$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Tutaj użyliśmy dwóch modeli EAE, aby zrozumieć, czy środek farmakologiczny zapewnia ochronę OUN poprzez osłabienie limfocytów T infiltrujących OUN lub zapobieganie uszkodzeniom mieliny i aksonów podczas ataku infiltracji zapalnych komórek odpornościowych. Aby ustalić, czy środek terapeutyczny zapobiega infiltracji komórek odpornościowych do rdzenia kręgowego, stosuje się mysi model przewlekłego EAE C57BL / 6, w którym infiltracja komórek odpornościowych i patologia choroby są zlokalizowane głównie w rdzeniu kręgowym (ryc. 1A). Aby ustalić, czy lek terapeutyczny zapewnia ochronę OUN podczas intruzji komórek odpornościowych do OUN, stosuje się zwierzęcy model SJL rzutowo-remisyjnego EAE, który wykazuje patologię choroby zarówno w mózgu, jak i rdzeniu kręgowym (Figura 1B).
Oceny kliniczne
Odpowiednie oceny kliniczne są dokonywane zgodnie z poniższą rubryką dla typowego (Rysunek 1C) lub nietypowego (Rysunek 1D) EAE. W przypadku typowej choroby klinicznej wynik 0 nie oznacza nieprawidłowego zachowania. Po podniesieniu przez podstawę ogona, ogon może się szybko obracać (podobnie jak wirnik helikoptera), a tylne nogi rozsuną się. Wynik kliniczny 1 to częściowo bezwładny ogon, który można określić, podnosząc mysz za podstawę ogona. Normalny obrót podobny do helikoptera może być osłabiony lub nieobecny, a część ogona może być całkowicie bezwładna. Pomocnym sposobem określenia zakresu paraliżu ogona jest przesunięcie palcem po długości ogona, ponieważ niesparaliżowany ogon zwykle zwija się wokół palca, podczas gdy częściowo sparaliżowany ogon nie będzie w stanie tego zrobić. Wynik kliniczny 2 oznacza całkowicie sparaliżowany ogon. Podczas podnoszenia myszy u podstawy ogona nie występuje żaden ruch ogona. Wynik kliniczny 3 oznacza częściowy paraliż kończyn tylnych. Określenie tego wyniku wymaga, aby mysz mogła swobodnie poruszać się po płaskiej powierzchni. Jeśli jedna tylna kończyna ciągnie się, gdy mysz porusza się do przodu, lub jeśli jedna lub obie tylne kończyny wydają się być częściowo sparaliżowane, można przyznać wynik 3. Wynik kliniczny 4 oznacza całkowity paraliż kończyn tylnych. Przy takim wyniku mysz nie będzie w stanie poruszać tylnymi kończynami i będzie ciągnąć się do przodu za pomocą przednich kończyn. Wynik kliniczny 5 reprezentuje konającą mysz lub mysz z trudnościami w poruszaniu się po klatce lub oddychaniu. Jeśli mysz nie może przeciągnąć się po dnie klatki lub jeśli jej oddychanie jest utrudnione, mysz powinna zostać humanitarnie poddana eutanazji. Wynik kliniczny 6 oznacza mysz znalezioną martwą w klatce. Wynik 6 jest nietypowy i należy zbadać przyczyny zgonu inne niż EAE.
Nietypowa choroba kliniczna może, ale nie musi towarzyszyć paraliż. Może być konieczne uwzględnienie dwóch oddzielnych systemów punktacji, jeśli u myszy występuje nietypowa choroba i typowe objawy. Wynik 0 nie oznacza nietypowego zachowania, jak w przypadku typowego systemu punktacji. Wynik kliniczny 1 oznacza lekkie obrócenie lub przechylenie głowy podczas chodzenia myszy. Można to określić, pozwalając myszy iść do przodu i obserwując stałą kierunkowość jej ruchu w lewo lub w prawo. Wynik kliniczny 2 oznacza wyraźniejsze skręt głowy i słabą zdolność prostowania. Podobnie jak w przypadku nietypowego wyniku 1, mysz ma kierunkowość ruchu i może mieć niewielkie trudności z utrzymaniem równowagi. Wynik kliniczny 3 oznacza niezdolność do chodzenia w linii prostej. Mysz będzie miała trudności z utrzymaniem równowagi i może używać boku klatki, aby pomóc sobie wyprostować się podczas chodzenia. Wynik kliniczny 4 oznacza mysz leżącą na boku, niezdolną do chodzenia z powodu problemów z równowagą. Mysz może być w stanie ciągnąć się po dnie klatki, ale może mieć kierunkowość swojego ruchu. Wynik kliniczny 5 oznacza ciągłe toczenie, chyba że jest to obsługiwane. Mysz, która osiągnie ten wynik, powinna zostać humanitarnie poddana eutanazji. Wynik kliniczny 6 oznacza mysz znalezioną martwą w klatce. Wynik 6 jest nietypowy i należy zbadać przyczyny zgonu inne niż EAE.
Może być konieczne umożliwienie "pomiędzy" ocenami, np. dodanie 0,5 do wyniku, jeśli stan myszy nieznacznie się zmieni lub jeśli wybór między dwoma wynikami jest trudny. Na przykład mysz, która zaczyna poruszać się wolniej niż jej normalne odpowiedniki, ale nie wykazuje paraliżu, lub mysz, która chwyta tylne łapy przodem, zamiast rozchylać nogi, gdy jest podnoszona przez ogon, może otrzymać wynik 0,5. Mysz, która może ciągnąć się tylko po dnie klatki i jest w stanie drgać tylnymi kończynami tylko okresowo lub po dotknięciu, może otrzymać wynik 3,5.
Ocena zmniejszenia infiltracji komórek odpornościowych
Po indukcji EAE w modelu myszy C57BL/6 (Rysunek 1A, dzień 0), prezentacja antygenu i proliferacja limfocytów T w śledzionie następuje w dniach 1 - 5, a następnie infiltracja komórek odpornościowych do OUN około 7 dnia. Około 3 do 5 dni po początkowej infiltracji komórek odpornościowych myszy prezentują się z wynikami klinicznymi. Aby ocenić, czy środek terapeutyczny blokuje infiltrację komórek odpornościowych do rdzenia kręgowego, leki lub nośnik wprowadza się w 7 dniu po prezentacji antygenu i proliferacji w śledzionie, ale zanim komórki odpornościowe zaczną przenikać do rdzenia kręgowego. Jeśli naciek komórek odpornościowych został osłabiony, kliniczny przebieg choroby powinien odzwierciedlać poprawę wyników klinicznych w fazie narastającej choroby od 10 do 15 dni (ryc. 2).
Zmniejszenie infiltracji komórek odpornościowych również spowodowałoby zmniejszenie stanu zapalnego nerwów. Gastrocytoza reaktywna i mikroglejoza są uważane za główne cechy charakterystyczne zapalenia nerwów. Barwienie astrocytów za pomocą GFAP i mikrogleju za pomocą Iba-1 można następnie wykorzystać do oceny zmian w barwieniu frakcji średniej powierzchni w celu ilościowego określenia zapalenia nerwów (ryc. 3).
Aby ustalić, czy infiltracja komórek odpornościowych jest zmniejszona, rdzenie kręgowe są usuwane i przetwarzane do analizy cytometrii przepływowej w szczytowym momencie choroby (Rysunek 1A, około 18 dnia). Gwarantuje to, że największa liczba komórek odpornościowych dostała się do rdzenia kręgowego. Wejście limfocytów T do OUN jest uważane za inicjujące zdarzenie zapalne, a zarówno komórki Th1, jak i Th17 znajdują się w modelach zwierzęcych EAE, a także u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym. Podsumowując, analiza cytometrii przepływowej powinna obejmować ocenę obu typów patogennych limfocytów T. Co więcej, limfocyty Treg są dobrze scharakteryzowanymi limfocytami T supresorowymi, które tłumią chorobę. Dlatego należy ocenić odsetek Treg z całkowitej populacji CD4 + w porównaniu z procentem populacji efektorowych limfocytów T. Pozwoli to stwierdzić, czy nastąpiło ogólne zmniejszenie nacieku limfocytów T, czy też występuje przekrzywienie fenotypów limfocytów T w OUN. Reprezentatywne wykresy punktowe (Figura 4A) wykazują zmniejszenie ogólnej liczby limfocytów T naciekających CD4 + w rdzeniu kręgowym myszy leczonych lekami w porównaniu z rdzeniami kręgowymi myszy leczonych nośnikiem (liczby w prawym górnym kwadrancie). Aby ocenić komórki Th1, Th17 i Treg, ocenia się następujące białka sygnaturowe: IFN-γ+, IL-17+ i Foxp3+, odpowiednio, i należy je zredukować (Figura 4A). Analizę statystyczną należy przeprowadzić na liczbie komórek CD4 +, IFN-γ +, IL-17 + i Foxp3 +, aby wykazać znaczną redukcję (Figura 4B). Aby wykluczyć niesymetryczność podzbiorów limfocytów T, przeprowadza się statystyczną ocenę proporcji komórek IFN-γ + IL-17 +, IFN-γ + IL-17, IL-17 + IFN-γ i Foxp3 + (Figura 4C).
Aby wyeliminować możliwość, że zmniejszenie liczby limfocytów T infiltrujących OUN jest konsekwencją hamowania proliferacji, aktywacji i różnicowania na peryferiach, należy ocenić liczbę aktywnie proliferujących limfocytów T oraz proporcję podtypów limfocytów T. Nie należy znaleźć żadnych zmian w procentowej zawartości CD4 +, IFN-γ +, IL-17 + lub Foxp3 +, jeśli aktywacja i różnicowanie nie są zakłócone (Figura 5A). Ponadto nie należy znaleźć żadnych zmian w komórkach Ki67 + CD4 +, jeśli proliferacja nie jest zakłócona (Figura 5B). Leczenie farmakologiczne wprowadza się w 7 dniu lub później, aby uniknąć zmiany początkowej prezentacji antygenu i aktywacji limfocytów T na obrzeżach. Jednak w modelach genetycznych białka są często usuwane konstytutywnie podczas embriogenezy lub indukowane przed indukcją EAE, co sprawia, że ocena splenocytów ma duże znaczenie.
Ocena ochrony CNS
Aby wykazać, czy dany środek terapeutyczny moduluje patologię choroby w OUN po infiltracji komórek odpornościowych, interwencje lekowe powinny być stosowane podczas pierwszego szczytu klinicznej oceny choroby. Model SJL EAE jest korzystny dla tych eksperymentów, ponieważ myszy te wykazują fenotyp nawrotowo-remisyjny. Jeśli leczenie farmakologiczne zapobiega zwyrodnieniu aksonu mieliny, obserwuje się poprawę wyników klinicznych (ryc. 6). Ocena patologiczna mieliny musi potwierdzać zmniejszenie uszkodzenia mieliny zgodne z poprawą wyników klinicznych. Aby ilościowo ocenić integralność mieliny, przeprowadza się barwienie DAB zasadowego białka mieliny (MBP), a następnie analizę statystyczną gęstości optycznej dla tego barwienia (ryc. 7). Aby dodatkowo uzasadnić, że zapalenie nerwów jest podtrzymywane lub zmniejszane przez interwencje terapeutyczne, glejozę reaktywną można ocenić, mierząc średnią powierzchnię frakcji dla glejozy reaktywnej, jak opisano powyżej (ryc. 3). Aby potwierdzić, że interwencja terapeutyczna bezpośrednio chroni OUN bez działania immunomodulującego, należy pominąć osłabienie infiltracji komórek odpornościowych do OUN i proliferację w śledzionie. Aby rozwiązać ten problem, należy zastosować metody oceny naciekania komórek odpornościowych w mózgu i rdzeniu kręgowym oraz oceny proliferacji i aktywacji obwodowych limfocytów T, jak opisano powyżej (ryc. 4 i 5). Podsumowując, środki terapeutyczne, które blokują uszkodzenie komórek w OUN bez dowodów na zmniejszenie liczby limfocytów T naciekających OUN lub proliferację limfocytów T na obrzeżach, są leczeniem chroniącym OUN.

Rysunek 1. Reprezentatywne wyniki wyników klinicznych z EAE u myszy C57BL/6 i SJL. (A) Wyniki kliniczne (średnia ± SEM) myszy C57BL / 6 (n = 10) indukowanych MOG35-55 w celu wytworzenia EAE z chorobą przewlekłą. (B) Wyniki kliniczne (średnia ± SEM) myszy SJL (n = 3) indukowanych PLP139-151 w celu wytworzenia EAE z chorobą rzutowo-remisyjną. (C) Rubryka oceny klinicznej stosowana do śledzenia typowego postępu choroby u myszy EAE. (D) Rubryka oceny klinicznej stosowana do śledzenia postępu choroby atypowej u myszy EAE. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2. Leczenie farmakologiczne przed infiltracją komórek odpornościowych u myszy C57BL / 6 z EAE. Wyniki kliniczne (średnia ± SEM) myszy C57BL/6 leczonych PBS (n = 20) lub SAS (n = 19) od 7 dnia po szczepieniu MOG35-55. Dane pochodzą z trzech połączonych niezależnych eksperymentów. Różnicę statystyczną wyznaczono za pomocą nieparametrycznego dwustronnego testu U Manna-Whitneya, *p < 0,05. Ponowny wydruk za zgodą (11).

Rysunek 3. Barwienie immunofluorescencyjne i kwantyfikacja reaktywnej glejozy w rdzeniach kręgowych kontroli, EAE i leczonych myszach C57BL / 6. (A) Znakowanie fluorescencyjne dla GFAP (astrocyty) i Iba-1 (mikroglej) w rdzeniach kręgowych myszy kontrolnych (nieuodpornionych) (lewe panele) i myszy EAE leczonych PBS (środkowe panele) lub SAS (prawe panele). Podziałka = 100 μm. Kwantyfikacja barwienia została określona przy użyciu techniki frakcji obszarowej w celu zmierzenia procentowej powierzchni immunopozytywnej dla GFAP (B) i Iba-1 (C). Średnia ± SEM, n = 3 kontrolne, n = 3 myszy leczone SAS lub n = 4 myszy leczone PBS, 6 sekcji na mysz. Różnice statystyczne wyznaczono za pomocą jednoczynnikowej analizy ANOVA, *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001. Ponowny wydruk za zgodą (11). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4. Analiza FACS mysich rdzeni kręgowych EAE C57BL/6 wykazująca zmniejszoną infiltrację limfocytów T u leczonych myszy. Myszy C57BL/6 leczono SAS lub PBS, rozpoczynając 7 dni po indukcji EAE. Rdzeń kręgowy pobrano w 15 dniu. (A) Reprezentatywne wykresy punktowe pokazują komórki Th1 (IFN-γ + / IL-17-) i Th17 (IFN-γ-/IL-17 +) w bramce CD4 + (górne panele) i komórkach regulatorowych T (Foxp3 +) (dolne panele). Wykresy kropkowe pokazują wartości procentowe w prawym górnym kwadrancie. (B) Analizowano statystycznie bezwzględne liczby komórek CD4 + oraz komórek IFN-γ +, IL-17A + i Foxp3 +. (C) Zbadano również zmianę procentu populacji limfocytów T między myszami EAE traktowanymi SAS i PBS. Średnia ± SEM, n = 10 dla PBS poddanych działaniu PBS i n = 9 dla SAS leczonych z dwóch niezależnych eksperymentów. Dwustronny test t został użyty dla wszystkich wykresów słupkowych. **p < 0,01. Ponowny wydruk za zgodą (11). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5. Analiza FACS śledziony myszy EAE C57BL / 6 wykazująca równoważne profile ekspresji i proliferacji limfocytów T u myszy leczonych i nieleczonych. Śledziony myszy leczonych PBS i SAS analizowano 15 dni po indukcji EAE. (A) Procent limfocytów T CD4 +, Th1 (IFN-γ + / IL-17-), Th17 (IFN-γ / IL-17 + i komórek regulatorowych T (Foxp3 +) w śledzionach myszy traktowanych PBS (n = 10) i SAS (n = 9) z dwóch niezależnych eksperymentów. (B, lewy panel) Odsetek komórek Ki-67 + w populacji CD4 + z naiwnych śledzion (n = 4), a także z myszy leczonych PBS (n = 5) i SAS (n = 5) z indukowanym EAE. Jednoczynnikowy test ANOVA wykazał istotność statystyczną między odsetkiem komórek Ki-67+ z naiwnych śledzion, w porównaniu ze śledzionami EAE traktowanymi PBS lub SAS. Nie zaobserwowano istotności między śledzionami EAE leczonymi PBS i SAS. (B, prawy panel) Reprezentatywne wykresy punktowe; Liczby wskazują proporcję proliferacji. Wykresy kropkowe pokazują wartości procentowe. Wykresy słupkowe reprezentują dwustronny test t, ***p < 0,001. Ponowny wydruk za zgodą (11). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6. Leczenie farmakologiczne po infiltracji komórek odpornościowych u myszy SJL z EAE. Wyniki kliniczne (średnia ± SEM) myszy SJL leczonych PBS (n = 8) lub SAS (n = 8) od 24 dnia po szczepieniu (linia przerywana) PLP139-151. Dane są średnie± SEM wyników klinicznych. Różnicę statystyczną wyznaczono za pomocą nieparametrycznego dwustronnego testu U Manna-Whitneya, ***p < 0,001. Górny wiersz reprezentuje wartości używane do analizy statystycznej. Ponowny wydruk za zgodą (11).

Rysunek 7. Kwantyfikacja barwienia MBP przy użyciu gęstości optycznej. (A) Reprezentatywne barwienie MBP w piersiowym rdzeniu kręgowym od nieokreślonej myszy z nokautem genetycznym w porównaniu z kontrolną myszą C57BL/6 z miotu indukowaną EAE. Nawias wskazuje reprezentatywny obszar zredukowanego barwienia MBP wskazującego na demielinizację. (B) Barwienie MBP rdzenia kręgowego klatki piersiowej przez nieokreśloną mysz C57BL/6 z nokautem genetycznym. (C) Nieokreślone myszy z nokautem genetycznym indukowane EAE (KO; n = 6 myszy, 2 - 4 odcinki lędźwiowe i piersiowe na zwierzę) wykazują wyższą gęstość optyczną (OD) barwienia MBP w rdzeniu kręgowym niż myszy typu dzikiego (WT; n = 3 myszy, 2 - 4 odcinki lędźwiowe i piersiowe na zwierzę) myszy indukowane EAE. Analizowane statystycznie za pomocą dwustronnego testu t, *p < 0,05. Słupki błędów reprezentują SEM. Podziałka liniowa 100 μm.