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模型制备

EV71病毒的常用动物模型

2022年11月01日 浏览量: 评论(0) 来源:《常见和新发传染病动物模型》 作者:张连峰 秦川 主编 责任编辑:yjcadmin

由于手足口病的流行地区主要为亚太地区的不发达国家,而发达国家对此病的研究很少,长期以来对手足口病和其病原体的认识程度不够,所以动物模型的研究工作也相对滞后。近10年,对动物模型的研究有较大的进展。

动物并非EV71的天然宿主,这为动物模型的建立带来了一定的困难。因此,EV71的临床分离株需要在动物体内进行适应性培养,建立适应株方能成功地感染小鼠,并引发临床症状。

1.临床分离株在动物体内的适应  EV71感染的1日龄的新生ICR或BALB/c小鼠是最为常见的EV71模型动物。临床分离毒株对小鼠肌组织的嗜性高于脑组织,经过小鼠体内扶强后的临床分离株,可以引发神经症状,甚至可以感染1周龄或两周龄的ICR小鼠。

EV71的临床分离株分别在中国仓鼠卵巢细胞和BALB/c乳鼠颅内扶强,得到的适应株对BALB/c幼鼠毒性均比亲本毒株明显提高。深入研究适应株毒性提升的分子机制发现,在仓鼠细胞系扶强的毒株(CHO-26M)中VP2蛋白一个氨基酸位点突变(Lys149→Ile)。而小鼠适应株(MP-26M)的两个氨基酸发生变异,分别位于VP1蛋白(Gly145→Glu)和2C蛋白(Lys216→Arg)中,随后的试验证实,单独VP1蛋白的突变(Gly145→Glu)即可提高毒株对小鼠的感染力。将EV71的临床分离株在ICR乳鼠颅内扶强,得到了一株毒力显著增强的适应株——MP4,序列分析发现,MP4毒株与亲本毒株相比,5'非翻译区,VP2和2C蛋白的编码基因均有核苷酸变异,这些变异导致了VP2和2C蛋白分别发生了1个和4个氨基酸的变异。然而,氨基酸的突变与小鼠适应株毒力提升之间的关系还有待研究。

2.小鼠模型  由于EV71主要感染6周岁以下的婴幼儿,该病毒的模型主要使用新生或幼龄的小鼠来建立。表19-1对使用不同基因型的毒株感染小鼠的模型进行了总结。

使用B1亚型保加利亚临床分离株感染1日龄的新生小鼠,可引发瘫痪、肌炎及肌纤维坏死。将B1亚型的EV71毒株在NOD/SCID小鼠颅内传代扶强,分离到一株NOD/SCID小鼠适应毒株,用这个毒株感染3~4周龄的NOD/SCID小鼠后,可以使小鼠表现出后肢麻痹。

使用B3亚型的澳大利亚临床分离株在BALB/c小鼠颅内扶强,扶强后的毒株感染1~7日龄BALB/c小鼠后,引发了严重的致死症状,骨骼肌是病毒的主要复制位点,病毒侵染引发严重的坏死性肌炎。

使用B3和B4亚型的EV71作为出发毒株对小鼠进行颅内病毒感染后,小鼠均出现明显的体重增长减缓,而B3亚型毒株感染2d后可观察到嗜睡和运动不协调等症状,部分小鼠四肢肿胀并死亡,未发现后肢瘫痪症状,而且未死亡的小鼠在感染6d后,上述症状全部消失,恢复正常。

使用C2亚型的小鼠适应株通过灌胃法感染1日龄的ICR小鼠,2d后,小鼠可出现皮肤病变,在4~7d后出现后肢瘫痪,7~9d后死亡,有脑部的淋巴细胞浸润(图19-1)。

将上述C2亚型毒株在1日龄的ICR小鼠颅内4次传代扶强后,得到MP4菌株。该扶强菌株在体内外的毒力均比出发菌株增强,且扶强后的毒株可通过灌胃法感染7日龄ICR小鼠,导致其后肢麻痹,并在5~9d死亡(图19-2)。感染早期,可在小鼠的小肠内检测到病毒复制,而病毒的主要复制位点为肌肉,脊髓和脑。病理可观察到感染小鼠的脑干与脊髓中神经元消失和凋亡,四肢肌肉大面积坏死(图19-3)。MP4感染小鼠后,可发生同窝之间的相互感染现象。

使用B3亚型的小鼠适应株,通过灌胃与注射感染2周龄的ICR小鼠,小鼠感染后表现出脑脊髓炎等与人类似的神经症状,感染小鼠的前角神经元,三叉神经运动核和脑干网状结构中的神经元中病毒数量最多,脑的其他部位也有少量的神经元被感染(图19-4)。是迄今为止,年龄最大的EV71小鼠模型。

中国大陆地区的EV71流行株主要属于C4亚型,通过腹腔注射对1日龄的ICR小鼠进行C4亚型病毒感染,随后在脑,肺,骨骼肌与小肠中检测到了病毒复制。C4亚型毒株安徽和河南株,分别通过腹腔和颅内注射感染2日龄BALB/c小鼠,7d内发生后肢麻痹,最终死亡。

3.非人灵长类模型  目前国际报道的非人灵长类动物模型主要使用猕猴。口服EV71病毒不能使猕猴产生严重的神经学症状,多使用椎管或静脉注射接种。感染保加利亚临床分离株后,可使猕猴发生瘫痪,神经系统出现类似于脊髓灰质炎的病变。曾有学者分别用5种病毒的临床分离株(患者分别患有脑炎,脑膜炎和手足口病),通过椎管注射感染雌性猕猴(5~13岁),1~6d后,表现出弛缓性麻痹,震颤和共济失调等神经症状,在脊髓、脑干、小脑皮层、齿状核和大脑中有病毒复制。静脉注射感染雌性猕猴(6~17岁),可表现括震颤,共济失调和脑水肿等和人脑炎类似的临床体征,但没有肺水肿和心脏衰竭之类的神经源性并发症。值得注意的是,许多EV71病毒的临床分离株对猕猴感染时,表现出了较低的神经毒性。

虽然绝大多数的EV71感染为自限性或仅引发轻微症状,但是偶尔发生的严重并发症病例是人们不得不对手足口病重视的原因。因此,动物感染EV71后,能否发生严重的神经症状,如脑炎、神经源性肺水肿或肺出血、神经源性心肌炎,甚至死亡等,是科学家比较关注的模型表型。在目前报道的动物模型中,动物感染EV71后,均会表现出神经症状,但是此类症状与临床上病人的症状略有出入,主要表现为体重下降、瘫痪和死亡,而神经源性肺水肿、肺出血和心肌炎却较为少见。这可能预示着人与动物在感染EV71之后,在病征上仍然有一定的差异。然而,目前建立的动物模型由于神经损伤明显,是死亡的主要原因,因此,该模型仍然得到了比较广泛的认可。


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