Establishment of bovine nasal epithelial cell cultures and infection with Bovine Viral Diarrhea Virus and Bovine Herpesvirus 1

Das bovine respiratorisch Syndrom ist eine weltweit verbreitete, wirtschaftlich bedeutende Erkrankung des Rindes. Der multifaktorielle Krankheitskomplex entsteht durch eine Kombination aus viralen und bakteriellen Erregern, einem geschwächten Immunsystem und externen Faktoren. Das Bovine Virusdiarrhoe-Virus (BVDV) und das Bovine Herpesvirus 1 (BHV-1) spielen eine wichtige Rolle in der Entstehung der Krankheit. Die Wechselwirkungen von Erregern in den oberen Atemwegen, wie die zwischen BVDV und BHV-1, sind entscheidend für den frühen Krankheitsverlauf. Primäre Zellkulturmodelle der oberen Atemwege des Rindes sind daher ein wichtiges und limitiert erforschtes und etabliertes Instrument zur Untersuchung dieser Wechselwirkungen. In der vorliegenden Studie wurden konfluente, polarisierte primäre bovine Nasenepithelzell-Filterkulturen verwendet, um die Infektionsdynamik und die Wechselwirkungen von BVDV und BHV-1 in den oberen Atemwegen von Rindern zu untersuchen. Das Ziel der Studie ist es fundamentale Aspekte von BVDV und BHV-1 Infektionen in der nasalen Schleimhaut zu charakterisieren, inklusive Virusvermehrung, Virusausscheidung. und den Effekt auf die Epithelzellbarriere. Die primären Nasenepithelzell-Filterkulturen bestehen aus Basalzellen, welche für eine BVDV-Infektion von der apikalen und basolateralen Seite empfänglich waren. Ergebnisse zeigen eine progressive Virusgenomreplikation und apikale Virion-Ausscheidung ohne Beeinflussung der Barrierefunktion. Die Virusreplikation und Freisetzung von BVDV wurde durch den Infektionsweg nicht beeinflusst. Eine BHV-1-Infektion induzierte schnelle zellschädigende Effekte, was zu einem Verlust der Barrierefunktion führte. Die apikale Freisetzung von BHV-1 und die virale Genomreplikation waren robust, und basolaterale Titer wurden erst nach einem Verlust der epithelialen Barrierefunktion nachgewiesen, wahrscheinlich aufgrund passiver Diffusion. Superinfektionsexperimente zeigten, dass eine vorliegende BVDV-Infektion keinen Einfluss auf die Replikation oder Virusausscheidung einer nachfolgenden BHV-1 Infektion hatte. Die Schädigung der epithelialen Barriere durch die Zellschädigenden Effekte von BHV-1 wurde ebenfalls nicht beeinflusst. Das etablierte Primärzellkultur-Modell bietet eine physiologisch relevante Plattform zur Untersuchung grundlegender und komplexer Virus-Wirt-Interaktionen in den oberen Atemwegen von Rindern. Seine nachgewiesene Anwendbarkeit für Mono- und Ko-infektionen macht es für zukünftige Untersuchungen zu respiratorischen Pathogenen, der Dynamik viraler Koinfektionen und Interventionsstrategien bestens geeignet. Über das bovine respiratorische Syndrom hinaus könnte dieses Modell angepasst und entwickelt werden, um andere luftübertragene Rinderpathogene zu untersuchen, Impfstoffkandidaten zu evaluieren und antivirale Ansätze unter kontrollierten In-vitro-Bedingungen zu testen.