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Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

, ,

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

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Cite this Article: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

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: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

Esclerose múltipla (EM) é uma doença inflamatória crônica do sistema nervoso central (SNC), que comumente afeta adultos jovens. É caracterizada por desmielinização e assustando glial em áreas disseminadas no cérebro e medula espinhal. Essas lesões alterar a condução nervosa e induzir a déficits neurológicos incapacitantes que variam com a localização das placas de desmielinização no SNC (por exemplo, paraparesia, paralisia, cegueira, incontinência).

Encefalomielite autoimune experimental (EAE) é um modelo para MS. EAE foi induzida acidentalmente em humanos durante a vacinação contra a raiva, usando vírus cultivados em coelho medula espinhal. Resíduos de injeção espinhal com o vírus inativado induziram a doença do SNC. Seguindo essas observações, o primeiro modelo da EAE foi descrita em primatas não-humanos imunizados com um CNS homogeneizado por Rivers e Schwenther em 1935. EAE desde então tem sido gerada em uma variedade de espécies e pode seguir cursos diferentes, dependendo da espécie / estirpe e imunizando antígeno utilizado. Por exemplo, imunizando ratos Lewis com proteína básica da mielina em emulsão com adjuvante induz um modelo aguda da EAE, enquanto o mesmo antígeno induz a uma doença crônica em cobaias.

O modelo de EAE aqui descrito é induzida através da imunização contra ratos DA DA medula espinhal de ratos em emulsão em adjuvante de Freund completo. Ratos desenvolvem uma paralisia flácida ascendente dentro de 7-14 dias pós-imunização. Sinais clínicos seguir um curso remitente-recorrente durante várias semanas. Patologia mostra grandes infiltrados imunológico no SNC e placas de desmielinização. Considerações especiais para cuidar de animais com EAE são descritos no final do vídeo.

Protocol: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

Indução e monitorização de EAE crónica recidivante

A emulsão é uma mistura 1:1 do antígeno em solução aquosa adicionado ao complementada adjuvante de Freund completo. É muito importante adicionar o antígeno ao adjuvante e não o contrário!

Há uma grande quantidade de resíduos ao fazer e injetando uma emulsão. Sempre preparar 1,5 ou 2 vezes mais do que o que você precisa.

Use argamassa autoclavado, pilão, seringas de vidro, e pontes. Todos os plásticos devem ser estéreis. A preparação pode ser feito em uma bancada de laboratório regular.

1. Preparação do adjuvante complementado

Pesar 30 mg de Mycobacterium tuberculosis (Difco catalogo 231.141) e coloque em um pilão. Transformar em pó fino sem pressionar demasiado duro para evitar quebrar as bactérias. Adicionar 10 ml de adjuvante completo de Freund H37Ra (Difco catalogo 231.131) e misturar. Este adjuvante complementada agora contém 4 mg / ml Mycobacterium tuberculosis. Transferir para um tubo.

2. Preparação do homogenato medula espinhal

Coletar medula espinhal de ratos DA (idade / sexo indiferente) e armazenar congelado a -80 ° C. Pesar os cabos congelados espinhal para ter o suficiente para mistura 1:1 (peso: volume) com o adjuvante suplementado. Picar a medula espinhal mais fino possível com uma lâmina de barbear, a transferência para a argamassa usada na seção 1, e fazer um colar com o pilão.

3. Preparação da emulsão

  1. Lugar complementada completa adjuvante de Freund em um tubo. Vortex em alta velocidade. Adicionar a queda da medula espinhal homogeneizado a gota enquanto vórtex. Quando todos os homogeneizado medula espinhal é adicionada vórtice, por mais 5 minutos. A mistura deve virar rosa claro.

  2. Coloque a emulsão em uma seringa de vidro de 5 ml e vinculá-lo para outra seringa de vidro 5 ml usando uma ponte de 18G (Fisher catálogo # 14-825-17L). Enviar a emulsão de uma seringa para o outro até que se torne rígido (5-10 min). Se mais de 5 ml de emulsão é preparada, use várias seringas 5 ml NÃO use seringas maiores.

  3. A emulsão pode ser armazenada nas seringas a 4 ° C por 3 semanas. Eu recomendo prepará-la pelo menos 12 horas de antecedência para verificar se ele não quebrar. Ele deve permanecer espessa e não separados em duas fases. A cor irá mudar durante a noite para uma luz amarela ou bege.

4. Imunização dos ratos

  1. Misture a emulsão nas seringas por alguns minutos e transfira para a seringa utilizada para a injeção. Injetar 200 mL por via subcutânea na própria base da cauda usando agulhas 23G e 3 ml seringas Luer-Lock em curto prazo anestesia.

  2. Os destinatários são 7-9 semanas de idade ratas DA. Ficamos com nossos ratos de Harlan Sprague Dawley-.

  3. Ratos devem ser observadas duas vezes por dia e pesados ​​diariamente. Os sinais clínicos são esperados 7-15 dias após a injeção da emulsão.

Pontuação clínica:

0: sem doença

0.5: cauda limp distal

Um: tail limp

2: paraparesia leve, ataxia

3: paraparesia moderada, as viagens ratos de vez em quando

3.5: um dos membros posteriores é paralisado, os outros movimentos

4: paralisia de membros posteriores completo

5: paralisia de membros posteriores e completa incontinência

6: dificuldade em respirar moribunda, não comer ou beber. Euthanize imediatamente.

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Discussion: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

Há algumas considerações importantes para este protocolo.

Genética de ratos DA diferem ligeiramente dependendo do criador, elas são compradas a partir de. Estas diferenças podem aumentar ou diminuir a susceptibilidade dos ratos à EAE de indução. Se o seu ratos são mais suscetíveis a EAE você vai querer reduzir a força da imunização usando não suplementadas adjuvante de Freund completo ou mesmo incompleta adjuvante de Freund. Você também pode considerar a redução da quantidade de emulsão injetada ou diluir o homogeneizado da medula espinhal com solução salina antes de preparar a emulsão. Se o seu ratos não desenvolvem sinais clínicos da EAE usando a força total imunizar emulsão verificar a limpeza das suas instalações de habitação. Ratos infectados com parasitas (como pinworm) não irão desenvolver EAE. Você pode considerar a habitação seus animais em condições mais limpas em gaiolas com filtro autoclavado-tops, e dando-lhes acidificados água ad libitum (o protocolo para a elaboração água acidificada é anexado).

A emulsão deve ser água em óleo, de modo que o óleo no adjuvante casaco completamente o antígeno você adicionar gota a gota. Uma emulsão preparada de outra maneira (óleo-em-água) vai se tornar tão espessa, mas não será encephalitogenic.

Os ratos são animais amigáveis, se eles estão acostumados ao seu manipulador, é, portanto, uma boa idéia para segurá-los delicadamente em uma base diária antes da injeção da emulsão encephalitogenic. Isso irá reduzir o estresse eo risco de uma mordida.

Animais com EAE grave (escore de 3 ou mais) precisam de cuidados especiais. Ratos nunca deve ser pego pelo rabo, mas sim pelo corpo. Isto é ainda mais importante para reduzir o estresse em animais doentes. É muito importante assegurar que todos os animais têm acesso a alimentos e água, colocando pacotes de comida e gel na cama e proporcionando longa sipper tubos nas garrafas de água. Ratos com EAE continuarão comendo e bebendo, se uma paragem de animais ou de comer ou beber consultar o veterinário do seu instituto ou eutanásia do animal. Ratos doentes devem ser separados dos animais saudáveis ​​para garantir que eles não estão constantemente espezinhados, mas evite ratos deixando sozinha uma vez que são animais sociais e precisam de companhia.

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Disclosures: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

CB e KGC são co-fundadores e consultores para Airmid Inc.

Materials: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

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: Indução e pontuação clínica de doenças crônico-recidivante encefalomielite autoimune experimental

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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