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标识符 CSTR:16397.09.0C01000808
资源中文名称 SARS-CoV恒河猴模型
资源英文名称
疾病概述 2002年在中国广东爆发的严重急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome,SARS)波及全世界34个国家。2003年4月16日,世界卫生组织根据包括中国内地和香港地区,加拿大、美国在内的11个国家和地区的13个实验室通力合作研究的结果,宣布重症急性呼吸综合征的病因是一种新型的冠状病毒,称为SARS冠状病毒。
实验动物背景信息

  实验用恒河猴在实验室内传代三次以上,遗传背景明确,年龄为1-3岁。按照国家微生物和寄生虫SPF等级通过检测,并证明抗SARS抗体阴性。病毒检测情况见表1。

 

1  恒河猴病毒检测

病毒

检测方法

猕猴疱疹病毒1型(B病毒)

实验动物 猕猴疱疹病毒Ⅰ型(B病毒)检测方法  GB/T 14926.60-2001

猴逆转D型病毒(SRV)

实验动物猴逆转D型病毒检测方法GB/T 14926.61-2001

猴免疫缺陷病毒(SIV)

实验动物 猴免疫缺陷病毒检测方法 GB/T 14926.62-2001

猴T细胞趋向性病毒1型(STLV-1)

实验动物 猴T淋巴细胞趋向性病毒Ⅰ型检测方法   GB/T 14926.63-2001

猴痘病毒(SPV)

实验动物 猴痘病毒检测方法  GB/T 14926.64-2001

 

恒河猴在生物安全三级(BSL-3)实验室内饲养,并按国家动物生物安全标准操作规程进行操作。

模型制作方法

  SARS-CoV病毒株为PUMC01(Sino-1, GenBank Acc. #:AY350750),分离自一个死于北京协和医院的典型的SARS患者(PUMCH)。该病毒株通过RT-PCR、序列分析和电子显微镜方法鉴定为SARS-CoV。通过鼻腔喷雾方法感染动物。

感染后,每天检测肛温、血液学指标和胸部放射线。每日观察咳嗽、鼻腔分泌物、呕吐、皮疹、呼吸衰竭、呼吸困难、腹泻和食欲降低等情况。克他命(Ketamine)安乐死后取样检测。

模型表型数据

5.1 恒河猴感染后临床变化

  恒河猴感染后出现体温升高,最高40.2℃,随后降至38℃左右。部分动物出现呼吸困难,摄食减少,胸腹部皮肤出现皮疹。未见咳嗽、流涕、呕吐、腹泻等临床表现。胸部放射线照射没有发现肺脏异常,白细胞计数无明显异常。对照组组动物均未出现体温升高、咳嗽、呕吐、皮疹、腹泻、窒息和呼吸困难。X线检测未发现肺部异常,WBC计数正常。

5.2 恒河猴感染后体内抗SARS-CoV抗体和SARS-CoV复制情况

  感染病毒前,恒河猴中血清抗SARS-CoV特异性抗体阴性。测抗SARS-CoV特异性IgG抗体,第15-30天达高峰,最高达到1:320,同时也可检测到中和抗体的产生(表2)。对照组抗未检测到抗SARS-CoV IgG抗体。

表2 恒河猴感染SARS病毒后血清中和抗体滴度

动物号

感染后天(Days post inoculation,d.p.i.)

0#

5

10

15

20

30

40

50

60

1

-*

-

 

 

 

 

 

 

 

2

-

-

 

 

 

 

 

 

 

3

-

-

-

 

 

 

 

 

 

4

-

-

-

1:40

 

 

 

 

 

5

-

-

1:10

1:160

1:160

 

 

 

 

6

-

-

-

-

-

1:40

 

 

 

7

-

-

-

1:80

1:80

1:320

1:160

1:160

1:160

8

-

-

1:40

1:320

1:320

1:320

1:160

1:160

1:160

* 1:10阴性

  在感染后第5-60天,取咽拭子,并用巢式RT-PCR和病毒分离方法检测SARS-CoV 。感染后第5天咽拭子样本病毒载量检测结果为阳性。

  病毒分离结果显示在感染后第5-15天的咽拭子和肺组织中可以分离到病毒(表3-4)。这些结果说明感染后第5天左右SARS-CoV开始复制。用感染后第5天的咽拭子样本接种细胞培养病毒,出现典型的细胞病理改变(CPE),对培养的悬浮物用电镜观察,可观察到SARS-CoV颗粒(图3-4)。对照组RT-PCR和病毒分离结果阴性。

表2恒河猴感染后SARS-CoV和抗SARS-CoV抗体检测

动物

尸检时间(d.p.i.)

RT-PCR

病毒分离

IgG 抗体(ELISA)

1

5

+

+

-

2

7

+

+

-

3

10

+

+

-

4

5

6

7

8

15

20

30

60

60

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

+

+

+

+

+

注:RT-PCR和病毒分离阳性是指从咽拭子,血液或任何组织的任一标本中得到即为阳性。

5.3组织脏器病理损伤检查

  恒河猴感染后第5、7、10、15、20、30、60天进行病理检查,与对照组相比,感染动物可见明显的间质性肺炎改变,出血和水肿及肺泡腔内透明膜形成,肺泡网状纤维和弹力纤维破坏并增生,血管内皮细胞受损及再生,肺组织纤维化及肺气肿形成。Keratin、CD68、CD35、CD4、CD8免疫组化染色证实有相应的阳性细胞浸润,Gomorri’s银染色显示网状纤维和弹力纤维的破坏。不同时期的病理改变详细分述如下:

  感染后第5天,大体观察双侧肺脏表面均可以看到暗红色片状的病变区 (图1)。镜下观察出血性间质性肺炎均匀分布在每个肺叶,肺泡间隔增厚,单核细胞浸润。大多数肺泡的内皮细胞脱落。肺泡腔和扩张的呼吸道内填充着细胞聚集物,大多数为巨噬细胞 (图2 A-B)。 噬红细胞现象和含铁血黄素很常见 (图2 C-E)。在一些被破坏的肺泡中,可以看到早期的透明膜 (图2 F)。在呼吸道及肺泡内可见CD68阳性细胞,肝脏可见肝细胞脂肪变性及局灶性坏死(图2 G-H)。

图1 恒河猴感染后肺组织大体观察。A正常对照肺组织。B 恒河猴感染SARS-CoV7天后肺组织

图2 恒河猴感染5天后组织病理检查。A. 肺间质有单核细胞浸润(HE, 40×); B. 肺泡腔单核细胞和脱落上皮细胞堆积 (HE,100×);C. 肺间质出血(HE,100×);D 和 E. 肺门淋巴结铁离子阳性巨噬细胞吞噬红细胞 (HE,200×);F. 肺泡透明膜形成(HE, 100×); G. CD68 阳性单核细胞浸润 (免疫染色,100×); H. 肝小叶上呈现局灶性坏死伴有单核细胞侵润 (HE, 100×)。

  感染后第7天,出现明显的出血性间质性肺炎,肺泡结构破坏,肺泡腔内充满巨噬细胞、脱落的上皮细胞、细胞碎屑及泡沫样细胞(图3 A)。小静脉内皮细胞水肿(图3 B)。噬红细胞现象仍很明显(图3 C)。
 

图3恒河猴感染7天后组织病理检查。A.明显的间质性肺炎,肺泡囊扩张,巨噬细胞、泡沫细胞和淋巴细胞肿大(HE,200×);B. 小静脉周围水肿,伴随巨噬细胞淋巴细胞浸润 (HE,100×);C. 肺泡间隔严重出血性改变 (HE,200×)。

  感染后第10天,可见支气管上皮细胞明显增生,肺泡上皮细胞分泌大量的粘液。呼吸性支气管和终末细支气管腔内充满粘液、炎细胞和细胞碎片(图4 A)。在肺大部分区域有明显的水肿。Gomorri’s嗜银染色可以看到肺泡间隔被破坏,胶原纤维增生(图4 B)。

图4 恒河猴感染10天后组织病理检查。A. 肺泡水肿和单核细胞浸润 (MCT 染色,100×);B 间隔网状纤维和弹性纤维破坏 (Gomorri’s 银染,200×)。

  感染后第15天,大多数肺叶中均可见到明显的间质性肺炎改变。在扩张的肺泡间隔内有出血点,肺泡内充满吞噬了红细胞的巨噬细胞和泡沫样细胞(图5A)。通过Gomorri’s嗜银染色可以观察到肺泡网状纤维和弹力纤维被破坏(图5B)。肺泡间隔的免疫组织化学染色可见角蛋白阳性及CD68阳性细胞出现(图5C)。

图5 恒河猴感染15天后组织病理检查。A. 肺泡间隔的吞噬细胞和泡沫细胞(HE,200×); B 间隔网状纤维破坏( Gomorii’s 银染, 100×);C. 肺泡间隔出现CD68阳性巨噬细胞(免疫组织化学染色,200×).

  感染后第20天,肺泡间隔仍可以见到严重的间质性肺炎表现,浸润的细胞大多数为巨噬细胞和单核细胞(图6 A)。胸膜增厚,纤维组织增生,单核细胞浸润(图6 B)。脾脏红髓充血。充血的肾小球上皮细胞和内皮增生。在肝脏内可以观察到局灶性坏死(图6 C)。

图6 恒河猴感染20天后组织病理检查。A.明显的间质性肺炎,肺泡中堆积单核细胞和泡沫细胞(HE, 200×); B. 渗出性胸膜炎,纤维素和纤维细胞渗出(HE, 100×); C. 肝脏中度脂肪性变及局灶性坏死 (HE, 100×)。

  感染后第30天,仍然可见间质性肺炎,有散在的单核细胞浸润,纤维组织开始增生,肺泡腔内有透明膜形成(图7 A)。有慢性胸膜炎和肺气肿(图7 B)。淋巴结增生,生发中心扩大,淋巴母细胞和大淋巴细胞数量增加(图7C)。

图7 恒河猴感染30天后组织病理检查。A. 肺泡透明膜形成(箭头所指), (HE,200×);B. 胸膜水肿和肺泡腔扩张炎细胞浸润 (HE,200×);C. 肝脏内局灶性坏死(HE, 100×)。

  感染后第60天,肺组织内有局灶性的轻微的间质性肺炎改变(图8 A),角蛋白染色显示大多数肺泡上皮完整,并有少量CD68染色阳性的巨噬细胞。可见到肺泡腔扩张,肺气肿形成。肺泡间隔的纤维被破坏,一些肺泡之间相通(图8 B)。

图8 恒河猴感染60天后组织病理检查。A. 肺组织内有局灶性的轻微的间质性肺炎改变(HE, 200×);B. 肺泡间隔纤维破坏,局部肺气肿(HE, 100×)。

  对照组动物各脏器未见病理改变。

动物模型的评价与验证
保存方式
合作方式
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[9]秦川,王建伟,魏强等.SARS冠状病毒感染恒河猴模型的建立[C].//中华医学会病理学分会第八次全国学术大会论文汇编.2004:80-81.
[10]Liu L, Wei Q, Alvarez X, et al. Epithelial Cells Lining Salivary Gland Ducts Are Early Target Cells of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Infection in the Upper Respiratory Tracts of Rhesus Macaques . Journal of Virology. 2011;85(8):4025-4030. doi:10.1128/JVI.02292-10.
备注