Method Article
هنا، نقدم بروتوكولا لإنشاء نموذج فئران جديد للعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية النشط باستخدام فيروس نقص المناعة البشرية (EcoHIV)، وهو أمر بالغ الأهمية لتعزيز فهمنا للخزانات الفيروسية لفيروس نقص المناعة البشرية-1 في الدماغ وتقديم نظام لدراسة الاضطرابات العصبية المعرفية المرتبطة بفيروس نقص المناعة البشرية والأمراض المصاحبة لها (أي تعاطي المخدرات).
وقد درس جيدا أن نموذج الماوس المصابة EcoHIV هو ذات فائدة كبيرة في التحقيق في المضاعفات العصبية المرتبطة بفيروس نقص المناعة البشرية. إنشاء نموذج الفئران المصابة EcoHIV لدراسات تعاطي المخدرات والاضطرابات العصبية المعرفية، سيكون مفيدا في دراسة NEUROHIV وفيروس نقص المناعة البشرية-1 المرتبطة الاضطرابات العصبية المعرفية (HAND). في هذه الدراسة، نثبت نجاح إنشاء نموذج الفئران للعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية النشطة باستخدام فيروس نقص المناعة البشرية (EcoHIV). أولا، تم حزم البناء العدسي ل EcoHIV في خلايا مثقفة 293 FT لمدة 48 ساعة. ثم تركزت الوسيلة الشرطية وتكتتر. بعد ذلك ، قمنا بإجراء حقن ستيريوتاك ثنائية من EcoHIV-EGFP في أنسجة دماغ الفئران F344/N. بعد أسبوع واحد من العدوى، تم الكشف عن إشارات مضان EGFP في أنسجة الدماغ المصابة، مما يشير إلى أن EcoHIV يحفز بنجاح عدوى فيروس نقص المناعة البشرية النشطة في الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء التلطخ المناعي لعلامة الخلية المجهرية ، Iba1. وأشارت النتائج إلى أن الميكروجليا هي نوع الخلية السائد الذي يأوي EcoHIV. وعلاوة على ذلك، أظهرت الفئران EcoHIV تعديلات في المعالجة الزمنية، وآلية السلوكية العصبية الكامنة المحتملة من اليد، فضلا عن الخلل المتشابك بعد ثمانية أسابيع من العدوى. وبصورة جماعية، توسع هذه الدراسة نطاق نموذج فيروس نقص المناعة البشرية-1 إلى الجرذ الذي يوفر نظاما بيولوجيا قيما لدراسة الخزانات الفيروسية لفيروس نقص المناعة البشرية-1 في الدماغ وكذلك في هاند والأمراض المصاحبة لها مثل تعاطي المخدرات.
وقد عززت النظم البيولوجية فهمنا لفيروس نقص المناعة البشرية-1 المرتبطة الاضطرابات العصبية المعرفية (HAND) وآلياتها العصبية الكامنة2. تحديد النظام البيولوجي الذي هو الأنسب لأي دراسة معينة غالبا ما يعتمد علىمسألة الفائدة 2. إن الحد من نطاق النماذج الحيوانية المضيفة يتحدى دراسات تطور مرض فيروس نقص المناعة البشرية-1. للتحقيق في فيروس نقص المناعة البشرية-1 النسخ المتماثل الفيروسي ومسببات الأمراض, البوتاسوآخرون. 3 خلق نموذج الماوس من العدوى النشطة فيروس نقص المناعة البشرية-1, استبدال منطقة الترميز من فيروس نقص المناعة البشرية المغلف السطحي جليكوبروتين, gp120, مع gp80 MLV الإيكولوجية, مما أدى إلى تكرار الفيروسية الناجحة في الفئران4. بعد حقن الوريد الذيل في الفئران فيروس نقص المناعة البشرية (EcoHIV) ، لوحظت العديد من الخصائص التي تشبه تلك التي من الأفراد المصليين فيروس نقص المناعة البشرية -1 (على سبيل المثال ، الخلايا الليمفاوية المصابة وال الضامة ، وتستهدف الاستجابات المناعية المضادة للفيروسات ، والتهاب3،5،6).
على الرغم من أن الفئران والجرذان كلاهما أعضاء في Muridae ، إلا أن الاختلافات الأساسية في الأنواع قد تؤثر على مدى ملاءمتها لأسئلة تجريبية محددة7. لذلك ، فإن توسيع نموذج العدوى EcoHIV للفئران (يستخدم عادة في دراسات تعاطي المخدرات والاضطرابات العصبية المعرفية) سيكون مفيدا في دراسة neuroHIV. على سبيل المثال ، يجعل حجمها الأكبر زرع القسطرة الوداجية لإجراءات الإدارة الذاتية للأدوية أكثر عملية8. وقد استخدمت تقنيات الإدارة الذاتية المخدرات في الفئران لتقييم الدافع في فيروس نقص المناعة البشرية-19. وعلاوة على ذلك، تم تصميم العديد من المهام العصبية المعرفية / السلوكية في البداية للفئران10. هنا، ونحن تقرير استخدام الحقن ستيريوتاكسيك من EcoHIV في الفئران لتوسيع نموذج العدوى EcoHIV وفرصة رئيسية لمعالجة الأسئلة الجديدة المتعلقة neuroHIV و HAND.
تم مراجعة جميع بروتوكولات الحيوانات والموافقة عليها من قبل لجنة رعاية الحيوان واستخدامه في جامعة كارولينا الجنوبية (رقم الضمان الفيدرالي: D16-00028). تم إيواء ستة ذكور بالغين F344/N الجرذ في بيئة خاضعة للرقابة تحت ضوء 12/12: دورة مظلمة مع وصول libitum الإعلانية إلى الغذاء والماء. وتم رعاية جميع الحيوانات باستخدام المبادئ التوجيهية التي وضعتها المعاهد الوطنية للصحة في دليل رعاية واستخدام المختبر.
1. فيروس التعبئة والتغليف في 293 خلايا FT
2. EcoHIV-EGFP فيروس العمليات الجراحية ستيريوتاكسيك
3. التصور من أقسام الدماغ
ملاحظة: انتظر من أسبوع إلى ثمانية أسابيع بعد التسريب الفيروسي EcoHIV.
تم جمع المتوسطة المكيفة من الفيروس العدسي من EcoHIV-EGFP المصابة 293FT الخلايا. بعد ذلك ، كان مركزا وممتر ، ثم حقنه بشكل ستيريوإكسيكالي في الدماغ (المنطقة القشرية) من فئران F344 /N. وبعد سبعة أيام من الحقن، تم التضحية بالجرذان وأخذت صور من شرائح الدماغ التاجية التي تتراوح بين بريغما 5.64 ملم والبريغما -4.68 ملم. في الشكل 1A، هناك إشارات EcoHIV-EGFP كبيرة في جميع أنحاء الدماغ ، وخاصة في القشرة والحصين dentate جيروس. وعلاوة على ذلك، قدمت المزدوج وضع العلامات مع Iba1 وEcoHIV-EGFP تحقيقات أدلة قوية على أن microglia هي نوع الخلية السائدة التي تؤوي التعبير EcoHIV في الدماغ (الشكل 1B). وتجدر الإشارة إلى أن نمط توزيع EcoHIV-EGFP يتسق مع التركيزات الإقليمية النسبية للميكروجليا في دماغ الفئران (أي القشرة وgyrus dentate من قرن آمون).
في دراسة لاحقة، قمنا بالتحقق من صحة فائدة عدوى EcoHIV في الفئران لنمذجة الجوانب الرئيسية من HAND. باستخدام البروتوكول المفصل أعلاه ، تم حقن فئران F344 /N بشكل مجسم إما ب EcoHIV-EGFP أو المالحة. أولا، ثمانية أسابيع بعد العدوى، والمعالجة الزمنية، بعد عنصري محتمل من HAND12،تم تقييمها باستخدام تثبيط الفجوة البصرية prepulse (الشكل 2). أظهرت EcoHIV عدم حساسية نسبية للتلاعب بفاصل بين الحيوانات (ISI) ، ويتضح ذلك من خلال وظيفة ISI تملق نسبيا مقارنة بالضوابط المالحة. وعلى وجه التحديد، لوحظت اختلافات كبيرة في انحدار الدالة ISI من 50 مللي ثانية ISI إلى 200 مللي ثانية ISI (Semilog Line-X هو Log، وY هو خطي، وR2s ≥ 0.99؛ و200 ثانية في 2000 ثانية. F(1,2)=642.9, p≤0.001). ثانيا، تم استخدام الوسم الباليستي للتحقيق في تأثير حقن EcoHIV-EGFP على مورفولوجيا العمود الفقري التشجر في الخلايا العصبية الشوكية المتوسطة (MSN) للنواة المتكئة (NAc)؛ الشكل 3؛ المعلمات التي يمكن استخدامها لرسم استنتاجات حول وظيفة متشابك13. أظهرت فئران EcoHIV تغييرات عميقة في مورفولوجيا العمود الفقري التشجري ، ويتضح ذلك من زيادة التردد النسبي للعمود الفقري التشجر أقصر (النمط الجيني x بن التفاعل ، F (16 ، 218) = 4.3 ، ع ≤ 0.001) مع زيادة قطر الرأس (النمط الجيني × بن التفاعل، F(12، 96) = 18.7، ص ≤ 0.001) وزيادة قطر الرقبة (Genotype x بن التفاعل، F(15، 120) = 16.3، ص ≤ 0.001) بالنسبة لحيوانات التحكم. وقد أبلغ في وقت سابق عن منهجية مفصلة لتقييم المعالجة الزمنية14 ووضع العلامات التسيارية13.
الشكل 1. الخلايا المصابة EcoHIV-EGFP الموزعة في دماغ الفئران. (أ) الصور الكونفوجال التمثيلي (20x) للتعبير EcoHIV-EGFP في فرس النهر dentate جيروس أو مناطق القشرة في 7 أيام بعد الحقن. (ب) الصور الكونفوجال التمثيلية (60X) من التوطين المشترك لاحتواء المناعة Iba1 مع الخلايا المصابة EcoHIV-EGFP في 7 أيام بعد الحقن. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. تسبب عدوى EcoHIV عجزا عصبيا معمنا بارزا في المعالجة الزمنية. أجريت الفجوة البصرية تثبيط الغلبة ثمانية أسابيع بعد الحقن ستيريوتاكسيك إما EcoHIV أو المالحة. تسببت عدوى EcoHIV في تغييرات بارزة في المعالجة الزمنية التي يتضح من عدم الحساسية النسبية للتلاعب بفاصل بين فترة التحفيز بالنسبة للفئران المسيطرة. منهجية مفصلة موضحة في McLaurinوآخرون. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. العدوى مع EcoHIV-EGFP غيرت المعلمات المورفولوجية للعمود الفقري التشجر، ودعم الخلل الوظيفي متشابك عميق. أظهرت الفئران EcoHIV تغييرات عميقة في مورفولوجيا العمود الفقري التشجر، ويتضح ذلك من زيادة التردد النسبي للعمود الفقري التشجر أقصر(A)مع زيادة قطر الرأس(B)وزيادة قطر الرقبة(C)بالنسبة للسيطرة على الحيوانات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في هذا البروتوكول، أنشأنا نموذج عدوى فيروس نقص المناعة البشرية الناجم عن EcoHIV في الفئران. على وجه التحديد، وصفنا حقنة ستيريوتاك ثنائية من EcoHIV في القشرة التي تسببت بنجاح في عدوى فيروس نقص المناعة البشرية النشطة في دماغ الفئران بعد 7 أيام من الحقن. Futhermore، ونحن نثبت أن العدوى EcoHIV في الفئران يمكن أن يكون نظاما بيولوجيا جيدا لدراسة الجوانب الرئيسية من HAND. ثمانية أسابيع بعد عدوى EcoHIV ، أظهرت الفئران إعاقات عصبية غير نمائية كبيرة ، والتي شملت التعديلات في المعالجة الزمنية والخلل الوظيفي المتشابك في MSNs من NAc. ونظرا لأهمية النماذج الحيوانية لدراسة neuroHIV و HAND2، قد يكون تطوير نظام بيولوجي جديد مفيدا لمعالجة الأسئلة الجديدة داخل المجال. وأفاد البوتاس وآخرون3 لأول مرة باستخدام EcoHIV للحث على العدوى النشطة بفيروس نقص المناعة البشرية-1 في الفئران. على وجه التحديد ، تم تلقيح الفئران مع 0.1 مل من محلول فيروس EcoHIV من خلال حقن الوريد الذيل3. بعد ستة أسابيع من العدوى، تم الكشف عن الحمض النووي الفيروسي فيروس نقص المناعة البشرية-1 في خلايا الطحال والخلايا الليمفاوية. بالإضافة إلى ذلك، كان تلقيح واحد لحقن EcoHIV كافيا للحث على العدوى في أكثر من 75٪ من الفئران. استخدام الحقن ستيريوتاكسيك الثنائية، كما هو الحال في هذه الدراسة، أصابت بنجاح 100٪ من الفئران (ن = 6 أو ن = 4، على التوالي) يتضح من الكشف عن EcoHIV-EGFP في الدماغ سبعة أيام بعد الحقن.
وقد أظهرت الدراسات السابقة أن العدوى من قبل EcoHIV في الماوس متورطة بقوة أن ميكروجليا الدماغ هي عرضة للغاية للعدوى فيروس EcoHIV3. في هذه الدراسة، جنبا إلى جنب مع Iba1 (علامة الخلية المجهرية) مناعة، لوحظ توطين مشارك كبير لإشارة EGFP مع خلايا Iba1+ ، مما يشير بقوة إلى أن microglia كانت نوع الخلية الرئيسي لعدوى EcoHIV في دماغ الفئران. ملاحظات من عدوى EcoHIV كبيرة في microglia تتسق مع البيانات في الفئران المصابة EcoHIV6، فضلا عن فيروس نقص المناعة البشرية -1 الأفراد المصلية15 وغيرها من النظم البيولوجية المستخدمة عادة لنموذج فيروس نقص المناعةالبشرية 16،17. كما قمنا بالحقن المداري الرجعية من EcoHIV-EGFP في فئران F344/N وأشارت البيانات أيضا إلى التعبير العالي عن EcoHIV-EGFP في كل من القشرة والدوران الانبعاجي بعد سبعة أيام فقط (البيانات غير مبينة). في المقابل ، أدى حقن I.P. من EcoHIV في فئران F344 /N إلى تعبير فيروسي لا يمكن اكتشافه في دماغ الفئران ، inspite من جرعات عالية من فيروس EcoHIV العدسي.
وفيما يتعلق بهذا البروتوكول، ينبغي للباحثين التأكد من أن الوسط المكيف، بما في ذلك عبوة EcoHIV lentivirus في خلايا FT 293، يتركز ويتأزم قبل استخدامه للحقن المجسم. هذه الخطوات حاسمة لضمان نتائج متسقة ويمكن تكرارها عبر التجارب. وعلاوة على ذلك، وجدنا أيضا أن تم نشر العدوى EcoHIV من الحقن ستيريوتاكسيك في الدماغ إلى أنسجة الطحال في 8 أسابيع بعد الحقن. وفي الوقت نفسه، لوحظ عجز في المعالجة الزمنية في الفئران المصابة بفيروس نقص في الإصابة بفيروس نقص في الفوسف في وقت مبكر من 14 يوما وحافظ عليه خلال 8 أسابيع بعد الإصابة (الوقت التجريبي الحالي للمحطة، الشكل 2). بالمقارنة مع نموذج العدوى EcoHIV المعمم في الفئران ، فإن الحقن المجسم الإقليمي الأكثر تحديدا ل EcoHIV أنتج عدوى فعالة بفيروس نقص المناعة البشرية في مناطق الدماغ وأسفر عن عجز في المعالجة الزمنية في الفئران ، وهو أمر أساسي لدراسة الخلل العصبي المعرفي المرتبط بفيروس نقص المناعة البشرية.
وتشمل القيود التي توفر المزيد من الفرص للبروتوكول الحالي تحديد أنواع الخلايا الأخرى مثل الخلايا العصبية والخلايا الفلكية، ودراسة زمنية للتغيرات في التعبير EcoHIV-EGFP بعد العدوى للإشارة إلى تكرار الفيروسية والتأخر في الدماغ، ودراسة طولية لمعالجة الآثار المحتملة للعجز العصبي المعرفي المرتبط بفيروس نقص المناعة البشرية، وتقييم ما إذا كان الحقن المجسم من EcoHIV يتهرب من الجهاز المناعي زيادة انتشار التعبير الفيروسي في جميع أنحاء B (أودي) بالإضافة إلى ذلك ، يجب اختبار هذا على سلالات الفئران الأخرى لتأكيد تعميم عدوى EcoHIV في الفئران.
ولا يوجد لدى أي من أصحاب البلاغ تضارب في المصالح للإعلان عنه.
تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد القومية للصحة منح HD043680، MH106392، DA013137، وNS100624.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved