Structure analysis of capsid protein of Porcine circovirus type 2 from pigs with systemic disease

Abstract Economic losses with high mortality rate associated with Porcine circovirus type 2 (PCV2) is reported worldwide. PCV2 commercial vaccine was introduced in 2006 in U.S. and in 2008 in Brazil. Although PCV2 vaccines have been widely used, cases of PCV2 systemic disease have been reported in the last years. Eleven nursery or fattening pigs suffering from PCV2 systemic disease were selected from eight PCV2-vaccinated farms with historical records of PCV2 systemic disease in Southern Brazil. PCV2 genomes were amplified and sequenced from lymph node samples of selected pigs. The comparison among the ORF2 amino acid sequences of PCV2 isolates revealed three amino acid substitutions in the positions F57I, N178S and A190T, respectively. Using molecular modeling, a structural model for the capsid protein of PCV2 was built. Afterwards, the mutated residues positions were identified in the model. The structural analysis of the mutated residues showed that the external residue 190 is close to an important predicted region for antibodies recognition. Therefore, changes in the viral protein conformation might lead to an inefficient antibody binding and this could be a relevant mechanism underlying the recent vaccine failures observed in swine farms in Brazil.

Orientações para o diagnóstico de influenza em suínos / Guidelines for diagnosis of swine influenza

Este trabalho descreve a colheita adequada de amostras, as técnicas/procedimentos disponíveis para o diagnóstico de influenza A em suínos, assim como os resultados e suas respectivas interpretações, para auxiliar médicos veterinários de campo na identificação dessa doença. Em suínos vivos, as amostras adequadas são: secreção nasal, fluido oral e sangue (soro). Para suínos mortos, colher preferencialmente amostras de pulmão com consolidação cranioventral. Secreção nasal e fragmentos de pulmão refrigerado são utilizados para detectar partícula viral viável (isolamento viral - IV) ou ácido nucleico viral (RT-PCR convencional e RT-PCR em tempo real). As amostras não devem ser congeladas, pois o vírus é inativado a -20°C. A caracterização molecular dos isolados é feita pela análise filogenética obtida pelo sequenciamento de DNA. O soro é utilizado para a detecção de anticorpos (Acs) por meio do teste da inibição da hemaglutinação e ELISA. O fluido oral pode ser utilizado para detecção de anticorpo (ELISA) ou de vírus. Fragmentos de pulmão fixados em formol a 10% são examinados microscopicamente para identificar pneumonia broncointersticial e para detecção de antígeno viral pela imuno-histoquímica (IHQ). Para o sucesso do diagnóstico, as amostras devem ser colhidas de suínos que estão preferencialmente na fase aguda da doença, para aumentar as chances de detecção viral. As melhores opções para o diagnóstico de influenza A em suínos vivos são RT-PCR e isolamento viral de amostras de swab nasal ou fluido oral. Pulmão para análise por RT-PCR, isolamento viral ou IHQ é a amostra de escolha em suínos mortos. Testes sorológicos têm valor diagnóstico limitado e são utilizados apenas para determinar o estado imune do rebanho, não indicando doença clínica, pois os Acs são detectados 7-10 dias pós-infecção (fase subaguda). O diagnóstico de influenza é importante para avaliar o envolvimento desse agente no complexo de doença respiratória suína. Além disso, o isolamento do vírus influenza é essencial para o monitoramento dos principais subtipos circulantes em uma determinada região ou país, assim como para a detecção de novos rearranjos virais, já que influenza é considerada uma zoonose.

This article is intended to describe the adequate sample collection, the laboratory procedures/techniques, the expected results and their interpretation for diagnosis of influenza infection in swine, serving as a support for field veterinarians. In live pigs, the samples to be taken are nasal secretions, oral fluids and blood. For dead pigs, preference should be given to samples of cranioventral lung consolidation. Nasal discharge and chilled lung fragments are used for detection of virus (virus isolation - VI) or viral nucleic acids (conventional RT-PCR and real-time RT-PCR). Samples should not be frozen, because the virus is inactivated at -20°C. Molecular characterization of isolates is performed by phylogenetic analysis of gene sequences obtained by DNA sequencing. Serum is used for the detection of antibodies using hemagglutination inhibition (HI) test and ELISA. Oral fluid may be used for either antibody (ELISA) or viral detection. Fragments of lung fixed in 10% formaldehyde are used for histopathological analysis to identify bronchointerstitial pneumonia, and for immunohistochemistry (IHC) for antigens. For a successful diagnosis, sampling should be preferably performed in the acute phase of the disease to improve chances of virus detection. The best options to perform the diagnosis of influenza A in a swine herd are RT-PCR and VI from nasal swabs or oral fluid in live pigs and/or lung tissue for RT-PCR, VI or IHC in dead pigs. Serological tests are of very limited diagnostic value and are useful only to determine the immune status of the herd, not indicating clinical disease, because antibodies are detected after 7-10 days post infection (subacute phase). The diagnosis of influenza is important to evaluate the involvement of this agent in the complex of respiratory diseases in pigs. Furthermore, the isolation of influenza virus is essential for monitoring the main subtypes circulating in a given region or country, as well as for the detection of potential new viral reassortants, because influenza is considered a zoonosis.

Interstitial nephritis of slaughtered pigs in the State of Mato Grosso, Brazil / Nefrite intersticial em suínos abatidos no Estado de Mato Grosso

This study evaluated histological lesions in kidney samples from pigs with nephritis in two slaughterhouses in the State of Mato Grosso, Brazil. Four hundred samples were subjected to histology, anti-porcine circovirus type 2 (PCV2) immunohistochemistry (IHC), anti-Leptospira sp. immunofluorescence (IF), and polymerase chain reaction (PCR) for PCV2, porcine parvovirus (PPV), and Torque teno virus type 1 and 2 (TTV1, TTV2) detection. Histological lesions were found in 81% of the samples, and mononuclear interstitial nephritis was the most frequent lesion (77.50%). A follicular pattern was observed in 40.97% of the interstitial nephritis lesions. PCV2, PPV, TTV1, and TTV2 were identified in the kidneys by PCR in 27.25%, 28.50%, 94%, and 87.5% of the samples, respectively. Leptospira sp. was not detected through IF. Infection by PCV2 (PCR) and the presence of histological lesions (P=0.008) and giant cells (P=0.0016) were significantly associated. An association was observed between the TTV2-TTV1 co-infection (P<0.0001) and the risk for pathogenesis. These findings indicated that PCV2, PPV, TTV1, and TTV2 were widely distributed among pigs in the local farms and that the presence of these agents should be considered in the differential diagnosis of kidneys with interstitial nephritis in pigs.

O propósito desse estudo foi avaliar as lesões histológicas observadas em rins condenados por nefrite pelo Serviço de Inspeção Federal, em dois frigoríficos de Mato Grosso, Brasil. Foram coletados 400 rins condenados por nefrite e submetidos aos exames de histologia, imuno-histoquímica (IHC) para Circovirus suíno Tipo 2 (PCV2), imunofluorescência direta (IF) para Leptospira sp. e reação em cadeia pela polimerase (PCR) para detecção de PCV2, Parvovirus suíno (PPV) e Torque teno vírus Tipo 1 e 2 (TTV1 e TTV2). Foram observadas lesões histológicas em 81% das amostras, sendo nefrite intersticial mononuclear a mais freqüente (77,50%). Das lesões de nefrite intersticial encontradas, 40,97% apresentaram padrão folicular. Através da PCR foi observada ampla distribuição dos agentes (PCV2, PPV, TTV1 e TTV2) nas propriedades e municípios, com ocorrência de 27,25%, 28,50%, 94% e 87,50%, respectivamente. Leptospira sp. não foi detectada através da IF. Houve associação significativa da infecção do PCV2 com presença de lesão histológica (P=0,008) e de células gigantes (P=0,0016). Também houve associação entre a co-infecção TTV2 e TTV1 (P<0,0001). Esses achados indicam que os vírus PCV2, PPV, TTV1 e TTV2 devem ser considerados no diagnóstico diferencial de rins com nefrite intersticial em suínos.

Diagnóstico e genotipagem do vírus da pseudoraiva por nested-PCR e análise de restrição enzimática / Diagnosis and genotyping of pseudorabies virus by nested-PCR and restriction enzyme analysis

A pseudoraiva (PR) é uma enfermidade viral responsável por consideráveis perdas econômicas na indústria de suínos. O vírus da pseudoraiva (PrV) apresenta apenas um sorotipo, mas, por análise de restrição enzimática, foi classificado em quatro genótipos denominados I, II, III e IV. Os métodos usados para genotipagem dependem do isolamento do vírus, da purificação do DNA viral, da restrição enzimática do genoma completo e da visualização após eletroforese. O objetivo deste trabalho foi estabelecer um método mais rápido e sensível para detectar e genotipar o PrV por nested-PCR e análise de restrição enzimática. Vinte isolados do PrV das regiões Sul e Sudeste do Brasil e a estirpe padrão Shope foram replicadas em células PK-15 e submetidas à nested-PCR para o gene da glicoproteína E. Além desses vírus previamente isolados, foram avaliadas 75 amostras clínicas de cérebro de suíno em um total de 25 animais positivos para a PR no isolamento e na soroneutralização viral e 50 amostras negativas provenientes de animais negativos na soroneutralização viral e de granjas sem histórico de PR. Todas as amostras clínicas tiveram resultados compatíveis com o isolamento e a soroneutralização, e a totalidade das amostras positivas foi classificada como genótipo II. A sensibilidade analítica da nested-PCR foi de 10-1,3 TCID50 mL-1. A combinação da nested-PCR e da restrição enzimática foi capaz de detectar e genotipar o vírus com resultados em um a dois dias, sendo mais rápida que os métodos convencionais de restrição do genoma completo que podem demorar até sete dias.

Pseudorabies is a disease caused by Suid herpesvirus 1 (PrV) and is responsible for considerable economic losses in the swine industry. The PrV has only one serotype, but based on RFLP (restriction fragment length polymorphism) the virus was divided into four genotypes named I, II, III, IV. The classical methods for PrV genotyping usually require virus isolation, DNA purification enzyme restriction analysis and a long electrophoresis. The aim of this research was to describe a faster and more sensitive method to detect and genotype PrV based on nested-PCR and restriction enzyme analysis. Twenty PrV isolates from south and southeast regions of Brazil, and the standard strain Shope were grown in PK-15 cells and submitted to PCR for glycoprotein E gene amplification. Additionally were tested 75 clinical samples (swine brain), with 25 positives for virus isolation and seroneutralization, and 50 negatives from a flock free PR with negative results in seroneutralization test. There was 100 percent of agreement between results of nested-PCR and virus isolation and seroneutralization and all samples detected were classified as genotype II. The nested-PCR, combined with restriction enzyme analysis, was able to detect and genotype PrV in 1-2 days with a sensitivity of 10-1,3 TCID50 mL-1. It was faster than classical methods described in the literature that require at least 7 days to be completed.

Erradicação da doença de Aujeszky em Santa Catarina: importância da condição sanitária das leitoas de reposição / Aujeszky's diasease eradication in Santa Catarina State: relevance of sanitary status of replacement gilts

A doença de Aujeszky (DA) é uma infecção causada por um herpesvírus, o vírus da DA (VDA), primariamente em suínos. Esta doença está presente no Estado de Santa Catarina (SC) desde 1984. Devido ao impacto da DA no mercado exportador de carne suína, no comércio de reprodutores e nas perdas de produtividade, um programa de erradicação, financiado por uma parceria entre a indústria e a associação de produtores tem tido sucesso em eliminar gradualmente a DA de rebanhos suínos de SC. O último caso de DA no estado foi identificado em julho de 2004. Durante o processo de despovoamento/repovoamento, foi detectado um rebanho suíno positivo para o VDA localizado no oeste de SC. Estudos de rastreabilidade da origem daqueles animais indicaram que a fonte era uma granja que distribuía reprodutores ilegalmente sem certificação sanitária. Este suinocultor mantinha um sistema de integração que incluía 40 diferentes produtores para quem eram comercializados reprodutores e/ou suínos para terminação. Testes de soroprevalência detectaram anticorpos anti-VDA em 12 daqueles rebanhos. Devido a sua localização dentro do raio de 2,5km do foco inicial, uma outra granja, onde havia uma central de inseminação artificial que distribuía sêmen suíno para outras 5 granjas do mesmo proprietário, foi testada e também resultou positiva. Os objetivos deste artigo são descrever as condições sanitárias frente ao VDA naquelas granjas que receberam suínos ou sêmen suíno daqueles suinocultores, as medidas para controlar e eliminar o VDA dos rebanhos positivos e a situação atual decorrente deste trabalho. Além disso, o artigo busca alertar que medidas de vigilância ativa e normas sanitárias para comércio e distribuição de material genético devem ser seguidas, caso contrário, a DA pode recrudescer e tornar-se fora de controle como ocorria antes do início deste programa.

Aujeszky's disease (AD) is an herpesvirus infection, caused by the pseudorabies virus (PRV), primarily in swine and present in Santa Catarina State (SC) since 1984. Due to the impacts of AD in the pork export, breeder's trade and productivity losses, an eradication program, financed by industry and swine producers association, has successfully eradicated the AD of swine herds in SC State. The last case of AD in the State was identified in July of 2004. During the depopulation/repopulation process, a PRV positive swine herd located in the west region of SC State was detected. Traceability studies of the origin of those animals indicated that the source was a swine farm which illegally distributed breeders without sanitary certification. This swine producer maintained an integration system which included 40 different producers, to whom were commercialized breeders and/or finishers. Serum-prevalence tests detected PRV antibodies in 12 of those herds. Due to the location into the 2.5km of radius from the initial outbreak, another swine farm, which had an artificial insemination center that distributed swine semen to another 5 herds of the same owner was tested positive as well. The objectives of this paper are to describe the sanitary status related to AD on the farms which have received pigs or swine semen from these swine producers, the measures to control and eliminate ADV from positive herds and the outcome of this work. Beyond that, to alert that measures of active surveillance and sanitary rules for commerce and distribution of genetic materials must be properly fulfilled, otherwise, AD can reactivate and become out of control as occurred before the eradication program.

Transmission of porcine circovirus 2 (PCV2) by semen and viral distribution in different piglet tissues

Porcine circovirus infections are caused by the porcine circovirus 2 (PCV2). Among six different clinical manifestations involving respiratory, enteric, nervous and reproductive signs, the postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS) is the most important and studied disease. However, reproductive failures associated with PCV2 have been increasingly reported. Some studies have shown the possible contamination of sows by semen of PCV2 positive boars. In order to investigate the transmission of PCV2 by contaminated semen and its ability to infect the sow and piglets, 20 PCV2 negative sows were inseminated, 10 with negative boar semen and 10 with previously nested-PCR tested positive boar semen. The sows were weekly monitored and blood samples were collected. Based on the results, 4 out 20 sows were selected (1 sow was PCR negative and inseminated with a negative semen, 2 sows were PCR negative and inseminated with a positive semen and 1 sow was PCR negative and inseminated with a positive semen, but became PCR positive around the 30 days of pregnancy). After weaning, 12 male piglets, 3 of each sow, were selected and maintained under isolation. In order to investigate which organs harbored the virus, the young pigs were necropsied around 9 months of age. Samples of serum collected monthly were tested by immunocitochemistry (ICC), and all 12 pigs serum converted. Samples of lymphoid, systemic and reproductive organs were analyzed by nested-PCR and immunohistochemistry (IHC). Evaluation of the samples by nested-PCR, revealed that several tissues were positive in 10 of 12 pigs, mainly the lymph nodes, bone marrow and spleen. Various samples were positive by IHC in 8 of 12 piglets, being the lymph nodes, tonsils and bulbourethral glands the most frequently positive. Thus, the results of testing different samples, in the 3 tests (ICC, nested-PCR and IHC) were complementary. These results show that PCV2 transmission through semen to the sows...

Cloning and expression of Aujeszky's disease virus glycoprotein E (gE) in a baculovirus system

Aujeszky' s disease (AD) is an infectious disease causing important economic losses to the swine industry worldwide. The disease is caused by an alpha-herpesvirus, Aujeszky' s disease virus (ADV), an enveloped virus with a double stranded linear DNA genome. The ADV genome encodes 11 glycoproteins, which are major targets for the immune system of the host in response to the infection. The glycoprotein E (gE) is a non-essential protein and deletion of the gE gene has been used for the production of marker vaccines. Aiming to develop molecular reagents for the production of a gE specific ELISA test, the gE gene was amplified by PCR, cloned and expressed into a baculovirus expression system. The recombinant DNA vector pFastBac-gE-ADV was used for site-specific transposition into the recombinant baculovirus (bacmid). Colonies with recombinant bacmid-pFastBac-gE-ADV were selected by antibiotic and color selection and the presence of the gE gene was confirmed by PCR. The recombinant bacmid-pFastBac-gE-ADV was cotransfected in insect Trichoplusia ni and the presence of the recombinant DNA and gE protein were detected by PCR, SDS-PAGE and Western blotting, respectively.

A doença de Aujeszky (DA) é uma enfermidade infecto-contagiosa que causa grandes perdas econômicas ao produtor e à agroindústria suinícola em todo o mundo. É causada pelo vírus da doença de Aujeszky (VDA), um alfaherpesvírus envelopado com genoma DNA de fita dupla e linear. O genoma do VDA codifica 11 glicoproteínas, as quais são os maiores alvos do sistema imune do hospedeiro em resposta a infecção. A glicoproteína E (gE) é uma proteína não essencial e a deleção do gene da gE é muito utilizada para a produção de vacinas com marcadores. Com o objetivo de desenvolver insumos moleculares para a produção de um teste de ELISA específico para gE do VDA, a seqüência do gene da gE foi amplificada, clonada e expressa no sistema de expressão em baculovírus. O produto da amplificação foi clonado no vetor pGem®-T Easy e subclonado no plasmídeo de expressão pFastBac™1. O DNA recombinante pFastBac-gE-VDA foi usado para a transposição sítio-específica no baculovírus recombinante (bacmid). Após seleção por antibióticos e cor, as colônias com o recombinante bacmid-pFastBac-gE-VDA foram selecionadas e a presença do gene da gE foi confirmada por PCR. O DNA recombinante viral, bacmid-pFastBac-gE-VDA, foi usado para cotransfecção de células de inseto Trichoplusia ni e a presença do recombinante e a proteína gE foi determinada por PCR, por SDS-PAGE e Western blotting, respectivamente.

Identificação do circovírus suíno tipo 2 por reação em cadeia da polimerase e por imunoistoquímica em tecidos suínos arquivados desde 1988 no Brasil / Identification of porcine circovirus type 2 by polymerase chain reaction and immunohistochemistry on archived porcine tissues since 1988 in Brazil

A síndrome multissistêmica do definhamento dos suínos (SMDS) é uma doença de importância econômica causada pelo circovírus suíno tipo 2 (PCV2). Uma pesquisa retrospectiva foi realizada em amostras de órgãos de suínos fixados em blocos de parafina arquivados, que haviam sido submetidos à Embrapa Suínos e Aves entre 1985 e 1998 para o diagnóstico histopatológico. Vinte e cinco casos foram selecionados com base nas lesões histológicas características da SMDS, tais como linfoadenopatia, pneumonia intersticial, hepatite e nefrite intersticial. A presença de PCV2 nos cortes histológicos foi pesquisada por reação em cadeia da polimerase interna (nested-PCR), na qual utilizou-se primers específicos para a seqüência da ORF2 do PCV2 e também por imunoistoquímica, utilizando um anticorpo monoclonal específico para o capsídeo do PCV2. O DNA viral e os antígenos específicos do PCV2 foram detectados em amostras de tecidos de dois dos 25 casos analisados, sendo um desses datado de 1988. Esses resultados indicam que o PCV2 já estava presente no Brasil desde 1988.

Postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS) is of economical importance a disease caused by porcine circovirus type 2 (PCV2). A retrospective investigation was performed on paraffin-embedded organs samples from swine submitted to Embrapa Swine and Poultry Research Center between 1985 and 1998 for histopathologic diagnosis. A total of 25 cases were chosen from the archival collection of the Animal Health Laboratory at Embrapa Swine and Poultry based on characteristic pathological lesions of PMWS, such as lymphadenopathy, interstitial pneumonia, hepatitis and interstitial nephritis. The sections were investigated by nested-PCR (polymerase chain reaction) which used specific primers for the ORF2 sequence of the PCV2 and by immunohistochemistry using a monoclonal antibody specific for PCV2 capsid antigen. Virus specific DNA and antigen were detected in tissue samples of two out of 25 analyzed cases. The earliest positive sample originated from 1988. These results indicate that PCV2 is present in Brazil since 1988.

Lack of evidence of porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) infection in domestic swine in Brazil

Este artigo descreve a primeira prevalência de anticorpos e inoculação experimental de amostras suspeitas do vírus da síndrome reprodutiva e respiratória dos suínos (PRRSV) de suínos de rebanhos do Brasil positivos pelo teste de ELISA. Com base na hipótese de que este agente está presente em plantéis de suínos mundialmente, o objetivo deste trabalho foi estabelecer uma metodologia de diagnóstico e também investigar a ocorrência de PRRSV em rebanhos suínos brasileiros. Cinqüenta e quatro granjas, número total de granjas que importaram material genético (suínos vivos e sêmen suíno) de países onde a PRRS era endêmica no período de 1990 a dezembro de 2000, de oito estados brasileiros foram todas incluídas neste estudo. O tamanho da amostragem de soros coletados foi para que se detectasse uma prevalência de 5 por cento, com um nível de confiança de 95 por cento. Um total de 3785 amostras de soro foram testadas para detecção de anticorpos para PRRSV por ELISA. Após a realização dos testes de ELISA, os quais foram realizados utilizando dois kits comerciais, todos os suínos positivos foram retestados sorologicamente, examinados e depois, material adicional foi coletado para detecção viral. O material para isolamento viral foi inoculado em células de cultivo permissíveis e também em suínos (bio-ensaio suíno). Além disso, reação de transcriptase reversa e reação da polimerase em cadeia (RT-PCR) e nested RT-PCR também foram realizadas. Não foi demonstrada a presença de PRRSV ou de RNA de PRRSV por isolamento viral ou RT-PCR (ou nested RT-PCR), respectivamente, em todas as amostras testadas. Além disso, os suínos inoculados com amostras suspeitas de PRRSV não soro-converteram ou produziram lesões características de PRRS no bio-ensaio suíno. Portanto, nossos resultados não indicam evidências da presença de PRRSV nas amostras analisadas dos rebanhos suínos deste estudo.