Experimental Zika virus infection induces spinal cord injury and encephalitis in newborn Swiss mice

ABSTRACT

A widespread epidemic of Zika virus (ZIKV) infection was reported in 2015 in South and Central America, with neurological symptons including meningoencephalitis and Guillain-Barré syndrome in adults, besides an apparent increased incidence of microcephaly in infants born to infected mothers. It is becoming a necessity to have a trustworthy animal model to better understand ZIKV infection. In this study we used newborn white Swiss mice as a model to investigate the ZIKV strain recently isolated in Brazil. ZIKV was inoculated via intracerebral and subcutaneous routes and analysed through gross histopathology and immunohistochemistry. Here we demonstrated first that the intracerebral group (ICG) displayed severe cerebral lesions, with neuronal death, presence of apoptotic bodies, white matter degeneration and neutrophil perivascular cuffing. In the subcutaneous group (SCG), we observed moderate cerebral lesions, morphologically similar to that found in ICG and additional myelopathy, with architectural loss, marked by neuronal death and apoptotic bodies. Interestingly, we found an intense astrogliosis in brain of both groups, with increased immunoexpression of GFAP (glial fibrillary acidic protein) and presence of hypertrophic astrocytes. The spinal cord of subcutaneous group (SCG) exhibited reduction of astrocytes, but those positive for GFAP were hypertrophic and presented prolonged cellular processes. Finally significant lesions in the central nervous system (CNS) were present in newborn mice inoculated by both routes, but SCG method led to an important neurological manifestations (including myelopathy), during a longer period of time and appears for us to be a better model for ZIKV infection.

RESUMO

Uma epidemia generalizada de infecção pelo vírus Zika (ZIKV) foi relatada em 2015 na América do Sul e Central, com sintomas neurológicos incluindo meningoencefalite e síndrome de Guillain-Barré em adultos, além de um aparente aumento da incidência de microcefalia em bebês nascidos de mães infectadas. Está se tornando uma necessidade ter um modelo animal confiável para entender melhor a infecção pelo ZIKV. Neste estudo, usamos camundongos suíços brancos recém-nascidos como modelo para investigar a cepa ZIKV recentemente isolada no Brasil. O ZIKV foi inoculado por via intracerebral e subcutânea e analisado por histopatologia macroscópica e imuno-histoquímica. Aqui, demonstramos primeiro que o grupo intracerebral (ICG) apresentou lesões cerebrais graves, com morte neuronal, presença de corpos apoptóticos, degeneração da substância branca e manguito perivascular de neutrófilos. No grupo subcutâneo (SCG), observamos lesões cerebrais moderadas, morfologicamente semelhantes às encontradas no ICG e mielopatia adicional, com perda arquitetônica, marcada por morte neuronal e corpos apoptóticos. Curiosamente, encontramos uma astrogliose intensa no cérebro de ambos os grupos, com aumento da imunoexpressão de GFAP (proteína ácida fibrilar glial) e presença de astrócitos hipertróficos. A medula espinhal do grupo subcutâneo (SCG) exibiu redução de astrócitos, mas os positivos para GFAP foram hipertróficos e apresentaram processos celulares prolongados. Finalmente, lesões significativas no sistema nervoso central (SNC) estavam presentes em camundongos recém-nascidos inoculados pelas duas vias, mas o método SCG levou a importantes manifestações neurológicas (incluindo mielopatia), por um período mais longo, e parece ser um modelo melhor para infecção por ZIKV.