CC BY
6MODELAREA PEMFIGUSULUI VULGAR PE ANIMALE EXPERIMENTALE
Olga MACAGONOVA,
Laboratorul Inginerie tisularä §i culturi celulare, USMF Nicolae Testemtfanu
Summary
The experimental modeling of pemphigus vulgaris in animals
Pemphigus vulgaris is a severe disease that varies depending on clinical and epidemiological profile in different regions of the world. The bullous and ulcerative-erosive lesions of skin and the mucous membranes are the hallmarks of the disease. Corticosteroids, immunosuppressive agents have remained the pillar of therapy in patients with pemphigus vulgaris in spite of adverse effects. Under conditions of current therapy, the prognosis of desease depends primarily on patient response to corticosteroids and the complications that they induce long-term administration. Over several decades animals have been used as models to study human diseases. In essence, the small laboratory animals, particularl, mice are taken as an yardstick. In order to develop new therapeutic strategies in pemphigus vulgaris we present the dates from the literature regarding the modeling ofpemphigus vulgaris in the experimental animals to study the disease evolution and the identification of some new methods of the treatment before applying them in humans. We here review some mouse models that allow for investigation of one or more steps of pathogenic events occurring in pemphigus vulgaris. Analysis of data from the literature on these models that reproduce the findings in pacients with autoimmune bullous skin diseases, offers the possibility to identify the future directions for research and to develop new experimental approach that opens new perspectives in the development of innovative therapeutic methods for these patients.
Keywords: pemphigus vulgaris, autoimmune disease, modeling, mouse, evaluation, systemic degenerative lesions.
Pезюме
Моделирование вульгарной пузырчатки на эксперементальных животных
Вульгарная пузырчатка является тяжелым заболеванием, которое в разных регионах мира варирует в зависимости от клинического и эпидемиологического профиля. Булезные и эрозивно-язвенные поражения кожи и слизистых оболочек являются отличительными признаками заболевания. Кортико-стероидные и иммуносупрессорные препараты, несмотря на свои побочные эфекты, остались пилоном терапии пациентов с вульгарной пузырчаткой. В условиях актуальной терапии, прогноз данного заболевания, в первую очередь, зависит от ответной реакции пациента на кортикостероиды и осложнения, которые эти препараты вызывают при длительной терапии. Долгое время животные использовались в качестве модели для изучения человеческих заболеваний. И именно лабораторные мыши являются эталоном для проведения эксперементального иследования. С целью развития новых терапевтических стратегий при вульгарной пузырчатке, представляются данные из литературы о моделировании этого заболевния на эксперементальных животных и о идентификации новых методов лечения перед использованием на людях. Мы сделали обзор о мышиных моделях вульгарной пузырчатки, что позволяет исследовать этапы патогенных изменений при этом заболевании. Анализ данной литературы представляет возможность определить новые направления для исследований и развить новые эксперементальные подходы, которые откроют перспективы в развитии инновационных методов лечения этих пациентов.
Ключевые слова: вульгарная пузырчатка, аутоиммунное заболевание, моделирование, мышь, оценка, системные дегенеративные поражения.
Introducere
De mult timp animalele sunt folosite ca modele pen-tru a studia maladiile umane. Animalele mici de laborator, in special §oarecii, au fost luate ca etalon [11].
Cercetarea pemfigusului s-a inceput in 1964, odatá cu descoperirea de cátre Beutner E.H. si Jordon R.E. a anticorpilor circulan^ in serul pacien^ilor cu pemfigus vulgar [3]. íntre maladiile autoimune buloase, pemfigusul vulgar constituie cea mai inaltá incident - 81,2% [5]. Prin metode imunohistochi-mice (imunoprecipitare §i imu-nobloting) au fost caracterizate antigenele-^intá in pemfigus [13]. Etiopatogenia acestei maladii incrimineazá autoimu-nitatea prin autoanticorpi de tip IgG, direc^iona^i impotriva suprafa^ei celulare a cheratino-citelor, ceea ce condi^ioneazá pierderea legáturii interchera-tinocitare datoritá fenomenu-lui numit acantolizá, formand spa^ii intercelulare ce se umplu cu fluid §i determinand vezicu-larea sau chiar deta§area pielii.
ín baza caracteristicilor evi-den^iate prin imunofluorescen-^á, se descriu trei forme majore: pemfigusul vulgar, pemfigusul foliaceu si pemfigusul parane-oplazic [7]. Pemfigusul vulgar se caracterizeazá prin aparca leziunilor buloase, mediate de ac^iunea anticorpilor impotriva desmogleinei 3. ín pemfigusul foliaceu sunt implica^ IgG an-tidesmogleina 1, determinand un clivaj superficial la nivelul epidermei. Pemfigusul parane-oplazic reprezintá cea mai rará,
dar si cea mai gravä formä, luând în considerare asocierea unei tumori.
Räspändirea cronicä a pemfigusului vulgar alcätuie§te pänä la 8% din populaba de vârsta a doua [10]. Maladia are tending de a avansa la persoanele de värstä tänärä, apte de muncä. Importanta medico-socialä este determinatä de incidenta bolii (0,5-1,6 cazuri la 100 000 de locuitori), debut la vârsta de productivitate maximä (40-60 de ani), mortalitate semnificativä (10% din pacienti în 10 ani) [6]. Patología pemfigusului vulgar ocupä locul de frunte printre cauzele de invalidizare în maladiile dermatologice, necesitând tratament cu imunosupresoare. Contraindicarle pentru corticoterapie trec msä pe planul secundar în cazul pemfigusului vulgar care, netratat, evolueazä spre deces în 1-2 ani de la debut. În condyle terapiei actuale, prognosticul depinde, în primul rând, de räspunsul bolnavului la corticoterapie §¡ la complicarle pe care aceasta le induce în administrarea pe termen lung [8].
Pemfigusul vulgar este o boalä imunopatologicä pentru care, deocamdatä, medicina nu a gasit o solute de vindecare viabilä. Prin urmare, este nec-esar de a dezvolta noi strategii terapeutice pentru medicina practicä. Modelele animale sunt necesare pentru a studia aceastä problemä §i pot fi folosite pentru a defini obiective terapeutice noi. Totodatä, strategiile terapeutice pot fi evaluate înainte de aplicare la om §i, ulterior, aceasta posibil ar märi speranta de viatä a bolnavilor cu pemfigus vulgar [9].
Scopul actualei lucräri este de a face o analizä §i de a sistematiza datele din literatura referitoare la modelele animale care reproduc semnele clinico-morfologice ale pemfigusului vulgar uman.
Materiale fi metode
Conform datelor din literaturä [9], modelele animale ale maladiilor autoimune buloase cutanate ar putea reproduce si semnele clinico-morfologice ale pemfigusului vulgar. Ele se clasificä în urmätoa-rele categorii:
1. Modele obtinute prin transfer pasiv de anti-
corpi
2. Modele de maladie activä:
a). Transferul de limfocite autoreactive,
b). Modele transgenice,
c). Modele imunizate format.
Fiecare model dintre aceste categorii permite investigarea unei sau a mai multor etape ale schimbärilor patogenice succesive ce au loc în pemfigusul vulgar.
Primul model de animal obtinut prin transfer pasiv de anticorpi pentru pemfigus a fost descris în 1982 de cätre G. Anhalt §i colegii lui [2]. În acea
perioada, desmogleinele nu au fost identificate ca tinte antigenice relevante ale autoanticorpilor. Prin precipitarea anticorpilor fracÇiei IgG din serul pacientilor cu pemfigus vulgar §i cromatografia cu schimb de ioni, G. Anhalt le-a purificat §i le-a injectat zilnic intraperitoneal §oarecilor nou-näscuti BALB/c în doze de 1,5-16 mg/g corp al §oarecelui §i, în consecintä, a indus aparitia la ei a veziculelor §i ero-ziunilor cu caracteristicile histologice, imunologice §i ultrastructurale ale maladiei umane [2].
În functie de doza injectatä, în decursul a 18-72 de ore au fost observate vezicule cutanate discrete §i detaçare extensivä a epidermului. Injectarea în continuare a IgG la soareci mai mari a indus dezvol-tarea continuä a eroziunilor §i crustelor, msä dupä întreruperea administrärii de IgG, leziunile cutanate s-au epitelizat. Dozele raportate de IgG obtinutä de la pacient §i care sunt necesare pentru a induce patologia au variat de la 50 цg pânä la 10 mg/g corp al §oarecelui [15, 16]. Aceastä diferentä a fost cauzatä probabil de calitatea diferitä a serurilor izolate de la pacienti pentru a induce patologia.
Buschard K. [4] descrie metoda transferului pasiv de anticorpi ce se asociazä cu o grefä mucoasä umanä. Aceastä abordare i-a permis sä analizeze interactiunile autoanticorpilor umani cu mucoasa umanä grefatä §oarecilor. O grefä mucoasä a cavitätii bucale a fost transplantatä §oarecilor nuzi atimici BALB/c/BOM, urmatä de injectarea serului de la pacientii cu pemfigus vulgar. Mai recent, s-a reu§it a demonstra modelul maladiei la §oarecii mic§ti grav imunodeficienti, cärora li s-a grefat pielea umanä de grosime completä de la voluntari sänäto§i, urmatä de injectarea anticorpilor fractiei IgG (doza totalä 20 mg) de la pacienti cu pemfigus vulgar §i a serului de la persoane sänätoase [16]. Aceastä metodä, de asemenea, a demonstrat formarea acantolizei în straturile suprabazale ale epidermului. Limitärile acestui model au constat în efectele epitälizärii plägilor induse de grefä ce pot influenta rezultatele studiului.
Conform datelor din literaturä [1, 12], a fost obtinut un model de maladie activä. Un fenotip clinic sever de pemfigus vulgar a fost dezvoltat la §oarecii recipienti Rag 2-/- prin transferul limfocitelor autoreactive, generate la §oarecii knouck-out. Aceasta a permis sä fie analizate mecanismele de pierdere a tolerantei imune. §oarecii Dsg3-deficienti au fost imunizati prin injectarea intraperitonealä a Dsg3, recombinante murine. Peste 32 de zile de la prima imu-nizare, §oarecilor Rag2-/- intravenos li s-au introdus limfocite (1x107) din splina §oarecilor Dsg3-deficienti. Pe acest model a fost studiat räspunsul terapeutic la unele preparate imunosupresoare, utilizate în trata-mentul pacientilor cu pemfigus vulgar [14].
i
i
i
l-g-G- »sol3ftk?n: from patíc-nl serum
■ cpŒ isolation from patícrtt scrum
Purícedon -off l-iumen laminan -ano
hwmunlEflUon &r '^Cibils. ¡sol alio n -of rsab-bii L ¿arfeti I ¿am i it ir* 332 aniibody
Reoombinenl expression -of rnouso NC I '1A and imrrunizaiion of rabbits, isolation : : 1 rabbil anil 1-1A antibody
Transferul pasiv de autoanticorpi la çoareci, cu scopul modelárii maladiilor cutanate buloase. Injectarea de IgG de la pacienpi cu pemfigus vulgarsau pemfigus foliaceu induce formarea bulelor atunci cândsuntinjectate la §oareciinou-náscup. (a) Prezentaregeneralá a modelelordisponibile. (b) Imunofluorescen¡a indirectá, examenul histologic prin colorare cu hematoxeiná-eoziná prezentarea clinicá a unui çoarece nou-náscut, injectat cu IgG purificate de la un pacient cu pemfigus vulgar [9]
Rezultate si discufii
Noi am revizuit modelele animale care repro-duc semnele clinice §i morfologice ale pemfigusu-lui vulgar. Fiecare model dintre aceste categorii permite investigarea unei sau a mai multor etape ale schimbárilor patogenice succesive ce au loc în pemfigusul vulgar.
Modelul obpnut pe animal prin transfer pasiv de anticorpi pentru pemfigus de asemenea a fost folosit într-un studiu experimental al modificárilor imunologice, clinice, ultrastructurale, precum §i al celor citochimice, efectuat de cátre Y. Takahashi pe §oarec¡ nou-náscup BALB/c, în 1985. A fost studiatá patofiziologia leziunilor cutanate provocate de pemfigusul vulgar §i a fost demonstrat rolul patogenetic al autoanticorpilor în geneza leziunilor cutanate în aceastá maladie. Prin acest model a fost posibilá analiza în dinamicá a acestor leziuni la animale. G. Anhalt §i Y. Takahashi au demonstrat existera unei corelapi între eruppile cutanate §i leziunile ultrastructurale observate prin microscopie electronicá [15].
Principiul de injectare a autoanticorpilor pato-geni la §oarecii nou-náscup a fost utilizat cu succes pentru modelarea mai multor maladii autoimune
buloase cutanate. §oarecii consangvini nou-näscup BALB/c (cu vârstâ mai micä de 24 ore) au fost obpnup prin creçterea tulpinilor care au fost menpnute în laborator. Fracpile purificate ale IgG (o dozä unicä de 10 mg de IgG/gram corp) au fost injectate intraperitoneal acestor §oareci, folosind acul (M 30).
Katja Bieber [9] subliniazä cä transferul de anticorpi fracpei IgG are avantajele §i dezavantajele lui. Acest model faciliteazä studiile asupra leziunilor tisulare induse §i menpnerea maladiei o perioadä mai lungä, ceea ce permite analiza efectelor înde-lungate ale autoanticorpilor asupra dezvoltärii bolii §i evaluarea intervenpilor terapeutice. Dezavantajele au constat în faptul cä pielea §oarecilor nou-näscup §i a oamenilor poate diferi de pielea maturä, ceea ce poate duce la interpretäri gre§ite atunci când maladia se modeleazä la maturi. Pentru a induce boala §oarecilor adulai, este necesarä o cantitate considerabil mai mare de anticorpi.
Modelele de maladie activä ne ajutä sä în^elegem mecanismele medierii räspunsului imun de cätre celulele sistemului imunitar fa^ä de com-ponentele structurale ale pielii §i permit elaborarea unei terapii celulare în maladiile autoimune buloase cutanate.
Concluzie
Analiza datelor din literaturä privind modelele animale care reproduc maladiile autoimune buloase cutanate ne permite sä identificäm viitoarele direcÇii pentru cercetäri.
De-a lungul ultimelor decenii, corticosteroizii, imunosupresoarele, de§i au efecte adverse, au rämas pilonul terapiei pacientilor cu pemfigus vulgar. Pentru a depä§i acest obstacol §i pentru a cre§te speranta de viatä a acestor pacienti sunt necesare noi abordäri experimentale, care ar deschide perspective în dez-voltarea metodelor terapeutice inovatoare pentru bolnavii cu pemfigus vulgar.
Bibliografie
1. Amagai M. Use ofautoantigen-knockout mice in developing an active autoimmune disease model for pemphigus. Department of Dermatology, and Department of Immunology, Keio University School of Medicine, 35 Shinanomachi, Shinjuku-ku, Tokyo 160-8582, Japan. In: J. Clin. Invest., 2000 Mar., nr. 105 (5), p. 625-631.
2. Anhalt G. J., Labib R. S., Voorhees J. J. et al. Induction of pemphigus in neonatal mice by passive transfer of IgG from patients with the disease. In: N. Engl. J. Med., 1982; nr. 306, p. 11.89-1.196.
3. Beutner E.H. Demonstration of skin antibodies in sera of pemphigus vulgaris patients by indirect immunofluores-centstaining. In: Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 1964 Nov.; nr. 117, p. 505-510.
4. Buschard K. A model for the study of autoimmune diseases applied to pemphigus: transplants of human oral mucosa to athymic nude mice binds pemphigus antibodies in vivo. In: J. Invest. Dermatol., 1981 Mar; nr. 76(3), p. 171-173.
5. Daneshpazhooh M. Spectrum of autoimmune bullous diseases in Iran: a Ю-year review. 2005.
6. Ghid de diagnostic §i tratament pentru pemfigus. Anexa 24. Ordinul nr. 1218/2010 privind aprobarea Ghidurilor de practicä medicalä pentru specialitatea "Dermatovenerologie". Ministerul Sänätätii României, 2010.
7. Jean L. Bolognia, Joseph L. Jorizzo, Ronald P. Rapini. Dermatology. Second Edition, 2008. Department of Dermatology, Yale Medical School, New Haven, CT, USA.
8. Justin-Dumitru C. Diaconu. Tratat de terapeuticâ dermatovenerologic, 2002.
9. Katja Bieber. Animals model for autoimune bullous dermatoses. Institute of Anatomy. University of Lubeck, Lubeck. Germany. 2009.
10. Langan S.M. Bullous pemphigoid and pemphigus vulgaris-incidence and mortality in the UK: population based cohort study. Centre of Evidence-based Dermatology, University of Nottingham, Queen's Medical Centre, Nottingham NG7 2UH. In: BMJ, 2008 Jul., 19; nr. 337 (7662), p. 160-163.
11. Louis-Marie Houdebine. The Mouse as an Animal Model for Human Diseases. Biologie du Développement et Reproduction, Cellulaire et Moleculaire, Institut National de la Recherche Agronomique, Jouy-en-Josas, France. The Laboratory Mouse, 2004, p. 97-110.
12. Ohyama M. Immunologic and histopathologic characterization of active disease model mouse for pemphigus vulgaris. In: Journal of Investigative Dermatology, 2002, nr. 118 (1), p. 199-204.
13. Stanley J.R. Pemphigus antibodies identify a cell surface glycoprotein synthesized by human and mouse keratinocytes. In: J. Clin. Invest., 1982 Aug; nr. 70 (2), p. 281-288.
14. Takae Y. Pemphigus mouse model as a tool to evaluate various immunosuppressive therapies. Department of Dermatology, Keio University School of Medicine, Shinjuku, Tokyo, Japan. In: Exp Dermatol., 2009 Mar; nr. 18(3), p. 252-260.
15. Takahashi Y. Experimentally induced pemphigus vulgaris in neonatal BALB/c mice: a time-course study of clinical, immunologic, ultrastructural, and cytochemical changes. In: J. Invest. Dermatol., 1985 Jan.; nr. 84(1), p. 41-46.
16. Zillikens D., Schmidt E., Reimer S. et al. Antibodies to desmogleins 1 and 3, but not to BP180, induce blisters in human skin grafted onto SCID mice. In: J. Pathol., 2001, nr. 193, p. 117-124.
Prezentat la 30.04.2013
Olga Macagonova,
dermatovenerolog, cerc. §tiinÇ. stagiar, Tel.: +37322772607; +373060044537 E-mail: macagonovaolga@yahoo.com
