Summary

Ex Vivo infezione di Murine epidermide con Herpes Simplex Virus di 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

Per inserire il suo ospite umano, il tipo di virus herpes simplex 1 (HSV-1) deve superare la barriera della mucosa superfici, pelle, o cornea. HSV-1 obiettivi cheratinociti durante l'inserimento iniziale e stabilisce una infezione primaria nell'epitelio, che è seguita da infezione latente di neuroni. Dopo la riattivazione, i virus possono diventare evidente a siti mucocutanee che appaiono come vescicole cutanee o ulcere della mucosa. Come HSV-1 invade la pelle o le mucose e raggiunge i suoi recettori è poco conosciuta. Per studiare il percorso invasione HSV-1 nel tessuto epidermico a livello cellulare, abbiamo stabilito un modello ex vivo infezione dell'epidermide murine, che rappresenta il sito di infezione primaria e ricorrente in pelle. Il saggio comprende la preparazione della pelle murina. L'epidermide è separato dal derma mediante trattamento dispasi II. Dopo galleggiante i fogli epidermica su terreno contenente il virus, il tessuto è fisso e l'infezione può essere visualizzato in diversi momenti postinfection bycolorazione delle cellule infettate con un anticorpo contro la HSV-1 immediato proteina ICP0 presto. ICP0-esprimenti cellule può essere osservato nello strato basale cheratinociti già a 1,5 ore postinfection. Con tempi più lunghi di infezione, le cellule infettate vengono rilevati in strati soprabasali, indicando che l'infezione non si limita ai cheratinociti basali, ma il virus si diffonde ad altri livelli nel tessuto. Utilizzando fogli epidermico di vari modelli di mouse, il protocollo di infezione consente di determinare il coinvolgimento delle componenti cellulari che contribuiscono alla HSV-1 invasione nei tessuti. Inoltre, il saggio è adatto a testare inibitori nel tessuto che interferiscono con le fasi iniziali di entrata, diffusione cellula-cellula e la produzione di virus. Qui, descriviamo il protocollo ex vivo infezione in dettaglio e presentiamo i nostri risultati con i topi Nectin-1 o HVEM-carenti.

Introduction

Herpes simplex virus (HSV) può causare una serie di malattie negli esseri umani da lievi lesioni mucocutanee semplici alle infezioni pericolose per la vita. HSV di tipo 1 (HSV-1) è prevalentemente associata a infezioni orofacciale e l'encefalite, mentre HSV di tipo 2 (HSV-2) più probabile causa di infezioni genitali 1. Mentre non vi è un progresso significativo nella comprensione di come HSV entra nelle cellule in coltura, avvia l'infezione e produce progenie virale, sappiamo poco del percorso virale invasione (s) nel tessuto a livello cellulare 2. Per gli studi di HSV infezioni della pelle o della mucosa, topi, conigli e cavie sono stati utilizzati come modelli animali. Infezione della pelle è stato istituito con iniezione intradermica o graffiare la pelle in presenza del virus, e lo sviluppo della malattia è stata correlata con la produzione di virus. Questi metodi hanno aiutato a comprendere vari aspetti della patogenesi della malattia, e sono utilizzate per valutare farmaci antivirali. Per studiare infezione da HSV al tissue livello, sono stati applicati modelli organotipica di pelle umana. Poiché il tasso di infezione è limitato in queste culture zattera, solo un numero limitato di studi che hanno valutato l'infezione, diffusione virale e gli effetti dei componenti antivirali sono stati pubblicati 3-6.

Al fine di caratterizzare i determinanti cellulari che svolgono un ruolo durante HSV-1 nell'epitelio intatto, abbiamo stabilito un protocollo per la ex vivo studi infezioni dell'epidermide murini 7. Pelle è stato preparato da neonati o dalle code di topi adulti. Dal momento che HSV-1 non è riuscito a infettare campioni di pelle completi, che sono stati immersi in mezzo contenente il virus, abbiamo separato l'epidermide dal derma da dispasi trattamento II. Dopo variabile dei fogli epidermica su terreno contenente il virus, cellule infettate possono essere visualizzati nello strato epidermico basale in vari momenti postinfection (pi) 7. Per visualizzare l'inizio di infezione in cellule singole prima replica virale unnd produzione di virus, abbiamo macchiato con un anticorpo contro la proteina delle cellule infettate 0 (ICP0), che è una delle prime proteine ​​espresse durante HSV-1. La localizzazione cellulare di ICP0 passa attraverso fasi distinte durante l'infezione precoce. Mentre ICP0 è presente in foci nucleari in una fase precoce di espressione genica virale, rilocalizzazione di ICP0 al citoplasma indica una successiva fase di infezione 8.

Abbiamo usato la ex vivo di infezione test di fogli epidermica da diversi modelli murini per testare il potenziale ruolo di diversi fattori cellulari durante l'infezione. Per affrontare l'impatto di Rac1 come un regolatore chiave delle dinamiche di actina, abbiamo infettati l'epidermide di topi con delezione specifica per cheratinociti del gene Rac1 9. Questo modello ha permesso di studiare le conseguenze delle carenti Rac1 sull'efficienza di HSV-1 negli strati epidermici cheratinociti. Il confronto di epidermide infette del controllo littermates ririvelò alcuna differenza significativa, indicando che l'assenza di Rac1 non ha avuto effetto sulla apertura di infezione nello strato basale dell'epidermide 7. L'utilizzo di ulteriori modelli murini ci ha permesso di affrontare le quali recettori cellulari mediano ingresso nell'epidermide. Infettare fogli epidermica sia da nectin-1 o topi HVEM-deficienti con HSV-1 ha rivelato che l'ingresso del virus iniziale in tessuto dipende fortemente dalla presenza di nectin-1 10. Inoltre, i nostri risultati dimostrano che HVEM può anche servire come recettore nell'epidermide murini, anche se meno efficiente rispetto nectin-1 10.

Per affrontare la distribuzione spaziale delle cellule infettate negli strati epidermici, visualizziamo espressione ICP0 in sezioni di tessuto e epidermiche monti interi (Figura 1). In criosezioni di pelle completa, nessuna cellula-ICP0 esprimono vengono rilevati (Figura 1). Al contrario, criosezioni di fogli epidermiche dimostrano citoplasmaticaEspressione ICP0 nello strato basale a 3 ore già pi (Figura 1). In tempi più recenti, la diffusione virale di soprabasali strati può essere visualizzato. La distribuzione spaziale delle cellule infette nello strato basale può essere facilmente seguita in epidermiche supporti interi (Figura 1). Al momento l'infezione da HSV-1 a 100 PFU / cellula, circa il 50% dei cheratinociti basali dell'epidermide interfollicolari mostrano espressione ICP0 a 1,5 ore pi A questo punto momento cellule più infettate esprimono ICP0 nucleare. La rilocalizzazione della ICP0 nel citoplasma che indica una fase successiva dell'espressione genica precoce è presente in quasi tutte le cellule a 3 ore pi (Figura 1). Queste modalità di visualizzazione cellule infette su ex vivo HSV-1 forniscono un potente test per studiare l'effetto degli inibitori o di componenti cellulari mutate cancellati / su ingresso del virus e la diffusione nel tessuto.

Protocol

Dichiarazione Etica. La preparazione di fogli epidermici di animali sacrificati viene effettuata in stretta conformità con le raccomandazioni della Guida di Landesamt für Natur, Umwelt e Verbraucherschutz, Nord Reno-Westfalia (Germania). Lo studio è stato approvato dal LANUV NRW (Numero 8.84-02.05.20.13.018). 1. Preparazione degli strumenti e cultura dei media Coltivare fogli epidermica in mezzo modificato Eagle Dulbecco (DMEM) / alto glucosio conte…

Representative Results

La sfida del metodo è quello di preparare fogli epidermici in cui HSV-1 possono penetrare dallo strato basale. La fase critica è la separazione dell'epidermide dal derma mediante trattamento dispasi II, che, a seconda del ceppo di topo, deve essere adattato. La concentrazione di dispasi II può variare da 2.5 a 5 mg / ml, e il tempo di incubazione da 20 a 45 min. La colorazione del filamento intermedio proteina cheratina 14 permette facilmente predire se lo strato epidermico basale può essere infettati o se mostr…

Discussion

Quando i fogli epidermica di pelle adulta da C57BL / 6 sono infettati con HSV-1 a circa 100 PFU / cellula, osserviamo l'infezione in quasi tutte le cellule dello strato basale dell'epidermide interfollicolari mentre dosi virali inferiori correlano con le cellule meno infette e una più lenta progresso dell'infezione. In generale, i follicoli piliferi mostrano un numero variabile di cellule infettate; mentre la maggior parte dei piccoli piuttosto cheratinociti che rivestono i follicoli dei capelli in via di s…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ringraziamo Peter Staeheli per la fornitura di topi B6.A2G-MX1 e semre Özcelik consulenza tecnica.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione per la Ricerca tedesco attraverso SFB829 e KN536 / 16, e la Colonia Fortune Programma / Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università di 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

References

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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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