Брандън Ф. Кийл

1 Катедра по медицина, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Джеймс Холанд Джоунс

4 Катедра по антропология, Станфордски университет, Станфорд, Калифорния 94305, САЩ

Карън А. Терио

5 Програма за зоологическа патология на Университета на Илинойс, Мейууд, Илинойс 60153, САЩ

Джейкъб Д. Естес

6 Програмата за СПИН и ракови вируси, Science Applications International Corporation-Frederick Inc., National Cancer Institute-Frederick, Frederick, Maryland 21702, USA

Ребека С. Рудисел

2 Катедра по микробиология, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Майкъл Л. Уилсън

7 Катедра по антропология, Университет на Минесота, Минеаполис, Минесота 55455, САЩ

8 Център за изследвания на примати на Институт Джейн Гудол, Катедра по екология, еволюция и поведение, Университет в Минесота, Сейнт Пол, Минесота 55108, САЩ

Yingying Li

1 Катедра по медицина, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Джералд Х. Научете

1 Катедра по медицина, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Т. Марк Бийзли

3 Катедра по биостатистика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Йоан Шумахер-Станки

8 Център за изследвания на примати на Институт Джейн Гудол, Катедра по екология, еволюция и поведение, Университет в Минесота, Сейнт Пол, Минесота 55108, САЩ

Емили Врублевски

8 Център за изследвания на примати на Институт Джейн Гудол, Катедра по екология, еволюция и поведение, Университет в Минесота, Сейнт Пол, Минесота 55108, САЩ

Анна Мосер

9 Център за изследване на потока Gombe, Институт Джейн Гудол, Кигома, Танзания

Джейн Рафаел

9 Център за изследване на потока Gombe, Институт Джейн Гудол, Кигома, Танзания

Шадрак Каменя

9 Център за изследване на потока Gombe, Институт Джейн Гудол, Кигома, Танзания

Елизабет В. Лонсдорф

10 Лестър Е. Фишър център за изследване и опазване на маймуните Линкълн парк зоопарк, Чикаго, Илинойс 60614, САЩ

Доминик А. Травис

11 Министерство на опазването и науката, зоопарк Линкълн Парк, Чикаго, Илинойс 60614, САЩ

Тит Мленгея

12 национални парка на Танзания, Аруша, Танзания

Майкъл Дж. Кинсел

5 Програма за зоологическа патология на Университета на Илинойс, Мейууд, Илинойс 60153, САЩ

James G. Else

13 Отдел за животински ресурси, Национален изследователски център за примати Yerkes, Университет Емори, Атланта, Джорджия 30322, САЩ

Гуидо Силвестри

14 Катедра по патология и лабораторна медицина, Медицински факултет на Университета в Пенсилвания, Филаделфия, Пенсилвания 19107, САЩ

Джейн Гудол

15 Институтът Джейн Гудол, Арлингтън, Вирджиния 22203, САЩ

Пол М. Шарп

16 Институт по еволюционна биология, Университет в Единбург, Единбург EH9 3JT, Великобритания

Джордж М. Шоу

1 Катедра по медицина, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Ан Е. Пюзи

8 Център за изследвания на примати на Институт Джейн Гудол, Катедра по екология, еволюция и поведение, Университет в Минесота, Сейнт Пол, Минесота 55108, САЩ

Беатрис Х. Хан

1 Катедра по медицина, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

2 Катедра по микробиология, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама 35294, САЩ

Свързани данни

Резюме

Националният парк Gombe се намира на брега на езерото Tanganyika и е дом на три общности на шимпанзетата, наречени Kasekela (∼65 члена), Mitumba (∼25 члена) и Kalande (10-20 члена) (допълнителна фигура 1). Шимпанзетата Kasekela и Mitumba са под непрекъснато наблюдение съответно от 60-те и 80-те години на миналия век и тяхната демография, социална структура, репродуктивно поведение и индивидуална история на живота са добре известни 12, 13. Шимпанзетата Kalande не са привикнали и следователно много по-малко изучени. Въпреки че трите общности имат различен обхват, взаимодействието между членовете се осъществява под формата на териториални боеве и миграция на подрастващи жени, които обикновено напускат родилната си група, преди да имат първото си потомство. Благодарение на обширното унищожаване на местообитанията около парка (допълнителна фиг. 1а), шимпанзетата Gombe се изолират от други маймунски общности в Източна Африка през последните десетилетия. Инфекцията с SIVcpz е документирана и в трите общности Gombe 7, но систематично са изследвани само шимпанзетата Mitumba и Kasekela.

повишена

а, Проспективно епидемиологично проучване на 69 шимпанзета Kasekela (KK) и 25 Mitumba (MT) (F, женски; M, мъжки). Зелените полета означават наличието („1“) или отсъствието („0“) на SIVcpz инфекция, както е определено чрез изследване на фекалиите и урината (сивите полета показват липса на данни). Заразените шимпанзета са маркирани в червено (получените резултати се обозначават със звездичка; вижте Методи). За всеки починал шимпанзе е посочена датата на смъртта (DOD) или датата на последно виждане (DLS). Скобите показват наталната общност от жени, имигрирали по време на проучването (KL, Kalande). б, Процентът на инфекция с SIVcpz между 2002 и 2008 г. Посочени са само години с над 70% покритие на комбинираната популация KK и MT.

а – в, Тежко лимфно изчерпване в мезентериален лимфен възел (а) и далачна тъкан (b, c) на жена от Kasekela (Ch-036), починала от подобно на СПИН заболяване в рамките на 3 години след придобиването на SIVcpz. d – f, Нормален мезентериален лимфен възел с множество първични и вторични лимфоидни фоликули (д) и нормална далачна тъкан с PALS (д, е) от незаразено шимпанзе. a, d, Лимфни възли, оцветени с хематоксилин и еозин (ядрата са сини). b, c, e, f, Секции на далак, оцветени с анти-CD79a (бъда) и анти-CD3 (c, f) антитела (положителните клетки са тъмнокафяви). Обърнете внимание на тежката загуба както на B (CD79a), така и на T (CD3) клетки в PALS на Ch-036. Стрелките показват фоликуларна хиализация. Оригинално увеличение × 4 (a, d) и × 20 (b, c, e, f и вложки).

За да се изследва дали изчерпването на лимфата в Ch-036 представлява рядък случай на имунодефицит, за който е известно, че се среща спорадично при непатогенни SIV инфекции 19, ние получихме проби от слез смърт от допълнителни заразени (Ch-045 и Ch-099) и незаразени (Ch-016 и Ch-069) шимпанзета. Три от тях (включително и двамата заразени шимпанзета) са починали от причини, свързани с травма, в един случай след вътрешногрупова агресия (Ch-045), а в другите две, след нараняване на гръбначния мозък (Ch-069 и Ch-099); четвъртият (неинфектиран) шимпанзе (Ch-016) умира от свързани с възрастта условия малко преди да навърши 40-ия си рожден ден.

Секциите на далака от тези четири шимпанзета, както и от Ch-036, бяха оцветени със специфични за CD4 антитела (както и CD3 и CD20 антитела като контроли). След това CD4 + Т клетките се определят количествено чрез определяне на процентната площ на периартериоларните лимфоидни обвивки (PALS, еквивалентът на Т-клетъчната зона в лимфните възли), които оцветяват положително за CD4. Резултатите разкриват, че всяко от трите заразени шимпанзета има по-малко CD4 + Т клетки в далака си, отколкото който и да е от двата незаразени контроли (Фиг. 4). Тези разлики са статистически значими независимо дали шимпанзетата са сравнявани поотделно или като групи. Най-дълбоката загуба на CD4 + Т-клетки се наблюдава при Ch-036, чийто далак също е изчерпан от CD3 + Т клетки и CD20 + В клетки (допълнителна фигура 3). Намаляването на CD4 + Т клетките също е очевидно в PALS на Ch-045 и Ch-099; това изчерпване обаче е по-слабо изразено, особено при Ch-099, и настъпва при липса на едновременна загуба на други CD3 + Т-клетъчни и В-клетъчни популации (допълнителна фигура 3). По този начин, при двете заразени маймуни, починали от причини, свързани с травма, CD4 + Т-клетките са селективно изчерпани, докато други популации на лимфоцити остават непокътнати, което предполага, че SIVcpz е свързан с прогресивно убиване на CD4 + Т-клетки през всички етапи на инфекцията, включително клинична латентност.

Количествен анализ на изображения на далачни CD4 + Т клетки в заразени с SIVcpz (червени стълбове) и неинфектирани (плътни черни стълбове) шимпанзета, както и в незаразени човешки (HU, черен излюпен бар), инфектиран с SIVmac резус макак (RM, синьо излюпен) бар) и SIVsmm-заразени сажди мангабей (SM, плътна синя лента) контроли. Представителният PALS (8–24 на индивид) беше извлечен и процентът на площта, която се оцветява положително за CD4, беше определен 20, 21. Показани са средни стойности, като лентите за грешки показват s.e.m. И трите заразени с SIVcpz шимпанзе са имали значително по-нисък брой CD4 + Т-клетки от двата незаразени контроли (ANOVA F-тест; P = 0,024). Инфектираният с SIVmac резус макак е имал СПИН в краен стадий.

Тъканите на слезката също бяха изследвани за доказателства за отлагане на колаген в PALS, което е неспецифичен маркер за хронично имунно активиране 20, 21. Въпреки че е открит малко колаген в PALS на Ch-099 и двете незаразени шимпанзета, това количество е значително по-малко от това, открито в PALS на Ch-045, и по-специално Ch-036 (допълнителна фигура 3). При хора, заразени с HIV-1, отлагането на колаген в зоните на Т-клетките и PALS корелира с изчерпването на CD4 + Т-клетките, променената хомеостаза на CD4 Т-клетките и цялостната имунна дисфункция 20, 21. В съответствие с това, фиброзните белези на PALS са най-тежки при Ch-036, междинни при Ch-045 и минимални при Ch-099 (вижте също Фигура 4). По този начин SIVcpz изглежда причинява имунна недостатъчност чрез механизми, които са много подобни на тези на HIV-1. В действителност, хибридизацията in situ с използване на SIVcpz-специфични РНК сонди разкрива множество продуктивно инфектирани лимфоцити в далака на Ch-045, документирайки активна вирусна репликация и обширно улавяне на вирусни частици от фоликуларни дендритни клетки (допълнителна фигура 4).

Обобщение на методите

Наблюдателни данни

Шимпанзетата Kasekela и Mitumba се наблюдават ежедневно, съответно от 60-те и 80-те години, осигурявайки непрекъснат дългосрочен запис на демографията на общността и индивидуалното поведение 12, 13, 16, 26 .

Неинвазивно тестване на SIVcpz

Проби от фекалии и урина от шимпанзе са тествани за специфични за вируса антитела чрез Western blot анализ и SIVcpz инфекцията е потвърдена чрез RT – PCR (номера за присъединяване на GenBank> FJ895381-FJ895405) 7, 8. Всички фекални проби, използвани за определяне на състоянието на SIVcpz, са генотипирани (допълнителна таблица 1).

Филогенетични анализи

Филогенетичните дървета на SIVcpz pol и env – nef последователности бяха изведени чрез байесови методи 28, използвайки общ обратим във времето (GTR) модел на вероятност.

Анализи на смъртността

Опасностите от смъртност, свързани с SIVcpz, бяха оценени с помощта на дискретни методи за история на събитията като функция от измерените ковариати (възраст, пол и статус на SIVcpz) 29. Разликите в оцеляването, свързани с SIVsmm, бяха изследвани, използвайки модел на пропорционални опасности на Cox.

Некропсия

Направени са пълни некропсии на пет шимпанзета, чиито тела са били възстановени в рамките на 6–18 часа след смъртта. Правени са патологични и хистологични изследвания на всички органи.

Имунохистохимия, in situ хибридизация и количествен анализ на изображението

Следсмъртните проби от далак и лимфни възли са били подложени на in situ хибридизация, имунохистохимично оцветяване и количествен анализ на изображението, както е описано по-рано 20, 21. Клетките на слезката CD4 + T се определят количествено чрез ръчно извличане на изображенията на представителни PALS във Photoshop (Adobe) и чрез определяне на процента на площта, която се оцветява положително за CD4 (справки 20, 21).

Статистически методи

Сравнява се броят на CD4 + Т-клетки на слезката на три заразени и две незаразени шимпанзета, използвайки ANOVA F-тестове. Данните за плодовитост и детска смъртност за заразени и неинфектирани жени са сравнени с помощта на точния тест на Fisher.