Influence of euthanasia, the intensity of inflammatory lesion and viral load in the laboratory diagnosis of rabies in cattle

ABSTRACT: This research reports the use of different diagnostic tests in cattle, naturally infected by Rabies lyssavirus (RABV), and correlates the positivity of the tests with the clinical moment of euthanasia, the intensity of the inflammatory lesion and viral load. It also highlights the possibility of euthanasia in early stages of the disease as a way to improve animal welfare. For that, samples of 34 bovine brains were collected for analysis, preserved in 10% buffered formaline and refrigerated with subsequent freezing. The samples were subjected to direct immunofluorescence antibody technique (DFAT) tests, viral isolation in cell culture (VICC), histopathology with hematoxylin and eosin staining (HE), immunohistochemistry (IHC), Shorr stainied neural tissue smears (DSS), Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and polymerase chain reaction by quantitative reverse transcriptase (qRT-PCR). The areas used for analysis were the cerebellum, parietal telencephalon and thalamus. Samples with Negri bodies (NBs) or immunostaining in at least one of the analyzed areas were considered positive. For the study of the intensity of histological lesions, the lesions were classified into grades 0, 1, 2 and 3 and the positivity of the test in the presence or absence of NBs in one of the three areas analyzed. To verify the influence of the disease clinical evolution, 4-four groups of analysis were created according to the animals clinical status at moment of the euthanasia, being: M1 = animal euthanized while standing, M2 = euthanized when in sternal recumbence, M3 = euthanized when in lateral recumbence, M4 = animal with natural death. Of the 34 brains evaluated, IHC was positive in 100% of cases, DFAT was positive in 97.05% of them, and in this negative sample the presence of RABV was confirmed by VICC. NBs ere seen in 88.23% of the cases, and the DSS test was positive in 82.35% of them. All diagnostic techniques showed positive cases in all groups analyzed. Each case was positive in at least two diagnostic methods. All cases that contained NBs were positive for rabies in the other tests. In this study, it was observed that the variables analyzed (intensity of injury and clinical evolution at the moment of euthanasia) had an influence only on HE and DSS techniques, which are based on NB research to form the diagnosis, but did not interfere with the effectiveness of the diagnosis performed by detecting the viral antigen performed by DFAT and IHC. All isolated RABV samples included in the present study have a genetic lineage characteristic of hematophagous bats Desmodus rotundus. The evaluation of qRT-PCR showed that the amount of virus did not interfere in the positivity of the tests. This work shows that IHC and DFAT are safe diagnostic techniques. They are capable of detecting RABV even in euthanized animals in the early stages of clinical evolution with mild intensities of histological lesions.

RESUMO: Esta pesquisa relata a utilização de diferentes testes de diagnóstico em bovinos, naturalmente infectados pelo Rabies lyssavirus (RABV), e correlaciona a positividade dos testes com o momento clínico da eutanásia, a intensidade da lesão inflamatória, e a carga viral. Salienta também a possibilidade da eutanásia em estágios precoces da doença como forma de melhorar o bem-estar animal. Para isso amostras de 34 encéfalos bovinos foram coletados para análise, conservadas em formol tamponado 10% e sob refrigeração com posterior congelamento. As amostras foram submetidas aos testes de imunofluorescência direta (IFD), isolamento viral em cultivo de células (IVCC), histopatologia com coloração de hematoxilina e eosina (HE), imuno-histoquímica (IHQ), esfregaço direto com coloração de Shorr (EDS), reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa (RT-PCR) e reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa quantitativo (qRT-PCR). As áreas utilizadas para análise foram o cerebelo, telencéfalo parietal e tálamo. Foram consideradas positivas as amostras que apresentaram Corpúsculo de Negri (CNs) ou imuno-marcação em ao menos uma das áreas analisadas. Para o estudo da intensidade das lesões histológicas, as lesões foram classificadas em graus 0, 1, 2 e 3 e a positividade do teste na presença ou ausência de CN em uma das três áreas analisadas. Para verificar a influência da evolução clínica da doença foram criados 4 grupos de análise conforme o estado clínico do animal no momento da eutanásia, sendo: M1 = animal eutanasiado em estação, M2 = eutanasiado em decúbito esternal, M3 = eutanasiado em decúbito lateral, M4 = animal com morte natural. Dos 34 encéfalos avaliados a IHQ foi positiva em 100% dos casos, a IFD foi positiva em 97,05%, sendo que na amostra negativa a presença de RABV foi confirmada por IVCC. A histologia com HE, através da visualização das CNs, foi positiva em 88,23 % dos casos, e o teste de EDS, foi positivo em 82,35%. Todas as técnicas de diagnóstico apresentaram casos positivos em todos os grupos analisados. Cada caso foi positivo em, pelo menos, dois métodos de diagnóstico. Todos os casos que continham CN foram positivos para raiva nos demais testes. Nesse estudo observou-se que as variáveis analisadas intensidade de lesão e evolução clínica no momento da eutanásia tiveram influência somente nas técnicas de HE e EDS, que se baseiam na pesquisa do CN para formação do diagnóstico, mas não interferiram na eficácia do diagnóstico realizado através da detecção do antígeno viral realizado por IFD e IHQ. Todas as amostras RABV isoladas incluídas no presente estudo apresentam linhagem genética característica de morcegos hematófagos Desmodus rotundus. A avaliação de qRT-PCR demostrou que a quantidade de vírus não interferiu na positividade dos testes. Esse trabalho mostra que a IHQ e a IFD são técnicas seguras de diagnóstico e que mesmo em animais eutanasiados em estágios iniciais de evolução clínica com intensidades leve de lesões histológicas, são capazes de detectar o RABV.

Influence of euthanasia, the intensity of inflammatory lesion and viral load in the laboratory diagnosis of rabies in cattle / Influência da eutanásia, intensidade da lesão inflamatória e carga viral no diagnóstico laboratorial da raiva em bovinos

This research reports the use of different diagnostic tests in cattle, naturally infected by Rabies lyssavirus (RABV), and correlates the positivity of the tests with the clinical moment of euthanasia, the intensity of the inflammatory lesion and viral load. It also highlights the possibility of euthanasia in early stages of the disease as a way to improve animal welfare. For that, samples of 34 bovine brains were collected for analysis, preserved in 10% buffered formaline and refrigerated with subsequent freezing. The samples were subjected to direct immunofluorescence antibody technique (DFAT) tests, viral isolation in cell culture (VICC), histopathology with hematoxylin and eosin staining (HE), immunohistochemistry (IHC), Shorr stainied neural tissue smears (DSS), Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and polymerase chain reaction by quantitative reverse transcriptase (qRT-PCR). The areas used for analysis were the cerebellum, parietal telencephalon and thalamus. Samples with Negri bodies (NBs) or immunostaining in at least one of the analyzed areas were considered positive. For the study of the intensity of histological lesions, the lesions were classified into grades 0, 1, 2 and 3 and the positivity of the test in the presence or absence of NBs in one of the three areas analyzed. To verify the influence of the disease clinical evolution, 4-four groups of analysis were created according to the animal's clinical status at moment of the euthanasia, being: M1 = animal euthanized while standing, M2 = euthanized when in sternal recumbence, M3 = euthanized when in lateral recumbence, M4 = animal with natural death. Of the 34 brains evaluated, IHC was positive in 100% of cases, DFAT was positive in 97.05% of them, and in this negative sample the presence of RABV was confirmed by VICC. NBs ere seen in 88.23% of the cases, and the DSS test was positive in 82.35% of them. All diagnostic techniques showed positive cases in all groups analyzed. Each case was positive in at least two diagnostic methods. All cases that contained NBs were positive for rabies in the other tests. In this study, it was observed that the variables analyzed (intensity of injury and clinical evolution at the moment of euthanasia) had an influence only on HE and DSS techniques, which are based on NB research to form the diagnosis, but did not interfere with the effectiveness of the diagnosis performed by detecting the viral antigen performed by DFAT and IHC. All isolated RABV samples included in the present study have a genetic lineage characteristic of hematophagous bats Desmodus rotundus. The evaluation of qRT-PCR showed that the amount of virus did not interfere in the positivity of the tests. This work shows that IHC and DFAT are safe diagnostic techniques. They are capable of detecting RABV even in euthanized animals in the early stages of clinical evolution with mild intensities of histological lesions.(AU)

Esta pesquisa relata a utilização de diferentes testes de diagnóstico em bovinos, naturalmente infectados pelo Rabies lyssavirus (RABV), e correlaciona a positividade dos testes com o momento clínico da eutanásia, a intensidade da lesão inflamatória, e a carga viral. Salienta também a possibilidade da eutanásia em estágios precoces da doença como forma de melhorar o bem-estar animal. Para isso amostras de 34 encéfalos bovinos foram coletados para análise, conservadas em formol tamponado 10% e sob refrigeração com posterior congelamento. As amostras foram submetidas aos testes de imunofluorescência direta (IFD), isolamento viral em cultivo de células (IVCC), histopatologia com coloração de hematoxilina e eosina (HE), imuno-histoquímica (IHQ), esfregaço direto com coloração de Shorr (EDS), reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa (RT-PCR) e reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa quantitativo (qRT-PCR). As áreas utilizadas para análise foram o cerebelo, telencéfalo parietal e tálamo. Foram consideradas positivas as amostras que apresentaram Corpúsculo de Negri (CNs) ou imuno-marcação em ao menos uma das áreas analisadas. Para o estudo da intensidade das lesões histológicas, as lesões foram classificadas em graus 0, 1, 2 e 3 e a positividade do teste na presença ou ausência de CN em uma das três áreas analisadas. Para verificar a influência da evolução clínica da doença foram criados 4 grupos de análise conforme o estado clínico do animal no momento da eutanásia, sendo: M1 = animal eutanasiado em estação, M2 = eutanasiado em decúbito esternal, M3 = eutanasiado em decúbito lateral, M4 = animal com morte natural. Dos 34 encéfalos avaliados a IHQ foi positiva em 100% dos casos, a IFD foi positiva em 97,05%, sendo que na amostra negativa a presença de RABV foi confirmada por IVCC. A histologia com HE, através da visualização das CNs, foi positiva em 88,23 % dos casos, e o teste de EDS, foi positivo em 82,35%. Todas as técnicas de diagnóstico apresentaram casos positivos em todos os grupos analisados. Cada caso foi positivo em, pelo menos, dois métodos de diagnóstico. Todos os casos que continham CN foram positivos para raiva nos demais testes. Nesse estudo observou-se que as variáveis analisadas intensidade de lesão e evolução clínica no momento da eutanásia tiveram influência somente nas técnicas de HE e EDS, que se baseiam na pesquisa do CN para formação do diagnóstico, mas não interferiram na eficácia do diagnóstico realizado através da detecção do antígeno viral realizado por IFD e IHQ. Todas as amostras RABV isoladas incluídas no presente estudo apresentam linhagem genética característica de morcegos hematófagos Desmodus rotundus. A avaliação de qRT-PCR demostrou que a quantidade de vírus não interferiu na positividade dos testes. Esse trabalho mostra que a IHQ e a IFD são técnicas seguras de diagnóstico e que mesmo em animais eutanasiados em estágios iniciais de evolução clínica com intensidades leve de lesões histológicas, são capazes de detectar o RABV.(AU)

Cattle rabies: the effect of clinical evolution, viral genetic lineage, and viral load on the severity of histological lesions / Raiva bovina: relação do curso clínico, da linhagem genética do vírus e carga viral com a intensidade de lesões histológicas

Our objective was the characterization and staging of histological lesions in different anatomical sites of the central nervous system (CNS) of rabid cattle. The severity of the lesions was compared with the clinical stages of the disease, the variants of viral isolates, and with the load of virus. Thirty-one spontaneously affected rabid cattle the state of Santa Catarina underwent clinical follow-up and were eventually necropsied. CNS tissues were sampled and submitted to direct fluorescent antibody technique (DFAT), immunohistochemistry (IHC), routine histopathology with hematoxylin and eosin stain (HE), reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR), and polymerase chain reaction in quantitative reverse transcriptase in real time (qRT-PCR). Affected cattle were allotted in four groups according to their clinical stage when euthanized: G1, euthanized while standing; G2, euthanized when in sternal recumbence; G3, euthanized when in lateral recumbence; and G4, affected cattle with natural death. In order to evaluate the degree of severity of the lesions and the presence of Negri bodies (NBs), the brain was sectioned at 9 sites. Additionally, spinal cord and trigeminal ganglion sections were examined. The intensity of the lesions was graded as either absent, mild, moderate, or marked, and the presence or absence of the NBs was noted. Histological lesions were characterized by lymphocytic and monocytic meningoencephalitis with NBs in 28 cases. In all analyzed groups, intensities of histological lesions ranging from mild to severe were observed. Brain regions with the highest inflammatory lesion intensity were the medulla at the level of obex, followed by the colliculus and thalamus. NBs were observed in a higher percentage in the cerebellum, followed by medulla at the obex level, striatum complex, and frontal telencephalon. The duration of the clinical course of the disease did not influence the intensity of the inflammatory lesion, but it did influence the presence of NBs, with a higher percentage of these inclusions in cattle that died naturally than in euthanized cattle. All isolated rhabdovirus included in this study were genetically compatible with samples from hematophagous bats Desmodus rotundus. The evaluation by qRT-PCR did not demonstrate a correlation between lesion intensity and the amount of virus.(AU)

Nosso objetivo foi a caracterização e estadiamento de lesões histológicas em diferentes locais anatômicos do sistema nervoso central (SNC) de bovinos raivosos. A gravidade das lesões foi comparada com os estágios clínicos da doença, as variantes dos isolados virais e com a quantidade de vírus. Trinta e um bovinos do estado de Santa Catarina, afetados naturalmente por raiva, foram acompanhados clinicalmente e, ao final, necropsiados. Os tecidos do SNC foram amostrados e submetidos a imunofluorescência direta, imunohistoquímica, histopatologia de rotina, reação em cadeia da polimerase via transcriptase reversa (RT-PCR) e reação em cadeia da polimerase em transcriptase reversa quantitativa em tempo real (qRT-PCR). Os bovinos afetados foram distribuídos em quatro grupos, de acordo com sua fase clínica: G1, eutanasiados quando ainda se mantinham em pé; G2, eutanasiados quando em decúbito esternal; G3, eutanasiados quando em decúbito lateral; e G4, bovinos afetados com morte natural. Para avaliar o grau de gravidade das lesões e a presença de corpúsculos de Negri (CNs), o cérebro foi seccionado em 9 locais. Além disso, seções da medula espinhal e do gânglio trigêmeo foram examinadas. A intensidade das lesões foi graduada como ausente, leve, moderada ou acentuada, e a presença ou ausência dos CNs foi anotada. Lesões histológicas foram caracterizadas por meningoencefalite linfocítica e monocítica com CNs em 28 casos. Em todos os grupos analisados foram observadas intensidades de lesões histológicas variando de leve a grave. As regiões cerebrais com maior intensidade de lesão inflamatória foram o bulbo no nível do obex, seguido do colículo e tálamo. CNs foram mais prevalentes no cerebelo, seguido pelo bulbo ao nível do óbex, corpo estriado e telencéfalo frontal. A duração do curso clínico da raiva não influenciou a intensidade da lesão inflamatória, mas influenciou a presença de CNs, com maior porcentagem dessas inclusões em bovinos que morreram naturalmente do que em bovinos sacrificados. Todos os isolados rabdovírus obtidos neste estudo eram geneticamente compatíveis com amostras provenientes de morcegos hematófagos Desmodus rotundus.(AU)

Soroprevalência de herpesvírus bovinos tipos 1 e/ou 5 no Estado do Rio Grande do Sul / Seroprevalence of bovine herpesvirus types 1 and/or 5 in the state of Rio Grande do Sul

Este estudo objetivou estimar a prevalência de anticorpos contra os herpesvírus bovinos tipos 1 e 5 (BoHV-1 e BoHV-5) no Estado do Rio Grande do Sul (RS), Brasil, frente a diferentes cepas de BoHV-1 e BoHV-5. As amostras de soro utilizadas foram extraídas de uma amostragem mais ampla, desenhada para estimar a prevalência de brucelose bovina no Estado. Todos os soros foram coletados de vacas com idade igual ou superior a 24 meses de idade, não vacinadas contra herpesvírus bovinos, de rebanhos de corte e leite. O cálculo amostral foi baseado em uma expectativa de prevalência média de infecção de 33 por cento, considerando-se um erro padrão não superior a 1 por cento e um intervalo de confiança de 95 por cento. Com base nesse cálculo foram examinados 2.200 soros, provenientes de 390 propriedades e 158 municípios. Os soros foram analisados na busca de anticorpos contra BoHV-1 e BoHV-5 pela técnica de soroneutralização (SN), executada frente a quatro cepas de vírus distintas: EVI123/98 e Los Angeles (BoHV-1.1); EVI88/95 (BoHV-5a) e A663 (BoHV-5b). A prevalência média de anticorpos contra o BoHV-1 e BoHV-5 nos animais amostrados foi de 29,2 por cento (642/2200); animais soropositivos foram identificados em 57,7 por cento (225/390) dos rebanhos. As estimativas de prevalência variaram de acordo com a cepa e/ou vírus utilizado para o desafio nos testes de SN. A prevalência e a sensibilidade mais altas foram obtidas quando os resultados positivos à SN frente aos quatro vírus distintos foram somados. O uso de somente um vírus de desafio na SN levaria a redução de sensibilidade de 20,4 por cento a 34,6 por cento quando comparada com os resultados positivos combinados. Estes achados evidenciam que anticorpos contra BoHV-1 e BoHV-5 estão amplamente difundidos nos rebanhos do RS, embora a prevalência em distintas regiões geográficas seja bastante variada. Os resultados obtidos nas estimativas de prevalência foram fortemente afetados pelas diferentes ...

This study was carried out to estimate the prevalence of antibodies to bovine herpesviruses types 1(BoHV-1) and 5 (BoHV-5) in the state of Rio Grande do Sul (RS), Brazil, by testing serum samples against different BoHV-1 and BoHV-5 strains. The sera examined were obtained from a larger sample designed to estimate the prevalence of bovine brucellosis within the state. All sera were collected from cows 24 months or older, not vaccinated to bovine herpesviruses, from both dairy and beef herds. The number of samples to be tested was calculated based on an estimated prevalence of infection of 33 percent, with an average standard deviation of £1 percent and a 95 percent limit of agreement. Sera from 2.200 cattle from 390 farms distributed in 158 counties were tested by serum neutralization (SN) tests in search for antibodies to the following strains: BoHV-1.1 (strains EVI123/98 and Los Angeles), BoHV-5a (strain EVI88/95) and BoHV-5b (strain A663). The overall seroprevalence to BoHV-1 and BoHV-5 in the sampled herds was 29.2 percent (642/2.200); seropositive animals were detected in 225 (57.7 percent) of the sampled farms. Prevalence estimates varied according to the virus used for challenge in SN tests. The highest prevalence and sensitivity were attained when positive SN results against the four different strains were added together. The use of only one virus for challenge in SN tests would lead to a loss in sensitivity from 20.4 percent to 34.6 percent when compared to the combined SN-positive results. These findings provide evidence that antibodies to BoHV-1 and BoHV-5 are largely spread in dairy and beef herds in RS, although prevalence in distinct geographic regions is quite variable. The results were strongly affected by the virus strains used for challenge in SN testing. This must be taken into account when performing serologic tests to detect BoHV-1 and BoHV-5 antibodies. As SN test is not capable of discriminating between antibody ...

Diagnóstico de raiva no Rio Grande do Sul, Brasil, de 1985 a 2007 / Rabies diagnosis in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, from 1985 to 2007

São apresentados os resultados de 23 anos de diagnósticos de raiva realizados no Instituto de Pesquisas Veterinárias Desidério Finamor, no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Entre os anos de 1985 e 2007, um total de 23.460 amostras foram diagnosticadas no laboratório, compreendendo cerca de 95 por cento do número total de amostras submetidas ao diagnóstico laboratorial de raiva no Estado. A metodologia utilizada seguiu técnicas padrões como a imunofluorescência direta (IFD) e inoculação em camundongos (IC). Não ocorreram casos de raiva humana no período. O vírus rábico (VR) foi detectado em 739 (3,1 por cento) amostras, sendo 656 (88,7 por cento) de origem bovina. O vírus foi também identificado em 23 caninos (3,1 por cento), 21 eqüinos (2,9 por cento), 29 quirópteros (4,0 por cento), 4 felinos (0,5 por cento), 3 ovinos (0,4 por cento), 2 suínos (0,27 por cento) e em um animal selvagem de espécie indeterminada (0,13 por cento). O último caso de raiva em cães associado com variantes do vírus endêmicas nessa espécie foi diagnosticado em 1988. Dois episódios de contaminação incidental registrados em um felino em 2001 e em um canino em 2007, associados com variantes do vírus prevalentes em morcegos. Em relação à raiva bovina, os dados aqui apresentados revelam uma marcante diminuição no número de casos de raiva nessa espécie, em comparação com registros prévios. Por outro lado, um aumento no número de casos de raiva em morcegos hematófagos e não hematófagos vem sendo observado; no entanto, não é possível associar este aumento com modificações nas relações vírus/hospedeiro, pois o número de morcegos submetidos para diagnóstico tem igualmente aumentado. Isto provavelmente reflete o aumento do conhecimento sobre o papel de morcegos no ciclo de transmissão, e não necessariamente alterações no vírus e/ou nos hospedeiros.(AU)

The results of 23 years of rabies diagnosis carried out at the Veterinary Research Institute Desidério Finamor, in the state of Rio Grande do Sul, RS, Brazil, are reported. From 1985 to 2007, a total of 23.460 specimens were examined, corresponding to 95 percent of the total number of samples submitted to rabies laboratory diagnosis notified within the state. Diagnostic methods included standard techniques such as the fluorescent antibody test (FAT) and mouse inoculation test (MIT). No cases of human rabies occurred in the period. Rabies virus (RV) was detected in 739 specimens (3.1 percent), from which 656 (88.7 percent) were from cattle. The virus was also identified in specimens from 23 dogs (3.1 percent), 21 horses (2.9 percent), 29 bats (4.0 percent), 4 cats (0.5 percent), 3 sheep (0.4 percent), 2 pigs (0.27 percent) and a wild animal of undetermined species (0.13 percent). The last case of rabies associated with a canine variant was diagnosed in 1988. Two cases of rabies associated with bat variant viruses were reported, in a domestic cat (2001) and in a dog (2007). In cattle, a marked tendency to a decrease in the number of cases was detected in the examined period. In contrast, an increase in the number of cases in haematophagous as well as in non haematophagous bats is noticed. However, as the number of bat specimens submitted for diagnosis has increased, this finding most likely reflects a higher degree of awareness on the possible role for bats in the rabies transmission cycle, rather than any particular changes on the virus or its hosts.(AU)