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编号:10285989
日本血吸虫重组BCG-Sj26GST疫苗对小鼠免疫应答的影响
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 2000年第1期
     作者:戴五星 郑波 皇甫永穆

    单位:戴五星 郑波 皇甫永穆(同济医科大学实验医学研究中心医学分子生物学研究室,武汉 430030)

    关键词:血吸虫;日本;重组BCG疫苗;免疫应答

    同济医科大学学报000101 摘要 采用日本血吸虫重组BCG-Sj26GST疫苗免疫BALB/c小鼠。免疫8周时,断头取血,取脾脏,取腹腔巨噬细胞。以淋巴细胞刺激指数(SI)反映细胞增殖能力,以NO释放量检测巨噬细胞吞噬活性,以ELISA试剂盒检测血清及脾淋巴细胞培养上清的白细胞介素2(IL-2)和干扰素-γ(IFN-γ)的含量。结果表明,rBCG-Sj26G ST疫苗以106CFU剂量经皮下免疫小鼠后,小鼠脾淋巴细胞增殖能力明显高于对照组、载体组和BCG组(均为P<0.05) ;小鼠腹腔巨噬细胞NO的含量明显高于对照组和载体组(均为P<0.01);小鼠血清IL-2的含量明显高于对照组(P<0.01)和载体组(P<0.0 5);而小鼠脾淋巴细胞培养上清IL-2的含量分别高于对照组44%、载体组48%和BCB组42%;小鼠血清IFN-γ的含量分别高于对照组20%、载体组19%和BCG组13%,均有升高趋势。结果提示,rBCG-Sj26GST疫苗能明显增强小鼠的免疫应答反应,其抗感染作用一方面与BCG本身的佐剂特性有关,另一方面与机体产生抗Sj26-GST特异性抗体有关。
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    中图法分类号 R383.2, R392.11

    Effect of rBCG-Sj26GST Vaccine on Immu ne Response ofBALB/c Mice

    Dai Wuxing Zheng Bo Huangfu Yongmu

    (Department of Medical Molecular Biology, Research Cent er of ExperimentalMedicine,Tongji Medical University, Wuhan 430030)

    Abstract In order to investigate the immunogenicity of recombinant BCG bearin g Shistosoma japonicum 26 ku glutathioneS-transferase gene (rBCG -Sj26GST ), t he specific pathogen-free BALB/c mice were immunized withrBCG-Sj26GST vaccin e in dose of 106 CFU by SC. The lymphocyte stimulating index (SI), macrophage activity as wellas IL-2, IFN-γ levels of the serum and culture supernata nt of spleen lymphocytes were tested in the killed mice on the8th week of inocu lation. The results showed that SI was significantly higher than those in the co ntrol, vector and BCG groups(P<0.05). The macrophage activity was signif icantly higher than in the control and vector groups (P<0.01). Theserum IL -2 level was significantly higher than in the control group (P<0.01) and v ector group (P<0.05).Compared with control, vector and BCG groups, the IL -2 level of the culture supernatant of spleen lymphocytes wasincreased by 44%, 48% and 42% respectively, and the serum IFN-γ level by 20%,19% and 13% res pectively. Thesefindings suggest that the rBCG-Sj26GST vaccine could obviousl y enhance the immune response of the BALB/c mice, whichis related with the immu n adjuvant activity of BCG, on the other hand with specific anti-Sj26GS T antibody from BALB/cmice.
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    Key words

    血吸虫病是一种严重危害人类健康的寄生虫病, 研制疫苗是防治该病的有效途径之一。本室采用分子生物学技术构成日本血吸虫重组BCG(rBCG-Sj26GST)疫苗[1]。经动物实验证明[2],对日本血吸虫尾蚴感染力有明显的拮抗作用,减虫率为29.4%(P <0.01),减卵率为55.75%(P<0.01)。为研究其作用机制,我们用rBCG- Sj26GST 疫苗免疫BALB/c小鼠,然后检测小鼠淋巴细胞转化功能、巨噬细胞活性以及血清与脾淋巴细胞培养上清中白细胞介素(IL-2)、干扰素-γ(IFN-γ)的浓度,为阐明此疫苗抗感染的机制提供实验依据。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    雄性BALB/c小鼠,购自本校实验动物学部;质粒pBCG-2000重组耻垢分枝杆菌和rBCG-Sj26GST疫苗均由本室构建;BCG丹麦株, 为北京生物制品研究所产品; RPMI-1640购于Sig ma公司;MiddleBrook 7H9Broh( M7H9) 培养基( 0713-17-9) 和Middle Brook ACD Enric hment(0714-62)均购自Difco公司;IL-2、IFN-γ ELISA检测试剂盒购于美国Endogen公 司;刀豆素A(ConA) 、小牛血清购自北京华美生物工程公司;RPMI-1640购于Sigma公司;MTT 购于Fluka公司。
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    1.2 方法

    1.2.1分枝杆菌的培养:参照文献[3]的方法。

    1.2.2 动物免疫:雄性BALB/c小鼠,体重(18±1)g,28只随机分成4组,每组7只。第1组 为空白对照组,每只鼠皮下注射生理盐水0.1 ml;第2组为空载体组,每只鼠皮下注射含pB CG-2000质粒(不含HSP70启动子和26 ku GST cDNA)的重组耻垢分枝杆菌0.1 ml(106CFU );第3组为BCG组,每只鼠皮下注射BCG 0.1 ml(106CFU);第4组为实验组, 每只鼠皮下注射rBCG-Sj26GST疫苗0.1 ml(106CFU)。免疫8周时,断头处死小鼠,取血、取腹腔巨噬细胞和脾脏进行试验。

    1.2.3 淋巴细胞转化试验:按常规方法制备脾淋巴细胞悬液,并用RPMI-1640培养液调细胞浓度2×106/ml。取上述悬液加入96孔板中,每个样品加6孔,每孔100 μl,其中3孔为对照孔,每孔加含100 ml/L小牛血清的RPMI-1640 100 μl,另3孔为实验孔,每孔加 100 μ l ConA (20μg/ml),37 ℃,5% CO2培养48 h, 每孔吸弃上清100 μl,再加 5 mg/ml MTT 20 μl,混匀,再培养6h,离心,弃上清,每孔再加DMSO 100 μl,置37 ℃隔水式恒 温培养箱中20min。在华东电子管厂生产的DG3022型酶标仪于570 nm波长测定吸光度(A)值,以刺激指数(SI)判断淋巴细胞转化程度(SI=试验孔A值/对照孔A值)。
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    1.2.4 巨噬细胞NO的测定:取小鼠腹腔巨噬细胞,RPMI-1640洗3次,每次1000 r/min ,离 心10 min。加含100ml/L小牛血清的RPMI-1640 2 ml于24孔培养板培养约2 h,待贴壁后, 再洗3次,去除未贴壁的细胞,加含100ml/L小牛血清的RPMI-1640 2 ml继续培养48 h。 以培养基作对照,取上清0.1 ml,加0.1 mlGriess试剂(A液:1.0 g/L萘替乙二胺,B液: 50 ml/L磷酸加20 g磺胺,A∶B=1∶1),置室温10min,阳性为樱桃红色,用酶标光度计, 于550 nm处比色,以亚硝酸钠为标准,绘制标准曲线,计算NO的含量。

    1.2.5 IL-2及IFN-γ的测定:断头取血分离血清,鼠脾淋巴细胞IL-2及IFN-γ的诱生培养参照文献[4]进行。采用ELISA法,测定IL-2和IFN-γ,试剂盒为美国Endogen公司产品,按说明书操作,在DG3022酶标仪于波长450 nm,测A值,检测标准品,血清及淋巴细胞培养上清标本。以标准品的A值对浓度绘制标准曲线, 求血清及淋巴细胞培养上清中IL-2及IFN-γ的含量。
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    1.2.6 统计分析:数据以±s表示,资料比较采用t检验。

    2 结果

    2.1 rBCG-Sj26GST疫苗对小鼠淋巴细胞转化功能及巨噬细胞吞噬活性的影响

    由表1可见,用rBCG-Sj26GST疫苗按106CFU经皮下注射免疫BALB/c小鼠, 其脾淋巴细胞增殖反应明显增高(P<0.05);其巨噬细胞释放的NO为空白对照组的1.95倍,为载体组的1.76倍,明显高于空白对照组和载体组(P<0.01),与BCG组相比其含量增高35%,但差异无显著性意义(P>0.05)。

    表1 rBCG-Sj26GST疫苗对小鼠脾淋巴细胞转化功能和腹腔巨噬细胞NO的影响(±s) 组 别
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    n

    SI

    NO (nmol/ml)

    对照组

    7

    1.61±0.28

    182.85± 33.03

    载体组

    7

    1.48±0.30

    203.43± 56.14

    BCG组

, 百拇医药     7

    1.42±0.26

    264.14±141.34

    rBCG-Sj26GST组

    7

    2.26±0.43*

    357.42± 84.11

    与对照组、载体组和BCG组比较 * P<0.05

    与对照组和载体组比较 P<0.012.2 rBCG-Sj26GST疫苗对小鼠血清及脾淋巴细胞培养上清IL-2含量的影响
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    rBCG-Sj26GST疫苗免疫小鼠8周时,其血清IL-2的浓度明显高于空白对照组(P<0.01)和载体组(P<0.05);脾淋巴细胞培养上清IL-2的浓度分别高于对照组44%、载体组48%和BCG组42%,但差别均无显著意义(均为P>0.05),见表2。

    表2 rBCG-Sj26GST疫苗对小鼠血清和脾淋巴细胞培养上清IL-2浓度的影响(±s) 组 别

    n

    血清IL-2

    (pg/ml)

    培养上清IL-2

    (pg/ml)
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    对照组

    7

    44.8± 14.8

    183.6±140.6

    载体组

    7

    51.8± 29.3

    178.3± 98.8

    BCG组

    7

    189.0±120.7

    185.4±120.2
, 百拇医药
    rBCG-Sj26GST组

    7

    266.8±129.7*#

    263.7±181.3

    与对照组比较 *P<0.01; 与载体组比较 # P<0.052.3 rBCG-Sj26GST疫苗对小鼠血清IFN-γ含量的影响

    经rBCG-Sj26GST疫苗免疫的小鼠,其血清IFN-γ的浓度为(1970.0±331.3)pg/ml,分别高于对照组20%[(1645.0±201.2)pg/ml]、载体组19%[(1649.3±348.0)pg/ml]和BCG组13%[(1737.9±199.1)pg/ml],但差别均无显著意义(均为P>0.05)。
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    3 讨论

    rBCG-Sj26GST疫苗免疫的BALB/c小鼠,用日本血吸虫大陆株正常尾蚴攻击感染,其减虫率达27.36%(P<0.01),减卵率达60.50%(P<0.01),抗Sj26GST特异性抗体明显增高[2]。其作用机制是当重组的BCG疫苗接种后, 通过补体和单核巨噬细胞表面甘露糖受体结合而被吞噬,并在其中生存和复制,表达重组的Sj26GST抗原和BCG自身蛋白,分泌或释放到吞噬体内,经抗原提呈细胞(APC)提取处理后,形成的抗原肽-MHC Ⅱ类分子或 抗原肽-MHCⅠ类分子复合物被高尔基体运送到APC表面,分别供CD4+或CD8+ T细胞的TCR识别,许多CD分子和粘附分子也参与抗原提呈与信息传递过程。T细胞活化后,增殖分化形成效应性Th细胞,其中Th1分泌IL-2和IFN-γ在细胞介导的免疫中发挥作用,IL-2和IFN-γ能增强抗原递呈过程,内源性IFN-γ可促使T细胞分化为 Th1细胞,产生更多的IFN-γ,起到一种正反馈调控作用。而Th2则分泌IL-4、IL-5和 IL-10,在抗体的产生中发挥作用[5~7]。本文的结果显示, 用rBCG- Sj26GST疫苗以106CFU的剂量经皮下免疫BALB/c小鼠后,血清IL-2的含量明显高于对照组、载体组(均为P<0.01),与BCG 组(189pg/ml)相比,差异无显著性意义(P>0.05);脾淋巴细胞培养上清IL-2的含量分别高于对照组44%、载体组48%和BCG组42%,血清IFN-γ的浓度,分别高于对照组20%、载体组19%和BCG组13%,有增高的趋势。提示rBCG-Sj26GST疫苗能有效刺激Th1细胞的免疫应答反应。
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    近年的研究表明,巨噬细胞产生的NO在抗感染中起着重要的作用[8]。IFN-γ、 IL-1、IL-2、TNF-α,GM-CSF以及LPS、BCG等均可单独或联合刺激巨噬细胞产生NO。其作用是通过诱导巨噬细胞产生诱生型一氧化氮合酶(iNOS),催化L-精氨酸的胍基氮原子与O结合为NO。NO不稳定,很快转化为其它氧化物形式,如NO2-、NO3-等。 NO以及其衍生物统称为活性氮介质,在多种抗感染和非特异性免疫中起作用[8~10] 。本文结果显示,rBCG-Sj26GST疫苗可明显增高BALB/c小鼠腹腔巨噬细胞NO的含量(P<0.01)。表明巨噬细胞的吞噬活性明显增强,有利于杀灭病原体。

    国务院总理基金资助项目(No.94-Y-19),国家自然科学基金资助项目(No. 3948002 2)

    戴五星,男,1950年生,副教授
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    参 考 文 献

    1,程继忠,皇甫永穆,海涛等. 日本血吸虫26kD抗原基因在BCG中的表达.中国生物化学与分子生物学报,1998,14(6):661

    2 ,李文桂,石佑恩,汪燕鸣等.血吸虫重组BCG-Sj26GST疫苗接种后保护力的观 察. 同济医科大学学报,1999,28(1):13

    3,Lowrie D B, Tascon R E, Silva C L. Vaccination against tuberculosis. Int Arch Allergy Immunol (Switzerland),1995,108:309

    4 ,沈关心,周汝麟. 现代免疫学实验技术.武汉:湖北科学技术出版社,1998 . 261,277

    5 ,O'Donnell M A, Aldovini A, Duda R B etal. Recombinat Mycobacter ium bovis BCG secreting functional interleukin-2 enhance gamma interferon produ ction bysplenocytes. Infect Immun, 1994,62(6):2508
, 百拇医药
    6 ,Yang J, Mitsuyama M. An essential role forendogenous interferon-γ in the genenation of protective T cells against Mycobacterium bovis BCG in mice . Immunology,1997,91:529

    7 ,Hess J, Miko D, Catic A et al. Mycobacterium bovis Bacille Calmette-Guerin strains secreting listeriolysin of Listeria monocytogenes. Proc Nat l Acad Sci USA, 1998,95:5299

    8,孔宪寿. 一氧化氮与微生物感染. 国外医学微生物学分册, 1997,20(1) :16

    9,Chang R H, Linfeng M H, Liu W H et al. Nitric oxide increased in terleukin-4 expression in Tlymphocytes. Immunology, 1997, 90: 364

    10,Aggard E.,Nitrie Oxide:,Mediator, murderer andmedicine. Lancet, 1 994,343:1199

    (1999-05-14 收稿), 百拇医药