Light and Ultrastructural Pathologic Changes in Intestinal Coronavirus Infection of Newborn Calves*

Abstract

Seven conventional newborn calves were inoculated orally with the coronavirus strain LY‐138, originally recovered from naturally‐infected diarrheic calves. All calves developed diarrhea during the first 24 h after inoculation. The presence and excretion of virus was monitored by electron microscopy. Grossly, the changes were subtle and not striking. The intestinal tract was distended and contained a yellow clear fluid. The small intestinal wall was thin and transparent. Histologic changes were characterized by atrophy and fusion of the villi, decreased height and vacuolation of the intestinal epithelial cells, by a reduced number of goblet cells, crypt hypertrophy and dilatation, and by edema and increased cellularity of the lamina propria mucosae. Ultrastructurally the viral agent infected the intestinal absorptive epithelial cells, undifferentiated epithelial cells and goblet cells of the villi, and occasionally fibroblasts and endothelial cells of the lamina propria mucosae. Morphologic evidence indicated that virus multiplication occurred only in the cytoplasm of infected cells. The rough and smooth endoplasmic reticulum became dilated, and electron‐dense, granulo‐fibrillar material filled their cysternae to form smooth membrane‐bounded viral factories in the supranuclear cytoplasm of infected intestinal epithelial cells. Ultrastructural cytologic changes in this viral infection consisted of dilation of the endoplasmic reticulum network, cellular ribosome depletion, extensive endoplasmic vacuolation and vesiculation of Golgi elements of intestinal epithelial cells, swelling and degeneration of mitochondria, loss of normal nuclear polarity with pyknosis and karyolysis of the nuclei, loss of cytoplasmic matrix, and a broad spectrum of pathologic changes involving the microvilli and terminal web. Lichtmikroskopische und Ultrastrukturelle pathologische Veränderungen bei intestinaler Coronavirusinfektion neugeborener Kälber Sieben konventionelle neugeborene Kälber wurden oral mit dem Coronavirus‐Stamm LY‐138, der ursprünglich von natürlich infizierten Kälbern mit Diarrhoe stammt, infiziert. Alle Kälber entwickelten Durchfall während der ersten 24 Stunden nach Inokulation. Vorhandensein und die Ausscheidung des Virus wurden elektronenoptisch verfolgt. Sichtbare Veränderungen waren gering und wenig auffallend. Der Darmtrakt war erweitert und enthielt eine gelbe, klare Flüssigkeit. Die Dünndarmwand war dünn und durchscheinend. Histologische Veränderungen waren charakterisiert durch Atrophie und Verschmelzung der Zotten, verminderte Höhe und Vakuolisierung der intestinalen Epithelzellen, durch eine reduzierte Anzahl von Gobletzellen, Kryptenhypertrophie und ‐erweiterung, sowie Ödematisierung und erhöhte Zellularität der lamina propria mucusae. Ultrastrukturell infizierte das Virus die intestinalen absorptiven Epithelzellen, nichtdifferenzierte Epithelzellen und Gobletzellen der Zotten, und gelegentlich Fibroblasten sowie Endothelzellen der Lamina propria mucosae. Die morphologischen Veränderungen weisen darauf hin, daß die Virusvermehrung nur im Zytoplasma infizierter Zellen stattfand. Das rauhe und glatte endoplasmatische Retikulum war erweitert, und elektronendichtes, granulo‐fibrilläres Material füllte die Zisternen aus, die feine Membran‐gebundene Virusvermehrungsfabriken in dem supranukleären Zytoplasmabereich infizierter intestinaler Epithelzellen bildeten. Ultrastrukturelle zytologische Veränderungen bestanden bei dieser Virusinfektion aus Erweiterung des endoplasmatischen Retikulumnetzwerks, zellulärem Ribosomenverlust, extensiver endoplasmatischer Vakuolisierung der Golgielemente der intestinalen Epithelzellen, Schwellung und Degeneration von Mitochondrien, Verlust der normalen nukleären Polarität mit Pyknose und Karyolyse der Zellkerne, Verlust der Zytoplasmamatrix, und aus einem breiten Spektrum pathologischer Veränderungen an den Mikrozotten und der terminalen Netzstruktur. Lésions pathologiques ultrastructurelles et au microscope optique lors d'infection intestinale à Coronavirus chez des veaux nouveau‐nés Sept veaux nouveau‐nés conventionnels ont été infectés oralement par la souche LY‐138 de Coronavirus, isolée précédement chez des veaux naturellement infectés présentant une diarrhée. Tous les veaux développèrent une diarrhée durant les premières 24 heures suivant l'inovulation. La présence et la sécrétion du virus ont été suivies au microscope électronique. Les lésions apparentes furent faibles et peu apparentes. Le tractus digestif fut élargi et contenait un liquide jaune et clair. La paroi de l'intestin grêle était mince et transparente. Les lésions histologiques furent caractérisées par une atrophie et une fusion des villi, une hauteur diminuée et une vacuolisation des cellules épithéliales de l'intestin, par un nombre réduit des cellules caliciformes, une hypertrophie et un élargissement des cryptes ainsi qu'un oedème et un nombre de cellules augmenté de Lamina propria mucosae. Le virus a infecté ultrastructurellement les cellules épithéliales absorbantes de l'intestin, des cellules épithéliales non différenciées et des cellules caliciformes des villi, de temps en temps des fibroblastes et des cellules endothéliales de Lamina propria mucosae. Les lésions morphologiques ont montré que la multiplication du virus n'avait lieu que dans le cytoplasme des cellules infectées. Le Reticulum endoplasmique grossier et fin fut élargi...