EcoHIV Beyin Enfeksiyonunun Bir Sıçan Modeli
Özet
Burada, beyindeki HIV-1 viral rezervuarlarını anlamamızı geliştirmek ve HIV ile ilişkili nöroknaktif bozuklukları ve ilişkili komorbiditeleri (yani uyuşturucu bağımlılığı) incelemek için bir sistem sunmak için kritik öneme sahip olan kimerik HIV (EcoHIV) kullanarak aktif HIV enfeksiyonunun yeni bir sıçan modelini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.
Abstract
EcoHIV enfekte fare modelinin HIV ile ilişkili nörolojik komplikasyonların araştırılmasında önemli bir yararı olduğu iyi incelenmiştir. İlaç kötüye kullanımı ve nöroknasitif bozukluklar çalışmaları için EcoHIV enfekte sıçan modelinin kurulması, nöroHIV ve HIV-1 ilişkili nörokinetif bozuklukların (EL) çalışmasında faydalı olacaktır. Bu çalışmada, kimerik HIV (EcoHIV) kullanılarak aktif HIV enfeksiyonunun sıçan modelinin başarılı bir şekilde oluşturulduğunu göstermektedir. İlk olarak, EcoHIV’in lentiviral yapısı 48 saat boyunca kültürlü 293 FT hücrelerde paketlendi. Daha sonra, koşullu ortam yoğunlaştı ve titretildi. Daha sonra, EcoHIV-EGFP’nin F344/N sıçan beyin dokusuna bilateral stereotaksik enjeksiyonlarını gerçekleştirdik. Enfeksiyondan bir hafta sonra, enfekte beyin dokusunda EGFP floresan sinyalleri tespit edildi ve bu da EcoHIV’in sıçanlarda aktif bir HIV enfeksiyonunu başarıyla teşvik ettiğini gösterdi. Ayrıca Iba1 mikroglial hücre belirteci için immünostaining yapıldı. Sonuçlar, mikroglianın EcoHIV’i barındıran baskın hücre tipi olduğunu gösterdi. Ayrıca, EcoHIV sıçanları, HAND’in potansiyel bir nörobehavioral mekanizması olan zamansal işlemde ve enfeksiyondan sekiz hafta sonra sinaptik disfonksiyonda değişiklikler gösterdi. Toplu olarak, bu çalışma HIV-1 enfeksiyonunun EcoHIV modelini, beyindeki HIV-1 viral rezervuarlarını ve EL’i ve uyuşturucu kullanımı gibi ilişkili komorbiditeleri incelemek için değerli bir biyolojik sistem sunan sıçana genişletmektedir.
Introduction
Biyolojik sistemler HIV-1 ilişkili nöroklasitif bozukluklar (EL) ve bunların altında kalan sinirsel mekanizmalar hakkındaki anlayışımızı geliştirmiştir2. Herhangi bir çalışma için hangi biyolojik sistemin en uygun olduğunu belirlemek genellikle ilgi sorusuna bağlıdır2. Konak hayvan modellerinin çeşitliliğinin sınırlandırılması HIV-1 hastalığı gelişimi çalışmalarına meydan okuyor. HIV-1 viral replikasyonu ve patogenezini araştırmak için Potash ve ark.3, HIV yüzey zarfı glikoprotein kodlama bölgesi gp120’yi farelerde başarılı viral replikasyona yol açan ekotropik MLV gp80 ile değiştirerek aktifHIV-1enfeksiyonunun bir fare modelini oluşturdu 4 . Kimerik HIV (EcoHIV) farelerinde kuyruk damarı enjeksiyonlarından sonra, HIV-1 seropositive bireylerinkine benzeyen birçok özellik gözlenmiştir (örneğin, antiviral immün yanıtlar için hedeflenen enfekte lenfositler ve makrofajlar ve iltihap3,5,6).
Fareler ve sıçanlar Muridae’nin her ikisi de üyesi olmasına rağmen, temel tür farklılıkları belirli deneysel sorulara uygunluklarını etkileyebilir7. Bu nedenle, EcoHIV enfeksiyon modelinin sıçanlara uzatılması (yaygın olarak ilaç kötüye kullanımı ve nöroknatif bozukluk çalışmalarında kullanılır) nöroHIV çalışmasında avantajlı olacaktır. Örneğin, daha büyük boyutları, ilaç kendi kendine uygulama prosedürleri için juguler kateter implantasyonunu daha pratik hale getirir8. HIV-19’da motivasyonun değerlendirilmesi için sıçanlarda ilaçkendi kendine uygulama teknikleri kullanılmıştır. Ayrıca, birçok nöroknatif / davranışsal görev başlangıçta sıçanlar için tasarlanmıştır10. Burada, EcoHIV enfeksiyon modelini genişletmek ve neuroHIV ve HAND ile ilgili yeni soruları ele almak için önemli bir fırsat sağlamak için sıçanlarda EcoHIV’in stereotaksik enjeksiyonlarının kullanımını rapor ediyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokolde sıçanlarda EcoHIV kaynaklı HIV enfeksiyon modeli oluşturduk. Özellikle, enjeksiyondan 7 gün sonra sıçan beyninde aktif HIV enfeksiyonunu başarıyla indükleyen kortekse bilateral stereotaksik ecohiv enjeksiyonu tanımladık. Ayrıca, sıçanlarda EcoHIV enfeksiyonunun HAND’in temel yönlerini incelemek için iyi bir biyolojik sistem olabileceğini gösteriyoruz. Sekiz hafta sonra- EcoHIV enfeksiyonu, sıçanlar NAc MSN’lerinde zamansal işleme ve sinaptik disfonksiyondaki değişiklikleri içeren ?…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NIH tarafından HD043680, MH106392, DA013137 ve NS100624 hibeleri tarafından finanse edildi.
Materials
| 293FT cells | ThermoFisher Scientific | R70007 | |
| Antibiotic-Antimycotic solution | Cellgro | 30004CI | 100X |
| Corning BioCoatGelatin 75cm² Rectangular Canted Neck Cell Culture Flask with Vented Cap | Life Technologies | 354488 | |
| Corning DMEM with L-Glutamine, 4.5 g/L Glucose and Sodium Pyruvate | Life Technologies | 10013CV | |
| Cover glass | VWR | 637-137 | |
| drill | |||
| Dumont #5 Forceps | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dumont #7 Forceps | World Precision Instruments | 14097 | |
| Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge Biopur Safe-Lock Tubes | Life Technologies | 22600028 | |
| Ethicon Vicryl Plus Antibacterial, 4-0 Polyglactin 910 Suture, 27in. FS-2 | Med Vet International | VCP422H | |
| Hamilton syringe | Hamilton | 1701 | |
| Invitrogen Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Life Technologies | L3000015 | |
| Iris Forceps | World Precision Instruments | 15914 | |
| Iris Scissors | World Precision Instruments | 500216 | |
| Lentivirus-Associated p24 ELISA Kit | Cell Biolabs, inc. | VPK-107-5 | |
| Lenti-X Concentrator | Takara | PT4421-2 | |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Life Technologies | 11058021 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| ProLong Gold | Fisher Scientific | P36930 | |
| Sevoflurane | Merritt Veterinary Supply | 347075 | |
| stereotaxic apparatus | Kopf Instruments | Model 900 | |
| SuperFrost Plus Slides | Fisher Scientific | 12-550-154% | |
| Vannas Scissors | World Precision Instruments | 500086 |
Referanslar
- Illenberger, J. M., et al. HIV Infection and Neurocognitive Disorders in the Context of Chronic Drug Abuse: Evidence for Divergent Findings Dependent upon Prior Drug History. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 15 (4), 715-728 (2020).
- Joseph, S. B., Swanstrom, R. The evolution of HIV-1 entry phenotypes as a guide to changing target cells. Journal of Leukocyte Biology. 103 (3), 421-431 (2018).
- Potash, M. J., et al. A mouse model for study of systemic HIV-1 infection, antiviral immune responses, and neuroinvasiveness. Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 102 (10), 3760-3765 (2005).
- Albritton, L. M., Tseng, L., Scadden, D., Cunningham, J. M. A putative murine ecotropic retrovirus receptor gene encodes a multiple membrane-spanning protein and confers susceptibility to virus infection. Cell. 57, 659-666 (1989).
- Geraghty, P., Hadas, E., Kim, B. H., Dabo, A. J., Volsky, D. J., Foronjy, R. HIV infection model of chronic obstructive pulmonary disease in mice. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 312 (4), 500-509 (2017).
- Gu, C. J., et al. EcoHIV infection of mice establishes latent viral reservoirs in T cells and active viral reservoirs in macrophages that are sufficient for induction of neurocognitive impairment. PLoS Pathogens. 14 (6), 1007061 (2018).
- Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Disease Models, Mechanisms. 9 (10), 1079-1087 (2016).
- Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel apparatus and method for drug reinforcement. Journal of Visualized Experiments. (42), e1998 (2010).
- Bertrand, S. J., Mactutus, C. F., Harrod, S. B., Moran, L. M., Booze, R. M. HIV-1 proteins dysregulate motivational processes and dopamine circuitry. Scientific Reports. 8 (1), 7869 (2018).
- McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology. 117 (3), 340-357 (1995).
- Li, H., Aksenova, M., Bertrand, S., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Quantification of filamentous actin (F-actin) puncta in rat cortical neurons. Journal of Visualized Experiments. (108), (2016).
- McLaurin, K. A., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Disruption of Timing: NeuroHIV Progression in the Post-cART Era. Scientific Reports. 9 (1), 827 (2019).
- McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. Journal of Visualized Experiments. (146), e58659 (2019).
- Li, H., McLaurin, K. A., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture. Journal of Visualized Experiments. (158), (2020).
- Ko, A., et al. Macrophages but not Astrocytes Harbor HIV DNA in the Brains of HIV-1-Infected Aviremic Individuals on Suppressive Antiretroviral Therapy. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 110-119 (2019).
- Sopper, S., et al. The effect of simian immunodeficiency virus infection in vitro and in vivo on the cytokine production of isolated microglia and peripheral macrophages from rhesus monkey. Virology. 220 (2), 320-329 (1996).
- Llewellyn, G. N., Alvarez-Carbonell, D., Chateau, M., Karn, J., Cannon, P. M. HIV-1 infection of microglial cells in a reconstituted humanized mouse model and identification of compounds that selectively reverse HIV latency. Journal of NeuroVirology. 24 (2), 192-203 (2018).
