Vergleichende Untersuchungen über Translation und Transkription von Strukturproteinen des Felinen Leukämievirus nach experimenteller Infektion

Abstract

Die Literaturübersicht befasst sich mit dem derzeitigen Kenntnisstand über die Replikation von Retroviren und der Interpretation, die sich durch den Nachweis exogene und endogene FeLV-Sequenzen in verschiedenen Geweben ergeben. Entsprechend der dieser Arbeit zu Grunde liegenden Fragestellungen wird auf die Struktur des FeLV, die Pathogenese der Infektion, die Nachweismethoden für Virus und virales Antigen sowie auf die Funktion insbesondere dendritischer Zellen bei der Immunabwehr eingegangen. In der vorliegenden Arbeit wurden Organe von 25 experimentell mit FeLV infizierten Katzen mittels RNA-ISH auf das Vorkommen von viralen RNA-Sequenzen der FeLV-Strukturproteine gp70, p27 und p15E sowie der exogenen FeLV-Sequenzen des U3 untersucht. Die Katzen wurden nach einer 16-wöchigen Infektionsperiode obduziert und Gewebeteile von Mesenteriallymphknoten, Milz, Thymus Knochenmark und Dünndarm zur weiteren Bearbeitung in Formalin fixiert. Außerdem wurden 11 der untersuchten Katzen mit starkem ISH-Signal ausgewählt und mit diesen eine ISH/Immunhistologie (IH)-Doppelmarkierung durchgeführt, um die Transkription und Translation der FeLV-Strukturproteine im Gewebe direkt vergleichen zu können. In den Mesenteriallymphknoten stellen follikuläre lymphoide Zellen den Hauptort der produktiven Virusvermehrung dar. In follikulären dendritischen Zellen (FDZ) konnte virale RNA nicht in einer so großen Zahl von Zellen nachgewiesen werden wie virale Strukturproteine. Dies kann als Präsentation von Strukturproteinen durch FDZ interpretiert werden. Zellen in extrafollikulären Bereichen, ausgenommen interdigitierende dendritische Zellen (IDZ), vermehren FeLV auf hohem Niveau, haben also starke ISH- und IH-Signale. Im Milzgewebe ist produktive Virusvermehrung (ISH+/IH+) regelmäßig und hauptsächlich in FDZ nachweisbar. Lymphozyten weisen im Vergleich zu FDZ einen geringeren viralen mRNA-Gehalt auf. Der FeLV-Antigen- und oder RNA-Nachweis laufen in den Zellen der Milz nahezu parallel ab. Im Dünndarm stellen mitotisch aktive Epithelzellen den Hauptort produktiver Virusvermehrung dar. Mit zunehmender Differenzierung dieser Zellen kommt es zum Abbruch des Replikationszyklus und zum unterschiedlich schnellen Abbau von viraler RNA und viralen Proteinen. In noch nicht ausdifferenzierten Zellen des Knochenmarks findet die Replikation des FeLV auf hohem Niveau statt. In reifen Zellen scheint die Replikation des FeLV ähnlich wie im Darmepithel in der Regel eingestellt zu werden, auch wenn virale Antigene, insbesondere in Megakaryozyten, weiterhin nachweisbar sind. Im Thymus findet, wie auch die anderen untersuchten Organe, bei persistent infizierten Tieren regelmäßig eine Virusreplikation statt. Lymphozyten im Rindenbereich vermehren FeLV dabei in größerer Zahl als Zellen im Thymusmark. Die Transkription von verschiedenen Abschnitten des proviralen FeLV-Genoms scheint in der virusreplizierenden Zelle parallel abzulaufen. Einen Hinweis für diese These stellen die vergleichbaren Verteilungsmuster ISH positiver Zellen in den untersuchten Organen nach Inkubation mit den Sonden gp70, p27, p15E und U3 dar. Katzen, die eine wirksame Immunität mit Beendigung einer Virämie nach FeLV-Infektion entwickeln konnten, zeigten im Vergleich zu persistent infizierten Katzen ein anderes Verteilungsmuster der Virusvermehrung im lymphatischen System. FDZ und B-Lymphozyten, deren Funktionen als wesentlich für die Ausbildung einer humoralen Immunität anzusehen sind, waren bei transient infizierten Katzen im Vergleich zu persistent infizierten Tieren von der Virusvermehrung in geringerem Maß betroffen.

The literature review summarizes the current state of knowledge concerning the replication of retroviruses and the interpretation of results which are obtained for demonstration of exogenous and endogenous FeLV sequences in different tissues. With regards to the questions this study addresses, the structure of FeLV, the pathogenesis of FeLV infection, methods to demonstrate virus and viral antigen as well as the function especially of dendritic cells in immune response are discussed. The present study examines tissues from 25 experimentally FeLV-infected cats by RNA-ISH for the presence of viral RNA sequences of the FeLV structural proteins gp70, p27 and p15E as well as exogenous FeLV sequences of U3. Cats were necropsied 16 weeks post infection and tissue samples from mesenteric lymph nodes, spleen, thymus, bone marrow and small intestine were fixed in formalin for further examination.Furthermore, tissues from cats with a strong ISH signal were selected for ISH/immunohistology (IH) double staining in order to demonstrate transcription and translation of the FeLV structural proteins in tissues. In mesenteric lymph nodes, follicular lymphatic cells represent the major site of productive viral replication. In follicular dendritic cells, viral RNA was demonstrated in a lower number of cells than viral structural proteins. Cells in extra follicular areas -except for interdigital dendritic cells - replicate FeLV at a high level which is recognicable by the presence of both, high ISH and high IH signals. In splenic tissue, productive viral replication is regularly seen in and mainly restricted to follicular dendritic cells. Compared to follicular dendritic cells, lymphocytes exhibit a lower amount of viral RNA. FeLV antigen and RNA demonstration provide similar results. In the small intestine, mitotically active epithelial cells represent the major site of productive viral replication. With increasing differentiation of these cells replication ceases and viral RNA and viral protein are degraded at different rates. In bone marrow, precursor cells exhibit FeLV replication at a high level. Mature cells, similar to intestinal epithelial cells, seem to have stopped FeLV replication, though viral antigens can still be demonstrated, especially in megakaryocytes. The thymus, like all other tissues examined, regularly exhibits viral replication in persistently infected animals. Cortical lymphocytes replicate FeLV to a higher degree than cells in the medulla. The transcription of the different sequences of the proviral FeLV genome seems to occur in parallel in cells replicating the virus. The comparable distribution patterns of ISH-positive cells when demonstrating gp70, p27, p15E and U3 sequences support this hypothesis. Cats which have developed an effective immunity and terminated the FeLV viraemia showed a different pattern of viral replication in lymphatic tissues. Follicular dendritic cells and B cells, which are mainly involved in the development of humoral immunity, only showed a low amount of viral replication in transiently infected cats compared to persistently infected cats.