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Vet. Res.
Volume 31, Number 2, March-April 2000
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Page(s) | 187 - 213 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/vetres:2000113 | |
How to cite this article | Vet. Res. (2000) 187-213 |
DOI: 10.1051/vetres:2000113
Vet. Res. 31 (2000) 187-213
Proinflammatory cytokines and viral respiratory disease in pigs
Kristien van Reeth - Hans Nauwynck
Laboratory of Virology, Faculty of Veterinary Medicine, Ghent University, Salisbur
(
Abstract:
Swine influenza virus (SIV), porcine respiratory coronavirus (PRCV) and porcine
reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) are enzootic viruses causing pulmonary
infections in pigs. The first part of this review concentrates on known clinical and
pathogenetic features of these infections. SIV is a primary respiratory pathogen; PRCV and
PRRSV, on the contrary, tend to cause subclinical infections if uncomplicated but they appear
to be important contributors to multifactorial respiratory diseases. The exact mechanisms
whereby these viruses cause symptoms and pathology, however, remain unresolved. Classical
studies of pathogenesis have revealed different lung cell tropisms and replication kinetics
for each of these viruses and they suggest the involvement of different lung inflammatory
responses or mediators. The proinflammatory cytokines interferon-
(IFN-),
tumour necrosis factor-
(TNF-)
and interleukin-1 (IL-1) have been shown to
play key roles in several respiratory disease conditions. The biological effects of these
cytokines and their involvement in human viral respiratory disease are discussed in the
second part of this review. The third part summarises studies that were recently undertaken
in the authors' laboratory to investigate the relationship between respiratory disease in
pigs and bioactive lung lavage levels of IFN-,
TNF-
and IL-1 during single
and combined infections with the above viruses. In single SIV infections, typical signs of
swine "flu'' were tightly correlated with an excessive and coordinate production of the 3
cytokines examined. PRCV or PRRSV infections, in contrast, were subclinical and did not
induce production of all 3 cytokines. Combined infections with these 2 subclinical
respiratory viruses failed to potentiate disease or cytokine production. After combined
inoculation with PRCV followed by bacterial lipopolysaccharide, both clinical respiratory
disease and TNF-/IL-1 production were markedly more severe than those associated with
the respective single inoculations. Taken together, these data are the first to demonstrate
that proinflammatory cytokines can be important mediators of viral respiratory diseases in
pigs.
Keywords:
cytokines / pathogenesis / swine influenza virus (SIV) / porcine respiratory coronavirus
(PRCV) / porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV)
Résumé:
Cytokines proinflammatoires et maladies respiratoires virales chez le porc. Le
virus de la grippe porcine (swine influenza virus, SIV), le coronavirus respiratoire porcin
(porcine respiratory coronavirus, PRCV), et le virus du syndrome dysgénésique et respiratoire
porcin (porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV) sont des virus
enzootiques provoquant des infections pulmonaires chez le porc. Les caractéristiques
cliniques et pathogénétiques de ces infections sont données dans la première partie de cette
revue. Le SIV est un agent pathogène respiratoire primaire ; les PRCV et PRRSV, en revanche,
ne causent que des infections subcliniques en l'absence de complications, mais ils
contribuent de manière importante aux maladies respiratoires multifactorielles. Cependant,
les mécanismes précis par lesquels ces virus provoquent des symptômes et une pathologie
demeurent inconnus. Les études classiques de pathogenèse ont révélé un tropisme pour les
cellules pulmonaires et des cinétiques de réplication différents pour chacun de ces virus, et
suggèrent l'implication de différents types de réponses ou de médiateurs inflammatoires
pulmonaires. Il a été démontré que les cytokines proinflammatoires interféron-(IFN-), facteur de nécrose tumorale-
(tumour necrosis factor, TNF-)
et interleukine-1 (IL-1) jouaient un rôle clé dans plusieurs cas de maladies respiratoires.
Les effets biologiques de ces cytokines et leur implication dans les maladies respiratoires
virales chez l'humain sont discutés dans la seconde partie de cette revue. La troisième
partie résume les études qui ont été entreprises récemment dans le laboratoire des auteurs
pour étudier la relation entre les maladies respiratoires chez le porc et les quantités
bioactives d'IFN-,
de TNF-
et d'IL-1 retrouvées suite à des lavages
pulmonaires, au cours d'infections simples et combinées avec ces virus. Dans le cas
d'infections simples à SIV, les signes typiques de grippe porcine étaient étroitement
corrélés à la production excessive et coordonnée des 3 cytokines examinées. Par contre, les
infections PRCV ou PRRSV étaient subcliniques et ne pouvaient pas induire la production des 3
cytokines. Les infections combinées avec ces 2 virus respiratoires subcliniques n'ont pas eu
d'effet potentialisateur sur la maladie ou la production de cytokines. Par contre, après une
inoculation combinée avec PRCV suivi d'un lipopolysaccharide bactérien, la maladie
respiratoire clinique et la production de TNF-
et d'IL-1 ont été sensiblement plus
sévères que lors des inoculations simples correspondantes. L'ensemble de ces données montre,
pour la première fois, que les cytokines proinflammatoires peuvent être d'importants
médiateurs des maladies respiratoires virales chez le porc.
Mots clé :
cytokines / pathogénie / virus de la grippe porcine / coronavirus respiratoire porcin / virus du syndrome dysgénésique et respiratoire porcin
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