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实验性自身免疫性脑脊髓炎EAE实验动物模型(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是一种以特异性致敏的CD4+T细胞介导为主的,以中枢神经系统内小血管周围出现单个核细胞浸润及髓鞘脱失为特征的自身免疫性疾病,脑脊髓炎EAE实验动物模型病理变化与多发性硬化(multiple sclerosis,MS)类似。
由于MS样本不易获取,因此脑脊髓炎EAE实验动物模型是研究MS病理过程、发病机制的重要途经,脑脊髓炎EAE实验动物模型在临床神经免疫学的研究中具有重要意义。
脑脊髓炎EAE实验动物模型动物的选择
从鸟类到哺乳类的多种动物如鸡、小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、羊、犬、猴等均可成功诱发脑脊髓炎EAE实验动物模型,但不同种属或同一种属不同品系动物,其敏感性存在有很大差异,在选择动物时需要寻找脑脊髓炎EAE实验动物模型的敏感动物。
对脑脊髓炎EAE实验动物模型敏感的动物有Lewis、DA大鼠,PL/J、SJL/J小鼠以及Hartley、Strain13豚鼠等,且鼠的脑脊髓炎EAE实验动物模型无论在临床表现、病理还是免疫、生化改变等方面都与人类脱髓鞘疾病较为相似,因此,目前脑脊髓炎EAE实验动物模型大鼠及小鼠的应用最为广泛。
脑脊髓炎EAE实验动物模型建模方法
脑脊髓炎EAE实验动物模型诱导方案比较繁杂,各种方案发病机制不尽相同。
(1)脑脊髓炎EAE实验动物模型主动诱导法
将抗原与佐剂的混合乳剂直接注射至动物体内,经过一定时间的潜伏期,诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE的产生。
常用的致敏抗原有髓鞘碱性蛋白(MBP)以及蛋白脂(PLP)等。此外,髓寡树突细胞糖蛋白(MOG)、髓碱相关糖蛋白(MAG)等也是很强的抗原,髓鞘素(Myelin)、脊髓组织匀浆(SCH)、脑组织匀浆(BH)等也可作为致敏抗原。抗原的提取方法可参考文献。
通常不同品种动物对同一抗原的敏感性不同、不同抗原的抗原性也不同,并且不同来源的同一抗原的活性也有明显差异。在一定范围内抗原的量和脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE的发病率及发病程度有相关性,注射抗原佐剂乳化物的剂量越大,EAE的发病率越高。
提取的抗原需与佐剂混合制成抗原乳剂后才能致敏动物。
抗原佐剂为非特异性免疫增强剂,它可改变抗原的物理性状,延长抗原在体内的储留时间,刺激抗原提呈细胞及淋巴细胞,从而增强和扩大免疫应答效果,它还能引起迟发性血脑屏障通透性增加和自身免疫反应。
脑脊髓炎EAE实验动物模型最常用的佐剂为完全弗氏佐剂(CFA),它能够提高抗原的免疫反应强度并延长免疫反应时间,提高模型重复率,还可以刺激大量吞噬细胞摄取和呈递抗原以及CD4+T 细胞的活化与扩增。
百日咳杆菌疫苗(BPV)毒素能增加血管壁的通透性和血管表面粘附分子的表达,有利于致敏的T细胞透过血脑屏障,攻击神经髓鞘,造成对脑、脊髓组织的免疫损伤。(有研究表明于CFA中加入BPV可明显提高脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE的发病程度,可使脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE敏感性弱的Wistar大鼠变得敏感。)
目前诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE鼠的常用途径有:髓鞘碱性蛋白(MBP)诱导诱导PL/J小鼠、髓鞘蛋白脂质蛋白(PLP)139-151多肽诱导PL/J小鼠、髓鞘少突胶质细胞糖白( MOG)多肽诱导C57BL/6小鼠等。
脑脊髓炎EAE实验动物模型PL/J和SJL小鼠分别是MBP和PLP的敏感鼠,国内难以获得,国内学者尝试用其他非敏感鼠类诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型,但所诱导的脑脊髓炎EAE实验动物模型存在发病率不高或者发病症状轻微等缺点,并不够理想。
MBP诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型
髓鞘碱性蛋白(MBP)是一种由脊椎动物中枢神经系统(CNS)少突细胞和周围神经系统雪旺细胞分泌合成的强碱性膜蛋白。
它是髓鞘中抗原性最强的蛋白质,占髓鞘总蛋白的40%,等电点在10以上,是强碱性蛋白质,研究表明MBP可激活体内Th+细胞,使之穿过血脑屏障,攻击自身神经髓鞘的MBP,从而导致中枢神经白质脱髓鞘,导致CNS炎性细胞浸润和髓鞘脱失,引起脑脊髓炎EAE实验动物模型EAE或MS。
近年来脑脊髓炎EAE实验动物模型常用MBP68-86肽可在Lewis大鼠诱导急性脑脊髓炎EAE实验动物模型,此模型病程较短且无复发过程、发病时间均齐、发病率较高、病情也最重,经组织病理学检测发现脑脊髓炎EAE实验动物模型该模型鼠的脑和脊髓组织均以急性炎症为主要病变,髓鞘脱失情况不明显。
PLP诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型
蛋白脂质蛋白(PLP)是髓鞘蛋白中的结构蛋白,是髓鞘形成的关键性因素,对PLP不同肽决定簇发生反应的CD4+T细胞能诱导急性、慢性复发型及慢性进展型脑脊髓炎EAE实验动物模型。
MOG诱导脑脊髓炎EAE实验动物模型
MOG是一种表达在中枢少突胶质细胞和髓鞘膜表面的跨膜糖蛋白,是免疫球蛋白IgG1的一种亚型,有效的调节补体依赖性细胞毒性反应,是导致MS脱髓鞘的关键成分。在体内含量很少却具有高的免疫原性,且其易感鼠C57BL/6小鼠国内常见。
脑脊髓炎EAE实验动物模型一般采用MOG35-55肽段致敏C57BL/6小鼠,同时腹腔注射百日咳毒素(PTX,使血管通透性增加,T细胞更易通过血脑屏障作用于神经髓鞘)建立脑脊髓炎EAE实验动物模型。
研究报道MOG是唯一既能引起脱髓鞘抗体反应又能引起T细胞反应的中枢神经系统髓鞘蛋白成分,因此用MOG作为免疫原诱导的脑脊髓炎EAE实验动物模型能更好地为MS/EAE发病机制的阐明提供研究材料。
脑脊髓炎EAE实验动物模型优点:易于诱导,发病率高,病情发展缓慢,发病高峰期后病情逐渐稳定不复发,抗原用量小,操作简便,稳定性高。
脑脊髓炎EAE实验动物模型缺点:病变伴有继发性脱髓鞘的大量轴突变性,原发性脱髓鞘较少,与MS病理情况存在差异。病理改变主要发生在脊髓,对大脑的影响较小。
脑脊髓炎EAE实验动物模型适用于:MS疾病的分子机制研究。
(2)被动转移实验
分离脑脊髓炎EAE实验动物模型抗原特异反应性T细胞转输给同一品系健康动物致健康动物发病,这是研究脑脊髓炎EAE实验动物模型发病机制的最直接证据,它也是研究EAE的治疗预防措施的良好模型。
优点:脑内炎症不受外周淋巴组织中特异性免疫激活传入的影响,且具有高度的可重复性。
缺点:没有广泛的原发性脱髓鞘。
适用于:研究控制CNS免疫监视、T细胞介导的炎性组织损伤的机制、T细胞进入CNS的方式、T 细胞的再激活状态对神经系统的重要性和T细胞的功能对脑炎症的影响等。
下面以小鼠为例,具体介绍髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)诱导的实验性自身免疫性脑脊髓炎EAE实验动物模型的建立。
脑脊髓炎EAE实验动物模型构建诱导前期准备
1、脑脊髓炎EAE实验动物模型完全弗氏佐剂(CFA)的配制
完全弗氏佐剂的配制:20 ml弗氏不完全佐剂(IFA)中加入10 mg结核分枝杆菌。漩涡混合仪充分混匀至悬浊状态,置于4℃冰箱冷藏备用,使用前再次充分漩涡混匀至悬浊状态。
2、脑脊髓炎EAE实验动物模型百日咳毒素储存液(PTX) 配制
百日咳毒素储存液配制:将整瓶百日咳毒素(50μg)中加入500μl PBS,充分混匀,百日咳毒素的终浓度为0.1μg/μl,储存于4℃冰箱。诱导EAE时每只小鼠(大约18g左右)的用量为0.2μg,即2μl。
3、脑脊髓炎EAE实验动物模型抗原佐剂乳化物的制备
MOG 35-55短肽购回储存于-80℃冰箱。
MOG 35-55工作液的配制:10 mg的MOG 35-55溶于冷的500μl PBS 中,吹吸混匀(禁止涡旋)。此时MOG 35-55多肽的浓度为20μg/μl,分装于0.2 ml的EP管中,储存于-80℃冰箱。
乳化物的制备:MOG 35-55多肽工作液按照所需剂量与预冷PBS充分混合,然后加入等体积的CFA,涡旋震荡充分混合。将混合液缓慢加入两只用三通相连的注射器中,尽量排除气泡,注射器互相推拉吹吸,直至形成油包水混合物为止(大概需要40分钟左右才能完全乳化)。因为抗原多肽在常温中易于变性,所以整个乳化过程应该尽量置于冰上,保持低温。
注:
1. 肽段的纯度必须>98%
2. 在制作乳液的过程中,损失量是很大的(一般损失1/3—1/2)。理论上一只小鼠需注射MOG肽200ug,十只鼠2mg,但加上损失量,免疫十只鼠需称取4mg,以防损失后不够用。乳液剩余,可放入4度冰箱,一星期之内使用没问题。
3.乳液制备不能使用塑料注射器。
脑脊髓炎EAE实验动物模型制备
脑脊髓炎EAE实验动物模型诱导构建一般选择:C57BL/6小鼠,雌性,6-8周,18-25克;脑脊髓炎EAE实验动物模型诱导构建小鼠的品系一定要纯,饲养环境一定要是SPF。否则易导致脑脊髓炎EAE实验动物模型发病率下降!
① 麻醉小鼠,并对脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠注射部位(背部脊柱两侧,即双侧下肢后背皮肤)进行75%酒精消毒;
② 每侧皮下注射抗原佐剂乳化物100μl(共注射 200μl),随后脑脊髓炎EAE实验动物模型腹腔注射0.2μg(即2μl)的百日咳毒素;
③ 48 h后再次腹腔注射百日咳毒素0.2μg。
④第七天再次在脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠背部脊柱两侧各注射100μl抗原佐剂乳化物加强免疫
⑤脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠经MOG免疫后,常规饲养小鼠,观察脑脊髓炎EAE实验动物模型的一般情况。脑脊髓炎EAE实验动物模型诱导构建首天记为Day 0,每天统计脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠体重,观察并记录脑脊髓炎EAE实验动物模型疾病的临床神经功能分级,直至 MOG 免疫后 30 天。
注:C57皮肤很薄,用最小号针头稍用力就可刺入皮下,用力过大会造成串通,导致乳液漏出。
脑脊髓炎EAE实验动物模型判定标准
脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠在致敏后7-14天发病。
(1)脑脊髓炎EAE实验动物模型神经功能评分
通常根据Knono等提出的标准,脑脊髓炎EAE实验动物模型分为5级。1级:动物尾部无力;2级:脑脊髓炎EAE实验动物模型尾部无力加肢体无力;3级:肢体轻度麻痹;4级:脑脊髓炎EAE实验动物模型肢体严重麻痹,被动翻身后不能复原;5级:脑脊髓炎EAE实验动物模型濒死状态。
(2)脑脊髓炎EAE实验动物模型病理检测结果
脑脊髓炎EAE实验动物模型检测常规方法应用含4%多聚甲醛PBS液灌流脑脊髓炎EAE实验动物模型心脏后,取脑和脊髓做冷冻切片,HE染色。
在正常组小鼠脊髓中,发现少量炎性细胞;在脑脊髓炎EAE实验动物模型组小鼠脊髓中可见大量的炎性细胞聚集。在正常组小鼠脊髓中,髓鞘排列整齐,纹理清晰,髓鞘密度高,没有髓鞘脱失现象。与正常组小鼠相比,脑脊髓炎EAE实验动物模型组小鼠脊髓中均出现髓鞘结构松散,崩解,密度降低等髓鞘脱失情况。
(3)免疫荧光双染结果脑脊髓炎EAE实验动物
与对照组相比,脑脊髓炎EAE实验动物模型组小鼠脊髓中活化的小胶质细胞数量增多,而活化星形胶质细胞数量减少。
(4)细胞流式分析脑脊髓炎EAE实验动物模型:
与对照组相比,脑脊髓炎EAE实验动物模型小鼠中致炎细胞Th17数量显著增加,抑炎细胞Treg和Breg数量显著降低。
二、疾病实验动物模型造模诱导构建
(1)神经系统疾病实验动物模型
疾病实验动物模型 物种 实验动物模型构建方法
脑损伤疾病实验动物模型 大、小鼠 脑部手术
脑缺血疾病实验动物模型 大、小鼠 颈内动脉局部手术
帕金森疾病实验动物模型 大鼠 脑部手术
阿尔茨海默症老年性痴呆疾病实验动物模型 大、小鼠 化学方法
精神分裂症疾病实验动物模型 大、小鼠 化学方法
癫痫疾病实验动物模型 小鼠 化学方法
疼痛疾病实验动物模型 大、小鼠 物理,化学,神经结扎手术
脑脊髓炎EAE疾病实验动物模型 小鼠 化学诱导
抑郁疾病实验动物模型 大、小鼠 应激或化学试剂诱导
焦虑疾病实验动物模型 大、小鼠 应激
(2)心血管疾病实验动物模型
实验动物模型类型 物种 实验动物模型构建方法
动脉粥样硬化实验动物模型 大鼠、兔 高脂高胆固醇+维生素D喂养
主动脉粥样硬化实验动物模型 兔 高脂高胆固醇+主动脉球囊损伤
心肌缺血实验动物模型 大、小鼠 开胸手术
慢性心衰实验动物模型. 大鼠 阿霉素诱导
(3)消化系统疾病实验动物模型
疾病实验动物模型类型 物种 实验动物模型构建方法
非酒精性脂肪肝疾病实验动物模型 大、小鼠 化学方法
胰腺炎疾病实验动物模型 大、小鼠 精氨酸诱导
肝纤维化疾病实验动物模型 大、小鼠 化学方法
酒精性肝病疾病实验动物模型 大鼠 饲喂法
脂肪肝疾病实验动物模型 大、小鼠 饲喂法
急性肝衰竭疾病实验动物模型 小鼠 四氯化碳或对乙酰氨基酚
胆结石实验动物模型 豚鼠 饲喂法
(4)骨科疾病实验动物模型
疾病实验动物模型类型 物种 疾病实验动物模型构建方法
骨关节炎疾病实验动物模型 大、小鼠 叉韧带切除或碘乙酸化学损伤
类风湿关节炎疾病实验动物模型 大、小鼠 型胶原诱导
骨质疏松疾病实验动物模型 大、小鼠 造模方法较多,根据客户要求而定
(5)呼吸系统疾病实验动物模型
疾病实验动物模型类型 实验动物模型物种 实验动物模型构建方法
哮喘疾病实验动物模型 大、小鼠 物理方法与化学方法
慢性阻塞性肺病(COPD)实验动物模型 大、 小鼠 烟重加脂多糖注射
矽肺疾病实验动物模型 兔 手术造模
(6)其他疾病实验动物模型
疾病实验动物模型模型 物种 疾病实验动物模型构建方法
肥胖疾病实验动物模型 大、小鼠 高脂饲喂
急性尿毒症疾病实验动物模型 大、小鼠 切双侧肾脏
肾病疾病实验动物模型 大、小鼠 开腹手术或药物诱导
耳肿胀疾病实验动物模型 大、小鼠 二甲苯诱导
棉球肉芽肿疾病实验动物模型 大、小鼠 皮下植入灭菌棉球
静脉血栓疾病实验动物模型 大鼠 开腹手术
糖尿病疾病实验动物模型 大、小鼠 化学方法
裸鼠皮下荷瘤疾病实验动物模型 裸鼠 皮下荷瘤
多普勒B超小动物活体成像 大、小鼠
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