小鼠脑脊髓炎EAE

国内外学者试用多种易感动物建立EAE模型,以期阐明MS及EAE的发病机制,并为其病情的监测、复发的预防、治疗方案的选择以及新疗法或新药物的筛选等提供可靠依据。本文就近年来EAE模型方面的研究综述如下。

1.1 品系

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EAE,但不同种属或同一种属不同品系动物的敏感性有很大差异。对EAE敏感的动物有Lewis、DA大鼠,PL/J、SJL/J小鼠,Hartley、Strain13豚鼠。虽然豚鼠对诱发EAE相当敏感,但其品系复杂,有关试剂缺乏,一般不常用作实验对象。相比之下大鼠及小鼠的背景知识及相关试剂则较为全面,遗传学、免疫学等方面的研究也较深入,且其EAE在临床、病理、免疫及生化改变等方面都与人类脱髓鞘疾病较为相似,因此应用最为广泛。

用大鼠制备EAE有许多优点,如品系多,选择余地大,繁殖快,同一品系中个体间差异小,实验方便。其中Lewis大鼠诱发的EAE具有稳定性好、敏感性高等特点,其病程为单相,多数可自行恢复,对再次诱发很快产生强的耐受性,多用作EAE激发和缓解机制的研究。而SJL/L及PL/J小鼠对再次诱发的敏感性没有明显降低,且几乎可见到人类MS的所有病理改变,可诱发出更接近于人类MS的缓解复发型EAE模型,但它的EAE发生率及潜伏期变化较大。人们对小鼠的遗传背景了解得比较清楚,因此小鼠更适用于有关基因、细胞间作用等领域的研究。然而不同品系小鼠对EAE的敏感性也不同,有人将其分为EAE—易感(EAE—susceptible)和EAE—抵抗(EAE?resistant)两种类型。基因型分析结果表明,单倍型为H?2s的小鼠(如SJL/J)及H?2q的小鼠(如DBA1/J)属于EAE—易感型。C57BL/10J及P/J小鼠可发生轻微的脱髓鞘病变。BABL/C和AKR/J小鼠基本不发生EAE,被认为是EAE—抵抗小鼠。

不同品种或同一品种不同品系动物对EAE的易感性主要受免疫反应基因(Ir基因)影响,Ir基因的调节作用表现为T细胞表面受体对髓鞘碱性蛋白(MBP)的特异性表达。动物的种类不同,其受体表达能力不同,对自身抗原的反应性不同,因而对EAE的易感性也不同,因此在选择动物时需要寻找EAE模型的敏感动物。

鉴于对EAE敏感的Lewis、DA大鼠,PL/J,SJL/J小鼠的价格昂贵、不宜获得且难以饲养,国内多采用价廉易得的Wistar大鼠,但其敏感性不及前者。

1998年Jon等用猴建立了EAE动物模型,与啮齿类EAE模型相比,其特征更接近人类脱髓鞘疾病MS,并能以磁共振评估白质损害和神经组织病理改变。

EAE发病有多种诱发因素,包括食物、药物及感染等。大鼠的饲养环境级别越高,清洁度越高,接触诱发因素的几率越小,在相同条件下致敏,其发病率就越低,因此选用普通动物即可。最近有报道说明,EAE的发病还与动物的血脑屏障的形成有关。

1.2 年龄

EAE的发生发展与年龄密切相关。幼龄动物发病后症状很快达到高峰,随后又迅速恢复,和成年动物相比病程较短,其抗原注射部位及CNS内的炎性细胞浸润程度较轻,并且幼龄动物体重偏小,一般情况差,易出现麻醉意外而死亡。若动物体重(周龄)偏大,则发病延迟,且症状较重,所以选择受试动物以青年期为佳。但若作为抗原提供者,其年龄可适当放宽,一般大于4周即可。

1.3 性别

MS多为青年女性,EAE的发生发展也存在性别差异。一般来讲,雌性动物较雄性敏感,表现在雌性动物的发病率高,临床症状相对严重,如Wistar大鼠及SJL/J小鼠,但也有的动物如Lewis大鼠,雄性较雌性敏感。另外实验时间选择在夏季比冬春季节诱导动物模型的敏感性更高。敏感性高的动物,有时症状较严重且死亡率高,应引起注意。

抗原的选择

常用的致敏抗原有髓鞘碱性蛋白(MBP)或其多肽片断(如MBP peptide 89—101)以及蛋白脂(PLP)等。长期以来MBP和PLP被认为是引起EAE和MS的主要抗原,MBP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,引起EAE或MS。近年来多用MBP肽代替MBP免疫动物。PLP是高度疏水的膜蛋白,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EAE。在MS患者体内也发现与PLP抗原决定簇发生反应的T细胞。

最近研究表明,体内含量较少的髓蛋白,如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。某些非髓性蛋白,如神经原蛋白(neuronal protein,S100β)、胶原纤维酸蛋白(GFAP)也参与EAE的发病。

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。一般情况下,抗原性强弱依次为豚鼠脊髓>大鼠脊髓>牛脊髓,脊髓组织>脑组织,豚鼠MBP>牛MBP。蛋白或多肽单体不但结构明确,而且可以精确定量,因此利于进行EAE发病机制研究,但不易获得。脊髓匀浆和脑组织匀浆两种抗原均含有多种抗原表位,且易于获得,适用于多种动物,但其成分复杂,不易精确定量,这给某些特殊研究造成不便。诱导鼠类产生EAE的异种抗原,以新鲜豚鼠脊髓制备的抗原佐剂乳化物为最好。在一定范围内抗原的量和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。抗原的剂量可因动物的品系、抗原种类、免疫方法、研究目的等的不同而有很大变化。另外,抗原的物理状态也很重要,高分散度的抗原易于被吞噬和递呈,进而较高效率地激活免疫系统。

佐剂的选择

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。最常用的佐剂为完全弗氏佐剂(CFA),CFA在提高抗体的幅度和持久性方面是当今作用最强的佐剂。国外一般均采用人型结核杆菌(H37Ra)作为弗氏佐剂。不同实验室所用的致敏抗原及佐剂中分枝结核杆菌蛋白浓度有所差别,提高结核杆菌的浓度,可提高EAE 的发生率及复发率,但也容易引起注射部位坏死。由于H37Ra在国内不易获得,常采用廉价易得的卡介苗(BCG)来代替。

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。于CFA中加入BPV可明显缩短Wistar大鼠EAE的潜伏期,提高其发病率,加重其临床症状,对EAE有明显的促发作用。在用GPSCH诱导Wistar大鼠EAE的同时,给予BPV 可使EAE的潜伏期、发病率、临床症状、体重及病理改变等方面与敏感的Lewis大鼠EAE的上述表现近似。

模型制备方法

EAE是实验动物通过神经组织(其中的某些成分)或病毒诱导产生的。EAE的诱导有主动诱导法和被动诱导法两种。不同的免疫方法,可影响抗原递呈,激发不同的免疫反应,这不但影响EAE的发生率,还可影响其发展与转归。

通常采用主动诱导法制备EAE模型,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EAE的产生。抗原注射部位的不同,可影响EAE的发生率、潜伏期、死亡率及复发率。常用的注射部位有脚垫、颈部及背部(皮下、皮内、肌肉)、腹腔和尾静脉等多种,其中以皮下多点注射及脚垫注射的发病率最高,而颈部注射则有较高的复发率。 因多次注射易引发免疫耐受,现在多采用单次注射抗原法。

EAE的被动转移实验是研究其发病机制的最直接证据,也是研究EAE的治疗及预防措施的良好模型。将抗原激活的PLP特异性T细胞转输给同一品系的正常大鼠或小鼠,也可引起EAE。MBP特异性自身反应性T细胞在MS的发病机制中也起着关键作用,T细胞必须先在外周活化,通过血管内皮细胞进入CNS才能致病