Summary

זיהום Ex Vivo של Murine אפידרמיס עם סוג וירוס הרפס סימפלקס 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

כדי להיכנס למארח האנושי שלה, סוג נגיף הרפס סימפלקס 1 (HSV-1) חייב להתגבר על המחסום של משטחים, עור, או קרנית רירית. HSV-1 מטרות קרטינוציטים בכניסה ראשונית וקובעות זיהום עיקרי באפיתל, שאחריו זיהום סמוי של תאי עצב. לאחר הפעלה מחדש, וירוסים יכולים להיות ברורים באתרי mucocutaneous המופיעים כשלפוחית ​​עור או כיבים ברירית. איך HSV-1 פולש עור או רירי ומגיע הקולטנים שלו הוא הבין היטב. כדי לחקור את מסלול הפלישה של HSV-1 לרקמת אפידרמיס ברמה התאית, הקמנו מודל vivo לשעבר זיהום של עור בעכברים, המייצג את האתר של זיהום ראשוני וחוזר בעור. Assay כולל הכנת העור בעכברים. האפידרמיס מופרד מהעור על ידי טיפול dispase השני. לאחר צף גיליונות אפידרמיס על מדיום המכיל וירוס, הרקמה היא קבועה וזיהום יכול להיות דמיין בpostinfection זמנים שונים על ידימכתים תאים נגועים בנוגדן נגד חלבון ICP0 HSV-1 מוקדם המיידי. להביע ICP0 תאים ניתן להבחין בשכבת keratinocyte הבסיסית כבר ב1.5 postinfection שעות. עם זמני זיהום יותר, תאים נגועים מתגלים בשכבות suprabasal, מצביעים על כך שהזיהום אינו מוגבל לקרטינוציטים הבסיסיים, אבל הווירוס מתפשט לשכבות אחרות ברקמות. שימוש בגיליונות אפידרמיס של מודלים עכבר שונים, פרוטוקול הזיהום מאפשר קביעת המעורבות של מרכיבים תאיים שתורמים לפלישת HSV-1 לרקמות. בנוסף, assay מתאים לבחון מעכבים ברקמה שמפריעים לצעדי כניסה הראשוניים, התפשטות תא אל התא וייצור וירוס. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול זיהום vivo לשעבר בפירוט ולהציג את התוצאות שלנו באמצעות עכברי nectin-1- או HVEM הלקוי.

Introduction

וירוס הרפס סימפלקס (HSV) עלול לגרום למגוון של מחלות בבני אדם מנגעי mucocutaneous מסובכים קלים לזיהומים מסכני חיים. סוג HSV 1 (HSV-1) קשור דומיננטי עם זיהומים ודלקת המוח orofacial, ואילו HSV מסוג 2 (HSV-2) סביר יותר גורם לזיהומים באברי המין 1. אמנם יש התקדמות משמעותית בהבנה כיצד HSV נכנס תאים בתרבית, יוזם זיהום ומייצר צאצאים נגיפיים, אנחנו יודעים מעט מאוד על מסלול ויראלי הפלישה (ים) לתוך רקמה ברמה התאית 2. ללימודים של עור HSV או זיהומים ברירית, עכברים, ארנבות ושרקנים שימשו כמודלים של בעלי חיים. דלקת עור הוקמה על ידי הזרקה תוך-או על ידי מגרד את העור בנוכחות של וירוס, והתפתחות מחלה הייתה מתואמת עם ייצור וירוס. שיטות אלה עזרו להבין היבטים שונים של היווצרות מחלה, והם משמשים להערכת תרופות אנטי. ללמוד זיהום HSV בtissuרמת ה, מודלים עור אנושיים organotypic יושמו. כשיעור הזיהום מוגבל בתרבויות רפסודה אלה, רק מספר מוגבל של מחקרים חוקרים זיהום, התפשטות נגיפית ואת ההשפעות של רכיבים אנטי פורסמו 3-6.

כדי לאפיין גורמים סלולריים שמשחקים תפקיד בזיהום HSV-1 באפיתל שלם, הקמנו פרוטוקול ללימודי זיהום vivo לשעבר של האפידרמיס עכברי 7. עור הוכן מתינוקות או מהזנבות של עכברים בוגרים. מאז HSV-1 לא יכל להדביק דגימות עור מלאים, שהיו שקועים במדיום המכיל וירוס, נפרדנו מהאפידרמיס הדרמיס על ידי הטיפול השני dispase. לאחר צף של גיליונות אפידרמיס על מדיום המכיל וירוס, ניתן דמיינו תאים נגועים בשכבת בסיס אפידרמיס בpostinfection השונים פעמים (PI) 7. כדי להמחיש את החניכה של זיהום בתאים בודדים לפני שכפול נגיפיND ייצור וירוס, אנחנו מוכתמים עם נוגדן נגד החלבון נגוע תא 0 (ICP0), שהוא אחד מהחלבונים הראשונים הביעו במהלך זיהום HSV-1. הלוקליזציה הסלולרית של ICP0 עוברת דרך שלבים ברורים בזיהום מוקדם. בעוד ICP0 נמצא במוקדי גרעין בשלב מוקדם של ביטוי גנים נגיפי, relocalization של ICP0 לציטופלסמה מציין שלב הבא של זיהום 8.

אנו משמשים assay זיהום vivo לשעבר של גיליונות אפידרמיס ממודלי עכבר שונים על מנת לבחון את התפקיד הפוטנציאלי של גורמים סלולריים שונים במהלך הדבקה. כדי לטפל בהשפעה של Rac1 כרגולטור מרכזי של דינמיקה אקטין, אנחנו נגועים האפידרמיס של עכברים עם מחיקת keratinocyte הספציפית של גן Rac1 9. מודל זה מאפשר לנו ללמוד את ההשלכות של Rac1 הלקוי על היעילות של זיהום HSV-1 בשכבות keratinocyte אפידרמיס. ההשוואה לעור נגוע של המלטת שליטה מחדשvealed אין הבדל משמעותי, מצביע על כך שהעדר Rac1 לא היה השפעה על תחילתו של זיהום בשכבת הבסיס של האפידרמיס 7. השימוש במודלים של עכברים נוספים אפשרו לנו לטפל בי קולטנים סלולריים לתווך כניסה לאפידרמיס. הדבקת גיליונות אפידרמיס משני nectin-1- או עכברי HVEM לקויים עם HSV-1 עולה כי הכניסה הנגיפית הראשונית לרקמה מאוד תלויה בנוכחותו של nectin-1 10. יתר על כן, התוצאות שלנו מראות כי HVEM גם יכול לשמש כקולטן בעור בעכברים, אם כי בצורה פחות יעיל מאשר nectin-1 10.

כדי לטפל בפריסה המרחבית של תאים נגועים בשכבות אפידרמיס, אנחנו לדמיין ביטוי ICP0 בסעיפים רקמות וmounts אפידרמיס השלם (איור 1). בcryosections של עור מלא, לא להביע תאי ICP0 מזוהים (איור 1). לעומת זאת, cryosections של גיליונות אפידרמיס להפגין cytoplasmicביטוי ICP0 בשכבת הבסיס כבר בשעת 3 pi שעות (איור 1). בתקופות מאוחרות יותר, נגיפי מתפשט לsuprabasal שכבות ניתן דמיין. הפריסה המרחבית של תאים נגועים בשכבת הבסיס יכולה להיות בקלות מיושמת בmounts אפידרמיס השלם (איור 1). על זיהום HSV-1 ב 100 PFU / תא, כ -50% מקרטינוציטים הבסיס באפידרמיס interfollicular להראות ביטוי ICP0 1.5 pi משאבי אנוש בנקודה זו בזמן תאים הנגועים ביותר להביע ICP0 הגרעיני. Relocalization של ICP0 לציטופלסמה המציין שלב מאוחר יותר של ביטוי גנים המוקדם נמצא כמעט בכל התאים בשעה 3 pi (איור 1). מצבים אלה של הדמיה תאים נגועים על זיהום HSV-1 vivo לשעבר מספקים assay רב עוצמה כדי לחקור את ההשפעה של מעכבים או של רכיבים סלולריים מוטציה נמחקו / בכניסת ויראלי והתפשטות ברקמה.

Protocol

הצהרת אתיקה. הכנת גיליונות אפידרמיס מחיות הקריבו מתבצעת בהתאם קפדן עם ההמלצות של המדריך של Landesamt für נאטור, Umwelt וVerbraucherschutz, Northrhine-וסטפליה (גרמניה). המחקר אושר על ידי LANUV NRW (מספר 8.84-02.05.20.13.018). 1. הכנה…

Representative Results

האתגר של השיטה הוא להכין גיליונות אפידרמיס שלתוכו HSV-1 יכול לחדור משיכבת הבסיס. השלב הקריטי הוא ההפרדה של האפידרמיס מהדרמיס על ידי טיפול dispase השני, אשר, בהתאם לזן העכבר, צריך להיות מותאמות. הריכוז של dispase השנייה יכול לנוע 2.5-5 מ"ג / מיליליטר, וזמן דגירה 20-45 דקות. ההכתמה ש?…

Discussion

כאשר גיליונות אפידרמיס של עור בוגר מC57BL / 6 נגועים HSV-1 בכ -100 PFU / תא, אנו רואים זיהום כמעט בכל תאים של שכבת הבסיס באפידרמיס interfollicular בעוד מינונים נמוכים וירוס לתאם עם תאים נגועים פחות ואיטי יותר התקדמות של זיהום. באופן כללי, זקיקי שיער להראות מספר משתנה של תאים נגועים; בעו?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים פיטר Staeheli למתן עכברי B6.A2G-Mx1 וSemra Özcelik לייעוץ טכני.

עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר הגרמנית דרך SFB829 וKN536 / 16, וקלן Fortune תכנית / הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת קלן.

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

References

  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/kr/53046?article_type=t

Play Video

Cite This Article
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