Summary

Ex Vivo infection de murin épiderme avec le virus Herpes simplex de type 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

Pour entrer dans son hôte humain, le type de virus de l'herpès simplex de type 1 (HSV-1) doit surmonter la barrière de la muqueuse des surfaces, la peau ou cornée. HSV-1 cibles kératinocytes au cours de l'entrée initiale et établit une infection primaire dans l'épithélium, qui est suivie par une infection latente de neurones. Après la réactivation, les virus peuvent devenir évident dans les établissements cutanéo-muqueuses qui apparaissent sous forme de vésicules cutanées ou des ulcères des muqueuses. Comment HSV-1 envahit peau ou les muqueuses et atteint ses récepteurs est mal comprise. Pour enquêter sur la route d'invasion du HSV-1 dans le tissu épidermique au niveau cellulaire, nous avons établi un modèle ex vivo de l'infection de l'épiderme murins, qui représente le site de l'infection primaire et récurrent dans la peau. L'essai comprend la préparation de la peau de souris. L'épiderme est séparé du derme par traitement dispase II. Après flottant feuilles épidermiques sur un milieu contenant le virus, le tissu est fixe et l'infection peut être visualisée à différents moments après l'infection parla coloration des cellules infectées avec un anticorps contre le HSV-1 précoce immédiat de protéine ICP0. ICP0 cellules exprimant peut être observé dans la couche basale de kératinocytes déjà à 1,5 heures après l'infection. Avec de plus longs temps d'infection, les cellules infectées sont détectés dans les couches suprabasales, ce qui indique que l'infection ne se limite pas aux kératinocytes basaux, mais le virus se propage à d'autres couches dans le tissu. Utilisation de feuilles épidermiques de différents modèles de souris, le protocole d'infection permet de déterminer l'implication des constituants cellulaires qui contribuent à l'invasion de HSV-1 dans le tissu. En outre, le dosage est adapté pour tester des inhibiteurs dans les tissus qui interfèrent avec les étapes initiales d'entrée, la propagation de cellule à cellule et la production de virus. Ici, nous décrivons l'ex vivo protocole d'infection en détail et présentons nos résultats en utilisant des souris de Nectin-1- ou HVEM déficient.

Introduction

Herpes simplex virus (HSV) peut provoquer une série de maladies chez l'homme des lésions cutanéo-muqueuses de simples doux aux infections mortelles. HSV de type 1 (HSV-1) est dominante associée à des infections oro-faciales et l'encéphalite, tandis que le HSV de type 2 (HSV-2) provoque plus susceptibles infections génitales 1. Bien qu'il y ait des progrès significatifs dans la compréhension comment HSV pénètre dans les cellules en culture, déclenche l'infection et produit descendance virale, nous savons peu de choses sur la voie d'invasion virale (s) dans les tissus au niveau cellulaire 2. Pour les études de HSV peau ou des infections des muqueuses, les souris, les lapins et les cochons d'Inde ont été utilisés comme modèles animaux. Infection de la peau a été établie par une injection intradermique ou par grattage de la peau en la présence du virus, et développement de la maladie a été corrélée avec la production de virus. Ces méthodes ont permis de comprendre les différents aspects de la pathogenèse de la maladie, et sont utilisés pour évaluer les médicaments antiviraux. Pour étudier l'infection HSV au tissue niveau, les modèles organotypiques de peau humaine ont été appliquées. Comme le taux d'infection est limité dans ces cultures en radeau, seul un nombre limité d'études portant sur ​​l'infection, la propagation virale et les effets des composants antiviraux ont été publiées 3-6.

Afin de caractériser les déterminants cellulaires qui jouent un rôle lors de HSV-1 infection dans l'épithélium intact, nous avons établi un protocole pour les ex vivo des études d'infection de l'épiderme murins 7. Peau été préparé à partir des nouveau-nés ou des queues de souris adultes. Depuis HSV-1 n'a pas pu infecter des échantillons de peau qui ont été effectués, dans un milieu submergées contenant le virus, nous avons séparé l'épiderme du derme par la dispase II traitement. Après flottant des feuilles épidermiques sur un milieu contenant le virus, les cellules infectées peuvent être visualisés dans la couche épidermique de base à différents moments après l'infection (pi) 7. Pour visualiser le début de l'infection dans des cellules individuelles avant une réplication viralend production de virus, nous avons coloré avec un anticorps dirigé contre la protéine de cellule infectée 0 (ICP0), qui est l'une des premières protéines exprimées au cours de l'infection par HSV-1. La localisation cellulaire de ICP0 passe par des phases distinctes lors d'une infection précoce. Bien que ICP0 est présent dans des foyers nucléaires pendant un stade précoce de l'expression virale de gènes, de relocalisation ICP0 vers le cytoplasme indique une phase ultérieure de l'infection 8.

Nous avons utilisé le test infection ex vivo de feuilles épidermiques à partir de différents modèles de souris pour tester le rôle potentiel de divers facteurs cellulaires lors de l'infection. Pour faire face à l'impact de Rac1 comme un régulateur clé de la dynamique de l'actine, nous avons infecté des souris de l'épiderme avec une deletion spécifique de kératinocyte du gène 9 Rac1. Ce modèle nous a permis d'étudier les conséquences de Rac1 déficiente sur l'efficacité du HSV-1 chez les couches de kératinocytes épidermiques. La comparaison de l'épiderme infectées de la même portée de contrôle rémis au jour de pas de différence significative, ce qui indique que l'absence de Rac1 n'a eu aucun effet sur ​​l'initiation de l'infection dans la couche basale de l'épiderme 7. L'utilisation de modèles supplémentaires de souris nous a permis d'aborder des récepteurs cellulaires qui médiatisent l'entrée dans l'épiderme. Infecter les feuilles épidermiques à partir de soit nectin-1 ou des souris déficientes en HVEM avec HSV-1 a révélé que la première entrée du virus dans les tissus dépend fortement de la présence d'une 10-nectine. De plus, nos résultats démontrent que HVEM peut également servir de récepteur dans l'épiderme de souris, bien que moins efficacement que nectin-1 10.

Pour répondre à la répartition spatiale des cellules infectées dans les couches épidermiques, on visualise de ICP0 expression dans des coupes de tissus épidermiques et montures entières (figure 1). Dans cryocoupes de peau complet, pas de cellules exprimant ICP0 sont détectés (figure 1). En revanche, les cryosections de feuilles épidermiques démontrent cytoplasmiqueICP0 expression dans la couche basale déjà à trois heures pi (Figure 1). Au temps plus tard, la propagation virale à suprabasale couches peuvent être visualisés. La répartition spatiale des cellules infectées dans la couche basale peut être facilement suivie dans épidermiques montures entières (Figure 1). Lors de l'infection par le HSV-1 à 100 PFU / cellule, environ 50% des kératinocytes basales de l'épiderme interfolliculaires montrer expression ICP0 à 1,5 h pi A ce point de temps la plupart des cellules infectées expriment ICP0 nucléaire. La relocalisation de ICP0 vers le cytoplasme indiquant un stade ultérieur de l'expression du gène précoce est présente dans presque toutes les cellules à 3 h pi (Figure 1). Ces modes de visualisation de cellules infectées ex vivo sur HSV-1 infection fournissent un test puissant pour étudier l'effet des inhibiteurs ou des composants cellulaires mutées supprimés / sur l'entrée virale et la propagation dans le tissu.

Protocol

Déclaration éthique. La préparation de feuilles épidermiques à partir d'animaux sacrifiés est effectuée en stricte conformité avec les recommandations du Guide de Landesamt für Natur, Umwelt et Verbraucherschutz, Rhénanie du Nord-Westphalie (Allemagne). L'étude a été approuvée par LANUV NRW (Nombre 8.84-02.05.20.13.018). 1. Préparation d'instruments et Culture Media Cultiver feuilles épidermiques dans du milieu de Eagle modi…

Representative Results

La difficulté de la méthode consiste à préparer des feuilles épidermiques dans lequel HSV-1 peut pénétrer à partir de la couche basale. L'étape critique est la séparation de l'épiderme du derme par traitement dispase II, qui, en fonction de la souche de souris, doit être adaptée. La concentration de dispase II peut varier de 2,5 à 5 mg / ml, et le temps d'incubation de 20 à 45 min. La coloration du filament intermédiaire protéines de kératine 14 permet facilement prédire si la couche basal…

Discussion

Lorsque des feuilles épidermiques de la peau des adultes à partir de souris C57BL / 6 sont infectées par le HSV-1 à environ 100 PFU / cellule, on observe infection dans presque toutes les cellules de la couche basale de l'épiderme interfolliculaire tandis que des doses de virus plus bas en corrélation avec les cellules moins infectée, et une plus lente progression de l'infection. En général, les follicules pileux présentent un nombre variable de cellules infectées; alors que la plupart des petits plut…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Peter Staeheli pour fournir souris B6.A2G-MX1 et Semra Özcelik pour avis technique.

Ce travail a été soutenu par la Fondation allemande pour la recherche par le biais SFB829 et KN536 / 16, et le Köln Fortune Programme / Faculté de médecine, Université de Cologne.

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

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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).

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