В данной статье представлена методология контакта человека с личинками Ixodes scapularis для проведения клинических исследований. Метод относительно прост, приемлем для добровольцев-исследователей и может быть модифицирован в соответствии с экспериментальными потребностями. Такие исследования с участием человека в качестве субъекта исследования должны проводиться в соответствии с протоколами клинических исследований, утвержденными соответствующими регулирующими органами.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Модель экспериментального воздействия на человека личинок клещей Ixodes scapularis
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Клещевые заболевания являются серьезной проблемой общественного здравоохранения в Соединенных Штатах и во всем мире. Клещи — это облигатные членистоногие, питающиеся кровью; Иксодовый клещ должен оставаться прикрепленным к коже хозяина и завершить свой многодневный процесс питания, чтобы получить его кровяную пищу. Контакт животных с клещами является обычной практикой для изучения реакции хозяев на укусы клещей и клещевые заболевания. Мы разработали процедуру, провели первое научное исследование на людях и опубликовали результаты по воздействию на добровольцев неинфицированных личиночных клещей Ixodes scapularis . В этой статье описывается методология, использованная для создания защитной повязки, способы наложения и закрепления клещей на хозяине, способы поддержания повязки и удаления клещей с хозяина. Контакт добровольцев с укусами клещей является экспериментальной процедурой и должен выполняться в соответствии с протоколом клинических исследований, утвержденным соответствующими регулирующими органами. Этот метод позволяет проводить трансляционные исследования, чтобы лучше понять реакцию человека на укусы клещей и способствовать разработке диагностики, профилактики и лечения клещевых заболеваний.
Введение
Твердые клещи (Ixodidae: Acari) являются облигатными кровопитающими эктопаразитами, которые встречаются во всем мире и способны передавать широкий спектр патогенов, включая бактерии, вирусы и паразитов, имеющих большое медицинское и ветеринарное значение. Иксодовые клещи должны оставаться прикрепленными к хозяину в течение нескольких дней, чтобы завершить прием пищи кровью, и они обладают способностью оставаться прикрепленными к коже, избегая распознавания, предотвращая местное свертывание крови и способствуя долгосрочному питанию 1,2,3. Исследования на животных показали, что неразрешающие хозяева приобретают устойчивость к укусам клещей при повторном воздействии клещей, что может привести к снижению способности передавать патоген, в то время как клещи могут многократно паразитировать на разрешающих хозяевах. Приобретенная резистентность к клещам зависит от характера иммунного ответа хозяина 4,5,6,7.
Клещевые заболевания представляют собой растущую угрозу в Соединенных Штатах (США), при этом число зарегистрированных случаев увеличилось более чем в два раза в период с 2004 по 2016 годдо 8,9. Из-за изменения климата географические ареалы различных клещей продолжают расширяться 10,11. К ведущим клещевым заболеваниям в США относятся болезнь Лайма, анаплазмоз, эрлихиоз, пятнистый лихорадочный риккетсиоз, бабезиоз, туляремия и болезнь, вызванная вирусом Повассан8. Болезнь Лайма, вызванная инфекцией Borrelia burgdorferi sensu lato, является наиболее распространенным клещевым заболеванием в США и Европе12. С учетом того, что ежегодно в США у 476 000 человек диагностируется болезнь Лайма, существует как общественное здравоохранение, так и экономическое бремя для отдельных лици общества.
Ixodes scapularis (черноногий или оленьий клещ) является основным переносчиком болезни Лайма, а также анаплазмоза, бабезиоза, болезни Borrelia miyamotoi и болезни, вызванной вирусом Повассан, в США. К другим важным с медицинской точки зрения видам клещей в США относятся Amblyomma americanum (клещ одинокой звезды), Dermacentor variabilis (американский собачий клещ), Ixodes pacificus (западный черноногий клещ), Dermacentor andersoni (древесный клещ Скалистых гор), Ixodes cookei (клещ сурка), Dermacentor occidentalis (клещ тихоокеанского побережья), Rhipicephalus sanguineus (коричневый собачий клещ) и Amblyomma maculatum (клещ побережья Мексиканского залива)16.
Разработка метода воздействия на добровольцев-исследователей укусов клещей поддерживает исследования с использованием естественного вектора для поиска доказательств инфекции, процедуры, известной как ксенодиагностика 17,18,19,20,21, и для получения дополнительной информации об иммунитете, вызванном контактом с клещами, что может способствовать открытию противоклещевой вакцины 5,6,7. Описанная здесь процедура была разработана и использована в первом исследовании на людях с использованием выращенной в лаборатории личинки Ixodes scapularis для ксенодиагностики инфекции B. burgdorferi после антибиотикотерапии (NCT01143558), опубликованном в 2014 году. Система была успешно использована в исследовании фазы 2, в котором изучалось, коррелирует ли положительный ксенодиагноз с сохранением симптомов после лечения антибиотиками болезни Лайма (NCT02446626), а также в исследовании, изучающем реакцию хозяина на укусы клещей (NCT05036707).
Этот протокол процедуры описывает процесс создания защитной повязки, процедуру размещения клеща и процедуру удаления клещей, а также уход за участком, необходимый для поддержания защитной повязки. Подробности, касающиеся колонии клещей I. scapularis без патогенов и процедур воздействия на клещей, использованных в вышеупомянутых исследованиях, были описаны ранее19,22. Эта методология предлагает гибкий исследовательский инструмент, который может быть адаптирован для изучения различных аспектов реакции человека на укусы клещей, эффективности препаратов для профилактики клещей, а также болезни Лайма и других клещевых заболеваний.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Контакт добровольцев с укусами клещей является экспериментальным методом и должен проводиться в соответствии с протоколом клинических исследований, утвержденным соответствующими регулирующими органами. Клинические исследования (NCT01143558, NCT02446626 и NCT05036707) были одобрены соответствующими институциональными наблюдательными советами, проведены в соответствии с исключениями для исследуемых устройств, предоставленными Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, и проведены в соответствии с рекомендациями надлежащей клинической практики. Кроме того, эти исследования были зарегистрированы в ClinicalTrials.gov, и было получено письменное информированное согласие от всех участников.
1. Подготовка защитной повязки
- Чтобы создать шаблон измерения, сделайте фотокопию гидроколлоидной повязки размером 3 x 3 дюйма вдоль боковой линии измерения (Рисунок 1A и Таблица материалов).
- Вырежьте ксерокопию шаблона по линии 1". Затем разрежьте по линии 2", создав круг 2" с центром 1" (Рисунок 1B).
- Используя этот шаблон, вырежьте неадгезивную пенопластовую повязку, чтобы создать круг 2 дюйма с центром 1 дюйм (Рисунок 2A, B и Таблица материалов).
- Используя тот же шаблон, вырежьте круг размером 2 дюйма в центре сверхтонкой гидроколлоидной повязки размером 4 x 4 дюйма (Рисунок 2C, D).
- Разрежьте гидроколлоидный слой защитной повязки размером 3 x 3 дюйма на линии 11/2 дюйма.
- Оттяните бумажный вкладыш гидроколлоидного слоя защитной повязки, чтобы обнажить клей. Поместите повязку из разрезанной пены в круг клея диаметром 2 дюйма (Рисунок 3A). Это гарантирует, что пенная повязка выйдет за пределы отверстия защитной повязки. Замените бумажный вкладыш на гидроколлоидный слой повязки (рисунок 3B).
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти измерения использовались для исследований с участием до 10 личинок клещей I. scapularis . Для исследований с участием до 30 личинок клещей I. scapularis шаблон для центра пенопласта был разрезан между отметками 1" и 11/2", чтобы обеспечить большую площадь для размещения. Размеры защитной оболочки могут быть адаптированы в соответствии с планом исследования.
2. Расстановка клещей
- Хранение клещей
- Хранить личинок клещей I. scapularis следует в медицинском холодильнике при температуре 9-10 °C.
- Храните клещей во флаконе, закрытом сетчатой крышкой, чтобы обеспечить достаточный приток воздуха. Упакуйте флакон с клещами в герметичный полиэтиленовый пакет со слегка смоченной губкой для поддержания влажности и предотвращения высыхания.
- Расстановка галочек
- Достаньте клещей из холодильника, чтобы дать им нагреться до комнатной температуры. Клещи могут активизироваться уже за 15 минут вне холодильника.
- Расположите белый лист вокруг области размещения, чтобы легко визуализировать любого случайно выпавшего клеща.
- Смочите марлевую салфетку размером 4 x 4 дюйма чистой водой или физиологическим раствором и используйте ее для очистки кожи в месте размещения. Участок следует высушить или дать высохнуть на воздухе.
ПРИМЕЧАНИЕ: При выборе места для размещения клещей учитывайте зоны, которые не ограничивают повседневную деятельность добровольца и где участник может легко контролировать целостность повязки. Не размещайте клещей в местах, где они могут быть раздавлены из-за прямого давления (например, на спине). Оцените волосяное покров на теле участника, и при необходимости аккуратно подстригите лишние волосы на теле с помощью ножниц в месте нанесения клея, не допуская повреждения кожи. Избегайте использования бритвы для удаления волос, так как это может увеличить риск травмирования кожи и инфекции. - Как только кожа высохнет, снимите клейкую подкладку с гидроколлоидной стороны приготовленной повязки и плотно прикрепите ее к коже в месте размещения, следя за тем, чтобы слой сетки оставался открытым.
- Разломите деревянный тампон (см. Таблицу материалов) пополам, чтобы обнажить зазубренные концы.
- Осторожно откройте флакон с клещами.
- С помощью зазубренного конца деревянного тампона перенесите активных клещей из флакона и поместите их на кожу внутри защитной повязки (рисунок 4A). Поручите дополнительному члену команды следить за местом размещения клещей, чтобы убедиться, что клещи остаются внутри защитной повязки. Используйте клейкую ленту для улавливания клещей, которые вырываются из флакона во время этого процесса.
ПРИМЕЧАНИЕ: Сломать деревянный тампон и использовать зазубренный конец эффективно для манипуляций с клещами и их переноса, не причиняя вреда клещам. Небольшая кисточка с мягкой щетиной светлого цвета также подходит для переноса клещей из контейнера на участок кожи. - После того, как указанное количество клещей для исследования будет размещено, снимите клеевой вкладыш с сетчатого слоя защитной повязки и закройте его над отверстием.
- Убедившись, что клей надежно прикреплен, нанесите приготовленную сверхтонкую гидроколлоидную повязку размером 4 x 4 дюйма поверх защитной повязки для дополнительной безопасности (Рисунок 4B).
ПРИМЕЧАНИЕ: Дополнительную информацию о колонии клещей I. scapularis без патогенов и продолжительности процедур воздействия на клещей, использованных в цитируемых исследованиях, можно найти в разделах «Методы» опубликованных исследований19,22.
3. Уход за участком
- Предоставить участнику исследования водный барьер и гипоаллергенную ленту диаметром 2 дюйма (см. Таблицу материалов).
- Предоставьте инструкции по уходу за местом содержания клещей.
- Периодически проверяйте повязку и следите за краями на предмет надежного сцепления с кожей. При необходимости наклейте дополнительную ленту для укрепления краев повязки.
- Не царапайте место наложения повязки, а также воздержитесь от вскрытия или снятия повязки в период исследования.
- Избегайте купания или замачивания в воде. Также избегайте горячего душа и ограничьте продолжительность принятия душа. Перед принятием душа защитите защитную повязку прилагаемой водонепроницаемой крышкой и снимите ее после принятия душа. Аккуратно промокните повязку насухо и осмотрите ее, чтобы убедиться, что она остается надежной.
- Избегайте занятий, которые могут привести к сильному потоотделению и нарушить целостность повязки (например, аэробные упражнения, длительные походы).
4. Удаление клещей
- Приготовление коллекционных флаконов
- Пометьте флаконы для сбора клещей нужными идентификаторами (например, кодом исследования, датой).
- Если необходимо сохранение живых клещей, проколите отверстия в крышке флаконов иглой 20 G. Используйте слой нейлоновой или полиэфирной сетки вместе с крышкой, чтобы запечатать флакон. Поместите небольшой кусочек влажной губки в герметичный пакет вместе с флаконом с клещами для поддержания влажности.
- Удаление клещей
- Положите белые листы вокруг места наложения повязки и убедитесь, что бассейн для сбора находится в пределах досягаемости.
- С помощью спиртовых салфеток аккуратно снимите повязку с кожи.
- После полного снятия поместите повязку в таз для сбора и осмотрите ее на наличие отделившихся клещей.
- Оцените место размещения прикрепленных клещей. Клещи, которые накормились до полного отторжения, отсоединятся (рисунок 5A). Для удаления остальных прикрепленных клещей используйте щипцы с тонким наконечником (рисунок 5B).
- Очистите кожу спиртовыми салфетками или водой с мылом.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Исследование показало, что процедура безопасна и хорошо переносится, при этом основным побочным явлением является легкий зуд в месте укуса, который наблюдается в 58% процедур. Серьезных нежелательных явлений, связанных с процедурой, при использовании чистых выращенных в лаборатории личинок I. scapularis клещей19 не выявлено. В 43 проведенных процедурах средний процент восстановления прикрепленных клещей по сравнению с размещенными клещами составил 45% ± 27% (SD), при этом медианный процен...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
В то время как исследования на животных, включающие воздействие клещей 4,5,6,7,21, были неоценимы для улучшения нашего понимания реакции хозяина на клещевые болезни и укусы клещей, эти модели имеют ограничения в том, насколько хорошо они предсказывают реакцию человека хозяина. Эта модель, которая описывает методологию контролируемого воздействия укусов клещей ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Д-р Адриана Маркес имеет патент US 8,926,989 B2; и является неоплачиваемым научным советником Глобального альянса по борьбе с болезнью Лайма и Американского фонда по борьбе с болезнью Лайма. У Сиу Пин Турк и Алии Эшман нет связей, которые могли бы привести к конфликту интересов. Содержание данной публикации не обязательно отражает точку зрения или политику Министерства здравоохранения и социальных служб, а также упоминание торговых наименований, коммерческих продуктов или организаций не подразумевает одобрения со стороны правительства США.
Благодарности
Это исследование было поддержано Программой внутренних исследований NIH, Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний. Мы благодарим Линдена Т. Ху, Сэма Р. Телфорда III, Кеннета Дардика, Карлу Уильямс, Эрин Чанг и Кристину Брандебург за их участие в разработке процедур.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Игла 20 г | любой марки | Для прокола крышки флакона. | |
| Защитная повязка 3 x 3 дюйма | Monarch Labs Названия | LeFlap | https://www.monarchlabs.com/ordering |
| 4 x 4 дюйма сверхтонкая гидроколлоидная повязка | ConvaTec | DuoDerm | https://www.convatec.com/products/advanced-wound-care/brand-names/pc-wound-duoderm-granluflex/duoderm-extra-thin-dressing/ |
| 4 x 4 дюйма Monarch | Labs Названия Для | очищения кожи | |
| Чистая вода или физиологический раствор | Для очищения кожи | ||
| Барьер для влаги (например, 7" x 7") | AquaGuard | TIDI | Для душа, ttps://www.tidiproducts.com/product-listing/aquaguard-shower-cover-sheets |
| Неадгезивная пенопластовая повязка | Coloplast | Biatain | https://www.coloplast.us/biatain-non-adhesive-en-us.aspx |
| рулон 2-дюймовой гипоаллергенной ленты | Monarch Labs Names | Durapore | Для усиления сдерживающей повязки. |
| Рулон клейкой ленты | Для улавливания клещей | ||
| Флаконы для сбора (например, криовиалы) | Ependorf | ECC200 |
Ссылки
- 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. in Borrelia burgdorferi: Methods in Molecular Biology. Pal, U., Buyuktanir, O. , Springer. New York. 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).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
