鼠疫菌的猴子感染模型
(1)鼠疫菌的猴感染模型制作方法:选择3~6kg雌性或雄性的长尾猴,分笼饲养在可耐高热压的不锈钢笼子中。每天给两次新鲜无菌的食水。根据动物福利结合兽医要求给予适当的娱乐设施。对猴子进行病原的排查,包括HBV、SIV、猿人复古病毒和STLV(与非洲猿猴反转录病毒),此外,还应进行结核的排查,只有上述病原阴性的健康猴子才能用于实验模型的建立。
通过外科手术方法植入遥感监测装置,静脉Broviac导管(Bard Access Systems Inc., Salt Lake City, UT, USA)。经过7d的手术恢复后,将实验猴转入到ABSL-3实验室中,经过至少一周的适应期后才能对猴子进行攻毒。所有猴子安装T30F遥控检测仪(integrated telemetry systems, dexter, MI, USA),T30F遥测仪能持续检测体温,胸内压力,呼吸节律(RR),心率(HR)和心电图(ECG)。所有动物在右侧股静脉安装静脉导管,导管穿过大腿右侧背部,开口于中背部的皮肤,导管和开口处用特定的衣服保护。导管内起始的肝素浓度为500U/ml,后转为50U/ml维持。
选用鼠疫菌C092,菌株准备同前小鼠模型部分。所有操作在BSL3实验室进行。
感染前15min用4mg/kg的他明-嘘拉西泮快速麻醉AGM(Telazol, Fort Dodge Animal Health, Fort Dodge, IA, USA)实验猴。然后实验猴取背靠位,头部固定于BSL-3的生物安全柜内只能容纳头部的固定装置中,细菌装入到气溶胶发生器(MRE-3 jet, BGI, Inc., Waltham, MA, USA)内,猴子麻醉后通过自由呼吸吸入细菌。给猴子吸入细菌100±50LD50,每LD50相当于350cfu。实时体积记录仪(Buxco Electronics Inc., Sharon, CT, USA)记录呼吸的起落,对应的分钟数和感染暴露期间累计吸入的气溶胶体积。最后使每只动物在感染暴露10~15min内吸入的气溶胶体积为5L。从头部固定装置中取出细菌气溶胶,放于全玻璃滤尘器中(AGI-4;Ace Glass, Inc., Vineland, NJ, USA),细菌浓度通过细菌培养计数来判定,而细菌的纯度接种在含有刚果红的培养基上的菌落形态来判断。目标颗粒的大小,即气溶胶喷雾颗粒的直径大小,利用TSI气溶胶颗粒筛选器(Model 3321; TSI, Inc, Shoreview, MN, USA)来判定,直径通常为1~3μm。病原剂量的计算公式为: C×V,其中C代表气溶胶中活菌的浓度,而V代表基于体积记录仪和暴露时间计算出的吸入气溶胶总体积。
(2)鼠疫菌的猴感染模型结果:感染后每天两次笼边观察,包括动物的活动度、体态、鼻涕、喷嚏、咳嗽、呼吸特征,眼睛分泌物、食欲、大便、癫痫、神经症状或其他异常。
从猴子的大腿静脉采血,转入到EDTA的抗凝管中,系列稀释后血清接种于培养板并计数菌落。每份样品连续稀释3个梯度,将稀释的血样或组织匀浆液接种于胰蛋白大豆琼脂培养基,28℃培养72 h后,用刚果红染色判断有无污染,并计数菌落数。
采集实验猴的全血,一部分转入到含有EDTA的抗凝管中,利用Advia 120(Bayer Corp., Tarrytown, NY, USA)进行血细胞计数。一部分全血转入柠檬酸钠抗凝管,利用 AMAX密度和血凝分析仪分析(Trinity Biotech, Jamestown, NY, USA)。采集未麻醉猴子的股动脉远侧端血液,用iSTAT分析仪(i-STAT Corporation, Windsor, NJ, USA)进行血气分析(PO2,PCO2,氧饱和度,血液乳酸盐和碳酸盐浓度的分析)。实验猴按浓度10mg/kg体重肌内注射氯胺酮,面罩吸入2%异氟烷后静脉注射戊巴比妥钠(86.7mg/kg)和苯妥英(11.1mg/kg),安乐实验猴后,尸检取组织样品并称重用于细菌学实验。肺组织的组织病理样品取自于用作细菌学分析的邻近区域,作为平行实验。肺叶浸泡于中性福尔马林固定液中,肺组织的“损伤样本”取自于肺叶变色区域即可能实变区,而“非损伤样本”取自大体观察未见变色或实变的正常区域。肺,肝,脾和气管支气管淋巴结浸泡于福尔马林溶液中,之后切成4~6μm的组织切片,用作HE染色。
(3)猴模型评价:感染初期,猴子持续发热,体温>39℃,感染后52~80h初次出现系统性感染的症状。后期出现呼吸急促,菌血症(图24-9),细菌量在感染后第二天从200 cfu上升到到>200000cfu,所有组织的细菌载量均大于>1000 000cfu/g(图24-10)。胸部X线片显示有多病灶肺炎,血清中乳酸脱氢酶显著升高(图24-11)。病理方面表现突发纤维化脓性和出血性肺炎(图24-12)。