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PERFIL BIOQUÍMICO, HEMATOLÓGICO, MOLECULAR, HISTOPATOLÓGICO E ULTRAESTRUTURAL DA INFECCÇÃO EXPERIMENTAL DE CAMUNDONGOS BALB/C COM O VÍRUS ZIKA
Bandeira, Derick Mendes | Date Issued:
2023
Author
Advisor
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
Este estudo objetiva desenvolver abordagens teórica e prática sobre a utilização de modelo animal para estudo com o vírus Zika (ZIKV). A teórica envolve uma revisão sistemática desses modelos com ênfase na histopatologia e biologia molecular. A prática trata de uma infecção experimental objetivando avaliar os aspectos clínicos, bioquímicos, hematológicos, perfil de viremia, carga viral de diferentes órgãos, além de análises histopatológicas e ultraestruturais do testículo de camundongos BALB/c infectados. O protocolo da revisão sistemática foi registrado na plataforma PROSPERO (CRD42021273929) e as buscas foram realizadas nas plataformas PubMed, Embase, Google Acadêmico, Scielo, LILACS, MedRXiv, Scielo preprints e Research Square. A partir dos materiais encontrados foram aplicados os critérios de inclusão e exclusão na análise de título, resumo e texto completo (análise em modo duplo-cego). A partir dos artigos incluídos foi realizada extração de dados e análise de risco de viés com a ferramenta SYRCLE. Na parte prática do projeto, camundongos BALB/c foram inoculados com doses de 7,12 x 106 cópias genômicas de ZIKV/μL pela veia caudal. Em três, sete e catorze dias pós infecção (DPI), grupos de animais eram anestesiados para coleta de sangue por punção cardíaca, eutanásia e coleta do cérebro, cerebelo, pulmões, coração, fígado, baço, rins, músculo esquelético e testículos. A partir do sangue foram realizadas análises bioquímicas, hematológicas e viremia. Os órgãos foram macerados e os sobrenadantes foram utilizados objetivando a quantificação do RNA tecidual. Por fim, foi realizada a análise histopatológica e ultraestrutural dos testículos. Como resultados, na revisão sistemática foram encontrados inicialmente 735 artigos, dos quais 27 foram incluídos após todas as etapas de avaliação. Camundongos e primatas não-humanos foram as espécies mais utilizadas. A cepa viral mais frequente foi a PRVABC59 (Porto Rico, 2015) e inoculado majoritariamente por via subcutânea. Entre os sinais clínicos mais reportados estão a conjuntivite/secreção ocular, paralisia dos membros inferiores, letargia e postura arqueada. As análises histopatológicas foram realizadas principalmente em cérebro, sendo a presença de infiltrado inflamatório e degeneração celular as alterações mais comuns. Já em nossos estudos experimentais observamos que os animais infectados tiveram poucos sinais clínicos, tendo ganho mais lento de peso, discreta leucopenia, alteração dos parâmetros associados à hemoglobina, aumento das transaminases hepáticas e da ureia em 3DPI, além do aumento da fração de globulinas em 14DPI. A detecção do RNA viral ocorreu em duas amostras do pulmão (3DPI), uma do coração (3DPI), uma do testículo (7DPI) e doze do baço (cinco em 3DPI, três em 7DPI e quatro em 14DPI). A análise histopatológica do testículo revelou intensa desorganização da estrutura dos túbulos seminíferos, infiltrado inflamatório, necrose, hemorragia, acúmulo de líquido, congestão de vasos sanguíneos e redução da contagem espermática. A análise ultraestrutural mostrou alterações nucleares em células tubulares, ativação de células intersticiais e alterações morfológicas em espermatozoides, além de fragmentação e diminuição da eletrodensidade de seu material genético. Conclui-se que os camundongos BALB/c são um bom modelo para estudar os danos subclínicos que a infecção pelo ZIKV pode causar. No entanto maiores estudos são necessários para conhecer os efeitos da infecção em outros órgãos.
Abstract
This study aims to develop theoretical and practical approaches to an animal model for Zika virus (ZIKV) study. The theory involves a systematic review of these models focused on the histopathological and molecular biology approach. The practical one is an experimental infection to evaluate the clinical, biochemical, and hematological aspects, viremia profile, quantification of viral load of different organs, and histopathology and ultrastructure analysis of the testis of infected BALB/c mice. The systematic review protocol was registered on the PROSPERO platform (CRD42021273929). Searches were carried out on PubMed, Embase, Google Scholar, Scielo, LILACS, MedRXiv, Scielo preprints, and Research Square platforms. From the materials found, we applied the inclusion and exclusion criteria in the title, abstract and full text analysis (double-blind format). Data were extracted from the included articles, and the risk of bias was analyzed using the SYRCLE tool. Concerning the practical part of the project, BALB/c mice were inoculated with doses of 7.12 x 106 genomic copies of ZIKV/μL trough tail vein. At three, seven, and fourteen days post-infection (DPI), groups of animals were anesthetized for blood collection by cardiac puncture, euthanasia, and collection of the brain, cerebellum, lungs, heart, liver, spleen, kidney, skeletal muscle, and testes. From the blood, biochemical and hematological analyzes and quantification of viremia were performed. The organs were macerated and the supernatants were used to quantify the tissue RNA. Finally, the histopathological and ultrastructural analysis of the testes were executed. Regarding the results, the systematic review initially found 735 articles, of which 27 were included after evaluation by the inclusion and exclusion criteria. Mice and non-human primates were the most used species. The most frequent viral strain was PRVABC59 (Porto Rico, 2015), and the virus inoculation occurred mainly subcutaneously. Among the most reported clinical signs are conjunctivitis/ocular discharge, paralysis of the lower limbs, lethargy, and hunched posture. Histopathological analyzes were performed mainly in the brain, and the presence of inflammatory infiltrate and cellular degeneration were the most common alterations. In our experimental studies we observed that the infected animals had few clinical signs, with slower weight gain, subtle leukopenia, altered parameters associated with hemoglobin, a rise of hepatic transaminases and urea at 3DPI, in addition to an increase in the fraction of globulins at 14DPI. RNA detection occurred in two samples from the lung (3DPI), one from the heart (3DPI), one from the testis (7DPI), and twelve from the spleen (five at 3DPI, three at 7DPI and four at 14DPI). Histopathological analysis of the testicle revealed intense disorganization of the structure of the seminiferous tubules, inflammatory infiltrate, necrosis, hemorrhage, fluid accumulation, congestion of blood vessels, and reduced sperm count. The ultrastructural analysis showed nuclear alterations in tubular cells, activation of interstitial cells, and morphological alterations in spermatozoa, in addition to fragmentation and a decrease in the electron density of their genetic material. Thus, BALB/c mice are a good model to study the subclinical damage that ZIKV infection can cause. However, more studies are needed to know the effects of the infection in other organs.
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