Die Rolle des olfaktorischen Epithels in der initialen Phase der Infektion mit dem neurotropen Borna disease virus

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde zusammenfassend gezeigt, dass das olfaktorische Epithel des Pferdes hinsichtlich morphologischer Struktur, zellulärer Bestandteile und Expressionsprofil der zellulären Marker sehr dem anderer Spezies wie Ratte und Pferd ähnelte, wobei speziesspezifische Unterschiede vor allem beim detaillierten Vergleich der verschiedenen Typen, wie sie von Bock et al. für den Hund beschrieben worden waren, auffielen. Insgesamt konnte eine signifikante Abnahme des olfaktorischen Epithels, welches in erster Linie auf den Nasenmuscheln lokalisiert war, in rostraler Richtung beobachtet werden. Durch die Infektionsversuche in vivo ließ sich nachweisen, dass eine initiale Virusvermehrung mit erfolgreicher Replikation, Transkription und Translation stattfand. BDV-N war dabei in allen untersuchten Zellen, virale genomische und mRNA jedoch nur in den juvenilen und adulten Neuronen sowie in den Nervenfasern und olfaktorischen Hüllzellen nachzuweisen. Die kann auf eine vermehrte Translation in den Stützzellen und in beiden Typen der Basalzellen hinweisen oder durch die Aufnahme viraler Proteine in diese Zellen sein. Der gleichzeitige Nachweis von BDV-N in den olfaktorischen Hüllzellen und im Gehirn deutet auf eine wichtige Rolle dieses Zelltyps während der Virusausbreitung ins ZNS hin. In vitro konnte ebenfalls gezeigt werden, dass nicht nur adulte olfaktorischen Neurone, sondern auch andere Zellen des olfaktorischen Epithels infizierbar sind. Durch die Co-Kultivierung mit zusätzlichen olfaktorischen Hüllzellen ließ sich nachweisen, dass diese Zellen in vitro die Transkription des BDV fördern, sodass dieser Zelltyp eine wichtige Rolle für eine erfolgreiche Virusausbreitung in das Gehirn einzunehmen scheint. In dieser Arbeit konnte die Bedeutung des olfaktorischen Epithels während der initialen Phase der BDV-Infektion verdeutlicht werden. Nur mittels fundierter Kenntisse der Zytoarchitektur und des zellulären Expressionsprofils lassen sich zukünftig die zu untersuchenden molekularen Mechanismen und die Pathogenese der Infektion mit neurotropen Viren detailliert aufklären. In summary, in the present study it was demonstrated that the equine olfactory epithelium closely resembles those of other species like rodents and dogs regarding morphological structure, cellular components and expression profile of several cellular markers. Species-specific disparities were observed for the detailed comparison of the two distinct types of the olfactory epithelium described by Bock et al. (BOCK et al., 2009) for the dog. In general, a significant decrease of the amount of the OE, which was mainly located on the nasal turbinates, was detected in rostral direction. By in vivo experiments an initial viral proliferation, including replication, transcription and translation was confirmed in the olfactory epithelium. While BDV-N was detected in all cellular components examined, genomic viral RNA and BDV-N mRNA were only found in mature and immature olfactory neurons, OECs and nerve fibers. This may be due to an enhanced translation in the sustentacular cells and in both types of basal cells in comparison to transcription and replication or due to an uptake of viral proteins. Simultaneously, BDV-N was present in the OECs and the brain at the same time, underscoring the importance of these cells for an efficient viral propagation. Furthermore it was confirmed in vitro that not only mature olfactory neurons but also other cell types of the OE were infected with BDV. By the means of a co-culture containing cells of the OE and a culture of the OECs it was demonstrated that the OECs promote viral transcription in vitro substaniating the role of this cell type for successful viral spread into the brain. In this work the role of the olfactory epithelium during the initial phase of the BDV infection was highlighted and confirmed. Knowledge of the cellular architecture and the cellular expression profile represents an essential prerequisite to investigate the molecular mechanisms and pathogenesis of the intranasal infection with neurotropic viruses.