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方法文章

唾液、唾液腺和血淋巴的采集自 Ixodes scapularis 蜱虫

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DOI:

10.3791/3894

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2012年2月21日

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本文内容

摘要

采集感染蜱虫的血淋巴、唾液腺及唾液对于研究蜱传病原体如何致病具有重要意义。本实验方案中,我们演示了如何从吸血的肩突硬蜱(Ixodes scapularis)若虫中采集血淋巴和唾液腺,并演示了从雌性肩突硬蜱(I. scapularis)成虫中采集唾液的方法。

摘要

蜱虫在全球范围内均有分布,可引发多种蜱传疾病,危害人类健康。蜱是多种病原体的传播媒介,这些病原体可导致莱姆病和蜱传回归热(Borrelia spp.)、落基山斑疹热(Rickettsia rickettsii)、埃立克体病(Ehrlichia chaffeensis 和 E. equi)、无形体病(Anaplasma phagocytophilum)、脑炎(蜱传脑炎病毒)、巴贝西虫病(Babesia spp.)、科罗拉多蜱热(Coltivirus)以及土拉菌病(Francisella tularensis)1-8。这些病原体要成功进入宿主,需通过差异性调控基因表达、与蜱体内的蛋白质相互作用,并在蜱体内迁移3,9-13。例如,引起莱姆病的病原体Borrelia burgdorferi会通过差异性基因表达,适应蜱虫自然循环中的“饱食”与“饥饿”两个阶段14,15。此外,当硬蜱属(Ixodes)蜱虫吸食血液时,Borrelia在中肠内复制,并从中肠迁移至血腔,随后到达唾液腺,最终随唾液排出而传播至宿主9,16-19。

蜱虫吸血时,宿主通常会产生强烈的止血反应和先天免疫反应11,13,20-22。尽管存在这些宿主防御反应,I. scapularis仍可持续吸血数天,因为蜱虫唾液中含有具有免疫调节作用的蛋白、溶菌因子、抗凝剂和纤溶酶,有助于蜱虫取食3,11,20,21,23。蜱虫唾液或唾液腺提取物(SGE)所具有的免疫调节活性,可促进多种蜱传病原体的传播、增殖和扩散3,20,24-27。为了进一步了解蜱传感染因子致病的机制,必须对正在吸血的蜱虫进行解剖,并收集其唾液。本视频方案展示了在将幼虫接种至小鼠后48小时和72小时,对正在吸血的I. scapularis若虫进行解剖以收集血淋巴及分离唾液腺的技术。我们还演示了从成年雌性I. scapularis蜱虫中收集唾液的方法。

方案

1. 用于制片的血淋巴采集

(视频 1)

  1. 轻柔地从动物身上取下正在吸血的蜱虫,放入3%外用过氧化氢中5分钟,再转入70%乙醇中10分钟,以进行表面消毒。
  2. 使用防脱笔在硅烷涂层载玻片上画一个圆圈,并将蜱虫置于该圆圈内。
    1. 硅烷涂层载玻片有助于血淋巴更好地附着于载玻片表面。
  3. 在解剖显微镜下观察蜱虫(物镜1X,目镜10X,总放大倍数3.5X)。
  4. 用镊子轻轻按压蜱虫背部,使其足部展开并固定蜱虫。

注意:固定蜱虫时不要用力过猛,以免破坏中肠或刺破蜱虫,导致血淋巴污染。

  1. 使用精细的一次性解剖刀在远端关节处截取蜱虫的一条或多条腿。若仅通过血淋巴检测感染性,截取一条腿即可。若需在载玻片上收集血淋巴,可截取多条腿。

注意:不要将腿部切得过于靠近身体,因为这可能导致血淋巴被中肠污染。

  1. 切断蜱虫的足部后,继续轻轻按压其背侧,使血淋巴从足部切口渗出至载玻片上。轻轻移动蜱虫,将血淋巴在载玻片上均匀涂开。

2. 唾液腺切除

(影片 2 和 3)

  1. 在载玻片上滴加数滴 25 μl 的磷酸盐缓冲液(PBS),并将一只蜱虫放入其中一滴 PBS 中。
  2. 在解剖显微镜下观察蜱虫(物镜 1X,目镜 10X,总放大倍数 3.5X)。
  3. 使用尖头镊子夹住蜱虫的基节(口器部分)或虫体后部,以固定蜱虫。
  4. 将尖头镊子插入蜱虫后部,切开蜱虫的背侧以暴露其内部器官。如需要,可在此时取出中肠,并将其转移至载玻片上新的 PBS 液滴中,或转移至含有 PBS 的微量离心管中。
  5. 在蜱虫腿部两侧寻找成对的唾液腺(呈葡萄串状的团块)。若在蜱虫组织碎片中无法看清唾液腺,可将仍含有唾液腺的主要虫体部分移至新的 PBS 液滴中,以减少干扰并防止唾液腺丢失。

注意: 在吸血初期,唾液腺较难定位,因为其发育程度不如吸血后期充分。

  1. 用精细尖头镊子将蜱虫的唾液腺取出,并置于新鲜的 PBS 液滴中。
  2. 用精细尖头镊子将唾液腺转移至另一份干净的 25 μl PBS 液滴中,重复此洗涤步骤 3–4 次,以去除所有外部微生物及蜱虫碎片。

注意:轻柔地清洗唾液腺簇,以减少单个唾液腺的丢失和损伤。

  1. 将腺体放入干净的 PBS 液滴中,置于经硅烷处理的载玻片上,或放入含有 PBS 的微量离心管中。

3. 唾液采集

(视频 4)

  1. 在雌性成年蜱即将完全吸饱并自然脱落前,大约在附着后5-7天,使用尖头镊子轻轻将其从兔或其他宿主身上取下。
  2. 用透明胶带将接近吸饱的蜱固定在载玻片的一端。胶带应贴在蜱背侧约四分之三处,朝向头部方向,使蜱的基节囊(口器部分)保持暴露。
  3. 在胶带与蜱背面前缘相接处,用移液器加入5 μl的5%匹鲁卡品溶液(溶于甲醇)。让胶带将匹鲁卡品溶液沿蜱背侧向上吸渗,注意避免溶液接触蜱的基节囊。
  4. 在距离蜱口器约一英寸处的载玻片上,放置一块无毒的塑型黏土。
  5. 使用尖头镊子将拉制毛细管28的尖端折断至所需直径。
  6. 在解剖显微镜下观察蜱的基节囊。
  7. 轻轻将蜱的须下板插入拉制毛细管中,使大颚须位于毛细管外侧。
  8. 将毛细管的另一端压入塑型黏土中,以固定毛细管位置。
  9. 将固定好的正在唾液分泌的蜱置于一个黑暗且高湿度的密闭容器内(例如,内壁衬有湿润纸巾的带盖泡沫塑料盒)。将载玻片倾斜放置,使须下板朝向容器底部,利用重力促进唾液收集。
  10. 将容器置于室温环境中。
  11. 在开始的1小时内密切监测唾液分泌情况,并使用巴斯德移液器胶头将生成的唾液从毛细管中吹出收集。1小时后,每隔1小时检查一次唾液积聚情况,持续至少4小时,并继续收集新分泌的唾液。

注意:一旦收集到足量唾液用于当前研究,即可停止唾液采集。

  1. 如果蜱虫未分泌唾液或需要更多唾液,可偶尔使用毛细管轻轻按摩其口下板以诱导唾液分泌。
  2. 向唾液中加入0.1倍体积的蛋白酶抑制剂混合物,混匀后于-80°C保存,直至使用。

4. 代表性结果

视频1展示了如何持握一只部分吸血的I. scapularis若虫,并截除其腿部以将血淋巴收集到显微镜载玻片上。一旦截除腿部,便会分泌出透明液体(图1A和1B)。若中肠破裂,则血淋巴从被截除的腿部流出时呈现浑浊状(图1C和1D)。

在若虫吸血48或72小时后提取唾液腺的操作过程见视频2和视频3。蜱虫被刺破后通常会释放大量碎片(包括气管、马氏管、血液、结缔组织等),为防止唾液腺丢失或受损,应将蜱虫转移至新鲜的PBS液滴中。图2A和2B显示了若虫被剖开后唾液腺的位置,图2C显示了置于PBS液滴中的已分离唾液腺簇。

I. scapularis 成年雌性蜱唾液采集装置的设置如视频4和图3所示。视频5中可观察到蜱在毛细管中分泌唾液的过程。该唾液采集方法采用匹鲁卡品刺激唾液分泌,每只成年雌性蜱可获得超过20 μl的唾液。

蜱虫解剖图;标注唾液腺、口下片、背侧、中肠;生物学教育。
图 1。 I. scapularis 若虫的标注结构。

视频 1. Ixodes scapularis 血淋巴采集。 点击此处观看视频。

蜱虫解剖过程;显微图像;生物学研究;寄生虫学研究方法。
图 2. 若虫腿部渗出的未污染(A 和 B)与污染(C 和 D)的血淋巴。

视频 2. 从吸血 48 小时的I. scapularis若虫中提取唾液腺。点击此处观看视频。

视频 3. 从一只吸血 72 小时的I. scapularis若虫中提取唾液腺。点击此处观看视频。

蜱虫吸血过程;显微近距离图像;寄生虫附着及吸血各阶段。
图3。 Ixodes scapularis 若虫唾液腺。(A & B)吸血72小时后的若虫唾液腺示例,提取前状态。(C)已分离的唾液腺组织簇。

视频 4. 从一只成年雌性I. scapularis蜱虫收集唾液的实验装置。点击此处观看视频。

蜱虫附着过程、载玻片实验装置、蜱虫移除工具、标本分析。
图 4。 从成年雌性I. scapularis蜱虫收集唾液。(A & B)蜱虫固定在载玻片上,其口下片插入毛细管的拉细端,毛细管未拉细的一端由橡皮泥固定。(C & D)含有正在分泌唾液的成年雌性I. scapularis蜱虫的湿润培养室。

视频 5. Ixodes scapularis 雌性蜱虫向毛细管内唾液分泌过程。点击此处观看视频。

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讨论

采集蜱虫的血淋巴、唾液腺及唾液,对于研究蜱传病原体在蜱虫及其宿主中的传播、流行、扩散、增殖和持续存在具有重要意义6,11-13,20,23,29。蜱虫解剖方法有多种30,31,但在采集唾液腺时,关键是要正确解剖蜱虫,以避免唾液腺破裂或遗留在蜱虫残体中。一旦将唾液腺从蜱虫体内取出,需多次清洗以去除中肠污染,随后可将其固定于载玻片上进行染色,或在磷酸盐缓冲液(PBS)中研磨以获得唾液腺提取物(SGE)。与唾液相比,SGE更易于收集,且具有与唾液相似的特性,因此可作为唾液的替代物。然而,SGE中含有来源于唾液腺细胞的额外蛋白质,而这些蛋白质并不存在于蜱虫唾液中。SGE中额外蛋白质的存在可能对某些研究有利,也可能不利,具体取决于实验目的,但研究人员在使用SGE时必须意识到这一点。SGE的一个优势在于,采集唾液腺过程中无需使用匹罗卡品。匹罗卡品是一种毒蕈碱型胆碱能激动剂,可促进唾液分泌,但在唾液采集过程中已被证明对B. burgdorferi具有细胞毒性作用32,33。多巴胺是另一种促唾液分泌激动剂,但与具有持续作用的匹罗卡品相比,多巴胺会迅速被血淋巴及其他蜱虫体...

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披露

我们没有需要披露的内容。

致谢

作者谨此感谢虫媒疾病防治司动物资源科,特别是Andrea Peterson、Lisa Massoudi、Verna O'Brien和John Liddell,感谢他们对小鼠和兔子的饲养与维护。我们还要感谢Amy Ullmann、Theresa Russell和Barbara J. Johnson为本手稿作出的贡献。最后,我们谨向美国疾病控制与预防中心(CDC)传播沟通副主管办公室的Alissa Eckert致谢,感谢她制作了本手稿的图示插图;同时感谢Judy Lavelle,感谢她负责本手稿拍摄过程中所有相关法律事务的协调工作。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
过氧化氢Fisher ScientificH312-500
乙醇Acros Organics61509-5000
PBSBoston BioproductsBM-2205
杜蒙特精细镊子(3C型)Fisher ScientificNC9906085
硅烷处理载玻片Bioworld42763007-1
疏水笔Bioworld21750008-1
超冻 Plus 载玻片Fisher Scientific12-550-18
匹鲁卡品Sigma-AldrichP6503-5G
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP2714
#11 一次性手术刀Feather Safety Razor Co, Ltd.2975#11
无毒油泥Fisher ScientificS17307
毛细管Chase Scientific Glass, Inc.40A502

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