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. 2007 Apr;36(2):109-14.
doi: 10.1080/03079450601156083.

Lithium chloride inhibits the coronavirus infectious bronchitis virus in cell culture

Sally M Harrison  1 , Ian Tarpey, Lisa Rothwell, Pete Kaiser, Julian A Hiscox
Affiliations

Lithium chloride inhibits the coronavirus infectious bronchitis virus in cell culture

Sally M Harrison et al. Avian Pathol. 2007 Apr.

Abstract
in English, French, German, Spanish

The avian coronavirus infectious bronchitis virus (IBV) is a major economic pathogen of domestic poultry that, despite vaccination, causes mortality and significant losses in production. During replication of the RNA genome there is a high frequency of mutation and recombination, which has given rise to many strains of IBV and results in the potential for new and emerging strains. Currently the live-attenuated vaccine gives poor cross-strain immunity. Effective antiviral agents may therefore be advantageous in the treatment of IBV. Lithium chloride (LiCl) is a potent inhibitor of the DNA virus herpes simplex virus but not RNA viruses. The effect of LiCl on the replication of IBV was examined in cell culture using two model cell types; Vero cells, an African Green monkey kidney-derived epithelial cell line; and DF-1 cells, an immortalized chicken embryo fibroblast cell line. When treated with a range of LiCl concentrations, IBV RNA and protein levels and viral progeny production were reduced in a dose-dependent manner in both cell types, and the data indicated that inhibition was a cellular rather than a virucidal effect. Host cell protein synthesis still took place in LiCl-treated cells and the level of a standard cellular housekeeping protein remained unchanged, indicating that the effect of LiCl was specifically against IBV.

Le coronavirus de la bronchite infectieuse aviaire (IBV) est un agent pathogène économique majeur pour l'industrie avicole qui, malgré la vaccination, entraîne de la mortalité et des pertes importantes en production. Lors de la réplication de l'ARN génomique, il y a une fréquence élevée de mutations et de recombinaisons qui ont donné naissance à de nombreuses souches d'IBV et qui rend possible l'émergence de nouvelles souches. Actuellement les vaccins vivants atténués confèrent une immunité croisée faible entre souches. Les agents antiviraux efficaces peuvent alors être avantageux dans le traitement de l'IBV. Le chlorure de lithium (LiCl) est un inhibiteur puissant de l'herpesvirus simplex, virus à ADN, mais pas des virus à ARN. L'effet du LiCl sur la réplication de l'IBV a été examiné en culture cellulaire en utilisant deux modèles de type cellulaire, les cellules Vero, une lignée cellulaire épithéliale dérivée de rein de singe vert africain, et des cellules DF-1, une lignée cellulaire immortalisée de fibroblastes d'embryon de poulet. Lors du traitement avec différentes concentrations de LiCl, l'ARN de l'IBV, le taux de protéines et la production de virus ont été diminués de façon dose-dépendante pour les deux types de cellule et les données ont montré que l'inhibition était un effet cellulaire plutôt qu'un effet virucide. La synthèse des protéines de la cellule hôte avait toujours bien lieu dans les cellules traitées au LiCl et le niveau d'une protéine “de ménage” utilisée comme témoin d'expression cellulaire est resté inchangé, indiquant que l'effet du LiCl était spécifiquement dirigé contre l'IBV.

Das aviäre Coronavirus infektiöse Bronchitis Virus (IBV) ist ein ökonomisch bedeutsamer Krankheitserreger für das Wirtschaftsgeflügel, der trotz Vakzination Mortalität und Produktionseinbußen verursacht. Während der Replikation des RNS-Genoms kommt es häufig zu Mutationen und Rekombinationen, die eine Vielzahl von IBV-Stämmen entstehen ließen und die ein Potential für neu entstehende Stämme sind. Die gegenwärtig eingesetzten Lebendvakzinen geben gegen diese neuen Stämme nur eine geringe Kreuzimmunität. Aus diesem Grund wären wirksame antivirale Agentien von großem Vorteil für die Bekämpfung des IBV. Lithiumchlorid (LiCl) ist ein potenter Inhibitor des DNS-Virus Herpes simplex-Virus, aber nicht von RNS-Viren. Der Effekt von LiCl auf die IBV-Replikation wurde in der Zellkultur unter Verwendung von zwei Zelltypvarianten untersucht: Verozellen, eine von der Niere einer afrikanischen Grünen Meerkatze abstammenden Epithelzelllinie, sowie DF-1-Zellen, eine immortalisierte Hühnerembryofibroblastenzelllinie. Durch die Behandlung mit verschiedenen LiCl-Konzentrationen wurden die IBV-RNS und —Proteingehalte und die Virusvermehrung in beiden Zelltypen dosisabhängig reduziert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Inhibition eher ein zellulärer als eine viruzider Effekt war. Die Proteinsynthese in der Wirtszelle fand in den LiCl-behandelten Zellen weiter statt und der Gehalt eines zellulären Standard-Organisationsproteins blieb unverändert, was darauf hin weist, dass der Effekt des LiCl spezifisch gegen das IBV gerichtet ist.

El coronavirus aviar de la bronquitis infecciosa (IBV) es uno de los patógenos con mayor impacto económico en avicultura, el cual, pese a la vacunación, causa mortalidad y pérdidas económicas significativas en la producción. Durante la replicación del genoma RNA se produce una gran frecuencia de mutación y recombinación que da lugar a una gran variedad de cepas de IBV e implica un potencial para la generación de cepas nuevas y emergentes. Actualmente las vacunas vivas atenuadas producen una inmunidad cruzada pobre. Por lo tanto, moléculas antivíricas efectivas podrían ser ventajosas en el tratamiento de IBV. El cloruro de litio (LiCl) es un potente inhibidor del virus herpes simple DNA pero no de virus RNA. Se estudió el efecto del LiCl en la replicación de IBV en dos tipos de cultivos celulares: células Vero, una línea celular epitelial derivada de riñón de mono Verde Africano, y células DF-1, una línea celular de fibroblastos de pollo inmortalizados. Cuando se trataron con un rango de concentraciones de LiCl, los niveles de proteínas y RNA de IBV y la producción de progenie se redujeron de manera dosis-dependiente en ambos tipos celulares, y los datos indicaron que la fue una inhibición más de tipo celular que un efecto viricida. La síntesis de proteínas celulares todavía tuvo lugar en las células tratadas con LiCl y el nivel de una proteína constitutiva estándar se mantuvo, indicando que el efecto del LiCl era específico frente a IBV.

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Figures

Figure 1.
Figure 1.. Plaque assay showing plaque formation in (1a) Vero cells and (1b) DF-1 cells infected with progeny IBV from cells treated with the concentrations of LiCl indicated to the left. Due to IBV replicating less efficiently in Vero cells compared with DF-1 cells, only three-fold to 10-fold serial dilutions of progeny IBV from Vero cells were required compared with six-fold to 10-fold serial dilutions of progeny IBV from DF-1 cells. The experiment was repeated three times and one representative set of data are presented, the average plaque-forming units/ml is indicated to the right.
Figure 2.
Figure 2.. Histogram showing the relative virus titre of progeny virus from Vero cells (grey) and DF-1 cells (dark grey) treated with the concentrations of LiCl indicated on the x axis as compared with those cells untreated (=100%).
Figure 3.
Figure 3.. Histogram showing the relative average virus titre of IBV treated directly with the concentrations of LiCl shown at 4°C (light grey) or 37°C (dark grey) for 1 h or at 4°C for 16 h (white), as assayed in DF-1 cells.
Figure 4.
Figure 4.. Western blot analysis of the amount of IBV N protein in mock and IBV-infected (4a) Vero cells and (4b) DF-1 cells treated with the concentrations of LiCl indicated above each blot. GAPDH was used as a marker for cellular protein levels. The migration of molecular weight markers is indicated to the left.
Figure 5.
Figure 5.. Real-time RT-PCR analysis of the levels of IBV genomic RNA as well as genomic and subgenomic mRNAs, as determined by analysis of the IBV 5′ UTR (light grey) and 3′ UTR (dark grey), respectively, in infected (5a) Vero cells and (5b) DF-1 cells.
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