Summary

Procédures d'identification des prions infectieux Après passage dans le système digestif d'une espèce aviaire

Published: November 06, 2013
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Summary

Les charognards ont le potentiel de translocation infectieuses transmissibles prions de l'encéphalopathie spongiforme dans leurs excréments dans les zones exemptes de la maladie. Nous détail les méthodes utilisées pour déterminer si prions de la tremblante adaptée à la souris restent infectieux après le passage à travers le tractus digestif des corneilles d'Amérique (Corvus brachyrhynchos), une consommation courante des animaux morts.

Abstract

Prion infectieux (PrP Res) matériau est probablement la cause d'accidents mortels, neurodégénérative encéphalopathie spongiforme transmissible (EST) maladies 1. Transmission de maladies de l'EST, telles que la maladie du dépérissement chronique (MDC), est présumé être d'un animal à 2,3 ainsi que de sources environnementales 4-6. Charognards et carnivores ont un potentiel de translocation matériau PrP Res par la consommation et l'excrétion de charogne CWD contaminés. Des travaux récents ont documenté le passage du matériau PrP Res par le système digestif des corneilles d'Amérique (Corvus brachyrhynchos), un trésor commun nord-américain 7.

Nous décrivons les procédures utilisées pour documenter le passage du matériau PrP Res par des corneilles d'Amérique. Crows ont été gavés avec RML-souche de tremblante adaptée à la souris et leurs excréments ont été recueillis 4 h après gavage. excréments de corneille ont ensuite été regroupées et injectées par voie intrapéritonéale àSouris C57BL / 6. Les souris ont été suivies quotidiennement jusqu'à ce qu'ils ont exprimé des signes cliniques de la tremblante de la souris et ont ensuite été euthanasiés. Souris asymptomatiques ont été suivis pendant 365 jours après inoculation. Western blot a été effectuée pour confirmer le statut de la maladie. Les résultats ont révélé que les prions infectieux restent après avoir traversé le système digestif des corbeaux et sont présents dans les fèces, ce qui provoque la maladie chez des souris d'essai.

Introduction

Les encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST) sont des maladies infectieuses mortelles neurodégénératives qui affectent la faune, les animaux domestiques et les humains. L'agent infectieux des EST de maladies semble être mal repliées ou isoformes PrP pathogènes (RES) des protéines prions 1. Les EST animales comprennent la maladie du dépérissement chronique (MDC) dans le cerf mulet (Odocoileus hemionus), le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus), le wapiti (Cervus elaphus), et de l'orignal (Alces alces); la tremblante chez les ovins et les caprins; l'encéphalopathie spongiforme bovine ( ESB) chez les bovins domestiques; transmissible encéphalopathie du vison en vison d'élevage, l'encéphalopathie spongiforme féline chez les chats; exotique ongulés encéphalopathie spongiforme dans le zoo exotique rumine de la famille des bovidés et l'encéphalopathie spongiforme bovine chez les primates non humains 8. La maladie EST humaine unique, variant de la maladie de Creutzfeldt-Jakob, est rare et la pensée d'être acquis par la consommation de la PrP Res-contaminalimentaire ATED 9. De même, l'ESB peut infecter les humains si bœuf contaminé est consommé 10. De toutes les maladies de l'EST, tremblante et la MDC sont les deux seuls les épidémies et les sources d'infection autonomes sont présumés être d'un animal à 2,3,11 ainsi que de sources environnementales 4-6. La recherche suggère que la plupart des maladies de l'EST nécessitent des périodes d'incubation prolongées notables d'événements d'exposition naturelles de matières PrP Res à la manifestation de signes cliniques 2-4,6,8 et les barrières d'espèces apparentes minimiser, mais n'éliminent pas le risque de transmission inter-espèces 12-14 .

Identification des mécanismes de propagation des prions infectieux (PrP Res) de matériau est extrêmement important pour répondre à des questions sur la façon dont les EST se déplacent à travers le paysage. Des études expérimentales ont suggéré que les insectes 15,16, la volaille et les porcs 17, et la corneille d'Amérique (Corvus brachyrhynchos) 7,18 sont des porteurs passifs ou disperseurs de matériel PrP Res. Passage de matériel PrP Res par le système digestif des corneilles a été récemment documentée, ce qui démontre le rôle qu'ils peuvent jouer dans la dispersion des maladies de l'EST 7. Ces résultats rendent plausible que les corneilles, un trésor, pourraient rencontrer, consomment, et le transport du matériel infectieux par les fèces dépôt, dans les zones exemptes de la maladie.

Les procédures que nous démontrons ici ont été utilisés pour documenter le passage du matériau PrP Res par le système de digestion des corbeaux et facilitera grandement l'application de ces méthodes à un autre fixateur et modèles carnivore espèces spécifiques dans la recherche de futurs correspondants. Dans cette étude, les méthodes classiques ont été utilisés pour étudier des moyens non conventionnels de la traite matériau PrP Res, qui pourrait contribuer à la propagation et l'impact global de la matière PrP Res.

Protocol

Notre protocole est adapté de celui que nous avons déjà publié 7. Toutes les procédures impliquant des animaux ont été approuvés par le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'United States Department of Agriculture (USDA), Animal et Plant Health Inspection Service (APHIS), Wildlife Services (WS), Centre national de la recherche faunique (CNRF). Une. Corneille gavage Estimer le temps de passage de la «matière cérébrale …

Representative Results

Les procédures utilisées démontrent que le système digestif des corbeaux n'élimine pas PrP Res infectivité 4 h après gavage oral de la tremblante homogénat de cerveau 7. Tous les vingt corbeaux qui ont été gavés avec du matériel PrP Res été transmises matériau PrP Res par les fèces de souris. Souris malades ont été identifiés par la manifestation de signes cliniques de la tremblante à la souris et la confirmation de la maladie a été complétée par un…

Discussion

Nous démontrons une procédure pour documenter le passage du matériau PrP Res par le système digestif des corneilles. Nous avons utilisé des méthodes conventionnelles pour déterminer si les corbeaux ont la capacité de translocation matériau PrP Res à des zones géographiques indemnes de la maladie. D'autres ont évalué la résistance de la PrP Res de ruminants et de rongeurs 19-21 22,23 sucs digestifs, les deux qui n'ont pas réussi à éliminer. Les futures …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous tenons à remercier S. Werner pour fournir les corbeaux utilisées dans cette étude et l'USDA, APHIS, WS, CNRF personnel de soins aux animaux pour les soins et la surveillance des animaux. La mention ou utilisation d'un produit n'implique pas l'approbation de l'USDA. Le financement de cette étude a été fourni par l'USDA, APHIS, les Services vétérinaires.

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

  1. Prusiner, S. B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science. 216 (4542), 136-144 (1982).
  2. 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).
  3. Miller, M. W., Williams, E. S. Horizontal prion transmission in mule deer. Nature. 425 (6953), 35-36 (2003).
  4. Sigurdson, C. J., Adriano, A. Chronic Wasting Disease. Biochimica et Biophysica Acta. 1772 (6), 610-618 (2007).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Imran, M., Mahmood, S. An overview of animal prion diseases. Virology Journal. 8 (493), (2011).
  9. Watts, J. C., Balachandran, A., Westaway, D. The expanding universe of prion disease. PLoS PATHOGENS. 2 (3), e26 (2006).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Collinge, J. The risk of prion zoonoses. Science. 335 (6067), 411-413 (2012).
  13. Beringue, V., Vilotte, J. L., Laude, H. Prion agent diversity and species barrier. Veterinary Research. 39 (47), (2008).
  14. 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).
  15. Wisniewski, H. M., Sigurdarson, S., Rubenstein, R., Kascsak, R. J., Carp, R. I. Mites as vectors for scrapie. Lancet. 347 (9008), 1114 (1996).
  16. Post, K., Riesner, D., Walldorf, V., Mehlhorn, H. Fly larvae and pupae as vectors for scrapie. Lancet. 354 (9194), 1969-1970 (1999).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Mathiason, C. K., Nalls, A. V., et al. Susceptibility of domestic cats to chronic wasting disease. Journal of Virology. 87 (4), 1947-1956 (2013).
  25. Bjorndal, K. A. Flexibility of digestive responses in two generalist herbivores, the tortoises Geochelone carbonaria and Geochelone denticulate. Oecologia. 78 (3), 317-321 (1989).
  26. Clark, R. G., Gentle, G. C. Estimates of grain passage time in captive mallards. Canadian Journal of Zoology. 68 (11), 2275-2279 (1990).
  27. Dierenfeld, E. S., Koontz, F. W. Feed intake, digestion and passage of proboscis monkey (Nasalis larvatus) in captivity. Primates. 33 (3), 399-405 (1992).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Hicks, R. E. Guano deposition in an Oklahoma crow roost. Condor. 81 (3), 247-250 (1979).
  31. Aldous, S. E. Winter habits of crows in Oklahoma. Journal of Wildlife Management. 73 (4), 290-295 (1944).
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Cite This Article
Fischer, J. W., Nichols, T. A., Phillips, G. E., VerCauteren, K. C. Procedures for Identifying Infectious Prions After Passage Through the Digestive System of an Avian Species. J. Vis. Exp. (81), e50853, doi:10.3791/50853 (2013).

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