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Molecular and Serological Characterization of Hepacivirus Infections in Domestic and Wild Ruminants

The hepatitis C virus (HCV)-related bovine hepacivirus (BovHepV) can cause acute as well as persistent infections in cattle and appears to exhibit liver tropism. However, the true clinical relevance remains to be determined. Prior to this study, the virus had been identified on five continents and was assigned to two genotypes and eight subtypes. In this project, the molecular and serological investigation of bovine and wild ruminant serum samples demonstrated widespread distribution of BovHepV in Bulgarian cattle and sporadic infections in wild ruminants. The molecular analysis of bovine serum samples from Bulgaria (n = 360) revealed presence of BovHepV RNA in 6.9 % of animals and 27 % of cattle herds. Phylogenetic analysis of a partial highly conserved non-structural protein 3 (NS3) coding region demonstrated circulation of highly diverse BovHepV strains in Bulgarian cattle, including three novel subtypes within BovHepV genotype 1. Genomic analysis of wild ruminant sera from Germany (n = 215) and the Czech Republic (n = 67) provided first evidence of BovHepV infection in a red deer. Genomic and phylogenetic analysis based on a partial NS3 coding sequence suggests that this hepacivirus represents a novel BovHepV subtype within the only recently described genotype 2, raising the possibility for cross-species transmission between the domestic and wild ruminant population. A serological assay for detection of BovHepV-specific antibodies has only been described in one study to date. For this reason, here, a recombinant nano luciferase (NLuc)-BovHepV NS3 fusion protein was expressed in Cos-1 cells and used for validation and establishment of a luciferase immunoprecipitaion system (LIPS) assay. This assay showed enhanced signal strength, stability, and sensitivity compared to the previously established BovHepV LIPS assay using renilla luciferase (Ruc). Application of LIPS to bovine serum samples from Bulgaria showed a presence of BovHepV NS3-specific antibodies in 10 % of samples and 43 % of cattle herds and indicates that the humoral immune response is involved in viral clearance. In contrast, only few and moderate humoral responses were observed in wild ruminants from Germany. Taken together, the results of this study provide further insights into the distribution, genetic variability, and host range of BovHepV. 

Das mit dem Hepatitis-C-Virus (HCV) verwandte bovine Hepacivirus kann akute und persistierende Infektionen bei Rindern verursachen und scheint einen Lebertropismus aufzuweisen. Die tatsächliche klinische Relevanz ist jedoch noch nicht bekannt. Vor Beginn dieser Studie wurde das Virus auf fünf Kontinenten beschrieben und in zwei Genotypen und acht Subtypen eingeteilt. In diesem Projekt wurden Serumproben von Rindern und Wildwiederkäuern auf BovHepV RNA und Antikörper untersucht. Die Ergebnisse deuten auf eine weite Verbreitung in Rindern aus Bulgarien und auf sporadische Infektionen in Wildwiederkäuern hin. Von den insgesamt 360 untersuchten Rinderserumproben aus Bulgarien waren 6,9 % positiv für BovHepV RNA. Die phylogenetische Analyse zeigte die Zirkulation von diversen Virusvarianten, einschließlich drei neuer Subtypen innerhalb des BovHepV Genotyp 1. Die genomische Analyse von Wildwiederkäuerseren aus Deutschland und Tschechien erbrachte den ersten Nachweis für eine BovHepV Infektion in einem Rotwild. Die phylogenetische Analyse legt nahe, dass dieses Hepacivirus einen neuen BovHepV Subtyp innerhalb des erst kürzlich beschriebenen Genotyp 2 darstellt, was die Möglichkeit einer artübergreifenden Übertragung zwischen Haus- und Wildwiederkäuern eröffnet. Ein serologischer Assay zum Nachweis von BovHepV-spezifischen Antikörpern wurde bisher nur in einem Paper beschrieben. In dieser Studie wurde daher ein rekombinantes Nano Luciferase- BovHepV NS3 Fusionsprotein in Cos-1 Zellen exprimiert und zur Validierung und Etablierung eines Luciferase Immunpräzipitation Systems (LIPS) verwendet. Dieser Assay zeigte eine verbesserte Signalstärke, Stabilität und Sensitivität im Vergleich zu dem zuvor etablierten BovHepV LIPS Assay basierend auf der Renilla Luciferase. Die Untersuchung von Rinderserumproben aus Bulgarien erbrachte einen Nachweis von BovHepV spezifischen Antikörpern in 10 % der Proben und 43 % der Rinderherden und deutet auf eine Beteiligung der humoralen Immunreaktion an der Virusbeseitigung hin. Im Gegensatz dazu wurden bei Wildwiederkäuern nur wenige und schwache serologische Reaktionen festgestellt. Insgesamt bieten die Ergebnisse dieser Studie weitere Einblicke in die Verbreitung, genetische Variabilität und das Wirtsspektrum des bovinen Hepacivirus. 

 

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