Method Article
Эта методология, которая включала пероральное кормление и инфекцию внутригрудных инъекций, могла эффективно оценить влияние барьеров средней кишки и/или слюнных желез на арбовирусную инфекцию.
Вирусы, переносимые комарами (MBV), которые являются инфекционными патогенами для позвоночных, распространяются многими видами комаров, представляя серьезную угрозу для здоровья населения. После попадания в организм вирусы должны преодолеть барьер средней кишки комара, чтобы достичь гемолимфы, откуда они потенциально могут распространиться на слюнные железы. Когда комар кусает, эти вирусы распространяются на новых позвоночных хозяев. Точно так же комар может подхватывать разные вирусы. Как правило, только крошечная часть вирусов может проникать в слюнные железы через кишечник. На эффективность передачи этих вирусов в железы влияют два физических барьера, обнаруженных у разных видов комаров: барьеры средней кишки и барьеры слюнных желез. Этот протокол представляет собой метод обнаружения вируса в слюнных железах Aedes aegypti после перорального кормления и внутригрудной инъекционной инфекции. Кроме того, определение того, препятствуют ли кишки и/или слюнные железы распространению вируса, может помочь в оценке риска MBV, передаваемых Aedes aegypti.
Переносимые комарами вирусы (MBV), гетерогенная группа РНК-вирусов, могут сохраняться в комарах-переносчиках и впоследствии распространяться на позвоночныххозяев1. Клинически значимые MBV в основном распространены в четырех семействах вирусов, а именно Flaviviridae, Togaviridae, Reoviridae и Peribunyavividae 2,3. В последние десятилетия эти вирусы были зарегистрированы по всему миру, вызывая проблемы общественного здравоохранения. Будучи одним из наиболее известных МБВ, вирус денге (DENV) стал наиболее распространенным возникающим или вновь возникающим арбовирусом в более чем 100 странах за последние 20 лет4. С момента обнаружения вируса Зика (ZIKV) внутри страны почти все тропические и субтропические страны и территории континента сообщили о случаях инфицирования людей вирусом ZIKV5. Чтобы оценить риск передачи вируса, многочисленные исследования в последние годы были сосредоточены на компетентности комаров-переносчиков этих вирусов 6,7. В связи с этим крайне важно эффективно предотвращать трансмиссивные болезни и бороться с ними.
Aedes aegypti (Ae. aegypti), один из комаров, которых легче всего выращивать в лаборатории, является важным переносчиком DENV, ZIKV, вируса чикунгунья (CHIKV) и вируса желтой лихорадки (YFV)8. Долгое время Ae. aegypti был найден исключительно на африканском континенте и в Юго-Восточной Азии, но в последние годы он колонизировал почти все континенты9. Кроме того, глобальная численность Ae. aegypti постоянно растет, и, по оценкам, к концу столетия она увеличится на 20%10. В период с 2004 по 2009 гг. в Китае наблюдалось явное увеличение компетентности переносчиков Ae. aegypti для DENV из-за более высоких дневных температур11. Статус Ae. aegypti как патогенного переносчика значительно повысился в Китае. Следовательно, для решения этих проблем необходимо исследовать векторную способность Ae. aegypti передавать вирусы.
Как членистоногое-гематофаг, самка комара прокалывает кожу позвоночного хозяина и питается кровью. Комары иногда приобретают вирусы от инфицированных вирусом хозяев, а затем передают вирусы новому хозяину. Таким образом, для определения компетентности переносчиков комаров кормят искусственной кровяной мукой, содержащей арбовирусы, через систему кормления в лабораторных условиях12. Отдельные комары разделяются на головы, тела и выделения слюны через несколько дней после заражения. Для измерения вирусной инфекции, скорости распространения и передачи титры вируса были обнаружены с помощью количественной ПЦР с обратной транскрипцией (qRT-PCR) или анализа бляшек. Однако не у всех комаров развиваются инфекции средней кишки и способность передавать вирус следующему хозяину после кормления кровью. Это связано с физиологическими барьерами комаров, которые препятствуют проникновению патогенов в организм и играют жизненно важную роль в их врожденном иммунитете13. Барьеры средней кишки, особенно инфекционный барьер средней кишки (MIB) и барьер побега средней кишки (MEB), влияют на то, может ли вирус системно инфицировать вектора и эффективность, с которой он распространяется. Он препятствует анализу инфекции других тканей, таких как слюнные железы, которые также проявляют инфекцию слюнных желез и избегают барьеров13,14. Чтобы лучше охарактеризовать инфекцию средней кишки и слюнных желез у переносчика, здесь представлен подробный протокол перорального кормления и внутригрудной инокуляции арбовируса Ae. aegypti. Этот протокол может быть применен к дополнительным арбовирусным инфекциям у различных комаров-переносчиков, таких как инфекция DENV и ZIKV у Aedes spp., и может оказаться практически осуществимой процедурой.
1. Подготовка вирусов и комаров
2. Подготовка к инфекции полости рта
3. Выполните инфекцию полости рта
ПРИМЕЧАНИЕ: Все этапы были выполнены в лаборатории ACL-2. Процесс должен выполняться в бардачке, чтобы предотвратить побег комаров.
4. Подготовка к внутригрудной прививке
5. Выполните вирусную инъекцию под препарирующим микроскопом
ПРИМЕЧАНИЕ: Все этапы были выполнены в лаборатории ACL-2.
6. Обработка зараженных самок комаров
ПРИМЕЧАНИЕ: У каждой самки комара были препарированы три разные ткани/органа: кишечник для расчета скорости вирусной инфекции (VIR), голова для расчета скорости распространения вируса (VDR) и слюна для расчета скорости передачи вируса (VTR). VIR был определен как количество комаров с вирус-положительными кишками. VDR был определен как количество комаров с вирус-положительными головами, деленное на количество комаров с вирус-положительными кишками на 100. VTR был определен как количество комаров с вирус-положительной слюной, деленное на количество комаров с вирус-положительными кишками на 100.
7. Анализ данных
Для изучения распределения EBIV у инфицированных комаров с помощью искусственного кормления кровью (конечный титр вируса составлял 6,4 x 106 БОЕ/мл) и внутригрудной инъекции (вирусная доза составила 340 БОЕ) определяли вирусные РНК в слюне, головах и кишках комаров через 10 дней после заражения (dpi).
Для Ae. aegypti титр вируса EBIV в кишечнике, головах и слюне внутригрудно инокулированных самок комаров был намного выше, чем у орально инфицированных самок комаров (рис. 2A-C). Уровень инфицирования и коэффициент распространения для внутригрудно инокулированных самок комаров составил 100%, а для орально инфицированных самок комаров составил 70% и 38,1% соответственно (рис. 2D, E). Уровень передачи инфекции для внутригрудных инокулированных самок комаров достигал 90%, но для орально инфицированных самок комаров составлял всего 4,8%. Это указывало на то, что кишечник Ae. aegypti оказывает сильное ингибирующее действие на передачу вируса.
Рисунок 1: Схема наконечника микропипетки и внутригрудной инъекции. (A) Вытянутый наконечник микропипетки перед тем, как сломать наконечник. (B) Правильно подготовленный наконечник микропипетки, пригодный для внутригрудной инокуляции. (C) Схема внутригрудной инъекции комаров. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Векторная компетентность взрослых комаров при пероральном кормлении и внутригрудной инокуляции. Инфицированных самок комаров инкубировали при 28 °C в течение 10 дней. Значение p ≤ 0,05 считалось статистически значимым. Непараметрический анализ Крускала-Уоллиса использовался для многократных сравнений и точного теста Фишера, где это было уместно. Эта цифра была изменена на основе исследования Xia et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Цель этого метода состояла в том, чтобы обеспечить всестороннюю оценку риска одного вируса, переносимого комарами, путем оценки компетентности переносчиков посредством перорального кормления и внутригрудной инокуляции.
В эксперименте с пероральным кормлением набухших комаров необходимо отбирать и переносить в новый контейнер, что представляет серьезную опасность для операторов. Причина этого заключается в том, что любой комар, включая неинфицированных комаров, может быть источником инфекции19. Следовательно, комары должны быть сначала анестезированы, как указано в протоколе, а затем должны быть выполнены последующие шаги. Важно отметить, что отбор набухших комаров и перенос их следует проводить в герметичном бардачке. Держите перчаточный ящик закрытым во время процесса, если в нем нет свободно перемещающихся комаров.
В эксперименте с инфекцией лучше, чтобы два человека работали вместе, и после того, как два человека подтвердят, что одновременно нет убегающих комаров, они могут открыть перчаточный ящик, чтобы предотвратить побег зараженных комаров. Если происходит побег, эти комары должны быть убиты или пойманы. Не рекомендуется убивать зараженных комаров голыми руками. Риск заражения операторов может быть снижен с помощью вакуумных аспираторов или других соответствующих инструментов (например, щипцов, кистей, рук в перчатках). После эксперимента продезинфицируйте внутреннюю часть перчаточного ящика и поверхность верстака обычным дезинфицирующим средством.
Большинство исследований, посвященных компетентности комаров-переносчиков вирусов, переносимых комарами, были сосредоточены исключительно на инфекции полости рта20,21. При инфекции полости рта вирусы должны преодолеть несколько тканевых барьеров, связанных со средней кишкой и слюнными железами, чтобы попасть в слюну14. Влияние средней кишки и слюнной железы на переносчиковую способность комаров в этом эксперименте не было продемонстрировано. Когда пероральное кормление и внутригрудная инъекция сочетаются, различные тканевые барьеры могут быть тщательно оценены. Согласно результатам этой процедуры, кишечник Ae. aegypti играет доминирующую роль в векторной компетентности вируса, и барьер слюнных желез может отсутствовать (рис. 2). Для этого наш протокол полезен для подтверждения наличия барьеров средней кишки или слюнных желез для арбовирусной инфекции.
Согласно методике, в образцах была идентифицирована только вирусная РНК. Другие исследования, такие как наблюдение вириона с помощью просвечивающего электронного микроскопа, подтверждение инфекции с помощью анализов бляшек или обнаружение вирусного белка с помощью иммунофлуоресцентного анализа, необходимы для подтверждения инфекционных вирусов в различных образцах. Эта методология может быть модифицирована и использована для инокуляции дополнительных вирусов, представляющих интерес, в широкий спектр комаров-переносчиков.
Авторам раскрывать нечего.
Эта работа была поддержана Уханьским проектом научно-технического плана (2018201261638501).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aedes aegypti | Rockefeller strain | ||
Automated nucleic acid extraction system | NanoMagBio | S-48 | |
BHK-21 cells | National Virus Resource Center, Wuhan Institute of Virology | ||
Buckets | |||
C6/36 cells | National Virus Resource Center, Wuhan Institute of Virology | ||
Carbon dioxide spray gun | wuhan Yihong | YHDFPCO2 | |
Centrifugal machine | Himac | CF16RN | |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad | CFX96 Touch | |
Ebinur Lake virus | Cu20-XJ isolation | ||
Formaldehyde | Wuhan Baiqiandu | B0003 | |
Glove box | |||
Glucose | Hushi | 10010518 | |
Immersion oil | Cargille | 16908-1 | |
Insect incubator | Memmert | HPP750T7 | |
Low Temperature Tissue Homogenizer Grinding Machine | Servicebio | KZ-III-F | |
Magnetic Virus Genome Extraction Kit | NanoMagBio | NMG0966-16 | |
mesh cages (30 x 30 x 30 cm) | Huayu | HY-35 | |
methylcellulose | Calbiochem | 17851 | |
mice feedstuff powder | BESSN | BS018 | |
Microelectrode Puller | WPI | PUL-1000 | PUL-1000 is a microprocessor controlled horizontal puller for making glass micropipettes or microelectrodes used in intracellular recording, patch clamp studies, microperfusion or microinjection. |
Mosquito net meshes | |||
Nanoject III Programmable Nanoliter Injector | Drummond | 3-000-207 | |
One Step TB Green PrimeScript PLUS RT-PCR Kit | Takara | RR096A | |
PBS, pH 7.4 | Gibco | C10010500BT | |
Penicillin/streptomycin | Gibco | 151140-122 | |
Petri dishes | |||
Plastic cupes (7 oz) | Hubei Duoanduo | ||
Plastic cups (24 oz) | Anhui shangji | PET32-Tub-1 | |
Plastic disposable droppers | Biosharp | BS-XG-O3L-NS | |
Refrigerator (-80 °C) | sanyo | MDF-U54V | |
Replacement Glass Capillaries | Drummond | 3-000-203-G/X | |
RPMI medium 1640 | Gibco | C11875500BT | |
Screw cap storage tubes (2 mL ) | biofil | FCT010005 | |
Shallow dishes | |||
Sponge | |||
Sterile defibrillated horse blood | Wuhan Purity Biotechnology | CDHXB413 | |
T75 culture flask | Corning | 430829 | |
The artificial mosquito feeding system | Hemotek | Hemotek PS6 | |
The dissecting microscope | ZEISS | stemi508 | |
The ice plates | |||
The mosquito absorbing machine | Ningbo Bangning | ||
The pipette tips | Axygen | TF | |
Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | 25200056 | |
Tweezers | Dumont | 0203-5-PO |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены