Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study stems from the findings during the gross and histopathological exam of 3,338 cattle brains as part of the bovine spongiform encephalopathy (BSE) active surveillance program of the Brazilian Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (MAPA) from 2001-2005. The work was carried out in the Veterinary Pathology Laboratory (LPV) of the Federal University of Santa Maria (UFSM) which is the national reference laboratory for the diagnosis of BSE and other transmissible spongiform encephalopathies. This work is presented in four parts. Initially the key events about the significance, etiology, epidemiology, clinical signs, pathology, and control of BSE are presented in order to provide the reader with the background that led the MAPA to develop this surveillance program for BSE. In the second part, the mechanics of the surveillance program are explained in detail and most of the written rules and ordinances issued by MAPA in order to strength the surveillance for BSE are included as annexes. The third part deals with the gross and histopathological examinations of the 3,338 cattle brains. Both gross and histopathological methodologies are described. Gross exam considered distribution, color, form, size, consistency and other general aspects of any particular change. Gross examinations included also non-lesions (anatomical normal structures that may be interpreted as lesions), lesions of limited or no clinical significance, postmortem changes and other artifacts. All these are considered pitfalls in the examination of the central nervous system (CNS). Accordingly equivalent pitfalls were described in the histopathological examination; additionally the normal CNS components are described together with their general reactions to injury. In the fourth part of the work, copies of papers that resulted from the systematic examination of 3,338 cattle brains during the BSE active surveillance program are included. The papers are allotted to two groups: the first group includes those primary papers that are a direct part of this thesis and in which the thesis author is the senior author. These papers are: 1) Rech R.R. et al. 2004. Granulomatous meningoencephalitis in cattle grazing vetch (Vicia spp). Pesq. Vet. Bras. 24:169-172, 2) Rech R.R. et al. 2005. Malignant catarrhal fever in cattle in Rio Grande do Sul, Brazil: Epidemiology, clinical signs and pathology. Pesq. Vet. Bras.25:97-105, 3) Rech R.R. et al. 2006. Histomorphology of the Gasserian ganglion, carotid rete mirabile and pituitary gland in cattle: A study of 199 cases. Pesq. Vet. Bras. 26:105-111, 4) Rech R.R. et al. 2006. Poisoning by Solanum fastigiatum (Solanaceae) in cattle: Epidemiology, clinical signs and morphometry of cerebellar lesions. Pesq. Vet. Bras., 26:183-189, 5) Rech et al. 2006. Rabies in herbivores: 27 cases. Proceedings of the Annual National Meetings Veterinary Diagnostic Labs in Brazil, March 2006 (Abstract) and 6) Rech R.R. et al. 2007. Poisonous plants affecting the central nervous system (CNS) of cattle in Brazil, p. 238- 243. In: Panter K.E.; Wierenga T.L. & Pfister J.A. (ed.). Poisonous Plants: Global Research and Solutions. Wallingford: CAB International. The second group of papers includes those that derived from the surveillance BSE program but were developed by another Graduate Student of the LPV/UFSM and in which this thesis author (RR) is a co-author. These papers are: 1) Rodrigues A. et al. 2005. Cerebral babesiosis in cattle: 20 cases. Ciência Rural.35:121-125, 2) Barros R.R. et al. 2006. Ocular squamous cell carcinoma in a cow with cerebral invasion through cranial nerves. Ciência Rural 36:1651-1654, 3) Barros R.R. et al. 2006. Poisoning by Ramaria flavo-brunnescens (Clavariaceae) in cattle. Pesq. Vet. Bras. 26:87-96 and 4) Rissi D.R. et al. 2006. Epidemiology, clinical signs and distribution of the encephalic lesions in cattle affected by meningoencephalitis caused by bovine herpesvirus-5. Pesq. Vet. Bras. 26:123-132. During part of the Graduate Program that led to this Thesis the author stayed for 10 months in a CAPES-Sandwich-Fellowship in The University of Georgia at Athens, USA where a protocol for immunohistochemistry (IHC) for detection of rabies antigen in formalin fixed paraffin blocks from bovine brain was established under the supervision of Prof. Corrie Brown. The description of this protocol and the partial results of the IHC diagnosis for rabies in cattle are included in the text of this Thesis. Most of the conclusions drawn from the work presented here are detailed in the papers listed above. Additionally conclusions are that the MAPA design and implemented an adequate system for BSE surveillance. Weak points in the program are that not enough samples from cattle that tested negative in the official laboratories for rabies diagnosis in Brazil, from imported cattle and from cattle submitted to emergence slaughter in abattoirs under federal Meat Inspection are arriving at the LPV/UFSM. From the material examined, it was also concluded that the more frequent inflammatory diseases in the brain of cattle are rabies, meningoencephalitis by bovine herpesvirus 5 and malignant catarrhal fever and the more frequent degenerative diseases are hepatic encephalopathy and poisoning by Solanum fastigiatum. / Este estudo derivou do exame macroscópico e microscópico de 3.338 encéfalos de bovinos, realizado entre 2001-2005, como parte do programa de vigilância para a encefalopatia espongiforme bovina (BSE) do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Este trabalho foi realizado no Laboratório de Patologia Veterinária da Universidade Federal de Santa Maria (LPV/UFSM), que é o laboratório de referência nacional para o diagnóstico da BSE e outras encefalopatias espongiformes transmissíveis e foi dividido em quatro partes. Inicialmente, são descritos os principais eventos relacionados à etiologia, epidemiologia, sinais clínicos, patologia e controle da BSE para dar ao leitor uma idéia da situação que levou o MAPA a implantar esse programa de vigilância. Na segunda parte, é explicado em detalhes o funcionamento do programa de vigilância para a BSE no Brasil, com as principais instruções determinadas pelo MAPA relacionadas a esse programa incluídas em anexos. A terceira parte descreve os achados macro e microscópicos observados nos 3.338 encéfalos examinados. No exame macroscópico foram considerados os seguintes aspectos: distribuição, cor, tamanho e consistência e outros aspectos gerais de alterações particulares. A análise macroscópica também incluiu descrições de não-lesões (estruturas anatômicas normais que podem ser interpretadas como lesões), lesões de pouco significado clínico, alterações postmortem e outros artefatos. Todas essas alterações podem confundir o patologista durante o exame do sistema nervoso central (SNC). Essa mesma metodologia foi utilizada para descrever os achados microscópicos, incluindo a descrição de componentes normais do SNC e suas reações à lesão. A quarta seção é constituída pelos trabalhos publicados que resultaram do exame histológico desses 3.338 encéfalos durante o programa de vigilância para a BSE nesses 5 anos. Os trabalhos foram divididos em dois grupos: o primeiro grupo inclui os trabalhos que são parte direta desta tese e nos quais a autora da tese (Rech R.R.) é o primeiro autor. Estes trabalhos são: 1) Rech R.R. et al. 2004. Meningoencefalite granulomatosa em bovinos em pastoreio de ervilhaca (Vicia spp). Pesq. Vet. Bras. 24:169-172, 2) Rech R.R. et al. 2005. Febre catarral maligna em bovinos no Rio Grande do Sul: epidemiologia, sinais clínicos e patologia. Pesq. Vet. Bras. 25:97-105, 3) Rech R.R. et al. 2006. Histomorfologia do gânglio de Gasser, da rete mirabile carotídea e da hipófise de bovinos: estudo de 199 casos. Pesq. Vet. Bras. 26:105-111, 4) Rech R.R. et al. 2006. Intoxicação por Solanum fastigiatum (Solanaceae) em bovinos: epidemiologia, sinais clínicos e morfometria das lesões cerebelares. Pesq. Vet. Bras., 26:183-189, 5) Rech et al. 2006. Raiva em herbívoros: 27 casos. Encontro Nacional de Laboratórios de Diagnóstico Veterinário, Campo Grande, p. 43-44, e 6) Rech R.R. et al. 2007. Poisonous plants affecting the central nervous system (CNS) of cattle in Brazil, p. 238-243. In: Panter K.E.; Wierenga T.L. & Pfister J.A. (ed.). Poisonous Plants: Global Research and Solutions. Wallingford: CAB International. O segundo grupo inclui trabalhos onde foi utilizado material do programa de vigilância da BSE, mas que foram desenvolvidos por outro estudante de pós-graduação do LPV/UFSM e no qual a autora da tese é co-autora. Estes trabalhos são: 1) Rodrigues A. et al. 2005. Babesiose cerebral em bovinos: 20 casos. Ciência Rural 35:121-125, 2) Barros R.R. et al. 2006. Intoxicação por Ramaria flavo-brunnescens (Clavariaceae) em bovinos. Pesq. Vet. Bras. 26:87-96, 3) Rissi D.R. et al. 2006. Epidemiologia, sinais clínicos e distribuição das lesões encefálicas em bovinos afetados por meningoencefalite por herpesvírus bovino-5. Pesq. Vet. Bras. 26:123-132, e 4) Barros R.R. et al. 2006. Carcinoma de células escamosas no olho de bovino com invasão cerebral através dos nervos cranianos. Ciência Rural 36:1651-1654. Durante parte do programa de doutorado, a autora realizou o programa de intercâmbio com bolsa-sanduíche da CAPES por 10 meses (03/2006 a 12/2006) na The University of Georgia em Athens, Estados Unidos. Durante esse período, foi desenvolvido um protocolo de imunoistoquímica para a detecção de antígeno da raiva em blocos de parafina com encéfalos fixados em formol. A descrição desse protocolo e os resultados parciais desse trabalho estão incluídos nesta tese. A maioria das conclusões desta tese estão nos trabalhos acima citados. Conclusões adicionais são que o MAPA programou e colocou em funcionamento um sistema de vigilância para a BSE relativamente eficiente. No entanto, pontos fracos do programa incluem um insuficiente número de encéfalos encaminhados aos laboratórios credenciados de bovinos que testaram negativo para raiva nos laboratórios oficiais de diagnóstico de raiva no Brasil, de bovinos importados e de bovinos submetidos ao abate de emergência em frigoríficos com serviço de inspeção federal. Do material examinado durante esses 5 anos, as doenças inflamatórias mais freqüentes na região de abrangência do LPV/UFSM foram raiva, meningoencefalite por herpesvírus bovino-5 e febre catarral maligna, e as doenças degenerativas mais comuns são encefalopatia hepática e intoxicação por Solanum fastigiatum.

Distúrbios do sistema nervoso central (SNC) em ruminantes abrangem um importante grupo de enfermidades responsáveis por grandes perdas econômicas em todo o mundo. As principais doenças neurológicas causadas por bactérias em ruminantes e que envolvem processos inflamatórios incluem listeriose, leptomeningites e meningoencefalites supurativas, abscessos cerebrais e medulares, empiema basilar e neurotuberculose. Esta dissertação teve por objetivo a caracterização epidemiológica, patológica, microbiológica e imuno-histoquímica das doenças inflamatórias de origem bacteriana que afetam o SNC de ruminantes no Rio Grande do Sul. Foi realizado um estudo retrospectivo no período compreendido entre janeiro de 1996 a dezembro de 2015, onde um total de 3.274 bovinos, 596 ovinos e 391 caprinos foram avaliados. Destes, 219 bovinos, 21 ovinos e sete caprinos foram diagnosticados com doenças inflamatórias no SNC. As doenças neurológicas inflamatórias de origem bacteriana totalizaram 60 casos divididos em 34 bovinos, 19 ovinos e sete caprinos, os quais foram subdivididas em: meningoencefalite por L. monocytogenes (oito ovinos, cinco caprinos e quatro bovinos), leptomeningite e meningoencefalite supurativa (14 bovinos, dois caprinos e um ovino), abscessos cerebrais (seis bovinos e dois ovinos) e medulares (sete ovinos), empiema basilar (quatro bovinos e um ovino) e neurotuberculose (seis bovinos). O exame imuno-histoquímica foi realizado em todos os casos diagnosticados com listeriose (anticorpo anti-L. monocytogenes), meningite e meningoencefalite supurativa (anticorpo anti-Escherichia coli) e neurotuberculose (anticorpo anti-Mycobacterium tuberculosis). A meningoencefalite por L. monocytogenes representou a principal enfermidade neurológica em ovinos e caprinos, seguido dos abscessos medulares em ovinos. Nos bovinos, a leptomeningite e meningoencefalite supurativa foi a doença neurológica mais prevalente para a espécie, frequentemente relacionada com a falha na transmissão da imunidade passiva. O empiema basilar, frequentemente diagnosticado em bezerros, está diretamente relacionado com o manejo do desmame interrompido através da utilização de tabuletas nasais. A neurotuberculose causada por Mycobacterium spp. é uma importante doença neurológica em bovinos jovens e deve ser considerada como diagnóstico diferencial de doenças neurológicas. Dos dados analisados neste período, as doenças neurológicas inflamatórias bacterianas representaram um total de 24,3% entre as doenças neurológicas inflamatórias diagnosticadas neste período e, com isso, conclui-se que representam importantes causas de mortalidade para os ruminantes domésticos. / Central nervous system (CNS) diseases are worldwide economically important conditions in ruminants. The main neurological bacterial diseases which involve inflammation in ruminants are listeriosis, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis, brain and spinal cord abscesses, basilar empyema and neurotuberculosis. This study aim to describe the epidemiological, pathological, microbiological and immunohistochemical findings of the bacterial inflammatory diseases that affect the CNS of ruminants in Rio Grande do Sul state. A retrospective study was performed from January 1996 to December 2015, during which samples of 3.274 cattle, 596 sheep and 391 goats were evaluated. Of these, 219 cattle, 21 sheep and seven goats were diagnosed with inflammatory diseases affecting the CNS. The neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 60 cases, which corresponded to 34 cases in cattle, 19 in sheep and seven in goats. These were further subdivided in: meningoencephalitis by L. monocytogenes (eigth sheep, five goats and four cattle), suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (14 cattle, two goats and one sheep), brain abscesses (six cattle and two sheep) and spinal cord (seven sheep), basilar empyema (four cattle and one sheep) and neurotuberculosis (six cattle). Immunohistochemical exam was performed in all cases diagnosed as listeriosis (antibody anti-L. monocytogenes), as suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (antibody anti-E. coli), and as neurotuberculosis (antibody anti-Mycobacterium tuberculosis). L. monocytogenes meningoencephalitis was the main neurological disease in sheep and goats, followed by spinal cord abscesses in sheep. In cattle, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis was the most frequent neurological disease, and its ocorrunce is related to the failure in passive immunity transmission. Basilar empyema is frequently diagnosed in calves and is directly related to early weaning handling through the use of nose-flaps. Neurotuberculosis caused by Mycobacterium spp. is an important neurological disease in young cattle and should be consired as a differential diagnosis of granulomatous meningoencephalitis. During the described period, neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 24.3% of the neurological inflammatory diseases, and, thus, these are important causes of death in domestic ruminants.

Distúrbios do sistema nervoso central (SNC) em ruminantes abrangem um importante grupo de enfermidades responsáveis por grandes perdas econômicas em todo o mundo. As principais doenças neurológicas causadas por bactérias em ruminantes e que envolvem processos inflamatórios incluem listeriose, leptomeningites e meningoencefalites supurativas, abscessos cerebrais e medulares, empiema basilar e neurotuberculose. Esta dissertação teve por objetivo a caracterização epidemiológica, patológica, microbiológica e imuno-histoquímica das doenças inflamatórias de origem bacteriana que afetam o SNC de ruminantes no Rio Grande do Sul. Foi realizado um estudo retrospectivo no período compreendido entre janeiro de 1996 a dezembro de 2015, onde um total de 3.274 bovinos, 596 ovinos e 391 caprinos foram avaliados. Destes, 219 bovinos, 21 ovinos e sete caprinos foram diagnosticados com doenças inflamatórias no SNC. As doenças neurológicas inflamatórias de origem bacteriana totalizaram 60 casos divididos em 34 bovinos, 19 ovinos e sete caprinos, os quais foram subdivididas em: meningoencefalite por L. monocytogenes (oito ovinos, cinco caprinos e quatro bovinos), leptomeningite e meningoencefalite supurativa (14 bovinos, dois caprinos e um ovino), abscessos cerebrais (seis bovinos e dois ovinos) e medulares (sete ovinos), empiema basilar (quatro bovinos e um ovino) e neurotuberculose (seis bovinos). O exame imuno-histoquímica foi realizado em todos os casos diagnosticados com listeriose (anticorpo anti-L. monocytogenes), meningite e meningoencefalite supurativa (anticorpo anti-Escherichia coli) e neurotuberculose (anticorpo anti-Mycobacterium tuberculosis). A meningoencefalite por L. monocytogenes representou a principal enfermidade neurológica em ovinos e caprinos, seguido dos abscessos medulares em ovinos. Nos bovinos, a leptomeningite e meningoencefalite supurativa foi a doença neurológica mais prevalente para a espécie, frequentemente relacionada com a falha na transmissão da imunidade passiva. O empiema basilar, frequentemente diagnosticado em bezerros, está diretamente relacionado com o manejo do desmame interrompido através da utilização de tabuletas nasais. A neurotuberculose causada por Mycobacterium spp. é uma importante doença neurológica em bovinos jovens e deve ser considerada como diagnóstico diferencial de doenças neurológicas. Dos dados analisados neste período, as doenças neurológicas inflamatórias bacterianas representaram um total de 24,3% entre as doenças neurológicas inflamatórias diagnosticadas neste período e, com isso, conclui-se que representam importantes causas de mortalidade para os ruminantes domésticos. / Central nervous system (CNS) diseases are worldwide economically important conditions in ruminants. The main neurological bacterial diseases which involve inflammation in ruminants are listeriosis, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis, brain and spinal cord abscesses, basilar empyema and neurotuberculosis. This study aim to describe the epidemiological, pathological, microbiological and immunohistochemical findings of the bacterial inflammatory diseases that affect the CNS of ruminants in Rio Grande do Sul state. A retrospective study was performed from January 1996 to December 2015, during which samples of 3.274 cattle, 596 sheep and 391 goats were evaluated. Of these, 219 cattle, 21 sheep and seven goats were diagnosed with inflammatory diseases affecting the CNS. The neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 60 cases, which corresponded to 34 cases in cattle, 19 in sheep and seven in goats. These were further subdivided in: meningoencephalitis by L. monocytogenes (eigth sheep, five goats and four cattle), suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (14 cattle, two goats and one sheep), brain abscesses (six cattle and two sheep) and spinal cord (seven sheep), basilar empyema (four cattle and one sheep) and neurotuberculosis (six cattle). Immunohistochemical exam was performed in all cases diagnosed as listeriosis (antibody anti-L. monocytogenes), as suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (antibody anti-E. coli), and as neurotuberculosis (antibody anti-Mycobacterium tuberculosis). L. monocytogenes meningoencephalitis was the main neurological disease in sheep and goats, followed by spinal cord abscesses in sheep. In cattle, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis was the most frequent neurological disease, and its ocorrunce is related to the failure in passive immunity transmission. Basilar empyema is frequently diagnosed in calves and is directly related to early weaning handling through the use of nose-flaps. Neurotuberculosis caused by Mycobacterium spp. is an important neurological disease in young cattle and should be consired as a differential diagnosis of granulomatous meningoencephalitis. During the described period, neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 24.3% of the neurological inflammatory diseases, and, thus, these are important causes of death in domestic ruminants.

Distúrbios do sistema nervoso central (SNC) em ruminantes abrangem um importante grupo de enfermidades responsáveis por grandes perdas econômicas em todo o mundo. As principais doenças neurológicas causadas por bactérias em ruminantes e que envolvem processos inflamatórios incluem listeriose, leptomeningites e meningoencefalites supurativas, abscessos cerebrais e medulares, empiema basilar e neurotuberculose. Esta dissertação teve por objetivo a caracterização epidemiológica, patológica, microbiológica e imuno-histoquímica das doenças inflamatórias de origem bacteriana que afetam o SNC de ruminantes no Rio Grande do Sul. Foi realizado um estudo retrospectivo no período compreendido entre janeiro de 1996 a dezembro de 2015, onde um total de 3.274 bovinos, 596 ovinos e 391 caprinos foram avaliados. Destes, 219 bovinos, 21 ovinos e sete caprinos foram diagnosticados com doenças inflamatórias no SNC. As doenças neurológicas inflamatórias de origem bacteriana totalizaram 60 casos divididos em 34 bovinos, 19 ovinos e sete caprinos, os quais foram subdivididas em: meningoencefalite por L. monocytogenes (oito ovinos, cinco caprinos e quatro bovinos), leptomeningite e meningoencefalite supurativa (14 bovinos, dois caprinos e um ovino), abscessos cerebrais (seis bovinos e dois ovinos) e medulares (sete ovinos), empiema basilar (quatro bovinos e um ovino) e neurotuberculose (seis bovinos). O exame imuno-histoquímica foi realizado em todos os casos diagnosticados com listeriose (anticorpo anti-L. monocytogenes), meningite e meningoencefalite supurativa (anticorpo anti-Escherichia coli) e neurotuberculose (anticorpo anti-Mycobacterium tuberculosis). A meningoencefalite por L. monocytogenes representou a principal enfermidade neurológica em ovinos e caprinos, seguido dos abscessos medulares em ovinos. Nos bovinos, a leptomeningite e meningoencefalite supurativa foi a doença neurológica mais prevalente para a espécie, frequentemente relacionada com a falha na transmissão da imunidade passiva. O empiema basilar, frequentemente diagnosticado em bezerros, está diretamente relacionado com o manejo do desmame interrompido através da utilização de tabuletas nasais. A neurotuberculose causada por Mycobacterium spp. é uma importante doença neurológica em bovinos jovens e deve ser considerada como diagnóstico diferencial de doenças neurológicas. Dos dados analisados neste período, as doenças neurológicas inflamatórias bacterianas representaram um total de 24,3% entre as doenças neurológicas inflamatórias diagnosticadas neste período e, com isso, conclui-se que representam importantes causas de mortalidade para os ruminantes domésticos. / Central nervous system (CNS) diseases are worldwide economically important conditions in ruminants. The main neurological bacterial diseases which involve inflammation in ruminants are listeriosis, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis, brain and spinal cord abscesses, basilar empyema and neurotuberculosis. This study aim to describe the epidemiological, pathological, microbiological and immunohistochemical findings of the bacterial inflammatory diseases that affect the CNS of ruminants in Rio Grande do Sul state. A retrospective study was performed from January 1996 to December 2015, during which samples of 3.274 cattle, 596 sheep and 391 goats were evaluated. Of these, 219 cattle, 21 sheep and seven goats were diagnosed with inflammatory diseases affecting the CNS. The neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 60 cases, which corresponded to 34 cases in cattle, 19 in sheep and seven in goats. These were further subdivided in: meningoencephalitis by L. monocytogenes (eigth sheep, five goats and four cattle), suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (14 cattle, two goats and one sheep), brain abscesses (six cattle and two sheep) and spinal cord (seven sheep), basilar empyema (four cattle and one sheep) and neurotuberculosis (six cattle). Immunohistochemical exam was performed in all cases diagnosed as listeriosis (antibody anti-L. monocytogenes), as suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis (antibody anti-E. coli), and as neurotuberculosis (antibody anti-Mycobacterium tuberculosis). L. monocytogenes meningoencephalitis was the main neurological disease in sheep and goats, followed by spinal cord abscesses in sheep. In cattle, suppurative leptomeningitis and meningoencephalitis was the most frequent neurological disease, and its ocorrunce is related to the failure in passive immunity transmission. Basilar empyema is frequently diagnosed in calves and is directly related to early weaning handling through the use of nose-flaps. Neurotuberculosis caused by Mycobacterium spp. is an important neurological disease in young cattle and should be consired as a differential diagnosis of granulomatous meningoencephalitis. During the described period, neurological inflammatory bacterial diseases accounted for 24.3% of the neurological inflammatory diseases, and, thus, these are important causes of death in domestic ruminants.