La Figura 3 mostra l'IHC rappresentativa e la colorazione istochimica, con esempi di lesioni EAE acute (a sinistra) e più vecchie (a destra). La colorazione rappresentativa di CD45 con controcolorazione dell'ematossilina è mostrata nella Figura 3A,B. Le Figure 3C-F mostrano esempi di colorazione LFB con (Figura 3C,D) o senza (Figura 3E,F) la controcolorazione H&E. Sebbene l'ematossilina non sia specifica per le cellule immunitarie, i nuclei delle cellule immunitarie si colorano in modo più scuro e possono essere distinti dalle cellule residenti nel SNC. La Figura 3G,H mostra una colorazione rappresentativa degli assoni SMI-32+, controcolorati con ematossilina. Si noti l'aumento dell'aspetto di questa macchia nelle lesioni EAE più vecchie.
Il danno delle tracce mielinizzanti è più diffuso nel midollo spinale nell'EAE murino attivo e questo è il principale fattore di paralisi in questa malattia 7,9. Pertanto, il punteggio per la presenza di infiammazione e danno tissutale nel midollo spinale è prioritario nelle analisi istologiche. Le lesioni EAE si verificano sporadicamente in diverse regioni (anteriore, laterale o dorsale) (Figura 2A,B) e a diversi livelli (sacrale, lombare, toracico, cervicale) del midollo spinale. Il metodo di inclusione descritto garantisce un buon campionamento delle lesioni in tutto il midollo ombelicale. Vengono incorporate più sezioni di quelle analizzate, poiché alcune sezioni possono danneggiarsi durante il processo di lavorazione o sezionamento. Per garantire un campionamento rappresentativo, vengono analizzate almeno 3 sezioni rappresentative a livello cervicale, toracico e lombare del midollo spinale per ciascun topo. L'identità di ogni campione è nascosta in modo che la persona che conduce l'analisi non sia influenzata nella selezione delle sezioni rappresentative per l'analisi.
Per ottenere informazioni rapide sulle differenze nella gravità istologica dell'EAE, è possibile valutare la presenza di lesioni demielinizzanti sub-meningee nei quadranti del midollo spinale in sezioni selezionate (Figura 2A,B). Si tratta di un metodo rapido che può essere eseguito su immagini scansionate o utilizzando un microscopio ottico. Questa analisi è sufficientemente sensibile da rilevare le differenze nella gravità istologica dell'EAE tra i gruppi quando l'EAE è grave in un gruppo e lieve in un altro. Ad esempio, nell'esperimento in Figura 4, l'EAE è stato indotto in femmine wild type (WT) e topi con una delezione in OGR1 (OGR1 KO) utilizzando MOG p35-55/CFA più PTX. I topi del gruppo WT hanno sviluppato EAE grave con paralisi completa, mentre il gruppo knockout OGR1 ha sviluppato una malattia lieve. Questa differenza nel punteggio clinico corrispondeva a una differenza nella frazione di quadranti che presentavano lesioni sub-meningee (Figura 4C).
È importante integrare il punteggio delle lesioni demielinizzanti con la frazione percentuale dell'area della colorazione della mielina per catturare l'entità della perdita di mielina e/o assoni mielinizzati durante l'attacco autoimmune. Nell'esempio della Figura 4, anche la percentuale di frazione mielinica differiva significativamente tra i topi OGR1 e WT (Figura 4D). La percentuale di frazione mielinica è anche significativamente correlata con il punteggio cumulativo EAE nei topi con EAE (Figura 4E) e quindi funge da buona misura del danno tissutale complessivo in questa malattia. Si noti che questo protocollo non distingue l'intensità della colorazione mielinica. Se questo è il risultato desiderato, è necessario condurre una colorazione in immunofluorescenza per le proteine della mielina come la proteina proteolipidica o la proteina basica della mielina e misurare l'intensità di questa colorazione.
Nel caso in cui l'EAE sia grave in entrambi i gruppi di confronto, una frazione maggiore di quadranti del midollo spinale conterrà lesioni infiammatorie/demielinizzanti. In questo caso, un approccio più sensibile per segnare l'infiammazione è quello di contare il numero di leucociti CD45+ per mm2 di sostanza bianca (vedere colorazione rappresentativa nella Figura 3A). Il clone dell'anticorpo CD45 qui descritto rileva tutti i leucociti infiltranti e colora solo occasionalmente le microglia che sovraregolano l'espressione di CD45 nell'EAE (vedi freccia aperta nella Figura 3B) ed è quindi utile per catturare l'infiltrazione delle cellule immunitarie periferiche.
Negli studi EAE a lungo termine (>20 giorni), si raccomanda di eseguire anche un'analisi della lesione assonale. La colorazione SMI-32 nelle sezioni del midollo spinale è un metodo sensibile per rilevare gli assoni danneggiati. Sebbene l'infiammazione nel midollo spinale si attenui con il tempo e gli assoni risparmiati possano ri-mielinizzare, gli assoni sopravvissuti mostrano un'estensione differenziale della lesione residua9 (Figura 3G,H). Ad esempio, nel modello di EAE indotto da MOG p35-55 nei topi C57BL6/J, l'entità della lesione assonale e della perdita è un driver dei punteggi clinici dopo che il processo infiammatorio si è attenuato9. La Figura 5 mostra un esempio di questo in un esperimento EAE in topi maschi e femmine WT topi e topi che sono carenti di un gene chiamato recettore-delta attivato dal proliferatore dei perossisomi (PPAR-delta) nel compartimento mieloide (LysMCre: Ppardfl/fl). Nei maschi, i topi WT hanno riacquistato la funzione degli arti posteriori, ma i punteggi clinici sono rimasti elevati nel gruppo maschile LysMCre: Ppardfl/fl. Al contrario, nell'esperimento sulle femmine, entrambi i gruppi sperimentali hanno avuto punteggi elevati per tutto il tempo. A prima vista, questo risultato ha suggerito che PPAR-delta ha avuto un effetto sesso-specifico nell'EAE; tuttavia, il punteggio patologico del midollo spinale ha rivelato che i topi di entrambi i sessi nel gruppo LysMCre: Ppardfl/fl avevano un aumento del danno assonale rispetto alle controparti WT (Figura 5B). Un effetto genotipico sui punteggi clinici probabilmente non è stato osservato nelle femmine perché i topi femmina WT tendevano a mostrare un aumento del danno assonale, che si manifestava in deficit neurologici cronici.
In questo stesso esperimento, è stato riscontrato che i topi femmina LysMCre: Ppardfl/fl hanno un'infiltrazione di cellule T più estesa nel cervelletto, fornendo un esempio di come il punteggio dell'infiammazione cerebrale possa essere utile nell'EAE. Nell'EAE, l'infiammazione nel cervello si trova prevalentemente nel cervelletto e nel tronco encefalico (Figura 6A, D, G), ma può anche essere trovata nelle meningi (viste sotto l'ippocampo nella Figura 6C), vicino ai ventricoli (Figura 6F) e in altri tratti della sostanza bianca, tra cui il nervo ottico e il corpo colloso (Figura 6B, E). Il punteggio dell'infiammazione cerebrale viene eseguito in una regione cerebrale specifica (ad esempio, la sostanza bianca cerebellare) contando il numero di cellule CD45 per regione di tessuto mm2 utilizzando la stessa metodologia delineata per il protocollo del midollo spinale. Nel metodo di macroscopia qui descritto, un taglio si trova al centro del cervelletto, che fornisce la prospettiva del cervelletto e del tronco encefalico, come mostrato nella Figura 6A.
La misurazione di sNF-L mediante un test SIMOA è diventata un biomarcatore utile per valutare il danno assonale in corso e le risposte alla terapia nella SM recidivante-remittente 20,21,27,28. Lo stesso kit di analisi SIMOA utilizzato per misurare gli esseri umani sNF-L può essere applicato per misurare sNFL 22,23,24 nel topo. Per esplorare quanto bene questo test si comporti nel rilevare la lesione assonale nell'EAE, sNF-L è stato misurato in topi femmina C57BL6/J all'end-point di un esperimento EAE e i livelli sono stati confrontati con quelli in topi di controllo sani di sesso abbinato che non avevano EAE. È stato riscontrato che i topi con EAE avevano livelli molto più elevati di sNF-L rispetto ai topi sani (Figura 7A) e questi livelli erano correlati con la densità degli assoni SMI-32+ nel midollo spinale (Figura 7B). Rispetto al punteggio istologico della lesione assonale, il test SIMOA è più veloce (dal sanguinamento dei topi ai risultati possono essere raggiunti in poco più di mezza giornata) e quindi fornisce un rapido feedback su come funziona un trattamento nei topi vivi. Questo test ha anche il vantaggio di riflettere la lesione assonale sia nel midollo spinale che nel cervello.

Figura 1: Blocco rappresentativo della paraffina delle sezioni cerebrali e del midollo spinale. Le 5 sezioni coronali del cervello e le sezioni trasversali del midollo spinale (1,5-2 mm di spessore) sono incorporate nello stesso blocco in modo da poter essere tagliate in un'unica sezione. Almeno 15 sezioni del midollo spinale devono essere incorporate, consentendo un'adeguata selezione delle sezioni per l'analisi. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Punteggio dell'infiammazione meningea e della percentuale di area mielinica a livello del midollo spinale toracico. (A,B) mostrano immagini del midollo spinale toracico di una femmina di topo C57BL6/J con EAE indotta da MOG p35-55 colorata con LFB/H&E. Viene mostrato l'approccio utilizzato per visualizzare i quadranti e gli esempi di lesioni demielinizzanti (tracciate in linea tratteggiata). Il topo in A ha 4 dei 4 quadranti con lesioni demielinizzanti confluenti, mentre il topo in B ha 1 dei 4 quadranti colpiti. Il topo in B ha una certa infiammazione in altri quadranti, ma questa non si è manifestata in una lesione confluente e quindi non è segnata. (C–E) Esempio di immagine LFB e l'immagine in scala di grigi e con soglia in imageJ. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Sezioni del midollo spinale colorate con CD45, LFB H&E, LFB e SMI-32. Esempi di lesione sub-meningea precoce (A,C,E,G) e tardiva (B,D,F,H) nel midollo spinale colorata per l'anticorpo CD45 (A,B), LFB/H&E (C,D), LFB da solo (E,F) e l'anticorpo SMI-32 (G,H). Le frecce nere mostrano esempi di cellule colorate con ciascun rispettivo anticorpo. Le frecce bianche mostrano le microglia putative che sono state colorate come CD45+. Barra graduata = 50 μm. Questa figura mostra la colorazione rappresentativa delle lesioni nel midollo spinale di un topo femmina C57BL6/J durante l'EAE ed evidenzia come la patologia possa essere diversa tra le diverse sezioni del midollo spinale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Applicazione del punteggio per le lesioni e la percentuale di demielinizzazione nell'EAE. Viene mostrato un esempio di un esperimento EAE in cui topi femmina carenti del gene del recettore 1 accoppiato alla proteina G (OGR1) del cancro ovarico sullo sfondo C57BL6/J hanno sviluppato EAE clinici meno gravi rispetto ai topi femmina C57BL6/J wildtype (WT). L'EAE è stata indotta dall'immunizzazione con MOG p35-55/CFA più PTX e i topi sono stati valutati secondo la seguente scala clinica: 1 = paralisi della coda. 2 = debolezza degli arti posteriori e del piede, 3 = paralisi degli arti posteriori, 4 = debolezza degli arti anteriori, 5 = moribondo. (A) Punteggi clinici medi + SEM dei topi nel tempo. (B) È mostrato un esempio di colorazione LFB/H&E nel midollo spinale ventrale. Barra della scala = 50 μm. (C) Media + quadranti percentuali SEM che contenevano lesioni demielinizzanti. (D) Media + percentuale di demielinizzazione SEM in ciascun gruppo. (E) mostra il risultato di un altro esperimento in EAE indotto da MOG p35-55 in topi C57BL6/J in cui i punteggi EAE dei singoli topi sono stati sommati nei 30 giorni di osservazione ed erano correlati con la percentuale di demielinizzazione nel midollo spinale. Le correlazioni sono state eseguite utilizzando un test di Spearman. I pannelli in (A-D) sono adattati da Souza C et al.29. I dati di cui al punto (E) sono dati originali. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Applicazione della colorazione SMI-32 per comprendere l'effetto di un genotipo sul fenotipo clinico dell'EAE. Questa figura mostra un esempio di un esperimento EAE in cui topi maschi e femmine wildtype (portano allele floxed di Ppard) e topi mutanti Ppard mieloidi specifici (LysMCre: Ppardfl/fl) sullo sfondo C57BL6/J sono stati immunizzati con MOG p35-55/CFA e PTX e sono stati seguiti per 45 giorni. (A) mostra i punteggi clinici medi + SEM dei topi. (B) mostra i risultati medi + SEM del punteggio istologico del numero di assoni SMI-32+ nel midollo spinale, %quadranti con lesioni submeningee, quadranti percentuali con cuffia perivascolare e lesioni #CD3 nel cervelletto per tessuto mm2 . Questo esperimento ha mostrato un effetto genotipico sulla colorazione di SMI-32. Questa figura è adattata da Drohomyrecky. et al.15. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Esempi di colorazione CD45+/ematossilina nelle sezioni coronali cerebrali nell'EAE indotta da MOG p35-55 in topi femmina C57BL6/J. Le lesioni CD45+ sono mostrate in marrone. (A) Lesioni CD45+ nel tronco encefalico delle sezioni coronali. Barra della scala = 150 μm. (B–G) Esempi di lesioni CD45+ nei nervi ottici (B), estensioni meningee sotto l'ippocampo (C), il tronco encefalico (D), il corpo colloso (E), l'habenula mediale vicino al ventricolo (F) e il cervelletto (G). Barra della scala: (B–G) = 50 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7: Livelli di sNF-L nel siero nell'EAE indotto da MOG p35-55. (A) Livelli sierici di NFL raccolti da topi di controllo femminile e EAE all'endpoint di un esperimento. I dati sono stati analizzati utilizzando un test di Mann Whitney a due code. (valore ****p < 0,0001). (B) Le sezioni del midollo spinale sono state raccolte all'estremità e colorate con SMI-32. Il numero di cellule positive per area di tessuto della sostanza bianca è stato determinato e correlato con NF-L sierico all'endpoint utilizzando un test di Spearman. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Tabella supplementare 1: Descrizione dei bagni utilizzati nella lavorazione dei tessuti. Le cassette vengono spostate automaticamente attraverso queste serie di bagni utilizzando un processore automatizzato. Fare clic qui per scaricare il file.
Tabella supplementare 2: Fasi della colorazione Luxol Fast Blue ed ematossilina ed eosina. Questa tabella delinea l'ordine dei passaggi nel protocollo di colorazione Luxol Fast Blue ed Ematossilina ed Eosina. Fare clic qui per scaricare il file.
Tabella supplementare 3: Anticorpi utilizzati per la colorazione immunoistochimica. Sono descritti gli anticorpi utilizzati in questo protocollo e quelli che possono essere utilizzati per esplorare ulteriormente l'infiammazione, la microgliosi e l'astrogliosi. Fare clic qui per scaricare il file.
Tabella supplementare 4: Come convertire i file .czi in TIFF. Si noti che è ottimale utilizzare un'immagine ad alta risoluzione, ma le immagini a media risoluzione possono essere salvate se la memoria di lavoro del computer è limitata. È imperativo utilizzare immagini della stessa risoluzione in tutte le analisi. Si noti inoltre che l'ultima immagine della serie è l'etichetta della diapositiva. Evitare di leggere l'etichetta per assicurarsi che l'analisi sia in cieco. 30,31 Clicca qui per scaricare questo file.