Rutiner för att identifiera smittsamma prioner efter passage genom matsmältningssystemet av en fågelart
Summary
Asätare har potential att translocate smitt transmissibel spongiform encefalopati prioner i sin avföring till sjukdomsfria områden. Vi detalj metoder som används för att avgöra om mus-anpassade scrapie prioner bära på smitta efter passage om mag-tarmkanalen av amerikanska kråkor (Corvus brachyrhynchos), en vanlig konsument av döda djur.
Abstract
Smitt prion (PrP Res) material är sannolikt orsaken till dödlig, neurodegenerativ transmissibel spongiform encefalopati (TSE) sjukdomar 1. Överföring av TSE-sjukdomar, såsom chronic wasting disease (CWD), antas vara från djur till djur 2,3 samt från miljökällor 4-6. Asätare och rovdjur har potential att translocate PrP Res material genom konsumtion och utsöndring av CWD-förorenat kadaver. Senaste arbete har dokumenterat passage av PrP Res material genom matsmältningssystemet av amerikanska kråkor (Corvus brachyrhynchos), en gemensam nordamerikanska gatsopare 7.
Vi beskriver förfaranden som används för att dokumentera passage av PrP Res material genom amerikanska kråkor. Crows sondmatades med RML-stammen mus-anpassade scrapie och deras avföring samlades 4 timmar efter sondmatning. Crow avföring slogs sedan samman och injicerades intraperitonealt iC57BL / 6 möss. Möss övervakades dagligen tills de uttryckte kliniska tecken på musen scrapie och var därefter avlivas. Asymtomatisk möss övervakades under 365 dagar efter ympning. Western blot-analys utfördes för att bekräfta sjukdomsstatus. Resultaten visade att prioner bära på smitta efter resa genom matsmältningssystemet av kråkor och finns i avföringen, vilket orsakar sjukdom hos försöksmöss.
Introduction
Transmissibla spongiforma encefalopatier (TSE) är dödliga smittneurodegenerativa sjukdomar som drabbar djur, tamdjur och människor. Smittämnet av TSE-sjukdomar verkar vara felveckade eller patogena isoformer (PrP Res) av prionproteiner 1. Animal TSE-sjukdomar inkluderar chronic wasting disease (CWD) i mulehjortar (Odocoileushemionus), vitsvanshjort (Odocoileusvirginianus), älg (Cervus elaphus) och älg (Alces alces), scrapie hos får och getter, bovin spongiform encefalopati ( BSE) i inhemska nötkreatur, överförbar mink encefalopati i odlad mink, katt spongiform encefalopati hos katter, exotiska hovdjur spongiform encefalopati i exotiska zoo idisslar av familjen Bovidae, och spongiform encefalopati i icke-mänskliga primater 8. Den enda människa TSE-sjukdom, variant Creutzfeldt-Jakobs sjukdom, är sällsynt och tros förvärvas genom att konsumera PrP Res-förorenadeated maten 9. På samma sätt kan BSE smitta människor om förorenad nötkött konsumeras 10. Av alla TSE-sjukdomar, scrapie och CWD är de enda två med självbärande epidemier och källor för infektioner antas vara från djur till djur 2,3,11 samt från miljökällor 4-6. Forskning tyder på att de flesta TSE-sjukdomar kräver noter förlängda inkubationsperioder från naturliga exponering händelser av PrP Res material till manifestation av kliniska tecken 2-4,6,8 och uppenbara artbarriärer minimera, men eliminerar inte risken för, mellan arter transmission 12-14 .
Identifiera mekanismer för spridning av smittsamma prioner (PrP Res) material är oerhört viktigt för att svara på frågor om hur TSE-sjukdomarna rör sig över landskapet. Experimentella undersökningar har antytt att insekter 15,16, fjäderfä och svin 17, och amerikanska kråkor (Corvus brachyrhynchos) 7,18 är passiva bärare eller släck av PrP Res material. Passage av PrP Res material genom matsmältningssystemet av kråkor har nyligen dokumenterats, vilket visar vilken roll de kan spela för spridning av TSE-sjukdomar 7. Dessa resultat gör det troligt att kråkor, en asätare, kan stöta på, konsumera, och transportera infektiöst material via avföring nedfall, till sjukdomsfria områden.
De förfaranden som vi visar här användes för att dokumentera passage av PrP Res material genom rötning system av kråkor och kommer att kraftigt underlätta tillämpningen av dessa metoder till andra asätare och rovdjur artspecifika modeller i relaterad framtida forskning. I denna studie konventionella metoder användes för att utreda en okonventionell form av människohandel PrP Res material, vilket skulle kunna bidra till spridningen och totala bördan av PrP Res material.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi visar ett förfarande för att dokumentera passage av PrP Res material genom matsmältningssystemet av gal. Vi använde konventionella metoder för att bestämma om Mast har förmågan att translokera PrP Res material till sjukdomsfria geografiska områden. Andra har utvärderat motstånd av PrP Res till idisslande 19-21 och gnagare 22,23 matsmältningsvätskor, som båda misslyckats med att eliminera den. Framtida tillämpning av dessa tekniker bör tillämpas p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka S. Werner för att ge kråkorna som används i denna studie och USDA, APHIS, WS, NWRC djurvård personal för djurvård och övervakning. Nämn eller användning av en produkt innebär inte USDA godkännande. Finansieringen för denna studie gs av USDA, APHIS, veterinära tjänster.
Materials
| RML Chandler strain mouse-adapted scrapie | Rocky Mountain Laboratories | ||
| RC57BL/6 mice | Hilltop Lab Animals | ||
| American crows | wild captured | ||
| Pen/Strep | Invitrogen | 15140-122 | |
| Phosphate buffered Saline | Invitrogen | 70011-044 | |
| Sonicator | Misonix | ||
| Proteinase-K solution | Roche | 3115887001 | |
| Loading buffer | Invitrogen | NP0007 and 0009 | |
| Bis-tris SDS PAGE 12% gel | Invitrogen | NP0342 | |
| Immobilon PVDF membrane | Millipore | 1SEQ00010 | |
| Tween 20 | Sigma Aldrich | P2287 | |
| Bullet blender homogenizer | Braintree Scientific | BBX24B | |
| 2.3 mm Zirconia/silica beads | BioSpec Products | 11079125Z | |
| Bar224 anti-PrP monoclonal antibody | Cayman Chemical | 10009035 | |
| Superblock | Thermo Scientific | 37517 | |
| chemiluminescent substrate | Millipore | WBKLS0500 | |
| G-box gel documentation system | Syngene |
References
- Prusiner, S. B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science. 216 (4542), 136-144 (1982).
- Miller, M. W., Williams, E. S., et al. Epizootiology of chronic wasting disease in free-ranging cervids in Colorado and Wyoming. Journal of Wildlife Diseases. 36 (4), 676-690 (2000).
- Miller, M. W., Williams, E. S. Horizontal prion transmission in mule deer. Nature. 425 (6953), 35-36 (2003).
- Sigurdson, C. J., Adriano, A. Chronic Wasting Disease. Biochimica et Biophysica Acta. 1772 (6), 610-618 (2007).
- Miller, M. W., Williams, E. S., Hobbs, N. T., Wolfe, L. L. Environmental sources of prion transmission in mule deer. Emerging Infectious Diseases. 10 (6), 1003-1006 (2004).
- Mathiason, C. K., Hays, S. A., et al. Infectious prions in pre-clinical deer and transmission of chronic wasting disease solely by environmental exposure. PLoS ONE. 4 (6), e5916 (2009).
- VerCauteren, K. C., Pilon, J. L., Nash, P. B., Phillips, G. E., Fischer, J. W. Prion remains infectious after passage through digestive system of American crows (Corvus crachyrhunchos). PLoS ONE. 7 (10), e45774 (2012).
- Imran, M., Mahmood, S. An overview of animal prion diseases. Virology Journal. 8 (493), (2011).
- Watts, J. C., Balachandran, A., Westaway, D. The expanding universe of prion disease. PLoS PATHOGENS. 2 (3), e26 (2006).
- Bruce, M. E., et al. Transmissions to mice indicate that ‘new variant’ CJD is caused by the BSE agent. Nature. 389 (6650), 498-501 (1997).
- Ryder, S., Dexter, G., Bellworty, S., Tongue, S. Demonstration of lateral transmission of scrapie between sheep kept under natural conditions using lymphoid tissue biopsy. Research in Veterinary Science. 76 (2004), 211-217 (2004).
- Collinge, J. The risk of prion zoonoses. Science. 335 (6067), 411-413 (2012).
- Beringue, V., Vilotte, J. L., Laude, H. Prion agent diversity and species barrier. Veterinary Research. 39 (47), (2008).
- Harrington, R. D., Baszler, T., et al. A species barrier limits transmission of chronic wasting disease to mink (Mustela vison). The Journal of General Virology. 89 (4), 1086-1096 (2008).
- Wisniewski, H. M., Sigurdarson, S., Rubenstein, R., Kascsak, R. J., Carp, R. I. Mites as vectors for scrapie. Lancet. 347 (9008), 1114 (1996).
- Post, K., Riesner, D., Walldorf, V., Mehlhorn, H. Fly larvae and pupae as vectors for scrapie. Lancet. 354 (9194), 1969-1970 (1999).
- Matthews, D., Cooke, B. C. The potential for transmissible spongiform encephalopathies in non-ruminant livestock and fish. Revue Scientifique Et Technique-Office International Des Epizooties. 22 (1), 283-296 (2003).
- Jennelle, C. S., Samuel, M. D., Nolden, C. A., Berkley EA, . Deer carcass decomposition and potential scavenger exposure to chronic wasting disease. Journal of Wildlife Management. 73 (5), 655-662 (2009).
- Scherbel, C., Pichner, R., et al. Degradation of scrapie associated prion protein (PrPSc) by the gastrointestinal microbiota of cattle. Veterinary Research. 37 (5), 695-703 (2006).
- Jeffrey, M., Gonzaález, L., et al. Transportation of prion protein across the intestinal mucosa of scrapie susceptible and scrapie-resistant sheep. Journal of Pathology. 209 (1), 4-14 (2006).
- Nicholson, E. M., Richt, J. A., Rasmussen, M. A., Hamir, A. N., Lebepe-Mazur, S., Horst, R. L. Exposure of sheep scrapie brain homogenate to rumen-simulating conditions does not result in a reduction of PrP(Sc) levels. Letters in Applied Microbiology. 44 (6), 631-636 (2007).
- Motes C, M. a. l. u. q. u. e. r. d. e., Grassi, J., et al. Excretion of BSE and scrapie prions in stools from murine models. Veterinary Microbiology. 131 (1-2), 205-211 (2008).
- Kruger, D., Thomzig, A., Lenz, G., Kampf, K., McBride, P., Beekes, M. Faecal shedding, alimentary clearance and intestinal spread of prions in hamsters fed with scrapie. Veterinary Research. 40 (1), 4 (2009).
- Mathiason, C. K., Nalls, A. V., et al. Susceptibility of domestic cats to chronic wasting disease. Journal of Virology. 87 (4), 1947-1956 (2013).
- Bjorndal, K. A. Flexibility of digestive responses in two generalist herbivores, the tortoises Geochelone carbonaria and Geochelone denticulate. Oecologia. 78 (3), 317-321 (1989).
- Clark, R. G., Gentle, G. C. Estimates of grain passage time in captive mallards. Canadian Journal of Zoology. 68 (11), 2275-2279 (1990).
- Dierenfeld, E. S., Koontz, F. W. Feed intake, digestion and passage of proboscis monkey (Nasalis larvatus) in captivity. Primates. 33 (3), 399-405 (1992).
- Thompson, A. K., Samuel, M. D., Van Deelen, T. R. Alternative feeding strategies and potential disease transmission in Wisconsin white-tailed deer. Journal of Wildlife Management. 72 (2), 416-421 (2008).
- Pulford, B., Spraker, T. A., et al. Detection of PrPCWD in feces from naturally exposed Rocky Mountain elk (Cervus elaphus nelsoni) using protein misfolding cyclic amplification. Journal of Wildlife Diseases. 48 (2), 425-433 (2012).
- Hicks, R. E. Guano deposition in an Oklahoma crow roost. Condor. 81 (3), 247-250 (1979).
- Aldous, S. E. Winter habits of crows in Oklahoma. Journal of Wildlife Management. 73 (4), 290-295 (1944).
