Summary

Ex Vivo Infección de murino Epidermis con virus herpes simplex tipo 1

Published: August 24, 2015
doi:

Summary

The skin is one target tissue of the human pathogen herpes simplex virus type 1 (HSV-1). To explore the invasion route of HSV-1 into tissue, we established an ex vivo infection model of murine epidermal sheets which represent the outermost layer of skin.

Abstract

Para entrar en su huésped humano, virus herpes simplex tipo 1 (HSV-1) debe superar la barrera de la mucosa superficies, la piel o córnea. HSV-1 Objetivos queratinocitos durante la entrada inicial y establece una infección primaria en el epitelio, que es seguido por la infección latente de las neuronas. Después de la reactivación, los virus pueden ser evidentes en los sitios de mucocutáneas que aparecen como vesículas en la piel o úlceras de la mucosa. Cómo HSV-1 invade la piel o la mucosa y llega a sus receptores es poco conocido. Para investigar la ruta invasión de HSV-1 en el tejido epidérmico en el nivel celular, se estableció un modelo ex vivo de la infección epidermis murino, que representa el sitio de la infección primaria y recurrente en la piel. El ensayo incluye la preparación de la piel murina. La epidermis se separa de la dermis mediante el tratamiento dispasa II. Después de que las láminas epidérmicas que flota en el medio que contiene el virus, el tejido es fija y la infección puede ser visualizado en diversos momentos después de la infección portinción de las células infectadas con un anticuerpo contra el HSV-1 ICP0 proteína inmediata temprana. -Expresión de ICP0 células se puede observar en la capa basal de queratinocitos ya en 1,5 hr después de la infección. Con tiempos más largos de infección, las células infectadas se detectan en las capas suprabasales, lo que indica que la infección no se limita a los queratinocitos basales, pero el virus se propaga a otras capas en el tejido. El uso de láminas epidérmicas de varios modelos de ratón, el protocolo de la infección permite la determinación de la implicación de los componentes celulares que contribuyen a HSV-1 invasión en el tejido. Además, el ensayo es adecuado para poner a prueba inhibidores en el tejido que interfieren con los pasos iniciales de entrada, propagación de célula a célula y la producción de virus. Aquí se describe el protocolo ex vivo infección en detalle y presentamos nuestros resultados utilizando ratones nectin-1- o Hvem deficiente.

Introduction

El virus del herpes simple (VHS) puede causar una serie de enfermedades en los seres humanos a partir de lesiones mucocutáneas sin complicaciones leves a las infecciones que amenazan la vida. HSV tipo 1 (HSV-1) está predominantemente asociado con las infecciones orofaciales y la encefalitis, mientras que HSV tipo 2 (HSV-2) más probable causa infecciones genitales 1. Si bien hay un avance significativo en la comprensión de cómo el VHS entra en las células en cultivo, se inicia la infección y produce progenie viral, sabemos poco sobre la vía viral invasión (s) en el tejido a nivel celular 2. Para los estudios de la piel HSV o infecciones de las mucosas, ratones, conejos y cobayas se han utilizado como modelos animales. Infección de la piel fue establecida por la inyección intradérmica o por el rascado de la piel en la presencia de virus, y desarrollo de la enfermedad se correlacionó con la producción de virus. Estos métodos ayudaron a entender varios aspectos de la patogénesis de la enfermedad, y se utilizan para evaluar fármacos antivirales. Para estudiar la infección por HSV en el tissuNivel E, se han aplicado modelos de piel humana organotípicos. A medida que la tasa de infección está restringida de estas culturas balsa, sólo un número limitado de estudios de investigación de la infección, propagación viral y los efectos de los componentes antivirales han sido publicados 3-6.

Para caracterizar determinantes celulares que juegan un papel en la infección por HSV-1 en el epitelio intacto, hemos establecido un protocolo para estudios ex vivo de infección de la epidermis murinos 7. Se preparó a partir de la piel recién nacidos o de las colas de ratones adultos. Desde HSV-1 no podía infectar muestras de piel completas, que fueron sumergidos en un medio que contiene el virus, separamos la epidermis de la dermis mediante el tratamiento dispasa II. Después de flotación de las hojas epidérmicas en un medio que contiene el virus, las células infectadas se pueden visualizar en la capa basal de la epidermis en las varias horas después de la infección (pi) 7. Para visualizar el inicio de la infección en las células individuales antes de la replicación viral de unand producción de virus, se tiñeron con un anticuerpo contra la proteína de las células infectadas 0 (ICP0), que es una de las primeras proteínas expresadas durante HSV-1 infección. La localización celular de ICP0 pasa a través de fases distintas durante la infección temprana. Mientras ICP0 está presente en focos nucleares durante una etapa temprana de la expresión génica viral, relocalización de ICP0 al citoplasma indica una fase posterior de la infección 8.

Se utilizó el ensayo ex vivo infección de láminas epidérmicas de diferentes modelos de ratón para probar el papel potencial de diversos factores celulares durante la infección. Para hacer frente al impacto de Rac1 como un regulador clave de la dinámica de la actina, estamos infectados la epidermis de ratones con una deleción-queratinocitos específica del gen Rac1 9. Este modelo nos permitió estudiar las consecuencias de la deficiencia de Rac1 en la eficiencia de HSV-1 infección en capas de queratinocitos epidérmicos. La comparación con la epidermis infectados de camada de control rerevelado ninguna diferencia significativa, lo que indica que la ausencia de Rac1 no tuvo efecto sobre la iniciación de la infección en la capa basal de la epidermis 7. El uso de otros modelos de ratón nos ha permitido abordar la cual los receptores celulares median entrada en la epidermis. La infección de láminas epidérmicas de cualquiera nectin-1- o ratones deficientes en Hvem con HSV-1 reveló que la entrada viral inicial en el tejido depende fuertemente de la presencia de nectin-1 10. Además, nuestros resultados demuestran que Hvem también puede servir como receptor en la epidermis murinos, aunque menos eficiente que nectin-1 10.

Para hacer frente a la distribución espacial de las células infectadas en las capas epidérmicas, visualizamos expresión ICP0 en secciones de tejido y los montajes enteros epidérmico (Figura 1). En cryosections de piel completa, no hay células que expresan ICP0 se detectan (Figura 1). En contraste, cryosections de láminas epidérmicas demuestran citoplásmicaICP0 expresión en la capa basal ya a las 3 horas pi (Figura 1). En épocas posteriores, virus se propague a suprabasal capas se puede visualizar. La distribución espacial de las células infectadas en la capa basal se puede seguir fácilmente en preparaciones completas epidérmico (Figura 1). Tras la infección con HSV-1 en 100 PFU / célula, aproximadamente el 50% de los queratinocitos basales de la epidermis interfolicular muestran expresión ICP0 en 1,5 hr pi En este punto de tiempo de las células infectadas expresan más ICP0 nuclear. La relocalización de ICP0 al citoplasma que indica una etapa posterior de la expresión génica temprana está presente en casi todas las células en 3 pi hr (Figura 1). Estos modos de visualización de las células infectadas ex vivo sobre HSV-1 infección proporcionan un poderoso ensayo para estudiar el efecto de los inhibidores o de componentes celulares mutados eliminados / en la entrada viral y la propagación en el tejido.

Protocol

Declaración de Ética. La preparación de láminas epidérmicas de los animales sacrificados se lleva a cabo en estricta conformidad con las recomendaciones de la Guía de Landesamt für Natur, Umwelt y Verbraucherschutz, Renania del Norte-Westfalia (Alemania). El estudio fue aprobado por LANUV NRW (Número 8.84-02.05.20.13.018). 1. Preparación de los instrumentos y medios de cultivo Cultivar láminas epidérmicas en medio de Eagle modificado por Dul…

Representative Results

El reto del método es para preparar láminas epidérmicas en el que HSV-1 puede penetrar desde la capa basal. El paso crítico es la separación de la epidermis de la dermis mediante el tratamiento dispasa II, que, dependiendo de la cepa de ratón, necesita ser adaptado. La concentración de dispasa II puede variar de 2,5 a 5 mg / ml, y el tiempo de incubación de 20 a 45 min. La tinción de la proteína de filamentos intermedios de queratina 14 permite fácilmente predecir si la capa epidérmica basal puede estar infe…

Discussion

Cuando las hojas epidérmicas de la piel del adulto de ratones C57BL / 6 están infectadas con HSV-1 a aproximadamente 100 UFP / célula, se observa infección en casi todas las células de la capa basal en la epidermis interfolicular mientras que las dosis de virus más bajos se correlacionan con células menos infectados y una más lenta el progreso de la infección. En general, los folículos pilosos muestran un número variable de células infectadas; mientras que la mayoría de los más pequeños queratinocitos que…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Damos las gracias a Peter Staeheli para proporcionar ratones B6.A2G-MX1 y Semra Özcelik de asesoramiento técnico.

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Alemana de Investigación a través SFB829 y KN536 / 16, y el Köln fortuna Programa / Facultad de Medicina de la Universidad de Colonia.

Materials

DMEM/high glucose/GlutaMAX Life Technologies 31966047 needed for cultivation of epidermal sheets
dispase II powder Roche 4942078001 has to be solved in heated PBS
enzyme-free cell dissociation solution Sigma C5914 needed for very gentle dissociation of epidermal sheets
TrypLE select cell dissociation solution Life Technologies 12563-029 needed for dissociation of epidermal sheets
chelex 100 resin Bio-Rad 142-2832 needed for chelation of polyvalent metal ions from the fetal calf serum
gelatin from cold water fish skin  Sigma G7765 needed for minimization of non-specific antibody binding
Keratin 14 Polyclonal Antibody (AF64) (conc.: 1 mg/ml) Covance PRB-155P used to visualize the intermediate filament keratin 14 which is a marker of the basal layer of the epidermis
Mouse IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor® 488 conjugate (conc.: 2 mg/ml) Life Technologies A-11029 used as secondary antibodies
Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor® 555 conjugate (conc.: 2 mg/ml) Life Technologies A-21429 used as secondary antibodies
4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI dihydrochloride)                             (conc.: 0.1 mg/ml) Sigma 36670 used to counterstain the nucleus

Referencias

  1. Koelle, D. M., Corey, L. Herpes simplex: insights on pathogenesis and possible vaccines. Annu. Rev. Med. 59, 381-395 (2013).
  2. Roizman, B., Knipe, D. M., Whitley, R. J. Herpes simplex Viruses. Fields Virology. , 1823-1897 (2013).
  3. Syrjänen, S., Mikola, H., Nykänen, M., Hukkanen, V. In vitro establishment of lytic and nonproductive infection by herpes simplex virus type 1 in three-dimensional keratinocyte culture. J. Virol. 70, 6524-6528 (1996).
  4. Visalli, R. J., Courtney, R. J., Meyers, C. Infection and replication of herpes simplex virus type 1 in an organotypic epithelial culture system. Virology. 230, 236-243 (1997).
  5. Hukkanen, V., Mikola, H., Nykänen, M., Syrjänen, S. Herpes simplex virus type 1 infection has two separate modes of spread in three-dimensional keratinocyte culture. J. Gen. Virol. 80, 2149-2155 (1999).
  6. Gescher, K., et al. Inhibition of viral adsorption and penetration by an aqueous extract from Rhododendron ferrugineum L. as antiviral principle against herpes simplex virus type-1. Antiviral Res. 82, 408-413 (2010).
  7. Petermann, P., Haase, I., Knebel-Mörsdorf, D. Impact of Rac1 and Cdc42 signaling during early herpes simplex virus type 1 infection of keratinocytes. J. Virol. 83, 9759-9772 (2009).
  8. Everett, R. D., Maul, G. G. HSV-1 IE protein Vmw110 causes redistribution of PML. EMBO J. 13, 5062-5069 (1994).
  9. Chrostek, A., et al. Rac1 is crucial for hair follicle integrity but is not essential for maintenance of the epidermis. Mol. Cell. Biol. 26, 6957-6970 (2006).
  10. Petermann, P., et al. Entry mechanisms of Herpes Simplex Virus Type 1 into murine epidermis: Involvement of nectin-1 and HVEM as cellular receptors. J. Virol. 89, 262-274 (2015).
  11. McGeoch, D. J., et al. The complete DNA sequence of the long unique region in the genome of herpes simplex virus type 1. J. Gen. Virol. 69, 1531-1574 (1988).
  12. Schelhaas, M., Jansen, M., Haase, I., Knebel-Mörsdorf, D. Herpes simplex virus type 1 exhibits a tropism for basal entry in polarized epithelial cells. J. Gen. Virol. 84, 2473-2484 (2003).
  13. Braun, K. M., Niemann, C., Jensen, U. B., Sundberg, J. P., Silva-Vargas, V., Watt, F. M. Manipulation of stem cell proliferation and lineage commitment: visualisation of label-retaining cells in wholemounts of mouse epidermis. Development. 130, 5241-5255 (2003).
  14. Rahn, E., Petermann, P., Hsu, M. J., Rixon, F. J., Knebel-Mörsdorf, D. Entry pathways of herpes simplex virus type 1 into human keratinocytes are dynamin- and cholesterol-dependent. PLoS One. 6, e25464 (2011).
  15. Everett, R. D., Cross, A., Orr, A. A truncated form of herpes simplex virus type 1 immediate-early protein Vmw110 is expressed in a cell type dependent manner. Virology. 197, 751-756 (1993).
  16. Horisberger, M. A., Staeheli, P., Haller, O. Interferon induces a unique protein in mouse cells bearing a gene for resistance to influenza virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 80, 1910-1914 (1983).
  17. Christian, A. E., Haynes, M. P., Phillips, M. C. Use of cyclodextrins for manipulating cellular cholesterol content. J. Lipid Res. 38, 2264-2272 (1997).
  18. Ilangumaran, S., Hoessli, D. C. Effects of cholesterol depletion by cyclodextrin on the sphingolipid microdomains of the plasma membrane. Biochem. J. 335, 433-440 (1998).
  19. Yancey, P. G., et al. Cellular cholesterol efflux mediated by cyclodextrins: Demonstration of kinetic pools and mechanism of efflux. J. Biol. Chem. 271, 16026-16034 (1996).
  20. Montgomery, R. I., Warner, M. S., Lum, B. J., Spear, P. G. Herpes simplex virus-1 entry into cells mediated by a novel member of the TNF/NGF receptor family. Cell. 87, 427-436 (1996).
  21. Geraghty, R. J., Krummenacher, C., Cohen, G. H., Eisenberg, R. J., Spear, P. G. Entry of alphaherpesviruses mediated by poliovirus receptor-related protein 1 and poliovirus receptor. Science. 280, 1618-1620 (1998).
  22. Taylor, J. M., Lin, E., Susmarski, N., Yoon, M., Zago, A., Ware, C. F., Pfeffer, K., Miyoshi, J., Takai, Y., Spear, P. G. Alternative entry receptors for herpes simplex virus and their roles in disease. Cell Host Microbe. 2, 19-28 (2007).
  23. Barron, M. J., Brookes, S. J., Draper, C. E., Garrod, D., Kirkham, J., Shore, R. C. The cell adhesion molecule nectin-1 is critical for normal enamel formation in mice. Hum. Mol. Genet. 17, 3509-3520 (2008).
  24. Wang, Y., Subudhi, S. K., Anders, R. A., Lo, J., Sun, Y., Blink, S., Wang, Y., Liu, X., Mink, K., Degrandi, D., Pfeffer, K., Fu, Y. X. The role of herpesvirus entry mediator as a negative regulator of T cell-mediated responses. J. Clin. Invest. 115, 711-717 (2005).
check_url/es/53046?article_type=t

Play Video

Citar este artículo
Rahn, E., Thier, K., Petermann, P., Knebel-Mörsdorf, D. Ex Vivo Infection of Murine Epidermis with Herpes Simplex Virus Type 1. J. Vis. Exp. (102), e53046, doi:10.3791/53046 (2015).

View Video