Charakterisierung der BDV-Infektion bei neugeboren-aerogen-infizierten Ratten mittels immunhistochemischer Methoden - Sollmann, Daniela; Justus Liebig University Giessen (My University, 2007)
In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen einer nicht-invasiven Borna Disease Virus (BDV)-Infektion auf das Gehirn von neugeboren infizierten Ratten untersucht. Diese Methode repräsentiert die allgemein anerkannte Route der intranasalen Infektion bei der Borna Krankheit. Bei bisherigen Untersuchungen wurden neugeborene Ratten intrazerebral infiziert, was eine wesentliche Belastung für das Hirngewebe mit sich bringt. Die mechanischen Schädigungen des Hirngewebes durch die Nadel einerseits und die Deposition des Inokulums andererseits können nicht klar von den Folgen der Infektion abgegrenzt werden. Um diese bisher unvermeidlichen und unterschätzten Folgen zu vermeiden, wurden Aerosole mit definierten Partikelgrößen aus virushaltigem Hirngewebe hergestellt und zur Infektion verwendet. In den eigenen Untersuchungen wurden neugeboren infizierte Lewis Ratten sowie Positiv- und Negativkontrollen und Sentinels verwendet.Von den Gehirnen der Tiere wurden Paraffinschnitte angefertigt und neben Standardfärbungen immunhistochemische Färbungen mit Markern für BDV-Protein, Immunzellen, Astrozyten und Neurone durchgeführt. 18 von 30 neugeboren infizierten Ratten im Alter zwischen 90 und 740 Tagen zeigten das typische Bild der persistierenden toleranten Infektion wie keine oder wenige klinische Symptome in Abwesenheit einer spezifischen Immunantwort. Diese Ratten exprimierten BDV-Protein in Zellen aller Gehirnregionen, zeigten Mikrogliose und aktivierte Astrozyten und die Purkinjezellen im Kleinhirn waren deutlich reduziert. Zusätzlich wurden bei 15 Tieren Axonschwellungen als Anzeichen einer neuronalen Dysfunktion festgestellt. Einige der neugeboren aerosol infizierten Ratten, die vier Wochen nach Aerosolexposition untersucht wurden, wiesen neben einer leichten Mikroglia- und Astrozytenreaktion auch gefäßassoziierte Infiltrate auf. Da die infiltrierenden Zellen in der Immunhistochemie mit dem Anti-CD8-Antikörper negativ blieben, ist anzunehmen, dass es sich hierbei um eine transiente unspezifische Immunantwort handelt. Außerdem zeigte eine elf Tage alte RatteBDV-Protein nur in einzelnen Zellen im Mittel- und Stammhirn und außer einer geringgradigen Mikrogliose keine pathologischen Veränderungen. Diese frühen Veränderungen nach Aerosolexposition werden als der Beginn einer erfolgreichen intranasalen Infektion angesehen und die beobachteten histomorphologischen Veränderungen können als frühe Ereignisse der Pathogenese nach nicht-invasiver BDV-Infektion generalisiert werden. Im Gegensatz zu der Mehrzahl der untersuchten Ratten zeigten einige neugeboren infizierte Tiere andere histomorphologische Veränderungen. Zwei 110 Tage alte aerosol-infizierte Ratten wiesen eine wahrscheinlich BDV-spezifische Immunantwort auf. Beide Tiere zeigten Infiltrate mit CD8+-T-Zellen, eine deutliche Mikrogliose und aktivierte Astrozyten. Wahrscheinlich war bei diesen Tieren die Infektion am ersten Lebenstag nicht erfolgreich und die Aufnahme von BDV, vermutlich von infizierten und virusausscheidenden Geschwistertieren, führte in höherem immunkompetenten Alter zur Infektion. Dies trifft auch für die Muttertiere zu, von denen beide eine deutliche Entzündungsreaktion, aber nur eines Virus-Protein in den Zellen aufwiesen. Die vorliegende Arbeit zeigt, daß eine nicht-invasive BDV-Infektion kurz nach der Geburt zu einem anderen Krankheitsverlauf als bei Tieren, die in eine anderen Lebensphase infiziert werden, führt: während spezifische Immunreaktionen nicht vorkommen, stehen unspezifische Entzündungs- und Hirngewebsreaktionen im Vordergrund, die lebenslang bestehen bleiben. Diese führen zu Funktionsstörungen und Strukturveränderungen verschiedener Gehirnzellen. Es bleibt zu klären, ob und inwieweit diese Hirnveränderungen mit den beschiebenen Verhaltensanomalien der Tiere in Zusammenhang stehen.

This work analyzes the effects of non-invasive Borna disease virus (BDV) infection on the brains of newborn rats, representing the commonly accepted route of intranasal infection in Borna disease. In previous studies newborns were usually infected by the intracerebral route, representing a serious stress to the brain tissue. Insertion of the needle and deposition of the inoculum cause mechanical effects on the brain tissue a priori not distinguishable from those caused by the viral infection. To avoid this so far inevitable and underestimated effect, aerosols with defined particle sizes were generated from virus-containing brain tissue to infect the animals. Newborn infected Lewis rats together with negative and positive controls and sentinels were used in these investigations. Paraffin-embedded sections of the brains were stained with haematoxylin and eosin (HE) and cresyl violet (KV) and immunhistochemistry was carried out to detect BDV protein, immune cells, astrocytes and neurons. Eighteen of 30 newborn infected rats between 90 and 740 days of age showed the typical pattern of persistent tolerant infection, i.e. no or only minor clinical symptoms in the absence of a specific immune response. These rats expressed BDV proteins in cells of all brain regions; microgliosis and activated astrocytes were seen and Purkinje cells in the cerebellum were clearly reduced. In addition, axonal swellings as signs of neuronal dysfunction were detected in the brains of 15 rats. Several neonatal aerosol infected rats examined four weeks after exposition to aerosol showed vessel associated infiltrates in addition to a moderate microgliosis. Due to the fact that these infiltrating cells did not express CD8, a transient non-specific immune response is suggested. In addition one eleven day old rat showed BDV protein only in a few cells of the midbrain and brainstem and had no other pathological changes other than moderate microgliosis. These early findings after aerosol exposition are regarded as beginning of a successful intranasal infection and the observed histomorphological changes might be generalized in terms of early events of pathogenesis after non-invasive BDV infection. In contrast to the majority of examined rats, some newborn infected animals showed different patterns of histomorphological alterations. Two 110 day old aerosol infected rats showed infiltrates containing CD8+-T-cells, distinct microgliosis and activated astrocytes, which can be considered a BDV-specific immune response. These rats were probably not successfully infected as newborns and the later uptake of BDV, most probably from infected and virus excreting littermates, led to an infection in an immunocompetent age. This is also true for both mothers examined which showed showed a distinct immune reaction but only one had viral protein in cells of the brain. This work demonstrates that a non-invasive BDV-infection of newborn rats leads to a course of illness different to those shown by animals infected at other ages. While no specific immune responses occur, non-specific immune and cell reactions are prominent and remain a lifetime. These reactions cause functional and structure changes in different brain cell types. It remains unclear if and to what extent these pathological changes in the brain are connected to the described behaviour changes.
Keywords: ddc:630