تأثیراجوانتی DNA باکتریایی هم تیپ و غیرهم تیپ در ایجاد پاسخ های ایمنی علیه پاستورلا مالتوسیدا در موش های نژاد BALB/c

محورهای موضوعی : میکروب شناسی مولکولی

یحیی تهمتن ¹ , مریم همایون ² , محمد کارگر ³

1 - دانشیار، بخش میکروب شناسی، مؤسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی شعبه شیراز، سازمان تحقیق، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران
2 - دانش آموخته دکتری، گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحدعلوم وتحقیقات،تهران، ایران
3 - استاد، گروه میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، جهرم، ایران

تاریخ دریافت : 1397/12/13 تاریخ پذیرش : 1398/01/26 تاریخ انتشار : 1398/06/01

کلید واژه: واکسن, پاستورلا مالتوسیدا, DNA باکتریایی, اجوانت, DTH, کلرید آهن,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: پاستورلا مالتوسیدا یک پاتوژن اصلی حیوانی عامل ایجاد کننده نمونیا و سپتی سمی هموراژیک در گاو، گوسفند و بز، وبای پرندگان در مرغ و رینیت آتروفیک در خوک و همچنین یک پاتوژن فرصت طلب انسانی است. در این پژوهش، پاسخ های ایمنی هومورال و سلولی و ایمنی محافظتی القا شده توسط واکسن غیرفعال شده با آهن همراه با دو نوع DNA باکتریایی مختلف به عنوان اجوانت مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: ابتدا پاستورلا مالتوسیدا بر روی محیط BHI broth کشت داده شد. سپس با استفاده از کلرید آهن غیرفعال گردید. از ژل هیدروکسید آلومینیوم و DNA باکتری های پاستورلا مالتوسیدا نوع A (DNA هم تیپ) و پاستورلا مالتوسیدا نوع B (DNA غیرهم تیپ) به عنوان اجوانت استفاده شد. موش های نژاد BALB/c با دو دوز از واکسن های غیرفعال شده به فاصله 2 هفته ایمن و 4 هفته پس از ایمن سازی دوم (دوز بوستر) چالش گردیدند. سپس عیار آنتی بادی سرم با روش الایزا به صورت هفتگی اندازه گیری شد. پاسخ ایمنی سلولی 28 روز پس از ایمن سازی با استفاده از آزمون DTH و اندازه گیری اینترلوکین 6 و 12 بر روی نمونه های سرم حیوانات هدف ارزیابی گردید.یافته‌ها: نتایج نشان داد که عیار آنتی بادی در گروه های دریافت کننده اجوانت bDNA نسبت به گروه دریافت کننده اجوانت آلوم و گروه های کنترل بالاتر بود. بالاترین سطح آنتی بادی (0.372) از گروه IIA+AbDNA به دست آمد. میزان محافظت در گروه های ایمن شده با اجوانت هم تیپ AbDNA بهتر از سایر گروه ها بود و 100 درصد موش های این گروه پس از چالش زنده ماندند. بالاترین عیار سرمی اینترلوکین های 6 و 12 مربوط به گروه IIA+AbDNA بود.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که bDNA یک اجوانت مؤثر است و به دلیل ویژگی تحریک کننده می تواند به عنوان القاکننده پاسخ های ایمنی هومورال و سلولی در تولید واکسن مورد استفاده قرار گیرد. همچنین یافته ها توانایی بهتر bDNA هم تیپ در ایجاد پاسخ های ایمنی را نشان داد.

چکیده انگلیسی:

Background & Objectives: Pasteurella multocida is a principal pathogen of domestic animals causing agents of pneumonia and hemorrhagic septicemia in cattle, sheep, and goats, fowl cholera in chickens, and progressive atrophic rhinitis in swine and as well as an opportunistic pathogen of humans. In this study, we investigated the humoral and cellular immune responses and protective immunity conferred by an iron-inactivated vaccine with two different bacterial DNA as an adjuvant. Materials & Methods: P. multocida was grown in BHI broth, inactivated with FeCl3, adjuvanted with alum and P. multocida A (homologous DNA) and P. multocida B (heterologous DNA) bacterial DNAs. BALB/c mice were immunized with two whole-cell inactivated vaccine doses at 2 weeks apart. The animals were challenged 4 weeks after booster immunization. The serum antibodies titer was tested by ELISA. At 28 days post-immunization, cell mediates immunity responses were measured by assay of DTH and IL-6 and IL-12 in the serum samples. Results: Our results showed the levels of antibodies in bDNA adjuvant groups were higher than the alum adjuvant vaccine group. Peak antibody titers of 0.372 were obtained in the IIA+AbDNA group. The protection rate of the AbDNA adjuvant vaccine was better than of other adjuvant vaccines and they protected 100% of mice challenge groups. Peak serum IL-6 and IL-12 titers were achieved in the IIA+AbDNA groups. Conclusion: These studies indicate that bDNA is effective as immune adjuvants and because of its stimulating properties it can be used as an inducer of humoral and cellular immune responses for vaccination applications. The findings also showed a better ability of homologous bDNA to induce immune responses.

منابع و مأخذ:

1. Ahmad AM. Efforts towards the development of recombinant vaccines against Pasteurella
   multocida. Sci World J. 2014; 9(2): 1-7.
   2. Shivachandra SB, Kumar A, Yogisharadhya R, Viswas KN. Immunogenicity of highly
   conserved recombinant VacJ outer membrane lipoprotein of Pasteurella multocida. Vaccine.
   2014; 32(2): 290-296.
   3. Wilson BA, Ho M. Pasteurella multocida: from zoonosis to cellular microbiology. Clin
   Microbiol Rev. 2013; 26(3): 631-55.
   4. Jarvinen LZ, Hogenesch H, Suckow MA, Bowersock TL. Induction of protective immunity in
   rabbits by coadministration of inactivated Pasteurella multocida toxin and potassium
   thiocyanate extract. Infect Immun. 1998; 66(8): 3788-3795.
   5. Lee KE, Jeoung HY, Lee JY, Lee MH, Choi HW, Chang KS. Phenotypic characterization and
   random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis of Pasteurella multocida isolated from
   Korean pigs. J Vet Med Sci. 2012; 74(5): 567-573.
   6. Xie Z, Li H, Chen J, Zhang H-b, Wang Y-Y, Chen Q, Zhao ZZ, Cheng C, Zhang H, Yang
   Y, Wang HN, Gao R. Shuffling of pig interleukin-2 gene and its enhancing of immunity in
   mice to Pasteurella multocida vaccine. Vaccine. 2007; 25(48): 8163-8171.
   7. Dagleish MP, Christopher Hodgson J, Ataei S, Finucane A, Finlayson J, Sales J. Safety and
   protective efficacy of intramuscular vaccination with a live aroA derivative of Pasteurella
   multocida B:2 against experimental hemorrhagic septicemia in calves. Infect Immu. 2007; 75
   (12): 5837-5844.
   
   8. Trevani AS, Chorny A, Salamone G, Vermeulen M, Gamberale R, Schettini J, Raiden S,
   Geffner J. Bacterial DNA activates human neutrophils by a CpG-independent pathway. Eur J
   Immunol. 2003; 33(11): 3164-3174.
   9. Mapletoft JW, Oumouna M, Kovacs-Nolan J, Latimer L, Mutwiri G, Babiuk LA, van Drunen
   Littel-van den Hurk S. Intranasal immunization of mice with a formalin-inactivated bovine
   respiratory syncytial virus vaccine co-formulated with CpG oligodeoxynucleotides and
   polyphosphazenes results in enhanced protection. J Gen Virol. 2008; 89 (Pt 1): 250-260.
   10. Tang ML, Lahtinen SJ, Boyle RJ. Probiotics and prebiotics: clinical effects in allergic disease.
   Curr Opinion Pediatr. 2010; 22(5): 626-634.
   11. Bode C, Zhao G, Steinhagen F, Kinjo T, Klinman DM. CpG DNA as a vaccine adjuvant.
   Expert Rev Vaccines. 2011; 10(4): 499-511.
   12. Kumar D, Singh A. Salmonella typhimurium grown in iron-rich media, inactivated with ferric
   chloride and adjuvanted with homologous bacterial DNA is potent and efficacious vaccine in
   mice. Vaccine. 2005; 23(48-49): 5590-5598.
   13. Homayoon M, Tahamtan Y, Kargar M, Hosseini SMH, Akhavan SA. Adjuvant activity of
   Pasteurella maltocida A strain, Pasteurella maltocida B strain and salmonella typhimurium
   bacterial and on cellular responses against Pasteurella maltocida specific strain infectionsin
   Balb/C mice. Trop Med Asian Pac J. 2018; 11(5): 336-341.
   14. Cheng HR, Jiang N. Extremely rapid extraction of DNA from bacteria and yeasts. Biotechnol
   Lett. 2006; 28(1): 55-59.
   15. Chaiyotwittayakun A, Burton L, Weber PSD, Kizilkaya K, Cardoso FF, Erskine RJ.
   Hyperimmunization of steers with J5 Escherichia coli bacterin: effects on isotype-specific
   serum antibody responses and cross reactivity with heterogeneous Gram-negative bacteria. J
   Dairy Sci. 2004; 87(10): 3375-3385.
   16. Ahmad TA, Rammah SS, Sheweita SA, Haroun M, El-Sayed LH. Development of
   immunization trials against Pasteurella multocida. Vaccine. 2014; 32(8): 909-917.
   17. Radhi SN. Optimization of heavy metals chlorides resistance by Staphylococcus aureus and its
   ability to remove them. Iraqi J Sci. 2012; 53(4): 778-785.
   18. Herath C, Kumar P, Singh M, Kumar D, Ramakrishnan S, Goswami TK, Singh A, Ram GC.
   Experimental iron-inactivated Pasteurella multocida A: 1 vaccine adjuvanted with bacterial
   DNA is safe and protects chickens from fowl cholera. Vaccine. 2010; 28(11): 2284-2289.
   19. Homayoon M, Tahamtan Y, Kargar M, Hosseini SMH, Akhavan S.A. Pasteurella multocida
   inactivated with ferric chloride and adjuvanted with bacterial DNA is a potent and efficacious
   vaccine in Balb/c mice. J Med Microbiol. 2018; 67(9): 1383-1390.
   20. Freitas E, Marinho AC, Albuquerque D, Teles L, Sindeaux M, Salles MT, Sousa DC, Lima
   MM, Silva MG, Fernandes D. Adjuvant activity of peanut, cottonseed and rice oils on cellular
   and humoral response. Vacci Monitor. 2013; 22(1): 4-9.
   
   21. Sayed HE, Ashry E, Ahmad TA. The use of propolis as vaccine’s adjuvant. Vaccine. 2012; 31
   (1): 31-39.
   22. Wu C, Qin X, Li P, Pan T, Ren W, Li N, Peng Y. Transcriptomic analysis on responses of
   murine lungs to Pasteurella multocida infection. Front Cell Infect Microbiol. 2017; 7: 251.
   23. Nakae S, Komiyama Y, Nambu A, Sudo K, Iwase M, Homma I, Sekikawa K, Asano M,
   Iwakura Y. Antigen-specific T cell sensitization is impaired in IL-17-deficient mice, causing
   suppression of allergic cellular and humoral responses. Immunity. 2002; 17(3): 375-387.
   24. Al-Samarrae EAA, Al-Shweey SHA. The synergistic effect of BCG and Pasteurella multocida
   vaccines in local rabbits. Al-Anbar J Vet Sci. 2012; 5(1): 1-6.
   25. Hanagata N. CpG oligodeoxynucleotide nanomedicines for the prophylaxis or treatment of
   cancers, infectious diseases, and allergies. Int J Nanomedicine. 2017; 12: 515-531.
   26. Hirahara K, Poholek A, Vahedi G, Laurence A, Kanno Y, Milner JD, O'Shea JJ. Mechanisms
   underlying helper T-cell plasticity: implications for immune-mediated disease. J Allergy Clin
   Immunol. 2013; 131(5): 1276-1287.
   27. Okay S, Özcengiz E, Gürsel I, Özcengiz G. Immunogenicity and protective efficacy of the
   recombinant Pasteurella lipoprotein E and outer membrane protein H from Pasteurella
   multocida A:3 in mice. Res Vet Sci. 2012; 93(3): 1261-1265.