En rottemodell av EcoHIV hjerneinfeksjon
Summary
Her presenterer vi en protokoll for å etablere en ny rottemodell av aktiv HIV-infeksjon ved hjelp av chimerisk HIV (EcoHIV), som er avgjørende for å styrke vår forståelse av HIV-1-virusreservoarer i hjernen og tilby et system for å studere HIV-assosierte nevrokognitive lidelser og tilhørende komorbiditeter (dvs. narkotikamisbruk).
Abstract
Det har blitt godt studert at EcoHIV-infisert musemodell er av betydelig nytte i å undersøke HIV-assosierte nevrologiske komplikasjoner. Etablering av EcoHIV-infisert rottemodell for studier av narkotikamisbruk og nevrokognitive lidelser, ville være gunstig i studiet av nevroHIV og HIV-1 assosierte nevrokognitive lidelser (HAND). I den nåværende studien demonstrerer vi vellykket opprettelse av en rottemodell av aktiv HIV-infeksjon ved hjelp av chimerisk HIV (EcoHIV). For det første ble lentiviral konstruksjon av EcoHIV pakket i dyrkede 293 FT-celler i 48 timer. Deretter ble det betingede mediet konsentrert og titert. Deretter utførte vi bilaterale stereotaksiske injeksjoner av EcoHIV-EGFP i F344 / N rotte hjernevev. En uke etter infeksjon ble EGFP fluorescenssignaler oppdaget i det infiserte hjernevevet, noe som indikerer at EcoHIV med hell induserer en aktiv HIV-infeksjon hos rotter. I tillegg ble immunostaining for den mikrogliale cellemarkøren, Iba1, utført. Resultatene indikerte at mikroglia var den dominerende celletypen som inneholdt EcoHIV. Videre viste EcoHIV-rotter endringer i tidsbehandling, en potensiell underliggende nevrobehavioral mekanisme for HAND samt synaptisk dysfunksjon åtte uker etter infeksjon. Samlet utvider den nåværende studien EcoHIV-modellen for HIV-1-infeksjon til rotten som tilbyr et verdifullt biologisk system for å studere HIV-1 virusreservoarer i hjernen, samt HÅND og tilhørende komorbiditeter som narkotikamisbruk.
Introduction
Biologiske systemer har forbedret vår forståelse av HIV-1 assosierte nevrokognitive lidelser (HAND) og deres underliggende nevrale mekanismer2. Å bestemme hvilket biologisk system som passer best for en gitt studie, er ofte avhengig av spørsmålet om interesse2. Begrensningen i utvalget av vertsdyrmodeller utfordrer studier av HIV-1 sykdomsutvikling. For å undersøke HIV-1 viral replikasjon og patogenese opprettet Potash et al.3 en musemodell av aktiv HIV-1-infeksjon, og erstattet kodingsområdet for HIV-overflatekonvolutt glykoprotein, gp120, med økotropisk MLV gp80, noe som førte til vellykket viral replikasjon hos mus4. Etter hale vene injeksjoner i chimeric HIV (EcoHIV) mus, mange egenskaper ble observert som ligner de av HIV-1 seropositive individer (f.eks. infiserte lymfocytter og makrofager, rettet mot antivirale immunresponser, og betennelse3,5,6).
Selv om mus og rotter begge er medlemmer av Muridae, kan grunnleggende artsforskjeller påvirke deres egnethet for spesifikke eksperimentelle spørsmål7. Derfor vil utvidelsen av EcoHIV-infeksjonsmodellen til rotter (ofte brukt i studier av narkotikamisbruk og nevrokognitive lidelser) være fordelaktig i studiet av nevroHIV. For eksempel gjør deres større størrelse jugularkateterimplantasjon for selvadbemanningsprosedyrer for legemidler mer praktisk8. Selvadberettigede teknikker for narkotika hos rotter har blitt brukt til å evaluere motivasjon i HIV-19. Videre ble mange nevrokognitive / atferdsoppgaver opprinnelig designet for rotter10. Her rapporterer vi bruken av stereotaksiske injeksjoner av EcoHIV hos rotter for å utvide EcoHIV-infeksjonsmodellen og har råd til en nøkkelmulighet til å ta opp nye spørsmål relatert til neuroHIV og HAND.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne protokollen etablerte vi en EcoHIV-indusert HIV-infeksjonsmodell hos rotter. Spesielt beskrev vi en bilateral stereotaxisk injeksjon av EcoHIV i cortex som med hell induserte aktiv HIV-infeksjon i rottehjernen 7 dager etter injeksjon. Futhermore, vi viser at EcoHIV infeksjon hos rotter kan være et godt biologisk system for å studere viktige aspekter av HAND. Åtte uker etter EcoHIV-infeksjon viste rotter betydelige nevrokognitive svekkelser, som inkluderte endringene i tidsbehandling og synaptisk dysfunksjon ho…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble finansiert av NIH-tilskudd HD043680, MH106392, DA013137 og NS100624.
Materials
| 293FT cells | ThermoFisher Scientific | R70007 | |
| Antibiotic-Antimycotic solution | Cellgro | 30004CI | 100X |
| Corning BioCoatGelatin 75cm² Rectangular Canted Neck Cell Culture Flask with Vented Cap | Life Technologies | 354488 | |
| Corning DMEM with L-Glutamine, 4.5 g/L Glucose and Sodium Pyruvate | Life Technologies | 10013CV | |
| Cover glass | VWR | 637-137 | |
| drill | |||
| Dumont #5 Forceps | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dumont #7 Forceps | World Precision Instruments | 14097 | |
| Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge Biopur Safe-Lock Tubes | Life Technologies | 22600028 | |
| Ethicon Vicryl Plus Antibacterial, 4-0 Polyglactin 910 Suture, 27in. FS-2 | Med Vet International | VCP422H | |
| Hamilton syringe | Hamilton | 1701 | |
| Invitrogen Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Life Technologies | L3000015 | |
| Iris Forceps | World Precision Instruments | 15914 | |
| Iris Scissors | World Precision Instruments | 500216 | |
| Lentivirus-Associated p24 ELISA Kit | Cell Biolabs, inc. | VPK-107-5 | |
| Lenti-X Concentrator | Takara | PT4421-2 | |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Life Technologies | 11058021 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| ProLong Gold | Fisher Scientific | P36930 | |
| Sevoflurane | Merritt Veterinary Supply | 347075 | |
| stereotaxic apparatus | Kopf Instruments | Model 900 | |
| SuperFrost Plus Slides | Fisher Scientific | 12-550-154% | |
| Vannas Scissors | World Precision Instruments | 500086 |
Referências
- Illenberger, J. M., et al. HIV Infection and Neurocognitive Disorders in the Context of Chronic Drug Abuse: Evidence for Divergent Findings Dependent upon Prior Drug History. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 15 (4), 715-728 (2020).
- Joseph, S. B., Swanstrom, R. The evolution of HIV-1 entry phenotypes as a guide to changing target cells. Journal of Leukocyte Biology. 103 (3), 421-431 (2018).
- Potash, M. J., et al. A mouse model for study of systemic HIV-1 infection, antiviral immune responses, and neuroinvasiveness. Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 102 (10), 3760-3765 (2005).
- Albritton, L. M., Tseng, L., Scadden, D., Cunningham, J. M. A putative murine ecotropic retrovirus receptor gene encodes a multiple membrane-spanning protein and confers susceptibility to virus infection. Cell. 57, 659-666 (1989).
- Geraghty, P., Hadas, E., Kim, B. H., Dabo, A. J., Volsky, D. J., Foronjy, R. HIV infection model of chronic obstructive pulmonary disease in mice. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 312 (4), 500-509 (2017).
- Gu, C. J., et al. EcoHIV infection of mice establishes latent viral reservoirs in T cells and active viral reservoirs in macrophages that are sufficient for induction of neurocognitive impairment. PLoS Pathogens. 14 (6), 1007061 (2018).
- Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Disease Models, Mechanisms. 9 (10), 1079-1087 (2016).
- Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel apparatus and method for drug reinforcement. Journal of Visualized Experiments. (42), e1998 (2010).
- Bertrand, S. J., Mactutus, C. F., Harrod, S. B., Moran, L. M., Booze, R. M. HIV-1 proteins dysregulate motivational processes and dopamine circuitry. Scientific Reports. 8 (1), 7869 (2018).
- McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology. 117 (3), 340-357 (1995).
- Li, H., Aksenova, M., Bertrand, S., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Quantification of filamentous actin (F-actin) puncta in rat cortical neurons. Journal of Visualized Experiments. (108), (2016).
- McLaurin, K. A., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Disruption of Timing: NeuroHIV Progression in the Post-cART Era. Scientific Reports. 9 (1), 827 (2019).
- McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. Journal of Visualized Experiments. (146), e58659 (2019).
- Li, H., McLaurin, K. A., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture. Journal of Visualized Experiments. (158), (2020).
- Ko, A., et al. Macrophages but not Astrocytes Harbor HIV DNA in the Brains of HIV-1-Infected Aviremic Individuals on Suppressive Antiretroviral Therapy. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 110-119 (2019).
- Sopper, S., et al. The effect of simian immunodeficiency virus infection in vitro and in vivo on the cytokine production of isolated microglia and peripheral macrophages from rhesus monkey. Virology. 220 (2), 320-329 (1996).
- Llewellyn, G. N., Alvarez-Carbonell, D., Chateau, M., Karn, J., Cannon, P. M. HIV-1 infection of microglial cells in a reconstituted humanized mouse model and identification of compounds that selectively reverse HIV latency. Journal of NeuroVirology. 24 (2), 192-203 (2018).
