Uso di<em> In vivo</em> Imaging per monitorare la progressione della Sperimentale mouse infezione da citomegalovirus nei neonati
Summary
Citomegalovirus (HCMV), l'infezione umana di neonati rappresenta una importante causa di ritardo mentale, ma gli eventi molecolari che portano alla indotta da virus patogenesi sono ancora poco conosciuti. Per indagare le dinamiche di infezione del cervello, abbiamo adattato tutta-animale<em> In vivo</em> Di imaging per eseguire analisi in tempo-corso di neonati infettati con un virus luciferasi-ricombinante.
Abstract
Citomegalovirus umano (HCMV o HHV-5) è un agente patogeno mortale in individui immunocompromessi. Su infezione congenita o neonatale, il virus può infettare e replicarsi nel cervello in via di sviluppo, che può indurre gravi danni neurologici, tra cui sordità e ritardo mentale. Nonostante il potenziale gravità dei sintomi, le opzioni terapeutiche sono limitate dalla mancanza di un vaccino e l'assenza di una specifica terapia antivirale. Inoltre, una descrizione precisa degli eventi molecolari che si verificano durante l'infezione del sistema nervoso centrale (SNC) è ancora carente dal osservazioni principalmente derivano dalla autopsia dei bambini infetti. Diversi modelli animali, come macaco rhesus CMV, sono stati sviluppati e importanti conoscenze CMV patogenesi nel SNC. Tuttavia, nonostante la vicinanza evolutiva con gli esseri umani, questo modello è stata limitata dalla procedura di inoculazione intracranica usato per infettare gli animali e controistently indurre infezione del SNC. Inoltre, considerazioni etiche hanno promosso lo sviluppo di modelli alternativi, tra i quali l'infezione neonatale di topi appena nati con citomegalovirus topo (MCMV) ha recentemente portato a significativi progressi. Ad esempio, è stato segnalato che l'iniezione intraperitoneale di MCMV a Balb / c neonati porta all'infezione di neuroni e cellule gliali in aree specifiche del cervello. Questi risultati suggeriscono che l'inoculazione sperimentale di topi potrebbe ricapitolare i deficit indotti da HCMV nei bambini. Tuttavia, un'analisi dinamica di MCMV infezione di neonati è di difficile esecuzione a causa classica metodologia richiede il sacrificio di un numero significativo di animali a differenti tempi di analizzare il carico virale e / o parametri immuno-correlati. Per aggirare questo ostacolo e permettere future indagini di animali mutanti rari, abbiamo applicato nella tecnologia di imaging in vivo per eseguire analisi in tempo-corso della viral disseminazione nel cervello a seguito di iniezione periferica di un MCMV ricombinante esprimente luciferasi di C57BL / 6 neonati.
Introduction
Citomegalovirus umano (HCMV/HHV-5) è un membro della famiglia di β-herpesvirus. HCMV è altamente prevalente, patogeno opportunista che di solito è acquisito durante primi anni di vita come un'infezione asintomatica 1. Come tutti i virus erpetici, HCMV persiste per tutta la vita dell'ospite cui sistema immunitario strettamente controlla la replicazione virale. Gli episodi di riattivazione virale per lo più si verificano in individui immunocompromessi, come i pazienti di trapianto che assumono farmaci per prevenire il rigetto del trapianto 2. Negli adulti, HCMV è anche stato collegato a glioblastomi 3. Inoltre, HCMV è un patogeno importante per i neonati con immunità immaturo 4-6. L'infezione primaria nello sviluppo del feto o il neonato, può avere gravi conseguenze. HCMV infezione è la causa infettiva più comune di difetti congeniti alla nascita e disturbi infantili nei paesi sviluppati. Si stima che l'incidenza di infezione da HCMV neonatale colpisce 0,5-1% of tutti i nati vivi tra i quali il 5-10% soffrirà di sintomi gravi, come la microcefalia o ipoplasia cerebellare. Inoltre, il 10% dei neonati con infezione virale subclinica sarà poi sviluppare sequele che porta a ritardo mentale, perdita, difetti visivi o il sequestro e l'epilessia 7,8 dell'udito.
Al contrario di altri herpesvirus umani come l'herpes simplex 1 (HSV-1/HHV-1) che possono essere inoculati nei topi attraverso diverse vie di iniezione 9, la replica citomegalovirus è specie specifico. Questa caratteristica ha gravemente ostacolato le indagini di HCMV patogenesi che vengono eseguite in diversi modelli animali (topo, ratto, cavia, scimmia rhesus) e le rispettive genuini CMVs ospite-specifici. Tutti CMVs presentano somiglianze significative dimensioni del genoma e organizzazione, tropismo tissutale e regolazione dell'espressione genica. Hanno anche indurre patologie simili nei loro rispettivi host. Nonostante la diversità genomica esseretween HCMV e mouse citomegalovirus (MCMV) (50% delle ORF presenti nel virus umano sono identificati nella murino CMV), il modello di topo ha recentemente dimostrato di essere vantaggioso, soprattutto perché ceppi mutanti possono essere testati per la loro capacità di controllare virale replicazione in vivo. Ciò ha portato ad una schermata genetico che ha consentito una stima del numero di geni di topo espresso allo stadio adulto che compongono il "resistome" per questo virus 10. Complessivamente, questo indica che i topi MCMV infettati rappresentano un interessante modello per lo studio delle interazioni ospite-virus negli adulti. L'esplorazione di infezione congenita da CMV è più complessa, perché le differenze di organizzazione strato placentare tra umani e topi compromettono la trasmissione materno-fetale dell'infezione virale nei topi. Recentemente, l'iniezione diretta di MCMV nella placenta il giorno 12.5 di gestazione ha permesso infezione del cervello di topi neonati che hanno portato alla compromissione dell'udito 11. Tuttavia, la maggior investigations ora usano l'iniezione intraperitoneale di 4-20 hr-vecchi neonati di fornire disseminazione sistemica virale che porta a infezione del cervello ematogena, un modello che è più rilevante di quella di una iniezione intracranica. Questo protocollo importanti conoscenze CMV patogenesi e più in particolare, è stato dimostrato che MCMV infezione di neonati risultati nella replicazione virale in cellule neuronali e gliali situate in focolai infiammatori che vengono infiltrati di cellule mononucleate come macrofagi 12. Questo rapporto descrive anche morfogenesi alterata del cervelletto accompagnato con diminuita proliferazione dei neuroni granulari e la migrazione e l'induzione di geni multipli interferone-stimolati. Il ruolo essenziale delle + cellule T CD8 per il controllo di MCMV nel sistema nervoso centrale è stato anche riportato dallo stesso gruppo 13. Un aspetto importante da considerare quando si analizza l'effetto patologica di un microbo è la dinamica del infettareione. Nel caso di MCMV, è particolarmente importante per esplorare e quantificare la progressione di diffusione virale nel cervello di sviluppo al fine di comprendere e anticipare la grandezza delle future lesioni neurobiologiche. Tradizionalmente, la quantificazione della progressione di un'infezione richiede il sacrificio regolare di animali infetti a titolo patogeno nei tessuti, come il cervello, che sono altrimenti inaccessibili. Questo tipo di protocollo viene ora contestata da necessario miglioramento del benessere degli animali e le 3R (ridurre, perfezionare, Replace) principi 14. Utilizzando tecnologie in vivo imaging può consentire una drastica riduzione del numero di animali che sono necessari di esperimenti di infezione in vivo. Qui, segnaliamo e descriviamo una analisi tempo-corso di diffusione virale nel cervello su intraperitoneale MCMV-Luc iniezione per neonati mouse. Utilizzando gli stessi animali, abbiamo seguito e monitorato in vivo i luoghi di intensa VIreplica ral durante un periodo di 2 settimane.
Protocol
Representative Results
Discussion
Utilizzando la tecnologia di imaging in vivo per monitorare MCMV-Luc diffusione in topi neonati, siamo stati in grado di osservare la diffusione virale nel cervello di animali mutanti, al contrario di wild-type. Ulteriore dissezione dell'animale e di imaging ex vivo del cervello ha confermato la presenza del virus luminescente nel sistema nervoso centrale. Inoltre, abbiamo anche effettuato immunoistochimica (non mostrato) su sezioni sottili cerebrali con un anticorpo specifico per la prote…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Lee Tuddenham (IBMC, Strasburgo) per amplificare e titolazione MCMV-Luc e Thomas Baumert (INSERM U748, Strasburgo) per il permesso di utilizzare la struttura animale dell'Istituto di Virologia. Il sostegno finanziario da INSERM, Université de Strasbourg e Agence Nationale de la Recherche (ANR-08-MIEN-005-01) è riconosciuto. La partecipazione iniziale di Sonia Beroud e Laetitia Lelieur durante la loro progetto Master è inoltre riconosciuto.
Materials
| Reagent/Material | |||
| DMEM | Fisher Scientific | W3523A | |
| Methylene blue | Sigma Aldrich | 319112 | |
| Insulin needles | VWR | 613-4897 | |
| Ketamine | CentraVet | Ket 201 | |
| Xylazine/Vetranal | Sigma Aldrich | 46995 | |
| DPBS | DUTSCHER | P0436500 | |
| Luciferin | Caliper | 760504 | |
| gentamycin | Sigma Aldrich | G1272 | |
| penicillin/streptomycin | Gibco | 15070 | |
| carboxymethylcellulose | Sigma Aldrich | C4888 | |
| formaldehyde | Sigma Aldrich | F8775 | |
| crystal violet | Sigma Aldrich | C3886 | |
| Equipment | |||
| IVIS 50 | Caliper/Perkin Elmer |
Riferimenti
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