecember 5, 2011, 6:32 AM

Hello Dear Christine Beeton
Thanks for your useful video. I would be grateful if you response my question: In this video when you work with Mycobacterium tuberculosis H37RA for making it thin powder, you didn't wear mask, is it safe for you?

Regards

14

Reply

Posted by: AmenehJanuary 22, 2012, 5:34 AM

Hello Dear Professor Beeton
I have another question dear Dr Beeton: Should we perfuse the rat before spinal cord isolation (for EAE induction) or no the perfusion is just necessary when we want to isolate the cells from spinal cord or brain? I want to isolate the guina pig spinal cord for EAE induction and I don't know the perfusion is necessary or no.
Best Regards

15

Reply

Posted by: Ameneh March 10, 2012, 7:46 AM

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