Untersuchungen zu Kausalität und Pathogenität von zwei verschiedenen Isolaten des Psittaciform 1 bornavirus als Ursache der Psittazinen Drüsenmagendilatation (PDD) am Beispiel des Nymphensittichs (Nymphicus hollandicus)

Abstract

Das Psittaciform 1 bornavirus wurde als neues Mitglied der Familie Bornaviridae im Jahr 2008 bei Papageien entdeckt, die an der Psittazinen Drüsenmagendilatation (PDD) erkrankt waren. Die PDD ist durch eine nichteitrige Ganglioneuritis gekennzeichnet und endet in der Regel tödlich. Erste Infektionsversuche bekräftigten den engen Zusammenhang zwischen einer Infektion mit aviären Bornaviren und der Erkrankung an PDD. Diese wurden jedoch mit nur wenigen Versuchstieren durchgeführt, die zudem mit weiteren Viren infiziert waren. Die vorliegende Arbeit soll erstmalig den detaillierten Infektions- und Erkrankungsverlauf zweier unterschiedlicher Isolate der Psittaciform 1 bornavirus-Varianten Parrot bornavirus (PaBV)-2 und PaBV-4 nach experimenteller Infektion untersuchen. Dies erfolgte anhand von Serokonversion, Nachweis von PaBV-RNA, klinischer Symptome, histologische Gewebeveränderungen und Antigenverteilung sowie Reisolierung von infektiösem Virus bei einer statistisch relevanten Tierzahl über einen Beobachtungszeitraum von 33 Wochen. Dazu wurden je Isolat neun Nymphensittiche intrazerebral (ic) und neun Nymphensittiche intravenös (iv) infiziert. Zusätzlich wurde jeweils ein Sentineltier in die ic-Gruppe integriert. In beiden Versuchen konnte bei allen inokulierten Tieren eine persistierende PaBV-Infektion induziert werden. Erste anti-PaBV-Antikörper wurden sechs bzw. sieben Tage pi nachgewiesen (signifikant früher bei PaBV-2), erste PaBV-RNA in Kropf- und Kloakentupfern wurde ab Tag 19 bzw. 27 pi nachgewiesen (signifikant früher bei PaBV-4), wobei Antikörpertiter und RNA-Gehalt stetig im Versuchsverlauf anstiegen. Klinische Symptome traten ab Tag 22 bzw. 33 pi auf mit einer signifikant höheren Erkrankungsrate bei PaBV-2 (12 Vögel) im Vergleich zu PaBV-4 (fünf Vögel). Einen dilatierten Drüsenmagen wiesen in Versuch I (PaBV-4) sieben Tiere auf - zumeist gering- bis mittelgradig dilatiert. In Versuch II (PaBV-2) zeigten 10 Tiere eine zumeist mittel- bis hochgradige Drüsenmagendilatation. In allen infizierten Vögeln gelang der histopathologische Nachweis der für eine PDD charakteristischen lymphoplasmazellulären Infiltrate. PaBV-RNA und Antigen wurde ebenfalls in den Organen aller infizierter Nymphensittiche nachgewiesen. Hier zeigten die untersuchten PaBV-Isolate nicht den für BoDV charakteristischen strikten Neurotropismus, sondern eine breite Verteilung in unterschiedliche Organe mit Betonung auf den Verdauungstrakt (PaBV-2) und das Nervensystem (PaBV-4). Mit der erfolgreichen Reisolierung von infektiösem Virus aus allen infizierten Vögeln wurden die Henle-Koch schen Postulate erfüllt. Dabei zeigte sich in Versuch II (PaBV-2), dass der PaBV-RNA- und Antigengehalt in den Organen sowie die Replikationsgeschwindigkeit bei Reisolierung von der Überlebensdauer eines Vogels im Versuch abhängt. Somit zeigt diese Studie deutliche Unterschiede zwischen den zwei verwendeten PaBV-Isolaten im Nymphensittich auf. Sie zeigt aber auch, dass ein Isolat sich in verschiedenen Individuen derselben Spezies unterschiedlich verhalten kann. Zudem besaßen hohe Antikörpertiter keine schützenden Eigenschaften und früh erkrankte und gestorbene/euthanasierte Tiere wiesen, insbesondere in Versuch II (PaBV-2), zumeist einen geringen Virusgehalt auf. Zieht man Parallelen zu BoDV, so ist anzunehmen, dass geringe Virusmengen ausreichen um klinische Symptome hervorzurufen und dass eine frühe Hochregulation von CD-4+-T-Zellen durch eine hohe Replikationsrate des Virus eher vor dem Ausbruch der Erkrankung schützt. Neben dem Einfluss der PaBV-Variante scheinen viele weitere Faktoren, wie z.B. Immunstatus und Spezies des Wirtes oder der Infektionsweg, eine bedeutende Rolle für den Infektions- und Erkrankungsverlauf zu spielen. Dies wird auch durch die Sentineltiere deutlich, die über einen Zeitraum von 33 Wochen hinweg dauerhaften und engen Kontakt zu den infizierten Vögeln hatten, sich jedoch nicht mit PaBV infizierten. Psittaciform 1 bornavirus is a new member of the family Bornaviridae and was first discovered in 2008 in psittacines suffering from Proventricular Dilatation Disease (PDD). PDD is characterized by a nonpurulent ganglioneuritis and is nearly always fatal. Subsequent experimental infections confirmed a correlation between avian bornaviruses and PDD using a small sample size, and the birds were chronic carriers of other viruses. Aim of this study was to investigate in detail the course of infection and disease of two different isolates of the Psittaciform 1 bornavirus variants Parrot bornavirus (PaBV)-2 and -4 on the basis of seroconversion, PaBV-RNA and clinical signs, and, after necropsy, histopathological alterations as well as PaBV antigen distribution and virus reisolation over 33 weeks using a statistically applicable sample size. Therefore, nine cockatiels each were inoculated intracerebrally (ic) and intravenously (iv) with a PaBV-4-isolate and a PaBV-2-isolate. In addition, one uninfected bird was placed as a sentinel bird in each ic group. In both trials, a persistent PaBV-infection could be induced in 100% of the inoculated birds. First anti-PaBV-antibodies were detected on day six and seven pi (significantly earlier within the PaBV-2 group) and PaBV-RNA in crop and cloacal swabs were detected from day 19 and 27 pi onwards (significantly earlier within the PaBV-4 group) with a constant increase of antibody levels and PaBV-RNA load until the end of the trial. First clinical signs were observed on day 22 and 33 pi with a higher morbidity within the PaBV-2-trial (12 birds) than within the PaBV-4-trial (five birds). A dilated proventriculus was found in seven birds in trial I (PaBV-4) in most cases mildly to moderately dilated. In trial II (PaBV-2) 10 birds revealed a dilated proventriculus in most cases moderately to severely dilated. Lymphoplasmocytic infiltrates characteristic for PDD were identified in all infected birds. PaBV-RNA and antigen were also detected in all infected cockatiels. PaBV did not show a strict neurotropism which is characteristic for BoDV, but rather reveals a broad distribution in numerous tissues with an affinity to the digestive tract (PaBV-2) and nervous tissue (PaBV-4). Finally, Koch s postulates were fulfilled by the successful re-isolation of infectious PaBV from all infected birds. Amount of PaBV-RNA an antigen in Organs as well as replication rate in cell culture depended in the PaBV-2-group on the timespan of infection of the respective bird. Consequently, this study reveals considerable differences between the two isolates in the cockatiel. However, the investigations also demonstrate that one isolate causes different infection and disease patterns in different individuals of one host species. All inoculated birds were persistently infected with PaBV-4 and -2. Nevertheless, the courses of infection and disease differed markedly. High antibody titres did not indicate immunity and early diseased/euthanised birds revealed, especially in trial II, low viral loads. Considering immunopathogenesis of BoDV, it is assumed that low viral replication is sufficient to trigger disease and that an early upregulation of specific CD4+-T-cells, induced by a high viral replication, rather protects against disease onset. Besides the influence of the PaBV variant on the course of infection and disease, many other factors, like e.g. the immune status or species of the host or the route of infection seem to play an important role. This is supported by the sentinel birds, which did not become persistently infected although they were in close contact with the inoculated birds for 33 weeks.