Influence of euthanasia, the intensity of inflammatory lesion and viral load in the laboratory diagnosis of rabies in cattle

This research reports the use of different diagnostic tests in cattle, naturally infected by Rabies lyssavirus (RABV), and correlates the positivity of the tests with the clinical moment of euthanasia, the intensity of the inflammatory lesion and viral load. It also highlights the possibility of euthanasia in early stages of the disease as a way to improve animal welfare. For that, samples of 34 bovine brains were collected for analysis, preserved in 10% buffered formaline and refrigerated with subsequent freezing. The samples were subjected to direct immunofluorescence antibody technique (DFAT) tests, viral isolation in cell culture (VICC), histopathology with hematoxylin and eosin staining (HE), immunohistochemistry (IHC), Shorr stainied neural tissue smears (DSS), Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and polymerase chain reaction by quantitative reverse transcriptase (qRT-PCR). The areas used for analysis were the cerebellum, parietal telencephalon and thalamus. Samples with Negri bodies (NBs) or immunostaining in at least one of the analyzed areas were considered positive. For the study of the intensity of histological lesions, the lesions were classified into grades 0, 1, 2 and 3 and the positivity of the test in the presence or absence of NBs in one of the three areas analyzed. To verify the influence of the disease clinical evolution, 4-four groups of analysis were created according to the animal’s clinical status at moment of the euthanasia, being: M1 = animal euthanized while standing, M2 = euthanized when in sternal recumbence, M3 = euthanized when in lateral recumbence, M4 = animal with natural death. Of the 34 brains evaluated, IHC was positive in 100% of cases, DFAT was positive in 97.05% of them, and in this negative sample the presence of RABV was confirmed by VICC. NBs ere seen in 88.23% of the cases, and the DSS test was positive in 82.35% of them. All diagnostic techniques showed positive cases in all groups analyzed. Each case was positive in at least two diagnostic methods. All cases that contained NBs were positive for rabies in the other tests. In this study, it was observed that the variables analyzed (intensity of injury and clinical evolution at the moment of euthanasia) had an influence only on HE and DSS techniques, which are based on NB research to form the diagnosis, but did not interfere with the effectiveness of the diagnosis performed by detecting the viral antigen performed by DFAT and IHC. All isolated RABV samples included in the present study have a genetic lineage characteristic of hematophagous bats Desmodus rotundus. The evaluation of qRT-PCR showed that the amount of virus did not interfere in the positivity of the tests. This work shows that IHC and DFAT are safe diagnostic techniques. They are capable of detecting RABV even in euthanized animals in the early stages of clinical evolution with mild intensities of histological lesions. RESUMO: Esta pesquisa relata a utilização de diferentes testes de diagnóstico em bovinos, naturalmente infectados pelo Rabies lyssavirus (RABV), e correlaciona a positividade dos testes com o momento clínico da eutanásia, a intensidade da lesão inflamatória, e a carga viral. Salienta também a possibilidade da eutanásia em estágios precoces da doença como forma de melhorar o bem-estar animal. Para isso amostras de 34 encéfalos bovinos foram coletados para análise, conservadas em formol tamponado 10% e sob refrigeração com posterior congelamento. As amostras foram submetidas aos testes de imunofluorescência direta (IFD), isolamento viral em cultivo de células (IVCC), histopatologia com coloração de hematoxilina e eosina (HE), imuno-histoquímica (IHQ), esfregaço direto com coloração de Shorr (EDS), reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa (RT-PCR) e reação da polimerase em cadeia por transcriptase reversa quantitativo (qRT-PCR). As áreas utilizadas para análise foram o cerebelo, telencéfalo parietal e tálamo. Foram consideradas positivas as amostras que apresentaram Corpúsculo de Negri (CNs) ou imuno-marcação em ao menos uma das áreas analisadas. Para o estudo da intensidade das lesões histológicas, as lesões foram classificadas em graus 0, 1, 2 e 3 e a positividade do teste na presença ou ausência de CN em uma das três áreas analisadas. Para verificar a influência da evolução clínica da doença foram criados 4 grupos de análise conforme o estado clínico do animal no momento da eutanásia, sendo: M1 = animal eutanasiado em estação, M2 = eutanasiado em decúbito esternal, M3 = eutanasiado em decúbito lateral, M4 = animal com morte natural. Dos 34 encéfalos avaliados a IHQ foi positiva em 100% dos casos, a IFD foi positiva em 97,05%, sendo que na amostra negativa a presença de RABV foi confirmada por IVCC. A histologia com HE, através da visualização das CNs, foi positiva em 88,23 % dos casos, e o teste de EDS, foi positivo em 82,35%. Todas as técnicas de diagnóstico apresentaram casos positivos em todos os grupos analisados. Cada caso foi positivo em, pelo menos, dois métodos de diagnóstico. Todos os casos que continham CN foram positivos para raiva nos demais testes. Nesse estudo observou-se que as variáveis analisadas intensidade de lesão e evolução clínica no momento da eutanásia tiveram influência somente nas técnicas de HE e EDS, que se baseiam na pesquisa do CN para formação do diagnóstico, mas não interferiram na eficácia do diagnóstico realizado através da detecção do antígeno viral realizado por IFD e IHQ. Todas as amostras RABV isoladas incluídas no presente estudo apresentam linhagem genética característica de morcegos hematófagos Desmodus rotundus. A avaliação de qRT-PCR demostrou que a quantidade de vírus não interferiu na positividade dos testes. Esse trabalho mostra que a IHQ e a IFD são técnicas seguras de diagnóstico e que mesmo em animais eutanasiados em estágios iniciais de evolução clínica com intensidades leve de lesões histológicas, são capazes de detectar o RABV.