王彥月,張 艷,秦新月,陳黎燕,曾 春
(重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院1.神經(jīng)內(nèi)科、重慶市神經(jīng)病學重點實驗室;2.放射科,重慶 400016)
實驗性自身免疫性腦脊髓(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是多發(fā)性硬化的常用動物模型。國外采用Lewis大鼠[1]、C57BL/6J小鼠[2]等敏感品系制備模型。但在國內(nèi),常因以上動物或造模試劑價格昂貴、難以獲得,而選用Wistar大鼠建立EAE模型。Wistar大鼠雖為非敏感品系,但其易獲得,且造模成本相對低,故在國內(nèi)運用較廣。目前Wistar大鼠制備EAE存在成功率不穩(wěn)定、制備方法不規(guī)范的缺陷[3-6]。本研究旨在探求制備該模型安全而有效的卡介苗濃度及改良注射方法,提高該模型成功率。
豚鼠15只(重慶醫(yī)科大學實驗動物中心),體重380-450g。雌性Wistar大鼠108只(第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所實驗動物中心),6-8周齡,體重160-190g,分為A、B組,A組60只分為A1-A5共5組,用于最佳卡介苗濃度的篩選;B組48只分為改良組、傳統(tǒng)組、對照組1、對照組2共4組,用于觀察不同注射方法對模型成功率的影響,均采用隨機數(shù)字表法。
羊毛脂、石蠟油(重慶醫(yī)科大學設備科);卡介苗(bacilus calmette-guerin,BCG)和百日咳桿菌(bordetella pertussis vaccine,BPV)(石家莊偉天科學儀器設備有限公司);CD11b/c等價抗體(Abcam),F(xiàn)ITC標記的熒光二抗(武漢博士德),釓噴酸替酸葡甲胺(Gd-DPTA)(廣州先靈)。磁共振(美國GE,1.5T),倒置相差顯微鏡(日本 Olympus)。
羊毛脂和石蠟油按1:3配成不完全福氏佐劑(incomplete Freund'adjuvant,IFA),消毒備用。臨用前,將BCG加入IFA中,制成含BCG分別為1 mg/ml,5mg/ml,10mg/ml,15mg/ml,20mg/ml的完全福氏佐劑(complete Freund'adjuvant,CFA)CFA1-CFA5。制備豚鼠全脊髓勻漿(spinal cords homogenate of guinea pig,GPSCH)[5]。將 GPSCH與等量的CFA混勻,冰上抽打成油包水型乳劑即得抗原。
四足墊加尾跟部皮下注射抗原,0.5ml/只。四足墊皮下注射分常規(guī)法(足指/趾向足掌方向注射)、改良法(足掌向足指/趾方向注射)。A組均采用改良法,分別以CFA1-CFA5配制的抗原免疫A1-A5組,以篩選出最佳BCG濃度。以含最佳BCG濃度的抗原免疫B組大鼠,改良組及對照組1采用改良法注射,傳統(tǒng)組及對照組2以傳統(tǒng)法注射,以觀察不同注射方法對模型成功率及存活率的影響。對照組1、2用CFA與等量生理鹽水混合物替代抗原。記免疫當天為d0,以后每天依次記為d1,d2,d3-d24。d0雙后足背皮下加注BPV,0.05ml/只。
參照常用的5分法[7],雙盲法兩人進行臨床癥狀評分,取其平均值。評分≥1為臨床發(fā)病。
d12及d16,行常規(guī) MRI檢查,序列包括T1WI、PDWI、T2WI、FLAIR。之后,經(jīng)尾靜脈注射Gd-DPTA(0.20ml/只)行T1WI增強掃描。
d16時已發(fā)病大鼠,均在d16行MRI檢查后取材,切片[8]。余觀察至d24時取材。
HE染色、Luxol Fast blue(LFB)髓鞘染色均按常規(guī)方法進行。
小膠質(zhì)細胞免疫熒光染色:PBS洗2次,2%小牛血清白蛋(BSA)封閉1h,加一抗CD11b/c等價抗體37℃孵育過夜,PBS洗2次,加FITC標記的二抗,37℃孵育1h,PBS洗3次。陰性對照組以PBS緩沖液替代CD11b/c等價抗體,其他步驟同上。
采用SPSS13.0,率的比較用卡方檢驗;均數(shù)的比較用t檢驗。
通過觀察A1-A5組(表1),發(fā)現(xiàn)A4組的模型成功率及存活率均較高。將A4組與其余4組進行組間比較,A4組的模型成功率較A1組(P<0.01),A2組(P<0.01),A3組(P<0.05),A5組(P<0.05)高;A4組的存活率較 A5組高(P<0.05),而與A1-A3無明顯差異。綜上,A4組模型成功率最高,而存活率也較高。即CFA中BCG濃度為15 mg/ml時,為誘導EAE的最佳濃度。
表1 不同BCG濃度制備EAE模型的成功率及存活率
對B組觀察發(fā)現(xiàn)(表2):在d0-d7,改良組、傳統(tǒng)組、對照組1、2分別有一只死亡。d8至d12,改良組及傳統(tǒng)組分別有100%、66.7%出現(xiàn)食欲減退、體重下降等表現(xiàn),但無典型發(fā)病表現(xiàn)。d12至d16,改良組、傳統(tǒng)組的發(fā)病率分別為91.7%(n=11)、33.3%(n=4),改良組發(fā)病率高于傳統(tǒng)組(P<0.05);與傳統(tǒng)組相比較,改良組的潛伏期短(P<0.05),發(fā)病達高峰時間快(P<0.05),最高臨床癥狀評分的均數(shù)及存活率無顯著差異。對照組1、2在d0至d24無明顯發(fā)病表現(xiàn)。
MRI掃描發(fā)現(xiàn):d12,臨床評分≥3的EAE,病變多在腦橋、小腦散在分布,呈斑塊狀,在T2WI中顯示為長T2高信號;d16,臨床評分≥3的EAE,病變多分布于大腦、腦橋,以卵圓形或斑塊狀居多,平掃信號變化同上;d16臨床評分=4的EAE,增強掃描可見大腦白質(zhì)、皮質(zhì)卵圓形不均勻強化灶(圖1)。改良組與傳統(tǒng)組EAE的MRI改變無明顯差別。對照組1、2未見明顯異常。受MRI設備的限制,無法分辨脊髓病灶。
表2 改良組與傳統(tǒng)組EAE模型的發(fā)病情況比較
病理學改變:在MRI掃描發(fā)現(xiàn)的病灶部位及脊髓膨大處取材,HE染色可見大量炎性病灶(圖2,A),病灶區(qū)有許多炎性細胞浸潤(圖2,B);LFB染色可見髓鞘脫失(圖2,C)。小膠質(zhì)細胞免疫熒光染色,可見EAE病灶部位有大量小膠質(zhì)細胞表達(圖2,D),對照組沒有或僅有少量小膠質(zhì)細胞表達。
圖1 d16,改良組EAE,大腦增強病灶(MRI)
圖2 d16,改良組EAE,脊髓炎性細胞侵潤(A,HE×100;B,HE×400);脊髓髓鞘脫失(C,LFB×200);大腦小膠質(zhì)細胞的表達(D,CD11b/c免疫熒光×100)
Wistsr大鼠為EAE非敏感品系,其制備模型的發(fā)病率較低,通常報道[3-6]在50%-72%之間。本實驗通過篩選得出誘導EAE的最佳BCG濃度,進而改良抗原注射方法,誘導Wistsr大鼠EAE模型,發(fā)病率高,死亡率低,經(jīng)濟可行,為進一步開展多發(fā)性硬化的基礎研究提供了方便。
改良方法制備的EAE模型,其HE、Luxol fast blue以及小膠質(zhì)細胞免疫熒光染色結(jié)果與經(jīng)典EAE[8-12]模型一致。M.Rausch等[9]報道 Lewis大鼠EAE模型的發(fā)病部位隨時間推移,由腦干向中腦,再向皮質(zhì)移動。本實驗MRI掃描所觀察到的與其基本一致。這些都充分證實改良方法制備的EAE模型是成功的。
由于MRI設備限制,本實驗無法開展脊髓病變部位以及疾病早期的微?。瘽摲≡畹腗RI觀察。而新型造影劑超小超順磁性鐵氧化物(ultra-small superparamagnetic iron oxide,USPIO)[9-11],可以彌補這一不足,在將來的研究中值得進一步嘗試與探索。
[1]Issazadeh S,Ljungdahl A,H?jeberg B,et al.Cytokine production in the central nervous system of Lewis rats with experimental autoimmune encephalomyelitis:dynamics of mRNA expression for interleukin-10,interleukin-12,cytolysin,tumor necrosis factor alpha and tumor necrosis factor beta[J],1995,61(2):205.
[2]Slavin A,Ewing C,Lin J,et al.Induction of a multiple sclerosislike disease in mice with an immunodominant epitope of myelin oligodendrocyte glycoprotein[J].Autoimmunity,1998,28:109.
[3]李 勇,鄭榮遠,李劍敏,等.實驗性變態(tài)反應性腦脊髓炎大鼠模型的復制[J].中國病理生理雜志,2005,21(2):414.
[4]陳昆明,李劍敏,朱振國.豚鼠脊髓勻漿誘發(fā)大鼠實驗性變態(tài)反應性腦脊髓炎模型[J].溫州醫(yī)學院學報,2005,38(4):304.
[5]曹翠麗,王 惠,馬常升,等.實驗性變態(tài)反應性腦脊髓炎大鼠模型的復制[J].解剖學雜志,2001,24(1):77.
[6]王國秋.以Wister大鼠制備實驗性變態(tài)反應性腦脊髓炎模型的建立[J]錦州醫(yī)學院學報,2006,27(2):94.
[7]Koh CS,Paterson PY.Suppression of clinical signs of celltransferred experimental allergic encephalomyelitis and altered cerebrovascular permeability in Lewis rats treated with a plasminogen activator inhibitor[J].Cell Immunol,1987,107(1):52.
[8]董 梅,劉瑞春,郭 力,等.Wistar大鼠實驗性變態(tài)反應性腦脊髓病理探討[J].中國實驗動物學報,2006,14(3):720.
[9]Rausch M,Hiestand P,Baumann D,et al.MRI-Based Monitoring of Inflammation and Tissue Damage in Acute and Chronic Relapsing EAE[J].Magnetic Resonance in Medicine,2003,50:309.
[10]B Brochet,MSA.Deloire,T.Touil,et al.Early macrophage MRI of inflammatory lesions predicts lesion severity and disease development in relapsing EAE[J].NeuroImage,2006,32:266.
[11]Chinet CL,Pai M,Bousquet PF,et al.Distinct spatiotemporal pattern of CNS lesions revealed by USPIO-enhanced MRI in MOG-induced EAE rats implicates the involvement of spino-olivocerebellar pathways[J].Journal of Neuroimmunology,2009,211:49.
[12]于國平,朱 克,梁顯胤,等.實驗性自身免疫性腦脊髓炎的小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞反應[J].中華神經(jīng)科雜志,1999,32(2):86.