Troubleshooting beim Kollagen-induzierten Arthritis-Modell
Tiermodelle sind aus der heutigen Forschung kaum noch wegzudenken und haben sich in Bezug auf menschliche Krankheiten als von unschätzbarem Wert erwiesen, um das Verständnis der Krankheitsmechanismen und –verläufe zu verbessern. Die Entwicklung von Krankheitsmodellen, die die Krankheiten des Menschen zuverlässig nachahmen, ist jedoch kein leichtes Unterfangen.
Die Auswahl eines geeigneten Tiermodells, die Erlangung der Genehmigung für ein Krankheitsinduktionsprotokoll, die Beschaffung hochwertiger Reagenzien bzw. Materialien und die Unterbringung von Tieren für die Dauer der Studie können zeitaufwändige und teure Aufgaben sein. In Anbetracht der Variabilität der erfolgreichen Induktion des Krankheitsmodells können sich die Kosten und die Zeit, die für eine Studie erforderlich sind, mehr als verdoppeln, wenn sich das Modell nicht wie geplant entwickelt.
Um diese kostspieligen und frustrierenden Rückschläge zu vermeiden, sind bei der Verwendung des CIA-Modells (Collagen-Induced Arthritis) folgende Punkte zu beachten:
1) Tierhändler
Empfehlung: Testen Sie mehrere Tierverkäufer, um eine hohe CIA-Empfindlichkeit von Mäusen sicherzustellen, bevor Sie mit einem größeren Experiment fortfahren.
Der Darmtrakt beherbergt eine erstaunliche Anzahl von Mikroben, die das Immunsystem stark stimulieren. Interessanterweise variieren die Mikrobiomzusammensetzungen zwischen Tieranbietern (Abb. 1) und sogar zwischen verschiedenen Einrichtungen derselben Anbieter. Wir haben festgestellt, dass Mäuse aus Einrichtungen an der Westküste der USA anfälliger für CIA sind als Mäuse aus Einrichtungen an der Ostküste. Wir empfehlen, eine kleine Pilotstudie mit Mäusen verschiedener Hersteller durchzuführen, um Ihr Protokoll zu optimieren und die CIA-Anfälligkeit sicherzustellen, bevor Sie mit einem größeren Experiment fortfahren.
Abbildung 1: Unterschiede in der mikrobiellen Zusammensetzung im Ileum von Mäusen von Taconic Biosciences und The Jackson Laboratory.
2) Unterbringungsbedingungen
Empfehlung: Verwenden Sie SPF-Bedingungen, um die Tiere unterzubringen. Wenn Sie herkömmliche Unterbringungsbedingungen nutzen, reinigen Sie die Tierhaltungsanlage gründlich, bevor Sie die Tiere erhalten und auch während Ihrer Studie.
Genau wie bei den Tieranbietern wird der Zustand der Unterbringung die Zusammensetzung der im Darm lebenden Bakterien verändern. Die Bakterienzusammensetzung kann die Anfälligkeit für CIA bei Mäusen beeinflussen. Interessanterweise kann die Bakterienzusammensetzung auch durch Kollagenimmunisierung (Abb. 2) und CIA-Induktion (Abb. 3) verändert werden. Daher empfiehlt Chondrex, die Tiere unter SPF-Bedingungen zu halten, um die Variabilität der Schweregrade und des Ausbruchs der Arthritis, die durch Mikrobeneinflüsse verursacht werden, zu minimieren. Wenn Sie die Tiere nur unter konventionellen Bedingungen unterbringen können, empfehlen wir eine gründliche Reinigung der Unterbringungseinrichtungen vor dem Erhalt der Tiere und auch während der laufenden Studie.
Abbildung 2: Veränderungen in der Zusammensetzung des fäkalen Mikrobioms nach Immunisierung mit Typ II-Kollagen.
Abbildung 3: Mikrobiomzusammensetzung zwischen CIA-empfindlichen (CIA) und CIA-resistenten Mäusen (CIAN). A) Relative Häufigkeit von Bakterienfamilien bei CIA-empfindlichen (CIA) und CIA-resistenten (CIAN) Mäusen (links). Veränderungen der Mikrobiomzusammensetzung von CIA-empfindlichen Mäusen nach Arthritis-Induktion. B) Relative Häufigkeit von Gattungen bei CIA-empfindlichen (CIA), CIA-resistenten (CIAN) Mäusen und unbehandelten Kontrollmäusen (NC) sowohl vor, als auch nach der Kollagenimmunisierung.
3) Emulsionsherstellung
Empfehlung: Verwenden Sie einen Homogenisator gemäß dem CIA-Protokoll von Chondrex und testen Sie die Emulsionsqualität unbedingt mit dem Wassertropfentest.
Die Qualität von der Kollagen/ CFA-Emulsion ist entscheidend für den Erfolg des CIA-Modells. Der beste Weg zur Herstellung der Emulsion ist die Verwendung eines Homogenisators, wie im „Protokoll zur erfolgreichen Induktion von Kollagen-induzierter Arthritis (CIA) bei Mäusen“ beschrieben.
Obwohl das Doppelspritzenverfahren zur Herstellung von Emulsionen weit verbreitet ist, kann die Qualität der Emulsion von Charge zu Charge erheblich variieren. Das Induzieren von CIA in Mäusen erfordert eine sehr dicke Emulsion, weshalb wir die Verwendung der Doppelspritzmethode nicht empfehlen können. Darüber hinaus sollte das Ultraschallverfahren nicht zur Herstellung der Emulsion verwendet werden, da durch Ultraschall das Kollagen abgebaut werden kann, was folglich zu einer verringerten Arthritogenität führt.
Abbildung 4: Ein Beispiel für die Verwendung eines Homogenisators zur Herstellung der Emulsion für das CIA-Modell.
4) Injektionsstelle
Empfehlung: Immunisieren Sie die Mäuse an der Schwanzbasis. Die CIA-Immunisierung sollte, wie beim CIA-Protokoll von Chondrex beschrieben, erfolgen. Achten Sie dabei besonders darauf, dass die Emulsion nicht in die Schwanzvene gelangt.
Alle Immunisierungen für das CIA-Modell sollten subkutane Injektionen in den Mausschwanz sein. Vermeiden Sie das Austreten der Emulsion in die Schwanzvene, da dies dazu führen kann, dass die Mäuse kurz nach der Immunisierung sterben. Die erste Immunisierung sollte 2 cm von der Schwanzbasis entfernt sein, während die Booster-Immunisierung (falls erforderlich) 3 cm von der Schwanzbasis entfernt sein sollte. Wenn die Immunisierung zu nahe an der Basis des Schwanzes liegt, kann die Emulsion eine schwere Entzündung im Körper der Maus verursachen, wodurch die Arthritogenität verringert wird.
Abbildung 5: Visuelle Anleitung für die Injektionsstelle der Kollagenimmunisierung im CIA-Modell.
Collagen – Type II
| Species | Quantity | Cat. # |
| Bovine | 10 mg, lyophilized | 20021 |
| Bovine | 2 mg/ml x 5 ml | 20022 |
| Chick | 10 mg, lyophilized | 20011 |
| Chick | 2 mg/ml x 5 ml | 20012 |
| Porcine | 10 mg, lyophilized | 20031 |
| Porcine | 2 mg/ml x 5 ml | 20032 |
Collagen – Type IX
| Species | Quantity | Cat. # |
| Bovine | 5 mg, lyophilized | 1072 |
| Chick | 5 mg, lyophilized | 1071 |
| Porcine | 5 mg, lyophilized | 1073 |
Collagen – Type XI
| Species | Quantity | Cat. # |
| Bovine | 5 mg, lyophilized | 1082 |
| Chick | 5 mg, lyophilized | 1081 |
| Porcine | 5 mg, lyophilized | 1083 |
Incomplete and Complete Freund’s Adjuvant for CIA
| Product | Content of M. Tuberculosis H-37 RA | Quantity | Cat. # |
| Complete Freund’s Adjuvant, 1 mg/ml | 1 mg/ml | 5 ml | 7008 |
| Complete Freund’s Adjuvant, 2 mg/ml | 2 mg/ml | 5 ml | 7009 |
| Complete Freund’s Adjuvant, 4 mg/ml | 4 mg/ml | 5 ml | 7001 |
| Complete Freund’s Adjuvant, 5 mg/ml | 5 mg/ml | 5 ml | 7023 |
| Incomplete Freund’s Adjuvant | ———– | 5 ml | 7002 |
Muramyl Dipeptide (MDP)
| Product | Cat. # |
| Muramyl Dipeptide, MDP, 2 mg | 9065 |
