Infectious Bursal Disease Virus: Molecular Epidemiologic Perspectives and Impact on Vaccine Efficacy Against Avian Influenza and Newcastle Disease Viruses

Avian Dis. 2019 Dec;63(4):606-618. doi: 10.1637/aviandiseases-D-19-00086.

Abstract

Infectious bursal disease (IBD) virus (IBDV) is the causative agent of a highly contagious and immunosuppressive disease of chickens with huge economic losses to the poultry industry despite extensive vaccination. Analysis of isolated IBDV field strains from vaccinated birds would greatly improve the current immunization regimens and support the development of vaccines that offer better immunity. The study investigated the genetic characteristics and pathologic features of IBDVs in commercial broiler chicken farms, as well as the effect of IBDV infection on the efficacy of vaccination against avian influenza virus (AIV) and Newcastle disease virus (NDV) under field conditions. A preliminary diagnosis of IBD was made on the basis of the flock history and the characteristic gross pathologic findings. Microscopically, lymphoid depletion in bursal follicles with infiltration of lymphomononuclear cells along with cystic cavitations reflected the IBDV infection. The molecular analysis confirmed the IBDV infection in (57.1%) of tested flocks. Upon phylogenetic analysis of the VP2 hypervariable region of 14 Egyptian IBDVs, most viruses (n = 12) were clustered within the genogroup 3, while two viruses were closely related to attenuated vaccine isolates in genogroup 1. The analysis of the amino acid (aa) sequences revealed that most of the strains possessed five consistent aas at the VP2 protein (222A, 242I, 256I, 294I, and 299S), which are characteristic for the very virulent IBDV (vvIBDV). Serology indicated the immunosuppressive effect of IBDV, which is represented by a decrease (1.6-2.6 and 1.4-2.6 mean log 2) in the hemagglutination inhibition titer of the low pathogenic AIV subtype H9N2 and NDV, respectively. The examined IBDVs showed a high mutation rate within the hypervariable domain of the VP2 peptide. The results highlighted the need for carrying out an inclusive surveillance of IBDV infections in chicken flocks in Egypt.

Virus de la enfermedad de la bolsa infecciosa: perspectivas epidemiológicas moleculares e impacto sobre la eficacia de la vacunación contra los virus de influenza aviar y de la enfermedad de Newcastle. El virus de la enfermedad de la bolsa infecciosa (IBD) es el agente causante de una enfermedad altamente contagiosa e inmunosupresora de los pollos con grandes pérdidas económicas para la industria avícola a pesar de la vacunación extensiva. El análisis de cepas de campo del virus de Gumboro aisladas de aves vacunadas mejoraría en gran medida los regímenes de inmunización actuales y respaldaría el desarrollo de vacunas que ofrezcan una mejor inmunidad. Este estudio investigó las características genéticas y patológicas de los virus de la enfermedad infecciosa de la bolsa en granjas comerciales de pollos de engorde, así como el efecto de la infección por el virus de Gumboro en la eficacia de la vacunación contra el virus de la influenza aviar (AIV) y el virus de la enfermedad de Newcastle (NDV) bajo condiciones de campo. Se realizó un diagnóstico preliminar de la enfermedad infecciosa de la bolsa con base en la historia de la parvada y de los hallazgos patológicos macroscópicos característicos. Microscópicamente, la despoblación linfoide en los folículos bursales con infiltración de células linfomononucleares junto con formaciones quísticas reflejó la infección por el virus de Gumboro. El análisis molecular confirmó la infección por este virus en 57.1% de las parvadas analizadas. Después del análisis filogenético de la región hipervariable del gene VP2 de 14 virus egipcios, la mayoría de los virus (n = 12) se agruparon dentro del genogrupo 3, mientras que dos virus estaban estrechamente relacionados con los aislamientos vacunales atenuados del genogrupo 1. El análisis de las secuencias de aminoácidos reveló que la mayoría de las cepas poseían consistentemente cuatro aminoácidos en la proteína VP2 (222A, 242I, 256I, 294I y 299S), que son características de cepas muy virulentas del virus de Gumboro (vvIBDV). La serología indicó el efecto inmunosupresor del virus de Gumboro, que está representado por una disminución (1.6–2.6 y 1.4–2.6 log2) en los títulos de anticuerpos por inhibición de la hemaglutinación contra el virus de influenza aviar de baja patogenicidad subtipo H9N2 y del virus de Newcastle, respectivamente. Los virus de Gumboro examinados mostraron una alta tasa de mutación dentro del dominio hipervariable del péptido VP2. Los resultados resaltaron la necesidad de llevar a cabo una vigilancia intensiva de las infecciones por el virus de Gumboro en parvadas de pollos en Egipto.

Keywords: Egypt; broiler chickens; phylogenetic analysis; vaccine; vvIBDV.

MeSH terms

  • Animals
  • Birnaviridae Infections / epidemiology
  • Birnaviridae Infections / immunology
  • Birnaviridae Infections / prevention & control
  • Birnaviridae Infections / veterinary
  • Chickens*
  • Cicer
  • Egypt / epidemiology
  • Infectious bursal disease virus / classification
  • Infectious bursal disease virus / immunology*
  • Influenza A virus / immunology*
  • Influenza Vaccines / immunology
  • Influenza in Birds / epidemiology
  • Influenza in Birds / immunology
  • Influenza in Birds / prevention & control
  • Molecular Epidemiology
  • Newcastle Disease / epidemiology
  • Newcastle Disease / immunology
  • Newcastle Disease / prevention & control
  • Newcastle disease virus / immunology*
  • Poultry Diseases / epidemiology
  • Poultry Diseases / immunology
  • Poultry Diseases / prevention & control*
  • Prevalence
  • Vaccination / veterinary
  • Viral Vaccines / immunology*

Substances

  • Influenza Vaccines
  • Viral Vaccines