مقدمهای بر مدلسازی بیماری مالتیپل اسکلروزیس (MS) در جوندگان
بیماری مالتیپل اسکلروزیس (MS) یک بیماری خودایمنی مزمن سیستم عصبی مرکزی (CNS) است که با التهاب عصبی، دمیلیناسیون و تخریب آکسون مشخص میشود.
این بیماری یکی از شایعترین اختلالات عصبی در بزرگسالان جوان، به ویژه زنان است و میتواند منجر به طیف وسیعی از اختلالات حرکتی، حسی و شناختی شود.
این بیماری مسیرهای بالینی مختلفی را طی میکند که شایعترین آن، اماس عودکننده-فروکشکننده (RRMS) است و پس از آن، انواع پیشرونده ثانویه و پیشرونده اولیه قرار دارند.
در سطح سلولی، بیماری اماس (MS) توسط فعالسازی نادرست سلولهای ایمنی محیطی، بهویژه سلولهای کمکی CD4+ T، که از سد خونی-مغزی عبور کرده و به آنتیژنهای میلین حمله میکنند، ایجاد می شود.
این امر منجر به آبشاری از التهاب، فعال شدن میکروگلیا، تولید سیتوکین و تخریب پیشرونده غلاف میلین میشود که انتقال عصبی را مختل میکند.به دلیل محدودیتهای اخلاقی و عملی در مطالعهی بیماری MS در انسان، مدلهای جوندگان به ابزارهای ضروری در درک مکانیسمهای بیماری و آزمایش استراتژیهای درمانی تبدیل شدهاند.
رویکردهای مدلسازی مختلفی وجود دارد که هر کدام جنبه پاتولوژیک خاصی از MS را شبیه سازی می کنند، از فعالسازی خودایمنی سلولهای T گرفته تا زوال میلین بهوسیله عوامل شیمیایی.
آزمایشگاه دانش بنیان ژنیران مجموعه کاملی از خدمات مدلسازی بیماری MS در جوندگان را ارائه میدهد.
آنسفالومیلیت خودایمنی تجربی (EAE)
EAE رایجترین و پرکاربردترین مدل جوندگان برای بیماری MS است که ویژگیهای کلیدی ایمونوپاتولوژیک بیماری مانند نفوذ سلولهای T، اختلال در سد خونی-مغزی (BBB) و دمیلیناسیون سیستم عصبی مرکزی (CNS) را نشان میکند.این مدل بر القای یک پاسخ خودایمنی سیستمیک علیه اجزای میلین سیستم عصبی مرکزی، مانند گلیکوپروتئین الیگودندروسیت میلین (MOG)، پروتئین بازی میلین (MBP) یا پروتئین پروتئولیپید (PLP) متکی است.
برای القای بیماری در جوندگان، یک تکه خاص از میلین (پوشش محافظ اعصاب)که با ادجوانت کامل فروند ترکیب شده به همراه سم سیاه سرفه(سم سیاه سرفه باعث عبور راحت تر از سد خونی مغزی می شود) به حیوان تزریق می کنند، سپس جوندگان دچار فلج پیشرونده از پایین به بالا و التهاب عصبی میشوند.
سیر بیماری بسته به آنتیژن و سویه موش مورد استفاده متفاوت است.
مکانیسم
سلولهای T کمکی (CD4⁺) از نوع Th1 و Th17 که بهطور خاص علیه آنتیژن فعال شدهاند، به سمت سیستم عصبی مرکزی (CNS) حرکت میکنند. آنجا، آنها میلینِ بدن (پوشش طبیعی اعصاب) را شناسایی کرده و شروع به ترشح مواد التهابی مثل IFN-γ، IL-17 و TNF-α میکنند.
این مواد باعث جذب میکروگلیا (سلولهای ایمنی مغز) و سایر سلولهای ایمنی از بیرون مغز میشوند، که در نهایت یک محیط التهابی ایجاد میکند و به سلولهای سازنده میلین (الیگودندروسیتها) و رشتههای عصبی (آکسونها) آسیب میزند.
مزایا و محدودیت ها
مزایا :
- به خوبی جنبه های مربوط به پاسخ ایمنی در بیماری MS را شبیه سازی می کند.
- برای آزمایش و بررسی درمانهای تعدیلکننده سیستم ایمنی ارزشمند است
- دارای قابلیت تکرار و همینطور آسیب شناسی بیماری به خوبی شناخته شده است.
محدودیت ها:
- زوال میلین در این مدل بهدنبال التهاب رخ میدهد، نه بهعنوان رخدادی اولیه.
- مدل خوبی برای بازسازی میلین نیست و به نوع موش و ماده تزریقی بستگی دارد.
دمیلیناسیون ناشی از اتیدیوم بروماید
اتیدیوم بروماید ماده ای است که بین رشته های DNA اینترکاله می شود ، این ماده اگر به بخش سفید سیستم اعصاب مرکزی تزریق شود باعث دمیلناسیون کانونی می شود.
برخلاف مدل EAE، این مدل به سیستم ایمنی وابسته نیست و با وارد کردن آسیب مستقیم به الیگودندروسیتها، ضایعات موضعی ایجاد میکند.
این مدل یک ابزار عالی جهت بررسی مکانیسم های سلولی دمیلیناسیون و ظرفیت میلین سازی مجدد است.
مکانیسم
EtBr با مختل کردن یکپارچگی ساختار DNA، به طور انتخابی الیگودندروسیتها و آستروسیتها را از بین میبرد و منجر به از بین رفتن میلین در ناحیه هدف میشود. در ادامه، نفوذ سلولهای التهابی، از جمله ماکروفاژها و میکروگلیاها، رخ میدهد، اگرچه پاسخ ایمنی ثانویه است.
EtBr معمولاً به مناطقی مانند ستونهای پشتی نخاع، جسم پینهای یا پایههای مخچه تزریق میشود. همچنین میتوان آن را در نزدیکی کیاسمای بینایی برای مدلسازی دمیلیناسیون مسیر بینایی استفاده کرد. تزریق با استفاده ازروش استریوتکسی انجام می شود.
در این روش طی 2 الی 3 روز دمیلیناسیون اتفاق می افتد و پس از گذشت 2 الی 6 هفته رمیلیناسیون(بازسازی میلین) انجام می شود.
مزایا و محدودیت ها
مزایا
- ایجاد ضایعات با مرز مشخص
- ایدهآل برای مطالعهی میلینسازی مجدد و دینامیک گلیال
- سازگار با پیوند سلولی و درمانهای بیومتریال
محدودیتها
- جنبههای خودایمنی بیماری MS را مدلسازی نمیکند.
- اندازه و شدت ضایعه به پارامترهای دقیق تزریق بستگی دارد.
دمیلیناسیون ناشی از لیزوفسفاتیدیل کولین (LPC)
(LPC) لیزولسیتین یک دترجنت لیپیدی است که با حل کردن ساختار فسفولیپید غشای میلین، به میلین آسیب می زند.
وقتی به ماده سفید سیستم عصبی مرکزی تزریق میشود، باعث دمیلیناسیون موضعی بدون آسیب آکسونی قابل توجه یا فعال شدن سیستم ایمنی بدن میشود. این مدل اغلب برای ارزیابی درمانهای رمیلیناسیون(بازسازی میلین)، به ویژه آن درمان هایی که شامل سلولهای بنیادی یا مولکولهای کوچک هستند، استفاده میشود.
مکانیسم
LPC با انحلال شیمیایی مستقیم منجر به تخریب غلاف میلین میشود و الیگودندروسیتها را میکشد در حالی که بیشتر نورونها را سالم نگه میدارد.
سلولهای التهابی مانند میکروگلیا و ماکروفاژها به محل ضایعه جذب میشوند و یک ریزمحیط التهابی ایجاد میکنند.
محلهای رایج جهت تزریق،جسم پینهای، نخاع و عصب بینایی هستند. ضایعات ظرف ۲۴ تا ۴۸ ساعت پس از تزریق تشکیل میشوند و میلینسازی مجدد به طور طبیعی ظرف یک هفته آغاز میشود، که آن را برای مطالعات طولی ایدهآل میکند.
مزایا و محدودیتها
مزایا:
- نتایج قابل تکرار
- امکان مطالعه در لحظه ،روی روند دمیلینه شدن (آسیب به غلاف میلین اعصاب) و ترمیم خودبهخودی میلین
- سازگار با تصویربرداری، بررسی های رفتاری و مولکولی
محدودیت ها:
- سیستم ایمنی در این روش درگیر نمی شود.
- برای انجام این آزمایش نیاز به یک روش دقیق به نام استریوتکسی است، که این روش نیاز به تخصص و مهارت کافی دارد.
دمیلیناسیون ناشی از کوپریزون
کوپریزون یک ماده شیمیایی می باشد که در اثر اضافه شدن به غذای حیوانات باعث آسیب به غلاف میلین در مغز می شود، این آسیب به ویژه در نواحی خاصی از مغز به نام جسم پینهای (corpus callosum) که دو نیمکره مغز رو به هم وصل می کند، مشهود تر است.
مکانیسم
کوپریزون با عملکرد میتوکندری ها در الیگودندروسیتهای بالغ تداخل میکند و باعث آپوپتوز آن ها میشود.در اثر این آسیب ایجاد شده ، میکروگلیا ها وآستروسیت ها ( سلول های پشتیبان ) فعال شده و باعث ایجاد یک محیط شبه التهابی می شوند.
سد خونی مغزی (BBB) دست نخورده باقی میماند و سلولهای ایمنی محیطی عمدتاً وجود ندارند.
نحوه ایجاد بیماری
جوندگان، معمولاً موشهای C57BL/6، به مدت ۴ تا ۶ هفته با رژیم غذایی حاوی کوپریزون تغذیه میشوند. دمیلیناسیون حدود هفته ۲ شروع میشود و در هفتههای ۴ تا ۵ به اوج خود میرسد.
پس از بازگشت به رژیم غذایی عادی، بازسازی خود به خودی میلین آغاز میشود و این مدل را به یک مدل دو فازی مناسب برای مطالعات تخریب و بازسازی تبدیل میکند.
مزایا و محدودیت ها
مزایا:
- تکرارپذیری بالا و تقارن ضایعات ایجاد شده
- مدل عالی برای ارزیابی درمانهای میلینسازی مجدد
- القای غیرتهاجمی (از طریق رژیم غذایی)
محدودیت ها:
- بدون دخالت سیستم ایمنی اکتسابی
- عمدتاً نواحی خاصی از مغز را تحت تأثیر قرار میدهد (مثلاً جسم پینهای)
- قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آن ممکن است پتانسیل بازسازی میلین را مختل کند.
همچنین بخوانید:
- خدمات القا انواع بیماری و ایجاد حیوان مدل
- دوره کارآموزی کار با حیوانات آزمایشگاهی
- خرید انواع رت و موش آزمایشگاهی
