Haemorhagic enteritis virus infection in turkeys: A comparison of virulent and avirulent virus infections, and a proposed pathogenesis

Summary

Five‐week‐old specific‐pathogen‐free turkey poults were inoculated orally with either virulent or avirulent haemorrhagic enteritis virus (HEV) and killed sequentially from 3 h to 10 days post‐inoculation. Tissues were examined by light and electron microscopy, and immunoperoxidase staining.

Lesions produced were similar for both types of virus. The earliest signs of infection were seen in the spleen with proliferation of the white pulp surrounding the ellipsoids on day 3 post‐inoculation. Intranuclear inclusion bodies appeared in lymphoblasts on day 3 and remained until day 5. Necrosis of the white pulp followed the proliferative phase on days 4 and 5, and plasma cells appeared in the red pulp on days 6 and 7. By day 10 the splenic archiecture had returned to normal. The liver contained focal random collections of lymphocytes with occasional hepatocullular necrosis beginning on day 3. The bursa had mild lymphoid depletion in the virulent‐virus‐infected birds on day 6. Bleeding in the duodenum occurred on day 5 in virulent‐virus‐infected birds and was associated with small numbers of necrotic cells in the villus lamina propria. All other organs remained unchanged throughout the study.

A pathogenesis for HEV infection is proposed. Virus replicates in lymphoid cells within the spleen causing first proliferation and then necrosis of the cells followed by production of plasma cells which produce specific antibody. Replication does not occur in any other organ, but virus‐infected lymphocytes from the spleen circulate through the other organs of the bird without causing any visible local alterations. Intestinal bleeding occurs as diapedesis without vascular damage and appears to be initiated by mediators of the inflammatory response.

Resume

Des dindes Exemptes d'Organismes Pathogènes Spécifiés (EOPS) âgées de cinq semaines ont été inoculées par voie orale avec le virus soit virulent soit avirulent de l'entérite hémorragique (HEV). Elles ont ensuite été sacrifiées les unes après les autres à des intervalles allant de 3 heures à dix jours après l'inoculation. Les tissus de multiples organes ont été examinés aux microscopes optique et électronique et par coloration à l'immunoperoxidase.

Les lésions produites étaient similaires avec les deux types de virus. Les premiers symptômes d'infection sont apparus dans la rate avec une prolifération de la pulpe blanche entourant les ellipsoïdes au troisième jour après inoculation. Des corps d'inclusions intranucléaires sont apparus dans les lymphoblastes au troisième jour et sont restés jusqu'au cinquième jour. Une nécrose de la pulpe blanche a suivi la phase de prolifération aux quatrième et cinquième jours et des plasmocytes sont apparus dans la pulpe rouge aux sixième et septième jours. Au dixième jour l'architecture splénique était redevenue normale. Le foie contenait des amas focaux aléatoires de lymphocytes avec une nécrose hépato‐cellulaire intermittente apparaissant au troisième jour. Au sixième jour, la bourse était atteinte de déplétion lymphoïde chez les oiseaux infectés par un virus virulent. Des saignements sont apparus dans le duodénum des oiseaux infectés par un virus virulent au cinquième jour et ils étaient associés à quelques cellules nécrotiques dans la lamina propria des villosités. Tous les autres organes sont demeurés intacts tout au long de l'étude.

Les auteurs proposent une pathogenèse pour les infection à HEV. Le virus se réplique dans les cellules lymphoïdes de la rate et provoque d'abord la prolifération et ensuite la nécrose des cellules, suivies par la multiplication de plasmocytes qui produisent des anticorps spécifiques. La réplication ne se fait dans aucun autre organe, mais les lymphocyres de la rate infectés par le virus circulent dans les autres organes de l'oiseau sans causer d'altération locale visible. Un saignement intestinal se manifeste comme une diapédèse sans dommage vasculaire et semble être causé par les médiateurs de la réponse inflammatoire.

Zusammenfassung

Fünf Wochen alte, spezifisch pathogenfreie Putenküken wurden entweder mit virulentem oder mit avirulentem Virus der hämorrhagischen Enteritis (HEV) oral inokuliert und zwischen 3 Stunden und 10 Tagen danach getötet. Gewebe aus mannigfaltigen Organen wurden licht‐ and elektronenmikroskopisch und mit Hilfe der Immunoperoxidase‐Färbung untersucht.

Die verursachten Läsionen waren bei beiden Virustypen ähnlich. Die frühesten Infektionserscheinungen wurden am 3. Tag nach der Inokulation in der Milz festgestellt, und zwar in Form einer Proliferation der die Milzkörperchen umgebenden weißen Pulpa. Intranukleäre Einschlußkörperchen traten am 3. Tag in Lymphoblasten auf und blieben bis zum 5. Tag erhalten. Der proliferativen Phase folgten am 4. und 5. Tag Nekrosen in der weißen Pulpa, und in der roten Pulpa erschienen am 6. und 7. Tag Plasmazellen. Am 10. Tag hatte sich die Milzstruktur wieder normalisiert. Die Leber enthielt ab 3. Tag herdförmige, zufällige Lym‐phozytenansammlungen mit gelegentlicher Leverzellnekrose. Die Bursa zeigte bei den mit virulentem Virus infizierten Tieren am 6. Tag eine leichte Verarmung an Lymphozyten. Blutungen ins Duodenum kamen am 5. Tag bei den mit virulentem Virus infizierten Tieren vor und waren mit dem Vorliegen von geringen Mengen nekrotischer Zellen in der Lamina Propria der Zotten verbunden. Alle anderen Organe blieben während der Untersuchung unverändert.

Die Autoren machen einen Vorschlag zur Pathogenese der HEV‐infektion. Das Virus vermehrt sich in lymphoiden Zellen in der Milz. Dadurch wird zuerst eine proliferation und dann die Nekrose der Zellen verursacht, gefolgt von der Bildung von Plasmazellen, die spezifische Antikörper produzieren. Die Virusreplikation erfolgt in keinem anderen Organ, aber virusinfizierte Lymphozyten zirkulieren in den anderen Organen des Tieres, ohne irgendwelche sichtbaren lokalen Veränderungen zu verursachen. Die Darmblutung erfolgt als Diapedese ohne Gefäßschädigung und scheint durch Mediatoren der Entzündungsreaktion eingeleitet zu werden.

Resumen

Pavos libres de patógenos específicos, de 5 semanas de edad, fueron inoculados con viras de la enteritis hemorrágica (HEV) virulento o avirulento y sacrificados secuencialmente a partir de las 3 horas hasta los 10 días postinoculación. Se examinaron tejidos de múltiples órganos mediante microscopía óptica y electrónica y mediante immunoperoxidasa.

Las lesiones observadas fueron similares con ambos tipos de virus. Los signos iniciales de la infección se observaron en el bazo y consistieron en una proliferación de la pulpa blanca rodeando a los elipsoides el día 3 postinoculación. Se observaron cuerpos de inclusión intranucleares en los linfoblastos desde el día 3 al 5 postinoculación. A esta fase de proliferarción le sucedió una necrosis de la pulpa blanca en los días 4 y 5, apareciendo células plasmáticas en la pulpa roja durante los días 6 y 7. La arquitectura esplénica era normal el día 10. El hígado contenía grupos, distribuidos al azar, de linfocitos con necrosis hepatocelular ocasional que comenzó el día 3. La bursa tenía el día 6 una depleción linfoide ligera en las aves infectadas con virus virulento. El día 5 se observó una hemorragia en el duodeno en las aves infectadas con virus virulento que estaba asociada a un número reducido de células necróticas en la lámina propia de las vellosidades. Otros órganos no mostraron alteraciones durante todo el estudio.

Los autores proponen una patogenia para la infección por HEV. El virus se replica en las células linfoides del bazo, produciendo primero una proliferación y luego una necrosis de las células seguida por una producción de células plasmáticas que producen anticuerpos específicos. No se observa replicación en otros órganos aunque los linfocitos infectados con el virus dejan el bazo y circulan a través de otros órganos sin producir ninguna alteración local aparente. La hemorragia intestinal es consecuencia de una diapedesis sin lesión vascular y parece iniciarse por mediadores de la respuesta inflamatoria.