Spatiotemporal expression pattern of alpha, beta, and gamma genes during BoHV-5 infection / Expressão temporal de genes alfa, beta e gama durante ainfecção pelo BoHV-5

Bovine herpesvirus 5 is an alphaherpesvirus that causes nonsuppurative meningoencephalitis in cattle. This disease occurs naturally in either outbreaks or isolated cases, and exhibits low morbidity and high lethality. Although previous studies elucidated crucial aspects involved in the pathogenesis of the disease, there is a paucity of information regarding the molecular events contributing to infection and replication of BoHV-5. The objective of the present study was to determine the in vitro gene expression pattern of BoHV-5 (e.g., alpha, beta, and gamma genes) and host cells genes (GAPDH and 18S) over time utilizing different quantities of inoculated virus. Three BoHV-5 genes (bICP0, UL9, US4) and one structural bovine cell gene had their expression accessed by real-time PCR. While the expression of BoHV-5 genes increased during the course of infection, GAPDH gene expression decreased in the host cells, evidencing the effect of viral infection on the expression of bovine cell genes. The 18S ribosomal RNA (rRNA) gene was constitutively expressed throughout BoHV-5 infection. Our data clearly demonstrates that GAPDH gene should not be used as a reference gene in studies of BoHV-5 infection because it was influenced by viral infection. However, 18S rRNA was constitutively expressed and, therefore, is recommended for normalization of BoHV-5 infection studies in bovine cells. The expression of viral genes transcripts was not altered by increasing number of viral particles added to the culture. All viral genes included here demonstrated the same expression pattern over time and there was no difference in the expression of viral genes among the various time points. Our data show important differences comparing to classical studies regarding herpesvirus alpha, beta, and gamma genes expression. More research is necessary to improve our understanding about the BoHV-5 biology during infection. Studies employing next-generation sequencing (i.e., RNA-seq), using both in vitro and in vivo models, would be the next logical step to grasp the virus and host cell's transcriptome changes over the course of infection.(AU)

Herpesvirus bovino 5 é um alfaherpesvírus causador de meningoencefalite não supurativa em bovinos. Esta doença possui ocorrência natural em surtos ou casos isolados, associadas a baixa morbidade e alta letalidade. Embora estudos anteriores tenham elucidado aspectos relacionados a patogenia da doença, há uma lacuna de conhecimento relacionado aos eventos moleculares que contribuem para a infecção e replicação do BoHV-5. O objetivo do presente estudo foi determinar a expressão gênica in vitro de genes virais (i.e., alfa, beta e gama) e das células hospedeiras (GAPDH e 18S) durante a infecção considerando diferentes momentos de infecção e quantidade de vírus utilizado. Três genes do BoHV-5 (bICP0, UL9, US4), um gene estrutural (GAPDH) e um gene constitutivo (18S) da célula bovina tiveram suas expressões avaliadas por PCR quantitativa (qPCR). Enquanto os genes virais tiveram sua expressão aumentada ao longo do tempo de infecção, o gene hospedeiro teve sua expressão diminuída, demonstrando a ação do vírus na expressão gênica de células bovinas in vitro. O gene constitutivo 18S teve sua expressão mantida durante todos os momentos do experimento. Nossos resultados claramente demonstraram que o GAPDH não deve ser usado como gene de referência em estudos com infecção por BoHV-5 pois é influenciado pela infecção viral. Entretanto, o 18S rRNA foi constitutivamente expresso e pode ser recomendado para normalização em células bovinas infectadas pelo vírus. A expressão de mRNA viral não foi alterada pela quantidade de vírus usada. Todos os genes virais demonstraram o mesmo padrão de expressão ao longo do tempo de infecção. Nossos resultados trazem importantes diferenças comparando aos estudos clássicos que avaliaram a expressão de genes alfa, beta e gama. Mais estudos são necessários para aumentar o conhecimento da biologia molecular do BoHV-5. Estudo utilizando sequenciamento de última geração (i.e., RNA-seq), usando modelos in vitro e in vivo, aparentam ser o próximo passo lógico para acessar as alterações do transcriptoma do hospedeiro e viral ao longo do curso da infecção.(AU)

Retrospective study of Bovine herpesvirus 5 meningoencephalitis in cattle from São Paulo State, Brazil / Estudo retrospectivo de meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 em bovinos do estado de São Paulo, Brasil

Meningoencephalitis caused by Bovine herpesvirus 5 (BoHV-5) is an important neurological disease that affects Brazilian cattle herds. The present study investigated the presence of BoHV-5 DNA in cattle diagnosed with meningoencephalitis at Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, UNESP - Univ Estadual Paulista from 1980 to 2009. The records obtained from the Large Animal Internal Medicine Service and the Animal Pathology Service were reviewed to identify clinical and epidemiological data from cattle with neurological signs. Excluding rabies cases, we found 115 cases of cattle with neurological signs that had been necropsied. Non-suppurative meningoencephalitis was diagnosed in 28 animals of the 115 initially selected based on histopathological examination of brain tissues. Of these 28 animals, 15 (54%) were positive for BoHV-5 DNA by polymerase chain reaction (PCR) of formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) brain samples. PCR target was 159-bp fragment from the BoHV-5 glycoprotein C gene. The oldest case identified in the present study was from 1988. PCR was a good tool for the diagnosis of BoHV-5 DNA extracted from FFPE tissues, allowing retrospective studies of samples stored for more than 20 years.(AU)

A meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 (BoHV-5) é uma doença neurológica importante no rebanho bovino brasileiro. Este estudo tem por objetivo verificar a presença do DNA de BoHV-5 em bovinos diagnosticados com meningoencefalite na Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade Estadual Paulista, entre os anos de 1980 e 2009. Foram revisados os arquivos do Serviço de Clínica de Grandes Animais e da Patologia Animal em busca dos dados clínicos e epidemiológicos de bovinos com sinais neurológicos. Excluídos os casos de raiva, foram encontrados 115 casos de bovinos com sinais neurológicos, que foram necropsiados. O exame histopatológico realizado nos tecidos encefálicos desses animais constatou lesões de meningoencefalite não supurativa em 28 animais. Destes, em 15 (54%) casos foi identificada a presença do DNA de BoHV-5 por meio de PCR realizada em amostras de tecido encefálico fixadas em formalina e incluídas em parafina (FFPE). O alvo da PCR foi um fragmento de 159 pb do gene da glicoproteína C do BoHV-5. O caso mais antigo identificado neste estudo foi de 1988. A PCR apresentou-se como boa ferramenta para o diagnóstico do DNA de BoHV-5 extraído de tecidos FFPE, possibilitando estudos retrospectivos e diagnóstico de amostras com mais de 20 anos de armazenamento.(AU)

Histopathological, immunohistochemical, and molecular study of BHV-5 infection in the central nervous system of experimentally infected calves / Estudo histopatológico, imuno-histoquímico e molecular da infecção por BHV-5 no sistema nervoso central de bovinos experimentalmente infectados

Bovine meningoencephalitis caused by BHV-5, a double-stranded DNA enveloped virus that belongs to the family Herpesviridae and subfamily Alphaherpesvirinae, is an important differential diagnosis of central nervous diseases. The aim of this study was to describe the histological changes in the central nervous system of calves experimentally infected with BHV-5 and compare these changes with the PCR and IHC results. Formalin-fixed paraffin-embedded central nervous system samples from calves previously inoculated with BHV-5 were microscopically evaluated and tested using IHC and PCR. All the animals presented with nonsuppurative meningoencephalitis. From 18 evaluated areas of each calf, 32.41% and 35.19% were positive by IHC and PCR, respectively. The telencephalon presented more accentuated lesions and positive areas in the PCR than other encephalic areas and was the best sampling area for diagnostic purposes. Positive areas in the IHC and PCR were more injured than IHC and PCR negative areas. The animal with neurological signs showed more PCR- and IHC-positive areas than the other animals.(AU)

A meningoencefalite bovina causada pelo BHV-5, um vírus DNA fita dupla envelopado que pertence à família Herpesviridae e subfamília Alphaherpesvirinae, é um importante diagnóstico diferencial das doenças do sistema nervoso central. O objetivo deste estudo foi descrever as alterações histológicas no sistema nervoso central de bovinos experimentalmente infectados com BHV-5 e comparar estas alterações com os resultados de imunoistoquímica (IHQ) e PCR. Amostras do sistema nervoso central de bezerros previamente inoculados com BHV-5 foram microscopicamente avaliadas e submetidas à IHQ e PCR. Todos os animais apresentaram meningoencefalite não-supurativa. Das 18 áreas avaliadas de cada bezerro, 32,41% e 35,13% foram positivas na IHQ e PCR, respectivamente. O telencéfalo apresentou lesões mais acentuadas e foi mais positivo na PCR do que as demais áreas encefálicas e se apresentou como a melhor área para coleta de material para o diagnóstico. As áreas positivas na IHQ e na PCR apresentaram lesões mais acentuadas do que as áreas negativas para as mesmas técnicas. O animal com sinais neurológicos apresentou mais áreas positivas para PCR e IHQ do que os demais animais.(AU)

Imunogenicidade de isolados de herpesvírus bovino 5 como candidatos à vacina / Immunogenicity of bovine herpesvirus 5 isolates as vaccine candidates

O herpesvírus bovino 5 (BoHV-5) é o agente da menigoencefalite herpética bovina. A doença neurológica, associada à infecção pelo BoHV-5, apresenta altas taxas de letalidade em bovinos jovens e está disseminada no Brasil. A prevenção das perdas causadas pela infecção pelo herpesvírus está baseada, principalmente, na imunização dos animais. Nesse sentido, foi delineada uma comparação entre isolados de BoHV-5, buscando selecionar o isolado mais antigênico para a formulação de vacinas. As formulações inativadas foram produzidas com os isolados ISO9898292, SV507, SV163, 1807 e EVI145 e administradas a cinco grupos de 10 ovelhas cada, que receberam duas doses vacinais por via intramuscular com intervalo de 21 dias. Foram realizadas coletas de sangue para análise de presença de anticorpos por soroneutralização e acompanhamento dos animais até o 63° dia após a primo-vacinação. Foram observados dois picos na curva de anticorpos, o primeiro no dia 14, após a vacinação, quando os títulos médios de anticorpos variaram entre 23,1 e 138,6. O segundo pico foi observado 14 dias após a revacinação, quando os títulos médios variaram entre 301,3 e 1017,5. No 42° dia após a revacinação, foi observada variação de título entre 82,4 e 305,9. A diferença entre as médias de títulos de anticorpos de cada grupo de animais sugere uma menor antigenicidade do isolado ISO9898292 em relação aos demais, demonstrando uma possível variação antigênica entre os isolados. Todos os isolados, com exceção do ISO9898292, mostraram-se imunogênicos para a indução de anticorpos.

Herpesvirus bovine 5 (BoHV-5) is the agent of bovine herpetic menigoencephalitis. The neurological disease associated with the infection is highly lethal in young cattle and it is widespread in Brazil. Control of the clinical signs caused by herpesviruses is based mainly on the immunization of cattle. A comparative study was performed among Brazilian BoHV-5 isolates to select the more antigenic virus. Inactivated vaccines were formulated using isolates ISO9898292, SV507, SV163, 1807 and EVI145 and administered to five groups of 10 sheep, each animal receiving two intramuscular doses with a 21 days interval. Blood collection for serology by virusneutralization were performed until the 63rd day after the first vaccination, two peaks in the curve of antibodies were observed, the first on day 14, ranged from 23.l to 138.6. The second peak was observed 14 days after the booster, and ranged from 301.3 to 1017.5. In the 42nd day after the booster, it was observed a titer variation from 82.4 to 305.9. The differences among antibody titers of each group of suggests a lower antigenicity of isolate ISO9898292 in comparison with the others, demonstrating a possible antigenic variation among the isolates. Thus, all isolates, with exception of ISO9898292, were immunogenic for the induction of neutralizing antibodies.

Construction and characterization of a bovine herpesvirus 5 mutant with a deletion of the gI, gE and US9 genes

Bovine herpesvirus 5 (BoHV-5) is a important cause of viral encephalitis in cattle in South America. Within the framework of developing a differential vaccine against BoHV-5, a deletion mutant was constructed based on a Brazilian BoHV-5 isolate. The target of the deletions were genes that code proteins implicated in the neurovirulence of BoHV-5, the glycoprotein I (gI), glycoprotein E (gE) and membrane protein US9. To construct the deletion mutant of BoHV-5, the flanking regions of all three genes were cloned in a prokaryotic plasmid. This deletion fragment was co-transfected with the viral DNA into bovine cells. Identification of deletion mutants was performed by immunostaining with an anti-gE monoclonal antibody. One of the gE negative viral populations found was purified, amplified and further examined by restriction endonuclesase analysis of its genomic DNA. The plaque sizes and penetration kinetics of the deletion mutant and wild type viruses were compared. The plaque sizes of the deletion mutant were significantly smaller than those of the parental strain (p <= 0.05), but no statistical differences were observed in penetration kinetics. The results indicate that the gI/gE/US9 deletion mutant of BoHV-5 may have a reduced virulence in the host and is still viable enough to be a good candidate for the development of a BoHV-5 vaccine.

O herpesvírus bovino 5 (BoHV-5) é uma causa importante de encefalite viral em bovinos na América do Sul. Buscando o desenvolvimento de uma vacina diferencial contra o BoHV-5, um mutante deletado foi construído com base em um isolado brasileiro deste vírus. O alvo das deleções foram genes que codificam proteínas implicadas na neurovirulência do BoHV-5, a glicoproteína I (gI), a glicoproteína E (gE) e a proteína de membrana US9. Para construir o mutante deletado de BoHV-5, as regiões flanqueadoras dos três genes foram clonadas em um plasmídeo procarioto. Este fragmento de deleção foi co-transfectado com o DNA viral em células de bovinos. A identificação dos mutantes deletados foi feita por meio da técnica de imunoperoxidase com um anticorpo monoclonal anti-gE. Uma das populacões virais gE negativas encontradas foi purificada, amplificada e seu genoma foi examinado por análise de restrição enzimática. Os tamanhos de placas virais e taxas de penetração do vírus mutante foram determinados e comparados com os do vírus selvagem. As placas virais do vírus mutante deletado foram significativamente menores do que as do vírus selvagem (p <= 0,05), mas não foram encontradas diferenças significativas quando comparadas as taxas de penetração dos dois vírus. Estes resultados indicam que o vírus mutante deletado gI/gE/US9 de BoHV-5 pode apresentar virulência reduzida e é viável o suficiente para ser um bom candidato para o desenvolvimento de uma vacina contra o BoHV-5.