Date of Award

10-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Medical Sciences (Microbiology and Immunology)

Department

Medical Microbiology and Immunology

First Advisor

Maryam Al Shamsi

Second Advisor

Farah Al-Marzooq

Abstract

Background: Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is the mouse disease model of multiple sclerosis (MS), a chronic autoimmune disease targeting the central nervous system (CNS) resulting in neuroinflammation, neuroaxonal degeneration, and demyelination. Autoreactive CD4+ T cells are known for their role in the pathogenesis of MS. CD8+ T cells and NK cells were also found to be associated with the disease.

Aim: There is a limited number of studies investigating the link between gut alterations and immune cells in the gut influencing the outcome of the disease since the vast majority of MS patients experience gastrointestinal (GI) problems. Here, we correlate alterations in gut microbiota with disease progression along with changes in lymphocytes counts over different time points during the course of the disease.

Method: In the current study, EAE was induced in female C57BL/6 mice with MOG35-55 peptide emulsified in the incomplete Freund’s adjuvant supplemented with Mycobacterium Tuberculosis H37Ra. Flow cytometry was used to assess the level ofCD4+, CD8+ T cells, NK cells, and their activation status within the intraepithelial lymphocyte (IELs) throughout the disease progression. This was done along with qPCR analysis to determine the fold change of the selected bacterial species that were previously reported to be altered in MS patients; Lactobacillus reuteri, Prevotella copri, Bacteroides fragilis, Clostridium perfringens, and Akkermansia muciniphilathe. In addition, counts of Paneth cells whose role is essential in maintaining the balance of the normal flora were also investigated by histochemistry.

Results and conclusion: Our results showed no change in the frequencies of both gut CD4+ and CD8+ T cells at all-time points, along with an increase in the percentage and activation of gut NK cells at the peak of the disease, a decrease in the beneficial gut normal flora (Lactobacillus reuteri & Prevotella copri), and significant Paneth cells hyperplasia. Altogether, our results indicate that interactions between gut flora and NK cells may contribute to the pathogenicity of MS.

Arabic Abstract


العلاقة بين التغيرات المعوية وتفاقم التهاب النخاع الذاتي التجريبي في الفئران (C57BL/6)

التهاب النخاع الذاتي التجريبي (EAE) هو نموذج الفأر للتصلب المتعدد (MS)، وهو مرض مناعي ذاتي مزمن يستهدف الجهاز العصبي المركزي (CNS) مما يؤدي إلى التهاب الخلايا العصبية وتدميرها بالإضافة إلى إزالة مادة الميالين (Myelin) التي تحيط بالمحور العصبي والتي تؤدي دوراً مهما في حماية العصب ونقل الاشارات العصبية. هناك عدة خلايا لها دور كبير في مرض التصلب اللويحي وهي الخلايا التائية (CD8+ T و CD4+T) والخلايا الطبيعية القاتلة (NK) الغيرمعروف دورها بشكل كامل. الغالبية العظمى من مرضى التصلب العصبي المتعدد يعانون من مشاكل في الجهاز الهضمي (GI).

المثير للدهشة أنه لا توجد الكثير من الدراسات المعنية بالبحث عن الصلة بين التغيرات المعوية والخلايا المناعية الموجودة في الأمعاء والتي تؤثر على شدة المرض. تهدف هذه الدراسة إلى فهم العلاقة بين التغيرات المعوية ونسب الخلايا المناعية في الأمعاء وتأثيرها على المرض. تم تحفيز EAE في إناث الفئران C57BL/6 بحقنها بالمستحلب المكون من MOG35-55 و incomplete Freund adjuvant و Mycobacterium Tuberculosis H37Ra. ثم استخدام تقنية قياس التدفق الخلوي لعد وفحص مستوى الخلايا التائية (CD8+ T و CD4+T) والخلايا الطبيعية القاتلة (NK) ونشاطها في الأمعاء الدقيقة (IELs) وذلك طوال فترة المرض. كذلك تم استخدام تقنية qPCR لتحديد التغيرات في وفرة بعض الفصائل البكتيرية المختارة التي تم رصدها سابقاً عند مرضى التصلب المتعدد و هي كاللآتي؛ Lactobacillus reuteri، Prevotella copri، Bacteroides fragilis ، Clostridium perfringens ، Akkermansia muciniphilathe. وأيضاً تم الكشف عن تعداد خلايا Paneth في الأمعاء الدقيقة التي تلعب دوراً أساسياً في الحفاظ على التوازن الطبيعي في الأمعاء وذلك بواسطة تقنية كيمياء الأنسجة (Histochemistry).

نتائج هذه الدراسة تتلخص في زيادة نسبة ونشاط الخلايا القاتلة الطبيعية دوناً عن غيرها من الخلايا في ذروة المرض، وانخفاض في الفلورا المعوية الطبيعية المفيدة وتشمل Lactobacillus reuteri و Prevotella copri، وتضخم خلايا Paneth. جميع هذه النتائج تدعم فرضية التفاعل بين فلورا الأمعاء والخلايا الطبيعية القاتلة وأن العلاقة بينهم من الممكن أن تؤثر على شدة المرض والأعراض المصاحبة له .

Download
COinS