手足口病是腸道病毒引起的傳染性、出疹性疾病,該病多發生于5歲以下的嬰幼兒,可引起發熱和手、足、口腔等部位的皮疹、潰瘍,個別手足口病患者可引起心肌炎、肺水腫、無菌性腦膜腦炎等并發癥,而神經源性肺水腫、肺出血和心力衰竭被認為是導致死亡的主要原因。
引發手足口病的腸道病毒有20多種,包括柯薩奇病毒A組和B組、人腸道病毒71型(human enterovirus 71,EV71)以及皰疹病毒、腺病毒等,其中以柯薩奇病毒A16型(coxsackievirus A16,CA16)和腸道病毒71型(EV71)最為常見。而絕大多數重癥手足口病病例,均由EV71或CA16病毒感染所致。
EV71屬于微小RNA病毒科,腸道病毒屬,主要通過糞口傳播,病毒最初定植于鼻咽部或胃腸道粘膜,侵入淋巴組織并在其中繁殖,進而引起第一次病毒血癥。若機體免疫力差,病毒可擴散至全身組織器官,大量繁殖后再次入血,引起第二次病毒血癥,最終侵犯靶器官,如腦、腦膜、脊髓、心肌和橫紋肌以及皮膚黏膜組織,引起重癥病變,其主要病變為神經元壞死等。
PSGL-1(P-selectin glycoprotein ligand-1)蛋白是一種糖蛋白,作為細胞粘附分子P-、E-、L-選擇素的高親和力反受體,參與了炎癥反應過程中免疫細胞的遷移。同時,有研究表明PSGL-1也是人EV71病毒的受體,在體外細胞實驗中表達人PSGL-1蛋白可以提高細胞對EV71的敏感性。由于目前的EV71小鼠模型采用乳鼠(14日齡以內),可用于感染研究的周期太短,且其免疫系統發育不成熟,限制了該模型在研究EV71致病機理中的應用。
中國醫學科學院醫學實驗動物研究所劉江寧教授課題組通過建立表達人PSGL-1的轉基因小鼠,以提高小鼠對EV71病毒的敏感性,從而有望提高敏感小鼠的年齡,建立成年的EV71感染模型。
課題組以人PSGL-1的mRNA為模板,經反轉錄獲得人PSGL-1的cDNA,將其插入pCDNA3.1(+)載體的啟動子下游,構建轉基因載體。載體經測序驗證正確后,將其線性化并經顯微注射到C57BL/6J的受精卵中,用129做假孕受體,制備轉基因小鼠。人PSGl-1轉基因小鼠經RT-PCR和Western blotting鑒定,表明人PSGL-1蛋白主要在小鼠的骨骼肌和腦中表達,可檢測到該基因的mRNA表達及蛋白(圖1)。
對10日齡人PSGl-1轉基因小鼠腹腔注射感染EV71 病毒的小鼠適應株MP10(GenBank:HQ712020)5×106 TCID50。動物自感染后第3天開始出現癥狀,表現為體重增長變緩、弓背豎毛、后肢行動遲緩至癱瘓、死亡等癥狀。感染后第4天時,動物全部表現出后肢癱瘓、停止進食等癥狀,感染后第5天動物開始出現死亡,在10天內全部死亡,該特征類似于EV71重癥感染小鼠模型。實時熒光定量PCR檢測表明病毒主要復制部位為骨骼肌和腦,病毒在感染后第3天達到高峰,主要病理表現為壞死性肌炎。
相對于野生型小鼠,感染后第3天,PSGL-1轉基因小鼠的骨骼肌、脊髓和腦內的病毒載量顯著高于野生型小鼠(圖2A-C),但是在第5天時,該差別不再明顯,表明表達人PSGL-1蛋白可以一過性的促進EV71小鼠適應株感染小鼠。與病毒復制相一致,第3天轉基因小鼠的后肢出現雙側癱瘓,癥狀明顯比野生型小鼠嚴重,但在第5天時癥狀類似(圖2D-E)。提高病毒的感染劑量,并不能使兩周以上的轉基因小鼠表現出明顯的癥狀,表明人PSGL-1具有一定的促進EV71感染效果。

圖1. 人PSGL-1轉基因小鼠鑒定.A,人PSGL-1基因設計;B,轉基因小鼠基因型鑒定;C,骨骼肌和腦內人PSGL-1基因的mRNA檢測;D,Western blotting檢測骨骼肌和腦內人PSGL-1蛋白表達檢測。

圖2. EV71的小鼠適應株MP10感染轉基因小鼠和野生型小鼠. A-C,組織內病毒載量,A(骨骼肌),B(脊髓),C(腦);D,臨床癥狀評分的變化曲線;E,感染第3天和第5天時的小鼠狀態照片。
該模型信息已提交到國家動物模型資源共享信息平臺(簡稱信息平臺),信息平臺致力于實驗動物資源與疾病動物模型信息的收集和共享,希望通過我們的努力,通過信息的集成與共享,更好的服務于國家重大科技攻關,助力于生物醫藥產業的發展。
歡迎廣大科研工作者通過信息平臺進行咨詢及訂購。我們歡迎致力于疾病動物模型建立的各位專家在我們的平臺分享您的動物模型研究成果,也歡迎各位專家在我們平臺開展動物模型相關技術的討論和研究。
參考文獻:
Jiangning Liu, Wei Dong, Xiongzhi Quan, Chunmei Ma, Chuan Qin, Lianfeng Zhang. Transgenic expression of human P-selectin glycoprotein ligand-1 is not sufficient for enterovirus 71 infection in mice. Arch Virol (2012) 157: 539-543.
信息平臺介紹:
根據科技部部署和科技攻關需求,中國實驗動物學會聯合中國醫學科學院醫學實驗動物研究所信息中心緊急建立了信息平臺,并于2020年3月27日正式開通(網址:http://www.namri.cn/,或點擊中國實驗動物學會官網www.calas.org.cn進入)。
信息平臺致力于整合國內的動物模型資源,不斷更新和完善動物模型的各類信息,包括模型的評價標準,引導模型構建的技術水平提高等,真正發揮信息平臺的作用,為科技攻關,生物醫藥產業提供有力的支撐。
信息平臺是動物模型資源供求信息發布的平臺,提供可視化展示動物模型資源、提供查詢和分析以及動物模型資源單位展示、查詢。提供從模型數據集成、供求信息發布、模型數據展示等一站式服務。通過動物模型數據集中,滿足不同層次、不同研究目的的需求。通過網絡平臺,推動動物模型資源的共享,為開展藥物篩選和治療等提供平臺與數據支撐。歡迎業內外同行點擊瀏覽、提交動物模型資源相關供需信息。
聯系人:吳玥
聯系方式:13661265687
郵箱:[email protected]