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Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE) is a good model of Multiple Sclerosis in rodents. We have applied fMRI to invesigate the alteration in functional response in rats induced with EAE. Cortical activation is altered in EAE rat brain, compared to controls. fMRI showed an increase in the activated volume involving also the cortex ipsilateral and some extra-cortical areas at the observed time points. These results demonstrate brain cortex remodeling in EAE, a remakable feature of MS. The present model seems to be a relevant tool in preclinical MS studies.

L’Encefalite Autoimmune Sperimentale (EAS) è il principale modello animale impiegato nello studio dei meccanismi immunologici responsabili dello sviluppo della sclerosi multipla (SM). L’EAS viene generalmente indotta attivamente in diverse specie animali mediante la somministrazione di peptidi derivati da proteine espresse a livello del sistema nervoso centrale (SNC). L’EAS indotta nel ratto di Lewis rappresenta un eccellente modello per lo studio dei meccanismi immunologici cellulo-mediati responsabili dell’insorgenza della fase acuta della SM nella quale si instaura uno stato di infiammazione a livello del SNC, che compromette la trasmissione efficace del segnale lungo le fibre mieliniche. La EAS ha un andamento monofasico ed è caratterizzata da un decorso ben definito, contraddistinto dall’insorgenza dei primi segni clinici dopo 10 giorni dall’induzione della patologia. L’acme del processo patologico si registra dopo 14 giorni. Istologicamente si osserva la presenza di infiltrati monocellulari perivascolari a livello del SNC, prevalentemente composti da linfoidi CD4. Dopo 21 gironi dall’induzione, la malattia va incontro a remissione completa, e gli animali manifestano resistenza nei confronti di tentativi di reinduzione della malattia. Diversamente dall’uomo, nel modello di Lewis sono stati identificati i principali clonotipi di linfociti T che svolgono un ruolo centrale sviluppo della patologia. Tra questi, il più studiato è il clonotipo di linfociti T CD4 che esprime la subunità beta (β) 8.2 nella porzione variabile (V) del recettore delle cellule T (TCR). La letteratura in merito è basata per lo più su dati di biologia molecolare o immunoistochimica relativi alle cellule presenti nei linfonodi periferici o alle cellule infiltranti il SNC. Non sono attualmente presenti studi che caratterizzino la prevalenza dei linfociti TCR Vβ 8.2+ durante il decorso della EAS, soprattutto applicando metodiche relativamente veloci e accurate. Analogamente vi sono poche informazioni riguardo la cinetica e l’espressione delle molecole di adesione sulla superficie dei linfociti e responsabili dell’interazione con le pareti dei vasi e della migrazione nel parenchima tissutale. Di particolare rilievo per la extravasazione a livello del SNC sembra essere l’integrina alfa-4, riconosciuta da anticorpi diretto contro CD49d, che eterodimerizza con proteine della famiglia delle beta integrine (beta-1) originando molecole responsabili dell’adesione stabile alle pareti dei vasi sanguigni (VLA-4). Anche in questo caso sono poche le informazioni circa la modulazione dell’espressione di alfa-4 sui linfociti durante il decorso della malattia. Solamente Selmaj et al.1 hanno dimostrato un incremento nell’espressione di alpha-4 su splenociti di topo durante lo sviluppo dell’EAS indotta mediante trasferimento di cloni T encefalitogenici in topi sani. Scopo del nostro lavoro è stato quello di colmare, almeno in parte, le lacune concernenti la caratterizzazione del modello di EAS attivamente indotto nel ratto di Lewis. Ci siamo concentrati in particolare sulla frequenza dei linfociti T TCR Vβ8.2+ e sull’espressione della molecola di adesione alpha-4 su splenociti derivati da animali sacrificati all’insorgenza e al picco di EAS, nonché sulle cellule ottenute dal midollo di animali al picco di malattia.

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Extracorporeal photochemotherapy (ECP) is a procedure effective in the treatment of several human T-cell mediated diseases. During ECP treatment the patient’s blood is processed by means of a cell separator to collect leukocytes (leukapheresis), mostly lymphocytes and monocytes (PBMC), which are then added with the photoactive drug 8-methoxypsoralen (8-MOP), exposed to ultraviolet-A light (UV-A) and reinfused into the patient. Even if the mechanisms of action of ECP remain elusive, it has been shown that it has an in-vivo immunomodulatory effect in experimental ellergic encephalomyelitis (EAE) and in a small pilot study in multiple sclerosis (MS) patients. It has been suggested that during ECP not only UV-A irradiation but also the environmental condition changes may be relevant, an aspect which has never been investigated in detail. Therefore, we developed a new bench device which reliably mimics ex-vivo the complete ECP cycle and we investigated the effect of 8-MOP, UV-A and their combination on the synthesis of IFN-gamma, IL-2 and TNF-alpha on healthy controls and a MS patient. PBMC were collected and treated with 8-MOP and/or UV-A under the same conditions used for the ECP therapy. PBMC were polyclonally stimulated with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and ionomycin in the presence of Brefeldin A (BFA) to prevent newly synthesized cytokine egression. Intracellular pro-inflammatory cytokines produced by activated T-lymphocytes were evaluated. We observed a significant decrease in activated CD4+ and CD8+ T-lymphocytes producing cytokines after UV-A irradiation and a further decrease in the presence of 8-MOP + UV-A. The decrease in cytokines production seemed to be both cytokine- and cell type-related. In fact TNF-alpha production was reduced to a lesser extent than IFN-gamma and IL-2 ones by both UV-A and the co-treatment, while CD4+ T-cells seemed to be more sensitive than CD8+ lymphocytes when IFN-gamma and IL-2 production was considered. Both T-cell population showed similar behaviour when TNF-alpha production was evaluated. 8-MOP and UV-A co-treatment affected T-lymphocytes activation after polyclonal stimulation and. reduced IFN-gamma, IL-2 and TNF-alpha production with different extent among the cytokines considered. Following this preliminary experience this ex-vivo protocol will be used to extend the determinations in the EAE model and to reproduce these observations in a larger series of healthy controls and MS patients.