Entry of rabies virus in the olfactory bulb of mice and effect of infection on cell markers of neurons and astrocytes / Ingreso del virus de la rabia en el bulbo olfatorio de ratones y efecto de la infección en marcadores celulares de neuronas y astrocitos

There are few studies of infection by rabies virus in the olfactory bulb (OB). This work was carried out with the purpose of establishing the time required to detect rabies antigens in the OB of mouse, after the intramuscular inoculation of the virus and to evaluate the effect of the infection on the expression of three proteins: calbindin (CB), parvalbumin (PV) and the glial fibrillary acidic protein (GFAP). Mice were inoculated with rabies virus intramuscularly in the hind limbs. Every 8 hours, after 72 hours postinoculation (p.i.), animals were sacrificed by perfusion with paraformaldehyde and coronal sections of OB were obtained for immunohistochemical study. These cuts were used to reveal the entry and spread of viral antigens. Tissue sections obtained in the terminal phase of the disease (144 hours p.i.), and controls of the same age were also processed for immunohistochemistry of CB, PV and GFAP. Rabies virus antigens were initially detected at 80 hours p.i. in a few mitral cells. At 88 hours p.i. the antigens had spread through most of these neurons but until the terminal phase of the disease there was little dispersion of the virus towards other cellular layers of the OB. The CB protein was expressed in cells of the glomerular stratum, the PV in cells of the outer plexiform layer and the GFAP was expressed in all the layers of the OB. Viral infection generated loss of CB expression and increase of PV expression. Immunoreactivity to GFAP was increased in the outer plexiform layer of the OB as a response to infection.

Son escasos los estudios de la infección por virus de la rabia en el bulbo olfatorio (OB). Este trabajo se realizó con el objetivo de establecer el tiempo requerido para detectar antígenos de rabia en el OB del ratón, luego de la inoculación intramuscular del virus y evaluar el efecto de la infección en la expresión de tres proteínas: calbindina (CB), parvoalbúmina (PV) y la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Los ratones fueron inoculados con virus de la rabia por vía intramuscular en las extremidades posteriores. Cada 8 horas, después de 72 horas de inoculación (p.i.), los animales se sacrificaron por perfusión con paraformaldehído y se obtuvieron secciones coronales de OB para el estudio inmunohistoquímico. Estos cortes se usaron para revelar la entrada y propagación de antígenos virales. Las secciones de tejido obtenidas en la fase terminal de la enfermedad (144 horas p.i.), y los controles de la misma edad también se procesaron para inmunohistoquímica de CB, PV y GFAP. Los antígenos del virus de la rabia se detectaron inicialmente a las 80 horas p.i. en unas pocas células mitrales. A las 88 horas p.i. los antígenos se habían diseminado a través de la mayoría de estas neuronas, pero hasta la fase terminal de la enfermedad había poca dispersión del virus hacia otras capas celulares del OB. La proteína CB se expresó en las células del estrato glomerular, la PV en células de la capa plexiforme externa y la GFAP se expresó en todas las capas del OB. La infección viral generó pérdida de expresión de CB y aumento en la expresión de PV. La inmunorreactividad a GFAP aumentó en la capa plexiforme externa del OB como respuesta a la infección.

Differential effect of the route of inoculation of rabies virus on NeuN immunoreactivity in the cerebral cortex of mice / Efecto diferencial de la vía de inoculación del virus de la rabia sobre la inmunorreactividad de NeuN en la corteza cerebral de ratones

Rabies is a lethal disease caused by a neurotropic virus that produces inconspicuous morphological changes hardly observable with conventional histopathology. The fatal outcome caused by rabies could be attributed to specific biochemical changes that severely impact neuronal function. The neuronal nuclear protein (NeuN) has become a widely used neuronal marker for the research and the histopathological diagnosis of nervous system diseases. To evaluate the distribution of the protein NeuN in the motor cortex of normal and rabies-infected mice adult ICR mice were inoculated with rabies virus either intramuscularly or intracerebrally. Rabies-infected mice were sacrificed at the terminal stage of the disease. Control mice were also euthanized at the same age. The brains were removed and cut into coronal sections on a vibratome. Immunohistochemistry was used to study the expression of NeuN in the motor area of the cerebral cortex. Neuronal counts, cellular optical densitometry and neuronal diameter measurements were performed to analyze the immunoreactivity of the protein. All parameters revealed decreased immunoreactivity for NeuN in cortical neurons of mice intracerebrally infected with rabies. In contrast, the changes were not statistically significant in mice inoculated intramuscularly. Either the immunoreactivity of NeuN or its expression is affected by the presence of rabies virus in the cerebral cortex depending on the inoculation route. These results contribute to the knowledge of the dynamics of cellular infection on rabies pathogenesis.

La rabia es una enfermedad mortal causada por un virus neurotrópico que produce discretos cambios morfológicos difícilmente observables con la histopatología convencional. El desenlace fatal causado por la rabia puede atribuirse a cambios bioquímicos específicos que afectan gravemente la función neuronal. La proteína nuclear neuronal (NeuN) es un marcador ampliamente utilizado para la investigación y el diagnóstico histopatológico de enfermedades del sistema nervioso. Este trabajo se realizó con el propósito de evaluar la distribución de la proteína NeuN en la corteza motora de ratones normales y ratones infectados con virus de la rabia. Ratones ICR adultos fueron inoculados con virus de la rabia por vía intramuscular o por vía intracerebral. Los animales infectados con rabia fueron sacrificados en la etapa terminal de la enfermedad. Ratones de la misma edad no inoculados con el virus (controles) fueron sacrificados simultáneamente. Se extrajeron los cerebros y se obtuvieron cortes coronales en un vibrátomo. Mediante inmunohistoquímica se estudió la expresión de NeuN en el área motora de la corteza cerebral. Se realizaron conteos neuronales, densitometría óptica celular y mediciones del diámetro de los perfiles neuronales para analizar la inmunorreactividad de la proteína. En los ratones inoculados por vía intracerebral hubo disminución significativa de la inmunorreactividad de NeuN manifestada en los diferentes parámetros evaluados. En contraste, estos cambios no fueron estadísticamente significativos en los cerebros de ratones inoculados por la ruta intramuscular. La inmunorreactividad de NeuN o su expresión es afectada por la presencia del virus de la rabia en la corteza cerebral pero dependiendo de la vía de inoculación. Estos resultados contribuyen al conocimiento de las dinámicas de infección celular en la patogénesis de la rabia.

Distribución de calbindina y parvoalbúmina y efecto del virus de la rabia sobre su expresión en la médula espinal de ratones / Calbindin and parvalbumin distribution in spinal cord of normal and rabies-infected mice

Introducción. Aunque se trata de una enfermedad infecciosa del sistema nervioso, poco se conoce sobre los mecanismos patogénicos de la infección con el virus de la rabia. En particular, son escasos los estudios sobre su histopatología en la médula espinal. Objetivo. Estudiar la distribución de las proteínas calbindina y parvoalbúmina, en la médula espinal de ratones y evaluar el efecto de la infección con el virus de la rabia sobre su expresión. Materiales y métodos. Se inocularon ratones con virus de la rabia, por vía intracerebral o intramuscular, y se extrajo la médula espinal para hacer cortes transversales, los cuales se sometieron a tratamiento inmunohistoquímico con anticuerpos monoclonales para revelar la presencia de las dos proteínas en ratones normales y en animales infectados. Se llevó a cabo el análisis cualitativo y cuantitativo de la inmunorreacción de las dos proteínas. Resultados. Las proteínas calbindina y parvoalbúmina se distribuyeron de manera diferencial en las láminas de Rexed. La infección con el virus de la rabia produjo una disminución en la expresión de calbindina. Por el contrario, la infección provocó un incremento en la expresión de parvoalbúmina. El efecto de la rabia sobre las dos proteínas fue similar al comparar las dos vías de inoculación. Conclusión. El efecto diferencial de la infección con el virus de la rabia sobre calbindina y parvoalbúmina en la médula espinal de ratones, es similar al reportado anteriormente para áreas encefálicas. Esto sugiere uniformidad en su respuesta a la infección en todo el sistema nervioso central y es un aporte importante para el conocimiento de la patogénesis de la rabia.

Introduction: Rabies is a fatal infectious disease of the nervous system; however, the knowledge about the pathogenic neural mechanisms in rabies is scarce. In addition, there are few studies of rabies pathology of the spinal cord. Objective: To study the distribution of calcium binding proteins calbindin and parvalbumin and assessing the effect of rabies virus infection on their expression in the spinal cord of mice. Materiales y methods: Mice were inoculated with rabies virus, by intracerebral or intramuscular route. The spinal cord was extracted to perform some crosscuts which were treated by immunohistochemistry with monoclonal antibodies to reveal the presence of the two proteins in normal and rabies infected mice. We did qualitative and quantitative analyses of the immunoreactivity of the two proteins. Results: Calbindin and parvalbumin showed differential distribution in Rexed laminae. Rabies infection produced a decrease in the expression of calbindin. On the contrary, the infection caused an increased expression of parvalbumin. The effect of rabies infection on the two proteins expression was similar when comparing both routes of inoculation. Conclusion: The differential effect of rabies virus infection on the expression of calbindin and parvalbumin in the spinal cord of mice was similar to that previously reported for brain areas. This result suggests uniformity in the response to rabies infection throughout the central nervous system. This is an important contribution to the understanding of the pathogenesis of rabies.

Efecto de la infección por el virus de la rabia sobre la expresión de parvoalbúmina, calbindina y calretinina en la corteza cerebral de ratones / Effect of rabies virus infection on the expression of parvalbumin, calbindin and calretinin in mouse cerebral cortex

Algunas manifestaciones clínicas de la rabia, así como los resultados de experimentos con cultivos celulares y animales de laboratorio han llevado a sugerir que el virus de la rabia afecta la neurotransmisión gabaérgica. En la corteza cerebral existen diferentes tipos de neuronas que sintetizan el neurotransmisor GABA. Éstas se pueden identificar con marcadores neuronales, entre los que se destacan tres proteínas ligadoras de calcio: la parvoalbúmina (PV), la calbindina (CB) y la calretinina (CR). El virus de la rabia se disemina a través de la corteza cerebral pero se desconocen sus posibles efectos citopáticos sobre las neuronas gabaérgicas. Para evaluar el efecto de la rabia sobre estas neuronas, se estudió mediante inmunohistoquímica la expresión de PV, CB y CR en la corteza frontal de ratones normales y ratones infectados con virus 'calle' o virus 'fijo' de la rabia. La PV se expresó en neuronas multipolares dispersas regularmente entre las capas II y VI, y en botones sinápticos que bordeaban el soma de las neuronas piramidales. La inmunorreactividad a CB se manifestó en dos franjas corticales: la primera, en las capas supragranulares II y III en neuronas con somas redondeados e inmersos en un neuropilo intensamente marcado; la segunda, en las capas infragranulares V y VI en neuronas multipolares dispersas y rodeadas por un neuropilo menos reactivo. La CR se expresó en neuronas bipolares con somas fusiformes distribuidas en las seis capas corticales, pero concentradas principalmente en las capas II y III. Hubo una característica común en las muestras infectadas con los dos tipos de virus: la inmunotinción a PV fue más intensa que en las muestras normales. La infección derivada del virus 'calle' no causó alteraciones adicionales en la expresión de las tres proteínas. En contraste, la infección con virus 'fijo' produjo una reducción notable del número de neuronas CB+, así como de la inmunorreactividad a CB en el neuropilo de la corteza frontal. Además, provocó una disminución significativa del tamaño de las neuronas CR+ en la corteza del cíngulo. Estos resultados aportan evidencia histológica en apoyo de la hipótesis según la cual las neuronas gabaérgicas son afectadas por el virus de la rabia.

Some clinical features of rabies and experimental evidence from cell culture and laboratory animals suggest impairment of gabaergic neurotransmission. Several types of gabaergic neurons occur in the cerebral cortex. They can be identified by three neuronal markers: the calcium binding proteins (CaBPs) parvalbumin (PV), calbindin (CB) and calretinin (CR). Rabies virus spreads throughout the cerebral cortex; however, rabies cytopathic effects on gabaergic neurons are unknown. The expression of calcium-binding proteins (CaBPs) parvalbumin (PV), calbindin (CB) and calretinin (CR) was studied in the frontal cortex of mice. The effect of gabaergic neurons was evaluated immunohistochemically. The distribution patterns of CaBPs in normal mice and in mice infected with 'fixed' or 'street' rabies virus were compared. PV was found in multipolar neurons located in all cortical layers except layer I, and in pericellular clusters of terminal knobs surrounding the soma of pyramidal neurons. CB-immunoreactivity was distributed in two cortical bands. One was composed of round neurons enclosed by a heavily labeled neuropil; this band corresponds to supragranular layers II and III. The other was a weakly stained band of neuropil which contained scattered multipolar CB-ir neurons; this corresponds to infragranular layers V and VI. The CR-ir neurons were bipolar fusiform cells located in all layers of cortex, but concentrated in layers II and III. A feature common to samples infected with both types of viruses was a more intense immunoreactivity to PV in contrast to normal samples. The infection with 'street' virus did not cause additional changes in the expression of CaBPs. However, the infection with 'fixed' virus produced a remarkable reduction of CB-immunoreactivity demonstrated by the loss of CB-ir neurons and low neuropil stain in the frontal cortex. In addition, the size of CR-ir neurons in the cingulate cortex was decreased.