İnsanların Larva Ixodes scapularis Kenelerine Deneysel Maruziyeti İçin Bir Model
Summary
Bu makale, klinik araştırmalar için insanları larva Ixodes scapularis’e maruz bırakma metodolojisini sunmaktadır. Teknik nispeten basittir, araştırma gönüllüleri tarafından tolere edilebilir ve deneysel ihtiyaçlara göre değiştirilebilir. İnsan denekleri içeren bu tür araştırmalar, uygun düzenleyici makamlar tarafından onaylanan klinik çalışma protokolleri kapsamında yürütülmelidir.
Abstract
Kene kaynaklı hastalıklar, Amerika Birleşik Devletleri’nde ve dünya çapında önemli bir halk sağlığı sorunudur. Keneler zorunlu kanla beslenen eklembacaklılardır; Bir Ixodid kene, konakçının cildine bağlı kalmalı ve kan unu elde etmek için çok günlük beslenme sürecini tamamlamalıdır. Hayvanları kenelere maruz bırakmak, kene ısırıklarına ve kene kaynaklı hastalıklara konakçı tepkilerini incelemek için yaygın bir uygulamadır. Prosedürü geliştirdik, ilk insan araştırma çalışmasını gerçekleştirdik ve insan gönüllülerin enfekte olmamış larva Ixodes scapularis kenelerine maruz bırakılmasına ilişkin bulguları yayınladık. Bu makale, muhafaza pansumanını oluşturmak için kullanılan metodolojiyi, kenelerin konakçıya nasıl uygulanacağını ve sabitleneceğini, pansumanın nasıl korunacağını ve kenelerin konakçıdan nasıl çıkarılacağını açıklamaktadır. Gönüllüleri kene ısırıklarına maruz bırakmak deneysel bir prosedürdür ve uygun düzenleyici makamlar tarafından onaylanmış bir klinik araştırma protokolü kapsamında gerçekleştirilmelidir. Bu yöntem, kene ısırıklarına insan tepkisini daha iyi anlamak ve kene kaynaklı hastalıklar için teşhis, önleme ve tedavilerin geliştirilmesini teşvik etmek için translasyonel araştırmalara izin verir.
Introduction
Sert keneler (Ixodidae: Acari), dünya çapında meydana gelen ve bakteriler, virüsler ve parazitler dahil olmak üzere büyük tıbbi ve veterinerlik öneme sahip çok çeşitli patojenleri iletebilen zorunlu kanla beslenen ektoparazitlerdir. Ixodid keneleri, bir kan yemeğini tamamlamak için günlerce konakçıya bağlı kalmalıdır ve tanınmaktan kaçınırken, yerel kan pıhtılaşmasını önlerken ve uzun süreli beslenmeyi kolaylaştırırken cilde bağlı kalma kapasitesine sahiptirler 1,2,3. Hayvan çalışmaları, izin verilmeyen konakçıların, tekrarlanan kene maruziyetleri ile kene ısırıklarına karşı direnç kazandığını, bunun da bir patojeni iletme yeteneğinin azalmasına yol açabileceğini, kenelerin ise izin veren konakçıları tekrar tekrar parazitleyebileceğini göstermiştir. Edinilmiş kene direnci, konakçı bağışıklık tepkisinindoğasına bağlıdır 4,5,6,7.
Kene kaynaklı hastalıklar Amerika Birleşik Devletleri’nde (ABD) artan bir tehdittir ve bildirilen vaka sayısı 2004 ile 2016 yılları arasında iki kattan fazla artmıştır 8,9. İklim değişikliği nedeniyle, farklı kenelerin coğrafi aralıkları genişlemeye devam ediyor10,11. ABD’de önde gelen kene kaynaklı hastalıklar arasında Lyme hastalığı, anaplazmoz, ehrlichiosis, benekli ateş riketsiosis, babesiosis, tularemi ve Powassan virüsü hastalığıbulunur 8. Borrelia burgdorferi sensu lato enfeksiyonunun neden olduğu Lyme hastalığı, ABD ve Avrupa’da en sık görülen kene kaynaklı hastalıktır12. ABD’de yılda yaklaşık 476.000 kişiye Lyme hastalığı teşhisi konulduğunda, bireylere ve topluma hem halk sağlığı hem de ekonomik bir yük getirmektedir 13,14,15.
Ixodes scapularis (siyah bacaklı veya geyik kenesi), Lyme hastalığının yanı sıra anaplazmoz, babesiosis, Borrelia miyamotoi hastalığı ve ABD’deki Powassan virüsü hastalığı için birincil vektördür. ABD’deki diğer tıbbi açıdan önemli kene türleri arasında Amblyomma americanum (Yalnız yıldız kene), Dermacentor variabilis (Amerikan köpek kenesi), Ixodes pacificus (Batı siyah bacaklı kene), Dermacentor andersoni (Rocky Mountain ahşap kene), Ixodes cookei (Köstebek kenesi), Dermacentor occidentalis (Pasifik Kıyısı kenesi), Rhipicephalus sanguineus (kahverengi köpek kenesi) ve Amblyomma maculatum (Körfez Kıyısı kene)16.
Araştırma gönüllülerini kene ısırıklarına maruz bırakmak için bir yöntem geliştirmek, enfeksiyon kanıtı aramak için doğal vektörü kullanan çalışmaları, ksenodiagnosis 17,18,19,20,21 olarak bilinen bir prosedürü destekler ve kenelere maruz kalmanın neden olduğu bağışıklık hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu da bir kene önleyici aşının keşfine katkıda bulunabilir 5,6,7. Burada açıklanan prosedür, 2014 yılında yayınlanan antibiyotik tedavisi (NCT01143558) sonrası B. burgdorferi enfeksiyonunun ksenodiagnostiği için laboratuvarda yetiştirilen Ixodes scapularis larvası kullanılarak geliştirilmiş ve kullanılmıştır19. Sistem, pozitif bir ksenodiagnoagnozun Lyme hastalığının (NCT02446626) antibiyotik tedavisinden sonra semptomların kalıcılığı ile ilişkili olup olmadığını araştıran bir faz 2 çalışmasında ve kene ısırıklarına (NCT05036707) konakçı tepkisini araştıran bir çalışmada başarıyla kullanılmıştır.
Bu prosedür protokolü, muhafaza örtüsünün oluşturulması, kene yerleştirme prosedürü ve kene çıkarma prosedürünün yanı sıra muhafaza örtüsünün sürdürülmesi için gereken saha bakımının oluşturulması sürecini açıklar. Yukarıda belirtilen çalışmalar için kullanılan patojen içermeyen I. scapularis kene kolonisi ve kene maruziyet prosedürleri ile ilgili ayrıntılar daha önce açıklanmıştır19,22. Bu metodoloji, kene ısırıklarına insan konakçı tepkisinin farklı yönlerini, kene önleme ilaçlarının etkinliğini, ayrıca Lyme hastalığını ve diğer kene kaynaklı hastalıkları incelemek için uyarlanabilen esnek bir araştırma aracı sunar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Keneler 4,5,6,7,21 maruz kalmayı içeren hayvan çalışmaları, kene kaynaklı hastalıklara ve kene ısırıklarına konakçı tepkisi hakkındaki anlayışımızı arttırmada paha biçilmez olsa da, bu modellerin insan konakçı tepkisini ne kadar iyi tahmin ettikleri konusunda sınırlamaları vardır. İnsanları kontrollü bir şekilde kene ısırıkla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma, Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü NIH’nin Intramural Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir. Linden T. Hu, Sam R. Telford III, Kenneth Dardick, Carla Williams, Erin Chung ve Christina Brandeburg’a prosedürlerin geliştirilmesine katılımları için teşekkür ederiz.
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).
