Cetaceans are sentinels of the marine environment, currently threatened by many factors, mainly anthropogenic. The most easily identified compromising conditions are those affecting the skin and external mucosae - good indicators of the cetaceans health status. Cutaneous and mucocutaneous lesions have been extensively reported in wild and captive cetaceans, but little is known about the involved etiological factors, evolution of the dermatological lesions and their systemic consequences. Viruses are the most commonly involved agents in cutaneous and mucocutaneous lesions, especially herpesviruses (HV) and, associated with skin and mucosal lesions with varying morphologies, and cetacean poxviruses (CePV), mainly associated with characteristic tattoo or ring skin lesions. In addition, fungal agents are also recognized as causative agents of dermatological disease in cetaceans, especially in the process known as paracoccidioidomycosis ceti, observed as raised proliferative whitish lesions, caused by non cultivable yeast of Paracoccidioides brasiliensis (order Onygenales). Despite being reported worldwide, the occurrence of these etiological agents in southern Atlantic cetaceans is still poorly understood. The goal of this study was to identify and characterize selected cutaneous and mucocutaneous pathogens (HV, CePV and P. brasiliensis) of free-ranging cetaceans from Brazil, and to design more sensitive diagnostic methods for their detection. All the studied cetaceans stranded along the coast of Brazil, between 2005 and 2015, except three wild riverine dolphins that were physically contained and released after sample collection. In order to achieve our goals, we employed molecular, histopathological, and occasionally immunohistochemical and electron microscopy techniques. The presence of HV and CePV was evaluated in cutaneous, and oral and genital mucosal samples from 115 specimens and skin samples from 113 individuals, respectively; whereas the presence of members of the genus Onygenales sp. was evaluated in four specimens presenting macroscopic compatible lesions. Skin or oral mucosal samples from four animals were HV PCR-positive: a whitish ulcerated skin lesion from a Guiana dolphin (Sotalia guianensis), a lingual sample from an Atlantic spotted dolphin (Stenella frontalis), ulcerative lesions and healthy skin samples from a dwarf sperm whale (Kogia sima), and a proliferative skin lesion from a Bolivian river dolphin (Inia boliviensis). The tree first animals were infected with alphaherpesvirus. A sequence more similar to gammaherpesvirus was obtained from the Bolivian river dolphins proliferative skin lesion. The Bolivian river dolphin sequence could possibly be a member of a new gammaherpesvirus genus. Additionally, all other available tissue samples from HV-positive specimens, aside from skin and oral mucosa, were also tested by PCR and histologically evaluated. A different alphaherpesvirus sequence was found in the stomach and in a mesenteric lymph node of the dwarf sperm whale. Microscopic findings in two HV-positive animals (chronic proliferative dermatitis in Bolivian river dolphin and Guiana dolphin) were compatible with HV. CePV was identified in tattoo skin lesions of an Atlantic bottlenose dolphin and a Guiana dolphin by established molecular methods, and poxviral particles were observed by electron microscopy. CePV-positive animals presented epidermal ballooning degeneration and occasionally small, pale eosinophilic or amphophilic intracytoplasmic inclusions, compatible with CePV. Specific amino acid motifs for all CePV were also identified, reinforcing the suggestion of the new Cetaceanpoxvirus genus. We also designed novel SYBR® Green real-time and conventional CePV PCR methods significantly more sensitive than those currently available in the literature. An additional Guiana dolphin, previously negative based in established PCR methods was diagnosed positive for CePV through these new techniques. Refractile yeasts (49 µm in diameter) were observed under light microscopy in mild granulomatous and necrotic skin lesions of four Atlantic bottlenose dolphin, and for the first time, in a skeletal muscle abscess (the former possibly indicating the invasive potential of the agent). Onygenales sp. yeasts were identified in skin lesions by immunohistochemistry and a sequence of P. brasiliensis, more similar (100% nucleotide identity) to the one described in an Atlantic bottlenose dolphin from Cuba than to human or any other terrestrial mammals cases in Brazil, was obtained from the skin lesion of one of the specimens, confirming the etiological agent of these type of lesions. Herein we report the first molecular identification of HV in South American cetaceans and in riverine dolphins worldwide. This study also describes the first amplification of CePV and P. brasiliensis in odontocetes from South America. Four of the five novel herpesvirus sequences herein identified are possibly novel species, tentatively named Delphinid HV-10, Kogiid HV-2, Kogiid HV-3 and Iniid HV-1. / Cetáceos são sentinelas do ambiente marinho, atualmente ameaçados por diversos fatores, principalmente antropogênicos. Os processos de pele e mucosas externas são os mais facilmente identificados, bons indicadores do estado de saúde em cetáceos. Lesões cutâneas e mucocutâneas já foram amplamente relatadas em cetáceos de vida livre e de cativeiro, mas pouco se sabe a respeito dos fatores etiológicos envolvidos, evolução das lesões dermatológicas e suas consequências sistêmicas. Vírus são os agentes mais comumente envolvidos em lesões cutâneas e mucocutâneas, especialmente os herpesvírus (HV), associados a lesões de morfologias variáveis em mucosas, e poxvírus dos cetáceos (Cetacean Poxvirus CePV), principalmente associados a lesões de pele tatuagem ou anel características. Agentes fúngicos também podem causar doenças dermatológicas em cetáceos, como por exemplo a paracoccidioidomicose ceti, caracterizada por lesões esbranquiçadas elevadas e proliferativas, causada por leveduras não-cultiváveis de Paracoccidioides brasiliensis (ordem Onygenales). Apesar de mundialmente reportados, a ocorrência desses agentes etiológicos em cetáceos do Atlântico Sul ainda é pouco compreendida. O objetivo desse estudo foi identificar e caracterizar patógenos cutâneos e mucocutâneos selecionados (HV, CePV e P. brasiliensis) de cetáceos brasileiros de vida livre e desenhar métodos diagnósticos mais sensíveis para sua detecção. Todos os animais estudados encalharam ao longo da costa brasileira, entre 2005 e 2015, exceto por três botos-cor-de-rosa que foram fisicamente imobilizados e liberados após a coleta de amostras. Para atingir tais objetivos, empregamos técnicas moleculares e histológicas, e ocasionalmente de imunohistoquímica e microscopia eletrônica. A presença de HV e CePV foi avaliada, respectivamente, em amostras cutâneas e de mucosa oral e genital de 115 espécimes, e amostras de pele de 113 indivíduos; enquanto a presença de membros da ordem Onygenales foi avaliada em quatro espécimes que apresentavam lesões macroscópicas compatíveis. Amostras de pele ou de mucosa oral de quatro animais foram positivas para a PCR de HV: uma lesão ulcerada de pele de coloração esbranquiçada de um boto-cinza (Sotalia guianensis), uma amostra de tecido lingual de um golfinho-pintado-do-Atlântico (Stenella frontalis), lesões ulcerativas e amostras de pele saudável de um cachalote-anão (Kogia sima), e uma lesão proliferativa de pele em boto-vermelho-boliviano (Inia boliviensis). Os primeiros três animais estavam infectados com alphaherpesvirus. Uma sequência mais similar com gammaherpesvírus foi obtida da lesão proliferativa de pele do boto-vermelho-boliviano. A sequência do boto-vermelho-boliviano possivelmente pertence a um novo gênero de gammaherpesvírus. Ademais, todas as outras amostras de tecidos disponíveis dos espécimes HV-positivos, à parte de pele e mucosa oral, também foram avaliadas por técnicas de PCR e histológicas. Uma sequência diferente de alphaherpesvírus foi encontrada no estômago e em um linfonodo mesentérico do cachalote-anão. Achados microscópicos em dois animais HV-positivos (dermatites proliferativas em boto-vermelho-boliviano e boto-cinza) eram compatíveis com HV. CePV foi identificado em lesões de pele do tipo tattoo de um golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus) e de um boto-cinza por meio de técnicas moleculares estabelecidas, e observação de partículas de poxvírus por microscopia eletrônica. Animais CePV-positivos apresentavam degeneração balonosa epidérmica e ocasionais inclusões intracitoplasmáticas anfofílicas ou eosinofílicas compatíveis com CePV. Motivos aminoácidos específicos para todos os CePVs também foram identificados, reforçando a sugestão de um novo gênero, chamado Cetaceanpoxvirus. Nesse estudo também foram desenvolvidas novas técnicas de PCR convencional e real-time com SYBR® Green, significativamente mais sensíveis do que os métodos atualmente disponíveis em literatura. Um boto-cinza, inicialmente negativo segundo os métodos de PCR previamente conhecidos foi diagnosticado positivo para CePV por meio das novas técnicas aqui descritas. Leveduras refratáveis (49 µm de diâmetro) foram observadas á microscopia sob a forma de lesões de pele granulomatosas moderadas e necróticas em quatro golfinhos-nariz-de-garrafa, e pela primeira vez, em um abscesso muscular (esse último um indício do potencial invasivo desse agente). Leveduras de Onygenales sp. foram identificadas em lesões de pele por meio de imunohistoquímica e uma sequência de P. brasiliensis mais semelhante (100% de identidade de nucleotídeos) áquela descrita em um gofinho-nariz-de-garrafa de Cuba do que a casos de humanos e mamíferos descritos no Brasil, foi encontrada em lesões de pele de um dos espécimes. Esse estudo relata a primeira identificação molecular de HV em cetáceos da América do Sul e em golfinhos de rio no mundo. Além disso, descrevemos a primeira amplificação de CePV e P. brasiliensis em odontocetes da América do Sul, confirmando a etiologia desse tipo de lesões. Quatro das cinco novas sequências de HV identificadas são possivelmente novas espécies, provisoriamente chamadas Delphinid HV-10, Kogiid HV-2, Kogiid HV-3 e Iniid HV-1.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Orf virus (ORFV), the type member of the genus Parapoxvirus of the family Poxviridae, is the etiologic agent of orf or contagious ecthyma, a contagious and ubiquitous disease of sheep and goats. ORFV genome consists of a double stranded DNA molecule with approximately 138 Kb, and contains 131 putative genes. Among those, 15 are novel genes, unique to parapoxviruses, which lack homology to other known viral or cellular genes. In the present study we describe the functional characterization of three of these genes, ORFV024, ORFV002, and ORFV121. Results presented here demonstrate that the proteins encoded by these genes inhibit the activation of the nuclear factor-kappa B (NF-κB) signaling pathway. ORFV-encoded ORFV024 inhibits activation of the NF-κB signaling pathway in the cell cytoplasm by inhibiting phosphorylation of the IκB kinases, IKKα and IKKβ, consequently inhibiting the activation of the IKK complex. Deletion of ORFV024 from the ORFV genome had no significant effect on disease severity, progression or time to resolution in sheep, indicating that ORFV024 does not contribute to ORFV virulence. ORFV-encoded ORFV002 functions in the cell nucleus, where it interacts with the NF-κB subunit NF-κB-p65, inhibiting its acetylation, a p300-mediated modification of NF-κB-p65 which modulates its transcriptional activity. Similarly to ORFV024, deletion of ORFV002 from the ORFV genome had no significant effect on ORFV virulence and disease pathogenesis in sheep. ORFV-encoded ORFV121 functions in the cell cytoplasm, where it binds to and inhibits phosphorylation and nuclear translocation of NF-κB-p65. Deletion of ORFV121 from the ORFV genome resulted in a marked attenuated disease phenotype in sheep, indicating that ORFV121 is a determinant of virulence of ORFV in the natural host. These results indicate that ORFV, like other poxviruses, has evolved multiple strategies to modulate NF-κB, targeting different steps of the signaling pathway. Results obtained in the pathogenesis studies performed here suggest that multiple NF-κB inhibitors encoded by ORFV may exert complementary and/or redundant functions to effectively block host cell responses regulated by the NF-κB signaling pathway. Additionally, it is possible that ORFV-encoded NF-κB inhibitors modulate distinct cellular processes regulated by NF-κB in vivo. A better understanding of ORFV-host interactions may provide valuable insights for the development of improved vaccines against orf, or yet for the development of novel ORFV-based therapeutic agents and vaccine vectors with enhanced safety and efficacy, and a broader applicability. / O vírus da orf (ORFV), protótipo do gênero Parapoxvirus da família Poxviridae, é o agente etiológico da orf ou ectima contagioso, uma enfermidade contagiosa de distribuição mundial que afeta primariamente ovinos e caprinos. O genoma do ORFV consiste de uma molécula de DNA de fita dupla com aproximadamente 138 Kb, que contém presumidamente 131 genes. Dentre estes, 15 são genes novos, identificados apenas nos parapoxvírus e que não possuem homologia com outros genes de origem viral ou celular. O presente estudo descreve a caracterização funcional de três destes genes, ORFV024, ORFV002 e ORFV121. Os resultados apresentados no presente estudo demonstram que as proteínas codificadas pelos genes ORFV024, ORFV002 e ORFV121 inibem a ativação da via de sinalização do fator de transcrição nuclear-kappa B (NF-κB). O produto da ORFV024 bloqueia a ativação da via do NF-κB no citoplasma celular, inibindo a fosforilação das quinases IκB (IKK), IKKα e IKKβ e, consequentemente inibindo a ativação do complexo IKK. A deleção do gene ORFV024 do genoma do ORFV não alterou a severidade, a progressão, ou o tempo de resolução das lesões produzidas pelo ORFV em ovinos, indicando que o produto deste gene não contribui para a virulência do vírus. O gene ORFV002 codifica um inibidor do NF-κB que atua no núcleo das células. O produto do ORFV002 interage com a subunidade NF-κB-p65 do NF-κB, inibindo a sua acetilação, uma modificação pós-traducional do NF-κB-p65 mediada pela acetiltransferase p300 que regula a sua atividade transcripcional. Semelhante ao ORFV024, a deleção do gene ORFV002 do genoma do ORFV não afetou a virulência do vírus nem alterou a patogenia da enfermidade em ovinos. O produto do gene ORFV121 atua no citoplasma das células, onde esta proteína viral interage com o NF-κB-p65 inibindo sua fosforilação e translocação nuclear. A deleção do gene ORFV121 do genoma do ORFV reduziu significativamente a severidade, a progressão e o tempo de resolução da doença em ovinos, indicando que este produto viral constitui-se em um fator de virulência para o ORFV em seu hospedeiro natural. Estes resultados demonstram que, assim como outros poxvírus, o ORFV também desenvolveu múltiplas estratégias para modular a via de sinalização do NF-κB, codificando proteínas que atuam em diferentes eventos desta complexa via de sinalização intracelular. Os resultados obtidos nos estudos de patogenia sugerem que os inibidores do NF-κB codificados pelo ORFV desempenham funções complementares e/ou redundantes, provavelmente, para promover um bloqueio efficiente dos processos biológicos regulados pelo NF-κB. Além disso, estes produtos virais podem modular diferentes processos biológicos controlados pelo NF-κB in vivo. Um melhor entendimento das interações do ORFV com o seu hospedeiro pode favorecer o desenvolvimento de vacinas mais eficazes para o ectima contagioso, ou ainda, promover o desenvolvimento de vacinas vetoriais ou imunoterápicos, baseados no ORFV, mais eficazes e com uma maior espectro de aplicações.