Evaluation of the encephalitis etiopathogenesis caused by equine herpesvirus type 1 using a mouse model of neuroinfection

O herpesvirus equino tipo 1 (EHV-1) é um importante patógeno que causa doença respiratória, abortamento e desordens neurológicas em equinos. O presente estudo foi realizado visando estabelecer um modelo murino de infecção pelo EHV-1 para investigar a resposta do hospedeiro frente à infecção viral e as alterações neurológicas causadas por esse agente. Camundongos das linhagens BALB/c, BALB/c nude, C3H/HeJ, C57BL/6, C57BL/6 CD4-/- e C57BL/6 CD8-/- foram inoculados por via intranasal com as estirpes brasileiras A4/72, A9/92 e A3/97 do EHV-1. Neste estudo, associou-se a histopatologia, a imunoistoquímica e o método de transcrição reversa seguida pela PCR quantitativa em tempo real para investigar a relação entre a infecção pelo vírus com o desenvolvimento de lesões e a resposta de citocinas pró-inflamatórias no SNC de camundongos das diferentes linhagens. As estirpes brasileiras A4/72 e A9/92 do EHV-1 causaram infecção aguda e letal nas diferentes linhagens de camundongos isogênicos. Os sinais clínicos e neurológicos, tais como perda de peso, pelos arrepiados, postura arqueada, apatia, descarga nasal e ocular, dispnéia, desidratação e sialorréia apareceram entre o 2º e 3º dpi. Essas manifestações foram acompanhadas pelo aumento da sensibilidade a estímulos externos, convulsões, recumbência e morte. O vírus foi consistentemente isolado do SNC, pulmões, fígado, baço e timo de todos os camundongos com sinais neurológicos. As alterações histopatológicas consistiram de leptomeningite, hemorragia focal, ventriculite, degeneração e necrose neuronal, neuronofagia, inflamação não supurativa, gliose multifocal e infiltração perivascular de células polimorfonucleares e mononucleares. A análise imunoistoquímica demonstrou que as estirpes A4/72 e A9/92 do EHV-1 replicaram-se nos neurônicos do bulbo olfatório, cortex cerebral e no hipocampo. Ao contrário, os camundongos inoculados com a estirpe A3/97 do EHV-1 não apresentaram perda de peso ou quaisquer sinais clínicos ou neurológicos; entretanto, o vírus foi isolado dos pulmões no 3º dpi. As estirpes A4/72 e A9/92 do EHV-1 apresentaram tropismo pelo tecido nervoso com capacidade de neuroinvasão e neurovirulência. A estirpe A3/97 do EHV-1 não foi neurovirulenta, apesar de ter sido reisolada do SNC de camundongos BALB/c nude infectados. Detectou-se aumento da expressão de mRNA para TNF-α, IL-6 e CCL2 no SNC dos camundongos infectados pelo EHV-1 com 2 e 3 dpi; entretanto, não houve expressão de mRNA para IFN-γ. Os camundongos com o fundo genético C57BL/6, que apresentam predominantemente resposta do tipo Th1, mostraram níveis mais altos de expressão de mRNA para TNF-α, IL-6 e CCL2, quando comparados com os BALB/c. A gravidade dos sinais observados em camundongos infectados pode ser correlacionada com o pico destas citocinas pró-inflamatórias (TNF-α e IL-6) e da quimiocina CCL2, que são produzidas logo após a infecção viral por células residentes da glia e/ou infiltrativas no SNC. Esses achados indicam que as diferentes linhagens de camundongos isogênicos são susceptíveis a infecção por estirpes neuropatogênicas do EHV-1 e poderiam servir como modelo para o estudo da patogênese e dos mecanismos que contribuem no desenvolvimento da mieloencefalopatia herpética equina.Equid herpesvirus type 1 (EHV-1) is a major pathogen which causes respiratory disease, abortions and neurological disorders in horses. The present study was carried out to establish a murine model of EHV-1 infection and investigate host response against the virus and neurological disorders caused by this pathogen. BALB/c, BALB/c nude, C3H/HeJ, C57BL/6, C57BL/6 CD4-/- and C57BL/6 CD8-/- mice were intranasally inoculated with EHV-1 A4/72, A9/92 and A3/97 Brazilian strains. In this study, we combined histopathology, immunohistochemistry, and a quantitative real-time RT-PCR method to investigate the relationship between virus infection and the development of lesions and cytokine responses in the CNS of different strains of mice. Intranasal inoculation of EHV-1 A4/72 and A9/92 induced acute and lethal meningoencephalitis in mice. Clinical and neurological signs appeared between the 2nd and 3rd dpi and included weight loss, ruffled fur, a hunched posture, crouching in corners, nasal and ocular discharges, dyspnoea, dehydration and increased salivation. These signs were followed by increased reactivity to external stimulation, seizures, recumbency and death. The virus was consistently recovered from the CNS and visceral organs of all mice with neurological symptoms. Histopathological changes consisted of leptomeningitis, focal hemorrhage, ventriculitis, neuronal degeneration and necrosis, neuronophagia, non-suppurative inflammation, multi-focal gliosis and perivascular infiltration of polymorphonuclear and mononuclear cells. Immunohistochemical examination demonstrated that EHV-1 strains A4/72 and A9/92 replicated in neurons of the olfactory bulb, cortical regions and hippocampus. In contrast, mice inoculated with the EHV-1 strain A3/97 showed neither weight loss nor apparent clinical or neurological signs of the disease; however, the virus was recovered from their lungs at 3 dpi. While EHV-1 strains A4/72 and A9/92 exhibited a high degree of tropism for the CNS with robust neuroinvasiveness and neurovirulence, the EHV-1 strain A3/97 was not neurovirulent despite being detected in the CNS of infected BALB/c nude mice. Increased mRNA levels of TNF-α, IL-6 and CCL2 were detected in the nervous tissue of EHV-1 infected mice at 2 and 3 dpi; however, IFN-γ mRNA was not consistently expressed. Mice with the background C57BL/6, which exhibit predominantly Th1-type responses, showed the highest levels of TNF-α, IL-6 and CCL-2 mRNA in the CNS, when compared to BALB/c mice. The severity of signs observed in infected mice could be correlated with the peak of these proinflammatory cytokines (TNF-α and IL-6) and the chemokine CCL2, which are produced early after viral infection by both cells infiltrating into the CNS from the periphery and/or glial resident cells. These findings indicate that several inbred mouse strains are susceptible to neuopathogenic EHV-1 strains and should be useful models for studying the pathogenesis and mechanisms contributing to equine herpes myeloencephalopathy in horses