Summary

Analyse van Iopfenoxinezuur analogen in kleine Indische Mongoose (Herpestes auropunctatus) sera voor gebruik als een orale rabiësvaccinatie biologische marker

Published: May 31, 2019
doi:

Summary

We boden gevangen mangoest placebo orale rabiës vaccin lokaas met ethyl of methyl iophenoxinezuur als biomarker en geverifieerde Bait opname met behulp van een nieuwe vloeistofchromatografie met tandem massaspectrometrie (LC-MS/MS) methode.

Abstract

De kleine Indische mangoest (Herpestes auropunctatus) is een reservoir van rabiësvirus (rabv) in Puerto Rico en omvat meer dan 70% van dieren rabiës gevallen gerapporteerd per jaar. De controle van RABV circulatie in wild reservoirs wordt meestal bewerkstelligd door een strategie van orale rabiësvaccinatie (ORV). Momenteel bestaat er geen Wildlife ORV programma in Puerto Rico. Onderzoek naar orale rabiës vaccins en verschillende Bait types voor mangoest is uitgevoerd met veelbelovende resultaten. Het monitoren van het succes van ORV berust op het inschatten van de opname van aas door DOELDIERSOORTEN, wat meestal gepaard gaat met het evalueren van een verandering in RABV neutraliserende antilichamen (RVNA) na vaccinatie. Deze strategie kan moeilijk te interpreteren zijn in gebieden met een actief Wildlife orv-programma of in gebieden waar rabv enzoötische boviene is en achtergrondniveaus van rvna aanwezig zijn in reservoir soorten. In dergelijke situaties kan een biomarker die met het vaccin of de Bait matrix is verwerkt, nuttig zijn. We boden 16 gevangen mangoest placebo orv lokaas aan die ethyl-iopfenoxinezuur (et-IPA) bevatten in concentraties van 0,4% en 1% in het aas en 0,14% in de externe Bait matrix. We boden ook 12 gevangen mangoest orv lokaas aan die methyl-iopfenoxinezuur (me-IPA) bevatten in concentraties van 0,035%, 0,07% en 0,14% in de externe Bait matrix. We hebben een serummonster verzameld voorafgaand aan het aas en vervolgens wekelijks voor maximaal acht weken na het aanbieden. We hebben Iopfenoxische zuren uit sera geëxtraheerd in acetonitril en gekwantificeerd met behulp van vloeibare chromatografie/massaspectrometrie. We analyseerden sera voor et-IPA of me-IPA door vloeistofchromatografie-massaspectrometrie. We vonden adequate Markeer baarheid voor ten minste acht en vier weken voor et-en me-IPA, respectievelijk. Beide IPA-derivaten kunnen geschikt zijn voor veld evaluatie van de opname van ORV Bait in mangoest. Vanwege de levensduur van de marker in Mongoose sera, moet er voor gezorgd worden dat de resultaten niet worden verhaald door hetzelfde IPA-derivaat te gebruiken tijdens opeenvolgende evaluaties.

Introduction

Rabies virus (RABV) is een negatief gevoel enkel strandde Lyssavirus, en circuleert tussen diverse wild reservoir soorten binnen de bestellingen Carnivora en Chiroptera. Meerdere soorten mangoesten zijn reservoirs van RABV, en de kleine Indische mangoest (Herpestes auropunctatus) is het enige stuwmeer in Puerto Rico en andere Caribische eilanden in het westelijk halfrond1,2,3 . De controle van RABV circulatie in wild reservoirs wordt meestal bewerkstelligd door een strategie van orale rabiësvaccinatie (ORV). In de Verenigde Staten (VS) wordt deze beheeractiviteit gecoördineerd door het USDA/APHIS-en Wildlife Services National rabies Management Program (NRMP)4. Momenteel bestaat er geen Wildlife ORV programma in Puerto Rico. Onderzoek naar rabiës vaccins en verschillende Bait types voor mangoest is uitgevoerd met veelbelovende resultaten die suggereren dat een orv-programma voor mangoest mogelijk is5,6,7,8.

Het monitoren van de impact van ORV berust op het inschatten van de opname van aas door DOELDIERSOORTEN, wat meestal gepaard gaat met het evalueren van een verandering in RV antilichamen seroprevalentie. Echter, deze strategie kan uitdagend zijn in gebieden met een actieve Wildlife orv Programma’s of in gebieden waar RV is enzoötische boviene en achtergrondniveaus van rabv neutraliserende antilichamen (rvna) aanwezig zijn in het reservoir soorten. In dergelijke situaties kan een biomarker die is opgenomen in het aas of de externe Bait matrix nuttig zijn.

Verschillende biologische markers zijn gebruikt voor het monitoren van de opname van aas bij tal van soorten, waaronder wasberen (Procyon lotor)9,10, stoats (Mustela Hermelijn)11,12, Europese Badgers ( Meles meles) 13, wilde zwijnen (Sus scrofa)14, kleine Indische mangoest15 en prairie honden (cynomysludovicianus)16,17, onder anderen. In de VS bevatten operationele orv-lokaas vaak een 1% tetracycline biomarker in de Bait matrix om aas-opname18,19te bewaken. Nadelen van het gebruik van tetracycline omvatten echter een toenemende bezorgdheid over de verspreiding van antibiotica in het milieu en dat de detectie van tetracycline typisch invasief is, waarbij tandextractie of vernietiging van het dier nodig is om bot te verkrijgen voorbeelden20. Rhodamine B is geëvalueerd als een marker in een verscheidenheid van weefsels en kan worden gedetecteerd met behulp van ultraviolet (UV) licht en fluorescentie in haar en snorharen10,21.

Iophenoxinezuur (IPA) is een wit kristallijn poeder dat is gebruikt om de consumptie van aas in coyotes te evalueren(Canis latrans)22, Arctic Fox (Vulpes lagopus)23, Red Fox (Vulpes vulpes)24, wasberen 9 , 25, everzwijn14, edelhert (Cervus elaphus scoticus)26, Europese Badgers12 en fretten (M. furo)27, onder verschillende andere zoogdiersoorten. Retentietijden van IPA varieert per soort van minder dan twee weken in sommige buideldieren28,29, tot ten minste 26 weken in hoefdieren26 en meer dan 52 weken in huis honden (Canis lupus familiaris)30. Retentietijden kunnen ook dosis-afhankelijke31zijn. Iophenoxinezuur bindt sterk aan serumalbumine en werd historisch ontdekt door het meten van bloed jodium niveaus32. Deze indirecte aanpak werd vervangen door krachtige vloeistofchromatografie (HPLC)-methoden om de iophenoxinezuur concentraties direct te meten met UV-detectie33, en uiteindelijk met vloeibare chromatografie en massaspectrometrie (lcm’s) 34,35. Voor deze studie werd een zeer gevoelige en selectieve vloeistofchromatografie met tandem massaspectrometrie (LC-MS/MS)-methode ontwikkeld die meerdere reactie monitoring (MRM) gebruikt om twee analogen van iopfenoxinezuur te kwantificeren. Ons doel was om deze LC-MS/MS-methode te gebruiken om het markerings vermogen van 2-(3-hydroxy-2, 4, 6-triiodobenzyl) propanoïne zuur (methyl-IPA of me-IPA) en 2-(3-hydroxy-2, 4, 6-triiodobenzyl) butaanzuur (ethyl-IPA of et-IPA) en bij levering in een ORV aas naar Captive mangoest.

Mangoest waren levend gevangen in kooi vallen met in de handel verkrijgbare gerookte worstjes en visolie. Mangoest werden ondergebracht in individuele 60 cm x 60 cm x 40 cm roestvrijstalen kooien en gevoed met een dagelijks rantsoen van ~ 50 g commercieel droog kattenvoer, tweemaal per week aangevuld met een in de handel verkrijgbare kippen dij. Water was beschikbaar ad libitum. We leverden twee derivaten van IPA, ethyl-IPA en methyl-IPA, aan gevangen mangoest in placebo ORV Baits. Alle aas bestond uit een 28 mm x 20 mm x 9 mm folie blisterverpakking met een uitwendige coating (hierna “Bait matrix”) met poedervormige kip ei en gelatine (tabel van materialen). Baits bevatte 0,7 mL water of IPA-derivaat en woog ongeveer 3 g, waarvan ~ 2 g de externe Bait matrix was.

We boden 16 Captive mangoest et-IPA in drie concentraties aan: 0,14% (2,8 mg et-IPA in ~ 2 g Bait matrix; 3 mannetjes [m], 3 vrouwtjes [f]), 0,4% (2,8 mg et-IPA in 0,7 mL blisterverpakking volume; 3m, 3F), en 1,0% (7,0 mg ethyl-IPA in 0,7 mL blisterverpakking volume; 2m , 2F). De totale dosis van 2,8 mg komt overeen met een doserings percentage van 5 mg/kg27,36 en is gebaseerd op een gemiddeld mongans gewicht van 560 g in Puerto Rico. We selecteerden 1% als de hoogste concentratie als onderzoek suggereert dat de smaak afaversie van sommige biomarkers kan voorkomen bij concentraties > 1% bij sommige soorten37. We boden de dosis van 1% alleen aan in de blisterverpakking, omdat flocculatie verhinderde dat de opgeloste stof in het oplosmiddel voldoende werd opgenomen om gelijkmatig in de Bait matrix te worden verwerkt. Eén controlegroep (2m, 1f) kreeg aas gevuld met steriel water en geen IPA. We boden loten aan mangoest in de ochtend (~ 8 a.m.) tijdens of voorafgaand aan het voeden van hun dagelijkse onderhoud rantsoen. Aas resten werden verwijderd na ongeveer 24 uur. We verzamelde bloedmonsters voorafgaand aan de behandeling, een dag na de behandeling en vervolgens wekelijks tot 8 weken na de behandeling. We verdoofd mangoest door inademing van Isofluraan gas en verzameld tot 1,0 ml volbloed door venipunctie van de craniale Vena Cava zoals beschreven voor fretten38. We hebben volbloed monsters gecentrifugeerd, sera overgebracht naar cryoflacons en ze opgeslagen bij-80 °C tot de analyse. Niet alle dieren werden bemonsterd gedurende alle perioden om de effecten van herhaalde bloed trekkingen op de gezondheid van de dieren te minimaliseren. Controledieren werden bemonsterd op dag 0, daarna wekelijks gedurende maximaal 8 weken na de behandeling.

We leverden me-IPA in drie concentraties: 0,035% (0,7 mg), 0,07% (1,4 mg) en 0,14% (2,8 mg), allemaal opgenomen in de Bait matrix, met 2 mannetjes en 2 vrouwtjes per behandelgroep. Twee mannetjes en twee vrouwtjes kregen aas gevuld met steriel water en geen IPA. Aas bieden tijden en Mongoose anesthesie worden hierboven beschreven. We verzamelde bloedmonsters voorafgaand aan de behandeling op dag 1, en vervolgens wekelijks tot 4 weken na de behandeling.

We testten de serumconcentratie gegevens voor normaliteit en geschatte gemiddelden voor serum IPA-concentraties van verschillende behandelingsgroepen. We gebruikten een lineair gemengd model om de gemiddelde serum-et-IPA-concentraties te vergelijken die over individuen werden samengevoegd. Bait type (matrix/blisterverpakking) was een vast effect naast de experimentele dag, terwijl dierlijke ID een willekeurig effect was. Alle procedures werden uitgevoerd met behulp van gemeenschappelijke statistische software (tabel met materialen) en significantie werd geëvalueerd bij α = 0,05.

Protocol

Alle procedures werden goedgekeurd door het USDA National Wildlife Research Center van het institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité onder goedgekeurd onderzoeksprotocol QA-2597. Opmerking: het volgende protocol beschrijft de analyseprocedure voor het opsporen van methyl-iophenoxinezuur in het Mongoose serum. Deze methode is de definitieve versie van een iteratief proces dat begon met analyse van ethyl-iopfenoxinezuur in Mongoose serum. Tijdens de initiële evaluatie van ethyl-iopfenoxinez…

Representative Results

Representatieve ionen chromatogrammen uit een me-IPA-analyse worden weergegeven in Figuur 1. Het Control Mongoose serum (Figuur 1a) illustreert de retentietijd van et-IPA (surrogaat analyt) en de afwezigheid van mij-IPA op de aangegeven retentietijd. De kwaliteitscontrole sample (Figuur 1b) illustreert de baseline scheiding van me-IPA van et-IPA, evenals de kwantor en kwalificatie overgangen voor mij…

Discussion

De LC-MS/MS-methode die voor de studies werd ontwikkeld, gebruikte de selectiviteit van meervoudige reactie monitoring om me-IPA en et-IPA in het Mongoose serum nauwkeurig te kwantificeren. De selectiviteit van MS/MS-detectie was ook toegestaan voor een eenvoudig clean-up-protocol dat uitsluitend gebaseerd was op acetonitril om eiwitten uit serum te precipiteren voorafgaand aan de analyse.

Iopfenoxische zuren zijn oplosbaar in ACN, maar zijn vrijwel onoplosbaar in water. Om water uit de ACN-ex…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit onderzoek werd deels gesteund door het intramurale onderzoeksprogramma van het Amerikaanse ministerie van landbouw, dier en Plant Health Inspection Service, Wildlife Services, National rabies Management Program en IDT Biologika (Dessau-Rosslau, Duitsland).

Materials

Acetonitrile, Optima grade Fisher A996
Analytical balance Mettler Toledo XS204
C18 column, 2.1 x 50 mm, 2.5-µm particle size Waters Corp. 186003085
ESI Source Agilent  G1958-65138
Ethyl-iophenoxic acid, 97 % Sigma Aldrich N/A Lot MKBP5399V
Formic acid, LC/MS grade Fisher A117
LCMS software Agilent MassHunter Data Acquisition and Quantitative Analysis
Methyl-iophenoxic acid, 97 % (w/w) PR EuroChem Ltd. N/A Lot PR0709514717
Microanalytical balance Mettler Toledo XP6U
Microcentrifuge Eppendorf 5415C
MS/MS Agilent G6470A
N-Evap Organomation 115
Oral Rabies Vaccine Baits IDT Biologika, Dessau Rossleau, Germany N/A
Propyl-iophenoxic acid, 99 % (w/w) PR EuroChem Ltd. N/A Lot PR100612108RR
Repeat pipettor Eppendorf M4
Screw-top autosampler vial caps, PTFE-lined Agilent 5190-7024
Sodium chloride, Certified ACS grade Fisher S271
Statistical Software Package SAS Institute, Cary, North Carolina, USA N/A
Trifluoroacetic acid, 99 % Alfa Aesar L06374
UPLC Agilent 1290 Series
Vortex Mixer Glas-Col 099A PV6
0.2-mL pipettor tips Eppendorf 30089.413
0.5-mL pipettor tips Eppendorf 30089.421
1.5-mL microcentrifuge tubes Fisher 14-666-325
1250-µL capacity pipette tips GeneMate P-1233-1250
1-mL pipettor tips Eppendorf 30089.43
2-mL amber screw-top autosampler vials Agilent 5182-0716
5-mL pipettor tips Eppendorf 30089.456
80-position microcentrifuge tube rack Fisher 05-541-2
8-mL amber vials with PTFE-lined caps Wheaton 224754
70 % (v/v) isopropanol Fisher A459
100-1000 µL air displacement pipette Eppendorf ES-100

References

  1. Nel, L. H., et al. Mongoose rabies in southern Africa: a re-evaluation based on molecular epidemiology. Virus Research. 109 (2), 165-173 (2005).
  2. Zieger, Z., et al. The phylogeography of rabies in Grenada, West Indies, and implications for control. PLOS Neglected Tropical Diseases. 8 (10), e3251 (2004).
  3. Monroe, B. P., et al. Rabies surveillance in the United States during 2014. Journal of the American Veterinary Medical Association. 248 (7), 777-788 (2015).
  4. Slate, D., et al. Status of oral rabies vaccination in wild carnivores in the United States. Virus Research. 111, 68-76 (2005).
  5. Blanton, J. D., et al. Vaccination of small Asian mongoose (Herpestes javanicus) against rabies. Journal of Wildlife Diseases. 42 (3), 663-666 (2006).
  6. Vos, A., et al. Oral vaccination of captive small Indian mongoose (Herpestes auropunctatus) against rabies. Journal of Wildlife Diseases. 49 (4), 1033-1036 (2013).
  7. Berentsen, A. R., Johnson, S. R., VerCauteren, K. C. Evaluation of ONRAB® bait matrix flavor preference by mongoose (Herpestes auropunctatus) in Puerto Rico: Implications for Oral Rabies Vaccination. Caribbean Journal of Science. 48 (1), 52-58 (2014).
  8. Ortmann, S., et al. Safety studies with the oral rabies virus vaccine strain SPBN GASGAS in the small Indian mongoose (Herpestes auropunctatus). BMC Veterinary Research. 14 (1), 90 (2018).
  9. Linhart, S. B., et al. A field evaluation of baits for delivering oral rabies vaccines to raccoons (Procyon lotor). Journal of Wildlife Diseases. 30 (2), 185-194 (1994).
  10. Fry, T. L., Atwood, T., Dunbar, M. R. Evaluation of rhodamine B as a biomarker for raccoons. Human Wildlife Interactions. 4 (2), 275-280 (2010).
  11. Jones, C., Moller, H., Hamilton, W. A review of potential techniques for identifying individual stoats (Mustela erminea) visiting control or monitoring stations. New Zealand Journal of Zoology. 31 (3), 193-203 (2004).
  12. de Leeuw, A. N. S., Smith, G. C., Woods, J. A. Use of iophenoxic acid to assess bait uptake by European badgers. Advances in Vertebrate Pest Management. 4, 243-254 (2006).
  13. Southey, A. K., Sleeman, D. P., Gormley, E. Sulfadimethoxine and rhodamine B as oral biomarkers for European badgers (Meles meles). Journal of Wildlife Diseases. 38 (2), 378-384 (2002).
  14. Massei, G., Jones, A., Platt, T., Cowan, D. P. Iophenoxic Acid as a Long-Term Marker for Wild Boar. Journal of Wildlife Management. 73 (3), 458-461 (2009).
  15. Creekmore, T. E., et al. Field evaluation of baits and baiting strategies for delivering oral vaccine to mongooses in Antigua, West Indies. Journal of Wildlife Diseases. 30 (4), 497-505 (1994).
  16. Creekmore, T. E., Rock, R. E., Hurley, J. A baiting system for delivery of an oral plague vaccine to black-tailed prairie dogs. Journal of Wildlife Diseases. 38 (1), 32-39 (2002).
  17. Fernandez, J. R. R., Rocke, R. E. Use of Rhodamine B as a biomarker for oral plague vaccination of prairie dogs. Journal of Wildlife Diseases. 47 (3), 765-768 (2011).
  18. Johnston, J. J., et al. Evaluation and significance of tetracycline stability in rabies vaccine baits. Journal of Wildlife Diseases. 41 (3), 549-558 (2005).
  19. Algeo, T. P., et al. Oral rabies vaccination variation in tetracycline biomarking among Ohio Raccoons. Journal of Wildlife Diseases. 49 (2), 332-337 (2013).
  20. Crier, J. K. Tetracyclines as a fluorescent marker in bones and teeth of rodents. Journal of Wildlife Management. 34 (4), 829-834 (1970).
  21. Fisher, P. Review of using Rhodamine B as a marker for wildlife studies. Wildlife Society Bulletin. 27 (2), 318-329 (1999).
  22. Knowlton, F. K., Savarie, P. J., Wahlgren, C. E., Hayes, D. J., Shumake, S. A., Bullard, R. W. Physiological marks by coyotes ingesting baits containing iophenoxic acid, Mirex and Rhodamine B. Vertebrate Pest Control and Management Materials. , 141-147 (1987).
  23. Follmann, E. H., Savarie, P. J., Ritter, D. G., Baer, G. M. Plasma marking of arctic foxes with iophenoxic acid. Journal of Wildlife Diseases. 23 (4), 709-712 (1987).
  24. Saunders, G., Harris, S., Eason, C. T. Iophenoxic acid as a quantitative bait marker for foxes. Wildlife Research. 20, 297-302 (1993).
  25. Hadidian, J., et al. Acceptance of simulated oral rabies vaccine baits by urban raccoons. Journal of Wildlife Diseases. 25 (1), 1-9 (1989).
  26. Sweetapple, P. J., Nugent, G. Iophenoxic acid as a serum marker for red deer (Cervus elaphus scoticus). Wildlife Research. 25, 649-654 (1998).
  27. Ogilvie, S. C., Eason, C. T. Evaluation of iophenoxic acid and rhodamine B for marking feral ferrets (Mustela furo). New Zealand Journal of Zoology. 25 (2), 105-108 (1998).
  28. Eason, C. T., Batcheler, D., Frampton, C. M. Comparative pharmacokinetics of iophenoxic acid in cats and brushtail possums. Wildlife Research. 21, 377-380 (1994).
  29. Fisher, P. M., Marks, C. A. Evaluation of iophenoxic acid as a biomarker for swamp wallabies (Wallabia bicolor). Wildlife Research. 24, 97-103 (1997).
  30. Baer, G. M., Shaddock, J. H., Hayes, D. J., Savarie, P. Iophenoxic acid as a serum marker in carnivores. Journal of Wildlife Management. 49 (1), 49-51 (1985).
  31. Spurr, E. B. Iophenoxic acid as a systemic blood marker for assessment of bait acceptance by stoats (Mustela ermine) and weasels (Mustela nivalis). New Zealand Journal of Zoology. 29 (2), 135-142 (2002).
  32. Mudge, G. H., Strewler, G. J., Desbiens, N., Berndt, W. O., Wade, D. N. Excretion and distribution of iophenoxic acid. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 178 (1), 159-172 (1971).
  33. Jones, A. High-performance liquid chromatographic determination of iophenoxic acid in serum. Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications. 654 (2), 293-296 (1994).
  34. Wiles, M. C., Campbell, T. A. Liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry for direct identification and quantification of iophenoxic acid in serum. Journal of Chromatography B. 832 (1), 144-157 (2006).
  35. Ballesteros, C., et al. Analysis by LC/ESI-MS of iophenoxic acid derivatives and evaluation as markers of oral baits to deliver pharmaceuticals to wildlife. Journal of Chromatography B. 878 (22), 1997-2002 (2010).
  36. Purdey, D. C., Petcu, M., King, C. M. A simplified protocol for detecting two systemic bait markers (Rhodamine B and iophenoxic acid) in small mammals. New Zealand Journal of Zoology. 30 (3), 175-184 (2003).
  37. Tobin, M. E., Koehler, A. E., Sugihara, R. Tetracyclines as a fluorescent marker in bones and teeth of rodents. Journal of Wildlife Management. 60 (1), 202-207 (1996).
  38. Briscoe, J. A., Syring, R. Techniques for emergency airway and vascular access in special species. Seminars in Avian and Exotic Pet Medicine. 13 (3), 118-131 (2004).
  39. Eason, C. T., Frampton, C. M. The plasma pharmacokinetics of iophenoxic and iopanoic acids in goat. Xenobiotica. 2 (2), 185-189 (1992).
  40. Hilton, H. E., Dunn, A. M. S. . Mongooses: their natural history. , (1967).
  41. Stevens, C. E., Hume, I. D. . Comparative physiology of the vertebrate digestive system. Second edition. , (1995).
  42. National Rabies Management Program (NRMP). . Oral rabies vaccination draft operations manual. , (2009).

Play Video

Cite This Article
Berentsen, A. R., Sugihara, R. T., Payne, C. G., Leinbach, I., Volker, S. F., Vos, A., Ortmann, S., Gilbert, A. T. Analysis of Iophenoxic Acid Analogues in Small Indian Mongoose (Herpestes Auropunctatus) Sera for Use as an Oral Rabies Vaccination Biological Marker. J. Vis. Exp. (147), e59373, doi:10.3791/59373 (2019).

View Video