Summary

Экс Vivo Заражение мышиных эпидермиса с вирусом простого герпеса типа 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

Чтобы ввести свой человеческий хозяина, вирус простого герпеса типа 1 (ВПГ-1), должны преодолеть барьер слизистой оболочки поверхностей, кожи, или роговицы. ВПГ-1 кератиноцитов цели во время начальной записи и устанавливает первичной инфекции в эпителии, за которым следует латентной инфекции нейронов. После реактивации, вирусы могут стать очевидным при кожно-сайтов, которые появляются, как пузырьки кожи и слизистых язв. Как ВПГ-1 поражает кожу или слизистую оболочку и достигает его рецепторы плохо понял. Для исследования вторжения маршрут ВПГ-1 в эпидермальной ткани на клеточном уровне, мы установили экс естественных условиях инфекция модель мышиных эпидермиса, который представляет сайт первичной и рецидивирующей инфекции в коже. Анализ включает в себя подготовку мышиной кожи. Эпидермис отделен от дермы путем обработки диспаза II. После плавающей эпидермиса листа на вирус среде, содержащей, ткань является фиксированной и инфекция может быть визуализированы в разное время по постинфекционныеокрашивания инфицированных клеток с антителами против ВПГ-1 немедленного раннего ICP0 белка. ICP0-экспрессирующих клеток может наблюдаться в базальном слое кератиноцитов уже на 1,5 ч постинфекционные. С более длительным временем инфекции, инфицированные клетки обнаружены в супрабазальных слоев, указывая, что инфекция не ограничивается базальных кератиноцитов, но вирус распространяется на другие слои в ткани. Использование эпидермиса листы различных мышиных моделях, протокол инфекции позволяет определить участие клеточных компонентов, которые способствуют ВПГ-1 в ткани вторжения. Кроме того, анализ подходит для тестирования ингибиторов в тканях, которые мешают начальных шагов входа, распространение клетки к клетке и производство вирусов. Здесь мы опишем экс естественных условиях протокол инфекции в деталях и представить наши результаты, используя nectin-1- или Hvem-дефицитных мышей.

Introduction

Вирус простого герпеса (ВПГ) может вызвать целый ряд заболеваний у людей с умеренными неосложненных поражений слизистых до угрожающих жизни инфекций. ВПГ 1 (HSV-1) преимущественно связана с орофациальных инфекций и энцефалита, тогда как ВПГ 2 (HSV-2), более вероятно вызывает генитальные инфекции 1. В то время как существует значительный прогресс в понимании того, как ВПГ входит в культуре клеток, инициирует инфекции и производит потомство вирусной, мы мало знаем о вирусной инвазии пути (ов) в ткани на клеточном уровне 2. Для изучения HSV кожи или слизистой оболочки, инфекции мышей, кроликов и морских свинок были использованы в качестве модельных животных. Инфекции кожи был создан внутрикожной инъекцией или царапин кожи в присутствии вируса, и развитие болезни коррелирует с продукции вируса. Эти методы помогли понять различные аспекты патогенеза заболевания, и используются для оценки противовирусные препараты. Для изучения HSV-инфекции в Tissuе уровня, органотипической модели кожи человека были применены. Как скорость распространения инфекции ограничен в этих плот культур, лишь ограниченное число исследований следственных инфекции, распространение вируса и последствий антивирусных компонентов были опубликованы 3-6.

Для того чтобы охарактеризовать клеточные детерминанты, которые играют роль в HSV-1 инфекции в неповрежденной эпителия, мы создали протокол для бывших естественных инфекции исследований мышиных эпидермиса 7. Кожа получали из новорожденных или из хвостов взрослых мышей. Так ВПГ-1 не может инфицировать полные образцы кожи, которые были погружены в вирус-содержащей среде, мы разделены эпидермис от дермы путем обработки диспаза II. После плавающей эпидермиса листов на вирус среде, содержащей, инфицированные клетки могут быть визуализированы в эпидермального базального слоя в разное время постинфекционные (PI) 7. Для визуализации инициации инфекции в отдельных клетках до вирусной репликации аго производство вируса, мы окрашивали антителами против зараженной клетки-белка 0 (ICP0), который является одним из первых белков, выраженных в ходе HSV-1 инфекции. Клеточная локализация ICP0 проходит через различные фазы в начале инфекции. В то время как ICP0 присутствует в ядерной очагов на ранней стадии экспрессии вирусных генов, релокализации ICP0 в цитоплазму указывает более позднюю фазу инфекции 8.

Мы использовали экс естественных условиях инфекция анализа эпидермиса листов из разных мышиных моделях, чтобы проверить потенциальную роль различных клеточных факторов во время инфекции. Для устранения последствий Rac1 в качестве ключевого регулятора динамики актина, мы заражены эпидермис мышей с кератиноцитов конкретных удаление гена Rac1 9. Эта модель позволила нам изучить последствия недостаточного Rac1 на эффективность ВПГ-1 инфекции в эпидермального кератиноцитов слоев. Сравнение с зараженных эпидермиса управления помета повторноне ружены никакого существенного различия, указывая, что отсутствие Rac1 не имели никакого эффекта на инициации инфекции в базального слоя эпидермиса 7. Использование дополнительных мышиных моделях позволили нам обратиться, какие клеточные рецепторы опосредуют вступления в эпидермисе. Заражение эпидермальные листов или из nectin-1- или HVEM-дефицитных мышей с ВПГ-1 показали, что начальная проникновение вируса в ткани сильно зависит от наличия nectin-1 10. Кроме того, наши результаты показывают, что HVEM может также служить в качестве рецептора в мышиных эпидермиса, хотя менее эффективно, чем nectin-1 10.

Для решения пространственное распределение инфицированных клеток в эпидермального слоев, мы представляем себе ICP0 выражение в срезах тканей и эпидермиса тотальных (рисунок 1). В криосрезов полной кожи, не ICP0-экспрессирующие клетки не обнаружены (рисунок 1). В противоположность этому, криосрезы эпидермальных листов демонстрируют цитоплазматическиеICP0 выражение в базального слоя уже в 3 часа пи (рисунок 1). В более поздние времена, вирусная распространяется на супрабазальных слои могут быть визуализированы. Пространственное распределение зараженных клеток базального слоя могут быть легко проследить в эпидермальных тотальных (рисунок 1). После инфицирования ВПГ-1 при 100 КОЕ / клетку, примерно 50% из базальных кератиноцитов в эпидермисе межфолликулярного показать ICP0 выражение в 1,5 ч пи В этот момент времени большинство инфицированных клетки экспрессируют ядерный ICP0. Релокализации ICP0 в цитоплазму с указанием более поздней стадии выражения начале гена присутствует почти во всех клетках в 3 ч пи (рисунок 1). Эти режимы визуализации инфицированные клетки при экс естественных условиях ВПГ-1 инфекции дают мощный анализ для изучения влияния ингибиторов или удаленных / мутантных клеточных компонентов на проникновения вируса и распространения в тканях.

Protocol

Заявление по этике. Подготовка эпидермиса листов из жертвенных животных осуществляется в строгом соответствии с рекомендациями Руководства по Landesamt für Umwelt, Natur и Verbraucherschutz, Северный Рейн-Вестфалия (Германия). Исследование было одобрено LANUV NRW (номер 8.84-02.05.20.13.018). <p class="jove…

Representative Results

Задача метода состоит в подготовке эпидермиса листа, в который ВПГ-1 может проникать из базального слоя. Критической стадией является отделение эпидермиса от дермы путем диспаза II лечения, который, в зависимости от штамма мыши, должна быть адаптирована. Концентрация диспаза II может быт…

Discussion

При эпидермальные листы взрослого кожи от мышей C57BL / 6, инфицированных ВПГ-1 при температуре приблизительно 100 КОЕ / клетку, мы наблюдаем инфекции почти во всех клеток базального слоя в межфолликулярного эпидермиса, а более низкие доз вируса коррелируют с менее инфицированных клеток и м?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы благодарим Питера Staeheli для обеспечения мышей B6.A2G-MX1 и Semra Ozcelik за технической консультацией.

Эта работа была поддержана Немецкого исследовательского фонда через SFB829 и KN536 / 16, и Köln Фортуна Program / факультета медицины Университета Кельна.

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