نموذج الفئران من عدوى الدماغ EcoHIV
Summary
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).
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 يم?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد القومية للصحة منح HD043680، MH106392، DA013137، وNS100624.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- Illenberger, J. M., et al. HIV Infection and Neurocognitive Disorders in the Context of Chronic Drug Abuse: Evidence for Divergent Findings Dependent upon Prior Drug History. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 15 (4), 715-728 (2020).
- Joseph, S. B., Swanstrom, R. The evolution of HIV-1 entry phenotypes as a guide to changing target cells. Journal of Leukocyte Biology. 103 (3), 421-431 (2018).
- Potash, M. J., et al. A mouse model for study of systemic HIV-1 infection, antiviral immune responses, and neuroinvasiveness. Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 102 (10), 3760-3765 (2005).
- Albritton, L. M., Tseng, L., Scadden, D., Cunningham, J. M. A putative murine ecotropic retrovirus receptor gene encodes a multiple membrane-spanning protein and confers susceptibility to virus infection. Cell. 57, 659-666 (1989).
- Geraghty, P., Hadas, E., Kim, B. H., Dabo, A. J., Volsky, D. J., Foronjy, R. HIV infection model of chronic obstructive pulmonary disease in mice. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 312 (4), 500-509 (2017).
- Gu, C. J., et al. EcoHIV infection of mice establishes latent viral reservoirs in T cells and active viral reservoirs in macrophages that are sufficient for induction of neurocognitive impairment. PLoS Pathogens. 14 (6), 1007061 (2018).
- Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Disease Models, Mechanisms. 9 (10), 1079-1087 (2016).
- Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel apparatus and method for drug reinforcement. Journal of Visualized Experiments. (42), e1998 (2010).
- Bertrand, S. J., Mactutus, C. F., Harrod, S. B., Moran, L. M., Booze, R. M. HIV-1 proteins dysregulate motivational processes and dopamine circuitry. Scientific Reports. 8 (1), 7869 (2018).
- McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology. 117 (3), 340-357 (1995).
- Li, H., Aksenova, M., Bertrand, S., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Quantification of filamentous actin (F-actin) puncta in rat cortical neurons. Journal of Visualized Experiments. (108), (2016).
- McLaurin, K. A., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Disruption of Timing: NeuroHIV Progression in the Post-cART Era. Scientific Reports. 9 (1), 827 (2019).
- McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. Journal of Visualized Experiments. (146), e58659 (2019).
- Li, H., McLaurin, K. A., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture. Journal of Visualized Experiments. (158), (2020).
- Ko, A., et al. Macrophages but not Astrocytes Harbor HIV DNA in the Brains of HIV-1-Infected Aviremic Individuals on Suppressive Antiretroviral Therapy. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 110-119 (2019).
- Sopper, S., et al. The effect of simian immunodeficiency virus infection in vitro and in vivo on the cytokine production of isolated microglia and peripheral macrophages from rhesus monkey. Virology. 220 (2), 320-329 (1996).
- Llewellyn, G. N., Alvarez-Carbonell, D., Chateau, M., Karn, J., Cannon, P. M. HIV-1 infection of microglial cells in a reconstituted humanized mouse model and identification of compounds that selectively reverse HIV latency. Journal of NeuroVirology. 24 (2), 192-203 (2018).
