PhD thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2022

Pestiviral infections rank among the most important viral diseases of the livestock industry worldwide. Classical swine fever virus (CSFV) poses a substantial threat to the pig production for more than 200 years and re-emergence in disease-free countries cannot be excluded. With the advent of next-generation sequencing approaches, novel pestiviruses have been discovered in cloven-hoofed animals and other mammals. Of particular interest for the pig industry are novel atypical porcine pestiviruses, namely atypical porcine pestivirus (APPV) and Bungowannah virus (BungoV), that represent a potential risk for piglet producers. Another novel pestivirus was discovered in a single pig farm in the federal state Styria, Austria, in 2015 and termed “lateral-shaking inducing neurodegenerative agent virus” (LindaV) according to the clinical symptoms of congenital tremor (CT) in affected newborn piglets. Phylogenetic analyses revealed BungoV as the closest genetic relative of LindaV, with a nucleotide and amino acid sequence identity of approximately 70 %. To elucidate the virulence of the novel pestivirus LindaV in immunocompetent pigs, a controlled acute infection experiment of post-weaning piglets was conducted. Infected animals did not show any clinical signs of disease, viremia was hardly detectable and virus replication was low. Seroconversion occurred between 7 to 14 days post infection and a strong neutralizing activity was detectable in all infected animals 21 days post infection. The anti-LindaV sera were further used to study the antigenic relationship between LindaV and other member species of the genus Pestivirus in cross-neutralization assays. Cross-neutralization was not observed and confirmed the far distant relationship. Since its first description in 2015, LindaV was neither identified as an aetiological agent of CT cases in Austrian pig herds nor was there any evidence of its presence in other countries. Therefore, a retrospective seroepidemiological study was performed to gain insights into the prevalence of LindaV in the Austrian pig population between the years 2015 and 2020. Among a total number of 637 sera from sows and gilts, analyzed in a serum virus neutralization assay, a single positive serum was identified in a Styrian farm in 10 km distance to the index farm. These results confirmed the low seroprevalence of LindaV. Further analyses in this farm revealed a wider spread of LindaV in the pig herd in 2016 and a novel strain (LindaV strain Austria2) could be isolated. In January 2021, a farm in Carinthia reported severe CT cases combined with a high preweaning mortality. A novel LindaV strain (LindaV strain Austria3) was identified as the aetiological agent of the disease outbreak and a diagnostic work-up revealed several highly viremic, seronegative six-week-old nursery pigs, shedding large amounts of virus in secretions and excretions. These findings stand clearly in contrast to the outcome of the acute infection experiment, and are a strong indicator for a chronic or persistent infection, as it is known for other pestiviruses. In conclusion, we have demonstrated a low but steady prevalence of the novel pestivirus LindaV in the domestic pig population of Austria according to the results of the seroepidemiological study and the novel LindaV outbreak in 2021. As we could not identify a virus reservoir in domestic pigs, studies to elucidate a possible wildlife reservoir host need to be conducted in the future. The acute infection experiment showed that LindaV is a benign virus for immunocompetent pigs, but still induces high neutralizing antibody titers. Future transplacental infection experiments are needed to fulfil Koch’s postulates.

PhD Thesis - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2022

Pestivirale Infektionen zählen zu den wichtigsten Viruserkrankungen der Nutztierhaltung weltweit. Das Klassische Schweinepest-Virus (KSPV) stellt seit mehr als 200 Jahren eine erhebliche Bedrohung für die Schweineproduktion dar und ein Wiederauftreten in krankheitsfreien Ländern kann nicht ausgeschlossen werden. Durch die breitere Anwendung der Next-Generation Sequencing (NGS) Technologie wurden neue pestivirale Sequenzen sowohl in Paarhufern als auch in anderen Säugetieren entdeckt. Von besonderer Bedeutung für die Schweineindustrie sind neuartige atypische porzine Pestiviren, namentlich das atypische porzine Pestivirus (APPV) und das Bungowannah-Virus (BungoV), da sie ein potenzielles Risiko für Ferkelproduktionsbetriebe darstellen. Ein weiteres neuartiges porzines Pestivirus wurde 2015 in einem Schweinebetrieb in der Steiermark (Österreich) entdeckt und entsprechend den klinischen Symptomen des kongenitalen Tremors (CT) bei betroffenen neugeborenen Ferkeln als „lateral-shaking inducing neurodegenerative agent virus“ (LindaV) benannt. Phylogenetische Analysen zeigten, dass LindaV die höchste genetische Verwandtschaft zu BungoV aufweist, mit einer Nukleotidsequenz- und Aminosäuresequenzidentität von ungefähr 70 %. Um die Virulenz von LindaV in immunkompetenten Schweinen zu bestimmen, wurde ein kontrolliertes akutes Infektionsexperiment in Aufzuchtferkeln durchgeführt. Infizierte Tiere 3 zeigten keine klinischen Symptome, Virämie war kaum nachweisbar und die Virusreplikation war sehr gering. Serokonversion erfolgte zwischen 7 und 14 Tagen nach der Infektion und ein hoher Titer neutralisierender Antikörper war bei allen infizierten Tieren ungefähr 21 Tage nach der Infektion nachweisbar. Die LindaV-Antiseren wurden darüber hinaus verwendet, um die antigenetische Verwandtschaft zwischen LindaV und anderen Pestiviren in Kreuzneutralisationstests zu untersuchen. Kreuzneutralisation konnte dabei nicht beobachtet werden, was die weit entfernte Verwandtschaft von LindaV zu den untersuchten Pestiviren bestätigte. LindaV wurde seit seiner Erstbeschreibung im Jahr 2015 weder im Zusammenhang mit weiteren CT-Fällen in der österreichischen Hausschweinepopulation identifiziert, noch gab es Hinweise auf ein Vorkommen in anderen Ländern. Aus diesem Grund wurde eine retrospektive seroepidemiologische Studie durchgeführt, um Erkenntnisse über die Prävalenz von LindaV in der österreichischen Hausschweinepopulation zwischen den Jahren 2015 und 2020 zu gewinnen. Eine Gesamtzahl von 637 Seren von Sauen und Jungsauen wurde in einem Serumneutralisationstest analysiert. Dabei wurde ein einziges hoch neutralisierendes Serum, das aus einem steirischen Betrieb in 10 km Entfernung zur Erstbeschreibung stammte, identifiziert. Diese Ergebnisse bestätigen die bereits vermutete niedrige Seroprävalenz von LindaV. Weiterführende Untersuchungen zeigten eine weitere Verbreitung von LindaV in diesem Betrieb im Jahr 2016 und es konnte ein neuer Virusstamm (LindaV-Stamm Austria2) isoliert werden. Im Januar 2021 meldete ein kombinierter Schweinebetrieb in Kärnten massive CT-Fälle verbunden mit einer hohen Saugferkelsterblichkeit. Ein neuer LindaV-Stamm (LindaV-Stamm Austria3) wurde als ursächlicher Krankheitserreger isoliert. Im Rahmen einer diagnostischen Aufarbeitung des Falles wurden mehrere hochgradig virämische, seronegative sechs Wochen alte Aufzuchtferkel identifiziert, die große Virusmengen im Speichel und Kot ausschieden. Diese Beobachtungen stehen im Gegensatz zu den Ergebnissen des akuten Infektionsexperiments und legen die Annahme nahe, dass es sich bei diesen Aufzuchtferkeln um chronisch oder persistent infizierte Tiere handelt, wie es von anderen Pestiviren bekannt ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir aufgrund der Ergebnisse der seroepidemiologischen Studie und des akuten LindaV-Ausbruches im Jahr 2021 von einer niedrigen, aber stetigen Prävalenz von LindaV in der österreichischen Hausschweinepopulation ausgehen können. Da in der Hausschweinepopulation kein Virusreservoir identifiziert werden konnte, sollten zukünftige Studien zur Aufklärung eines 4 möglichen Reservoirwirts in der Wildtierpopulation durchgeführt werden. Das akute Infektionsexperiment zeigte, dass LindaV ein schwach virulentes Virus für immunkompetente Schweine ist, aber dennoch hohe neutralisierende Antikörpertiter induziert. Zukünftige transplazentare Infektionsexperimente sind notwendig, um die Henle-Koch-Postulate vollständig zu erfüllen.

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