Контактная гиперчувствительность (СГС) является мышиной экспериментальной моделью аллергического контактного дерматита (АКД). CHS основан на сенсибилизации реактивным гаптеном путем окрашивания бритой кожи грудной клетки и живота, с последующим вызовом кожи уха с разбавленным гаптеном, вызывая реакцию отека, которая оценивается различными способами.
Контактная гиперчувствительность (CHS) является экспериментальной моделью аллергического контактного дерматита (ACD), которая может быть изучена на мышах. Это исследование направлено на представление объективного лабораторного метода, который может помочь изучить реакцию CHS у мышей, которая может быть измерена и количественно определена различными тестами. Чтобы индуцировать CHS, в день «0» мышей сенсибилизировали на ранее выбритом месте путем окрашивания брюшной кожи гаптеном 2,4,6-тринитрохлорбензолом (TNCB) в смеси ацетона-этанола, тогда как отрицательные контрольные мыши были фиктивно сенсибилизированы смесью транспортного средства-ацетона-этанола. На день «4» базовую толщину уха измеряли микрометром до выявления CHS (вызова) путем окрашивания обоих ушей разбавленным TNCB как в тестовой, так и в контрольной группах. Через 24 ч отек уха измеряли микрометром. CHS является примером Опосредованного Т-клетками иммунного ответа, который вызывает отек в воспаленной ткани, достигая пика через 24 ч после того, как кожа бросает вызов с тем же гаптеном. Увеличение отека уха коррелировало с увеличением веса уха, активностью миелопероксидазы (МПО), провоспалительной концентрацией цитокинов в экстрактах уха, повышенным утолщением отечной дермы при гистологическом исследовании и проницаемостью сосудов уха. Также наблюдалось увеличение концентрации TNP-специфических антител IgG1 в сыворотках тестовой группы по сравнению с контрольными мышами. Кроме того, CHS может быть успешно передан с CHS-эффекторными клетками, полученными от доноров, ранее сенсибилизированных TNCB. CHS-эффекторные клетки вводили внутривенно наивным мышам-реципиентам, которым впоследствии бросали вызов тем же разбавленным гаптеном. Отек уха измеряли микрометром через 24 часа.
Аллергический контактный дерматит (ACD) является распространенным воспалительным заболеванием кожи в промышленно развитых странах, вызванным реакцией гиперчувствительности IV типа, возникающей в результате воздействия низкомолекулярных химических веществ, называемых гаптенами. Вещества, вызывающие контактную сенсибилизацию у людей, включают ионы тяжелых металлов (хром, никель, железо, кобальт), скипидар, ароматизаторы, красители и консерванты, присутствующие в косметике (например,-фенилендиамин), некоторые лекарства (например, неомицин, бензокаин), β-лактамные антибиотики (т.е. пенициллин), химические вещества, производимые растениями (пентадекакатехол, вещество, присутствующее в ядовитом плюще), а также гидрохинон, используемый в фотографической промышленности 1,2 . Этиологические агенты ACD очень высоки, так как более 100 000 химических веществ используются только в промышленности, и 2000 новых синтезируются каждый год. На сегодняшний день идентифицировано более 3 700 молекул, которые могут быть контактными гаптенами/аллергенами3. Реакция контактной гиперчувствительности (CHS) представляет собой экспериментальную модель ACD, которая может быть изучена на мышах, морских свинках и крысах и может быть индуцирована местным применением в кожу реактивных химических гаптенов, растворенных в органических растворителях 4,5,6. Это исследование направлено на описание объективного лабораторного метода, который может помочь изучить реакцию CHS у мышей, которая может быть измерена и количественно определена различными тестами.
CHS состоит из фаз сенсибилизации (индукции) и эффекторной (вызов). На животных моделях гаптены сначала связываются ковалентно с белками в организме для создания неоантигенов. Во время фазы сенсибилизации активированные кератиноциты способствуют миграции и созреванию дендритных клеток кожи (sDC), продуцируя провоспалительные цитокины-фактор некроза опухоли α (TNF-α) и интерлейкин 1β (IL-1β)7. Эпидермальные клетки Лангерганса (LC) представляют антигены во время индукционной и эффекторной фазCHS 8. ЛК, подвергающиеся воздействию гаптена во время сенсибилизации, способствуют индукции как регуляторных, так и эффекторных клеток9. Растущие данные нескольких исследований свидетельствуют о том, что ответы CHS могут быть опосредованы либо CD4 + MHC клетками Th1 класса II, локально высвобождающими интерферон-γ (IFN-γ) для использования характерного воспалительного инфильтрата, CD8 + MHC класса I-ограниченных лимфоцитов Tc1, которые также могут высвобождать IFN-γ но в основном опосредуют цитотоксическое повреждение кератиноцитов, а теперь также интерлейкин 17 (IL-17), продуцирующие клетки Th1710, 11.
Разработано несколько различных моделей CHS, использующих различные виды1 2,13,14 и гаптены (подробное сравнение различных гаптенов, растворителей и времени применения обобщено в таблице 1). Мышь, часто используемый лабораторный вид, предлагает несколько преимуществ в изучении CHS. Среди мышей больше штаммов, нокаутов (КО) и трансгенных животных по сравнению с другими видами, что делает их очень привлекательным животным15. Кроме того, модель CHS требует много животных, и мыши здесь более экономичны. Животные модели не имитируют ACD во всех аспектах; в частности, они показывают корку и шелушение, что не характерно для человека 16,17. Признаки хронического заболевания сложно воспроизвести, главным образом потому, что описанная модель не предполагает применения гаптена в течение длительного периода времени. Однако здесь было подтверждено, что многие из важных аспектов ACD воспроизводятся. Также было показано, что, как и у человека, эти особенности связаны с местными аллергическими реакциями. Выбор гаптена, его растворителя и его применение, изложенное в этом протоколе, были продиктованы тем фактом, что результаты были подтверждены многочисленными тестами in vitro и что он был протестирован и модифицирован в лаборатории в течение многих лет, пока не была установлена текущая версия. Мышиные модели позволяют анализировать подмножества клеток или цитокины, которые участвуют в развитии ACD и необходимы для доклинических оценок новых методов лечения.
CHS индуцируется через гаптены, которые связываются с собственными белковыми антигенами в коже, создавая неоантигены. CHS опосредован локальным внесосудистым рекрутированием циркулирующих антиген-специфических CHS-эффекторных Т-клеток, что приводит к отеку в проблемной ткани, дости…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано субвенцией SUBZ. A020.22.060 Медицинского университета во Вроцлаве, Польша, и по грантам Министерства науки и высшего образования N N401 545940 для MS и IP2012 0443 72 для MMS.
70% ethanol | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 65350-M | for surface disinfection |
96-well flat-bottom plates, polypropylene | Greiner Bio-One GmbH, Kremsmunster, Austria | 655101 | for MPO and Evans blue measurement – plates should be made of polypropylene, that has a lower binding capacity so proteins or DNA will not bind |
Acetone (ACS reagent, ≥99.5%) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 179124 | |
Aluminum foil | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | Z185140 | |
Analytical balance | Sartorius Weighing Technology GmbH, Goettingen, Germany | PRACTUM224-1s, 29105177 | |
Automated tissue processor | MediMeas Instruments, Sarsehri, Haryana, India | MTP-E-212 | automatically prepare tissue samples by fixing, dehydrating, clearing, and infiltrating them with paraffin |
BD Vacutainer SST II Advance (tube with gel for obtaining serum) | Becton Dickinson (BD), Franklin Lakes, NJ, USA | BD 366882 | |
Bicinchoninic acid kit for protein determination | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | BCA1-1KT | |
Biotin Rat Anti-Mouse IgG1 | Becton Dickinson (BD Biosciences), Franklin Lakes, NJ, USA | 553441 | |
BSA (bovine serum albumine) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | A9418 | protein assays & analysis, 2 mg/mL |
Cell strainer, pore size 70 μm | BIOLOGIX, China | 15-1070 | suitable for 50 mL tubes |
Coverslip | VWR, Radnor, Pennsylvania, United States | 631-1583 | 24 mm, but it possible to use different size |
Disposable pipettes capacity: 5 mL, 10 mL, 25 mL | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | Z740301, Z740302, Z740303 | |
DPBS (Dulbecco′s phosphate buffered saline) | ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA | 14190144 | no calcium, no magnesium, mammalian cell culture |
DPX Mountant for histology | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 6522 | mounting media for H-E, might be used some other e.g, Canada balsam |
Dumont 5 tweezers – straight | Animalab, Poznan, Poland | 11251-10FST | surgical instruments for procedures on mice (should be steriled) |
Dumont 7 tweezers – bent | Animalab, Poznan, Poland | 11272-50FST | surgical instruments for procedures on mice (should be steriled) |
Eosin Y solution, alcoholic | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | HT110116 | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes 1.5 mL | Eppenforf, Germany | 3,01,20,086 | polypropylene |
Eppendorf Safe-Lock Tubes, 2.0 mL | Eppenforf, Germany | 3,01,20,094 | polypropylene, round bottom (the homogenization beads can easily move) |
Ethanol 100% (absolute alkohol) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 1.07017 | |
Ethanol 96% | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 1.59010 | |
Evans blue | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | E2129 | |
FBS (fetal bovine serum) | ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA | A3160802 | |
Formalin solution, neutral buffered, 10% | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | HT501128 | |
Formamide 99.5% (GC) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | F7503 | |
Freezer -20 °C | Bosch, Germany | GSN54AW30 | |
Fridge +4 °C / freezer -20 °C | Bosch, Germany | KGV36V10 | mammalian Cell Culture, qualified, Brazil, 10 x 50 mL |
Glass microskope slides, SuperFrost Plus | VWR, Radnor, Pennsylvania, United States | 631-0108, 631-0446, 631-0447, 631-0448, 631-0449 | Slides that eliminates the need to apply adhesive materials or protein coatings, to preventing any tissue sections loss during staining. |
Graph Pad Prism | GraphPad Software Inc. | v. 9.4.0 | |
Grey soap | Pollena Ostrzeszów, Producent Chemii Gospodarczej Sp. Z.o.o. , Sp. K., Poland | Bialy jelen soap bar | grey Soap Bar Natural Hypoallergenic. Generally available product |
H2SO4 (sulfuric acid) 1 mol/l (1 M) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 1.60313 | |
Harris hematoxylin solution | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | HHS16 | |
Hemocytometer | VWR, Avantor, U.S.A | 612-5719 | manual counting chamber is recommend, which is more accurate |
Hexadecyltrimethylammonium bromide | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | H5882 | |
Homogenizer | QIAGEN Hilden, Germany | Tissue Lyser LT, SN 23.1001/05234 | homogenizer with stainless steel beads (diameter 5 mm) for 2 mL centrifuge tubes |
Horseradish peroxidase streptavidin (HRP streptavidin) | Vector Laboratories, Inc., Burlingame, CA, USA | SA-5004-1 | |
Hydrogen peroxide solution (H202) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | H1009 | |
Incubator Heracell 150i | Thermo Electron LED Gmbh, Germany | 41071068 | 37 oC in the atmosphere of 5 % CO2, and 65 0C for deparaffinization the sections for histology |
Ketamine 100 mg/mL, solution for injection | Biowet Pulawy Sp. z o.o., Pulawy, Poland | cat.# not avaliable | |
KH2PO4 (potassium dihydrogen phosphate) 99.995% anhydrous basis | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 1.05108 | |
Laboratory Centrifuge | Heraeus Megafuge 1.0R, Thermo Scientific, Germany | B00013899 | speed to 300 x g, with cooling to 4 0C |
Laboratory Centrifuge | Heraeus Fresco 21, Thermo Scientific, Germany | 75002425 | speed to 3,000 x g, with cooling to 4 0C |
Mask (FFP2) | VWR, Radnor, Pennsylvania, United States | 111-0917 | for working with ortho-dianisine dihydrochloride |
Mice | Breeding unit of the Chair of Biomedical Sciences, Faculty of Health Sciences, Jagiellonian University Medical College, Krakow, Poland | CBA/J, C57BL/6 | |
Micrometer | Mitutoyo, Tokyo, Japan | 193-111 | digit Outside Micrometer, Ratchet Stop, 0-25mm Range, 0.001mm Graduation, +/-0.002mm Accuracy, https://shop.mitutoyo.pl/web/mitutoyo/pl_PL/all/all/Mikrometr%20analogowy%20/PR/193-111/index.xhtml |
microplate, 96 well, microlon, high binding (for ELISA test) | Greiner Bio-One GmbH, Kremsmunster, Austria | 655061 | with maxi-sorp binding surfaces for reliable and reproducible results in colormetric assays |
Microscope with objectives | Leica Microsystems CMS GmbH, Germany | DM1000, 294011-082007 | histology presented in the paper was performed under ThermoFisher Scientific EVOS M5000 Imaging System, with objectives: FL 20X LWDPH, 0.40NA/3.1WD and FL 40X LWDPH 0.65NA/1.79WD |
Myeloperoxidase from human leukocytes (MPO standard) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | M6908 | |
Na2HPO4 x 7 H2O (sodium phosphate dibasic heptahydrate) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | S9390 | |
Olive-oil | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 75343 | pure, natural |
OptEIA Mouse IFN-γ ELISA Set | Becton Dickinson (BD Biosciences), Franklin Lakes, NJ, USA | 555138 | |
Ortho-dianisine dihydrochloride | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | D3252 | |
Paraffin wax | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 76242 | beads, waxy solid |
PBS (phosphate buffered saline) | ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA | 20012027 | pH 7.2, mammalian cell culture |
ph meter | Elmetron, Poland | CP-401 | |
Pipettes, variable volume with tips | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | EP3123000900-1EA | 3-pack, Option 1, 0.5-10 uL/10-100 uL/100-1000 uL, includes epT.I.P.S. |
Razor blade | VWR, Radnor, Pennsylvania, United States | PERS94-0462 | scraper and cutter blades, single edge, aluminium spine, 100 blades per box, individually wrapped |
Rotary microtome | MRC Laboratory-Instruments, Essex, CM20 2HU UK | HIS-202A | |
Scissors – straight, sharp / sharp | Animalab, Poznan, Poland | 14060-10FST | Surgical instruments for procedures on mice (should be steriled) |
Screw cap (open top) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 27056 | black polypropylene hole cap, for use with 22 mL vial with 20-400 thread |
Spectrophotometer | BioTek Instruments, U.S.A | 201446 | universal microplate spectrophotometer: λ range: 200 – 999 nm, absorbance measurement range: 0.000 – 4.000 Abs |
Staining dish 20 slides with rack | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | S6141 | e.g. 20 slide staining dishes complete with covers, slide rack and handle |
Sterile Disposable Biopsy Punch 6mm | Integra LifeSciences, Princeton, NJ, USA | 33-36 | |
Surgical scissors | Animalab, Poznan, Poland | 52138-46 | surgical instruments for procedures on mice (should be steriled) |
Tissue processing cassettes | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | Z672122 | tissue processing/ embedding cassettes with lid |
TMB Substrate Reagent Set | Becton Dickinson (BD Biosciences), Franklin Lakes, NJ, USA | 555214 | |
TNCB (2,4,6-trinitrochlorobenzene) | Tokyo Chemical Industry CO., LTD, Japan | C0307 | |
TNP-BSA (bovine serum albumin conjugated with 2,4,6-trinitrophenyl) | Biosearch Technologies LGC, Petaluma, CA, USA | T-5050 | |
T-PER (tissue protein extration reagent) | ThermoFisher Scientific, Waltham, Massachusetts, USA | 78510 | |
Tubes 15 mL sterile | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | CLS430055 (Corning) | polypropylene, conical bottom |
Tubes 50 mL, sterile | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | CLS430290 (Corning) | polypropylene, conical bottom |
Tween 20 | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | P1379 | |
Vials, screw top, clear glass (vial only) 22 mL | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 27173 | for the preparation of hapten, screwed on so that it does not evaporate |
Water bath | AJL Electronic, Poland | LW102 | |
Wax (paraffin) dispenser | VWR, Radnor, Pennsylvania, United States | 114-8737 | |
Xylazine (xylapan 20 mg/mL) solution for injection | Vetoquinol Biowet Sp. z o.o., Gorzow Wielkopolski, Poland | cat.# not avaliable | |
Xylene (histological grade) | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | 534056 |