コクサッキーウイルスA16手足口病および脳脊髄炎の新規経口感染ハムスターモデル

A novel orally infected hamster model for Coxsackievirus A16 hand-foot-and-mouth disease and encephalomyelitis.

• Yuan Teng Hooi
• Kien Chai Ong
• Soon Hao Tan
• David Perera
• Kum Thong Wong

抄録

コクサッキーウイルスA16（CV-A16）は、幼児における軽度で自己限局的な手足口病（HFMD）の主な原因の一つであり、時に重篤な神経学的合併症を引き起こす可能性がある。本研究では、脳脊髄炎を有する新規で一貫性のある経口感染型CV-A16 HFMDハムスターモデルを開発した。7日齢のハムスターを4群に分け、それぞれマウスに適応したCV-A16株を経口感染させ、感染後1～4日目（dpi）に生け贄とした。組織を、光顕微鏡、ウイルス抗原を検出するための免疫組織化学、ウイルスRNAを検出するためのin situハイブリダイゼーション、およびウイルス滴定によって研究した。別の感染実験では、経口感染したインデックスハムスターを接触ハムスターと一緒に収容し、ウイルス培養および逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）による経口および糞便中のウイルス脱落を調査した。重症感染/死亡エンドポイントでは、指標ハムスターと接触ハムスターの感染を病理組織学的に解析した。キネティック試験では、感染したハムスターは4dpiで感染の兆候を示した。ウイルス抗原/RNAは3～4dpiで脳幹（髄質/ポンズ、網状体形成部、運動三叉神経核）と脊髄前角ニューロン、口腔扁平上皮、表皮に局在していました。唾液腺と涙腺、心筋、褐色脂肪組織、腸平滑筋、骨格筋の感染も示された。1dpiでのウイルス感染、2dpiからは様々な組織でのウイルス力価の上昇が観察された。感染試験では、すべての接触ハムスターはインデックスハムスターよりも3～5日遅れて発症したが、エンドポイントでは同様の病理組織学的所見を示した。ウイルス培養およびRT-PCR陽性の経口洗浄物および糞便からウイルスの脱落が確認された。ヒトへの自然感染経路で経口感染させたハムスターモデルでは、CV-A16の神経トロピズムが確認され、他の動物モデルでは見られなかったHFMDに類似した扁平上皮症が認められた。神経病因の調査、人から人への感染モデル、抗ウイルス薬やワクチンの試験に有用であると考えられます。

Coxsackievirus A16 (CV-A16) is one of the major causes of mild and self-limiting hand-foot-and-mouth disease (HFMD) in young children, which may occasionally leads to serious neurological complications. In this study, we had developed a novel, consistent, orally infected CV-A16 HFMD hamster model with encephalomyelitis. Four groups of 7-day-old hamsters in a kinetic study were orally infected with mouse-adapted CV-A16 strains and sacrificed at 1-4 days post infection (dpi), respectively. Tissues were studied by light microscopy, immunohistochemistry to detect viral antigens, in situ hybridization to detect viral RNA, and by viral titration. In a separate transmission experiment, orally infected index hamsters were housed together with contact hamsters to investigate oral and fecal viral shedding by virus culture and reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). At severe infection/death endpoints, index and contact hamster infection were also histopathologically analyzed. In the kinetic study, infected hamsters developed signs of infection at 4 dpi. Viral antigens/RNA were localized to brainstem (medulla/pons; reticular formation and motor trigeminal nucleus) and spinal cord anterior horn neurons, oral squamous epithelia and epidermis from 3 to 4 dpi. Salivary and lacrimal glands, myocardium, brown adipose tissue, intestinal smooth muscle, and skeletal muscle infection was also demonstrated. Viremia at 1 dpi and increasing viral titers in various tissues were observed from 2 dpi. In the transmission study, all contact hamsters developed disease 3-5 days later than index hamsters, but demonstrated similar histopathological findings at endpoint. Viral culture and RT-PCR positive oral washes and feces confirmed viral shedding. Our hamster model, orally infected by the natural route for human infection, confirmed CV-A16 neurotropism and demonstrated squamous epitheliotropism reminiscent of HFMD, attributes not found in other animal models. It should be useful to investigate neuropathogenesis, model person-to-person transmission, and for testing antiviral drugs and vaccines.