חיסון תוך-כלי ואוסף חלב במחקרים על חיסון אימהי בארנבים הלבנים של ניו זילנד (Oryctolagus cuniculus)
Summary
מאמר זה מתאר ומדגים את ניהול החיסונים התוך-אנלתיים ואת איסוף החלב מארנבים מניקים (Oryctolagus cuniculus) כאמצעי להערכת חסינות הרירית במודל מתאים מבחינה תרגומית של חיסון אימהי.
Abstract
בשל קווי דמיון בין שליה והעברת נוגדנים עם בני אדם, ארנבות הן מודל מצוין של חיסון אימהי. יתרונות נוספים של מודל מחקר זה הם קלות הרבייה ואיסוף המדגמים, תקופת הריון קצרה יחסית וגדלי פסולת גדולים. נתיבי חיסון שהוערכו בדרך כלל כוללים תת עורית, תוך שרירית, תוך-עורית ותוך עורית. איסוף מדגם לא בסיסי לגילוי כרונולוגי של התגובות האימונולוגיות לחיסונים אלה כולל איסוף דם, הן מסכרים והן מערכות, וחלב מההנקה כן. במאמר זה, נדגים טכניקות המעבדה שלנו השתמשה במחקרים של חיסון אימהי בארנבים לבנים ניו זילנד (Oryctolagus cuniculus), כולל חיסון תוך-כלי ואוסף חלב.
Introduction
מחקרים על חיסון אימהי והעברת נוגדנים הם לא יסולא בפז מסיבות רבות, שכן זהו המסלול הראשוני של העברת חסינות והגנה עוקבת מפני פתוגנים ומחלות אצל תינוקות ותינוקות. חיסון אימהי יש פוטנציאל להשפיע באופן חיובי הן על בריאות האם והן על בריאות התינוק / ילד ברמה הגלובלית על ידי הפחתת תחלואה ותמותה הקשורים פתוגנים מסוימים בתקופה פגיעה זו1. המטרה העיקרית של אסטרטגיה זו היא להגדיל את רמות הנוגדנים האימהיים הספציפיים במהלך ההריון. נוגדנים אלה יכולים להיות מועברים לאחר מכן לתינוק ולתינוק ברמות מספיקות כדי להגן מפניזיהומיםעד שמערכת החיסון שלהם בוגרת מספיק כדי להגיב כראוי לאתגרים 1,2,3. עבודה קודמת הוכיחה כי טיטרים נוגדנים גבוהים יותר בלידה קשורים להגנה מלאה או להתפרצות מאוחרת ולחומרה מופחתת של מחלות זיהומיות רבות ושונות בתינוק, כולל טטנוס, שעלת, וירוס סינסיטיאלי נשימתי (RSV), שפעת וזיהומים סטרפטוקוקליים קבוצתיים1,2,3.
אצל בני אדם, נוגדנים אימהיים מועברים באופן פסיבי על פני השליה ומועברים גם דרך חלב אם באמצעות הנקה. עבודה קודמת הוכיחה כי רמות IgA ספציפיות ל- HIV בחלב אם אנושי מאמהות נגועות בנגיף היו קשורות להעברה מופחתת לאחר הלידה של הנגיף, מה שמרמז על תפקיד מגן לחלב אם נגד HIV IgA4. מחקרים אצל פרימטים לא אנושיים הראו כי חיסון נגד HIV יכול לגרום לתגובה נוגדנית משמעותית בחלב אם, ולמרות שתגובות IgG בסרום דומה נגרמו בעקבות חיסון מערכתי לעומת ריר, חיסון הרירית גרם לתגובת IgA גבוהה משמעותית בחלב5,6.
זיהוי מודל בעלי חיים מתאים מבחינה תרגומית למחקרים אלה צריך לקחת בחשבון את סוג השליה ואת המנגנונים של העברת נוגדנים פסיביים, כמו גם את העברת נוגדנים באמצעות חלב אם. ישנם שלושה סוגים עיקריים של שליה ביונקים המבוססים על סוגי הרקמות והשכבות בממשק המאטרנו-עוברי, כולל המוכוריאל (פרימטים, מכרסמים וארנבות), אנדותליוצ’וריאלי (טורפים) ואפיתליוצ’וריאלי (סוסים, חזירים ומהרהרים). השליה המוכוריאלית היא הסוג הפולשני ביותר, המאפשר תקשורת ישירה בין אספקת הדם האימהית לבין המקהלה, או קרום העובר החיצוני ביותר. בהתבסס על מספר שכבות trophoblast, ישנן מספר וריאציות של שליה המוכוריאלית, כולל השליה המומונוצ’וריאלית שנמצאה בפרימטים, השליה המודיקוריאלית בארנבים, והשליה המוטריכוריאלית שנצפתה בחולדות ועכברים7. מגע ישיר זה בין אספקת הדם האימהי לבין chorion מאפשר העברה פסיבית של נוגדנים על פני השליה במהלך ההריון. IgG הוא סוג הנוגדנים היחיד שחוצה באופן משמעותי את השליה האנושית8, ואילו IgA הוא המעמד השולט של איג שנמצא בחלב אם אנושי9. מבין המודלים הרלוונטיים מדעית, רק פרימטים (כולל בני אדם), ארנבות ושפני ניסיונות מעבירים את IgG ברחם ו- IgA בחלב10,11. לכן, מודל הארנב משלב גורמים דומים לאלה בבני אדם השולטים העברה transplacental של IgG והעברה הנקה של IgA.
בנוסף לשמש מודל יוצא דופן עבור חסינות אימהית ופיתוח חיסון, קווי דמיון בין הארנב חללי האף האנושי להפוך אותם מודל מתאים לחיסון תוך-אנלתי. נפח חלל האף הארנב דומה יותר לבני אדם מאשר מודלים מכרסמים המבוססים על מסת גוף יחסית12. בנוסף, Casteleyn et al. 12 הוכיח כי רקמת הלימפה הקשורים לאף (NALT) הוא נפחי יותר בארנב לעומת מכרסמים. ה- NALT ממוקם בעיקר בהיבט הגחוני והגחוני של בשר האף הגחוני ובהיבט לרוחב ודורסולטרלי של בשר האף-אופרינגאלי בארנבים, ואילו במכרסמים, רקמת הלימפה נוכחת רק לאורך ההיבט הגחוני של בשר האףהאף 12. בארנבים, המבנה והמיקום של לימפוציטים תוך-אפיתאליים ולאמינה פרופריה, כמו גם זקיקי הלימפה המבודדים, דומים לבני אדם12.
יתרונות נוספים של שימוש בארנב כמודל לחסינות אימהית ורירית כוללים את פוריותם הגבוהה ותקופת ההיריון הקצרה יחסית. כלי דם אורקולריים גדולים מאפשרים גישה קלה יחסית לכמויות גדולות של דם לאוספים סדרתיים. ניתן לאסוף מגוון דגימות ריר לתגובת נוגדנים ספציפית לאנטיגן, כולל חלב אם13 (בעת הנקה), הפרשות ריר או שטיפות (למשל, אוראלי14,15,16, שטיפת ברונכולבולר13,17,18,19,נרתיק 20,21,22), וצואה20,23,24,25. דגימות חלב ניתן לאסוף בקלות במהלך ההנקה כדי להעריך את נוכחותם של תגובות נוגדנים ספציפיות לאנטיגן. אמנם לא בשפע כמו עבור בני אדם ועכברים, מגוון רחב של ריאגנטים ניסיוניים זמינים עבור מחקרים ספציפיים ארנב מבחנים. במאמר זה נתאר ונדגים חיסון תוך-אפי ואוסף חלב בארנבים לבנים בניו זילנד(Oryctolagus cuniculus).
Protocol
Representative Results
Discussion
למרות שלא תואר בפרוטוקול לעיל, רבייה מוצלחת של הארנבים נחוצה למודל אימהי זה ולאפשר איסוף חלב. ארנבים גדלים בקלות על ידי כיסוי חי במסגרת מחקר. מומלץ כי אכן יועבר לכלוב של הדולר לרבייה, כמו גם יכול להיות טריטוריאלי ואגרסיבי אם נשמר בכלוב שלהם עם הכסף. אם הנקבות אינן פתוחות לאחר 15 דקות (כפי שצו?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להכיר באגף משאבי בעלי חיים במעבדה באוניברסיטת דיוק ובצוות הבעלות שלהם על עזרתם וטיפול רב בבעלי החיים. בנוסף, המחברים רוצים להכיר את צוות PhotoPath בתוך המחלקה לפתולוגיה על עזרתם בחלקי השמע והווידאו של כתב היד. עבודה זו נתמכה על ידי קרנות מחקר לפי שיקול דעת ממעבדת Staats.
Materials
| Intranasal Immunization | |||
| Anesthesia Machine/Vaporizer | Vet Equip | 901807 | |
| Hypodermic Needle (25 g) | Terumo | 07-806-7584 | |
| Isoflurane (250 mL Bottle) | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | 2-4% |
| Luer Lock Syringe (1 mL) | Air-Tite | 07-892-7410 | |
| Mucosal Vaccine | N/A | N/A | Experimental Vaccine |
| Nose Cone | McCulloch Medical | 07891-1097 | |
| Pipette Tips | VWR | 53503-290 | |
| Pipettor | VWR | 89079-962 | |
| PromAce (Acepromazine maleate) | Boehringer Ingelheim | 07-893-5734 | 1mg/kg IM |
| Puralube Sterile Ophthalmic Ointment | Dechra | 07-888-2572 | |
| Milk Collection | |||
| Alcohol Prep 2-ply | Covidien | 07-839-8871 | |
| Anesthesia Machine/Vaporizer | Vet Equip | 901807 | |
| Hypodermic Needles (25 g) | Terumo | 07-806-7584 | |
| Isoflurane (250 mL Bottle) | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | 2-4% |
| Luer Lock Syringe (1 mL) | Air-Tite | 07-892-7410 | |
| Non-Woven Sponge (4×4) | Covidien | 07-891-5815 | |
| Nose Cone | McCulloch Medical | 07891-1097 | |
| PromAce (Acepromazine Maleate) | Boehringer Ingelheim | 07-893-5734 | 1mg/kg IM |
| Puralube Sterile Ophthalmic Ointment | Dechra | 07-888-2572 | |
| Sterile Conical Vial (15 mL) | Falcon | 14-959-49B |
Riferimenti
- Munoz, F. M. Current Challenges and Achievements in Maternal Immunization Research. Frontiers in Immunology. 9, 436 (2018).
- Kachikis, A., Englund, J. A. Maternal immunization: Optimizing protection for the mother and infant. The Journal of Infection. 72, 83-90 (2016).
- Omer, S. B. Maternal Immunization. The New England Journal of Medicine. 376 (13), 1256-1267 (2017).
- Pollara, J., et al. Association of HIV-1 Envelope-Specific Breast Milk IgA Responses with Reduced Risk of Postnatal Mother-to-Child Transmission of HIV-1. Journal of Virology. , 01560 (2015).
- Fouda, G. G. A., et al. Mucosal Immunization of Lactating Female Rhesus Monkeys with a Transmitted/Founder HIV-1 Envelope Induces Strong Env-Specific IgA Antibody Responses in Breast Milk. Journal of Virology. 87 (12), 6986-6999 (2013).
- Nelson, C. S., et al. Combined HIV-1 Envelope Systemic and Mucosal Immunization of Lactating Rhesus Monkeys Induces Robust IgA-Isotype B Cell Response in Breast Milk. Journal of Virology. 90 (10), 4951-4965 (2016).
- Furukawa, S., Kuroda, Y., Sugiyama, A. A comparison of the histological structure of the placenta in experimental animals. Journal of Toxicologic Pathology. 27 (1), 11-18 (2014).
- Palmeira, P., Quinello, C., Silveira-Lessa, A. L., Zago, C. A., Carneiro-Sampaio, M. IgG placental transfer in healthy and pathological pregnancies. Clinical & Developmental Immunology. 2012, 985646 (2012).
- Macchiaverni, P., et al. Mother to child transfer of IgG and IgA antibodies against Dermatophagoides pteronyssinus. Scandinavian Journal of Immunology. 74 (6), 619-627 (2011).
- Pentsuk, N., vander Laan, J. W. An interspecies comparison of placental antibody transfer: new insights into developmental toxicity testing of monoclonal antibodies. Birth Defects Research Part B Developmental and Reproductive Toxicology. 86 (4), 328-344 (2009).
- Butler, J. E., Rainard, P., Lippolis, J., Salmon, H., Kacskovics, I., Mestecky, J. . Mucosal Immunology. , 2269-2306 (2015).
- Casteleyn, C., Broos, A. M., Simoens, P., Vanden Broeck, W. NALT (nasal cavity-associated lymphoid tissue) in the rabbit. Veterinary Immunology Immunopathology. 133 (2-4), 212-218 (2010).
- Peri, B. A., et al. Antibody content of rabbit milk and serum following inhalation or ingestion of respiratory syncytial virus and bovine serum albumin. Clinical and Experimental Immunology. 48 (1), 91-101 (1982).
- Fukuizumi, T., Inoue, H., Tsujisawa, T., Uchiyama, C. Tonsillar application of killed Streptococcus mutans induces specific antibodies in rabbit saliva and blood plasma without inducing a cross-reacting antibody to human cardiac muscle. Infection and Immunity. 65 (11), 4558-4563 (1997).
- Saeed, M. I., Omar, A. R., Hussein, M. Z., Elkhidir, I. M., Sekawi, Z. Development of enhanced antibody response toward dual delivery of nano-adjuvant adsorbed human Enterovirus-71 vaccine encapsulated carrier. Human Vaccines & Immunotherapeutics. 11 (10), 2414-2424 (2015).
- Ma, Y., et al. Vaccine delivery to the oral cavity using coated microneedles induces systemic and mucosal immunity. Pharmaceutical Research. 31 (9), 2393-2403 (2014).
- Jarvinen, L. Z., Hogenesch, H., Suckow, M. A., Bowersock, T. L. Induction of protective immunity in rabbits by coadministration of inactivated Pasteurella multocida toxin and potassium thiocyanate extract. Infection and Immunity. 66 (8), 3788-3795 (1998).
- Suckow, M. A., Bowersock, T. L., Nielsen, K., Grigdesby, C. F. Enhancement of respiratory immunity to Pasteurella multocida by cholera toxin in rabbits. Laboratory Animals. 30 (2), 120-126 (1996).
- Jarvinen, L. Z., HogenEsch, H., Suckow, M. A., Bowersock, T. L. Intranasal vaccination of New Zealand white rabbits against pasteurellosis, using alginate-encapsulated Pasteurella multocida toxin and potassium thiocyanate extract. Comparative Medicine. 50 (3), 263-269 (2000).
- Winchell, J. M., Routray, S., Betts, P. W., Van Kruiningen, H. J., Silbart, L. K. Mucosal and systemic antibody responses to a C4/V3 construct following DNA vaccination of rabbits via the Peyer’s patch. The Journal of Infectious Diseases. 178 (3), 850-853 (1998).
- Wegmann, F., et al. A novel strategy for inducing enhanced mucosal HIV-1 antibody responses in an anti-inflammatory environment. PLoS One. 6 (1), 15861 (2011).
- Winchell, J. M., Van Kruiningen, H. J., Silbart, L. K. Mucosal immune response to an HIV C4/V3 peptide following nasal or intestinal immunization of rabbits. AIDS Research and Human Retroviruses. 13 (10), 881-889 (1997).
- Knudsen, C., et al. Quantitative feed restriction rather than caloric restriction modulates the immune response of growing rabbits. The Journal of Nutrition. 145 (3), 483-489 (2015).
- Ciarlet, M., et al. Subunit rotavirus vaccine administered parenterally to rabbits induces active protective immunity. Journal of Virology. 72 (11), 9233-9246 (1998).
- Denchev, V., Mitov, I., Marinova, S., Linde, K. Local and systemic immune response in rabbits after intraintestinal immunization with a double-marker attenuated strain of Salmonella typhimurium. Journal of Hygiene, Epidemiology, Microbiology, and Immunology. 32 (4), 457-465 (1988).
- Watson, D. L. Immunological functions of the mammary gland and its secretion–comparative review. Australian Journal of Biological Sciences. 33 (4), 403-422 (1980).
- Lascelles, A. K., McDowell, G. H. Localized humoral immunity with particular reference to ruminants. Transplantation Reviews. 19, 170-208 (1974).
- Jones, D. I., et al. Optimized Mucosal Modified Vaccinia Virus Ankara Prime/Soluble gp120 Boost HIV Vaccination Regimen Induces Antibody Responses Similar to Those of an Intramuscular Regimen. Journal of Virology. 93 (14), (2019).
- Rabbit Tracks: Breeding Techniques and Management. Michigan State University Available from: https://www.canr.msu.edu/resources/rabit (2020)
- Patton, N. M., Manning, P. J., Ringler, D. H., Newcomer, C. E. . The Biology of the Laboratory Rabbit. , 27-45 (1994).
- Nowland, M. H., Brammer, D. W., Garcia, A., Rush, H. G., Fox, J. G., et al. . Laboratory Animal Medicine. , 411-461 (2015).
- Attia, Y. A., Al-Hanoun, A., El-Din, A. E., Bovera, F., Shewika, Y. E. Effect of bee pollen levels on productive, reproductive and blood traits of NZW rabbits. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 95 (3), 294-303 (2011).
- Feussner, E. L., Lightkep, G. E., Hennesy, R. A., Hoberman, A. M., Christian, M. S. A decade of rabbit fertility data: study of historical control animals. Teratology. 46 (4), 349-365 (1992).
- Manal, A. F., Tony, M. A., Ezzo, O. H. Feed restriction of pregnant nulliparous rabbit does: consequences on reproductive performance and maternal behaviour. Animal Reproduction Science. 120 (1-4), 179-186 (2010).
- Marai, I. F., Ayyat, M. S., Abd el-Monem, U. M. Growth performance and reproductive traits at first parity of New Zealand white female rabbits as affected by heat stress and its alleviation under Egyptian conditions. Tropical Animal Health and Production. 33 (6), 451-462 (2001).
- Rodríguez, M., et al. A diet supplemented with n-3 polyunsaturated fatty acids influences the metabomscic and endocrine response of rabbit does and their offspring. Journal of Animal Science. 95 (6), 2690-2700 (2017).
- Salem, A. A., El-Shahawy, N. A., Shabaan, H. M., Kobeisy, M. Effect of punicalagin and human chorionic gonadotropin on body weight and reproductive traits in maiden rabbit does. Veterinary and Animal Science. 10, 100140 (2020).
- Sirotkin, A. V., Parkanyi, V., Pivko, J. High temperature impairs rabbit viability, feed consumption, growth and fecundity: examination of endocrine mechanisms. Domestic Animal Endocrinology. 74, 106478 (2020).
- Sun, L., et al. Effect of light intensity on ovarian gene expression, reproductive performance and body weight of rabbit does. Animal Reproduction Science. 183, 118-125 (2017).
- El-Gayar, M., et al. Pregnancy detectuib ub rabbits by ultrasonography as compared to manual palpation. Egyptian Journal of Animal Production. 51 (3), 196-199 (2014).
- Nason, K. S., Binder, N. D., Labarta, J. I., Rosenfeld, R. G., Gargosky, S. E. IGF-II and IGF-binding proteins increase dramatically during rabbit pregnancy. The Journal of Endocrinology. 148 (1), 121-130 (1996).
- Haneda, R., et al. Changes in blood parameters in pregnant Japanese White rabbits. The Journal Toxicological Sciences. 35 (5), 773-778 (2010).
- Mizoguchi, Y., et al. Changes in blood parameters in New Zealand White rabbits during pregnancy. Laboratory Animals. 44 (1), 33-39 (2010).
- Salem, A. A., Gomaa, Y. A. Effect of combination vitamin E and single long-acting progesterone dose on enhancing pregnancy outcomes in the first two parities of young rabbit does. Animal Reproduction Science. 150 (1-2), 35-43 (2014).
- Maertens, L., Lebas, F., Szendro, Z. Rabbit milk: A review of quantity, quality and non-dietary affecting factors. World Rabbit Science. 14 (4), 205-230 (2006).
- Pekow, C. A., Suckow, M. A., Stevens, K. A., Wilson, R. P. . The Laboratory Rabbit, Guinea Pig, Hamster, and Other Rodents. , 243-258 (2012).
- Jenness, R. Lactational Performance of Various Mammalian-Species. Journal of Dairy Science. 69 (3), 869-885 (1986).
- Yoshiyama, Y., Brown, W. R. Specific antibodies to cholera toxin in rabbit milk are protective against Vibrio cholerae-induced intestinal secretion. Immunology. 61 (4), 543-547 (1987).
- Gwinn, W. M., et al. Effective induction of protective systemic immunity with nasally administered vaccines adjuvanted with IL-1. Vaccine. 28 (42), 6901-6914 (2010).
- Sloat, B. R., Cui, Z. Evaluation of the immune response induced by a nasal anthrax vaccine based on the protective antigen protein in anaesthetized and non-anaesthetized mice. Journal of Pharmcy and Pharmacology. 58 (4), 439-447 (2006).
- Janakova, L., et al. Influence of intravenous anesthesia on mucosal and systemic antibody responses to nasal vaccines. Infection and Immunity. 70 (10), 5479-5484 (2002).
- Fuentes, J. M., et al. General anesthesia delays the inflammatory response and increases survival for mice with endotoxic shock. Clinical and Vaccine Immunology. 13 (2), 281-288 (2006).
- Lee, Y. -. M., Song, B. C., Yeum, K. -. J. Impact of Volatile Anesthetics on Oxidative Stress and Inflammation. BioMed Research International. 2015, 242709 (2015).
