Динамика антительного ответа морских свинок к белкам Yersinia pestis при чуме

Конструирование новых средств специфической профилактики чумы, тем более субъединичных вакцин, невозможно без исследования роли отдельных антигенов в проявлении патогенных и иммуногенных свойств Yersinia pestis. Цель настоящего исследования состояла в определении методом иммуноферментного анализа (ИФА) уровня антител к антигенам чумного микроба в сыворотках морских свинок, выживших после заражения сублетальными дозами вирулентных штаммов чумного микроба. Материалы и методы. Морских свинок заражали подкожно штаммом дикого типа Y. pestis subsp. pestis 231 или бескапсульным (Caf1–) штаммом Y. Pestis subsp. pestis 358/12 в дозе 30 КОЕ . Кровь от больных или переболевших чумой морских свинок отбирали на 15, 30, 60 и 90-е сутки после заражения. Антительный ответ определяли к 18 рекомбинантным белкам Y. pestis методом ИФА. Результаты и обсуждение. У морских свинок наблюдали неоднородный антительный ответ к большинству антигенов с вариацией титров IgG от животного к животному. После введения штаммов Y. pestis 231 и Y. pestis 358/12 иммунодоминантный характер имели 6 (AilC, Caf1, Pla, YapM, YapL, TalB) и 6 (AilC, pH6, SurA, YapM, MetQ, HtpG) из 18 использованных белков соответственно. Для большинства исследуемых антигенов наблюдали подъем титров антител в сыворотках морских свинок, зараженных штаммом дикого типа Y. pestis 231, к 90-м суткам наблюдения, в то время как при заражении бескапсульным (Caf1–) штаммом Y. pestis subsp. Pestis 358/12 обнаружили тенденцию снижения титров специфических антител к 90-м суткам. Сохранение в организме морских свинок в течение длительного времени после перенесенного заболевания антител к белкам Y. pestis разной локализации, функциональной активности, степени представленности на поверхности бактериальной клетки свидетельствует о множественном характере формирования иммунного ответа при чуме. Полученные результаты важны для дизайна эффективных вакцин против чумы, а также для поиска новых мишеней для диагностики данной инфекции.

1. Попов Н.В., Ерошенко Г.А., Карнаухов И.Г., Кузнецов А.А., Матросов А.Н., Иванова А.В., Поршаков А.М., Ляпин М.Н., Корзун В.М., Вержуцкий Д.Б., Аязбаев Т.З., Лопатин А.А., Ашибоков У.М., Балахонов С.В., Куличенко А.Н., Кутырев В.В. Эпидемиологическая и эпизоотическая обстановка по чуме в Российской Федерации и прогноз ее развития на 2020–2025 гг. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 1:43–50. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-43-5.

2. Dillard R.L., Juergens A.L. Plague. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.

3. Du Y., Rosqvist R., Forsberg A. Role of fraction 1 antigen of Yersinia pestis in inhibition of phagocytosis. Infect. Immun. 2002; 70(3):1453–60. DOI: 10.1128/IAI.70.3.1453-1460.2002.

4. Mueller C.A., Broz P., Müller S.A., Ringler P., Erne-Brand F., Sorg I., Kuhn M., Engel A., Cornelis G.R. The V-antigen of Yersinia forms a distinct structure at the tip of injectisome needles. Science. 2005; 310(5748):674–6. DOI: 10.1126/science.1118476.

5. Anderson G.W. Jr., Leary S.E., Williamson E.D., Titball R.W., Welkos S.L., Worsham P.L., Friedlander A.M. Recombinant V antigen protects mice against pneumonic and bubonic plague caused by F1-capsule-positive and -negative strains of Yersinia pestis. Infect. Immun. 1996; 64(11):4580–5. DOI: 10.1128/iai.64.11.4580-4585.1996.

6. Titball R.W., Williamson E.D. Vaccination against bubonic and pneumonic plague. Vaccine. 2001; 19(20):4175–84. DOI: 10.1016/s0264-410x(01)00163-3.

7. Williamson E.D. Plague vaccine research and development. J. Appl. Microbiol. 2001; 91(4):606–8. DOI: 10.1046/j.1365-2672.2001.01497.x.

8. Dentovskaya S.V., Shaikhutdinova R.Z., Anisimov A.P. A recombinant prototrophic Yersinia pestis strain over-produces F1 antigen with enhanced serological activity. Adv. Exp. Med. Biol. 2003; 529:419–21. DOI: 10.1007/0-306-48416-1_83.

9. Anisimov A.P., Bakhteeva I.V., Panfertsev E.A., Svetoch T.E., Kravchenko T.B., Platonov M.E., Titareva G.M., Kombarova T.I., Ivanov S.A., Rakin A.V., Amoako K.K., Dentovskaya S.V. The subcutaneous inoculation of pH 6 antigen mutants of Yersinia pestis does not affect virulence and immune response in mice. J. Med. Microbiol. 2009; 58(Pt. 1):26–36. DOI: 10.1099/jmm.0.005678-0.

10. Копылов П.Х., Бахтеева И.В., Анисимов А.П., Дентовская С.В., Иванов С.А., Киселева Н.В., Левчук В.П., Панферцев Е.А., Платонов М.Е., Светоч Т.Э., Титарева Г.М. Нуклеотидная последовательность, кодирующая иммуногенный полипептид lcrV(G113), вызывающий защитный иммунный ответ против Yersinia pestis; рекомбинантная плазмидная ДНК pETV-I-3455, кодирующая иммуногенный полипептид LcrV(G113); рекомбинантный штамм Escherichia coli BL21(DE3)/pETV-I-3455 –- продуцент иммуногенного полипептида LcrV(G113); полипептид LcrV(G113) и способ его получения. Патент на изобретение РФ № 2439155, опубл. 10.01.2012. Бюл. № 1.

11. Maniatis T., Fritsch E.F., Sambrook J. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. N.Y.: Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Laboratory; 1982. 545 p.

12. Laemmli U. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259):680–5. DOI: 10.1038/227680a0.

13. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и ультрацентрифугирование. М.: Наука; 1981. 288 с.

14. Towbin H., Staehelin T., Gordon J. Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1979; 76(9):4350–4. DOI: 10.1073/pnas.76.9.4350.

15. Williamson E.D., Vesey P.M., Gillhespy K.J., Eley S.M., Green M., Titball R.W. An IgG1 titre to the F1 and V antigens correlates with protection against plague in the mouse model. Clin. Exp. Immunol. 1999; 116(1):107–14. DOI: 10.1046/j.1365-2249.1999.00859.x.

16. Jones S.M., Griffin K.F., Hodgson I., Williamson E.D. Protective efficacy of a fully recombinant plague vaccine in the guinea pig. Vaccine. 2003; 21(25-26):3912–8. DOI: 10.1016/s0264-410x(03)00379-7.

17. Quenee L.E., Ciletti N., Berube B., Krausz T., Elli D., Hermanas T., Schneewind O. Plague in Guinea pigs and its prevention by subunit vaccines. Am. J. Pathol. 2011; 178(4):1689–700. DOI: 10.1016/j.ajpath.2010.12.028.

18. Benner G.E., Andrews G.P., Byrne W.R., Strachan S.D., Sample A.K., Heath D.G., Friedlander A.M. Immune response to Yersinia outer proteins and other Yersinia pestis antigens after experimental plague infection in mice. Infect. Immun. 1999; 67(4):1922–8. DOI: 10.1128/IAI.67.4.1922-1928.1999.

19. Andrianaivoarimanana V., Telfer S., Rajerison M., Ranjalahy M.A., Andriamiarimanana F., Rahaingosoamamitiana C., Rahalison L., Jambou R. Immune responses to plague infection in wild Rattus rattus, in Madagascar: a role in foci persistence. PLoS One. 2012; 7(6):e38630. DOI: 10.1371/journal.pone.0038630.

20. Erova T.E., Rosenzweig J.A., Sha J., Suarez G., Sierra J.C., Kirtley M.L., van Lier C.J., Telepnev M.V., Motin V.L., Chopra A.K. Evaluation of protective potential of Yersinia pestis outer membrane protein antigens as possible candidates for a new-generation recombinant plague vaccine. Clin. Vaccine Immunol. 2013; 20(2):227–38. DOI: 10.1128/CVI.00597-12.

21. Li B., Jiang L., Song Q., Yang J., Chen Z., Guo Z., Zhou D., Du Z., Song Y., Wang J., Wang H., Yu S., Wang J., Yang R. Protein microarray for profiling antibody responses to Yersinia pestis live vaccine. Infect. Immun. 2005; 73(6):3734–9. DOI: 10.1128/IAI.73.6.3734-3739.2005.

22. Li B., Du C., Zhou L., Bi Y., Wang X., Wen L., Guo Z., Song Z., Yang R. Humoral and cellular immune responses to Yersinia pestis infection in long-term recovered plague patients. Clin. Vaccine Immunol. 2012; 19(2):228–34. DOI: 10.1128/CVI.05559-11.