Summary

Uveite autoimmune sperimentale: un modello murino infiammatorio intraoculare

Published: January 12, 2022
doi:

Summary

In questo rapporto presentiamo un protocollo che consente allo sperimentatore di generare un modello murino di uveite intraoculare. Più comunemente indicato come uveite autoimmune sperimentale (EAU), questo modello consolidato cattura molti aspetti della malattia umana. Qui, descriveremo come indurre e monitorare la progressione della malattia utilizzando diverse letture.

Abstract

L’uveite autoimmune sperimentale (EAU) è guidata dalle cellule immunitarie che rispondono agli auto-antigeni. Molte caratteristiche di questo modello di malattia infiammatoria intraoculare non infettiva ricapitolano il fenotipo clinico dell’uveite posteriore che colpisce l’uomo. L’EAU è stata utilizzata in modo affidabile per studiare l’efficacia di nuove terapie infiammatorie, la loro modalità d’azione e per studiare ulteriormente i meccanismi che sono alla base della progressione della malattia dei disturbi intraoculari. Qui, forniamo un protocollo dettagliato sull’induzione EAU nel topo C57BL / 6J – l’organismo modello più utilizzato con suscettibilità a questa malattia. La valutazione clinica della gravità e della progressione della malattia sarà dimostrata mediante fundoscopia, esame istologico e fluorangiografia. La procedura di induzione prevede l’iniezione sottocutanea di un’emulsione contenente un peptide (IRBP1-20) dalla proteina oculare interfotorecettore proteina legante i retinoidi (nota anche come proteina legante il retinolo 3), Complete Freund’s Adjuvant (CFA) e integrata con Mycobacterium tuberculosis ucciso. L’iniezione di questa emulsione viscosa sul retro del collo è seguita da una singola iniezione intraperitoneale di tossina Bordetella pertussis . All’inizio dei sintomi (giorno 12-14) e in anestesia generale, vengono prelevate immagini fundoscopiche per valutare la progressione della malattia attraverso l’esame clinico. Questi dati possono essere confrontati direttamente con quelli dei timepoint successivi e del picco della malattia (giorno 20-22) con le differenze analizzate. Allo stesso tempo, questo protocollo consente allo sperimentatore di valutare le potenziali differenze nella permeabilità e nel danno dei vasi utilizzando l’angiografia con fluoresceina. L’EAU può essere indotta in altri ceppi murini – sia wildtype che geneticamente modificati – e combinata con nuove terapie che offrono flessibilità per studiare l’efficacia dei farmaci e/o i meccanismi della malattia.

Introduction

Questo protocollo dimostrerà come indurre l’uveite autoimmune sperimentale (EAU) nel topo C57BL/6J mediante una singola iniezione sottocutanea di un antigene retinico in un adiuvante emulsionato. I metodi per il monitoraggio e la valutazione della progressione della malattia saranno dettagliati attraverso l’imaging fundoscopico e l’esame istologico, con parametri di misurazione delineati all’interno. Inoltre, verrà discussa l’angiografia della fluoresceina, una tecnica per esaminare la struttura e la permeabilità dei vasi sanguigni retinici.

Questo modello EAU riassume le caratteristiche centrali dell’uveite posteriore non infettiva nell’uomo per quanto riguarda le caratteristiche clinico-patologiche e i meccanismi cellulari e molecolari di base che guidano la malattia. L’EAU è mediata da sottogruppi Th1 e/o Th17 di linfociti CD4+T autoreattivi, come mostrato in esperimenti di trasferimento adottivo e con topi impoveriti di IFNγ1. Gran parte della nostra comprensione dei potenziali ruoli di queste cellule nell’uveite deriva dallo studio dell’EAU2 in cui vengono rilevate sia le cellule Th1 che Th17 all’interno dei tessuti retinici3. Spesso, l’EAU viene utilizzata come modello preclinico per valutare l’utilità di nuove terapie nell’attenuare la malattia. Gli approcci terapeutici che hanno modulato con successo la malattia EAU hanno mostrato una certa efficacia nella clinica e hanno raggiunto lo stato approvato dalla FDA. Esempi di questi sono gruppi di farmaci immunoregolatori come le terapie mirate alle cellule T: ciclosporina, FK-506 e rapamicina 4,5,6. Recentemente, in questo modello sono stati esplorati anche interventi mirati a nuovi percorsi per studiare sia il meccanismo che l’effetto sull’esito della malattia. Questi includono la regolazione trascrizionale mirata attraverso il lettore di cromatina Bromodomain Extra-Terminal (BET) proteine e inibitori P-TEFb3. Inoltre, approcci più convenzionali come un inibitore VLA-4 hanno recentemente dimostrato la soppressione nell’EAU attraverso la modulazione delle cellule T CD4+ effettrici7. Inoltre, il targeting delle cellule Th17 con TMP778, un agonista inverso RORγt, è stato trovato anche per sopprimere significativamente EAU8. Inoltre, questo modello offre l’opportunità di studiare l’infiammazione autoimmune cronica nella retina e i meccanismi sottostanti di accompagnamento come il priming dei linfociti.

Le letture primarie per gli studi preclinici EAU sono la valutazione clinica eseguendo l’imaging fundoscopia retinica e, meno frequentemente, valutando l’integrità retinica mediante tomografia a coerenza ottica (OCT). La valutazione istopatologica retinica e l’immunofenotipizzazione delle cellule retiniche mediante citometria a flusso vengono quindi intraprese al termine. Fundoscopy è un sistema di live imaging facile da usare che consente una valutazione clinica rapida e riproducibile dell’intera retina. Per le valutazioni immunoistochimiche, le tecniche si basano sulla preparazione di sezioni retiniche che consentono di studiare l’architettura tissutale per il grado di infiammazione e danno strutturale9. I criteri di valutazione e i sistemi di punteggio convenzionali, per tutte le tecniche utilizzate, saranno delineati all’interno di questo protocollo. L’entità del danno registrato utilizzando l’imaging fundoscopico è spesso strettamente correlata ai cambiamenti istologici. Questo duplice approccio al monitoraggio e alla valutazione della gravità della malattia offre una maggiore sensibilità e risultati di misurazione più affidabili.

L’EAU è un modello consolidato e comunemente usato per i test preclinici e lo studio della malattia oculare immuno-mediata. Questo modello è affidabile e riproducibile con un’incidenza di malattia del >95% e genera dati completi che possono essere utilizzati per convalidare o ripudiare nuove terapie per il trattamento della malattia infiammatoria intraoculare che rappresenta una delle principali cause di cecità in età lavorativa in tutto il mondo10.

Protocol

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità con il UK Animals (Scientific Procedures) Act del 1986 e le linee guida istituzionali dell’Animal Welfare and Ethical Review Body (AWERB). 1. Alloggiamento mouse C57BL / 6J Topi domestici in un ambiente specifico privo di agenti patogeni, con un ciclo luce-buio di 12 ore e cibo e acqua disponibili ad libitum. Eseguire tutti gli esperimenti su femmine adulte C57BL/6J (le femmine sono scelte preferenzialmente i…

Representative Results

In questo protocollo, descriviamo un metodo passo-passo per indurre un modello di uveite autoimmune sperimentale (EAU) immunizzando topi con un peptide retinico uveitogenico derivato da IRBP. La valutazione della malattia che impiega approcci ampiamente utilizzati e facilmente accessibili è coperta sebbene questi non siano esclusivi e possano essere aggiunti, o parzialmente sostituiti, da altre tecniche di imaging. I primi segni di EAU nei topi C57BL/6J possono essere rilevati due settimane dopo l’immunizzazione e il pi…

Discussion

I modelli animali sperimentali sono strumenti necessari per lo studio della patogenesi della malattia e la sperimentazione preclinica di nuovi paradigmi terapeutici. Nel protocollo attuale, abbiamo discusso una metodologia per indurre, monitorare e valutare EAU, un modello sperimentale di uveite infiammatoria intraoculare. Questo modello EAU ha un’incidenza di malattia superiore al 95% quando tutte le procedure vengono eseguite secondo il protocollo qui delineato e si traduce nello sviluppo di EAU cronica e monofasica. P…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

JG ha ricevuto un finanziamento UCL Impact Studentship e Rosetrees Trust per sostenere CB. VC ha ricevuto una sovvenzione collaborativa di ricerca da Akari Therapeutics Inc. Vorremmo ringraziare l’UCL Institute of Ophthalmology, Biological Service Unit in particolare la signora Alison O’Hara e il suo team per il loro supporto tecnico.

Materials

antisedan ZOETIS, USA for waking up
Complete Freund’s Adjuvant; CFA Sigma, UK F5881 for immunisation 
Domitor Orion Pharma, Finland for anesthesia
Flourescein Sigma, UK F2456 for Angiography
IRBP1-20 Chamberidge peptide, UK peptide;antigen 
Ketamine Orion Pharma, Finland for anesthesia
Micron III Phoenix Research, USA for fundoscopy
Mouse Serum Sigma, UK M5905 for immunisation 
Mycobacterium terberculosis Sigma, UK 344289 for immunisation 
Pertussis Toxin Sigma, UK P2980 for immunisation 
phenylephrine hydrochloride 2.5%  Bausch & Lomb UK  PHEN25 for dilation 
Tropicamide 1% SANDOZ for dilation 
Viscotears WELDRICKS Pharmacy, UK 2082642 for eye lubrication

References

  1. Lyu, C., et al. TMP778, a selective inhibitor of RORgammat, suppresses experimental autoimmune uveitis development, but affects both Th17 and Th1 cell populations. The European Journal of Immunology. 48, 1810-1816 (2018).
  2. Klaska, I. P., Forrester, J. V. Mouse models of autoimmune uveitis. Current Pharmaceutical Design. 21, 2453-2467 (2015).
  3. Eskandarpour, M., Alexander, R., Adamson, P., Calder, V. L. Pharmacological Inhibition of Bromodomain Proteins Suppresses Retinal Inflammatory Disease and Downregulates Retinal Th17 Cells. The Journal of Immunology. 198, 1093-1103 (2017).
  4. Mochizuki, M., et al. Preclinical and clinical study of FK506 in uveitis. Current Eye Research. 11, 87-95 (1992).
  5. Nguyen, Q. D., et al. Intravitreal Sirolimus for the Treatment of Noninfectious Uveitis: Evolution through Preclinical and Clinical Studies. Ophthalmology. 125, 1984-1993 (2018).
  6. Leal, I., et al. Anti-TNF Drugs for Chronic Uveitis in Adults-A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Frontiers in Medicine (Lausanne). 6, 104 (2019).
  7. Chen, Y. H., et al. Functionally distinct IFN-?+ IL-17A+ Th cells in experimental autoimmune uveitis: T-cell heterogeneity, migration, and steroid response. European Journal of Immunology. 50 (12), 1941-1951 (2020).
  8. Xu, H., et al. A clinical grading system for retinal inflammation in the chronic model of experimental autoimmune uveoretinitis using digital fundus images. Experimental Eye Research. 87, 319-326 (2008).
  9. Copland, D. A., et al. The clinical time-course of experimental autoimmune uveoretinitis using topical endoscopic fundal imaging with histologic and cellular infiltrate correlation. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 49, 5458-5465 (2008).
  10. Dick, A. D. Doyne lecture 2016: intraocular health and the many faces of inflammation. Eye (Lond). 31, 87-96 (2017).
  11. Agarwal, R. K., Silver, P. B., Caspi, R. R. Rodent models of experimental autoimmune uveitis. Methods in Molecular Biology. 900, 443-469 (2012).
  12. Caspi, R. R. A look at autoimmunity and inflammation in the eye. Journal of Clininical Investigation. 120, 3073-3083 (2010).
  13. Caspi, R. R., et al. Mouse models of experimental autoimmune uveitis. Ophthalmic Research. 40, 169-174 (2008).
  14. Shao, H., et al. Severe chronic experimental autoimmune uveitis (EAU) of the C57BL/6 mouse induced by adoptive transfer of IRBP1-20-specific T cells. Experimental Eye Research. 82, 323-331 (2006).
  15. Horai, R., et al. Microbiota-Dependent Activation of an Autoreactive T Cell Receptor Provokes Autoimmunity in an Immunologically Privileged Site. Immunity. 43, 343-353 (2015).
  16. Chen, J., et al. Comparative analysis of induced vs. spontaneous models of autoimmune uveitis targeting the interphotoreceptor retinoid binding protein. PLoS One. 8, 72161 (2013).
  17. Chen, J., Qian, H., Horai, R., Chan, C. C., Caspi, R. R. Use of optical coherence tomography and electroretinography to evaluate retinal pathology in a mouse model of autoimmune uveitis. PLoS One. 8, 63904 (2013).
  18. Harry, R., et al. Suppression of autoimmune retinal disease by lovastatin does not require Th2 cytokine induction. Journal of Immunology. 174, 2327-2335 (2005).

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Citer Cet Article
Bowers, C. E., Calder, V. L., Greenwood, J., Eskandarpour, M. Experimental Autoimmune Uveitis: An Intraocular Inflammatory Mouse Model. J. Vis. Exp. (179), e61832, doi:10.3791/61832 (2022).

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