نموذج للتعرض التجريبي للبشر لقراد كتفي Ixodes اليرقات
Summary
تقدم هذه المقالة منهجية تعريض البشر ليرقات Ixodes scapularis للبحوث السريرية. هذه التقنية بسيطة نسبيا ، ويمكن تحملها من قبل المتطوعين في البحث ، ويمكن تعديلها وفقا للاحتياجات التجريبية. يجب إجراء مثل هذه الأبحاث التي تشمل البشر بموجب بروتوكولات الدراسة السريرية المعتمدة من قبل السلطات التنظيمية المناسبة.
Abstract
الأمراض المنقولة بالقراد هي مشكلة صحية عامة كبيرة في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم. القراد ملزمون المفصليات التي تتغذى على الدم. يجب أن تظل علامة ixodid ملتصقة بجلد المضيف وتكمل عملية التغذية التي تستغرق عدة أيام للحصول على وجبة الدم. يعد تعريض للقراد ممارسة شائعة لدراسة استجابات المضيف لدغات القراد والأمراض المنقولة بالقراد. لقد طورنا الإجراء ، وأجرينا أول دراسة بحثية بشرية ، ونشرنا النتائج حول تعريض المتطوعين من البشر لقراد Ixodes scapularis غير المصاب. توضح هذه المقالة المنهجية المستخدمة لبناء ضمادة الاحتواء ، وكيفية تطبيق القراد وتأمينه على المضيف ، وكيفية الحفاظ على الضمادة ، وكيفية إزالة القراد من المضيف. يعد تعريض المتطوعين لدغات القراد إجراء تجريبيا ويجب إجراؤه بموجب بروتوكول بحث سريري معتمد من قبل السلطات التنظيمية المناسبة. تسمح هذه الطريقة بإجراء أبحاث متعدية لفهم الاستجابة البشرية لدغات القراد بشكل أفضل وتعزيز تطوير التشخيص والوقاية والعلاجات للأمراض المنقولة بالقراد.
Introduction
القراد الصلب (Ixodidae: Acari) هي طفيليات خارجية تتغذى على الدم تحدث في جميع أنحاء العالم وقادرة على نقل مجموعة واسعة من مسببات الأمراض ، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والطفيليات ، ذات الأهمية الطبية والبيطرية الرئيسية. يجب أن تظل قراد Ixodid ملتصقا بالمضيف لعدة أيام لإكمال وجبة الدم ، ولديها القدرة على البقاء ملتصقة بالجلد مع تجنب التعرف عليها ، ومنع تخثر الدم الموضعي ، وتسهيل التغذية طويلة الأجل1،2،3. أظهرت الدراسات التي أجريت على أن المضيفين غير المتساهلين يكتسبون مقاومة لدغات القراد مع التعرض المتكرر للقراد ، مما قد يؤدي إلى انخفاض القدرة على نقل العامل الممرض ، بينما يمكن للقراد أن يتطفل بشكل متكرر على المضيفين المتساهلين. تعتمد مقاومة القراد المكتسبة على طبيعة الاستجابة المناعية للمضيف4،5،6،7.
تشكل الأمراض المنقولة بالقراد تهديدا متزايدا في الولايات المتحدة (الولايات المتحدة) ، حيث زاد عدد الحالات المبلغ عنها بأكثر من الضعف بين عامي 2004 و 2016 8,9. بسبب تغير المناخ ، تستمر النطاقات الجغرافية للقراد المختلفة في التوسع10,11. تشمل الأمراض الرئيسية المنقولة بالقراد في الولايات المتحدة مرض لايم ، وداء الحساسية المفرطة ، وداء إيرليخ ، والحمى المبقعة ، وداء البابيزيا ، والتولاريميا ، ومرض فيروس بواسان8. مرض لايم ، الناجم عن العدوى ب Borrelia burgdorferi sensu lato ، هو أكثر الأمراض المنقولة بالقراد شيوعا في الولايات المتحدة وأوروبا12. مع تشخيص ما يقرب من 476,000 فرد بمرض لايم سنويا في الولايات المتحدة ، هناك عبء على الصحة العامة والاقتصاد على الأفراد والمجتمع 13,14,15.
Ixodes scapularis (القراد ذو الأرجل السوداء أو الغزلان) هو الناقل الرئيسي لمرض لايم ، وكذلك مرض الحساسية المفرطة ، وداء البابيزيا ، ومرض بوريليا مياموتوي ، ومرض فيروس بواسان في الولايات المتحدة. تشمل أنواع القراد المهمة طبيا الأخرى في الولايات المتحدة Amblyomma americanum (قراد النجم الوحيد) ، Dermacentor variabilis (قراد الأمريكي) ، Ixodes pacificus (القراد الغربي ذو الأرجل السوداء) ، Dermacentor andersoni (قراد خشب جبال روكي) ، Ixodes cookei (قراد جرذ الأرض) ، Dermacentor occidentalis (قراد ساحل المحيط الهادئ) ، Rhipicephalus sanguineus (قراد البني) ، و Amblyomma maculatum (قراد ساحل الخليج)16.
إن تطوير طريقة لتعريض المتطوعين الباحثين لدغات القراد يدعم الدراسات التي تستخدم الناقل الطبيعي للبحث عن أدلة على الإصابة ، وهو إجراء يعرف باسم التشخيص الجيني17،18،19،20،21 ، ولمعرفة المزيد عن المناعة الناجمة عن التعرض للقراد ، والتي يمكن أن تسهم في اكتشاف لقاح مضاد للقراد5،6،7. تم تطوير الإجراء الموصوف هنا واستخدامه في أول دراسة بحثية بشرية باستخدام يرقة Ixodes scapularis التي يتم تربيتها في المختبر للتشخيص الجيني لعدوى B. burgdorferi بعد العلاج بالمضادات الحيوية (NCT01143558) ، والتي نشرت في عام 201419. تم استخدام النظام بنجاح في دراسة المرحلة 2 التي تبحث فيما إذا كان التشخيص الإيجابي للأجانب مرتبطا باستمرار الأعراض بعد العلاج بالمضادات الحيوية لمرض لايم (NCT02446626) وفي دراسة تستكشف استجابة المضيف لدغات القراد (NCT05036707).
يصف بروتوكول الإجراء هذا عملية إنشاء ضمادة الاحتواء ، وإجراء وضع القراد ، وإجراء إزالة القراد ، بالإضافة إلى رعاية الموقع اللازمة للحفاظ على ضمادة الاحتواء. تم وصف التفاصيل المتعلقة بمستعمرة القراد I. scapularis الخالية من مسببات الأمراض وإجراءات التعرض للقراد المستخدمة في الدراسات المذكورة أعلاهسابقا 19,22. تقدم هذه المنهجية أداة بحث مرنة يمكن تكييفها لدراسة الجوانب المختلفة لاستجابة المضيف البشري لدغات القراد ، وفعالية أدوية الوقاية من القراد ، وكذلك مرض لايم والأمراض الأخرى المنقولة بالقراد.
Protocol
Representative Results
Discussion
في حين أن الدراسات التي أجريت على والتي تنطوي على التعرض للقراد4،5،6،7،21 كانت لا تقدر بثمن في زيادة فهمنا لاستجابة المضيف للأمراض المنقولة بالقراد ولدغات القراد ، فإن هذه النماذج لها قيود في مدى توقعه…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا البحث من قبل برنامج البحوث الداخلية التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية. نشكر ليندن تي هو ، وسام آر تيلفورد الثالث ، وكينيث دارديك ، وكارلا ويليامز ، وإيرين تشونغ ، وكريستينا برانديبورغ على مشاركتهم في تطوير الإجراءات.
Materials
| 20 G needle | Any brand | For puncturing the vial cap. | |
| 3" x 3" containment dressing | Monarch Labs Names | LeFlap | https://www.monarchlabs.com/ordering |
| 4" x 4" extra-thin hydrocolloid dressing | ConvaTec | DuoDerm | https://www.convatec.com/products/advanced-wound-care/brand-names/pc-wound-duoderm-granluflex/duoderm-extra-thin-dressing/ |
| 4" x 4" gauze | Monarch Labs Names | For cleaning skin | |
| Clean water or saline | For cleaning skin | ||
| Moisture barrier (e.g. 7" x 7") | AquaGuard | TIDI | For showering, ttps://www.tidiproducts.com/product-listing/aquaguard-shower-cover-sheets |
| Non-adhesive foam dressing | Coloplast | Biatain | https://www.coloplast.us/biatain-non-adhesive-en-us.aspx |
| Roll of 2" hypoallergenic tape | Monarch Labs Names | Durapore | For reinforcing containment dressing. |
| Roll of adhesive tape | For trapping ticks | ||
| Vials for collection (e.g. cryovials) | Ependorf | ECC200 |
References
- Yeh, M. T., et al. Determining the duration of Ixodes scapularis (Acari: Ixodidae) attachment to tick-bite victims. J Med Entomol. 32 (6), 853-858 (1995).
- Piesman, J., Mather, T. N., Sinsky, R. J., Spielman, A. Duration of tick attachment and Borrelia burgdorferi transmission. J Clin Microbiol. 25 (3), 557-558 (1987).
- Vora, A., et al. Ticks elicit variable fibrinogenolytic activities upon feeding on hosts with different immune backgrounds. Sci Rep. 7, 44593 (2017).
- Narasimhan, S., et al. Immunity against Ixodes scapularis salivary proteins expressed within 24 hours of attachment thwarts tick feeding and impairs Borrelia transmission. PLoS One. 2 (5), 451 (2007).
- Nazario, S., et al. Prevention of Borrelia burgdorferi transmission in guinea pigs by tick immunity. Am J Trop Med Hyg. 58 (6), 780-785 (1998).
- Krause, P. J., et al. Dermatologic changes induced by repeated Ixodes scapularis bites and implications for prevention of tick-borne infection. Vector Borne Zoonotic Dis. 9 (6), 603-610 (2009).
- Anderson, J. M., et al. Ticks, Ixodes scapularis, feed repeatedly on white-footed mice despite strong inflammatory response: an expanding paradigm for understanding tick-host interactions. Front Immunol. 8, 1784 (2017).
- Rosenberg, R., et al. Vital signs: trends in reported vectorborne disease cases – United States and Territories, 2004-2016. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 67 (17), 496-501 (2018).
- Paules, C. I., Marston, H. D., Bloom, M. E., Fauci, A. S. Tickborne diseases – confronting a growing threat. N Engl J Med. 379 (8), 701-703 (2018).
- Tardy, O., et al. Mechanistic movement models to predict geographic range expansions of ticks and tick-borne pathogens: Case studies with Ixodes scapularis and Amblyomma americanum in eastern North America. Ticks Tick Borne Dis. 14 (4), 102161 (2023).
- Molaei, G., Eisen, L. M., Price, K. J., Eisen, R. J. Range expansion of native and invasive ticks: a looming public health threat. J Infect Dis. 226 (3), 370-373 (2022).
- Marques, A. R., Strle, F., Wormser, G. P. Comparison of Lyme disease in the United States and Europe. Emerg Infect Dis. 27 (8), 2017-2024 (2021).
- Kugeler, K. J., Schwartz, A. M., Delorey, M. J., Mead, P. S., Hinckley, A. F. Estimating the frequency of Lyme disease diagnoses, United States, 2010-2018. Emerg Infect Dis. 27 (2), 616-619 (2021).
- Schwartz, A. M., Kugeler, K. J., Nelson, C. A., Marx, G. E., Hinckley, A. F. use of commercial claims data for evaluating trends in lyme disease diagnoses, United States, 2010-2018. Emerg Infect Dis. 27 (2), 499-507 (2021).
- Hook, S. A., et al. Economic burden of reported Lyme disease in high-incidence areas, United States. Emerg Infect Dis. 28 (6), 1170-1179 (2022).
- Eisen, L. Tick species infesting humans in the United States. Ticks Tick Borne Dis. 13 (6), 102025 (2022).
- Embers, M. E., et al. Variable manifestations, diverse seroreactivity and post-treatment persistence in non-human primates exposed to Borrelia burgdorferi by tick feeding. PLoS One. 12 (12), 0189071 (2017).
- Hodzic, E., Imai, D., Feng, S., Barthold, S. W. Resurgence of persisting non-cultivable Borrelia burgdorferi following antibiotic treatment in mice. PLoS One. 9 (1), 86907 (2014).
- Marques, A., et al. Xenodiagnosis to detect Borrelia burgdorferi infection: a first-in-human study. Clin Infect Dis. 58 (7), 937-945 (2014).
- Hodzic, E., Imai, D. M., Escobar, E. Generality of post-antimicrobial treatment persistence of Borrelia burgdorferi strains N40 and B31 in genetically susceptible and resistant mouse strains. Infect Immun. 87 (10), e00442 (2019).
- Bockenstedt, L. K., Mao, J., Hodzic, E., Barthold, S. W., Fish, D. Detection of attenuated, noninfectious spirochetes in Borrelia burgdorferi-infected mice after antibiotic treatment. J Infect Dis. 186 (10), 1430-1437 (2002).
- Turk, S., Williams, C., Marques, A., Pal, U., Buyuktanir, O. . in Borrelia burgdorferi: Methods in Molecular Biology. , 337-346 (2018).
- Hodzic, E., Feng, S., Holden, K., Freet, K. J., Barthold, S. W. Persistence of Borrelia burgdorferi following antibiotic treatment in mice. Antimicrob Agents Chemother. 52 (5), 1728-1736 (2008).
