单纯疱疹病毒(herpes simplex virus, HSV)属疱疹病毒科,其基因组为线状双链DNA。在人群中感染率高达80%。单纯疱疹病毒可分为单纯疱疹病毒1型(HSV-1)和单纯疱疹病毒2型(HSV-2),两者在生物学、自然史、生化组分和免疫学特性上有差异,但两者感染的病理生理学相同。HSV-1通常是通过口腔分泌物接触而感染,常潜伏在机体三叉神经节和颈上神经节内;而HSV-2则几乎均通过性接触而感染,常潜伏在机体骶神经根区。HSV能引起多种疾病如疱疹性脑炎、疱疹性角膜炎、生殖器疱疹、新生儿感染及胎儿致畸等。由于疱疹病毒有很广的宿主谱,很多动物均可以通过单纯疱疹病毒感染来复制HSV-1潜伏感染动物模型,例如兔、豚鼠、大鼠及小鼠等。目前,HSV潜伏感染模型的接种方法有多种,如鼻内接种、脚趾接种、角膜划痕接种、尾静脉接种及拔牙接种等,不同的接种途径在模型建立成功率及模型动物死亡率上存在着差异。
1 生殖器疱疹模型
(1)复制方法 用生理盐水清洗外阴,干棉签摩擦阴道数次,然后用梅花针轻轻叩刺豚鼠外阴,使其外阴充血和少许渗血,干净棉拭子擦净外阴。用1ml注射器吸取0.15ml10的-7次方TCID50的病毒液,配上灌胃针头后将针头伸入豚鼠阴道内3~4cm,将病毒注入阴道穹隆后缓慢退出,用明胶海绵塞入阴道以维持毒液。针头上少许毒液滴在外阴,用玻棒轻轻涂抹均匀,使病毒渗入皮肤。3~6d后阴道内可出现数量和大小不等的水泡,可融合成大片损伤。水泡内充满浆液性液体,水泡表面易破,水泡液内含有高滴度的病毒颗粒,水泡破溃,形成溃疡。淋巴结肿大,发病初期即从阴道拭子和组织分离出病毒。
(2)模型特点 HSV病毒感染动物后,可损伤阴道黏膜或皮肤,并在局部繁殖,能在阴道分泌物和组织中分离出病毒。病毒还可从病损处播散至局部淋巴结并进一步繁殖,也可见病毒播散至神经系统,并在其内长期潜伏下去,潜伏的病毒可周期性被激活,并下行至皮肤及黏膜,引起疱疹性病变。
(3)比较医学 接种病毒后的豚鼠均出现类似于人类外阴生殖器疱疹的症状,主要表现为外阴红、肿、水泡、溃疡、结痂等。且在神经系统可建立潜伏感染,接种处可自行复发疱疹皮损。目前,国外报道用于药效学研究的生殖器疱疹动物模型有小鼠、猴和豚鼠。小鼠虽能发生HSV-2的生殖器感染,但很少出现肉眼可见的病变,且容易死亡;猴的阴道 HSV-2感染与人类十分相似,但由于客观原因限制了它的使用;豚鼠阴道HSV-2感染不但可以出现类似人类初发和复发的I临床表现,而且可以在神经系统建立潜伏感染,死亡率比小鼠低,因此豚鼠作为生殖器疱疹病毒感染动物模型较为理想。
2 疱疹性角膜炎模型
(1)复制方法 将麻醉好的实验鼠置于显微镜下,用1ml注射器针头交叉划伤实验鼠眼角膜上皮呈“十”字形,将5μl 2×100000000PFU/ml病毒液滴于已划伤的眼角膜表面。感染后,鼠眼用荧光素钠染色,在裂隙灯下观察病变。感染24h时,模型鼠眼角膜上皮有不同程度的荧光素钠着色,大部分呈现点状着色,表明有损伤;感染第3日时,模型鼠眼角膜荧光素钠着色范围增大,角膜较第1日时透明性差,出现树枝状病变,为典型改变,表明病变加重;感染7d后,模型鼠角膜混浊,失去透明性。
(2)模型特点 单纯疱疹病毒引起的单纯疱疹病毒性角膜炎是一种T淋巴细胞介导的迟发性变态反应性疾病, CD4+T淋巴细胞是小鼠模型导致组织破坏性基质层炎症的主要参与细胞。病毒在小鼠角膜上皮层细胞内复制、繁殖,阻止宿主细胞蛋白质生物合成,破坏细胞和细胞间的紧密连接致使细胞崩解而释放病毒颗粒,并扩散至深部,造成持续感染而致盲。
(3)比较医学 单纯疱疹病毒可致小鼠产生角膜炎,且小鼠既易建立潜伏感染,也不易复发。应用单纯疱疹病毒性角膜基质炎的鼠模型可以研究细胞因子及黏附分子在疱疹病毒角膜炎中的作用机制,还可应用相应的抗体作治疗性研究,对临床治疗具有指导作用。尽管小鼠模型没有兔子模型理想,且缺乏病毒的自发性释放和疾病的复发,但小鼠的感染后经过一段时间才发生角膜的炎症反应,该特征类似于人类的疱疹性角膜炎。
3 疱疹性面瘫模型
(1)复制方法 取4周龄体重为16~18g的BAlb/cAJcl小鼠,按50mg/kg体重的剂量经腹腔注射戊巴比妥钠麻醉,在其右耳廓和右舌前2/3处接种25μl 6.7~10000000PFU/ml的 HSV,左侧骨PBS作对照。接种后6~9d内发生右侧面瘫,症状持续3~7d自行恢复。HE染色证实:面神经水肿和炎性改变。颞骨内面神经明显水肿,与面神经管之间无空隙。
(2)模型特点 HSV-1能诱发模型小鼠导致Bell急性暂时性面瘫,在小鼠面神经、膝状神经节和面神经核中检测到了HSV抗原,面神经内大量的病毒和炎性破坏可引起面神经麻痹。用标记FITC的抗gC单克隆抗体进行染色,发现膝状神经节、降根、面神经核内都出现了免疫阳性细胞,表明了病毒经轴索的逆行转运,即出现了体液免疫和细胞免疫应答。
(3)比较医学 模型动物面神经病理组织学改变与人类Bell麻痹病理变化相似,即麻痹侧的面神经及面神经核内发生严重的神经肿胀、空泡变性和炎症细胞浸润,在膝状神经节近端相对严重,尤其在近脑组织的神经根移行处。本模型为进一步深入研究Bell麻痹的发病机制和临床治疗建立了动物实验基础。
4 疱疹性脑炎模型
(1)复制方法 体重为15~18g的KM小鼠。首先将单纯疱疹病毒(HSV-1)置于HeLa细胞中培养48h,当有50%HeLa细胞出现变大、变圆或融合性病变时,收集并测定该病毒滴度为TCID50=10的-5次方;取病毒培养液行小鼠颅内接种,接种病毒浓度为TCID50=10的-3次方,接种量为0.03ml/只,注射部位在小鼠右侧眼角和耳根的连线中点,进针为2~3mm,有落空感。在模型制作观察预定时间取小鼠脑组织处理后作颅内HSV-1DNA测定,另取脑组织大体观察后,置于10%甲醛溶液中固定,作常规组织切片,HE染色,光镜下观察。部分脑组织经2%戊二醛固定后,作电镜超薄切片,透射电镜下观察。
(2)模型特点 接种感染HSV-1后,模型动物出现规律性的发病特征;接种后3~5d开始出现轻重不一的症状,表现为消瘦、耸毛、卷缩、肢体麻痹、低反应性,有的出现嗜睡及偏瘫、衰竭和死亡。HSV感染小鼠后第4日开始发病,70%动物在第5日发病,一般存活期不超过7d并在发病2d内死亡。用PCR方法测定小鼠脑内HSV-1DNA,阳性达100%。接种病毒后,模型小鼠脑组织肉眼可见,明显地充血水肿,脑室内有出血;镜下病理组织学观察,小鼠脑皮质细胞排列紊乱,形态不规则,有空泡样改变。电镜超微结构观察,模型鼠脑组织出现线粒体变性坏死、粗面内质网扩张、空泡化,还可见有成熟与未成熟病毒颗粒。模型制作方法简单,疾病特征明显,感染后小鼠死亡率高、存活期短。
(3)比较医学 人是单纯疱疹病毒的自然宿主,HSE在人群中感染率可高达80%,临床上造成儿童单纯疱疹病毒性脑炎(herpes simplex encephalitis, HSE)的主要是单纯疱疹病毒-1型。由于儿童HSE临床症状重,常可威胁患儿生命,即使存活者也留有严重后遗症。目前儿童HSE发病仍未完全阐明,建立理想的HSE动物模型开展研究具有重要意义。小鼠接种感染HSV-1病毒后,病毒经嗅神经上行人脑,无病毒血症;模型动物出现的临床症状与人类疱疹性脑炎相似。采用本方法建立的小鼠HSE模型,适用于开展 HSE发病机制、预防和治疗方面的研究。