CpGODN佐剂对呼吸道合胞病毒重组蛋白疫苗增强性肺部免疫病理的调节作用

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shinny321
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目的:呼吸道合胞病毒(RSV)是婴幼儿下呼吸道感染的最重要病原,RSV也是造成老年人和免疫缺陷成人高患病率和死亡率的重要原因。目前认为60年代研制的福尔马林灭活的RSV(FI-RSV)疫苗导致的病情加剧与伴随肺部嗜酸性粒细胞浸润和IL-4、IL-5细胞因子升高的Th2型优势应答、中和抗体水平不足、以及缺乏局部免疫等有关。WHO已将RSV疫苗列为优先发展的疫苗之一,重组亚单位疫苗由于结构清楚并且相对安全而受到RSV疫苗研究者的广泛关注。   本室前期研究已将G蛋白的抗原活性片段G:125-225(G1)与M2蛋白的CTL表位F/M2:81-95(F/M2)融合表达,经Ni+螯合亲和层析法纯化得到重组蛋白G1F/M2,即RSV重组蛋白疫苗。以Al(OH)3为佐剂免疫小鼠后诱导了特异性CTL,而且与单独的G1免疫相比,产生了Th1/Th2混合型免疫应答,但是,肺部的Th2型细胞因子IL-4的量显著高于Th1型细胞因子IFN-γ,即Th2型应答仍占优势,RSV攻击后,肺部的炎症性病理损伤仍未完全解决。因此需寻求更适合RSV疫苗的佐剂或佐剂组合。   含非甲基化CpG基序的DNA或寡核苷酸(CpG ODN,以下简称CpG)是目前已知的最有潜力的佐剂,不仅能刺激固有免疫而且还能激活适应性免疫应答。CpG是TLR-9的配体,通过激活NF-κB而激活各种免疫细胞,具有广泛的免疫调节作用,特别是CpG促进树突状细胞(DCs)产生IFN-γ、IFN-α/β、IL-12、IL-18,促进Th1应答,增强CTL活性等;另外,CpG作为新生儿疫苗佐剂具有其独特的优势;这些正是RSV亚单位疫苗佐剂所需要的性质。本研究合成了硫代修饰的CpG佐剂CpG2216(A型)和CpG2006(B型)单独或与Al(OH)3组合作为佐剂,研究它们对G1F/M2增强的肺部免疫病理的调节作用及机制。   方法:   1 用E.coil表达、亲和层析纯化G1F/M2蛋白。   2 在Hep-2细胞上培养RSV,测定RSV浓度TCID50。   3 动物实验   3.1动物免疫:将99只雌性4周龄BALB/c小鼠随机分为9组,分别为①G1F/M2蛋白+CpG2216组,鼻腔吸入(i.n.)②G1F/M2蛋白+CpG2006组,鼻腔吸入(i.n.)③G1F/M2蛋白+CpG2216组,腹腔注射(i.p.)④G1F/M2蛋白+CpG2006组,腹腔注射(i.p.)⑤G1F/M2蛋白+CpG2216组+Al(OH)3,腹腔注射(i.p.)⑥G1F/M2蛋白+CpG2006组+Al(OH)3,腹腔注射(i.p.)⑦G1F/M2蛋白组,鼻腔吸入(i.n.)⑧G1F/M2蛋白组,腹腔注射(i.p.)⑨PBS组鼻腔吸入(i.n.)。每14天免疫一次,共免疫3次。   3.2体液免疫检测:末次免疫后18天取血,分离血清,用间接ELISA检测特异性抗体IgG、IgG1和IgG2a水平。   3.3细胞免疫检测:末次免疫后18天,每组处死6只小鼠,取脾脏分离脾细胞。ELISPOT法检测分泌IL-4和IFN-γ的淋巴细胞水平;流式细胞仪检测CD4+T或CD8+T效应记忆及中央记忆细胞;荧光实时定量检测细胞因子IFN-γ、IL-5、IL-6、1L-10、IL-12b、IL-13。   3.4用10-676TCID50的RSV攻击被免疫小鼠,5天后取适量肺组织两份,一份做病理切片,HE染色观察肺部病理变化;另一份肺部组织提总RNA用RT-PCR扩增RSV管家基因N来检测肺部病毒的复制情况,通过荧光实时定量RT-PCR检测细胞因子IFN-γ,IL-5,趋化因子Gro-α(中性粒细胞趋化因子),eotaxin(嗜酸性粒细胞趋化因子),T-bet,GATA3,粘液因子gob-5,来评估疫苗的保护效果和肺部免疫病理。   结果:   1 成功诱导并纯化G1F/M2蛋白。   2 成功获得TCID50=10-6.76/0.1ml浓度的RSV。   3 体液免疫应答   3.1鼻腔免疫途径:两种CpG佐剂组诱导的IgG无显著性差异,与无佐剂组相比亦无显著性差异;IgG1和IgG2a分别为Th2和Th1型抗体,两佐剂组诱导的IgG1和IgG2a无显著差异,但IgG1均显著低于无佐剂组,而IgG2a显著高于无佐剂组(P<0.05);两佐剂组IgG1/IgG2a的比值(1.05,1.06)明显低于无佐剂组(1.25),以上结果表明:CpG2216与CpG2006的佐剂效应无差异;CpG作为G1F/M2鼻腔免疫途径的佐剂,对体液免疫应答无增强作用,但可以调节免疫应答的类型,使Th1型应答升高,Th2型应答降低。   3.2腹腔免疫途径:G1F/M2+CpG2216与G1F/M2+CpG2006组诱导的抗体效价之间均无显著性差异,同样G1F/M2+A1(OH)3+CpG2216与G1F/M2+Al(OH)3+CpG2006组之间亦无显著性差异,表明CpG2216与CpG2006的佐剂效应无差异;单独CpG佐剂组的IgG1明显低于无佐剂组,而IgG2a明显高于无佐剂组(P<0.05),且前者IgG1/IgG2a的比值(1.00,0.97)明显低于后者(1.30),以上结果表明:CpG对G1F/M2腹腔免疫诱导的免疫应答类型具有调节作用,有利于增强Th1型应答,减弱Th2型应答。另外,Al(OH)3加CpG双佐剂组诱导的抗体效价显著高于CpG佐剂组和无佐剂组,表明Al(OH)3佐剂能显著增强体液免疫应答。   CpG作为鼻腔免疫和腹腔免疫途径的G1F/M2的佐剂,都能调节免疫应答的类型,但腹腔免疫途径效果更好。   4 细胞免疫应答   4.1效应细胞分泌的细胞因子检测:第三次免疫后18天,取小鼠脾细胞,提取总RNA,用实时定量RT-PCR扩增Th1型细胞因子IFN-γ和IL-12b、Th2型细胞因子IL-5、IL-6、IL-10、IL-13的基因,结果显示各实验组的细胞因子的表达水平与PBS对照的表达水平均无显著性差异(数据未列出),表明免疫后第18天脾细胞中没有被激活的效应T细胞,只有处于G0期的初始T细胞和记忆T细胞。   4.2 CD4+和CD8+的效应记忆和中央记忆细胞的百分率:   CD4+的脾细胞中CD44和CD62L的表达情况:(1)鼻腔免疫途径,CpG佐剂组和无佐剂组的结果无差异,均产生了大量的CD44+单阳性细胞(TEM,效应记忆细胞),而几乎没有CD44+CD62L+双阳性的TCM细胞;(2)腹腔免疫途径,G1F/M2+CpG2216组、G1F/M2+CpG2006组和G1F/M2+CpG2216+A1(OH)3组、G1F/M2+CpG2006+Al(OH)3组既诱导产生了CD44+单阳性TEM细胞,也产生了CD44+CD62L+双阳性的TCM细胞。其中G1F/M2+CpG2006组产生的TCM细胞与其他组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。   CD8+的脾细胞中CD44和CD62L的表达情况:鼻腔免疫组仅产生CD44+单阳性TEM细胞,而腹腔免疫组G1F/M2+CpG2216组、G1F/M2+CpG2006组和G1F/M2+CpG2216+Al(OH)3组、G1F/M2+CpG2006+Al(OH)3组既诱导产生了CD44+单阳性细胞,也产生了CD44+CD62L+双阳性的细胞。   这些结果表明:作为鼻腔免疫佐剂CpG主要促使G1F/M2诱导效应记忆细胞,而作为腹腔免疫佐剂则有助于G1F/M2刺激产生中央记忆细胞,其中CpG2006效果最显著。4.3分泌IFN-γ和IL-4的淋巴细胞的水平:   取脾细胞,用G1F/M2蛋白体外刺激,激活记忆细胞,使其分泌细胞因子。结果显示:(1)鼻腔免疫佐剂组分泌IFN-γ和IL-4的淋巴细胞数均显著多于无佐剂组(P<0.05);无论是CpG佐剂还是无佐剂组,分泌IFN-γ的淋巴细胞数显著多于分泌IL-4的淋巴细胞数(P<0.05),即Th1优势型免疫记忆。(2)腹腔免疫各佐剂组均诱导了大量的分泌IFN-γ的淋巴细胞,显著多于无佐剂组(P<0.05),且CpG2006组的细胞数显著多于CpG2216组,CpG2006+Al(OH)3组显著多于CpG2216+Al(OH)3组(P<0.05);对应的各组所产生的分泌IL-4的淋巴细胞数均显著少于分泌IFN-γ的淋巴细胞数(P<0.05),即各组均诱导了Th1优势型免疫记忆。但是,CpG与Al(OH)3混合使用组均诱导了大量的分泌的IL-4淋巴细胞,显著多于其他各组,而单纯CpG组的分泌IL-4淋巴细胞数与无佐剂组之间无显著性差异,表明CpG+Al(OH)3同时增强Th1和Th2型免疫记忆。CpG佐剂组分泌IFN-γ和IL-4的淋巴细胞数的比值(42.00,20.43)明显高于无佐剂组(5.96),而CpG+Al(OH)3佐剂组(4.24,3.16)低于无佐剂组,表明CpG佐剂促进G1F/M2蛋白疫苗诱导Th1记忆细胞。   结果表明无论是鼻腔免疫还是腹腔注射免疫,CpG单独作为佐剂或与Al(OH)3联合作为佐剂均诱导了Th1为主的Th1/Th2混合应答;CpG与Al(OH)3联合做为佐剂可同时增强Th1型和Th2型免疫记忆;而在诱导Th1型优势免疫记忆方面,CpG单独使用强于两种佐剂联合使用,且腹腔注射免疫比鼻腔免疫效果好。   5 RSV攻击被免疫小鼠后,肺部的病毒复制和免疫病理   5.1肺部病毒复制情况:用半定量RT-PCR和实时定量RT-PCR检测肺组织RSV管家基因N的表达量,结果见图1和表1:PBS组肺组织N基因的表达量显著高于各实验组;有佐剂的各组N基因的表达量显著低于无佐剂组。这些结果表明:当RSV感染时,无佐剂的G1F/M2、CpG以及CpG+A1(OH)3佐剂化的G1F/M2均能对被免疫小鼠起到保护作用,而且佐剂化的G1F/M2保护效果更好。   5.2肺部炎症性介质、Th1/Th2细胞因子和转录因子的表达:用实时定量RT-PCR检测肺组织中这些分子的表达,CpG2006+ G1F/M2(i.p.)的IFN-γ/IL-4比值显著高于其他各组,表明该组呈现显著的Th1应答;另外该组的嗜酸性粒细胞和中性粒细胞趋化因子eotaxin和Gro-α均显著低于无佐剂组和联合佐剂组,表明该组的炎症细胞浸润可能低于无佐剂组和联合佐剂组。从粘液因gob-5的表达情况看,鼻腔免疫显著低于腹腔免疫组。   5.3病理切片检测:CpG2006+ G1F/M2(i.p.)组的炎性细胞浸润比显著少于其他各组。   结论:   1 CpG与Al(OH)3联合使用,对G1F/M2诱导的特异性体液免疫应答有显著增强作用。CpG作为G1F/M2的佐剂,对体液免疫应答无增强作用,但可以调节免疫应答的类型,使Th1型应答升高,Th2型应答降低。   2 CpG佐剂可显著增强G1F/M2诱导的Th1型免疫记忆,而且CpG2006比CpG2216效果更好;CpG与Al(OH)3联合使用,可同时增加Th1和Th2记忆细胞。CpG通过腹腔注射可以显著刺激CD4+T细胞和CD8+T细胞的CD44+CD62L+双阳性的中央记忆细胞。   3 各免疫组小鼠对RSV都起到了很好的保护作用,而且佐剂化的G1F/M2保护效果更好。   4 CpG2006+G1F/M2免疫的小鼠,当RSV攻击时肺部的免疫病理反应最弱。
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