viral diseases - mechanisms of microbial infections

Upload: polypeptide

Post on 07-Jul-2018

223 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    1/105

     

    •   TARGET CELLS, VIRAL PATHOGENICITY, AND 

    VIRAL REPLICATION CYCLE. –  Ligand (viral envelope or capsid proteins)‐receptor 

    common to all cells are used by viruses to attach 

     –  Enveloped, non‐enveloped virus

     –    s.  v rus  n rep ca on cyc e

    1

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    2/105

    Fig. 4‐30  Ligand‐receptor interactions. Ligand (viral envelope or capsid proteins)‐receptor 

    (host cell membrane proteins) interactions common to all cells are used by viruses to attach 

    to and infect specific target cells.2

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    3/105

    Fig. 4‐32A Morphology of  viruses. A, Nonenveloped viruses. They attach to host cells using a 

    protein coat (viral coat, capsid, capsomeres) and usually kill infected cells to release newly 

    formed virus. B, Enveloped viruses. They attach to host cells using a viral envelope and usually 

    do not kill infected cells to release newly formed virus. (From Goering R, Dockrell H, Roitt I, et al: 

    Mims’  

    medical  

    microbiology, ed 4, St. Louis, 2008, Mosby.)3

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    4/105

    Fig. 4‐32B Morphology of  viruses. A, Nonenveloped viruses. They attach to host cells using a protein coat 

    ,  ,  .  ,  

    viruses. They attach to host cells using a viral envelope and usually do not kill infected cells to release newly formed virus. (From Goering R, Dockrell H, Roitt I, et al: Mims’  medical  microbiology,  ed 4, St. Louis, 2008, 

    Mosby.)4

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    5/105

    Fig. 4‐31 Virus replication cycle. Stages in the 

    infection, replication, and egress of  a virus in a 

    target cell. Several thousand virus particles 

    may be formed within each infected cell. (From 

    Rosenthal KS, Tan JS: Rapid  review  

    microbiology  

    and  

    immunology, ed 2, St. Louis, 

    2007, Mosby.)5

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    6/105

    Fig. 4‐33A Replication of  DNA and RNA 

    viruses. (From Goering R, Dockrell H, Roitt I, et 

    al: Mims’  medical  microbiology, ed 4, St. Louis, 

    2008, Mosby.)

    6

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    7/105

    Fig. 4‐33B Replication of  DNA and RNA 

    viruses. (From Goering R, Dockrell H, Roitt I, et 

    al: Mims’  

    medical  

    microbiology, ed 4, St. Louis, 

    2008, Mosby.)

    7

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    8/105

    Fig. 4‐34 Actions of  viral proteins.

     

    affect normal cell function through 

    mechanisms illustrated here. (From 

    Kumar V Abbas A Fausto N et al: 

    Robbins 

    Cotran pathologic 

    basis 

    of  

    disease, ed 8, Philadelphia, 2009, 

    Saunders.)

    8

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    9/105

     

    ru ence  e erm na es –    Control the process involved in

    •   Replication, including attachment to, replication in, and release of  virus from 

    •   Escaping, modulating, or suppressing the host innate and adaptive immune response 

    •   Purpose?

      Mechanism of  genomic change –    Genomic variation, genetic diversity, acquired new virulent 

    determinates

     –    Genetic drift, spontaneous mutation

     –    Genetic shift, •   reassortment•   recombination, 

    •   Defective interfering  virus

    •   major change of  virus protein 

    9

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    10/105

    Fig. 4‐35 Antigenic shifts in influenza virus. One theory proposes that antigenic shifts occur when a human 

    influenza virus  blue   and an avian influenza virus  red  coinfect a s ecies that is  ermissive for both. The 8 

    ssRNA strands are co‐expressed in the same infected cell, resulting in mixing of  the strands so that a hybrid 

    virus can be produced. The hybrid virus indicated here contains all the genetic information of  the original 

    virus that infected humans, but contains a new hemagglutinin (HA)‐containing strand from the avian virus. 

    s v rus expresses a new  an gen an   w   e  ess suscep e  o res ua  mmun y  a   norma y 

    provides partial protection against yearly influenza infections. (From McCance KL: Pathophysiology: 

    The biologic

     

    basis 

     for  

    disease 

    in 

    adults 

    and  

    children, ed 6, St. Louis, 2010, Mosby.)   10

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    11/105

     

    •   Defense mechanism

     –  Infection? Susce tibilit ?

     –  Innate and adaptive immune system

      . 

    •   i.e., T cell function, Interferon 

    11

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    12/105

    Fig. 4‐36 Possible

     roles

     for

     T lymphocytes

     in

     immunity

     to

     intracellular

     microorganisms.

     A, The 

    T lymphocyte activates intracellular killing mechanisms by secretion of  cytokines such as IFNγ, 

    e.g., in a macrophage. B, The T lymphocyte directly kills cell and parasite. C, The T lymphocyte 

    destroys vital tissue in the process of  killing the parasite. D, By lysing cells the T lymphocyte 

    allows still‐living parasites to disseminate. E, Parasites released in this way may be phagocytosed

    by a more effective host cell. (From Goering R, Dockrell H, Roitt I, et al: Mims’  

    medical  

    microbiology, ed 4, St. Louis, 2008, Mosby.)  12

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    13/105

    Fig. 4‐37 Actions of  interferon (IFN) in viral infection of  target cells. (From McCance KL: 

    Pathophysiology: 

    The 

    biologic 

    basis 

     for  

    disease 

    in 

    adults 

    and  

    children, ed 6, St. Louis, 2010, 

    Mosby.)

    13

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    14/105

     

    •   Mechanisms of  injury in diseases caused by 

    virus (Table 4‐4) –  Cell lysis

     –   

     –  Inflammation

     –  Neoplastic transformation

     –  Cell dysfunction

    14

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    15/105

    Rinder est(Cattle Plaque, Morbillivirus, Enveloped RNA Virus)

    •   Simi arities wit   t ree vira  iseases in c inica 

    presentation, lesions, causative virus and mechanisms of  infection and spread

     –  Morbillivirus, local, regional and systemic infection 

    and spread and their target cells, canine distemper

     –  Bovine viral diarrhea‐mucosa disease, clinical 

    presentation and lesions –  Parvoviruses, mechanisms used to infect and 

    spread between cells. 

    15

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    16/105

    Rinder est(Cattle Plaque, Morbillivirus, Enveloped RNA Virus)

    •   ec an sms o   n ury:  ys unc on an   ea   o   mucosa  ep e a  ce s,  en r c ce s,  ce s, 

    lymphocytes and macrophage in GI

    •   Lesions: erosions, ulcerations and hemorrhages of  the oral cavity and small intestine over Peyer’s patch. 

    Edema and hemorrhage in the mesentery lymph node.

    •   Virus entry: 

     –    inhaled, deposited on and trapped in the mucosa

     –    Penetrate mucus layer and reach mucosa layer (mechanism?)

     –    n ec on o   sur ace an   reg ona  ymp o   ce s, macrop ages, an   ymp   no e v a  eu ocy e 

    trafficking 

     –    Systemic infection through Leukocyte trafficking or blood circulation.

     –    Enterocyte infection:

    •   GI?

    •   Peyer’s patch then adjacent enterocytes

      Polarized pattern, restricted to the basolateral area, the area nearest to peyer’s patch and M ce s

    •   Mucosal ulceration and shedding virus in alimentary tract 

    •   Has envelope and hemagglutinin/fusion surface glycoproteins for attachment and fusion, Vs. host cell 

    membrane glycoprotein receptor CD150 (signaling lymphocyte activation molecule (SLAM)

     –    SLAM has been demonstrated on the membrane of  lymphocytes, monocytes, macrophages, 

    epithelial cells of  respiratory, alimentary and integumentary systems16

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    17/105

    Fig. 4‐38A Rinderpest.

     A, Oral mucosa, dental pad. Note the erosions and ulcers (arrows) adjacent to the 

    dental pad caused by Rinderpest virus. B, Oral mucosa. Focal aggregates of  epithelial cells in the mucosa are 

    swollen necrotic and some are detached   arrows   . When abraded b in esta or other trauma the 

    mechanical force applied to the lesion in A can separate the epithelium overlying the lesion and it will grow 

    and lead to ulcers or abrasions, depending on depth of  the epithelial loss. Note the acute inflammatory 

    response in the lamina propria. H&E stain. C, Ileum. The mucosa overlying Peyer’s patches is ulcerated and covere   w t   r n m xe   w t   emorr age  arrows   .  s  es on appears to resu t  rom sprea   o   t e v rus 

    from underlying lymphocytes in Peyer’s patches to epithelial cells of  the crypts. D, Epithelial cells of  the 

    crypts are hyperplastic and form syncytia (arrow). In other areas, crypt enterocytes and cells in the adjacent 

    lamina  ro ria are necrotic  arrowhead   and accom anied b   acute inflammation. This  rocess leads to 

    ulceration of  the intestinal mucosa. H&E stain. (A and C courtesy Dr. C. Brown, College of  Veterinary 

    Medicine, The University of  Georgia. B and D courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, 

    University of  Illinois.)  17

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    18/105

    Fig. 4‐38B Rinderpest.

     A, Oral mucosa, dental pad. Note the erosions and ulcers (arrows) adjacent to the 

    dental pad caused by Rinderpest virus. B, Oral mucosa. Focal aggregates of  epithelial cells in the mucosa are 

    swollen, necrotic, and some are detached (arrows). When abraded by ingesta or other trauma, the 

    mechanical force applied to the lesion in A can separate the epithelium overlying the lesion and it will grow 

    and lead to ulcers or abrasions, depending on depth of  the epithelial loss. Note the acute inflammatory 

    response in the lamina propria. H&E stain. C, Ileum. The mucosa overlying Peyer’s patches is ulcerated and 

    from underlying lymphocytes in Peyer’s patches to epithelial cells of  the crypts. D, Epithelial cells of  the 

    crypts are hyperplastic and form syncytia (arrow). In other areas, crypt enterocytes and cells in the adjacent 

    lamina propria are necrotic (arrowhead) and accompanied by acute inflammation. This process leads to 

    ulceration of  the intestinal mucosa. H&E stain. (A and C courtesy Dr. C. Brown, College of  Veterinary 

    Medicine, The University of  Georgia. B and D courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)   18

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    19/105

    Fig. 4‐38C Rinderpest. A, Oral mucosa, dental pad. 

    Note the erosions and ulcers (arrows) adjacent to 

    the dental pad caused by Rinderpest virus. B, Oral 

    mucosa.  oca  agg ega es o   ep e a  ce s  n  e 

    mucosa are swollen, necrotic, and some are 

    detached (arrows). When abraded by ingesta or 

    other trauma, the mechanical force applied to the 

    lesion in A can separate the epithelium overlying the 

    lesion and it will grow and lead to ulcers or abrasions, 

    depending on depth of  the epithelial loss. Note the . 

    H&E stain. C, Ileum. The mucosa overlying Peyer’s

    patches is ulcerated and covered with fibrin mixed 

    with hemorrhage (arrows). This lesion appears to 

    result from spread of  the virus from underlying 

    lymphocytes in Peyer’s patches to epithelial cells of  

    the crypts. D, Epithelial cells of  the crypts are 

    areas, crypt enterocytes and cells in the adjacent 

    lamina propria are necrotic (arrowhead) and 

    accompanied by acute inflammation. This process leads to ulceration of  the intestinal mucosa. H&E 

    stain. (A and C courtesy Dr. C. Brown, College of  

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B

      .  . .  , 

    Medicine, University of  Illinois.)

    19

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    20/105

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    21/105

    Parvovirus Enteritis(non enveloped DNA virus)

    •   an ne an   e ne parvov rus en er s

      Mechanism of  injury is death of  crypt epithelial 

    marrow.

      , hemorrhage, acute inflammation and fibrin exudates

    •   Infection required a host cell‐derived duplex 

    transcri tion tem late  onl   available in cell under S‐phase of  the cell cycle. –  Unable to turn on DNA synthesis in host cells, 

    21

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    22/105

    Parvovirus Enteritis(non enveloped DNA virus)

    •   rus entry:

     –    Inhaled or ingested, deposited on mucosa or trapped in mucus layer

     –    How the virus reach to mucosa layer? –    Spreading: leukocyte trafficking or cell free virus disseminated

     –    Experimentally, virus reach peyer’s patch is earlier before it reach contiguous crypt 

    enterocytes

     –    o ar ze   pattern  n ect on, restr cte   to t e  aso atera area, t e area nearest to peyer s

    patch and M cells

    •   Cell receptor, dog: capsid protein bind to transferrin receptors; cat: neuramini acid and 

    •   Osmotic malabsorption and maldigestion diarrhea, enterocytes killed and sloughed from 

    mucosa after viral replication completion, 

     –    Life s an of enteroc te 48h 

     –    Lost of  supplement of  enterocyte from crypt epithelium

     –    Lost of  digestive function of  enterocyte

     –   

     – 

      Barrier lost and exposed lamina propria –    Fermentation of  bacteria and endotoxin perfusion, enterotoxic shock and DIC   22

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    23/105

    Fig. 7‐160A Parvovirus enteritis, small intestine, dog. A, Segments of  the small intestine are diffusely reddened (active hyperemia of  the mucosa), and the serosal

     

    intestine is necrotic. Note the roughened, granular, focally petechiated, and focally sloughing mucosa. (A courtesy College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois. Bcourtesy Department of  Veterinary Biosciences, College of  Veterinary Medicine, The 

    ’  ,  , University of  Georgia.)

    23

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    24/105

    24

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    25/105

    25

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    26/105

    26

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    27/105

    27

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    28/105

    Transmissible Gastroenteritis

    (Enveloped RNA virus)

    •   Mec an sm o   n ury  s  ys unct on an   eat   o   ep t e a  ce s  v us enterocytes  

    covering tip and sides of  intestinal villi.

    •   Lesions: congestion and thinning of  small GI wall, shortening (atrophy) of  villi. 

    •   Virus entry: 

     –    Ingestion and swallowing

     –   

     –    Viral envelope S protein facilitates its entry into villus enterocytes•   Bind sialic acid (mucin like glycoproteins) in the mucus

    •   Bind aminopeptidase N, expressed on apica  sur ace o   vi us enterocytes

    •   Cell killed and sloughed, but could be replaced

    •  A malabsorption osmotic diarrhea occurred

    •   Carbohydrate accumulated, bacterial fermentation, denuded epithelium may be 

    susceptible to bacterial toxin which affects cardiovascular and hemodynamic 

    s stem

    28

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    29/105

    ‐. 

    target villus absorptive enterocytes. A,

    Transmissible gastroenteritis virus and 

    villus enterocytes and cause disease. B, Small 

    intestine, villus atrophy. Following the initial 

    loss of  ti   enteroc tes  arrows   the villi 

    contract, reducing the surface area to be reepithelialized. Note the crypt epithelium 

    becomes hyperplastic with numerous mitoses 

    and the villi are covered by a less specialized, 

    usually low cuboidal epithelium. The villus 

    lamina propria is infiltrated by acute inflammatory cells. H&E stain. (A from Goering 

    R, Dockrell H, Roitt I, et al: Mims’  medical  

    microbiology, ed 4, St. Louis, 2008, Mosby. B

    courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary 

    Medicine, University of  Illinois.) 29

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    30/105

    Fig. 4‐39B Mechanism of  viral infections that target villus absorptive enterocytes. A, Transmissible 

    gastroenteritis virus and rotavirus use similar mechanisms to infect villus enterocytes and cause disease. B,Small intestine, villus atrophy. Following the initial loss of  tip enterocytes (arrows), the villi contract, reducing 

    the surface area to be reepithelialized. Note the crypt epithelium becomes hyperplastic with numerous 

    mitoses and the villi are covered by a less specialized, usually low cuboidal epithelium. The villus lamina 

    .  .  ,  ,  , 

    Mims’  medical  microbiology,  ed 4, St. Louis, 2008, Mosby. B courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary 

    Medicine, University of  Illinois.)   30

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    31/105

    Foot and Mouth Disease(Aphthovirus, nonenveloped RNA virus)

    •   ec an sms o   n ury: s m ar  o sw ne ves cu ar  sease and vesicular exanthema of  pigs, cell dysfunction and death 

    leading to intercellular edema (vesiculation), rupture of  vesicles and subsequent erosions and ulcers on the mucosa and skin.

    •  

    •   Inhalation or ingestion, established local infection, then regional lymphoid tissue, then systemic spread

    •   Systemically to infect, replicate in and lysed epithelial cells of  stratum spongiosum of  mucosa and skin resulting in 

    vesicles.•   Capsid protein, VP1‐4 as a ligand; α‐integrin (Vβ1, Vβ3, 

    and Vβ6) expressed in the host cells are used as receptor.

    31

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    32/105

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    33/105

    FMD

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    34/105

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    35/105

    Fig. 4‐40A Foot‐and‐mouth disease. A, Ox. Note the ulcer on the mucosa of  the upper dental 

    pad. Such ulcers begin as fluid‐filled vesicles that rupture usually from the trauma of  mastication 

    or prehension. Vesicles and ulcers that result from their rupture may occur on all mucosae of  

    the body including the dental pad, tongue, gingiva, coronary bands, and teats as examples. B,The mucosa has a large focus of  a previous vesicle, which is now partially filled with edema fluid, 

    fibrin, cellular debris, and acute inflammatory cells forming a pustule. H&E stain. (A courtesy Dr. 

    M. Adsit, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia and Noah’s Arkive, College 

    of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. C. Brown, College of  Veterinary 

    Medicine, The University of  Georgia.) 35

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    36/105

    Fig. 4‐40B Foot‐and‐mouth disease. A, Ox. Note the ulcer on the mucosa of  the upper dental pad. Such 

    u cers  eg n as  u   ‐   e   ves c es t at rupture usua y  rom t e trauma o   mast cat on or pre ens on. 

    Vesicles and ulcers that result from their rupture may occur on all mucosae of  the body including the dental 

    pad, tongue, gingiva, coronary bands, and teats as examples. B, The mucosa has a large focus of  a previous 

    vesicle which is now artiall filled with edema fluid fibrin cellular debris and acute inflammator cells 

    forming a pustule. H&E stain. (A courtesy Dr. M. Adsit, College of  Veterinary Medicine, The University of  

    Georgia and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. C. 

    Brown, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia.)36

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    37/105

    Infectious Bovine Rhinotracheitis(bovine herpesvirus, alphaherpesvirus, enveloped DNA virus)

    •   ec an sms o   n ury,  ea   o   c a e   mucoc aryapparatus) and nonciliated epithelial cells of  the oral, nasal, 

    pharyngeal, and respiratory mucosa.•   Lesions: hyperemia, hemorrhage, edema, and necrosis 

    leading to large areas of  mucosal erosions and ulcers often .

    •   Virus entry:  –    inhaled and ingested , trapped in the mucus 

     –    Ligand‐receptor: •   viral envelope glycoprotein B, C, D are used to attach and enter a 

    variety of  host target cells via an array of  glycoaminoglycan receptor suc   as  erpesv rus entry me ator A, net n 1 an   2  erpes entry protein C and B), and 3‐o‐sulfated heparin sulfate, commonly express on the mucosa epithelium and sensory nerve endings.

    37

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    38/105

    Infectious Bovine Rhinotracheitis(bovine herpesvirus, alphaherpesvirus, enveloped DNA virus)

    •   rus en ry:  –  Gain access to sensory nerve endings in the 

    , retrograde axonal transport and to other CNS •   Nerve cells: reservoir, no MHCII and low concentration of  

    ,  ess  e y  e ng recogn ze   y  mmune surve ance

    •   During latency, not antigen (viral protein) are synthesized

     –  With activation virus re‐establishes its re lication cycle and through axonal transport mechanism spread back to the nerve ending of  the mucosa, infect 

    .

    38

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    39/105

    Infectious Bovine Rhinotracheitis(bovine herpesvirus, alphaherpesvirus, enveloped DNA virus)

    •   erpes pro e ns –    Disrupt the synthesis of  the interferon

     –    Block the reco nition of  virus‐infected cells b   c totoxic T lymphocytes

     –    Block the homing of  T lymphocytes to viral‐infected cells

      , 

    thus suppressing the adaptive immune response to virus.•   Infected cells are more susceptible to bacterial infection 

    like pasteurellosis and Mannheimioisis –    Immune suppression

     –   

    endings.

    39

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    40/105

    Fig. 4‐41 Mechanism 

    of  mucosal

     infections

     

    caused by 

    .

    For simplification, the 

    epithelium is 

    represented as one cell thick. (From Goering R, 

    Dockrell H, Roitt I, et al: 

    Mims’  

    medical  

     ,   ,  . 

    Louis, 2008, Mosby.)

    40

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    41/105

    Classical Swine Fever (Hog Cholera, Pestivirus, enveloped RNA virus)

    •   ec an sms o   n ury,  ea   o   en o e a  ce s o   mu p e organ systems and of  hemopoietic cells.

    •   Lesions: hemorrha e in multi le or ans  kidne   and s leen  necrosis in the palatine tonsil.

    •   Viral entry:  –    ngest on an   e y  n a at on, mec an ca  trans er  ve c e or 

    instruments) –    Infect and replicate in tonsil crypt

     –    How to penetrate mucus layer?

     –    Erns and E2 and other envelop glycoproteins are ligand and bind 

    to cell surface  l cosamino l can like he arin sulfate –    Leukocyte trafficking and cell free viremia, regional replication 

    and systemic spreading

    41

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    42/105

    Classical Swine Fever (Hog Cholera, Pestivirus, enveloped RNA virus)

    •   n ot e a  n ury

     –    Infected macrophages interact with cells by adhering to  and migrating through 

    endothelium, likely by activating the leukocytes adhesion cascade

     –    ec   n u y  o  n ec e   en o e a  ce s cause acu e  n amma o y  esponse.

     –    Lesions: endothelial swelling, degeneration, and necrosis, and acute and chronic 

    inflammation. 

     –    , 

    hemorrhage in many tissues and organs, like in kidney.•   Hemopoietic cell injury

     –    .

     –    Infects and kill these cells, 

     –    Severely impaired adaptive immune response

     –   

     –    Decrease number of  phagocytes

     –    Decreased cell mediated immune response

     –   

    42

    Fig. 4‐42A Classical swine fever (hog cholera). Lesions in 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    43/105

    classical swine fever are similar to those observed in 

    ‐ 

    for lesions of  African swine fever. A, The tonsil (of  

    the 

    soft  

     palate), a tissue of  choice for isolation and identification of  

    the virus, contains foci of  hemorrhage and necrosis 

    arrows , t e resu t o   necros s o   mucosa  ep t e a  ce s  n 

    tonsillar crypts and necrosis of  the adjacent endothelial 

    cells and lymphocytes in the lamina propria from infection 

    with virus. B   Kidne . The cortical surface has numerous 

    randomly distributed petechia caused by injury to and 

    subsequent necrosis of  endothelial cells following their 

    infection with classical swine fever virus. C, Mesenteric 

    ymp   no es  arrows   are en arge   an   congeste   ue to 

    vascular injury caused by virus, resulting in blood in the subcapsular sinuses. D, Tonsillar crypt lymphoid nodules. 

    Note the focal necrosis of  l m hoc tes  ri ht  lower  hal   o 

    image) in the nodules caused by infection with virus. H&E 

    stain. (A courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island Animal Disease 

    Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, 

    e  n vers ty o   eorg a.  courtesy  r.  .  regg,  um 

    Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C courtesy 

    Dr. M.D. McGavin  Colle e of  Veterinar   Medicine 

    University of  Tennessee. D courtesy Dr. J.F. Zachary, College 

    of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.) 43

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    44/105

    F g. 4‐4 B ass ca  sw ne  ever  og c o era . Les ons  n c ass ca  sw ne  ever are s m ar to t ose o serve  

    in African swine fever, but usually less severe. See Fig. 4‐43 for lesions of  African swine fever. A, The tonsil (of  the

     

    soft  

     palate), a tissue of  choice for isolation and identification of  the virus, contains foci of  hemorrhage 

    and necrosis  arrows   the result of  necrosis of  mucosal e ithelial cells in tonsillar cr ts and necrosis of  the 

    adjacent endothelial cells and lymphocytes in the lamina propria from infection with virus. B, Kidney. The 

    cortical surface has numerous randomly distributed petechia caused by injury to and subsequent necrosis of  

    endothelial cells following their infection with classical swine fever virus. C, Mesenteric lymph nodes (arrows)

    are en arge   an   congeste   ue to vascu ar  n ury cause   y v rus, resu t ng  n  oo   n t e su capsu ar

    sinuses. D, Tonsillar crypt lymphoid nodules. Note the focal necrosis of  lymphocytes (right  lower  half  of  

    image) in the nodules caused by infection with virus. H&E stain. (A courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island 

    Animal Disease Center and Noah’s Arkive  Colle e of  Veterinar   Medicine  The Universit   of  Geor ia. B

    courtesy Dr. D. Gregg, Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, 

    The University of  Georgia. C courtesy Dr. M.D. McGavin, College of  Veterinary Medicine, University of  Tennessee. D courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      44

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    45/105

    F g. 4‐4 ass ca  sw ne  ever  og c o era . Les ons  n c ass ca  sw ne  ever are s m ar to t ose o serve  

    in African swine fever, but usually less severe. See Fig. 4‐43 for lesions of  African swine fever. A, The tonsil (of  the

     

    soft  

     palate), a tissue of  choice for isolation and identification of  the virus, contains foci of  hemorrhage 

    and necrosis  arrows   the result of  necrosis of  mucosal e ithelial cells in tonsillar cr ts and necrosis of  the 

    adjacent endothelial cells and lymphocytes in the lamina propria from infection with virus. B, Kidney. The 

    cortical surface has numerous randomly distributed petechia caused by injury to and subsequent necrosis of  

    endothelial cells following their infection with classical swine fever virus. C, Mesenteric lymph nodes (arrows)

    are en arge   an   congeste   ue to vascu ar  n ury cause   y v rus, resu t ng  n  oo   n t e su capsu ar

    sinuses. D, Tonsillar crypt lymphoid nodules. Note the focal necrosis of  lymphocytes (right  lower  half  of  

    image) in the nodules caused by infection with virus. H&E stain. (A courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island 

    Animal Disease Center and Noah’s Arkive  Colle e of  Veterinar   Medicine  The Universit   of  Geor ia. B

    courtesy Dr. D. Gregg, Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, 

    The University of  Georgia. C courtesy Dr. M.D. McGavin, College of  Veterinary Medicine, University of  Tennessee. D courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      45

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    46/105

    F g. 4‐4 D ass ca  sw ne  ever  og c o era . Les ons  n c ass ca  sw ne  ever are s m ar to t ose o serve  

    in African swine fever, but usually less severe. See Fig. 4‐43 for lesions of  African swine fever. A, The tonsil (of  the

     

    soft  

     palate), a tissue of  choice for isolation and identification of  the virus, contains foci of  hemorrhage 

    and necrosis  arrows   the result of  necrosis of  mucosal e ithelial cells in tonsillar cr ts and necrosis of  the 

    adjacent endothelial cells and lymphocytes in the lamina propria from infection with virus. B, Kidney. The 

    cortical surface has numerous randomly distributed petechia caused by injury to and subsequent necrosis of  

    endothelial cells following their infection with classical swine fever virus. C, Mesenteric lymph nodes (arrows)

    are en arge   an   congeste   ue to vascu ar  n ury cause   y v rus, resu t ng  n  oo   n t e su capsu ar

    sinuses. D, Tonsillar crypt lymphoid nodules. Note the focal necrosis of  lymphocytes (right  lower  half  of  

    image) in the nodules caused by infection with virus. H&E stain. (A courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island 

    Animal Disease Center and Noah’s Arkive  Colle e of  Veterinar   Medicine  The Universit   of  Geor ia. B

    courtesy Dr. D. Gregg, Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, 

    The University of  Georgia. C courtesy Dr. M.D. McGavin, College of  Veterinary Medicine, University of  Tennessee. D courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      46

    Af i S i F

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    47/105

    African Swine Fever 

    (Asfivirus, enveloped DNA virus)

    •   Mechanisms of  injury

     –   Similar to CSFV

     –   But more severe

    •   Virus entry

     –   In addition to the entry routes of  CSFV, African swine fever 

    virus can gain access to the blood vascular system and 

     –  Hemopoietic cell injury

     –    ra  g ycopro e n p , p , an   p   are  e  gan s or  e 

    attachment and entering into target cells, receptor is not 

     – 

      DIC leading to collapse of  the circulatory system and shock is likel   the cause of  death in the infected  i s.

    47

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    48/105

    Fig. 4‐43A African

     swine

     fever. Lesions in African swine fever are similar to those observed in classical 

    swine fever, but usually much more severe. See Fig. 4‐42 for lesions of  classical swine fever. A, Epicardium

    and ericardial cavit . The e icardium and sub acent m ocardium have numerous randoml distributed 

    ecchymoses caused by injury to and subsequent necrosis of  endothelial cells from infection with African 

    swine fever virus. Note the accumulation of  a fibrinous effusion in the pericardial cavity. B, Splenomegaly, 

    bloody spleen. The spleen is congested with blood and friable as a result of  vascular damage caused by the 

    v rus. Lymp   no es  not s own  ere   are a so congeste   an   e ematous  see c ass ca  sw ne  ever .  ,

    Endothelial cells and lymphoid cells of  white pulp of  the spleen are necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). H&E 

    stain. D, Endothelial cells lining sinusoids of  the liver are necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). Also note the 

    necrosis of some he atoc tes. H&E stain.   A courtes Dr. C. Brown Colle e of Veterinar Medicine The 

    University of  Georgia. B courtesy Dr. D. Gregg, Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College 

    of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C and D Courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      48

    Fig. 4‐43B African swine fever. Lesions in African 

    swine fever are similar to those observed in classical 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    49/105

    swine fever, but usually much more severe. See Fig. 

    4‐4   or  es ons o   c ass ca  sw ne  ever. A,

    Epicardium and pericardial cavity. The epicardiumand subjacent myocardium have numerous randomly 

    distributed ecch moses caused b   in ur   to and 

    subsequent necrosis of  endothelial cells from 

    infection with African swine fever virus. Note the 

    accumulation of  a fibrinous effusion in the per car a  cav y.  ,   p enomega y,  oo y sp een. 

    The spleen is congested with blood and friable as a 

    result of  vascular damage caused by the virus. Lymph 

    nodes  not shown here   are also con ested and 

    edematous (see classical swine fever). C, Endothelial 

    cells and lymphoid cells of  white pulp of  the spleen 

    are necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). H&E stain. D,

    n o e a  ce s  n ng s nuso s o   e  ver are 

    necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). Also note the 

    necrosis of  some hepatocytes. H&E stain. (A courtesy 

    Dr. C. Brown, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. D. Gregg, Plum 

    Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, 

    College of  Veterinary Medicine, The University of  

    eorg a.  an   our esy  r.  . .  ac ary,  o ege o  

    Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    49

    Fig. 4‐43C African swine fever. Lesions in African 

    swine fever are similar to those observed in classical 

    f

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    50/105

    swine fever, but usually much more severe. See Fig. 

    ‐ or  es ons o   c ass ca  sw ne  ever.  ,

    Epicardium and pericardial cavity. The epicardiumand subjacent myocardium have numerous randomly 

    distributed ecchymoses caused by injury to and 

    subsequent necrosis of  endothelial cells from 

    infection with African swine fever virus. Note the 

    accumulation of  a fibrinous effusion in the 

    pe ca a  cav y.  ,   p enomega y,  oo y sp een. 

    The spleen is congested with blood and friable as a 

    result of  vascular damage caused by the virus. Lymph 

    nodes (not shown here) are also congested and 

    edematous (see classical swine fever). C, Endothelial 

    cells and lymphoid cells of  white pulp of  the spleen 

    are necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). H&E stain. D,

     

    necrotic (e.g., pyknosis, karyolysis). Also note the 

    necrosis of  some hepatocytes. H&E stain. (A courtesy 

    Dr. C. Brown, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. D. Gregg, Plum 

    Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, 

    College of  Veterinary Medicine, The University of  

    .  .  . .  , 

    Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    50

    Fig. 4‐43D African swine fever. Lesions in African swine 

    fever are similar to those observed in classical swine 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    51/105

    fever, but usually much more severe. See Fig. 4‐42 for 

    lesions of  classical swine fever. A, Epicardium and 

    pericardial cavity. The epicardium and subjacent 

    myocardium have numerous randomly distributed 

    of  endothelial cells from infection with African swine 

    fever virus. Note the accumulation of  a fibrinous effusion 

    in the pericardial cavity. B, Splenomegaly, bloody spleen. The spleen is congested with blood and  riable as a result 

    of  vascular damage caused by the virus. Lymph nodes 

    (not shown here) are also congested and edematous 

    see classical swine fever . C  Endothelial cells and 

    lymphoid cells of  white pulp of  the spleen are necrotic 

    (e.g., pyknosis, karyolysis). H&E stain. D, Endothelial cells 

    lining sinusoids of  the liver are necrotic (e.g., pyknosis, 

    aryo ys s . A so note t e necros s o   some  epatocytes. 

    H&E stain. (A courtesy Dr. C. Brown, College of  

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B

    courtes Dr. D. Gre Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The 

    University of  Georgia. C and D Courtesy Dr. J.F. Zachary, 

    College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    51

    African Horse Sickness

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    52/105

    African Horse Sickness

    (Orbivirus, Nonenveloped RNA virus)

    •   s s m ar  o  ue ongue  sease.

    •   The mechanisms of  injury, endothelial cell barrier ‐, 

    endothelial cells.

    •   Characterized vascular injury cause lesions include edema, active hyperemia, petechial and ecchymotichemorrhage in different organs and tissues, 

    ,  , rhabdomyocytic necrosis.

      The virus also infects cells of  dendritic, l m hoid and monocyte‐macrophage system.

    •   Non‐contagious disease of  horses, donkeys, and mules.

    52

    African Horse Sickness

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    53/105

    African Horse Sickness

    (Orbivirus, Nonenveloped RNA virus)

    •   rus en ry

     –    Through bite wound from midges, 

     –    then into vessels 

     –    or cutaneous connective tissue dendritic cells or macro ha es ma carr the virus to circulation or 

    regional LN, then systemic spread.

    •   Viral capsid proteins (VP2 and VP5) are attachment proteins that bind to glycoaminocan on the cell 

    membrane of  target cells.

    •   n o e a  ce s can  e  n ec e   roug   n erac on o   macrop ages w   ac va on o   eu ocy c

    adhesion cascade.

     –    The virus can be replicated in the endothelial cells resulting direct injury and inducing acute 

    inflammatory response

     –    Vascular lesions are probably lytic, and characterized by endothelial swelling, degeneration and 

    necrosis

     –    Vasculitis can be occurred after hemorrhage and edema affect the lung (and several organs) and 

    vascular thrombosis leadin   to tissue infarction.•   Necrosis of  rhabdomyocyrtes in the heart

     –    Release of  endogenous catecholamines

     –    Microthrombosis of  myocardial capillaries likely resulting in myocyte ischemia 

    •   NS3, a viral protein inserted in the host cell membrane may be cytotoxic (viroporin that alter host cell 

    membrane permeability. 

    53

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    54/105

    F g. 4‐44A A r can  orse s c ness. A, Pu monary e ema. T e  nter o u ar septa are w e y separate   an  

    distended with edema fluid. Edema fluid is also present in alveoli and alveolar septa. Also note the suffusivehemorrhage of  the visceral pleura. These lesions are caused by infection of  endothelial cells of  the capillaries 

    of  the interlobular and alveolar se ta b   African horse sickness virus resultin   in endothelial cell barrier 

    malfunction and death of  endothelial cells. B, Colonic serosa, petechial and ecchymotic hemorrhages. These 

    lesions are also caused by infection of  and damage to endothelial cells. C, Lung, interlobular edema. The 

    interlobular septum and alveoli contain edema fluid. Capillaries and venules are surrounded by bronchiole‐

    assoc ate   ymp o   t ssue  .  sta n.  ,   g er magn cat on o   .   e e n o t e a  ce s o   venu esare swollen, have vacuolated and reticulated cytoplasm, and large reactive nuclei consistent with responses 

    to injury caused by infection of  these cells by African horse sickness virus, but is not pathognomonic. Note 

    the bronchiole‐associated l m hoid tissue  BALT .  A courtes   Dr. D. Gre   Plum Island Animal Disease 

    Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, 

    Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C and D courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      54

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    55/105

    F g. 4‐44B A r can  orse s c ness. A, Pu monary e ema. T e  nter o u ar septa are w e y separate   an  

    distended with edema fluid. Edema fluid is also present in alveoli and alveolar septa. Also note the suffusivehemorrhage of  the visceral pleura. These lesions are caused by infection of  endothelial cells of  the capillaries 

    of  the interlobular and alveolar se ta b   African horse sickness virus resultin   in endothelial cell barrier 

    malfunction and death of  endothelial cells. B, Colonic serosa, petechial and ecchymotic hemorrhages. These 

    lesions are also caused by infection of  and damage to endothelial cells. C, Lung, interlobular edema. The 

    interlobular septum and alveoli contain edema fluid. Capillaries and venules are surrounded by bronchiole‐

    assoc ate   ymp o   t ssue  .  sta n.  ,   g er magn cat on o   .   e e n o t e a  ce s o   venu esare swollen, have vacuolated and reticulated cytoplasm, and large reactive nuclei consistent with responses 

    to injury caused by infection of  these cells by African horse sickness virus, but is not pathognomonic. Note 

    the bronchiole‐associated l m hoid tissue  BALT .  A courtes   Dr. D. Gre   Plum Island Animal Disease 

    Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, 

    Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C and D courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.

      55

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    56/105

    F g. 4‐44 A r can  orse s c ness. A, Pu monary e ema. T e  nter o u ar septa are w e y separate   an  

    distended with edema fluid. Edema fluid is also present in alveoli and alveolar septa. Also note the suffusivehemorrhage of  the visceral pleura. These lesions are caused by infection of  endothelial cells of  the capillaries 

    of  the interlobular and alveolar se ta b   African horse sickness virus resultin   in endothelial cell barrier 

    malfunction and death of  endothelial cells. B, Colonic serosa, petechial and ecchymotic hemorrhages. These 

    lesions are also caused by infection of  and damage to endothelial cells. C, Lung, interlobular edema. The 

    interlobular septum and alveoli contain edema fluid. Capillaries and venules are surrounded by bronchiole‐

    assoc ate   ymp o   t ssue  .  sta n.  ,   g er magn cat on o   .   e e n o t e a  ce s o   venu esare swollen, have vacuolated and reticulated cytoplasm, and large reactive nuclei consistent with responses 

    to injury caused by infection of  these cells by African horse sickness virus, but is not pathognomonic. Note 

    the bronchiole‐associated l m hoid tissue  BALT .  A courtes   Dr. D. Gre   Plum Island Animal Disease 

    Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, 

    Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C and D courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

      56

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    57/105

    Fig. 4‐44D African horse sickness. A, Pulmonary edema. The interlobular septa are widely separated and 

    distended with edema fluid. Edema fluid is also present in alveoli and alveolar septa. Also note the suffusivehemorrhage of  the visceral pleura. These lesions are caused by infection of  endothelial cells of  the capillaries 

    of the interlobular and alveolar se ta b African horse sickness virus resultin in endothelial cell barrier 

    malfunction and death of  endothelial cells. B, Colonic serosa, petechial and ecchymotic hemorrhages. These 

    lesions are also caused by infection of  and damage to endothelial cells. C, Lung, interlobular edema. The 

    interlobular septum and alveoli contain edema fluid. Capillaries and venules are surrounded by bronchiole‐

    associated lymphoid tissue  BALT . H&E stain. D, Higher magni ication o   C. The endothelial cells o   venulesare swollen, have vacuolated and reticulated cytoplasm, and large reactive nuclei consistent with responses 

    to injury caused by infection of  these cells by African horse sickness virus, but is not pathognomonic. Note 

    the bronchiole‐associated l m hoid tissue BALT .   A courtes Dr. D. Gre Plum Island Animal Disease 

    Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, 

    Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C and D courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    57

    Equine Polioencephalitis‐Polioencephalomyelitis

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    58/105

    Equine Polioencephalitis Polioencephalomyelitis

    (Alphavirus, Enveloped RNA virus)

      ,  .

    •   Lesions: active hyperemia, vasculitis, hemorrhage, and yellow‐white‐gray area of  necrosis in gray matter of  the nervous system, especially in spinal 

    .•   A group of  three disease (arbovirus …), 

     –    Eastern equine encephalomyelitis, 

     –    , 

     – 

      Venezuelan equine encephalomyelitis.  –    St. Louis encephalomyelitis is the human counted part disease.

    •   V ra  entry, mosqu toes  tes

     –    Free virus and cell associated virus (macrophage or dendritic cell engulfed), regional and systemic spread 

     –    Cause necros s  n t e mye o   ce s  n  one marrow an   ymp ocytes in lymph nodes and spleen.

    •   Mechanism of  CNS injury is undetermined 

    58

    Equine Polioencephalitis‐Polioencephalomyelitis

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    59/105

    Equine Polioencephalitis Polioencephalomyelitis

    (Alphavirus, Enveloped RNA virus)

    •   ra  enve ope con a ns  wo mem rane‐anc ore  glycoprotein, E1 and E2

     – 

      Attachment protein E2 –   Fusion protein E1 is used to enter cell through endocytosis

    •   Proinflammatory cytokine, such as IFN‐r and anti‐  ,  ‐

    lymphocytes, making it more susceptible to infection•   Osteoblast provides viral replication in Eastern equine 

    encephalomyelitis.

     Polioencephalitis‐Polioencephalomyelitis (Flavirus, enveloped virus) are similar to previous one.

    59

    Fig. 4‐45 Mechanism of  

    arbovirus and West Nile virus 

    infections M/O Macrophage;

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    60/105

    infections. M/O, Macrophage; 

    NK, natural killer cell. (From 

    Goering R, Dockrell H, Roitt I, et 

    al: Mims’  

    medical  

    microbiology,

    ed 4, St. Louis, 2008, Mosby.)

    60

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    61/105

    , spinal cord, horse. A, Brain, transverse section at the level of  the hippocampus, horse. The gray matter 

    of  the brainstem has dark red‐to‐black discoloration as a result of  congestion and hemorrhage. The lesion is the result of  viral infection, which has an affinity for neurons; this virus also causes vascular necrosis followed by thrombosis, but this is not common. B, Spinal cord, horse. Note the red‐to‐brown 

    sco orat on o   t e gray matter  n t e  orsa  an   ventra  orns  cause   y congest on an   emorr age . The lesion is the result of  viral infection that has an affinity for neurons; however, this virus can also 

    cause vascular necrosis followed by thrombosis. (Courtesy College of  Veterinary Medicine, University of  Florida; and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia.)   61

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    62/105

    POX

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    63/105

    cowpox  r opoxv rus , s eeppox an   goa pox apr pox , 

    Swinepox[Suipox], Enveloped DNA virus)

    •   Loca , reg ona , an   system c sprea ng us ng monocyte an   macrop age system or 

    cell‐free virus in sheep and goat pox

    •   In skin, virus spreads from migrating macrophages and lymphocytes and infects 

    and replicates in endothelial cells, resulting to direct injury and acute 

    inflammatory response.

    •   Endothelial injury accompanied by vascular dilation, active hyperemia and acute 

    inflammation==macules and papules

    •   Langerhan’s cells are close contact with endothelial cells in Malpighian layer 

    (epidermal) of  the skin, 

     –    the virus may come from endothelial cells or trafficking leukocytes and infect 

    Langerhan’s cells, 

     – 

      then s read virus to conti uous skin e ithelial cells of stratum basale and spinosum. 

     –    Epidermal cells death, forming vesicle with edema and cell debris, 

     –    , 

     –    scar formation after immune response which resolve the viral infection63

    POX

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    64/105

    cowpox  r opoxv rus , s eeppox an   goa pox apr pox , 

    Swinepox[Suipox], Enveloped DNA virus)

    •   Pneumonia (systemic infection), 

     – 

     lesions are variable sized and randoml   distributes pock lesions in the form of  large irregularly shaped 

    lobular area of  consolidation.

     –  hematogenous spread via leukocytes trafficking  in 

    endothelial cells and then to bronchiolar and 

     –  cause cell death and acute inflammation

    64

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    65/105

    Fig. 17‐31 Schematic diagram of  the development of  a poxvirus lesion over time. A, Ballooning degeneration. B,

      .  .  ,Congestion, edema, margination, and migration of  leukocytes (black  dots) form the macule stage. D, Continued epidermal reticular degeneration, epidermal hyperplasia (acanthosis), dermal edema, and perivascular inflammation form the papule stage. E, The vesicle stage develops by coalescing of  areas of  reticular degeneration (disruption of  swollen keratinocytes). F, Inflammatory cells migrate from the dermal vessels into the vesicle and accumulate in the vesicle to form the  ustule sta e. G   The e idermis be ins to  roliferate and becomes more acanthotic  and the old pustule is moved toward the epidermal surface. H, Epidermal hyperplasia progresses with the formation of  elongated epidermal dermal interdigitations,  and the old pustule ruptures to form a crust. Larger pustules can be umbilicated, 

    involve the dermis, and result in scarring. (Redrawn from Dr. Ann M. Hargis, DermatoDiagnostics; and Dr. Pamela E. Ginn, College of  Veterinary Medicine, University of  Florida.)   65

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    66/105

    Fig. 17‐42A Capripoxvirus, skin, lamb. A, The clinical lesions are multifocal coalescing 

    macu es and p aques t at are indurated,  emorr agic, and necrotic  i e y a resu t o  vasculitis. B, Note necrosis of  vessel wall with fibrin deposition, red blood cells, and neutrophils and lymphocytes in the bordering dermis (vasculitis) (arrow). H&E stain. (A courtesy of  Foreign animal  diseases, ed 7, 2008, United States Animal Health Association. B courtesy Dr. A.M. Hargis, DermatoDiagnostics. Photographed from slides provided by Division of  Animal Medicine, Animal Technology Institute Taiwan. 

    From AFIP WSC October 8, 2008, Conference 5, Case III.)   66

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    67/105

    Fig. 17‐44A Swinepox, skin, piglet. A, Note the four umbilicated pustules in the abdominal skin. B, Note keratinoc tes with balloonin de eneration and eosino hilic cytoplasmic inclusion bodies (arrowheads). Ballooning degeneration develops before vesicle formation. H&E stain. (Acourtesy Dr. M.D. McGavin, College of  Veterinary Medicine, 

    n vers y o   ennessee.  cour esy  r.  . .  arg s, Dermato‐Diagnostics. Photographed from slides provided by Department of  Veterinary Pathology, Western College of  Veterinar   Medicine  Universit   of  Saskatchewan. From AFIP WSC January 21, 1998, Conference 15, Case IV.)

    67

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    68/105

    Fig. 

    4‐

    46A Sheeppox and 

    goatpox. 

    A, Skin, teats, inguinal area. Macules, papules, vesicles, crusts (scabs), and papillomas (epidermal hyperplasia) are present on the skin of  the inguinal area and teats. Additional 

    ‐ 

    in Fig. 17‐31 and macroscopically and microscopically in Figs. 17‐42 (sheeppox) and 17‐44 (swinepox). B,

    Lung, pox lesions. These circumferentially expanding dark red to plum‐colored lesions of  varied sizes are 

    areas of  proliferating bronchial and bronchiolar mucosal epithelial cells, necrotic epithelial cells, cell debris, 

    and inflammation demonstrated in C. C, Lung, bronchiole. There is proliferation of  mucosal epithelial cells of  

    the lung’s conductive system that are infected with poxvirus. Note the mononuclear inflammatory likely 

    bronchiole‐associated lymphoid tissue (BALT) in adjacent supporting stroma. Inset, Higher magnification of  C.

    ’.  .  .  ,  , 

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island Animal Disease Center 

    and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    68

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    69/105

    Fig. 4‐46B Sheeppox and goatpox. A, Skin, teats, inguinal area. Macules, papules, vesicles, crusts (scabs), 

    and papillomas (epidermal hyperplasia) are present on the skin of  the inguinal area and teats. Additional 

    information about the develo ment and ro ression of ox virus‐induced lesions is schematicall illustrated 

    in Fig. 17‐31 and macroscopically and microscopically in Figs. 17‐42 (sheeppox) and 17‐44 (swinepox). B,

    Lung, pox lesions. These circumferentially expanding dark red to plum‐colored lesions of  varied sizes are 

    areas of  proliferating bronchial and bronchiolar mucosal epithelial cells, necrotic epithelial cells, cell debris, 

    an   n ammat on  emonstrate   n  . 

    ,   ung,  ronc o e.  ere  s pro erat on o   mucosa  ep t e a  ce s o  the lung’s conductive system that are infected with poxvirus. Note the mononuclear inflammatory likely 

    bronchiole‐associated lymphoid tissue (BALT) in adjacent supporting stroma. Inset, Higher magnification of  C.

    H&E stain.  A courtes   Dr. D. Gre   Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive  Colle e of  

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island Animal Disease Center 

    and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C courtesy Dr. J. F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)  69

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    70/105

    Fig. 4‐46C Sheeppox and goatpox. A, Skin, teats, inguinal area. Macules, papules, vesicles, crusts (scabs), 

    and papillomas (epidermal hyperplasia) are present on the skin of  the inguinal area and teats. Additional 

    information about the development and progression of  pox virus‐induced lesions is schematically illustrated 

    in Fig. 17‐31 and macroscopically and microscopically in Figs. 17‐42 (sheeppox) and 17‐44 (swinepox). B,

    Lung, pox lesions. These circumferentially expanding dark red to plum‐colored lesions of  varied sizes are 

    areas of  proliferating bronchial and bronchiolar mucosal epithelial cells, necrotic epithelial cells, cell debris, 

    ,   ,  . the lung’s conductive system that are infected with poxvirus. Note the mononuclear inflammatory likely 

    bronchiole‐associated lymphoid tissue (BALT) in adjacent supporting stroma. Inset, Higher magnification of  C.

    H&E stain. (A courtesy Dr. D. Gregg, Plum Island Animal Disease Center and Noah’s Arkive, College of  

    Veterinary Medicine, The University of  Georgia. B courtesy Dr. R. Breeze, Plum Island Animal Disease Center 

    and Noah’s Arkive, College of  Veterinary Medicine, The University of  Georgia. C courtesy Dr. J. F. Zachary, 

    College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)   70

    POXcowpox r opoxv rus s eeppox an goa pox apr pox

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    71/105

    cowpox  r opoxv rus , s eeppox an   goa pox apr pox , 

    Swinepox[Suipox], Enveloped DNA virus)

    •   Reservoir

     –  Wild rodents

     –  Cats

    •   Indirect mechanism, hunting rodents and infect through skin

    •   Direct mechanism, inhalation and systemic spread 

    •   Attachment protein to glycoaminoglycan

    recep or pro e n on  e  arge   a un an  published paper).

    71

    Cryptosporidiosis 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    72/105

    (Cryptosporidia parvum)•   Mechanism of  injuries: dysfunction of  microvillus of  the brush 

    border, cytolysis after being released from infected cells, 

    .

    •   Lesion: no lesions grossly; microscopically, necrosis of  

    ,  .

    •  Viral entry

     –   

     –   Ingestion, contaminated water and food

    • 

    •   Oocysts interact with gastric acids, pancreatic enzyme, bile 

    72

    Cryptosporidiosis 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    73/105

    (Cryptosporidia parvum)•   Oocysts==sporozoites in ecte   epit e ia  rus   or er  microv i wit  

    glycocalyx) covering tips and sides of  microvilli.

     – 

      S orozoites bindin   enteroc tes throu h CSL  cr tos oridia arvumsporozoites ligand) like sporozoite‐specific lectin adherence factor, 

    GP9000, adhere to brush border of  microvilli

     –   

    communicate with feeding organells•   Differentiate into trophozoites==

     –    asexual multiplication=schizont

     –    Sexual multiplication==gamatozon, Micogamont or macrogamont

    •   m crogamonts—m crogamates enter  nto macrogamonts.  ert ze macrogamates inside macrogamont, formation of  oocysts, 

     –    reinfection

     –    or pass through feces

    73

    Cryptosporidiosis 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    74/105

    (Cryptosporidia parvum)•   A itiona  ce   eat , vi ous atrop y, amp i y severity o   t e injury

     –    Parasite invasion, multiplication and extrusion

     –   

    molecules from T lymphocytes and macrophages mediated 

    inflammation.

     –    Increase interce u ar permea i ity, a ter secretory unction, impair 

    absorption of  villous enterocytes•   Diarrhea

     –    Osmotic diarrhea (malabsorption), dysfunction of  digestive enzyme 

    function in brush border

    •   a ure to  gest car o y rates,  mpa r  y ro ys s,  acter a fermentation, osmotic diarrhea

     –    Secretary diarrhea, Increase intercellular permeability from 

    inflammation 

     –    Enterotoxin?   74

    Cryptosporidiosis 

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    75/105

    (Cryptosporidia parvum)

    •   Flattened squamous like cells

     –    ,  – Stretched over the base membrane

     – Early in the reparative process

     –   

    75

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    76/105

    76

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    77/105

    77

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    78/105

    78

    EM examination of  

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    79/105

    cryptosporidiosis

    79

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    80/105

    80

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    81/105

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    82/105

    Fig. 4‐47 Life

     cycle

     of 

     Coccidioides immitis and

     other

     dimorphic

     fungi.   82

    Candidiasis

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    83/105

    (Candida albicans)•   T e mec an sms o   n ury:  srupt on an   eat   o   ce s  n mucosa cause   y 

    inflammation and the concurrent proliferation and invasion of  filamentous 

    pseudohyphae and hyphae.

    •   Have two forms: 

     –    yeast (commensal) 

     –    filamentous pseudohyphae and hyphae (pathogenic)

    •   Lesions: acute pseudomembranous glossitis with extensive white to yellow 

    pseudomembrane consisting of  desquamated epithelial cells, fibrin, and fungal 

    h hae over the dorsal surface of  the ton ue.

    •   Viral entry: ingestion

     –    Yeast form as commensal 

     –   gan s: componen   o   yeas   nc u es mannose,  recep or, manopro e ns. 

     –    Mucosa receptors: fibrinogen, fibronectin, thrombin, collagen, laminin, and 

    vitronectin‐binding protein

     –    Balance between commensalism and disease

    83

    Candidiasis

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    84/105

    (Candida albicans)•   Morp o ogic  p enotypic  switc es: yeast to pat ogenic  i amentous 

    hyphae or pseudohyphae.

     – 

      Inducible chromosomal rearran ements in the  enome of   east in response to change in mucosal environment. Switching is irreversible.

     –    25oC Vs. 37oC

     –    Mucosa  injury,  rea own

     –   Excessive use of  broad‐spectrum antibiotics and corticosteroids, 

    h er l cemia, 

     –    tissue damage secondary to chemotherapy or radiation, or 

    immunosuppression

     –    usta n o   nnate an   a apt ve  mmun ty 

    •   Pseudohyphae and hyphae of  the filamentous phase express new 

    adhesion ligands, secret hydrolytic aspartyl proteinase that injury the 

    mucosa and invade the mucosa and submucosa (new adhesion molecules)

    •   Groups of  virulent determinates involved in the process.   84

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    85/105

    Fig. 7‐29 Thrush, tongue, foal. A pseudomembrane of  hyphae of  candida is present on the dorsal surface. It has been 

    scraped off  the rostral end of  the tongue (top) to reveal normal mucosa beneath the fungal mat. (Courtesy Dr. H. Gelber Colle e of Veterinar Medicine Ore on State University.)

    85

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    86/105

    Fig. 7‐28 Thrush (oral candidiasis), tongue, foal. A, Hyphae of  Candida albicans are growing in the superficial keratin of  

    the tongue. H&E stain. B, Same specimen as A. Gomori’smethenamine silver stain. (Courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinar Medicine Universit of Illinois. 

    86

    Cryptococcosis

    ( )

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    87/105

    (Cryptococcus 

    neoformans)•   Mec anism o   injury

     –    Cell death likely caused by atrophy secondary to tissue distortion and compression from 

    expanding cryptococcal cysts in brain parenchyma. There is little or no inflammation in 

    s  sease.

    •   Life cycle of  the dimorphic fungus

     –    Mycelial (basidiospores) phase occurs in extracellular environment (25oC)

     –    Yeast phase, intracellularly within cell of  monocyte‐macrophage system (37oC)

    •   Lesions: formation of  expansile cystic space filled with a gelatinous matrix ca sule within the brain and s inal cord leadin   to com ression and 

    distortion of  the tissue.

    •   Viral entry

     – 

      n a at on,  amentous or yeast  orm  .   ‐ um   can reac   to  ower resp ratory tract an  alveoli.

     –    Basidiospores deposit on the mucosa, readily be phagocytosed and killed by neutrophils

      .

    87

    Cryptococcosis

    ( f )

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    88/105

    (Cryptococcus 

    neoformans)•   For surviva

     –    Basidiospores quickly germinate in mucosa or in phagosome to yeasts

     –    Yeast‐derived glycosylceramide synthase is essential for survival in mucosa but not in 

    phagocytes (?)

     –    Phospholipase. Injure alveolar macrophage, hinder the production and function of  

    surfatant, enhancing adhesion to pneumocyte and reduced being phagocytosed.

     –    L gan   ‐receptor spec c s ou   present  ut mo ecu es not  e ng  ent e .

     –    Polysaccharide capsule of  yeast present anti‐phagocytic and immunosuppressive 

    capability.

     –    e  egree o   encapsu a on prov e  e res s ance  o  e p agocy ose an   e

    •   Negative charges of  capsules

     –    Inhibit phagocytosis and killing

     –    Cause complement depletion

     –    Antibody un‐responsive

     –    Dys‐regulation of  cytokine secretion

     –    Inhibit recognition of  yeast by chemotaxis of  leukocytes from the blood stream, results 

    in the lacing of  inflammation in cyst.

    88

    Cryptococcosis

    (C f )

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    89/105

    (Cryptococcus 

    neoformans)•   A ter p agocytos s an   p agosome‐ ysosome  us on

     –    Yeast synthesizes additional polysaccharide capsule within the phagolysosome

    of  the macrophage

     –    Dilute lysosome hydrolase and other toxic content

     –    Physical barrier

     –   

    lesions)

    •   Components of  capsule also suppress the immune system

     –    ,  , 

    small quanity of  mannoprotein.

    •   Brain lesions

     –    Direct expansion into meninges and neuropile from nasal route –    Leukocyte trafflicking

    •   Endothelial infection in brain

    •   Release of  death fungus from dead macrophage

    •   Dead macrophage associate immune mediation   89

    Cryptococcosis

    (C t f )

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    90/105

    (Cryptococcus 

    neoformans)

    •   Melanin

     –  

     – Anti‐oxidant and eliminates reactive oxygen 

    species

     – Use do amine  nor‐e ine hrine 

    epinephrine as substrate for melanin 

    90

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    91/105

    Fig. 14‐49 Cryptococcosis, thalamus, cerebellum, and mesencephalon, transverse “ ”,  .  

    (arrows). Although the lesions look like cavities, they are filled with organisms, and the faint gray appearance is caused by the mucinous capsules of  numerous cryptococci. Cryptococcus

     

    neoformans usually induces a granulomatous inflammation in most ,  ,  , 

    absent. (Courtesy Dr. M.D. McGavin, College of  Veterinary Medicine, University of  Tennessee.)

    91

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    92/105

    Fi . 14‐50A Le tomenin eal cr tococcosis. A   The thick unstained mucinous ca sule 

    surrounding the organism results in the formation of  a clear space (halo) in H&E stained sections (arrow). This feature is useful in identifying the organism in cytologicpreparations and tissue sections. Also see Fig. 14‐48, B. H&E stain. B, The mucinous 

    , method to identify the organism (arrow). Mayer’s mucicarmine stain. (Courtesy Dr. J.F. Zachary, College of  Veterinary Medicine, University of  Illinois.)

    92

    Prion Diseases

    (Transmissible spongiform encephalopathies)

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    93/105

    (Transmissible spongiform encephalopathies)e mec an sms o   n ury: me a o c  ys unc on o   neurons an  

    neural cells caused by the conversion of  normal cellular prionprotein (Prpc) to an abnormal form (Prpsc) and the accumulation of  

    sc  .

    •   Lesions: brain atrophy may occur in the chronic cases grossly. Microscopically, vacuolation in neurons (spongiform change), 

    ,  ,  .

    •   Disease: scrapie (sheep), BSE, chronic wasting disease (CWD) in deer and elk, transmissible mink encephalopathy, feline spongiform 

    ,  .

    •   Source and origin of  prion protein is undetermined.

    •   Transmission:

     –    Ingestion•   Offal (waste or carcass from infected animal

     –    Inhalation or direct contact

    93

    Prion Diseases

    (Transmissible spongiform encephalopathies)

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    94/105

    (Transmissible spongiform encephalopathies)  :  ,  , 

    •   Prion can attach to apical surface of  mucosal epithelial cells, M cells and dendritic cells, in tonsillar, alimentary, and respiratory mucosa, 

    .•   Transcytosis, or dendritic cell migration, (or macrophage migration) may 

    provide prion to pass the epithelial cells or M cells, to their basolaterialsurface and to  ain access to infect B and T cells  macro ha e and dendritic cells in the GALT or BALT

      Follicular dendritic cells and B cells are the primary site of  replication, then spread systemic through leukocyte trafficking

    •   Prion are able to infect nerve ending of  vagus nerve, sympathethic nerve and sensory nerve ; and use retrograde axonal transport to gain access to CNS and spread in nervous system via synaptically‐linked neuron

    •  In macrop age an   en r t c ce s, pr on are  ocate   n mu t ves cu arendosomes and may be transferred between cells in exosomes.  It may be 

    the way in the inter‐nuronal spread within the nervous system. 

    94

    Prion Diseases

    (Transmissible spongiform encephalopathies)

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    95/105

    (Transmissible spongiform encephalopathies)•   Cell receptor or ligand: undetermined

    •   Most cells have Prpc . The highest concentration are present in 

    e nervous sys em, espec a y  n synap c mem rane as a 

    neuronal membrane glycoprotein. Prpc is also expressed in 

    .

      Function of  Prp

    c

    is unknown but its physiologic function may include immunore ulation  si nal transduction  co er 

    binding, synaptic transmission, induction of  apoptosis, or 

    protection against apoptosis.

    •   In neuron, Prpsc serves as translation template that converts 

    (conformational change) normal Prpc to Prpsc , Prpsc a 

    m s o e a aggregate   ‐s eet‐r c   so orm o   rp

    95

    Prion Diseases

    (Transmissible spongiform encephalopathies)

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    96/105

    (Transmissible spongiform encephalopathies)•   This folding pattern makes Prpsc resistant to the action of  

    protease and cause it to aggregate and accumulate as an 

    and fibrous plaque.

    •  sc 

    however, 

     –   reduced antioxidant  rotection  

     –   increased oxidative stress, 

     –  lost normal Pr   c function 

     –   or toxicity caused by Prpsc

     

    96

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    97/105

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    98/105

    98

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    99/105

    Fig. 4‐48 How prions injure cells. 1,

    Normal cells express cellular prion 

    protein (PrPc) at the cell membrane as 

    linear proteins. 2, Abnormal form 

    (PrPSc) exists as a free globular 

    glycoprotein, which can interact with 

    PrPc. 3, PrPc is released from the cell 

    mem rane and is converted into PrP   c. 

    4, Cells produce more PrPc and the 

    cycle is repeated. 5, PrPSc

    accumu a es as p aques an   s internalized by cells. (From Goering R, 

    Dockrell H, Roitt I, et al: Mims’  

     ,   ,  .  , 

    2008, Mosby.)

    99

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    100/105

    100

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    101/105

    Fig. 4‐49 Pathogenesis of  transmissible spongiform encephalopathies.  Prions appear to use M cells 

    (also macrophages) to enter Peyer’s patches and infect dendritic cells as well as macrophages and 

    lymphocytes. Dendritic cells (and likely macrophages) then spread prions through leukocyte trafficking in lymphatic vessels to local, regional, and systemic lymphoid nodules, lymph nodes, and/or spleen where 

    infection is sustained and amplified, especially in follicular dendritic cells (FDC) of  the spleen and B 

    .  , 

    and by retrograde and anterograde nerve transport they spread throughout the CNS. It has been 

    hypothesized that prions may also spread to the CNS hematogenously, but the existence of  this route is 

    uncertain.101

    Histological features of TSE

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    102/105

    Histological features of  TSE

    Scrapiekuru

    vCJD

    BSECJD

    102

    Histopathology of BSE

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    103/105

    Histopathology of BSE

    103

    Li ht and electron microsco ic 

    findings of BSE and CJD

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    104/105

    findings of BSE and CJD

    104

  • 8/19/2019 Viral Diseases - Mechanisms of Microbial Infections

    105/105

    •   Pathogenesis study

     –  CSFV viro orin  2012 JV

     –  Interaction of  PCV2 and PRRSV

    105