Untersuchung zur Transmission, Virusverbreitung und Pathogenität der Zecken-übertragenen Flaviviren Tick-borne encephalitis Vrius und Langat Virus in Mäusen

Abstract

Die durch Zecken übertragene Enzephalitis (engl.: tick-borne encephalitis = TBE) ist eine durch Arthropoden übertragene Viruserkrankung (arboviral), die durch eine schwere Erkrankung des Zentralnervensystems (ZNS) im Menschen gekennzeichnet ist. Die Fähigkeit des Tick-borne encephalitis Virus (TBEV), eine Erkrankung des ZNS zu verursachen, hängt von seiner Fähigkeit ab, in das Gehirn einzudringen. Welche Mechanismen für die Neurovirulenz und Neuroinva-sion verantwortlich sind, ist bisher unbekannt. In dieser Arbeit wurden verschiedene Infektionswege sowie eine mögliche horizontale Trans-mission von TBEV und dem Langat Virus (LGTV) analysiert. Es wurden mögliche Eintrittswege in das Gehirn untersucht. Zuletzt wurde die Pathogenität und die Immunreaktion des virulen-ten TBEV Stammes Torö-2003 mit dem weniger pathogenen Stamm MucArHB171/11 (HB171/11) verglichen. Eine horizontale Übertragung konnte für TBEV und LGTV im Mausmodell nachgewiesen wer-den. Voraussetzungen für die Übertragung waren eine hohe Viruslast beim Donor und ein sus-zeptibler Empfänger. Die Infektion konnte ohne direkten Körperkontakt erfolgen. Eine Über-tragung über Schmierinfektionen ist wahrscheinlich, weil hohe Mengen viraler RNA in Urin und Kot nachgewiesen wurden. Eine Infektion über verschiedene Infektionswege führt zur Erkrankung von Mäusen. Die di-rekte Invasion des Gehirns über olfaktorische Rezeptorneuronen scheint unwahrscheinlich, da eine intranasale Infektion zu einem verzögerten Krankheitsverlauf führt. Wahrscheinlicher er-scheint eine Neuroinvasion über die Blut-Liquor-Schranke, da die tiefen zervikalen Lymphkno-ten als drainierende Lymphknoten des Gehirns, früher mit LGTV infiziert sind, als umliegende oberflächliche zervikale Lymphknoten. Einzelne Veränderungen in der Aminosäuresequenz wurden zwischen Torö-2003 und HB171/11 festgestellt. Überlebensstudien zeigten eine geringere Pathogenität und Neurovi-rulenz von HB171/11. Zudem gab es eine frühere und stärkere proinflammatorische Zytokin-Antwort in den HB171/11 Mäusen. Dies könnte bedeuten, dass die unterschiedlich regulierte Immunreaktion einen Einfluss auf die Neuroinvasion und Neurovirulenz in den HB171/11 Mäusen haben könnte. Diese Arbeit liefert neue Erkenntnisse in der Transmission, Virusverbreitung sowie Neuropa-thogenese von TBEV und LGTV.

The Tick-borne encephalitis (TBE) is an arthropod-borne viral disease (arboviral) that is char-acterized by a severe disease of the central nervous system (CNS) in humans. The ability of the Tick-borne encephalitis virus (TBEV) to cause disease of the CNS depends on its ability to infil-trate the brain. The underlaying mechanisms for neurovirulence and neuroinvasion remain unknown. In this work, different infection routes as well as a possible horizontal transmission of TBEV and the Langat virus (LGTV) were analyzed. Possible entry routes into the brain were exam-ined. Finally, the pathogenicity and the immune reaction of the virulent TBEV strain Torö-2003 were compared with the less pathogenic strain MucArHB171/11 (HB171/11). Horizontal transmission was demonstrated for TBEV and LGTV in the mouse model. A high viral load in the donor and a sensitive recipient were required for transmission. The infection could take place indirect without direct contact. Transmission via smear infections is likely because high levels of viral RNA have been found in urine, feces and secrets. An Infection through various infection routes leads to disease in mice. The direct invasion of the brain via olfactory receptor neurons seems unlikely, since intranasal infection leads to a delayed course of the disease. Neuroinvasion across the blood-cerebrosinal fluid barrier ap-pears more plausible, since the deep cervical lymph nodes, as draining lymph nodes of the brain, are infected earlier with LGTV than the surrounding superficial cervical lymph nodes. Single changes in the amino acid sequence were found between Torö-2003 and HB171/11. Survival studies showed a lower pathogenicity and neurovirulence of HB171/11. In addition, there was an earlier and stronger proinflammatory cytokine response in the HB171/11 mice. This could mean that the differently regulated immune reaction could have an influence on the neuroinvasion and neurovirulence in the HB171/11 mice. This work provides new insights into the transmission, virus spread and neuropathogenesis of TBEV and LGTV.