Hydropericardium syndrome (HPS) is caused by fowl adenovirus serotype 4 (FAdV-4). HPS has caused outbreaks in Chinese populations of broiler chickens since 2015. However, little is known about the molecular mechanisms underlying HPS. In this study, we used transcriptomic analysis to screen differentially expressed genes (DEGs) in the livers of FAdV-4-infected and noninfected chicks. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analysis showed that the gene network associated with the arginine metabolism pathway was enriched in livers infected by FAdV-4; 10 genes were downregulated and 8 genes were upregulated in these livers when compared to noninfected livers. The DEGs identified in livers were reanalyzed by real-time fluorescence quantitative PCR (qPCR); results indicated that the mRNA levels of the DEGs concurred with the data derived from KEGG analysis. Next, we used qPCR to detect the DEGs of the arginine metabolism pathway in a hepatocellular carcinoma cell line (LMH) after infection with FAdV-4 for 24 hr; this also indicated that the mRNA levels of the DEGs concurred with that seen in the liver. We also used si-RNA oligonucleotides to knock down the mRNA levels of iNOS in LMH cells infected with FAdV-4 and found that the viral load of FAdV-4 was increased. Further investigation revealed that the addition of 240 µg/ml of arginine into the culture medium of LMH cells infected with FAdV-4 for 24 hr led to a significant increase in the mRNA levels of iNOS but a significant reduction in the viral load of FAdV-4. Therefore, our data indicated that when broiler chickens become infected with FAdV-4, the arginine metabolic pathway in the liver becomes dysfunctional and the iNOS mRNA level decreases. This will add benefit to the replication of FAdV-4 but can be inhibited by the addition of an appropriate amount of arginine.
El adenovirus del pollo serotipo 4 influye en el metabolismo de la arginina para favorecer su replicación. El síndrome de hidropericardio (HPS) es causado por el adenovirus del pollo serotipo 4 (FAdV-4). Este síndrome ha causado brotes en las poblaciones de pollo de engorde en China desde 2015. Sin embargo, se conoce poco sobre los mecanismos moleculares subyacentes al hidropericardio. En este estudio, se utilizó el análisis transcriptómico para seleccionar genes expresados en forma diferencial (DEGs) en los hígados de pollos infectados y no infectados con el adenovirus serotipo 4. El análisis mediante la Enciclopedia de Genes and Genomas de Kyoto (KEGG) mostró que la red de genes asociada con la ruta del metabolismo de la arginina se enriqueció en hígados infectados por el adenovirus serotipo 4. Diez genes fueron regulados a la baja y ocho genes fueron regulados a la alta en estos hígados en comparación con los hígados de aves no infectadas. Los genes expresados en forma diferencial identificados en los hígados se volvieron a analizar mediante un método cuantitativo de PCR de fluorescencia en tiempo real (qPCR). Los resultados indicaron que los niveles de ARNm de los genes expresados en forma diferencial coincidían con los datos derivados del análisis la Enciclopedia de Genes and Genomas de Kyoto. Posteriormente, se utilizó qPCR para detectar los genes expresados en forma diferencial de la vía del metabolismo de la arginina en una línea celular de carcinoma hepatocelular (LMH) infectadas con el adenovirus del pollo serotipo 4 durante 24 horas. Esto también indicó que los niveles de ARNm de los genes expresados en forma diferencial coincidían con los observados en el hígado. También se utilizaron oligonucleótidos de ARN para bloquear los niveles de ARN mensajero de iNOS en células LMH infectadas con el adenovirus del pollo serotipo 4 y se descubrió que la carga viral del adenovirus aumentó. La investigación adicional reveló que la adición de 240 µg/ml de arginina en el medio de cultivo de las células LMH infectadas con el adenovirus serotipo 4 durante 24 horas condujo a un aumento significativo en los niveles de ARN mensajero de iNOS pero con una reducción significativa en la carga viral del adenovirus serotipo 4 Por lo tanto, estos datos indican que cuando los pollos de engorde se infectan con adenovirus del pollo serotipo 4, la vía metabólica de la arginina en el hígado se vuelve disfuncional y el nivel de ARN mensajero de iNOS disminuye. Esto favorecerá la replicación del adenovirus del pollo serotipo 4, pero puede inhibirse mediante la adición de una cantidad adecuada de arginina.
Keywords: arginine enzyme; arginine metabolism; fowl adenovirus serotype 4; inducible nitric-oxide synthase; transcriptome.