Meningoencefalite e encefalomalacia por Herpesvírus bovino-5: distribuição das lesões no sistema nervoso central de bovinos naturalmente infectados

Para determinar a distribuição das lesões histológicas que ocorrem no sistema nervoso central (SNC) de bovinos naturalmente infectados por herpesvírus bovino-5 (BHV-5) foram estudados 12 bovinos provenientes de 10 surtos da enfermidade diagnosticados pelo Laboratório Regional de Diagnóstico (LRD) da Faculdade de Veterinária da UFPel, entre 1986 e 2003. A epidemiologia, história clínica e evolução da enfermidade foram obtidas dos arquivos do LRD. Cortes do SNC foram realizados nos materiais conservados em formalina 10%, abrangendo as regiões frontal, parietal, temporal e occipital do córtex telencefálico, cápsula interna e núcleos da base, tálamo, colículo rostral, ponte, pedúnculos cerebelares, cerebelo, bulbo na altura do óbex e medula cervical. As secções foram processadas rotineiramente e coradas por hematoxilina e eosina. Foram avaliadas a distribuição e intensidade das lesões inflamatórias e de malacia, que foram relacionadas com os aspectos epidemiológicos e clínicos da doença. Surtos da enfermidade foram observados em todas as estações ano. Foram afetados bovinos de 2 a 24 meses, de diferentes raças e de ambos os sexos. Macroscopicamente, foram observadas áreas amareladas e deprimidas no córtex telencefálico de cinco bovinos necropsiados. Adicionalmente, essas lesões foram observadas no tálamo, núcleos da base e cápsula interna de dois bovinos. Congestão e hemorragias multifocais foram observadas na maioria dos casos. Em todos os bovinos estudados a lesão histológica caracterizou-se por meningoencefalite não-supurativa observada em todas os cortes, porém mais acentuada no córtex frontal. Áreas de malacia focal ou difusa com presença de células "Gitter" foram observadas em todas as regiões do córtex cerebral e nos núcleos da base, cápsula interna e tálamo. Em alguns casos, lesões discretas de malacia foram observadas no colículo rostral, ponte, bulbo, cerebelo e medula cervical. Corpúsculos de inclusão intranucleares foram encontrados em todos os casos estudados nas diferentes regiões do córtex cerebral, preferentemente em áreas que apresentavam lesões inflamatórias e de malacia discretas a moderadas. Em dois casos estes corpúsculos foram observados, também, nos núcleos da base e tálamo. Foi observado que a intensidade das lesões histológicas não é proporcional ao curso clínico da enfermidade. A presença de lesões de malacia em diferentes regiões do SNC, aspecto não mencionado na maioria dos trabalhos anteriores sobre a doença, pode ser devida a variações na patogenicidade das cepas virais envolvidas. Outra possibilidade é que a encefalite tenha ocorrido em conseqüência da reativação do BHV-5 em animais afetados por polioencefalomalacia. Essa seqüência de eventos já foi demonstrada previamente em experimentos realizados pelo grupo de pesquisa dos autores.

Meningoencefalite e polioencefalomalacia causadas por Herpesvírus bovino-5 no estado do Pará

O presente trabalho relata quatro casos de meningoencefalite por BHV-5 em quatro municípios no estado do Pará afetando bovinos de 1-2 anos, criados extensivamente. Três casos ocorreram de forma isolada e em um caso foram atingidos 3 animais do rebanho. Os principais sinais clínicos observados foram incoordenação, depressão acentuada, cegueira, decúbito lateral, opistótono e morte. O curso clínico foi de 3-4 dias. Macroscopicamente observaram-se áreas amolecidas, amareladas e cavitações no córtex cerebral. Microscopicamente observaram-se poliencefalomalacia no córtex cerebral, tálamo e núcleos da base, encefalite e meningite não supurativa e corpúsculos de inclusão intranucleares eosinofílicos em astrócitos. O diagnóstico foi realizado com base nos achados histológicos característicos.

Epidemiologia, sinais clínicos e distribuição das lesões encefálicas em bovinos afetados por meningoencefalite por herpesvírus bovino-5

São descritos sete surtos e um caso isolado de meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 (BoHV-5) em bovinos no Rio Grande do Sul entre 2002 e 2004. Foram afetados bovinos de 1-18 meses, de diversas raças e ambos os sexos. A maior freqüência foi observada em bovinos recém-desmamados e submetidos a outros fatores de estresse. Nesses surtos, de uma população total sob risco de 1.359 bovinos, 54 foram afetados, quatro se recuperaram e 50 morreram espontaneamente ou foram submetidos à eutanásia quando moribundos. Os índices gerais de morbidade, mortalidade e letalidade foram, respectivamente, de 3,97%, 3,67% e 92,59%. A evolução clínica variou de 3-10 dias e os sinais eram caracterizados por depressão, corrimento nasal ou ocular, ranger de dentes, andar em círculos, cegueira, febre, nistagmo, tremores, anorexia, disfagia, sialorréia, incoordenação, pressão da cabeça contra objetos, pêlos arrepiados, taquicardia, taquipnéia, dor abdominal, melena, quedas, decúbito, opistótono, convulsões e movimentos de pedalagem. Dezenove bezerros foram necropsiados. Achados de necropsia foram caracterizados por hiperemia das leptomeninges, tumefação das porções rostrais do telencéfalo, com achatamento das circunvoluções dos lobos frontais; nessas áreas havia focos marrom-amarelados e amolecidos (malacia). Nos casos de evolução clínica mais longa era observada acentuada tumefação, amolecimento e extensas áreas de hemorragia nos lobos frontais telencefálicos. Microscopicamente, todos os bovinos afetados apresentaram meningoencefalite não-supurativa e necrosante, que variou quanto à localização e intensidade nos 19 casos examinados e nas seções de encéfalo de um mesmo caso. A intensidade dessas lesões foi mais acentuada, em ordem decrescente, no córtex telencefálico frontal, nos núcleos da base, tálamo, tronco encefálico, córtex parietal, córtex occipital e cerebelo. O infiltrado inflamatório perivascular era constituído predominantemente por linfócitos e plasmócitos e, menos freqüentemente, neutrófilos. Outros achados incluíam variados graus de gliose, edema, necrose neuronal no córtex telencefálico, caracterizada por encarquilhamento e eosinofilia do citoplasma e picnose nuclear (neurônio vermelho), corpúsculos de inclusão basofílicos intranucleares em astrócitos e neurônios (21,05% dos casos), satelitose e neuronofagia. As áreas de amolecimento do parênquima eram caracterizadas por necrose do componente neuroectodérmico e manutenção das estruturas mesenquimais (vasos e micróglia), com infiltrado de células Gitter e, em casos mais graves, áreas de hemorragia. Nos casos crônicos apenas estruturas vasculares e poucas células Gitter permaneciam, formando uma cavidade entre a substância branca e as leptomeninges (lesão residual).

Meningoencefalite por herpesvírus bovino-5

A meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 (BoHV-5) é uma doença infecto-contagiosa, aguda ou subaguda, geralmente fatal e que afeta principalmente bovinos jovens submetidos a situações de estresse. A doença tem sido freqüentemente diagnosticada em várias regiões do Brasil e em outras partes do mundo. BoHV-5 é um vírus da família Herpesviridae e subfamília Alphaherpesvirinae e possui como genoma uma molécula de DNA fita dupla. Esses vírus são caracterizados por rápida replicação em cultivo, que resulta em lise das células infectadas, e afetam várias espécies de hospedeiros, estabelecendo latência principalmente em neurônios de gânglios sensoriais. A transmissão de BoHV-5 ocorre principalmente por contato direto ou indireto entre bovinos. Após a replicação primária nas mucosas oral, nasal, ocular e orofaríngea, o vírus invade as terminações nervosas e é transportado até os neurônios de gânglios sensoriais, onde replica ativamente e estabelece latência. A invasão viral do encéfalo pode resultar em replicação viral massiva e produção de doença neurológica. A maioria dos bovinos que desenvolvem doença neurológica morre em decorrência de meningo-encefalite, porém alguns podem desenvolver infecção subclínica e, após recuperação, permanecerem portadores da infecção latente. A disseminação viral nos rebanhos é facilitada em situações de grande concentração de animais, introdução de bovinos e desmame de lotes de bezerros em idade que coincide com o decréscimo da imunidade passiva. Certas condições, naturais ou induzidas, podem reativar o vírus do estado latente e propiciar condições para sua transmissão e disseminação a outros indivíduos. A doença pode ocorrer na forma de surtos ou em casos isolados, com coeficientes de morbidade que podem variar de 0,05%-5%; a letalidade é quase sempre de 100%. Os sinais clínicos incluem depressão, descarga nasal e ocular, ranger de dentes, andar em círculos, cegueira, febre, movimentos de pedalagem, disfagia, dor abdominal, nistagmo, tremores, sialorréia, incoordenação, opistótono, pressão da cabeça contra objetos, quedas e convulsões. A evolução do quadro clínico pode variar de 1 a 15 dias. Achados de necropsia podem estar ausentes, mas normalmente se observa tumefação das porções rostrais do córtex telencefálico e achatamento das circunvoluções, com segmentos amarelados e amolecidos (malacia). Com a evolução da doença, essas áreas se tornam gelatinosas e acinzentadas, e em casos avançados ocorre o desaparecimento segmentar do córtex telencefálico frontal (lesão residual). Em muitos casos podem ser observados focos de malacia na substância cinzenta dos núcleos basais e do tálamo. Histologicamente observa-se meningoencefalite não-supurativa necrosante, principalmente no córtex telencefálico frontal, associada a inclusões intranucleares eosinofílicas em astrócitos e neurônios, embora a freqüência dessas inclusões seja irregular. O diagnóstico de meningoencefalite por BoHV-5 deve ser feito com base nos achados epidemiológicos, clínicos, de necropsia e histopatológicos, associados com o isolamento do vírus em cultivo celular células ou com detecção de antígenos virais em seções do encéfalo ou em células descamadas presentes nas secreções nasais. A identificação e caracterização de BoHV-5 pode ser realizada por meio de testes com anticorpos mono-clonais, reação em cadeia de polimerase (PCR) e por análise de restrição genômica. Não há tratamento específico para a meningoencefalite por BoHV-5. Como o BoHV-1 e o BoHV-5 são antigenicamente muito semelhantes, recomenda-se a vacinação com vacinas para BoHV-1 como forma de reduzir as perdas causadas por BoHV-5, principalmente durante surtos de doença neurológica. Adicionalmente, outras medidas podem ser adotadas para prevenir ou reduzir os prejuízos ocasionados pela enfermidade, como testar sorologicamente os bovinos a serem introduzidos nos rebanhos, minimizar situações de estresse, sobretudo no desmame, e isolamento dos bovinos afetados.

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.

Experimental infection of rabbits with a recombinant bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) gI, gE and US9-negative

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 %) animals, whereas clinical signs and death were observed in 11/13 (84.6%) 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% 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.

Immunogenicity of an inactivated bovine herpesvirus type 5 strain defective in thymidine kinase and glycoprotein E

The immunogenicity of an inactivated, experimental vaccine based on a bovine herpesvirus type 5 strain defective in thymidine kinase and glycoprotein E (BoHV-5 gE/TKΔ) was evaluated in cattle and the results were compared with a vaccine containing the parental BoHV-5 strain (SV507/99). To formulate the vaccines, each virus (wildtype SV507/99 and BoHV-5 gE/TK∆) was multiplied in cell culture and inactivated with binary ethyleneimine (BEI). Each vaccine dose contained approximately of 10(7.5) TCID50 of inactivated virus mixed with an oil-based adjuvant (46:54). Forty calves, 6 to 9-months-old, were allocated into two groups of 20 animals each and vaccinated twice (days 0 and 22pv) by the subcutaneous route with either vaccine. Serum samples collected at day 0 and at different intervals after vaccination were tested for virus neutralizing (VN) antibodies against the parental virus and against heterologous BoHV-5 and BoHV-1 isolates. The VN assays demonstrated seroconversion to the respective homologous viruses in all vaccinated animals after the second vaccine dose (mean titers of 17.5 for the wildtype vaccine; 24.1 for the recombinant virus). All animals remained reagents up to day 116 pv, yet showing a gradual reduction in VN titers. Animals from both vaccine groups reacted in similar VN titers to different BoHV-1 and BoHV-5 isolates, yet the magnitude of serological response of both groups was higher against BoHV-5 field isolates. Calves vaccinated with the recombinant virus did not develop antibodies to gE as verified by negative results in a gE-specific ELISA, what would allow serological differentiation from naturally infected animals. Taken together, these results indicate that inactivated antigens of BoHV-5 gE/TK recombinant virus induced an adequate serological response against BoHV-5 and BoHV-1 and thus can be used as an alternative, differential vaccine candidate.

Concomitant infection of Neospora caninum and Bovine Herpesvirus type 5 in spontaneous bovine abortions

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.

Production and characterization of monoclonal antibodies to a Brazilian bovine herpesvirus type 5

Antigens of a bovine herpesvirus type 5 (BHV-5), isolated from a cow with a neurological infection in Rio Grande do Sul State, Brazil, were used to immunize BALB/c mice to produce monoclonal antibodies (mAbs). Eleven hybridomas secreting mAbs directed at BHV-5 antigens were obtained after two fusions and screening of 356 hypoxanthine-aminopterin-thymidine-resistant clones. The mAbs reacted at dilutions up to 1:500 (hybridoma culture supernatant) and up to >1:10,000 (ascitic fluid) in an indirect fluorescent antibody assay (IFA) and in immunoperoxidase staining of BHV-5-infected cells. Four mAbs (1D12, 2E2, 2G10 and 4E4) showed virus-neutralizing activity against the parental BHV-5 isolate. Five mAbs (1F3, 2A6, 2F9, 2G10 and HB24L) reacted in Western immunoblotting with a protein of approximately 90 kDa. Three other mAbs (2E2, 3D6 and 4E4) reacted in IFA with antigens of a BHV-1 mutant glycoprotein C- negative strain, demonstrating that they are directed at a viral antigen other than glycoprotein C. The eleven mAbs tested reacted with 20 BHV-5 field isolates and nine mAbs reacted with 10 BHV-1 isolates. Two mAbs (1F3 and 2F9) failed to react with BHV-1 field isolates, although they displayed a weak and nonreproducible reaction with the BHV-1 reference strain Los Angeles. These mAbs may be very useful in distinguishing between BHV-1 and BHV-5 infections since most of the traditional reagents and techniques are unable to do so. One mAb (2F9) was shown to bind to viral antigens by immunohistochemistry of histological sections of the brain of a BHV-5-infected calf. These results demonstrate that the mAbs produced here are suitable for use in a variety of immunological techniques and therefore may be useful for diagnostic and research purposes.

Dexamethasone-induced reactivation of bovine herpesvirus type 5 latent infection in experimentally infected rabbits results in a broader distribution of latent viral DNA in the brain

Bovine herpesvirus type 5 (BHV-5) is a major agent of meningoencephalitis in cattle and establishes latent infections mainly in sensory nerve ganglia. The distribution of latent BHV-5 DNA in the brain of rabbits prior to and after virus reactivation was studied using a nested PCR. Fifteen rabbits inoculated intranasally with BHV-5 were euthanized 60 days post-inoculation (group A, N = 8) or submitted to dexamethasone treatment (2.6 mg kg-1 day-1, im, for 5 days) and euthanized 60 days later (group B, N = 7) for tissue examination. Two groups of BHV-1-infected rabbits (C, N = 3 and D, N = 3) submitted to each treatment were used as controls. Viral DNA of group A rabbits was consistently detected in trigeminal ganglia (8/8), frequently in cerebellum (5/8), anterior cerebral cortex and pons-medulla (3/8) and occasionally in dorsolateral (2/8), ventrolateral and posterior cerebral cortices, midbrain and thalamus (1/8). Viral DNA of group B rabbits showed a broader distribution, being detected at higher frequency in ventrolateral (6/7) and posterior cerebral cortices (5/7), pons-medulla (6/7), thalamus (4/7), and midbrain (3/7). In contrast, rabbits inoculated with BHV-1 harbored viral DNA almost completely restricted to trigeminal ganglia and the distribution did not change post-reactivation. These results demonstrate that latency by BHV-5 is established in several areas of the rabbit's brain and that virus reactivation leads to a broader distribution of latent viral DNA. Spread of virus from trigeminal ganglia and other areas of the brain likely contributes to this dissemination and may contribute to the recrudescence of neurological disease frequently observed upon BHV-5 reactivation.

Construction and growth properties of bovine herpesvirus type 5 recombinants defective in the glycoprotein E or thymidine kinase gene or both

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) is an important pathogen of cattle in South America. We describe here the construction and characterization of deletion mutants defective in the glycoprotein E (gE) or thymidine kinase (TK) gene or both (gE/TK) from a highly neurovirulent and well-characterized Brazilian BoHV-5 strain (SV507/99). A gE-deleted recombinant virus (BoHV-5 gE∆) was first generated in which the entire gE open reading frame was replaced with a chimeric green fluorescent protein gene. A TK-deleted recombinant virus (BoHV-5 TK∆) was then generated in which most of the TK open reading frame sequences were deleted and replaced with a chimeric β-galactosidase gene. Subsequently, using the BoHV-5 gE∆ virus as backbone, a double gene-deleted (TK plus gE) BoHV-5 recombinant (BoHV-5 gE/TK∆) was generated. The deletion of the gE and TK genes was confirmed by immunoblotting and PCR, respectively. In Madin Darby bovine kidney (MDBK) cells, the mutants lacking gE (BoHV-5 gE∆) and TK + gE (BoHV-5 gE/TK∆) produced small plaques while the TK-deleted BoHV-5 produced wild-type-sized plaques. The growth kinetics and virus yields in MDBK cells for all three recombinants (BoHV-5 gE∆, BoHV-5 TK∆ and BoHV-5 gE/TK∆) were similar to those of the parental virus. It is our belief that the dual gene-deleted recombinant (BoHV-5 gE/TK∆) produced on the background of a highly neurovirulent Brazilian BoHV-5 strain may have potential application in a vaccine against BoHV-5.

Detection of bovine Herpesvirus type 5 in formalin-fixed, paraffin-embedded bovine brain by PCR: a useful adjunct to conventional tissue-based diagnostic test of bovine encephalitis

The aim of this study was to evaluate the application of PCR technique for the detection of BoHV-5 in routinely formalin-fixed, paraffin-embedded brain tissues in 20 naturally infected calves affected by fatal meningoencephalitis. Brains were divided into two halves, one kept fresh for virus isolation and PCR assay, targeting the glycoprotein C gene from BoHV-5 genome. The other half brain, corresponding to posterior cortex region, was submitted to formalin fixation and embedded into paraffin blocks for microscopic evaluation and total DNA isolation. Most of the slides showed severe multifocal non-supurative encephalitis with neuronal degeneration, neurophagia, and no acidophilic intranuclear inclusions could be found in neurons and glial. The 20 fresh samples were confirmed, by virus isolation and PCR assay, as having the BoHV-5 virus and, respective glicoprotein C sequence, while 15 of 20 formalin-fixed, paraffin-embedded samples were considered positive for the same analysis. The results revealed the first description of PCR efficiency, applied to formalin-fixed, paraffin-embedded brain collected from naturally infected calves, improving the detection of BoHV-5 from archival samples in South America. (c) 2007 Published by Elsevier B.V.

A novel in situ Polymerase chain reaction hybridisation assay for the direct detection of bovine herpesvirus type 5 in formalin-fixed, paraffin-embedded tissues

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)