En murine modell av Dengue virus-indusert akutt viral encefalitt-lignende sykdom
Summary
Her presenterer vi en protokoll for å skape en immunkompetente ICR (Institute of Cancer Research) murine modell av sentralnervesystemet infeksjon for å vise utviklingen av nevropati. Overvåking av akutte virus encephalitic lidelser med identiske sykdoms resultater kan utføres for å vise Dengue virus induserte nevropati i vivo.
Abstract
Dengue virus (DENV), en arthropod-borne virus overføres av mygg, kan føre til alvorlig sykdom kjent som Dengue hemoragisk feber, som er preget av dødelige komplikasjoner på grunn av plasma lekkasje, ascites, pleural effusjon, åndedretts nød, alvorlig blødning, og organ verdifall. Noen få tilfeller av DENV infeksjon presentere nevrologiske manifestasjoner; studier har imidlertid ikke utforsket DENV-indusert neuropathogenesis videre. I denne studien presenterer vi en protokoll for å bruke en immunkompetente outbred ICR (Institute of Cancer Research) musen for å undersøke induksjon av sentralnervesystemet (CNS) infeksjon med DENV, etterfulgt av progresjon av akutte viral encefalitt-lignende Sykdom.
Introduction
DENV, en arthropod-båret virus av hvilken familien, inneholder en positiv-Sense RNA Genova som koder tre viral strukturelle proteiner (kapsid, premembrane og konvolutt) og syv viral nonstructural PROTEINER (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B og NS5). De fire serotypene av DENV (DENV1-4), som infisere ca 390 000 000 mennesker årlig, føre til en global byrde, selv om regjeringene har rettet betydelig innsats mot mygg vektor og sykdom kontroll1. For tiden, beskyttende vaksiner og terapeutiske antivirale medikamenter er under utvikling og krever ytterligere langsiktig validering2. I klinisk praksis, selv om en Dengue pasient med CNS-infeksjon er sjelden, må den undersøkes ytterligere for å forstå mangfoldet av Dengue sykdomsutvikling3. Videre etterforskning og validering er nødvendig; spesielt, verdenshelseorganisasjon (WHO) har inkludert involvering av CNS verdifall, slik som kognitiv svekkelse, kramper, encefalopati, og encefalitt, i klassifiseringen av alvorlig Dengue3,4. Konstruere dyremodeller av DENV infeksjon er uunnværlig for å utforske neuropathogenesis av DENV infeksjon.
For å generere CNS infeksjon av DENV, flere studier har utført ulike ruter av DENV infeksjon, inkludert (1) intracerebrale inoculation av C57BL/6 mus som fikk 4 x 103 plakk-forming enheter (PFU) av nonadapted DENV35, 6, (2) intraperitoneal INOCULATION av BALB/c mus som fikk 7 x 104 PFU av in vitro neuroadapted DENV47, (3) intracerebrale inoculation av sveitsiske mus som fikk 1 x 105 PFU av in vivo neuroadapted DENV18, og (4) intracerebrale og intraperitoneal co-inoculation av ICR patte mus som fikk 1 x 106 PFU av nonadapted DENV29. Ifølge resultatene av disse studiene5,6, 7,8,9, DENV infeksjon i mus resultere i viral replikering i hjernen, fører til akutt viral encefalitt-lignende syndromer, atferdsendringer ledsaget av lem lammelse og postural ustabilitet, CNS nevrotoksisitet og betennelser, generelt og lokaliserte plasma lekkasje gjennom blod-hjerne barriere (BBB), og dødelighet. Alle resultatene fra disse studiene5,6,7,8,9 har vist evne til DENV å infisere CNS og induksjon av akutt viral encefalitt-lignende sykdom etter infeksjon.
Basert på våre nåværende funn9,10,11,12,13,14,15, har vi laget en murine modell av DENV infeksjon som en in vivo plattform for å undersøke terapeutisk effekt av målrettede agenter/faktorer mot viral replikering, samt nevrotoksisitet. Her rapporterer vi protokollen benyttet for å skape en immunkompetente outbred ICR mus for å studere CNS infeksjon og for å overvåke utviklingen av nevropatier med ulike alvorlighetsgradene forårsaket av DENV. Resultatene viser den betydelige utviklingen av encefalitt sykdom i DENV-infiserte mus på en tidsavhengig måte.
Protocol
Representative Results
Discussion
DENV infeksjon har blitt påvist i CNS av alvorlig Dengue pasienter3,17, antyder muligheten for manifestasjon av akutte viral encefalitt oppstod under Dengue patogenesen. Her rapporterer vi en in vivo murine modell av DENV infeksjon for å studere involvering av CNS dysfunksjon i alvorlig Dengue, spesielt med fokus på DENV-indusert akutt viral encefalitt-lignende sykdommer. Sammenlignet med tidligere modeller, spesielt for en-rute infeksjon (intravenøs bare, in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble støttet av tilskudd fra departementet for vitenskap og teknologi (MOST107-2321-B-038-001) og intramural finansiering 106TMU-CIT-01-2, Taipei, Taiwan.
Materials
| Roswell Park Memorial Institute 1640 medium (RPMI) | Gibco | 11875-085 | Diluting virus |
| 0.3-mL Insulin Syringe | BD Ultra-FineII | 328838 | Intracerebral and intraperitoneal injection |
| Microbalance | METTLER TOLEDO's LabX | AL104 | Weight mouse |
| Non-adapted DENV2 (strain PL046) | The Centers for Disease Control of Taiwan | – | Infect mouse |
| Institute of Cancer Research (ICR) suckling mouse | BioLASCO Taiwan Co., Ltd | – | Our murine model |
References
- Guzman, M. G., Gubler, D. J., Izquierdo, A., Martinez, E., Halstead, S. B. Dengue infection. Nature Reviews Disease Primers. 2, 16055 (2016).
- Katzelnick, L. C., Coloma, J., Harris, E. Dengue: knowledge gaps, unmet needs, and research priorities. Lancet Infectious Diseases. 17 (3), e88-e100 (2017).
- Carod-Artal, F. J., Wichmann, O., Farrar, J., Gascon, J. Neurological complications of dengue virus infection. Lancet Neurology. 12 (9), 906-919 (2013).
- Geneva: World Health Organization. . Dengue: Guidelines for Diagnosis, Treatment, Prevention and Control: New Edition. , (2009).
- Amaral, D. C., et al. Intracerebral infection with dengue-3 virus induces meningoencephalitis and behavioral changes that precede lethality in mice. Journal of Neuroinflammation. 8, 23 (2011).
- de Miranda, A. S., et al. Dengue-3 encephalitis promotes anxiety-like behavior in mice. Behavioural Brain Research. 230 (1), 237-242 (2012).
- Velandia-Romero, M. L., Acosta-Losada, O., Castellanos, J. E. In vivo infection by a neuroinvasive neurovirulent dengue virus. Journal of Neurovirology. 18 (5), 374-387 (2012).
- Despres, P., Frenkiel, M. P., Ceccaldi, P. E., Duarte Dos Santos, C., Deubel, V. Apoptosis in the mouse central nervous system in response to infection with mouse-neurovirulent dengue viruses. Journal of Virology. 72 (1), 823-829 (1998).
- Tsai, T. T., et al. Microglia retard dengue virus-induced acute viral encephalitis. Scientific Reports. 6, 27670 (2016).
- Cheng, Y. L., et al. Activation of Nrf2 by the dengue virus causes an increase in CLEC5A, which enhances TNF-alpha production by mononuclear phagocytes. Scientific Reports. 6, 32000 (2016).
- Ho, M. R., et al. Blockade of dengue virus infection and viral cytotoxicity in neuronal cells in vitro and in vivo by targeting endocytic pathways. Scientific Reports. 7 (1), 6910 (2017).
- Jhan, M. K., et al. Anti-TNF-alpha restricts dengue virus-induced neuropathy. Journal of Leukocyte Biology. 104 (5), 961-968 (2018).
- Kao, J. C., et al. The antiparasitic drug niclosamide inhibits dengue virus infection by interfering with endosomal acidification independent of mTOR. PLoS Neglected Tropical Diseases. 12 (8), e0006715 (2018).
- Tsai, T. T., Chen, C. L., Tsai, C. C., Lin, C. F. Targeting heat shock factor 1 as an antiviral strategy against dengue virus replication in vitro and in vivo. Antiviral Research. 145, 44-53 (2017).
- Jhan, M. K., et al. Dengue virus infection increases microglial cell migration. Scientific Reports. 7 (1), 91 (2017).
- Benskey, M. J., Manfredsson, F. P. Intraparenchymal Stereotaxic Delivery of rAAV and Special Considerations in Vector Handling. Methods in Molecular Biology. , 199-215 (2016).
- Fong, C. Y., et al. Mild encephalitis/encephalopathy with reversible splenial lesion (MERS) due to dengue virus. Journal of Clinical Neuroscience. 36, 73-75 (2017).
- Sarathy, V. V., et al. A lethal murine infection model for dengue virus 3 in AG129 mice deficient in type I and II interferon receptors leads to systemic disease. Journal of Virology. 89 (2), 1254-1266 (2015).
- Schul, W., Liu, W., Xu, H. Y., Flamand, M., Vasudevan, S. G. A dengue fever viremia model in mice shows reduction in viral replication and suppression of the inflammatory response after treatment with antiviral drugs. The Journal of Infectious Diseases. 195 (5), 665-674 (2007).
- Tyler, K. L. Acute Viral Encephalitis. New England Journal of Medicine. 379 (6), 557-566 (2018).
- Yauch, L. E., Shresta, S. Mouse models of dengue virus infection and disease. Antiviral Research. 80 (2), 87-93 (2008).
- Assir, M. Z., Jawa, A., Ahmed, H. I. Expanded dengue syndrome: subacute thyroiditis and intracerebral hemorrhage. BMC Infectious Diseases. 12, 240 (2012).
- Kumar, R., Prakash, O., Sharma, B. S. Intracranial hemorrhage in dengue fever: management and outcome: a series of 5 cases and review of literature. Surgical Neurology. 72 (4), 429-433 (2009).
- Simanjuntak, Y., Liang, J. J., Lee, Y. L., Lin, Y. L. Repurposing of prochlorperazine for use against dengue virus infection. Journal of Infectious Diseases. 211 (3), 394-404 (2015).
- Rocha, B. A. M., et al. Dengue-specific serotype related to clinical severity during the 2012/2013 epidemic in centre of Brazil. Infectious Disease Poverty. 6 (1), 116 (2017).
