Een Muriene model van dengue virus-geïnduceerde acute virale encefalitis-achtige ziekte
Summary
Hier presenteren we een protocol voor het creëren van een immunocompetente ICR (Institute of Cancer Research) Murine model van infectie van het centrale zenuwstelsel om de ontwikkeling van neuropathie weer te geven. Monitoring van acute virale encefalitische stoornissen door identieke ziekte scores kan worden uitgevoerd voor het tonen van Denguevirus-geïnduceerde neuropathie in vivo.
Abstract
Dengue virus, een door arthropod overgedragen virus dat door muggen wordt overgebracht, kan de ernstige ziekte die bekend staat als dengue hemorragische koorts, die wordt gekenmerkt door dodelijke complicaties als gevolg van plasma lekkage, ascites, pleurale effusie, ademnood, ernstige bloedingen en orgaanstoornis. Een paar gevallen van DENV infectie aanwezig neurologische manifestaties; echter, studies hebben niet onderzocht DENV-geïnduceerde neuropathogenese verder. In deze studie presenteren we een protocol voor het gebruik van een immunocompetente buitengefokte ICR (Institute of Cancer Research) Mouse voor het onderzoeken van de inductie van infectie van het centrale zenuwstelsel (CZS) met DENV, gevolgd door de progressie van acute virale encefalitis-achtige Ziekte.
Introduction
DENV, een geleedpotigen virus van de familie Flaviviridae , bevat een positief-Sense RNA-genoom dat drie virale structurele eiwitten codeert (capsid, premembraan en envelop) en zeven virale niet-structurele eiwitten (ns1, NS2A, NS2B, ns3, NS4A, NS4B en NS5). De vier serotypes van DENV (DENV1-4), die jaarlijks ongeveer 390.000.000 mensen infecteren, veroorzaken een wereldwijde last, ook al hebben overheden substantiële inspanningen gericht op muggen vector en Ziektecontrole1. Momenteel zijn beschermende vaccins en therapeutische antivirale geneesmiddelen in ontwikkeling en vereisen verdere validatie op lange termijn2. In de klinische praktijk, hoewel een dengue patiënt met CZS-infectie zeldzaam is, moet het verder worden onderzocht om de diversiteit van dengue-ziekte ontwikkeling3te begrijpen. Verder onderzoek en validering zijn noodzakelijk; met name de World Health Organization (WHO) heeft de betrokkenheid van CZS-stoornissen, zoals cognitieve stoornissen, convulsies, encefalopathie en encefalitis, opgenomen in de classificatie van ernstige dengue3,4. Het bouwen van diermodellen van DENV-infectie is onmisbaar voor het verkennen van de neuro pathogenese van DENV-infectie.
Voor het genereren van CNS infectie door DENV, verschillende studies hebben verschillende routes van DENV infectie uitgevoerd, met inbegrip van (1) intracerebrale inoculatie van C57BL/6 muizen die 4 x 103 plaque-vormende eenheden (Pfu) van niet-aangepaste DENV35kregen, 6, (2) intraperitoneale inoculatie van Balb/c-muizen die 7 x 104 Pfu kregen van in vitro neuroaangepaste DENV47, (3) intracerebrale inoculatie van Zwitserse muizen die 1 x 105 Pfu kregen van in vivo neuroaangepast DENV18en (4) intracerebrale en intraperitoneale co-inoculatie van ICR speen muizen die 1 x 106 Pfu van niet-aangepaste DENV29ontvingen. Volgens de bevindingen van deze onderzoeken5,6,7,8,9, denv infectie in muizen resulteren in virale replicatie in de hersenen, wat leidt tot acute virale encefalitis-achtige syndromen, gedragsveranderingen gepaard met verlamming van de ledematen en orthostatische instabiliteit, CNS neurotoxiciteit en ontsteking, algemene en gelokaliseerde plasma lekkage door de bloed-hersen barrière (BBB), en letaliteit. Alle resultaten van deze onderzoeken5,6,7,8,9 hebben aangetoond dat denv het CZS heeft kunnen infecteren en de inductie van acute virale encefalitis-achtige ziekte na infectie.
Op basis van onze huidige bevindingen9,10,11,12,13,14,15, hebben we een Murine model van denv-infectie gemaakt als een in vivo platform om de therapeutische werkzaamheid van gerichte agenten/factoren tegen virale replicatie te onderzoeken, evenals neurotoxiciteit. Hier rapporteren we het protocol dat wordt gebruikt om een immunocompetente outbred ICR-muis te maken om CZS-infectie te bestuderen en de ontwikkeling van neuropathieën met verschillende ernstcategorieën te monitoren die worden veroorzaakt door denv. De resultaten tonen de significante progressie van encefalitis-achtige ziekte bij met DENV geïnfecteerde muizen in een tijdafhankelijke manier.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denv-infectie is aangetroffen in het CZS van ernstige dengue-patiënten3,17, wat suggereert dat de mogelijkheid van de manifestatie van acute virale encefalitis optrad tijdens dengue-pathogenese. Hier rapporteren we een in vivo muriene model van DENV-infectie voor het bestuderen van de betrokkenheid van CZS dysfunctie in ernstige dengue, vooral met een focus op DENV-geïnduceerde acute virale encefalitis-achtige ziekten. In vergelijking met de vorige modellen, in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd gesteund door subsidies van het ministerie van wetenschap en technologie (MOST107-2321-B-038-001) en de intramurale financiering 106TMU-CIT-01-2, Taipei, Taiwan.
Materials
| Roswell Park Memorial Institute 1640 medium (RPMI) | Gibco | 11875-085 | Diluting virus |
| 0.3-mL Insulin Syringe | BD Ultra-FineII | 328838 | Intracerebral and intraperitoneal injection |
| Microbalance | METTLER TOLEDO's LabX | AL104 | Weight mouse |
| Non-adapted DENV2 (strain PL046) | The Centers for Disease Control of Taiwan | – | Infect mouse |
| Institute of Cancer Research (ICR) suckling mouse | BioLASCO Taiwan Co., Ltd | – | Our murine model |
References
- Guzman, M. G., Gubler, D. J., Izquierdo, A., Martinez, E., Halstead, S. B. Dengue infection. Nature Reviews Disease Primers. 2, 16055 (2016).
- Katzelnick, L. C., Coloma, J., Harris, E. Dengue: knowledge gaps, unmet needs, and research priorities. Lancet Infectious Diseases. 17 (3), e88-e100 (2017).
- Carod-Artal, F. J., Wichmann, O., Farrar, J., Gascon, J. Neurological complications of dengue virus infection. Lancet Neurology. 12 (9), 906-919 (2013).
- Geneva: World Health Organization. . Dengue: Guidelines for Diagnosis, Treatment, Prevention and Control: New Edition. , (2009).
- Amaral, D. C., et al. Intracerebral infection with dengue-3 virus induces meningoencephalitis and behavioral changes that precede lethality in mice. Journal of Neuroinflammation. 8, 23 (2011).
- de Miranda, A. S., et al. Dengue-3 encephalitis promotes anxiety-like behavior in mice. Behavioural Brain Research. 230 (1), 237-242 (2012).
- Velandia-Romero, M. L., Acosta-Losada, O., Castellanos, J. E. In vivo infection by a neuroinvasive neurovirulent dengue virus. Journal of Neurovirology. 18 (5), 374-387 (2012).
- Despres, P., Frenkiel, M. P., Ceccaldi, P. E., Duarte Dos Santos, C., Deubel, V. Apoptosis in the mouse central nervous system in response to infection with mouse-neurovirulent dengue viruses. Journal of Virology. 72 (1), 823-829 (1998).
- Tsai, T. T., et al. Microglia retard dengue virus-induced acute viral encephalitis. Scientific Reports. 6, 27670 (2016).
- Cheng, Y. L., et al. Activation of Nrf2 by the dengue virus causes an increase in CLEC5A, which enhances TNF-alpha production by mononuclear phagocytes. Scientific Reports. 6, 32000 (2016).
- Ho, M. R., et al. Blockade of dengue virus infection and viral cytotoxicity in neuronal cells in vitro and in vivo by targeting endocytic pathways. Scientific Reports. 7 (1), 6910 (2017).
- Jhan, M. K., et al. Anti-TNF-alpha restricts dengue virus-induced neuropathy. Journal of Leukocyte Biology. 104 (5), 961-968 (2018).
- Kao, J. C., et al. The antiparasitic drug niclosamide inhibits dengue virus infection by interfering with endosomal acidification independent of mTOR. PLoS Neglected Tropical Diseases. 12 (8), e0006715 (2018).
- Tsai, T. T., Chen, C. L., Tsai, C. C., Lin, C. F. Targeting heat shock factor 1 as an antiviral strategy against dengue virus replication in vitro and in vivo. Antiviral Research. 145, 44-53 (2017).
- Jhan, M. K., et al. Dengue virus infection increases microglial cell migration. Scientific Reports. 7 (1), 91 (2017).
- Benskey, M. J., Manfredsson, F. P. Intraparenchymal Stereotaxic Delivery of rAAV and Special Considerations in Vector Handling. Methods in Molecular Biology. , 199-215 (2016).
- Fong, C. Y., et al. Mild encephalitis/encephalopathy with reversible splenial lesion (MERS) due to dengue virus. Journal of Clinical Neuroscience. 36, 73-75 (2017).
- Sarathy, V. V., et al. A lethal murine infection model for dengue virus 3 in AG129 mice deficient in type I and II interferon receptors leads to systemic disease. Journal of Virology. 89 (2), 1254-1266 (2015).
- Schul, W., Liu, W., Xu, H. Y., Flamand, M., Vasudevan, S. G. A dengue fever viremia model in mice shows reduction in viral replication and suppression of the inflammatory response after treatment with antiviral drugs. The Journal of Infectious Diseases. 195 (5), 665-674 (2007).
- Tyler, K. L. Acute Viral Encephalitis. New England Journal of Medicine. 379 (6), 557-566 (2018).
- Yauch, L. E., Shresta, S. Mouse models of dengue virus infection and disease. Antiviral Research. 80 (2), 87-93 (2008).
- Assir, M. Z., Jawa, A., Ahmed, H. I. Expanded dengue syndrome: subacute thyroiditis and intracerebral hemorrhage. BMC Infectious Diseases. 12, 240 (2012).
- Kumar, R., Prakash, O., Sharma, B. S. Intracranial hemorrhage in dengue fever: management and outcome: a series of 5 cases and review of literature. Surgical Neurology. 72 (4), 429-433 (2009).
- Simanjuntak, Y., Liang, J. J., Lee, Y. L., Lin, Y. L. Repurposing of prochlorperazine for use against dengue virus infection. Journal of Infectious Diseases. 211 (3), 394-404 (2015).
- Rocha, B. A. M., et al. Dengue-specific serotype related to clinical severity during the 2012/2013 epidemic in centre of Brazil. Infectious Disease Poverty. 6 (1), 116 (2017).
