Concomitant infection of Neospora caninum and Bovine Herpesvirus type 5 in spontaneous bovine abortions / Infecção simultânea de Neospora caninum e Herpesvirus bovino tipo 5 em casos espontâneos de aborto bovino

Bovine Herpesvirus type 5 (BoHV-5) has not been conclusively demonstrated to cause bovine abortion. Brain lesions produced by Neospora caninum and Bovine Herpesvirus type 1 (BoHV-1) exhibit common features. Therefore, careful microscopic evaluation and additional diagnostic procedures are required to achieve an accurate final etiological diagnosis. The aim of the present work was to investigate the occurrence of infections due to BoHV-1, BoHV-5 and N. caninum in 68 cases of spontaneous bovine abortions which showed microscopic lesions in the fetal central nervous system. This study allowed the identification of 4 (5.9%) fetuses with dual infection by BoHV-5 and N. caninum and 33 (48.5%) cases in which N. caninum was the sole pathogen identified. All cases were negative to BoHV-1. The results of this study provide evidence that dual infection by BoHV-5 and N. caninum occur during pregnancy in cattle; however, the role of BoHV-5 as a primary cause of bovine abortion needs further research. Molecular diagnosis of BoHV-5 and N. caninum confirmed the importance of applying complementary assays to improve the sensitivity of diagnosing bovine abortion.

Não está demonstrado até ao momento, que o Herpesvírus bovino tipo 5 (BoHV-5) seja um agente causal de aborto bovino. Uma vez que as lesões cerebrais tanto de Neospora caninum como de Herpesvírus bovino tipo 1(BoHV-1) têm características similares, é necessária uma avaliação microscópica cuidadosa, bem como exames laboratoriais adicionais, para obter um diagnóstico final preciso. O objetivo do presente trabalho foi investigar a presença de infeções por BoHV-1, BoHV-5 e N. caninum em 68 casos de aborto espontâneo, nos quais se verificaram lesões microscópicas no sistema nervoso central. Foram encontrados 4 (5,9%) fetos com infeção simultânea de BoHV-5 e N. caninum e 33 (48,5%) casos com infeção exclusiva de N. caninum. Todos os casos foram negativos a BoHV-1. Os resultados deste estudo demonstram que a infeção dual por BoHV-5 y N. caninum está presente durante a gestçao dos bovinos. Apesar disso, o papel de BoHV-5 como agente primário causal de aborto, carece de mais investigaçao. O diagnóstico molecular de BoHV-5 e N. caninum confirmou a importância de se aplicar ensaios complementares para melhorar a sensibilidade do diagnóstico de aborto bovino.

Experimental infection of rabbits with a recombinant bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) gI, gE and US9-negative / Infecção experimental de coelhos com um recombinante do herpesvírus bovino tipo 5 defectivo na gI, gE e US9

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) is a major cause of viral meningoencephalitis in cattle. The expression of different viral proteins has been associated with BoHV-5 neuropathogenesis. Among these, gI, gE and US9 have been considered essential for the production of neurological disease in infected animals. To evaluate the role of gI, gE and US9 in neurovirulence, a recombinant from which the respective genes were deleted (BoHV-5 gI-/gE-/US9-) was constructed and inoculated in rabbits of two age groups (four and eight weeks-old). When the recombinant virus was inoculated through the paranasal sinuses of four weeks-old rabbits, neurological disease was observed and death was the outcome in 4 out of 13 (30.7 percent) animals, whereas clinical signs and death were observed in 11/13 (84.6 percent) of rabbits infected with the parental virus. In eight weeks-old rabbits, the BoHV-5 gI-/gE-/US9- did not induce clinically apparent disease and could not be reactivated after dexamethasone administration, whereas wild type BoHV-5 caused disease in 55.5 percent of the animals and was reactivated. These findings reveal that the simultaneous deletion of gI, gE and US9 genes did reduce but did not completely abolish the neurovirulence of BoHV-5 in rabbits, indicating that other viral genes may also play a role in the induction of neurological disease.

O herpesvírus bovino tipo 5 é uma das principais causas de meningoencefalite viral em bovinos. A expressão de diferentes proteínas virais tem sido associada à neuropatogenia do BoHV-5. Entre estas, a gI, gE e US9 têm sido consideradas essenciais para a indução de sinais neurológicos nos animais infectados. Para avaliar o papel das proteínas gI, gE e US9 na neurovirulência, construiu-se um recombinante no qual os genes que codificam estas proteínas foram deletados, denominado BoHV-5 gI-/gE-/US9-. Este vírus foi inoculado em coelhos de idades diferentes (quatro e oito semanas de idade). Quando o vírus recombinante foi inoculado nos seios paranasais de coelhos de quatro semanas de idade, doença neurológica e morte foram observadas em 4 dos 13 (30,7 por cento) animais, enquanto que sinais clínicos e morte foram observados em 11/13 (84,6 por cento) dos coelhos infectados com o vírus parental. Em coelhos de oito semanas de idade, o BoHV-5 gI-/gE-/US9- não induziu sinais clínicos aparentes e, após tentativa de reativação viral por tratamento com dexametasona, o vírus não foi re-excretado. Por outro lado, o vírus selvagem causou doença clínica em 55,5 por cento dos coelhos e foi re-excretado após tratamento com dexametasona. Estes achados revelam que a deleção simultânea dos genes gI, gE e US9 reduziu mas não aboliu completamente a neurovirulência do BoHV-5 em coelhos, indicando que outros genes virais possam ter papel na indução da doença neurológica.

Neuropatogênese experimental da infecção pelo herpesvírus bovino tipo 5 em coelhos: [revisão] / Experimental neuropathogenesis of bovine herpesvirus 5 infection in rabbits: [revision]

Vários aspectos da biologia do herpesvírus bovino tipo 5 (BoHV-5) têm sido estudados em coelhos, que desenvolvem infecção aguda e doença neurológica após inoculação experimental. A infecção aguda é seguida pelo estabelecimento de infecção latente, que pode ser reativada natural ou artificialmente. Os primeiros experimentos nesta espécie estabeleceram um protocolo de inoculação e monitoramento da infecção, e caracterizaram os principais aspectos virológicos, clínicos e patológicos da infecção aguda. A patogenia da infecção aguda, desde a replicação viral nos sítios de inoculação, vias e cinética de transporte viral até o encéfalo, distribuição e replicação viral no sistema nervoso central (SNC), tropismo celular e tecidual, manifestações clínicas e patologia no SNC foram detalhadamente estudados nestes animais. Posteriormente, vários aspectos biológicos e moleculares da infecção latente também foram elucidados a partir de inoculações de coelhos. Os coelhos também têm sido utilizados para estudar o fenótipo (neuroinvasividade, neurovirulência) de isolados de campo e de cepas vacinais recombinantes, proteção por imunidade passiva, proteção vacinal, eficácia de drogas anti-virais e terapêuticas de suporte da infecção neurológica. Este modelo experimental também foi utilizado para o estudo da origem e distribuição dos estímulos elétricos produzidos durante as convulsões - uma característica da infecção neurológica pelo BoHV-5 -, e para testes de medicamentos anti-convulsivantes. Ressalvadas as diferenças que certamente existem entre bovinos - os hospedeiros naturais - e coelhos, as observações oriundas deste modelo experimental tem contribuído sobremaneira para o conhecimento da biologia do BoHV-5. O presente trabalho apresenta uma coletânea de resultados e observações, publicadas ou não pelo grupo, ao longo de mais de uma década, envolvendo inoculações de coelhos para estudar diversos aspectos da infecção pelo BoHV-5.

Several aspects of the biology of bovine herpesvirus 5 (BoHV-5) have been studied in rabbits, which develop acute infection and neurological disease upon experimental inoculation. The acute infection is followed by the establishment of latent infection, which can be naturally or artificially reactivated. The first experiments in rabbits established a protocol for virus inoculation and monitoring the infection, and characterized the main virological, clinical and pathological aspects of the acute infection. The pathogenesis of acute infection, from the initial viral replication at site of inoculation, pathways and kinetics of viral transport to the brain, distribution and virus replication in the central nervous system (CNS), cellular and tissue tropism, clinical signs and CNS pathology have been extensively studied using this animal model. Subsequently, several biological and molecular aspects of latent BoHV-5 infection have also been elucidated upon inoculation of rabbits. Rabbits have also been used to investigate the phenotype (neuroinvasiveness, neurogrowth) of field isolates and recombinant vaccine candidates, protection by passive immunity, vaccine protection, the efficacy of anti-viral drugs and support therapies for neurological disease. This animal model was also used to investigate the origin and distribution of electric impulses involved in seizures - a hallmark of BoHV-5 induced neurological infection - and also to test the efficacy of anti-convulsivants. In spite of the possible differences between rabbits and cattle - the natural host of the virus - the observations taken from this experimental model have greatly contributed to the knowledge of the biology of BoHV-5 infection. The present article presents a review of the main published and unpublished results and observations by our group, comprising more than a decade of studies on the pathogenesis of BoHV-5 infection in the rabbit model.

Reactivation of latent bovine herpesvirus type 5 in cattle with polioencephalomalacia induced by ammonium sulphate

In the state Mato Grosso do Sul, Brazil, outbreaks of meningoencephalitis by BoHV-5 and polioencephalomalacia (PEM) display similar epidemiological features, suggesting that meningoencephalitis may be associated with reactivation of a latent BoHV-5 infection, during the development of PEM. To test this hypothesis, four 7-8 months old steers negative for BoHV-5 antibodies were inoculated intranasally with BoHV-5 and received amprolium from day 35 to day 105 after inoculation. Because PEM was not produced during this period, ammonium sulphate was given from day 114 to day 180 after inoculation. Two uninfected control steers received amprolium and ammonium sulphate for the same periods. All inoculated cattle developed antibodies against BoHV-5 after inoculation and the virus was isolated from nasal swabs, indicating that they were infected. Two inoculated steers had clinical signs of PEM after 118 and 146 days after virus inoculation. One was euthanized after a clinical manifestation period of seven days and had severe lesions of PEM and meningoencephalitis. BoHV-5 was isolated from the central nervous system of this animal. The other animal recovered but continued to manifest chronic signs of PEM and was euthanatized. On histological examination, the cerebral cortex, caudate nucleus and thalamus had multifocal areas of malacia and mild meningoencephalitis of the cortex. BoHV-5 was not isolated from the brain. One uninfected control steer had signs of neurological disease on day 158 and had lesions of PEM without meningoencephalitis at necropsy. The simultaneous production of PEM and diffuse meningoencephalitis, with isolation of BoHV-5, in one steer treated with ammonium sulphate, 118 days after BoHV-5 inoculation, suggests that latent BoHV-5 was reactivated in this animal submitted to experimental induction of PEM.

No Mato Grosso do Sul surtos de meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 (BoHV-5) e polioencefalomalacia (PEM) apresentam características epidemiológicas semelhantes, o que sugere que a meningoencefalite pode estar associada com a reativação de uma infecção latente por BoHV-5 em animais com PEM. Para testar esta hipótese, 4 garrotes de 7-8 meses de idade, sem anticorpos séricos para BoHV-5 foram inoculados intranasal com BoHV-5 e receberam amprólio desde o dia 35 até o dia 105 após inoculação. Como não foi reproduzida PEM durante este período, os animais receberam sulfato de amônia desde o dia 114 até o dia 180 após inoculação. Dois bovinos controles, não inoculados, receberam amprólio e sulfato de amônia durante os mesmos períodos. Todos os bovinos inoculados apresentaram anti-corpos contra BoHV-5 após a inoculação e o vírus foi isolado de suabes nasais, indicando que foram infectados. Dois bovinos inoculados tiveram sinais clínicos de PEM após 118 e 146 dias da inoculação de vírus. Um que foi eutanasiado após um curso clínico de 7 dias apresentou lesões severas de PEM e meningoencefalite. BoHV-5 foi isolado do sistema nervoso central. O outro se recuperou, mas continuou a apresentar sinais crônicos de PEM. No exame histológico o córtex cerebral, núcleo caudato e tálamo apresentavam áreas multifocais de malacia e no córtex havia moderada meningoencefalite. BoHV-5 não foi isolado do encéfalo. Um garrote controle, não inoculado, apresentou sinais nervosos aos 158 dias após inoculação e na necropsia apresentava lesões de PEM, mas sem meningoencefalite. A reprodução simultânea de PEM e encefalite difusa em um animal tratado com sulfato de amônia, 118 dias após a inoculação de BoHV-5 e o re-isolamento do vírus do animal infectado sugere que a infecção latente por BoHV-5 foi reativada no animal submetido a indução experimental de PEM.

Infecção aguda e latente em ovinos inoculados com o herpesvírus bovino tipo 5 (BHV-5)

Experimental inoculation of lambs with bovine herpesvirus type 5 (BHV-5) reproduced several aspects of the BHV-5 infection in cattle. Intranasal inoculation was followed by efficient viral replication and shedding, establishment and reactivation of latency, and even the development of meningoencephalitis in one animal. Lambs inoculated with the brazilian isolate EVI-88 showed transient hipertermia, nasal hiperemia and discharge ranging from serous to muco-purulent. The animals shed virus in nasal secretions in titers up to 107.11 TCID50/ml during up to 16 days. One lamb showed clinical signs of encephalitis on day 10 post inoculation (pi), being euthanized in extremis on day 13. Infectious virus was recovered from several areas of the brain of this lamb, including anterior and posterior cerebrum, dorso- and ventro-lateral hemisphere, cerebellum, pons, midbrain and olfactory bulb. Histological changes were observed in several regions of the brain, most consistently in the anterior cerebrum, ventro-lateral cortex and midbrain, and consisted mainly of meningitis, perivascular mononuclear cuffing, focal gliosis, neuronal necrosis and intranuclear inclusions. Four lambs used as sentinels acquired the infection and shed virus starting at the 2nd day pi during up to 7 days. Lambs inoculated with the argentinian isolate A663 showed only mild respiratory signs, although they shed virus for up to 15 days. Administration of dexamethazone to the animals starting at day 50 pi was followed by reactivation of the latent infection and viral shedding during up to 11 days by 76.9% (10/13) of the inoculated lambs and 100% (3/3) of the sentinels. These results demonstrate that sheep are susceptible to BHV-5 acute and latent infection and suggest that natural infections by this virus in sheep may potentially occur. In this sense, a possible role of this species in the epidemiology of BHV-5 infections awaits further investigation.

Infecção experimental de ovinos com o herpesvírus bovino tipo 5 (BHV-5) reproduziu vários aspectos da infecção pelo BHV-5 em bovinos. Inoculação intranasal foi seguida de extensiva replicação viral na cavidade nasal, excreção e transmissão do vírus a outros animais, estabelecimento e reati-vação de latência, e o desenvolvimento de meningoencefalite clínica em um animal. Ovinos inoculados com a amostra brasileira EVI-88 apresentaram hipertermia transitória, hiperemia da mucosa nasal e corrimento nasal de seroso a muco-purulento. Os animais eliminaram vírus em secreções nasais em títulos de até 107,11DICC50/ml por até 16 dias. Um cordeiro apresentou sinais clínicos de encefalite no dia 10 pós-inoculação, sendo sacrificado in extremis no início do dia 13. Infectividade foi detectada em várias regiões do encéfalo desse animal, incluindo os hemisférios anterior e posterior, córtex dorso- e ventro-lateral, ponte, pedúnculo cerebral, cerebelo e bulbo olfatório. Alterações histológicas foram observadas em várias regiões do encéfalo, principalmente no hemisfério anterior, córtex ventro-lateral e pedúnculos cerebrais, e consistiram de meningite mononuclear, manguitos perivasculares, gliose focal, necrose e inclusões intranucleares em neurônios . Quatro ovinos mantidos como sentinelas adquiriram a infecção e eliminaram vírus a partir do final do segundo dia, até 7 dias. Ovinos inoculados com a amostra argentina A663 apresentaram apenas hiperemia e umidecimento da mucosa nasal, embora eliminassem vírus nas secreções nasais por até 15 dias. Tratamento dos animais com dexametasona a partir do dia 50 pós-inoculação provocou reativação da infecção latente e eliminação viral durante até 11 dias por 76,9% (10/13) dos animais inoculados e por 100% (3/3) dos animais sentinela. Esses resultados demonstram que ovinos são susceptíveis à infecção aguda e latente pelo BHV-5 e sugerem que infecções naturais de ovinos por este vírus podem potencialmente ocorrer. Ness sentido, uma possível participação da espécie ovina como reservatório natural desse vírus deve ser melhor investigada.