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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
実験的自己免疫性脳脊髄炎は、多発性硬化症の最も広く使用されているマウスモデルの1つです。現在のプロトコルでは、雌雄のC57BL/6Jマウスにミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチドを免疫し、主に尾と四肢の上行麻痺を引き起こします。ここでは、EAEの誘導と評価のプロトコルについて説明します。
多発性硬化症(MS)は、中枢神経系(CNS)に影響を与える慢性自己免疫性炎症性疾患です。これは、性別で有病率が異なり、男性よりも女性に多く影響し、結果が異なり、女性よりも男性でより攻撃的な形態を示すことを特徴としています。さらに、MSは、臨床的側面、放射線学的、および病理学的特徴の点で非常に異質です。したがって、病理学のできるだけ多くの側面の調査を可能にする実験動物モデルを利用する必要があります。実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)は、マウスで最もよく使用されるMSモデルの1つであり、免疫系の活性化から中枢神経系の損傷まで、さまざまな疾患の特徴をモデル化しています。ここでは、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチド35-55(MOG35-55)免疫を使用して、雌雄のC57BL / 6JマウスにEAEを誘導するためのプロトコルについて説明します。また、これらのマウスの免疫後28日間(28dpi)の毎日の臨床スコアと運動能力の評価についても報告します。最後に、中枢神経系レベルでの基本的な組織学的解析を、疾患誘発性損傷の原発部位としての脊髄に焦点をあてて説明する。
多発性硬化症(MS)は、中枢神経系(CNS)に影響を与える慢性自己免疫性炎症性疾患です。炎症細胞の血管周囲浸潤、脱髄、軸索喪失、およびグリオーシスの存在を示します1。その病因は不明のままであり、その臨床的側面、X線写真、および病理学的特徴は、この疾患の顕著な異質性を示唆しています2。
その病因と複雑さが不明なため、現在のところ、ヒトMS3,4に示されたすべての臨床的および放射線学的特徴を再現する動物モデルはありません。しかし、MS 3,4のさまざまな側面を研究するために、さまざまな動物モデルが採用されています。これらのモデルでは、疾患の開始は通常、非常に人工的であり、臨床徴候の発症の時間枠はヒトとマウスで異なります。例えば、ヒトでは、疾患の根底にある病態生理学的過程は、臨床症状の発症前に何年も検出されない。逆に、実験者は、MS導入後数週間または数日以内に動物モデルの症状を検出することができます4。
MSに特徴的な脱髄の特徴は、ウイルス誘発性モデル(例:Theilerマウス脳脊髄炎ウイルス)、毒性物質(例:クプリゾン、リゾレシチン)によって誘発されるモデル、および実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)のさまざまな変異体である5。各モデルは、この疾患のいくつかの特定の側面を研究するのに役立ちますが、MS6のすべての機能を再現するものはありません。したがって、特定の実験ニーズと対処すべき科学的問題を考慮して、正しいモデルを選択することが重要です。
ミエリン由来抗原に対する免疫処置により、EAEは感受性マウスのCNS成分に対する自己免疫応答を誘発することによって誘導されます。広範囲の免疫病理学的および神経病理学的メカニズムの相互作用は、免疫マウスにおけるMSの主要な病理学的形質(すなわち、炎症、脱髄、軸索喪失、およびグリオーシス)の発症を引き起こします7,8。マウスは接種後2週目頃から臨床症状を示し始め、一般的に尾から四肢、前肢にかけて上行麻痺を示します。臨床スコア(すなわち、疾患関連欠損の蓄積の定量化)は、一般に5段階評価7を用いて評価される。
タンパク質またはペプチドによる能動的免疫、または脳原性T細胞の受動的導入を使用して、異なる遺伝的背景を持つマウス(例、SJL/J、C57BL/6、および非肥満糖尿病(NOD)マウス)にEAEを誘導できます。ミエリンプロテオ脂質タンパク質(PLP)、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)、およびミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG)は、免疫原が通常産生される自己CNSタンパク質の例です。特に、PLPの免疫優性エピトープ(PLP139−151)で免疫されたSJL/Jマウスは再発寛解(RR)疾患の経過をたどり、免疫優性MOG35-55 ペプチドで免疫されたC57BL/6Jマウスは慢性的なEAEを示す1。多発性硬化症の進行、疾患におけるB細胞の役割、インサイドアウトのメカニズム、再髄鞘形成の研究の難しさなど、いくつかの制限があるにもかかわらず、EAEモデルは自己免疫および神経炎症プロセスの理解に大きく貢献し、MS分野の知識を増やし、この疾患の新しい治療法の開発を可能にしました4。6.
本研究では、活性EAEの特定の形態であるミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチド35-55(MOG35-55)誘導型9,10,11,12に着目しました。MOG35-55誘発EAEは、慢性型のMSをモデル化します。予防接種後、マウスは予防接種後1週間以内に無症候性期を経験し、その後、通常、予防接種後2週間目に発症し、予防接種後3週間から4週間の間に、病気は慢性化し、累積された赤字から完全に回復する可能性はありません7,8,13.興味深いことに、男性と女性の疾患を比較した研究が少ないとしても、文献14に存在するほとんどの研究で、発生率、疾患の発症、経過、または進行に男性と女性の間に差は観察されていません。
対照的に、ヒトでは、これらのパラメータは強く性的二形であることが知られています2。多発性硬化症は男性よりも女性に多く罹患します。しかし、男性は一般的により攻撃的な形態の病気を発症します2。この証拠は、生殖腺ホルモンの本質的かつ複雑な役割を示唆しています15。それにもかかわらず、病理学における性ホルモンの役割と作用機序は不明のままです。さらに、動物モデルからのデータは、エストロゲンとアンドロゲンの両方が性特異的な方法で病理学のさまざまな管にプラスの効果を及ぼすという考えを支持しています16,17。
いくつかの研究はまた、プロゲステロンの神経保護作用、前髄形成作用、および抗炎症作用を示唆しており18 、MS患者における証拠は乏しいが18、神経活性ステロイド(すなわち、プレグネノロン、テトラヒドロプロゲステロン、ジヒドロプロゲステロンなどの神経系による de novo 合成ステロイド)も病理学的経過に影響を与える可能性がある19.まとめると、これらのデータは、末梢と中枢神経系の両方で産生される性ホルモンが、疾患の発症と進行に重要かつ性特異的な役割を果たしているという考えを支持しています。したがって、本研究では、雄と雌の両方の動物から別々のデータを収集することを強く求めます。
組織病理学的観点から、脊髄の白質は、単核炎症性浸潤および脱髄の多発性、合流領域を特徴とするこのモデルにおけるCNS損傷の主要な部位として機能する8。したがって、C57BL / 6JマウスにおけるMOG35-55誘発性EAEの誘導のためのこのプロトコルを説明する際に、私たちは2つの性別の疾患転帰を考慮に入れ、脊髄に関するいくつかの組織病理学的洞察を提供します。
本作業における動物の飼育と取り扱いは、2010年9 月22日の欧州連合理事会指令(2010/63/UE)に従って行われました。本研究で報告されたすべての手順は、イタリア保健省(407/2018-PR)およびトリノ大学の倫理委員会(プロジェクトn°360384)によって承認されました。2010年にKilkennyらによって最初に発表されたARRIVEガイドラインに実験計画に準拠することをお勧めします20。開始する前に、必要な材料が揃っていることを確認してください( 材料表を参照)。MOG35-55 エマルジョンの調製に使用されるすべてのガラス器具および調理器具をオートクレーブで滅菌します。実験手順の概要を 図1に示します。
1. MOG35-55 エマルジョンの調製
注:エマルジョンを調製するには、MOG35-55、不完全フロイトアジュバント(IFA)、 結核菌 株H37Ra(MT)、および生理学的溶液が必要です( 材料表を参照)。
注意:熱殺されたMTは、自然免疫反応を刺激する可能性があります。吸入、摂取、皮膚や目への接触を避け、適切な個人用保護具を使用し、ボンネットの下の覆われた精密天びんでMTを計量してください。
| 解決 | 組成 | 筆記 |
| 2 mg/mL MOG35-55 ペプチド溶液 | 凍結乾燥したMOG35-55ペプチドを生理液中で2 mg/mLの濃度で希釈したもの | 希釈した溶液を-80°Cで保存します。 |
| 5 μg/mL PT 溶液 | 凍結乾燥PTを生理液で5μg/mLの濃度で希釈した。 | 希釈した溶液を-80°Cで保存します。 |
| 乳剤 | 免疫する各マウスに必要なエマルジョンの総容量は、300μLを次のように分割します。 | 変質や汚染を避けるために、予防接種の日にエマルジョンを準備してください。 |
| MOG35-55 の 200 μg/マウス、すなわち、MOG35-55 2 mg/mL 溶液 100 μL。 | ||
| 50 μLの生理液 | ||
| 150 μL の IFA | ||
| 4 mg/mL MT、すなわち1.2 mg/マウス | ||
| 生理学的解決 | 塩化ナトリウム0.9%を蒸留水で希釈した。 |
表1: 予防接種手順に使用される溶液の組成。
2. 動物の選択と予防接種
3. EAEフォローアップ
| 等級 | 臨床徴候 | 形容 | |||
| 0 | 元気 | 臨床徴候は観察されません。動物は通常の口調と尾の動きを示します。つまずかずに歩きます。 | |||
| 0.5 | ゲートの障害 | グリルの上を歩いていると動物がつまずきます。 | |||
| 1 | リンプテール | 動物が尻尾の付け根で拾われると、尻尾が垂れ下がります(たるんだ尾)。 | |||
| 1.5 | リンプテールとゲート障害 | 動物はたるんだ尻尾を示し、グリルの上を歩いているときにつまずきます。 | |||
| 2 | 失調 | この動物は、一度仰向けになると立ち上がるのが困難になります。 | |||
| 2.5 | 運動失調と後肢麻痺 | 動物のディスプレイは、仰向けになると立ち上がれなくなり、後肢の1つのトーンが失われます。 | |||
| 3 | 後肢の麻痺 | 動物は両方の後肢の緊張を失います。 | |||
| 3.5 | 後肢の麻痺および/または前肢の麻痺 | 動物は両方の後肢と前肢の一部の色調を失います。実際、前肢の握力が低下していることを示しています。 | |||
| 4 | 四肢麻痺 | 動物は手足の調子を完全に失います。 | |||
| 4.5 | 四肢麻痺と体温の低下 | 動物は手足の調子を完全に失い、体温の低下を示します(寒いです)。 | |||
| 5 | 死ぬか死ぬか | 動物は死にかけている(刺激に反応しない)か、死んでいる。 | |||
表2: EAEの進行を評価するために使用される臨床スコアリングシステム。
4. EAE誘発性病理組織学的徴候の脊髄レベルでの評価
注:ここでは、動物を犠牲にし、脊髄を採取して病理組織学的分析を行う手順を簡単に報告します。詳細な説明については、参考文献10、26、28、29 を参照してください。
予防接種後のEAEフォローアップ
これは、以下のように評価されました。
体重と食物摂取量
二元配置分散分析(ANOVA)(独立変数としての性別と時間)は、特に導入後2週間以内に、雌雄のEAE動物のBWの減少を示しています(F(1,57) = 4.952、 p < 0.001; 図2A)。しかし、BWの性的二型は常に維持されています(図2A)。BWのパーセンテージ(F(1,57) = 23.935、 p <0.001; 図2B)、男女ともに、最初のBWと比較して、12dpiから17dpiの間で大きな損失(p < 0.001)を示しますが、20%の総損失を超えることはありません(図2B)。したがって、BW損失は疾患の発症前に始まりますが、EAEの急性期に最大に達します(図2A、B)。BWの損失に関しては、男女間に違いはありません。しかし、女性は慢性期(導入後3〜4週目)に早期に体重を減らし、回復が少なくなる傾向があります(図2B)。
さらに、二元配置分散分析(独立変数としての性別と時間)もFIの有意な減少を示しています(F(9, 39) = 6.682, p < 0.001; 図2C)雌雄ともに、特に予防接種後2週目には、EAEの重症度が高まった結果、動物がケージの上部容器に入れられた餌にアクセスすることがより困難になりました。私たちが提案したように、その後、動物へのさらなるストレスを軽減するために、餌はケージの床に置かれました。これにより、FIは初期レベルに戻り(図2C)、BWは部分的に回復しました(図2A、B)。
女性の発情周期評価
発情期の異なる段階に費やされた時間の比較は、スチューデントの t検定を使用して行われました。この分析では、無症候期(EAEの発症前)と症候期(EAEの発症後)の間で、非発情期(すなわち、発情期および発情期)で費やされた時間と比較して、非発情期(すなわち、発情前および発情期)で費やされた時間の違いが示されています(p = 0.042; 図2D)、主に症候期に発情期で過ごす時間の増加(p = 0.017)と発情前期で過ごす時間の短縮傾向(p = 0.08)によるものです。
誘導手順は、女性の発情周期の変化をもたらし、特に発情前期に影響を与えることはすでに説明した25。この段階では、エストロゲンのレベルが上昇すると、抗炎症作用と神経保護作用を発揮することが知られており16 、したがって、発症前の段階でこれらのホルモンの保護的役割を担っている可能性があります。しかし、エストロゲンのレベルが下がると、発症後の段階で見られるように、それらの保護効果も終了します。
臨床スコアとロータロッドのパフォーマンス
二元配置分散分析(独立変数としての性別と時間)は、男性と女性の両方の臨床スコア(CS)の時間の有意な増加を示しています(F(56-813) = 27.951、p < 0.001; 図3A)。特に、10 dpiから開始すると、男女ともにCSの有意な増加(p < 0.001)が示され、エンドポイント(28 dpi)まで維持されます(図3A)。雌は、有意ではないにしても(p = 0.156)、雄よりも高いCSを示します(図3A)。疾患の発症に関しては、一般的に10dpi前後で発生し、男性よりも女性の方が早期に発症する傾向があります(図3B)。さらに、女性は男性と比較して有意に高い累積CSを示します(p = 0.017; 図3C)。
ロータロッドのパフォーマンスコースは、臨床評価に似ています(図2D)。病気の発症から始めて、それは減少し、EAEの急性期では、予防接種後2週間で最低性能に達します。二元配置分散分析(独立変数としての性別と時間)は、男性と女性の両方のロータロッドパフォーマンスの時間の有意な減少を示しています(F(46-673) = 5.365、 p < 0.001; 図3D)。特に、男性は16dpi(p =0.022)、女性は17dpi(p< 0.001)で最低性能を発揮します。男性は女性よりも成績が良い傾向があり、特に疾患の慢性期(21〜28 dpi)では、おそらくCSが低いためであると考えられます(図3A、D)。
脊髄の病理組織学的評価
脊髄切片のPvIIの一元配置ANOVA(独立変数としての性別)は、男性と女性の明確な違いを強調しています(図4A)。女性は男性よりも有意に多くのPvIIを示します(F(1,14)= 63.107、 p < 0.001; 図4B)。これらのデータは、特にEAEの慢性期に、女性で観察されたより高い累積CS、より悪いロータロッドパフォーマンス、およびより攻撃的な疾患を反映している可能性があります。
これらのデータは、雌マウスが雄マウスと比較してより攻撃的なEAEの発症に対する感受性が高いという事実も反映しており14、これはこの疾患モデルとヒトに発生するMSとの主な違いの1つである。女性は男性よりも早期に疾患を発症し、原発性進行型の有病率が中等度に低く、全体的に障害の進行が少ないことを示しています2,33,34。

図1:実験手順の概略的な時間的表現。 BioRender.com で作成。略語:i.v. =静脈内;s.c. = 皮下;MOG35-55 = ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチド35-55;= dpi = 予防接種後日。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

図2:雌雄マウスの体重、食物摂取量、雌マウスの発情周期に対するEAE効果の評価。 雌雄ともに、予防接種日(0dpi)から犠牲日(28dpi)まで、(A)1日体重、(B)体重割合、(C)1週間の摂餌量評価をグラフで示した。(D)雌マウスの無症候期(発症前、グラフの左列)または症候期(発症後、グラフの右列)に、膣細胞診塗抹標本によって評価された、発情周期のさまざまな段階で費やされた時間(平均時間の割合で表される)。データはSEM±平均値として表示されます。 統計解析により、 p≤0.05(#=男性対女性、*=異なる時点間の比較)に有意な効果が明らかになりました。略語:EAE =実験的自己免疫性脳脊髄炎;BW =体重;FI =食物摂取量;DPI = 予防接種後日。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

図3:EAEに罹患した雌雄マウスにおける臨床スコアとロータロッドパフォーマンスの評価。 (A)雌雄の動物における毎日の臨床スコア(0〜28dpi)の評価(n = 15 /グループ)。(B)EAE罹患した雄(左列)および雌(右列)マウスの発症日(平均dpi)。(C)EAEに罹患した雄(左列)および雌(右列)マウスが到達した平均累積臨床スコア。(D) 雌雄の動物における 6 から 28 dpi までの毎日のロータロッド パフォーマンス (転倒潜伏として測定) の評価 (0 はテストの最初の 5 日以内に得られたベースライン値を表します)。データはSEM±平均値として表示されます。 統計解析により、 p≤0.05(#=男性対女性、*=異なる時点間の比較)に有意な効果が明らかになりました。略語:EAE =実験的自己免疫性脳脊髄炎;CS = 臨床スコア;ごっくんCS =累積臨床スコア;DPI = 予防接種後日。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

図4:EAEに罹患した雌雄マウスの脊髄の炎症の解析。 (A)ヘマトキシリン-エオシンで染色した脊髄横切片の代表的な画像は、雄(上図)と雌(下図)のマウスにPvIIs(矢印)が存在することを強調しています。(B)雌雄のEAE罹患マウスの脊髄におけるPvIIの存在の測定(n = 8/グループ)。データはSEM±平均値として表示されます。 統計解析により、 p≤0.05(#=男性対女性)に有意な効果が明らかになりました。スケールバー = 200 μm (倍率 10 倍)。略語:EAE =実験的自己免疫性脳脊髄炎;* = 中央運河;PvII = 血管周囲炎症性浸潤。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
著者のいずれも、この記事の研究、著者、および/または出版に関して宣言する利益相反を持っていません。
実験的自己免疫性脳脊髄炎は、多発性硬化症の最も広く使用されているマウスモデルの1つです。現在のプロトコルでは、雌雄のC57BL/6Jマウスにミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチドを免疫し、主に尾と四肢の上行麻痺を引き起こします。ここでは、EAEの誘導と評価のプロトコルについて説明します。
この研究は、Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca - MIUR project Dipartimenti di Eccellenza 2018-2022 and 2023-2027 to Department of Neuroscience Rita Levi Montalciniの支援を受けています。Cavalieri-Ottolenghi財団、オルバッサーノ、イタリア。BBは、INFRA-P、ピエモンテ地域(n.378-35)(2022-2023)およびPRIN 2020-20203AMKTWのフェローでした。Fondazione per la Ricerca Biomedica Onlus(FORB)の支援に感謝します。掲載料は、2031年ローターアクト地区、特にトリノ北東ローターアクトクラブからの寄付によって支えられています。原稿の校正をしてくれたElaine Millerに感謝します。
| 18 G x 1 ½“ガラスシリンジ用1.2 x 40 mm針 | テルモ | TER-HYP-18G-112-PIN | |
| 光学顕微鏡に接続されたデジタルカメラ | NIKON DS-U1 デジタルカメラ | ||
| 電子精密天びん | Merck | Mod.Kern-440-47N、分解能0.1 g | |
| Eosin Y | Sigma-Aldrich | HT110216 | |
| ガラスシリンジピペット」ウルトラアセプト」10 ml | サッコシステム | L003465 | |
| ガラス製品(すなわち、エマルジョンを調製するためのベッカー) | VWR | 213-1170、213-1172 | |
| マトキシリン(Mayer's) | 使用前にSigma-Aldrich | MHS32 | フィルターをご使用ください。 |
| 画像解析ソフトウェア | Fiji | ||
| Incomplete Freund'アジュバント (IFA) | Sigma-Aldrich | F5506 | +4°C |
| イソフルラン | ウェロナファーマ | この薬は吸入麻酔薬として使用されます。 | |
| 雌雄のC57BL/6Jマウス | ジャクソン研究所、Envigo | 生後8-10週、最適な体重は~20 gです。 | |
| ミクロトーム | ライカ HistoCore BIOCUT R | ||
| 封入剤 | メルク | 107961 | |
| マウス ロタロッド | ウーゴ バジーレ | #47600 | |
| マイコバクテリウム結核(MT)、H37Ra株 | 株式会社ディフコラボラトリーズ | 231141 | +4 °Cで保存します。 |
| ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質ペプチド 35-55 (MOG35-55) | Espikem | EPK1 | -80 °Cで保存。Cを生理液中で希釈(2 mg / mL)します。予防接種当日に準備して、改変や汚染をできるだけ避けてください。 |
| 光学顕微鏡 | NIKON eclipse 90i | ||
| パラホルムアルデヒド (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | +4 °リン酸緩衝液中でCを1回希釈(4%)。 |
| 百日咳毒素(PT) | Duotech | PT.181 | -80°に保管。C希釈(濃度5µg/mL)を生理液中で |
| 生理液(塩化ナトリウム0.9%溶液) | B.ユーロスピタール | A 032182038 | +4°Cで保存します。Cが開いたら。 |
| 生理食塩水リン酸緩衝液(PBS) | Thermo Scientific | J61196.画像 | 取得用AP|
| ソフトウェア | NIS-Element AR 2.10 | ||
| シリンジ U-100 0.5 mL (30 G x 5/16"(0.30 x 8 mm)固定針& | nbsp;Nipro | SYMS-0.5U100-3008B-EC | |
| シリンジ U-100 1 mL 26G x ½”(0.45 x 12.7 mm) 針 | PIC | 20,71,26,03,00,354 | |
| 目のための獣医軟膏 | Lacrilube, Lacrigel Europhta | ||
| Xylazine | Rompun | この薬の混合物は、注射可能な麻酔薬および鎮静剤として使用されます。 | |
| ゾラゼパムとチレタミン | ゾレチル 100 | この薬は、注射可能な麻酔薬、鎮静薬、筋弛緩薬、および鎮痛薬として使用されます |