マウスフットパッド接種モデルによるウイルス誘発性神経炎症反応の研究

Mouse Footpad Inoculation Model to Study Viral-Induced Neuroinflammatory Responses.

• Kathlyn Laval
• Carola J Maturana
• Lynn W Enquist

抄録

本プロトコルでは、マウスにおけるアルファヘルペスウイルス感染時の神経炎症反応の開始および発生を研究するために使用されるフットパッド接種モデルについて説明する。アルファヘルペスウイルスは末梢神経系（PNS）の主な侵入者であるため、このモデルは、ウイルス複製の動態、PNSからCNSへの広がり、および関連する神経炎症反応を特徴付けるのに適している。足つぼ接種モデルでは、ウイルス粒子は足つぼ表皮の一次感染部位から、表皮、汗腺、真皮を神経支配する感覚神経線維および交感神経線維へと拡散する。感染は坐骨神経を経由して後根神経節（DRG）に広がり、最終的には脊髄を経由して脳に達する。ここでは、単純ヘルペスウイルス（HSV）や水痘帯状疱疹ウイルス（VZV）と密接な関係にあるアルファヘルペスウイルスであるシュードラビースウイルス（PRV）をマウスのフットパッドに接種した。このモデルでは、PRV感染が重度の炎症を誘発し、足底部およびDRGにおける好中球浸潤を特徴とすることが示されている。その後、高濃度の炎症性サイトカインが ELISA によりホモジナイズされた組織から検出されます。さらに、DRGにおけるPRV遺伝子およびタンパク質の発現（qPCRおよびIF染色による）とプロ炎症性サイトカインの産生との間に強い相関関係が観察される。したがって、フットパッド接種モデルは、アルファヘルペスウイルス誘発性神経障害の根底にあるプロセスのより良い理解を提供し、革新的な治療戦略の開発につながる可能性がある。さらに、このモデルは、多発性硬化症やそれに伴うウイルス誘発性神経障害などの末梢神経障害に関する研究の指針となり得る。最終的には、薬物開発のための費用対効果の高いin vivoツールとして機能することができます。

This protocol describes a footpad inoculation model used to study the initiation and development of neuroinflammatory responses during alphaherpesvirus infection in mice. As alphaherpesviruses are main invaders of the peripheral nervous system (PNS), this model is suitable to characterize the kinetics of viral replication, its spread from the PNS to CNS, and associated neuroinflammatory responses. The footpad inoculation model allows virus particles to spread from a primary infection site in the footpad epidermis to sensory and sympathetic nerve fibers that innervate the epidermis, sweat glands, and dermis. The infection spreads via the sciatic nerve to the dorsal root ganglia (DRG) and ultimately through the spinal cord to the brain. Here, a mouse footpad is inoculated with pseudorabies virus (PRV), an alphaherpesvirus closely related to herpes simplex virus (HSV) and varicella-zoster virus (VZV). This model demonstrates that PRV infection induces severe inflammation, characterized by neutrophil infiltration in the footpad and DRG. High concentrations of inflammatory cytokines are subsequently detected in homogenized tissues by ELISA. In addition, a strong correlation is observed between PRV gene and protein expression (via qPCR and IF staining) in DRG and the production of pro-inflammatory cytokines. Therefore, the footpad inoculation model provides a better understanding of the processes underlying alphaherpesvirus-induced neuropathies and may lead to the development of innovative therapeutic strategies. In addition, the model can guide research on peripheral neuropathies, such as multiple sclerosis and associated viral-induced damage to the PNS. Ultimately, it can serve as a cost-effective in vivo tool for drug development.