Alimentation des tiques sur les animaux pour la transmission et Xénodiagnostic dans la recherche la maladie de Lyme

Summary

La maladie de Lyme est la maladie à vecteur la plus couramment rapportés en Amérique du Nord. L'agent causal, Borrelia burgdorferi est une bactérie spirochète transmise par les tiques Ixodid. Transmission et détection de l'infection dans des modèles animaux est optimisé par l'utilisation de nourrissage des tiques, que nous décrivons ici.

Abstract

Transmission de l'agent étiologique de la maladie de Lyme, Borrelia burgdorferi, se produit par la fixation et l'alimentation sanguine des espèces Ixodes tiques à des hôtes mammifères. Dans la nature, cette bactérie pathogène zoonotique peut utiliser une variété d'hôtes réservoirs, mais la souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus) est le principal réservoir tiques larvaires et nymphes en Amérique du Nord. Les humains sont des hôtes accidentels les plus fréquemment infectés par B. burgdorferi par la morsure de tiques au stade larvaire. B. burgdorferi s'adapte à ses hôtes tout le cycle enzootique, de sorte que la possibilité d'explorer les fonctions de ces spirochètes et de leurs effets sur les hôtes mammifères nécessite l'utilisation de nourrissage des tiques. En outre, la technique de xénodiagnostic (en utilisant le vecteur naturel pour la détection et la récupération d'un agent infectieux) a été utile dans les études d'infection cryptique. Afin d'obtenir des nymphes ticks ce port B. burgdorferi,tiques sont alimentés spirochetes vivants dans la culture à travers des tubes capillaires. Deux modèles animaux, les souris et les primates non humains, sont les plus couramment utilisés pour les études de la maladie de Lyme impliquant le nourrissage des tiques. Nous démontrons les méthodes par lesquelles ces tiques peuvent être alimentés sur, et récupérés à partir d'animaux pour infection ou xénodiagnostic.

Introduction

En 2011, la maladie de Lyme est la 6ème maladie à déclaration obligatoire à l'échelle nationale la plus courante en Amérique du Nord ( http://www.cdc.gov/lyme/stats/index.html ). B. burgdorferi est un microbe polyvalent, à la fois génétique et antigénique (revu dans ^1). Sa constitution génétique comprend un grand chromosome (> 900 ko) et jusqu'à 21 plasmides (12 linéaires, circulaires 9), dont la teneur en plasmide variant parmi les isolats. Il ya beaucoup à apprendre sur ce spirochète, plus de 90% du plasmide cadres ouverts de lecture ne sont pas liés à des séquences bactériennes connues ^2,3. B. burgdorferi présente une grande variété d'antigènes en tant que cibles potentielles de l'immunité de l'hôte. Toutefois, une infection non traitée persiste souvent. L'interaction des spirochètes avec le milieu de la tique et de l'environnement de l'hôte vertébré nécessite une adaptation de B. burgdorferi dans tout le processus d'infection. Plusieurs plasmidiquedes gènes sont connus pour être exprimé de manière différentielle en réponse à des variations de température, le pH, la densité cellulaire et la même phase du cycle de vie de la tique ^4-8.

L'étude de B. burgdorferi adaptation tout au long de son cycle enzootique, et réponses de l'hôte après infection par la voie naturelle repose sur la capacité à nourrir des tiques sur des modèles animaux appropriés. Ces études sont remplies avec les défis techniques de génération de tiques qui abritent B. burgdorferi, et assurant la transmission et / ou alimentation efficace des tiques sur le modèle hôte. En outre, le confinement et la récupération des tiques infectées est essentielle. Parmi les modèles utilisés sont des souris et des primates non humains, dont chacun constitue un outil précieux dans la recherche de la maladie de Lyme. Comme avec la souris à pattes blanches, qui est un hôte réservoir naturel de B. burgdorferi, la souris de laboratoire est un hôte très sensible qui prend en charge l'infection persistante par B. burgdorferi ^9. FolLowing infection des souris sensibles à la maladie, telles que la souche C3H, les spirochètes de diffuser vers plusieurs tissus, y compris la peau, de la vessie, des muscles, des articulations et du cœur. Réponses inflammatoires à l'infection conduisent à cœur malade et les tissus des articulations. Alors que les spirochètes persistent dans cet hôte et restent infectieux, les lésions inflammatoires peuvent devenir intermittente, n'est pas sans rappeler le processus chez les humains. Le modèle de souris a ainsi fourni beaucoup d'informations sur B. pathologie induite burgdorferi, y compris l'arthrite et cardite et accueillir les réponses immunitaires ^10-12. Du point de vue de l'agent pathogène, certains gènes exprimés de manière différentielle lors de l'infection chez les mammifères ont été caractérisés, comme certains nécessaire pour la transmission à partir du vecteur de tique ^13-21.

Bien que plusieurs espèces animales ont été utilisées pour étudier la maladie de Lyme ²² macaques rhésus imitent plus étroitement le caractère multi-organe de la maladie humaine ^23. Contrairement à d'autresdes modèles animaux, la largeur de manifestations de la maladie, tels que l'érythème migrateur, une cardite, l'arthrite et la neuropathie du système nerveux périphérique et central sont observés chez les macaques. Chez la souris, l'hôte de réservoir pour B. burgdorferi, la maladie varie selon la souche de souris et ²⁴ ans, tandis que les manifestations précoces et tardives, diffusées sont rares ^9. En outre, d'autres rongeurs, lagomorphes, et les canines tous ne parviennent pas à présenter une maladie neurologique de B. infection burgdorferi ^25. Surtout, les macaques présentent des signes qui caractérisent les trois phases de la borréliose de Lyme, à savoir, au début localisé, en début de diffusion, et à un stade avancé la maladie de Lyme ^26-28. L'érythème migrant (EM) est pensé pour se produire dans 70-80% des cas humains ^29, et est également considérée dans macaques rhésus ^28,30. Après l'infection, les spirochètes diffuser à partir du site d'inoculation à de multiples organes. Spirochetal ADN a été détecté dans mu squelettiquescles, coeur, de la vessie, et le plexus nerveux périphérique, ainsi que dans le système nerveux central (cerveau, le tronc cérébral et le cervelet, la moelle épinière et la dure-mère) ^31.

Cochez alimentation sur des souris a été utilisé par nous et d'autres équipes de recherche pour la propagation des colonies de tiques, en étudie compétence réservoir ^32-36 et dans les études de B. burgdorferi pathogenèse ^37-40. Cette technique a aussi été utilisée pour xénodiagnostic et l'essai de l'efficacité du vaccin chez des souris ^{de 41 à 44.} Nous avons nourri tiques Ixodes sur les primates non humains pour le développement de modèle ^28, une étude de l'efficacité du vaccin ^45, et pour xénodiagnostic dans l'évaluation de la persistance du traitement post-antibiotique ^46. Tiques port B. burgdorferi peut être maintenue dans un cycle enzootique naturel en alimentant les larves sur des souris infectées et en utilisant les nymphes pour les études, les spirochètes sont transmises à travers les étapes de la vie. Dans ce rapport,, Nous demandons sur la façon de générer des tiques infectées par type sauvage ou mutant B. burgdorferi, à l'aide capillaire gavage. Ceci peut également être accomplie par micro-injection ⁴⁷ et ⁴⁸ par immersion. Le but de l'introduction artificielle de B. burgdorferi dans les tiques peuvent être d'étudier les souches mutantes dont la transmissibilité est inconnu, pour générer un groupe de tiques avec un taux élevé d'infection, et de réduire les risques d'erreur par le maintien d'une colonie de tiques propres et autrement non infecté. En outre, nous démontrons le nourrissage des tiques sur des souris et des primates non humains, de manière à assurer le confinement et la récupération des tiques regorgent. L'utilisation de nourrissage des tiques est essentiel pour de futures études des réponses immunitaires à B. infection burgdorferi, le potentiel de Lyme efficacité du vaccin, et xénodiagnostic pour la détection des infections occultes.

Protocol

Un schéma expérimental de la tique inoculation et l'alimentation des animaux lors de la recherche de la maladie de Lyme est représenté sur la figure 1. Une. Inoculation larvaire tiques Ixodes avec B. burgdorferi Utilisation capillaire Tube d'alimentation Lorsque vous effectuez des manipulations avec des tiques, des blouses blanches avec des manches élastiques, gants et bonnets bouffants jetables sont portés. …

Representative Results

Après l'achèvement de l'alimentation capillaire, les tiques sont généralement reposer à 23 ° C pendant 2-3 semaines avant qu'ils ne soient introduits sur les animaux pour la transmission. En utilisant la technique capillaire d'alimentation, nous avons constaté que plus de 90% de la Fed ticks port B. burgdorferi. Le pourcentage de tiques positives est déterminée par les tiques lavage dans du peroxyde et de l'éthanol, puis les écraser dans du PBS stérile avec un pilon en forme de t…

Discussion

Afin d'obtenir les tiques que le port B. burgdorferi pour les études en aval, les tiques peuvent être: (1) alimentée sur des souris infectées au stade larvaire (2) immergé dans B. cultures burgdorferi, soit au stade larvaire ou nymphal ^48; (3) micro-injection B. ⁴⁷ burgdorferi, ou (4) le tube capillaire alimenté B. burgdorferi ^49. Bien que chacune de ces méthodes a son but, de veiller à ce qu'une grande partie des tiqu…

Materials

			Reagent
BSK-H	Sigma	B-8291
Ketamine HCl
Tangle Trap coating Paste	Ladd research	T-131
SkinPrep	Allegro Medical Supplies	177364
LeFlap, 3″ x 3″	Monarch Labs
Hypafix tape	Allegro Medical Supplies	191523
SkinBond	Allegro Medical Supplies	554536
UniSolve	Allegro Medical Supplies	176640
Biatane Foam, adhesive 4″x4″	Coloplast	3420
DuoDerm CGF Dressing – 4″ x 4″, (3/4)” adhesive border	Convatec	187971
Nonhuman primate jackets with flexible 2″ back panels; add drawstrings at top and bottom	Lomir Biomedical Inc.
			EQUIPMENT
Pipet puller	David Kopf Instruments	Model 700C
Dark field microscope	Leitz Wetzlar	Dialux
Dissecting microscope	Leica	Zoom 2000
Mouse caging	Allentown caging