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胶原蛋白诱导小鼠关节炎实验方案(一)

2023-06-30
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BACKGROUND

背景知识


胶原蛋白诱发(CIA) 的小鼠关节炎与人类类风湿关节炎具有共同的免疫学和病理学特征。因此CIA模型被广泛应用于研究致病机理和治疗方案的研究 (1-3)。尽管该模型具有高度可重复性,但要成功诱导高发病率和严重程度的关节炎,一些影响造模的因素需要考虑。以下是成功诱发小鼠关节炎的一些重要因素。因此,建议首次造模者需要考虑这些因素,确定可行性方案。


A. Animal Vendors

动物来源


即使同样品系的小鼠来自不同的供应商也可能会造成实验结果的差异,Chondrex公司建议开展实验前先测试不同供应商提供的小鼠。


B. Housing Condition & Diet

饲养条件和饮食


为 避 免 细 菌 和 病 毒 感 染 在 实 验 中 引 起 的 差 异 ,Chondrex公司建议在无特定病原体 (SPF级) 条件下饲养动。 一般来说,对于肠道菌群,不管是否致病都显著影响宿主对抗原的免疫应答。 例如,对于感染肝炎病毒(MHV)的小鼠,胶原蛋白不能诱发关节炎。饮食也会影响关节炎的发病率和严重程度, CIA 在饲喂不同饲料的小鼠中差异很大。饲喂高脂肪的食物更容易引起高发病率关节炎(5)。


C. Mouse Age & Strains

小鼠年龄和品系


建议使用具有成熟免疫系统的7-8周龄的小鼠。老龄小鼠可能对CIA的易感性较差。Chondrex公司建议在重复实验中使用相同周龄的小鼠。小鼠对CIA的易感性与MHC-II 类分子相关(6), 同时也取决于接种二型胶原蛋白的小鼠品系。DBA/1(H-2q) 和B10.RIII(H-2r) 品系的小鼠被广泛应用,因为这两个品系对CIA高度易感。DBA/1(H-2q)小鼠,对鸡,牛和猪二型胶原有免疫应答。B10.RIII小鼠对牛和猪二型胶原有免疫应答,但对鸡而型胶原的免疫应答较弱。两种品系小鼠对小鼠的二型胶原蛋白免疫应答较弱,关节炎发生率低于10% (7)。


另一方面,CIA 抗性的小鼠也可能产生关节炎抗体。表明小鼠对 CIA 的敏感性不仅取决于MHC类型。 研究表明, CIA抗性的小鼠 C57BL/6, 129/Sv (H-2b), and Balb/c(H-2d) ,当 INF-g 和 IL-10 基因敲除后,小鼠能产生关节炎自身抗体从而发生关节炎。这表明,对关节炎的敏感性也取决于不同细胞因子水平(8)。


列表一为用于CIA及抗胶原蛋白抗体诱导(CAIA)的关节炎动物模型研究的常用小鼠品系.

Mouse StrainH-2

Type

CIA

Susceptibility

Ref #

CAIA

Susceptibility

Ref#

Note
DBA/1qHigh2, 5, 6High

13,21

INFγ high
B10.QqHigh6(High)

B10.GqHigh6(High)

NFR/NqHigh38(High)

SWRqResistant17Resistant
C5 deficient
B10.RIIIrHigh6High13Low response:chick and human type II
B10bLow10(High)
* Need alternative immunization
C57BL/6bLow10

Moderate -High

9,18,30LPS low

responder –* Need

alternative

immunization

C57BL/6

beige

bResistant20Resistant
PMN

mutation

C57BL/6 x

129/Sv

bLow10

Moderate -High

30,31* Need

alternative

immunization

129/SvbResistant10High27
B10.D2/nSndResistant20High20
B10.D2/oSndResistant20Resistant20C5 deficient
Balb/cdResistant
High13
Balb/c nu/nudResistant
Resistant28B & T cell

deficient

C3H/Heklow38(Low)

B10.SsResistant5?

SJL/1sModerate2(High)

C.B-17

scid/scid


Resistant
High18B & T cell

deficient

*Develops arthritis by alternative immunization with CFA containing high concentrations of M.tuberculosis. *需要含高剂量结核杆菌的CFA诱导关节炎


D. Adjuvant

佐剂


含有结核杆菌的完全佐剂对于诱发小鼠关节炎很重要。不同于大鼠,二型胶原加不完全佐剂(不含结核杆菌)无法诱导小鼠关节炎。产生抗体,包括IgG2a抗体对于激活补体及随后的关节炎的发生具有重要作用,取决于完全佐剂中结核杆菌的含量。最近,Campbell 用CFA(5mg/ml)在对CIA 抗性的小鼠中成功诱发高发病率的关节炎(50-70%),例如:C57BL/6,B10, and 129/Sv mice (H-2b) (10)。然而含高浓度结核杆菌的完全佐会诱发严重的炎症, 所以佐剂浓度(结核杆菌含量)取决于各研究单位动物管理委员会要求。以下是Chondrex,公司的佐剂列表。

Catalog #Description
7002Incomplete Freund’s Adjuvant, 5 ml
7008Freund’s Adjuvant, 5 ml x 1 mg/ml
7009Freund’s Adjuvant, 5 ml x 2 mg/ml
7015Freund’s Adjuvant, 5 ml x 3 mg/ml
7001Freund’s Adjuvant, 5 ml x 4 mg/ml
7023Freund’s Adjuvant, 5 ml x 5 mg/ml


REFERENCES

参考文献


1. D. Trentham, A. Townes, A. Kang, Autoimmunity to Type II Collagen an Experimental Model of Arthritis. J Exp Med 146,857-68 (1977).

2. J. Courtenay, M. Dallman, A. Dayan, A. Martin, B. Mosedale,Immunisation Against Heterologous Type II Collagen Induces Arthritis in Mice. Nature 283, 666-8 (1980).

3. E. Cathcart, K. Hayes, W. Gonnerman, A. Lazzari, C.Franzblau, Experimental Arthritis in a Nonhuman Primate. I.Induction by Bovine Type II Collagen. Lab Invest 54, 26-31(1986).

5. P. Wooley, Collagen-induced arthritis in the mouse.Methods Enzymol 162:361-373, 1988.

6. P. Wooley, H. Luthra, M. Griffiths, J. Stuart, A. Huse, C.David, et al., Type II Collagen-Induced Arthritis in Mice. IV.Variations in Immunogenetic Regulation Provide Evidence for Multiple Arthritogenic Epitopes on the Collagen Molecule.J Immunol 135, 2443-51 (1985).

7. R. Holmdahl, L. Jansson, E. Larsson, K. Rubin, L.Klareskog, Homologous Type II Collagen Induces Chronic and Progressive Arthritis in Mice. Arthritis Rheum 29, 106-13 (1986).

8. R. Ortmann, E. Shevach, Susceptibility to Collagen-Induced Arthritis: Cytokine-Mediated Regulation. Clin Immunol 98,109-18 (2001).

10. I. Campbell, J. Hamilton, I. Wicks, Collagen-induced Arthritis in C57BL/6 (H-2b) Mice: New Insights Into an Important Disease Model of Rheumatoid Arthritis. Eur J Immunol 30,1568-75 (2000).

17. R. Reife, N. Loutis, W. Watson, K. Hasty, J. Stuart, SWR Mice Are Resistant to Collagen-Induced Arthritis but Produce Potentially Arthritogenic Antibodies. Arthritis Rheum 34, 776-81 (1991).

20. W. Watson, P. Brown, J. Pitcock, A. Townes, Passive Transfer Studies With Type II Collagen Antibody in B10.D2/old and New Line and C57Bl/6 Normal and Beige(Chediak-Higashi) Strains: Evidence of Important Roles for C5 and Multiple Inflammatory Cell Types in the Development of Erosive Arthritis. Arthritis Rheum 30, 460-5(1987).

38. R. Holmdahl, L. Jansson, M. Andersson, E. Larsson, Immunogenetics of Type II Collagen Autoimmunity and Susceptibility to Collagen Arthritis. Immunology 65, 305-10 (1988).



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