Aderência, invasão e persistência intracelular de estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Estreptococos do grupo B (EGB) comumente colonizam adultos saudáveis, sem sintomas, mas sob certas circunstâncias possui a capacidade de invadir tecidos do hospedeiro, evadir da detecção imunológica e causar doenças invasivas graves. Por conseguinte, os EGB continuam sendo uma das principais causas de mortalidade neonatal, pneumonia, sepse e meningite. Contudo, a patogênese desta infecção ainda está pouco elucidada. O sorotipo V é freqüentemente associado à doença invasiva em mulheres adultas não gestantes e o segundo mais prevalente em mulheres grávidas. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a aderência, invasão e persistência intracelular de amostras pertencentes ao sorotipo V (88641-vagina/portador e 90186-sangue/paciente) usando as células epiteliais respiratórias A549. As amostras de EGB demonstraram capacidade de aderir e invadir as células epiteliais A549, mas somente a amostra 90186-sangue apresentou maior invasão quando comparada com a de vagina (P <0.001). Ambas as amostras demonstraram persistência intracelular sem replicação no interior das células A549. Apenas o isolado 90186-sangue sobreviveu dentro das células epiteliais até 24h de incubação (P <0,05). A fusão dos lisossomas das células epiteliais com vacúolos contendo bactérias foi observada em células A549 tratadas com Lyso Tracker Grenn DND-26 para todas as amostras testadas. Nossos dados indicam pela primeira vez que as amostras viáveis do sorotipo V permanecem dentro de vacúolos ácidos epiteliais. Curiosamente, a amostra 90186- sangue induziu vacuolização celular e a amostra 88641-vagina promoveu a morte celular após 7h de incubação. Finalmente, nossos resultados aumentam o nosso conhecimento sobre eventos celulares da fagocitose e da patogênese das doenças invasivas promovidas pelos EGB.

Validação do processo de limpeza de tanque multiuso utilizado para formulação de vacinas

A validação de limpeza de equipamentos é requisito regulatório para assegurar que os procedimentos de limpeza removem os resíduos de produto e agente de limpeza existentes até um nível de aceitação pré-determinado, garantindo que não haja contaminação cruzada. A metodologia analítica escolhida para monitorar a ocorrência de contaminação cruzada foi a determinação de carbono orgânico total (TOC) por ser uma técnica não específica permitindo assim quantificar os resíduos antes e após o procedimento de limpeza. Para execução desta validação foi selecionado o pior caso em relação ao contaminante. A vacina Hib foi escolhida como pior caso, pois possui maior aderência ao aço inox 316L, apresentando uma menor percentagem de recuperação, quando comparada à vacina Meningite A e C, sendo respectivamente de 93,0% e 98,4% para o tempo de extração de 30 segundos e 67,8% e 72,6% para o tempo de extração de 10 segundos. O resíduo aceitável de produto em água de rinsagem foi de 0,0007 g/mL de polissacarídeo (0,49 g/mL de TOC) e em swab foi de 0,006 g/mL de polissacarídeo (3,49 g/mL de TOC). As amostras retiradas para determinação de resíduo de produto foram analisadas e corrigidas pelo fator de recuperação deste resíduo para amostras de água de rinsagem que é de 98,5% e para amostras em swab que é de 98,4%. Já o resíduo aceitável para agente de limpeza (NaOH) foi de 3,5 g/mL que fornece um pH de 9,94, porém não existem evidências que a concentração calculada de resíduo de NaOH não interferirá quimicamente ao entrar em contato com a vacina. Assim o critério adotado foi o mesmo da água para injetáveis, segundo USP que é pH entre 5 e 7. As amostras retiradas para determinação de resíduo de agente de limpeza não foram corrigidas pelo fator de recuperação uma vez que o critério utilizado é muito mais crítico que o calculado. Todas as análises realizadas apresentaram resultados dentro dos parâmetros aceitáveis permitindo a conclusão de que o procedimento de limpeza para tanque de aço inox 316L é eficiente removendo os resíduos até níveis aceitáveis, evitando assim uma contaminação cruzada

Papel de metaloproteases de Estreptococos do grupo B na interação,viabilidade celular e indução de apoptose e necrose em células endoteliais e epiteliais humanas

Estreptococos do grupo B (EGB) é a principal causa de sepse e meningite neonatal e tem sido recentemente reconhecido como patógeno responsável por infecções invasivas em adultos imunocomprometidos (idosos ou portadores de doenças crônicas). Os EGB produzem inúmeras enzimas extracelulares, várias das quais interagem com o sistema imune do hospedeiro e são importantes durante a interação EGB-hospedeiro, bem como para o desenvolvimento da doença. Estudos anteriores mostraram que metaloproteases estão envolvidas em várias vias metabólicas em diferentes tipos celulares. Por esta razão, nós decidimos investigar o possível envolvimento de metaloproteases de EGB durante a interação celular e apoptose/necrose induzida pelo micro-organismo em células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) e da linhagem de epitélio respiratório (A549). Tratamento de EGB com inibidores de metaloproteases (EDTA, EGTA e FEN) não induziu alterações no crescimento bacteriano, mas promoveu alterações na expressão de proteínas de superfície, capacidade adesiva e perfil de sobrevivência intracelular do patógeno. O EGB e o sobrenadante do crescimento bacteriano (meio condicionado; MC) promoveram a morte das células HUVEC e A549. Contudo, o tratamento com inibidores de metaloproteases restauraram a viabilidade celular induzida pelos EGB e o MC, sugerindo que metaloproteases bacteriana estão envolvidas no rompimento da barreira celular, promovendo a disseminação bacteriana. Este trabalho descreve pela primeira vez apoptose e necrose induzidas pelo EGB e MC em HUVEC e células A549 após 24h de incubação, respectivamente. Nós também observamos redução da pró-caspase-3 após infecção das HUVEC com EGB e MC, sugerindo ativação da caspase-3. Além disso, o aumento da expressão da proteína pró-apoptótica Bax e diminuição dos níveis da proteína anti-apoptótica Bcl-2 em HUVEC, demonstram o envolvimento do mecanismo apoptótico mitocondrial (via intrínseca). A melhor compreensão das bases moleculares da patogênese do EGB contribui para identificar novas moléculas bacterianas e hospedeiras que podem representar novos alvos terapêuticos ou imunoprofiláticos contra a doença causada por esse patógeno neonatal.

Análise do polimorfismo numérico de sequências repetitivas em múltiplos loci (MLVA) como instrumentos de avaliação da diversidade genética de Streptococcus pneumoniae do sorotipo 14

Streptococcus pneumoniae é um importante agente etiológico de infecções invasivas e não invasivas, incluindo meningite, pneumonia e otite média. A cápsula polissacarídica é o principal fator de virulência desse microrganismo, sendo também considerada um importante marcador em estudos epidemiológicos. Dentre os mais de 90 tipos capsulares conhecidos, o sorotipo 14 se destaca pela prevalência elevada em várias regiões, inclusive no Brasil. A avaliação da diversidade genética desse microrganismo também inclui a aplicação de métodos moleculares, como PFGE e MLST. Entretanto, essas metodologias são relativamente onerosas, consomem muito tempo e os resultados obtidos com a técnica de PFGE são de difícil comparação entre diferentes laboratórios. A técnica de análise do polimorfismo numérico de segmentos repetitivos em múltiplos loci [MLVA, do inglês Multiple Loci VTNR (Variable-Number Tandem Repeat) Analysis] se apresenta como uma alternativa, embora ainda necessite de padronização e avaliação mais ampla para a espécie em questão. No presente estudo, 60 amostras de Streptococcus pneumoniae pertencentes ao sorotipo 14, isoladas de diversas fontes clínicas, em diferentes locais e períodos de tempo, foram caracterizadas pelas técnicas de MLVA (baseada na análise de 18 loci distintos), MLST, PFGE e tipagem do gene pspA. O gene pspA2 predominou entre as amostras analisadas, seguido pelo gene pspA1. Os tipos de MLVA, perfis de PFGE, e STs encontrados apresentaram resultados, em geral, concordantes, indicando o elevado poder discriminatório da versão da técnica de MLVA empregada. Cinco complexos clonais (CC) de MLVA e cinco singletons puderam ser definidos. O CC de MLVA denominado de L7 foi o predominante, compreendendo 36,7% da amostragem estudada. O CC L7 mostrou-se relacionado com genes pspA da família 2, com o CC1 de MLST, com o CC Pen14-H de PFGE, e com a não susceptibilidade à penicilina, Entre os complexos clonais de MLST, o CC1 foi o prevalente e incluiu predominantemente o ST156, pertencente ao clone internacional Spain9V-3. O CC L3 e o singleton L17 de MLVA apresentaram-se associados ao CC de PFGE Eri14-A, a família 1 de PspA e ao CC2 de MLST, que por sua vez também estava relacionado com o clone internacional England14-9. O CC L15 de MLVA esteve associado ao CC de PFGE Pen14-A, ao gene pspA2, aos CC3 e CC4 de MLST e ao clone internacional do PMEN Tennessee14-18. A técnica de MLVA revelou-se significativamente mais discriminatória que as técnicas de PFGE e MLST, conforme exemplificado pela detecção de 21 perfis de MLVA, 13 perfis de PFGE e cinco STs, entre as 22 amostras pertencentes ao CC de MLVA L7. Uma versão de MLVA, compreendendo um painel com os oito loci de maior poder discriminatório, pôde ser proposta a partir da análise dos resultados obtidos. Estes aspectos, aliados ao menor tempo e custo de execução, indicam que a técnica de MLVA constitui uma alternativa importante e satisfatória para uso em estudos sobre a diversidade genética de S. pneumoniae.

Potential causes of mortality for horseshoe crabs (Limulus polyphemus) during the biomedical bleeding process

Biomedical companies catch and bleed horseshoe crabs for the production of Limulus amebocyte lysate (LAL), a product used for protecting public health (Berkson and Shuster, 1999). LAL is a clotting agent, derived solely from horseshoe crab blood cells, which is used to detect the presence of pathogenic gramnegative bacteria in injectable drugs and implantable medical and dental devices (Mikkelsen, 1988; Novitsky, 1991). In addition, LAL is used in many diagnostic tests for such illnesses as gram-negative bacterial meningitis and typhoid fever (Ding and Ho, 2001). Because the LAL test allows one to detect femtogram levels of endotoxin (Ding and Ho, 2001), it is the most effective test for detecting endotoxin contamination, and its increasing use in medical and pharmaceutical laboratories makes it a highly valued product.

Apoptose induzida por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Streptococcus agalactiae, ou Streptococcus do grupo B (GBS), é um importante patógeno oportunista que causa pneumonia, sepse e meningite em recém-nascidos e infecções em adultos imunocomprometidos. O pulmão aparentemente é o portal de entrada para o EGB na corrente sanguínea o que pode evoluir para uma septicemia. Os mecanismos de virulência relevantes envolve a habilidade do EGB em penetrar e sobreviver intracelularmente em células hospedeiras. Neste trabalho, foram analisados os mecanismos moleculares da apoptose epitelial induzida pelo EGB, e a produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) em células epiteliais respiratórias A549 durante a infecção por EGB. Todas as amostras de EGB exibiram a capacidade de aderir e invadir células A549. A sobrevivência intracelular do EGB em células A549 ocorreu durante 24 h de incubação sem replicação do patógeno. No entanto, a amsotra 88641-V isolada de vagina não sobreviveu após 0,5 h de interação. O EGB promoveu a perda de viabilidade do epitélio durante a infecção. As alterações morfológicas em células A549 infectadas com o EGB incluem arredondamento celular, condensação nuclear, encolhimento celular e perda de contato célula-célula e célula-substrato. A dupla marcação AV/IP revelou que amostras de EGB sorotipo III induziram apoptose enquanto amostras do sorotipo V induziram morte celular semelhante a necrose em células A549. Caspase-3 foi ativada durante a apoptose induzida por EGB em células epiteliais. No entanto, a ativação de caspases-8 e -9 foi detectada apenas para a amostra 88641-V e as amostras EGB do sorotipo III, respectivamente. Experimentos comparativos de Immunoblotting revelaram que o EGB induziu um aumento da expressão Bim, uma proteína pró-apoptótica e diminuiu a expressão de Bcl-2 e Bcl-xL, proteínas anti-apoptóticas. As células A549 apresentaram perda de potencial de membrana mitocondrial Δψm e co-localização com o Bax. Ensaio de espectrometria de massa identificou a proteína PI-2a, uma proteína estrutural de pili, que exibe atividade carboxipepdidase. Descobrimos que os dois sorotipos (III e V) induziram a produção ROS e NO em células A549. Em conclusão, a apoptose induzida pelo EGB em células A549 é um mecanismo importante de virulência, resultando na destruição de tecidos, escape do sistema imune do hospedeiro com espalhamento bacteriano e, em consequência, a doença invasiva ou uma infecção sistémica.

Aderência, invasão e indução de apoptose por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Estreptococos do grupo B (EGB), principalmente sorotipo III são a principal causa de pneumonia neonatal, sepse e meningite. O potencial de virulência das amostras de EGB pode determinar a colonização ou a infecção do hospedeiro. Como o pulmão constitui uns dos primeiros órgãos durante o processo de invasão sistêmica por EGB, nós decidimos investigar os mecanismos de adesão e invasão de amostras do sorotipo III (90356-líquor e 80340-vagina) com linhagem de células epiteliais do pulmão humano (A549). Desta forma, o principal objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de aderência e invasão de duas amostras de EGB sorotipo III com células de epiteliais pulmonares A549, a persistência bacteriana intracelular, a fusão com compartimentos acídicos, potencial citotóxico e indução de apoptose. As amostras mostraram capacidade de aderir e invadir o epitélio pulmonar A549, onde a amostra 90356-líquor isolada de paciente a que apresentou maior propriedade adesiva e invasiva que a amostra 80340-vagina (p<0,05). Ambas as cepas mostraram persistência intracelular sem replicação no interior do epitélio respiratório até 24h de incubação. Além disso, verificamos que os EGB são capazes de promover vacuolização celular permanecendo viáveis dentro de vacúolos acídicos, sugerindo a ocorrência de fusão lisossomo-fagossomo. A amostra 90356-líquor também mostrou maior citotoxidade quando comparada com a amostra 80340-vagina. A análise por citometria de fluxo demonstrou, pela primeira vez, que o EGB induz apoptose em epitélio respiratório, podendo representar um mecanismo importante para o desenvolvimento da lesão celular aguda e a patogênese bacteriana.

Validação dos processos envolvidos na obtenção do polissacarídeo capsular de Haemophilus influenzae tipo b conjugado com toxóide tetânico utilizado para produção de vacina

Haemophilus influenzae tipo b (Hib) é a principal causa de pneumonia bacteriana e meningite em crianças com menos de 5 anos de idade. A doença pode ser prevenida através da vacinação com uma vacina conjugada polissacarídeo-proteína, uma vez que a vacina de polissacarídeo não é eficaz. Desde 1999, o Ministério da Saúde incluiu a vacina conjugada Hib na rotina do calendário de imunização para crianças rotineiramente. Sendo este um processo de grande importância para as pessoas e demanda de produção significativa para o governo brasileiro, é necessário que os processos estejam de acordo com as normas nacionais e internacionais de regulamentação e devem ser validados. Uma operação validada assegura a produção de lotes uniformes que atendem as especificações exigidas, consequentemente, garantindo ao fabricante a capacidade de proporcionar um produto de qualidade. O trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia que evidencie e garanta o processo de produção de um conjugado de polissacarídeo-proteína pelo método de conjugação química e que será produzido de forma consistente e de acordo com as suas especificações pré-definidas. Os atributos de qualidade garantem o não desabastecimento da vacina Haemophilus influenzae tipo b por desvios de processo, o que contribui com aumento do valor agregado ao produto em questão. Portanto, a metodologia de validação foi aplicada ao estudo de validação. O estudo baseou-se em três etapas. A primeira foi baseada em análise de parâmetros do processo de conjugação química para mapear e estabelecer intervalos críticos de controle quanto a estes parâmetros, a segunda fase foi realizada com a produção de três lotes consecutivos, em escala industrial, com monitorização regular dos parâmetros críticos mapeados anteriormente. A fase final consistiu em amostras recolhidas, em tempo pré-determinado, durante o processo de produção e de controle do produto final em tamanho 50% a mais que na rotina de produção. Estas amostras foram analisadas utilizando os métodos de análise que foram anteriormente validados, a fim de garantir a reprodutibilidade dos resultados. A robustez do processo foi assegurada uma vez que todos os parâmetros do processo avaliados apresentaram resultados dentro do padrão de conformidade com os resultados de controle determinados durante o processo, e no produto final para a população de amostragem dentro de especificações definidas pelas metodologias analíticas validadas garantindo os resultados. O trabalho proposto assegura status de processo validado para o conjugado polissacarídeo-proteína com excepcionais rendimentos obtidos, combinado com características químicas bem definidas

Caracterização da estrutura populacional de isolados de Escherichia coli provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Investigation of growth and stress tolerance characteristics of Cronobacter spp.

Cronobacter spp. are opportunistic pathogens which can be isolated from a wide variety of foods and environments. They are Gram negative, motile, non-spore forming, peritrichous rods of the Enterobacteriaceae family. This food-borne pathogen is associated with the ingestion of contaminated infant milk formula (IMF), causing necrotizing enterocolitis, sepsis and meningitis in neonatal infants. The work presented in this thesis involved the investigation and characterisation of a bank of Cronobacter strains for their ability to tolerate physiologically relevant stress conditions that are commonly encountered in the gastrointestinal tract. While all strains were able to endure the suboptimal conditions tested, noteworthy variations were observed between strains. A collection of these strains were Lux-tagged to determine if their growth could be tracked in IMF by measuring bioluminescence. The resulting strains could be easily and reproducibly monitored in real time by measuring light emission. Following this a transposon mutagenesis library was created in one of the Lux-tagged strains of Cronobacter sakazakii. This library was screened for mutants with affected growth in milk. The majority of mutants identified were associated with amino acid metabolism. The final section of this thesis identified genes involved in the tolerance of C. sakazakii to the milk derived antimicrobial peptide, Lactoferricin B (Lfcin B). This was achieved by creating a transposon mutagenesis library in C. sakazakii and screening for mutants with increased susceptibility to Lfcin B. Overall this thesis demonstrates the variation between Cronobacter strains. It also identifies genes required for growth of the bacteria in milk, as well as genes needed for antimicrobial peptide tolerance.

Comparative analyses of clinical and environmental populations of Cryptococcus neoformans in Botswana.

Cryptococcus neoformans var. grubii (Cng) is the most common cause of fungal meningitis, and its prevalence is highest in sub-Saharan Africa. Patients become infected by inhaling airborne spores or desiccated yeast cells from the environment, where the fungus thrives in avian droppings, trees and soil. To investigate the prevalence and population structure of Cng in southern Africa, we analysed isolates from 77 environmental samples and 64 patients. We detected significant genetic diversity among isolates and strong evidence of geographic structure at the local level. High proportions of isolates with the rare MATa allele were observed in both clinical and environmental isolates; however, the mating-type alleles were unevenly distributed among different subpopulations. Nearly equal proportions of the MATa and MATα mating types were observed among all clinical isolates and in one environmental subpopulation from the eastern part of Botswana. As previously reported, there was evidence of both clonality and recombination in different geographic areas. These results provide a foundation for subsequent genomewide association studies to identify genes and genotypes linked to pathogenicity in humans.

Live Imaging of Host-Parasite Interactions in a Zebrafish Infection Model Reveals Cryptococcal Determinants of Virulence and Central Nervous System Invasion.

UNLABELLED: The human fungal pathogen Cryptococcus neoformans is capable of infecting a broad range of hosts, from invertebrates like amoebas and nematodes to standard vertebrate models such as mice and rabbits. Here we have taken advantage of a zebrafish model to investigate host-pathogen interactions of Cryptococcus with the zebrafish innate immune system, which shares a highly conserved framework with that of mammals. Through live-imaging observations and genetic knockdown, we establish that macrophages are the primary immune cells responsible for responding to and containing acute cryptococcal infections. By interrogating survival and cryptococcal burden following infection with a panel of Cryptococcus mutants, we find that virulence factors initially identified as important in causing disease in mice are also necessary for pathogenesis in zebrafish larvae. Live imaging of the cranial blood vessels of infected larvae reveals that C. neoformans is able to penetrate the zebrafish brain following intravenous infection. By studying a C. neoformans FNX1 gene mutant, we find that blood-brain barrier invasion is dependent on a known cryptococcal invasion-promoting pathway previously identified in a murine model of central nervous system invasion. The zebrafish-C. neoformans platform provides a visually and genetically accessible vertebrate model system for cryptococcal pathogenesis with many of the advantages of small invertebrates. This model is well suited for higher-throughput screening of mutants, mechanistic dissection of cryptococcal pathogenesis in live animals, and use in the evaluation of therapeutic agents. IMPORTANCE: Cryptococcus neoformans is an important opportunistic pathogen that is estimated to be responsible for more than 600,000 deaths worldwide annually. Existing mammalian models of cryptococcal pathogenesis are costly, and the analysis of important pathogenic processes such as meningitis is laborious and remains a challenge to visualize. Conversely, although invertebrate models of cryptococcal infection allow high-throughput assays, they fail to replicate the anatomical complexity found in vertebrates and, specifically, cryptococcal stages of disease. Here we have utilized larval zebrafish as a platform that overcomes many of these limitations. We demonstrate that the pathogenesis of C. neoformans infection in zebrafish involves factors identical to those in mammalian and invertebrate infections. We then utilize the live-imaging capacity of zebrafish larvae to follow the progression of cryptococcal infection in real time and establish a relevant model of the critical central nervous system infection phase of disease in a nonmammalian model.

Chromosomal rearrangements affecting biofilm production and antibiotic resistance in a Staphylococcus epidermidis strain causing shunt-associated ventriculitis.

Ziebuhr W, Dietrich K, Trautmann M, Wilhelm M. Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Würzburg, Germany. w.ziebuhr@mail.uni-wuerzburg.de During two clinical courses of shunt-associated meningitis in a 3-month-old child, five multiresistant S. epidermidis isolates were obtained and analyzed with regard to biofilm production and antibiotic susceptibility. Three S. epidermidis strains, which were initially isolated from the cerebrospinal fluid, produced biofilms on polystyrene tissue culture plates. Following antibiotic treatment and subsequent exchange of the shunt system, sterilization of the CSF was achieved. However, after three weeks a relapse of the infection occurred. The two S. epidermidis isolates obtained now were biofilm negative, but showed an identical resistance pattern as those from the previous infection, except that resistance to rifampicin and increased mininal inhibitory concentrations of aminoglycoside antibiotics had emerged. DNA fingerprinting by PFGE indicated the clonal origin of all isolates. However, some DNA rearrangements and differences in the IS256-specific hybridization patterns could be identified in the isolates from the second infection period that led to altered biofilm formation and increased expression of aminoglycoside resistance traits. The data evidence that variation of biofilm expression occurs in vivo during an infection and highlight the extraordinary genome flexibility of pathogenic S. epidermidis.

Aerobactin iron transport genes commonly encoded by certain ColV plasmids occur in the chromosome of a human invasive strain of Escherichia coli K1

The aerobactin-mediated iron uptake system encoded by pColV-K30 and other ColV plasmids has been associated with the ability of Escherichia coli strains to cause disease. We investigated whether the pColV-K30 aerobactin system is present in E. coli K1 VW187 isolated from a human neonate with meningitis. This strain exhibited a functional aerobactin-mediated iron uptake system, as assessed by a cross-feeding bioassay and by its sensitivity to cloacin, a bacteriocin that recognizes the outer membrane receptor for iron-aerobactin complexes. By using a variety of techniques, we could not find any plasmid harboring the aerobactin genes. Hybridization of restriction endonuclease-cleaved chromosomal DNA from strain VW187 with various clones containing subsets of the pColV-K30 aerobactin region showed that the aerobactin genes were located on a 10.5-kilobase-pair chromosomal HindIII restriction fragment which also contained IS1-like insertion sequences. The chromosomal aerobactin region showed a high degree of conservation when compared with the homologous region in plasmid pColV-K30, although it was located on a different restriction endonuclease site environment.

Recombinant canine distemper virus strain Snyder Hill expressing green or red fluorescent proteins causes meningoencephalitis in the ferret

The propensity of canine distemper virus (CDV) to spread to the central nervous system is one of the primary features of distemper. Therefore, we developed a reverse genetics system based on the neurovirulent Snyder Hill (SH) strain of CDV (CDV(SH)) and show that this virus rapidly circumvents the blood-brain and blood-cerebrospinal fluid (CSF) barriers to spread into the subarachnoid space to induce dramatic viral meningoencephalitis. The use of recombinant CDV(SH) (rCDV(SH)) expressing enhanced green fluorescent protein (EGFP) or red fluorescent protein (dTomato) facilitated the sensitive pathological assessment of routes of virus spread in vivo. Infection of ferrets with these viruses led to the full spectrum of clinical signs typically associated with distemper in dogs during a rapid, fatal disease course of approximately 2 weeks. Comparison with the ferret-adapted CDV(5804P) and the prototypic wild-type CDV(R252) showed that hematogenous infection of the choroid plexus is not a significant route of virus spread into the CSF. Instead, viral spread into the subarachnoid space in rCDV(SH)-infected animals was triggered by infection of vascular endothelial cells and the hematogenous spread of virus-infected leukocytes from meningeal blood vessels into the subarachnoid space. This resulted in widespread infection of cells of the pia and arachnoid mater of the leptomeninges over large areas of the cerebral hemispheres. The ability to sensitively assess the in vivo spread of a neurovirulent strain of CDV provides a novel model system to study the mechanisms of virus spread into the CSF and the pathogenesis of acute viral meningitis.