Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Липополисахариды бактерий рода Francisella как иммунодоминантные антигены и их фазовые вариации в условиях in vivo
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология
Автореферат диссертации по теме "Липополисахариды бактерий рода Francisella как иммунодоминантные антигены и их фазовые вариации в условиях in vivo"
На правах рукописи
АРОНОВА НАДЕЖДА ВАЛЕНТИНОВНА
ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ БАКТЕРИЙ РОДА FRANCISELLA КАК ИММУНОДОМИНАНТНЫЕ АНТИГЕНЫ И ИХ ФАЗОВЫЕ ВАРИАЦИИ В УСЛОВИЯХ IN VIVO
03.00.07 - микробиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону 2005 г.
Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении здравоохранения Ростовском-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском противочумном институте Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Научный руководитель: доктор медицинских наук
Павлович Наталья Владимировна.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
Мещерякова Ирина Сергеевна
доктор медицинских наук Щуковская Татьяна Николаевна
Ведущая организации:
ФГУЗ Иркутский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.
Защита состоится « 23 » декабря 2005 г. в //"часов на заседании диссертационного совета Д 208.078.01. при ФГУЗ Российском научно-исследовательском противочумном институте «Микроб» (410005, г. Саратов, ул. Университетская, 46).
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГУЗ Российского научно-исследовательского противочумного института «Микроб»
Автореферат разослан «i( » Ноября 2005 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор биологических наук,
старший научный сотрудник A.A. Слудский
im±
114Ш6
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
В настоящее время очевидно, что динамика и исход инфекционного процесса во многом зависят от способности патогена к адаптации в различных условиях обитания, например, при попадании из внешней среды или от переносчика в организм хозяина (Бухарин О.В., 1999; Rhen М. et al., 2000). Одним из универсальных механизмов реализации адаптационных свойств патогенов являются фазовые вариации - обратимые изменения (модификация) поверхностных структур бактерий. При этом наиболее часто подобные модификации сопровождаются изменениями антигенной специфичности микробов (акгигениые фазовые вариации), позволяющие бактериям либо мимикрировать под антигены макроорганизма, либо уклоняться от систем иммунной защиты хозяина (Rhen М. et al., 2000; Lerouge I., Vanderleyden J., 2001; Preston A., Maskell PJ., 2002).
У многих грамнегативных микроорганизмов, для которых основным специфическим антигеном является липополисахарид (ЛПС), антигенные фазовые вариации затрагивают, в первую очередь, именно этот бактериальный биополимер (Lerouge I., Vanderleyden J., 2001; Preston A., Maskell PJ., 2002). Кроме того, в системе взаимоотношений «паразит-хозяин» видовые особенности макроорганизма также могут оказывать бущественное влияние на стратегию возбудителя.
В этом отношении возбудитель туляремии - Francisella tularensis - является наиболее сложной моделью для изучения, так как имеет очень широкий круг хозяев, отличающихся по своей чувствительности к инфекции (Олсуфьев Н.Г., 1975). В то же время возможность фазовых вариаций поверхнбстных структур F tularensis и влияние на этрт процесс видовой принадлежности хозяина не исследованы. Имеется лишь одно сообщение, демонстрирующее в модельных экспериментах на макрофагах крыс изменение антигенных эпигопов ЛПС му-тантного вакцинного штамма F. tularensis (Cowley S.C. et al., 1996). Однако, насколько этот феномен характерен для других хозяев и имеет ли он место при туляремийной инфекции или вакцинальном процессе у человека, остается неизвестным.
Для решения данного вопроса необходимы детальные знания антигенной структуры возбудителя туляремии и, в частности, его основных иммунодоми-нантных специфических антигенов. Тот факт, Что в процессе фазовых вариаций микробов изменения антигенной специфичности могут обусловить появление эпитопов иной специфичности, часто близкородственных бактерий, диктует целесообразность исследования антигенной структуры и других франци-селл.
Туляремийный микроб имеет длительную историю исследований, в процессе которых его основные специфические антигены идентифицированы, а их химическая структура расшифрована (Олсуфье B.C. и
др., 1991; Tärnvik А., 1989; TochtamyshevaN.V. et al., 1997; Vinogradov E. et al., 2002). Так, установлено, что иммунодоминантным антигеном F tularensis, вызывающим выраженный специфический антительный ответ макроорганизма, является ЛПС, представляемый в условиях in vivo живыми бактериями (Waag D.M. et al., 1996; Ellis J. et al., 2002). В противоположность этому, препараты ЛПС, выделенные из клеток, биологически инертны и вызывают слабый гуморальный ответ хозяина (Оноприенко H.H., Павлович Н.В., 2002; Sandström G. et al., 1992; Fulop M. et al., 1993; Khlebnikov V.S. et al.1996). Последнее свидетельствует в пользу того, что данные, полученные при изучении свойств антигенов in vitro, не всегда соответствуют тем процессам, которые имеют место in vivo. В этой связи остается открытым вопрос о том, с помощью каких механизмов инертный ЛПС возбудителя туляремии реализует свой потенциал в организме хозяина.
В отличие от туляремийного микроба, наши представления об основных антигенных детерминантах новых франциселл — F.tularensis subsp novicida(-like) и F.philomiragia - носят весьма ограниченный характер. Вместе с тем, возможная этиологическая роль этих бактерий в инфекционной патологии человека (Мещерякова И.С. и др., 1995; Hollis D.G. et al., 1989; Wender J.D. et al., 1989) и отсутствие методов иммунологической диагностики требует углубленного изучения их иммунодоминантных антигенов. В настоящее время показано, что антигенная структура данных франциселл представлена специфическими эпитопами липополисахарида (ЛПС) (Маслова H.H. и др., 1998) и антигенами белковой природы различной специфичности (Родионова И.В.и др., 1997). Однако остается невыясненным, является ли ЛПС этих бактерий иммунодоминантным антигеном и какова его диагностическая ценность для методов их детекции.
Таким образом, анализ данных литературы позволил выявить круг вопросов, нуждающихся в проведении специальных исследований, и сформулировать цель настоящей работы.
Цель исследования:
Исследование специфических иммунодоминантных антигенов липополи-сахаридной природы у бактерий рода Francisella и изучение возможности их фазовых вариаций в условиях in vivo.
Задачи исследования
1. Получение коллекции иммунных сывороток людей и кроликов против различных представителей рода Francisella - F.tularensis (включая штаммы F.tularensis subsp novicida и F.tularensis subsp novicida-like) и F.philomiragia.
2. Выявлениё и изучение специфичности иммунодоминантных антигенов франциселл, определяющих антительный ответ кроликов на введение им живых и убитых бактерий.
3. Изучение возможности фазовых вариаций ЛПС F tularensis при ин-
фекционном и вакцинальном процессах у лабораторных животных.
4. Изучение феномена фазовых вариаций ЛПС Р ш1агет\в при туляре-мийной инфекции и иммунизации человека живой туляремийной вакциной.
5. Использование препаратов ЛПС бактерий рода РгапшеПа в дот-иммуноанализе для детекции специфических антител в сыворотках различных хозяев.
Научная новизна и теоретическая ценность работы
В результате проведенных исследований получены новые данные об им-мунодоминантных антигенах франциселл. Для всех изученных представителей рода РгапшеИа - Рли1агеп${ь, включая ГГи/аге/юй $иЬ$р. похШйа(-Ике), и РрЫ1от1га$а - специфичными иммунодоминантными антигенами являются ЛПС, тогда как большинство антигенов белковой природы имеют перекрестные общеродовые детерминанты. Обнаружено, что только живые бактерии индуцируют в организме хозяина - человека или кролика - выраженный антительный ответ против специфических эшггопов ЛПС. В противоположность этому, при иммунизации кроликов убитыми бактериями, ЛПС вызывает более слабый иммунный ответ. Впервые выявлено, что специфические иммунодоми-нантаые антигены нового представителя рода РгашхеИа - Р.рЫ1от1га$а -представлены двумя иммунологически различными формами липоолигосаха-рида (ЛОС) и низкомолекулярным антигеном с белковым компонентом.
Впервые установлено, что в сыворотках больных туляремией людей содержатся два самостоятельных типа антител с различной специфичностью -против антигенных эпитопов ЛПС РЛи1агети и против эпитопов ЛПС Р. по-чш(1а. Доказано, что данные антитела не являются перекрестнореагирующими, а появление в процессе туляремийной инфекции человека «противоновицид-ных» иммуноглобулинов обусловлено модификацией эпитопов ЛПС возбудителя туляремии (антигенные фазовые вариации). В то же время при иммунизации человека живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС Р Ш1агет15, как правило, не регистрируется. Однако, в исключительных случаях, при наличии у человека выраженных поствакцинальных реакций, ЛПС вакцинного штамма Р ш1агет1$ может подвергаться модификации.
Практическая ценность работы
Получена коллекция иммунных сывороток человека и кролика против различных представителей рода РгапшеПа, которая может быть в дальнейшем использована при изучении антигенной структуры разных видов франциселл. Предложено использование в качестве антигенных образцов очищенных препаратов ЛПС различных франциселл в дот-иммуноанализе, что позволяет повысить специфичность метода по сравнению с применением бактериальных препаратов. Рассмотрены Ученым Советом РостНИПЧИ и утверждены директором. института методические рекомендации по использованию препаратов ЛПС РгапшеИа Ыагепь'к для выявления специфических противотуляремий-
ных антител методом дот-блота (протокол № 11 от 30.11.2000г.). Полученные в процессе выполнения исследования данные используются при чтении лекций на курсах специализации врачей-бактериологов в РостНИПЧИ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Для представителей вида F tularensis, включая F.tularensis subsp по-vicida (-like), ЛПС является иммунодоминантным антигеном, на О-полисахариде которого локализованы высокоспецифичные эпитопы. Большинство иммунореактивных белков франциселл характеризуются наличием пере-крестнореагирующих общеродовых антигенных детерминант.
2. Иммунодоминантные специфические антигены F.philomiragia значительно отличаются от F tularensis и представлены двумя иммунохимически различными липоолигосахаридами и низкомолекуляриым протеинсодержащим антигеном.
3. При туляремийной инфекции у человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация ЛПС возбудителя туляремии с формированием антигенных детерминант, присущих ЛПС F tularensis subsp novicida В то же время при иммунизации человека и кролика живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС F tularensis, как правило, не регистрируется.
4. Применение ЛПС в качестве антигенного образца, по сравнению с бактериальными препаратами, позволяет повысить специфичность метода дот-иммуноанализа и использовать его при детекции специфических антител против франциселл в сыворотках человека и животных.
Апробация работы
Материалы диссертации были доложены на научных конференциях РостНИПЧИ и конкурсах молодых ученых РостНИПЧИ (1998, 1999, 2000, 2001, 2003), а также были представлены на III и IV международных конференциях по туляремии (Швеция, 2000; Великобритания, 2003), на научных конференциях «Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных заболеваний. Биотехнология. Ветеринария.» (Киров, 1998), «Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных заболеваний. Биотехнология. Ветеринария.» (Екатеринбург, 1999), на VIII съезде Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (Москва, 2002), на IV межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения.» (Омск, 2003), а также на Всероссийской научно-практической конференции «Медицинская микробиология - 21 век» (Саратов, 2004).
Публикации результатов исследований
Основные материалы диссертации отражены в 15 опубликованных работах.
Структура диссертации -
Работа изложена на 112 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Библиография включает 193 источника, в том числе 79 отечественных. Диссертация иллюстрирована 14 рисунками и 5 таблицами.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
В работе использовали вирулентный штамм F tularensis 503 (subsp. holarctica), обозначенный как cap*, и вакцинный штамм F. tularensis 15 НИИЭГ (subsp holarctica), а также коллекцию авирулентных капсулодефицитных {cap') ЛПС-дефектных мутантов - F tularensis АЕ-261 cap' (subsp nearcticd), 503 cap', 503 cap* , 250 cap* (subsp holarctica) и 543 cap', 240 cap' (subsp mediaasiatica) из авторской коллекции д.м.н. Н.В.Павлович (Павлович Н.В., 1993). Авиру-лентный мутант вакцинного штамма Ftularensis LVS cap' (subsp. holarctica) был любезно предоставлен доктором G. Sandström (Umeä, Швеция). Штаммы других франциселл - F tularensis subsp novicida Utah 112, F tularensis subsp novicida-like D 9876, Fphilomiragia F 9693 были любезно предоставлены для исследований зав. лабораторией туляремии НИИЭМ им. Н.Ф.Гамалеи д.б.н. И.С. Мещеряковой. Все перечисленные штаммы хранились в лиофильно высушенном состоянии и получены из музея живых культур РостНИПЧИ.
Бактерии рода Francisella выращивали на плотных питательных средах Т и модифицированном варианте агара LB (Павлович Н.В., Мишанькин Б.Н., 1987; Павлович Н.В. и др., 1993).
Для изучения иммунодоминантных антигенов бактерий рода Francisella нами была получена и охарактеризована коллекция противотуляремийных сывороток от больных туляремией и иммунизированных живой туляремийной вакциной людей, а также экспериментальные сыворотки кроликов, инфицированных живыми и убитыми 0,5% формалином бактериями F tularensis 503, Ftularensis 15, Fnovicida, F.novicida-like и F.philomiragia. Группу кроликов (4 шт.) подкожно иммунизировали живыми бактериями вакцинного штамма F tularensis 15 с интервалом в 1 день четырьмя циклами (5*109м.кл.); вирулентный штамм F tularensis 503 вводили животным подкожно однократно (5*106м.кл.). Получение сывороток против других франциселл, для которых оптимальные схемы иммунизации в настоящее время не разработаны, проводили по схеме, используемой нами для вакцинного штамма F tularensis.
Сыворотки против убитых 0,5% формалином франциселл были получены от животных, иммунизированных внутривенно бактериями в течение 6 дней ежедневно (5*109м.кл.). Забор крови для получения сывороток проводили на 21 день после последнего цикла иммунизации. Для нивелирования индивидуаль-
ных различий животных сыворотки против одного вида бактерий, полученные от 4 кроликов, объединяли.
Коллекция противотуляремийных сывороток человека включала 5 сывороток от больных туляремией людей (14-28 день заболевания) и 16 - от людей, первично или ревакцинированных живой туляремийной вакциной (21 день после иммунизации).
В работе были использованы также гетерологичные сыворотки - сыворотка человека, больного хроническим бруцеллезом, и экспериментально полученные сыворотки кроликов против В.abortus, Vcholerae 0139 и J.ertterocolitica (39 сероваров), любезно предоставленные нам к.м.н. Б.Л. Мазрухо (лаборатория микробиологии холеры РостНИПЧИ) и к.м.н. Л.М.Смоликовой (МЖК Ро-стНИПЧИ). Все сыворотки перед использованием были инактивированы при 56°С 30 минут и адсорбированы контрольными эритроцитами барана.
Характеристику противотуляремийных сывороток осуществляли в системе реакций РГТГА-РТПГА микрометодом согласно Приказу №125 МЗ РФ (1999). Для проведения серологических реакций при исследовании сывороток против франциселл были использованы экспериментальные антигенные эритроцитар-ные диагностикумы на основе ЛПС F tularensis 503, F novicida, F.novicida-like и F.philomiragia, полученные и предоставленные нам к.б.н. Н.Н Оноприенко (Оноприенко Н.Н., 2001), а также коммерческий туляремийный антигенный эритроцитарный диагностикум (ЗАО «Финист», НИИЭМ им.'Гамалеи, г. Москва).
Эксперименты по перекрестному истощению исследуемых противотуляремийных сывороток человека и кролика проводили препаратами ЛПС, выделенными из бактерий исходных штаммов F tularensis 503, F novicida и авиру-лентного капсулодефицитного мутанта F. tularensis 543 cap' с R-хемотипом ЛПС (кор+липид А). Для этого к 1 мл сыворотки добавляли 10 мг препарата и инкубировали 1 час при температуре 37°С. Затем пробы центрифугировали 5 минут при 10000 об/мин для осаждения комплексов «антиген-антитело» и проводили определение титра антител в РПГА с антигенными диагностикумами на основе ЛПС F. tularensis и ЛПС F. novicida.
Препараты ЛПС получали из ацетонвысушенной бакмассы различных штаммов франциселл методом R.P. Darveau и R.E.W. Hancock (1983). Исследование препаратов ЛПС на наличие примесей белков и нуклеиновых кислот (спектрофотометрический метод при X 240 - 280 нм (Стукалова Н.В. и др., 1997) и колориметрический метод по Лоури (Lowry О.Н. et al, 1951)) показало, что препараты свободны от нуклеиновых кислот, а белковые примеси составляют менее 1%. Электрофорез в ПААГ (Laemmli U.K., 1970) с окраской Кумас-си ярким синим R-250 (Serva) (Гааль Э. и др., 1982) продемонстрировал отсутствие окрашенных фракций.
Бактериальные лизаты для иммуноблотгинга получали с помощью обработки взвеси микробов (конечная концентрация 5*109 м.кл./мл) лизис-буфером (0,0625 М Трис-НС1, 2% ДСН, 5% 2-меркаптоэтанол, 10% глицерол, рН 6,8)
(100°С, 15 минут). Для разрушения белков к лизатам бактерий добавляли про-назу К (0,5мг/мл) (Serva), и образцы инкубировали в течение 12 часов при 37°С (Mandatori R., Penner J.L., 1989).
Исследование антигенных препаратов ЛПС (50 мкг/лунку) и бактериальных лизатов (5*107м.кл./лунку) осуществляли методом иммуноблотгинга (Tow-bin Н., Gordon J., 1984). Для обработки иммуноблотов использовали экспериментальные иммунные сыворотки кроликов против различных видов франци-селл и противотуляремийные сыворотки человека. Антиген-активные зоны выявляли коньюгатом белка А с пероксидазой хрена (Sigma). Субстрат - 3,3-диаминобензидина 4-гидрохлорид (ДА Б) (Serva).
С целью исследования фазовых вариаций ЛПС F.tularensis in vivo животных разных групп чувствительности (беспородные белые мыши, морские свинки, крысы) заражали внутрибрюшинно авирулентными ЛПС-дефектными мутантами Ftularensis (106 м.кл./животное). На 3-7 сутки выживших животных эвтаназировали хлороформом и для получения роста культуры производили посевы из печени и селезенки на плотную питательную среду Т с последующим изучением их антигенных (РНАт и иммуноблотгинг) и биологических свойств (вирулентность для белых мышей).
Для моделирования хронической туляремийной инфекции (длительной персистенции) беспородных белых мышей (10 животных в группе) заражали подкожно вирулентным штаммом Ftularensis 503 (103-104 м.кл.) и через 24 часа начинали лечение гентамицином (0,5мкг/мышь, один раз в сутки, 7 дней). При этой схеме лечения выживали все взятые в эксперимент животные, однако на 30 день после окончания лечения от выживших мышей выделялась культура возбудителя.
Крыс заражали тем же штаммом (106м.кп., внутрибрюшинно), и на 30 день • после заражения выживших животных вскрывали с выделением от некоторых из них культур туляремийного микроба.
Дот-блот проводили по стандартной методике (Towbin Н., Gordon J., 1984). Для детекции специфических антител против бактерий рода Francisella в исследуемых сыворотках в качестве антигенных образцов использовали препарат липополисахарида (2,5мг/мл в объеме 2мкл) или бактерии, убитые 0,5% формалином или кипячением в течение 30 минут (5* 10е м.кл./мл в объеме 2мкл). Наличие четкого коричневого пятна на месте нанесения препарата при соответствующем отрицательном контроле (НЧС и НКС) учитывали как положительный результат.
Результаты исследования и их обсуждение
Учитывая тот факт, что бактерии четвертого подвида F.tularensis -F tularensfs subsp novicida (-like) - отличаются по своей антигенной специфичности от возбудителя туляремии трех основных подвидов, имеющих идентичную антигенную структуру (Мещерякова И.С., 1990, Tochtamysheva N.V. et al., 1995), с целью упрощения изложения материала мы позволим себе в дальней-
шем использовать их тривиальное название - F novicida и F novicida-like.
В качестве инструмента для изучения иммунодоминантных антигенов бактерий рода Francisella нами была получена и охарактеризована коллекция про-тивотуляремийных сывороток от больных туляремией и иммунизированных живой туляремийной вакциной людей, а также экспериментальные сыворотки кроликов против живых и убитых культур различных франциселп. Исследование полученных сывороток человека и кролика в реакции РПГА-РТПГА с эритроцитарными антигенными диагностикумами на основе ЛПС франциселп (F. tularensis, F novicida, F novicida-like и Fphilomiragiá) показало, что они содержат в высоких титрах специфические анти-ЛПС-иммуноглобулины.
Известно, что только живые бактерии возбудителя туляремии обеспечивают длительный постинфекционный или поствакцинальный протективный иммунитет, тогда как убитые или субъединичные вакцины характеризуются значительно меньшей эффективностью (Майский И.Н., 1953; Ellis J. et al., 2002; Sjostedt A. 2003). Поэтому с целью сравнительного изучения спектра антигенов, представляемого in vivo живыми и убитыми бактериями, мы провели анализ сывороток кроликов против живых и убитых формалином франциселл в системе РПГА-РТПГА с соответствующими антигенными диагностикумами (табл. 1). Специфичность реакции во всех случаях была подтверждена результатами РТПГА.
Таблица 1. Титры специфических анти-ЛПС-антител в сыворотках кроликов, иммунизированных живыми и убитыми бактериями рода РгапсЫеИа.
Иммунные сыво- Препарат для им- Диагноста кумы Титры антител в
ротки кроликов мунизации на основе пре- РПГА
против штаммов паратов J111С
F. tularensis 503 Живые бактерии F. tularensis * 1 5000
Убитые бактерии 1 320
F. tularensis IS Живые бактерии F. tularensis * 1 2500
Убитые бактерии 1 80
F. novicida Utah 112 Живые бактерии F. novicida 1 2500
Убитые бактерии 1 160
F. novicida-like Живые бактерии F. novicida-like 1 5000
Убитые бактерии 1 320
F. philomiragia Живые бактерии F. philomiragia 1 640
Убитые бактерии 1 320
Примечание: * - при исследовании противотуляремийных сывороток кроликов представлены данные определения, титров реакции с помощью двух эритроцитариых диагностикумов - коммерческого и экспериментального.
Исследование сывороток против /•". 1и1агеп$1я с помощью двух антигенных диагностикумов - коммерческого (на основе ЛПС-белкового комплекса Буаве-
на) и экспериментального (на основе очищенного препарата ЛПС) - показало полное совпадение результатов, что свидетельствует в пользу формирования у хозяина специфического гуморального ответа за счет индукции анти-ЛПС-антител.
Установлено, что живые микробы вида F. tularensis - F. tularensis, Fnovicida и F novicida-like, синтезирующие S-ЛПС, вызывают в организме кроликов выраженный специфический антительный ответ, направленный против антигенных эпитопов ЛПС. При этом убитые бактерии индуцировали образование анти-ЛПС-иммуноглобулинов в значительно меньших титрах (8-16 раз). В то же время для другого представителя рода - Fphilomiragia, с иным типом ЛПС - липоолигосахаридом (Маслова H.H. и др., 1998), подобная закономерность не характерна: как живые, так и убитые бактерии вызывали образование анти-ЛПС-антител в незначительных титрах.
С целью визуализации всего спектра антигенов, индуцирующих антительный ответ хозяина, и оценки их специфичности были использованы методы дот-иммуноанализа и иммуноблоттинга препаратов ЛПС и бактериальных ли-затов с обработкой их гомологичными и гетерологичными сыворотками против живых и убитых франциселл.
Результаты иммуноблоттинга показали, что именно ЛПС исследуемых бактерий является специфическим иммунодоминантным антигеном. Так, доминирующими иммуноглобулинами сывороток против живых бактерий являлись антитела, направленные против антигенных эпитопов ЛПС. Более того, отсутствие регистрируемой реакции иммуноглобулинов с R-ЛПС (кор + липид А) мутантного штамма F tularensis 543 cap~ свидетельствует в пользу того, что специфические эпитопы локализованы на О-полисахариде ЛПС.
Антигенная структура франциселл включала также спектр мажорных и минорных иммунореактивных белков, химическая природа которых была подтверждена их разрушением проназой. Однако большинство антигенов белковой природы взаимодействовали с гетерологичными сыворотками, т.е. имели общевидовые перекрестные эпитопы.
Особый интерес представляет исследование антигенных детерминант относительно недавно включенного в род Francisella и наименее изученного вида - F.philomiragia. В результате проведенных исследований впервые установлено, что антигенная структура этого микроорганизма представлена, по меньшей мере, тремя иммунодоминантными специфическими компонентами - двумя иммунологически различными липоолигосахаридами и низкомолекулярным протеинсодержащим антигеном (рис.1).
1 2 3
1 2 3
Протеин содержащий антиген
ЛОС 1
ЛОС 2
I
\
ЦЫк ? rr-TÄ. % ■
А
Б
Рис. 1. Результаты иммуноблотгинга препарата ЛПС и лизата бактерий F.philomiragia с сыворотками кроликов, иммунизированных живыми (А) и убитыми 0,5% формалином (Б) бактериями F. philomiragia. 1 - препарат ЛПС F. philomiragia; 2 - лизат бактерий F philomiragia-, 3 - лизат бактерий F. philomiragia после инкубации с проназой.
В пользу наличия двух различных форм ЛОС у этого вида микробов свидетельствует следующее. Известно, что в ПААГ электрофорезе с окраской гелей ионами серебра ЛОС Fphilomiragia представлен двумя фракциями, отличающимися по молекулярной массе (Маслова H.H. и др., 1998). В то же время в наших экспериментах эти две фракции визуализировались только при обработке блотов гомологичными сыворотками к живым бактериям (рис. 1А), тогда как иммуноглобулины против убитых бактерий позволяли выявить лишь одну антиген-активную зону, соответствующую ЛОС с меньшей молекулярной массой (рис. 1Б). Следовательно, антитела, взаимодействующие с двумя фракциями ЛОС F.philomiragia, имеют различную специфичность, а фракции ЛОС являются двумя иммунологически различными формами. Низкомолекулярный антиген с белковой составляющей, которая разрушалась под действием прона-зы, также характеризовался видоспецифичностью, так как не вступал во взаимодействие с гетерологичными сыворотками против F tularensis, Fnovicida и F.novicida-like. В противоположность этому, большинство других белковых антигенов F.philomiragia имели общеродовые перекрестные детерминанты.
Таким образом, установлено, что для всех изученных представителей рода Francisella иммунодоминантными специфическими антигенами являются ЛПС.
Одной из стратегий микробов, направленных на их выживание в организме хозяина, являются антигенные вариации, определяемые для многих грамне-
гативных бактерий изменениями в структуре ЛПС (Rhen М. et al., 2000; Lerouge I., Vanderleyden J., 2001; Preston A., Maskell P.J., 2002). Возможным последствием подобных адаптационных изменений поверхностных структур микроорганизмов может быть их длительная персистенция in vivo (Бухарин О.В., 1999; Rhen М. et al., 2000; Preston A., Maskell P.J., 2002). Многочисленные данные о склонности туляремийной инфекции к позднему рецидивированию (иногда через 2-12 лет после первичного заболевания) или выделению культур из организма хозяев через значительные промежутки времени после их заражения (Беринская А.Н., 1946; Токаревич К.Н., Мединский Г.М., 1959; Туляремия. Под ред. Н.Г. Олсуфьева, Г.П. Руднева, 1960; Шлыгина К.Н., 1996) свидетельствуют о способности туляремийного микроба к персистенции. Закономерно возникает вопрос - с помощью каких механизмов высокопатогенный микроб может длительно сохраняться in vivo, не проявляя при этом своего патогенного потенциала. До настоящего времени эти вопросы не расшифрованы. Поэтому следующий этап нашей работы включал исследование возможности фазовых вариаций ЛПС возбудителя туляремии в организме различных хозяев.
Ранее в нашей Лаборатории была получена коллекция капсулодефицит-ных (cap ) и капсулодефектных (cap*) мутантов Ftularensis (Павлович Н.В. и др., 1989, 1993). В дальнейшем было установлено, что все cap' и cap' культуры представляют собой ЛПС-дефектные мутанты, имеющие различные повреждения в структуре ЛПС (Маслова H.H., Павлович Н.В., 1996; Sorokin V.M. et al., 1997). Для изучения возможности фазовых вариаций ЛПС F.tularensis мы исследовали способность этих авирулентных мутантов F.tularensis к восстановлению (или изменению) структуры ЛПС и биологических свойств после их персистенции в организме белых мышей, морских свинок или крыс. Однако успеха эти эксперименты не имели, а выделенные от животных культуры стабильно сохраняли авирулентный фенотип и дефектную структуру ЛПС.
Неудачными оказались и попытки обнаружения фазовых вариаций у высоковирулентных штаммов F.tularensis при моделировании хронической инфекции или их длительной персистенции в организме чувствительных (белые мыши) или малочувствительных (белые крысы) хозяев. Все культуры, изолированные от выживших в течение 30 дней животных, сохраняли исходную антигенную структуру и вирулентность. Эти отрицательные результаты заставили нас искать другой подход к решению проблемы. Можно предположить, что если в процессе туляремийной инфекции происходят изменения антигенной структуры микробов, то в сыворотках зараженных хозяев будут присутствовать, помимо противотуляремийных, антитела иной специфичности. Эта гипотеза и определила направление дальнейшего исследования.
Как установлено с помощью иммуноблоттинга, в сыворотках кроликов, иммунизированных вакцинным штаммом F tularensis 15, содержались только специфические антитела, направленные против О-полисахаридных эпитопов ЛПС возбудителя туляремии. При этом иммуноглобулины исследуемой сыворотки не взаимодействовали с препаратами ЛПС других франциселл (рис 2А).
В то же время в сыворотках против вирулентного штамма туляремийного микроба, помимо специфических антител против О-полисахарида ЛПС, нам удалось зарегистрировать слабое взаимодействие иммуноглобулинов с эпито-пами ЛПС ЕпоуШс1а (рис 2Б).
1 2 3 4 5 1 3
А Б
Рис. 2. Результаты иммуноблотгинга препаратов ЛПС бактерий Ftularensis 503 (S-ЛПС) (1), F tularensis 543 cap (R-ЛПС) (2), F novicida (3), F novicida-lihe (4) и Fphilomiragia (5) с сывороткой кролика, иммунизированного живыми бактериями F.tularensis 15 НИИЭГ (А), и с сывороткой кролика, инфицированного живыми бактериями F tularensis 503.
Для оценки специфичности обнаруженных антител были проведены эксперименты по перекрестному истощению сыворотки препаратами ЛПС Ftularensis и ЛПС F.novicida с последующим их исследованием в РПГА с двумя антигенными диагностикумами на основе ЛПС этих бактерий (табл. 2)
Как оказалось, препарат ЛПС возбудителя туляремии полностью нейтрализовал гомологичные антитела и частично истощал иммуноглобулины, реагирующие с ЛПС F novicida Это свидетельствует в пользу того, что выявляемые антитела являются перекрестнореагирующими, а ЛПС Ftularensis содержит общие с ЛПС F.novicida эпитопы. Однако, учитывая идентичность иммунохи-мической структуры О-антигенов вакцинного и вирулентных штаммов туляремийного микроба (Tochtamysheva N.V. et al., 1995) и отсутствие перекрестно-реагирующих иммуноглобулинов в сыворотке против вакцинного штамма, полученные данные позволяют предположить, что только при инфекционном процессе в организме кроликов происходит либо «деэкранирование» перекрестных эпитопов ЛПС, либо имеют место антигенные изменения специфических эпитопов ЛПС с формированием общих с ЛПС F novicida детерминант.
Таблица 2. Результаты перекрестного истощения сыворотки кролика против
Препараты ЛПС, использованные для истощения Титры антител в сыворотках (РПГА)
антигенные диагностикумы на основе препаратов ЛПС
F.tularensis F novicida
контроль (без истощения) S ЛПС F.tularensis 503 исх. R ЛПС F.tularensis 543 cap S ЛПС F. novicida 1:5000 0(+) 1:5000 (-) 1:5000 (-) 1:640 1:80 (+) 1:640 (-) 0(+)
Примечание: (+) - положительный результат;
(-) - отрицательный результат. Истощение сыворотки считали положительным при не менее чем 4-х кратном уменьшении титра антител.
Несмотря на то, что кролик и человек относятся к одной группе по чувствительности к туляремии, видовые особенности организма хозяина могут влиять на течение инфекционного процесса (Хатеневер Л.М., 1946; Олсуфьев Н.Г., 1975; Penn R.L., Kinasewitz G.T., 1987). Этот факт обусловил наш интерес к исследованию сывороток больных туляремией людей или людей, иммунизированных живой туляремийной вакциной. Данные изучения исследуемых сывороток в РПГА с антигенными диагностикумами на основе ЛПС F.tularensis и F.novicida представлены в таблице 3.
Как видно из данных таблицы, все сыворотки содержали как специфические противотуляремийные антитела в различных титрах, так и в меньших титрах антитела, вступающие в реакцию с диагностикумом на основе ЛПС F.novicida.
Таблица 3. Результаты определения титров анти-ЛПС-антител в противо-туляремийных сыворотках людей в РПГА._
Противотуляремийные сыворотки людей Кол-во человек Титры антител в РПГА
диагностикум на основе ЛПС F.tularensis диагностикум на основе ЛПС F.novicida
Больные туляремией 5 1:2560-1:10240 1:640-1:2560
Первично вакцинированные живой туляремийной вакциной 5 1:320- 1:1280 1:20-1:80
Ревакцинированные живой туляремийной вакциной 11 1:20-1:160 0-1:20
При исследовании сывороток от больных туляремией людей методом им-муноблотгинга установлено, что в них присутствуют иммуноглобулины, четко взаимодействующие не только с ЛПС V Ыагет15, но и с ЛПС F.novicida (рис. 3).
1 2 3 4 5 1 3
Рис. 3. Результаты иммуноблотгинга препаратов ЛПС бактерий Ftularensis 503 (S-ЛПС) (1), F.tularensis 543 cap (R-ЛПС) (2), F.novicida (3) F novicida-like (4) и F.philomiragia (5) с сыворотками больных туляремией людей (А,Б). А - сыворотка больного туляремией человека с титрами противоту-ляремийных и «противоновицидных» антител 1:10240 и 1:2560 соответственно. Б - сыворотка больного туляремией человека с титрами противотуляремийных и «противоновицидных» антител 1:2560 и 1:640 соответственно.
Отсутствие видимого комплекса антиген-антитело у R-ЛПС мутантного штамма туляремийного микроба предполагает, что активные антигенные эпи-топы локализованы на О-полисахаридах обоих ЛПС. У препаратов ЛПС F novicida-like и Fphilomiragia иммунологические реакции с сыворотками больных туляремией людей отсутствовали.
Эксперименты по перекрестному истощению сывороток больных туляремией людей препаратами ЛПС дали нам первое подтверждение способности ЛПС возбудителя туляремии к фазовым вариациям в условиях in vivo.
Так, в отличие от ранее изученных сывороток кроликов, препараты ЛПС F tularensis полностью истощали только гомологичные антитела, не затрагивая титр «противоновицидных» гетерологичных иммуноглобулинов и, наоборот, ЛПС F novicida, не уменьшая титра противотуляремийных антител, полностью нейтрализовал гомологичные антитела. При этом истощение сывороток препаратом R-ЛПС мутантного штамма не влияло на титры реакции ни с антигенным туляремийным диагностикумом, ни с диагностикумом на основе ЛПС F.novicida (табл. 4).
Таблица 4. Результаты перекрестного истощения сыворотки больного ту-
Препараты ЛПС, использованные для истощения Титры антител в сыворотках (РПГА)
антигенные диагностикумы на основе препаратов ЛПС
F.tularensis F. novicida
Контроль (без истощения) S ЛПС F.tularensis 503 исх. R ЛПС F.tularensis 543 cap S ЛПС F. novicida 1:10000 0(+) 1:10000 (-) 1:5000 (-) 1:2500 1:2500 (-) 1:2500 (-) 0(+)
Примечание: (+) - положительный результат;
(-) - отрицательный результат. В таблице представлены результаты трех независимых опытов. Представленные результаты были типичны для всех пяти исследуемых сывороток больных людей.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы. Во-первых, отсутствие перекрестного истощения в сыворотках больных туляремией свидетельствует в пользу наличия в них двух самостоятельных видов иммуноглобулинов различной специфичности - против О-полисахарида ЛПС Р. ш1аге№1з и против О-полисахарида ЛПС Р.поуШс1а. Во-вторых, препарат ЛПС туляремийного микроба, выделенный из вирулентного штамма, первоначально не содержит специфические антигенные эпитопы, присущие ЛПС Г пог!С1с1а, так как не истощает сыворотку по «противоновицидным» антителам. И, наконец, тот факт, что все 5 изученных сывороток больных туляремией, полученные в разные периоды времени, дали аналогичные результаты, минимизирует вероятность инфицирования людей двумя микробами одновременно. Следовательно, наличие в сыворотках больных людей антител против специфических антигенных эпитопов ЛПС Р. поукИа доказывает, что в процессе ту-ляремийной инфекции человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация антигенных эпитопов ЛПС Р. ш1агет1я.
В этой связи возникает вопрос, насколько феномен фазовых вариаций ЛПС К/м/агеи«« характерен для инфекционного процесса, или же он участвует и в формировании поствакцинального иммунитета.
При изучении 15 из 16 исследуемых сывороток от людей, первично вакцинированных или ревакцинированных живой туляремийной вакциной, установлено, что данные сыворотки содержали только иммуноглобулины, направленные против специфических эпитопов ЛПС Р ш1агеп$1Ь и не вступали в реакции с ЛПС К поук!(1а, Р паУ1С1с1а-Ике или Р рЫ1от\га%1а, т.е. выявить антигенные модификации ЛПС вакцинного штамма Р ш1агепз1з нам не удалось (рис. 4 А, Б,Г,Д,Е).
1 2 Г
А
Рис. 4. Результаты иммуноблоттинга препаратов ЛПС Р 1и1агепя1.5 503 (1) и ^ novicida (2) с сыворотками иммунизированных живой туляремийной вакциной людей - первично вакцинированных (А, Б), первично вакцинированного человека с выраженными поствакцинальными реакциями (лихорадка, лимфаденит) (В) и ревакцинированных (Г, Д, Е).
В то же время сыворотка одного вакцинированного человека, отличающегося от других иммунизированных людей наличием выраженных поствакцинальных реакций (лимфаденит, кратковременная лихорадка), показала присутствие антител, четко взаимодействующих с эпитопами ЛПС поуШсЬ (рис. 4 В). Более того, в этом случае визуальная картина взаимодействия антиген-антитело на иммуноблотах была очень близка к наблюдаемой нами при работе с сыворотками больных туляремией людей. Однако, если в случае туляремийной инфекции человека препарат ЛПС Г. Ыагепш не истощал «противоно-вицидные» антитела, то отличительной особенностью данной сыворотки вакцинированного человека была частичная нейтрализация «противоновицидных» иммуноглобулинов гетерологичным препаратом ЛПС туляремийного микроба. Неполное истощение таких антител препаратом ЛПС F Шагет'м предполагает, что в исключительных случаях и при иммунизации человека могут иметь место антигенные фазовые вариации ЛПС вакцинного штамма с формированием «переходного» типа эпитопов.
Таким образом, в результате проведенного исследования впервые получены данные, свидетельствующие о возможности фазовых вариаций ЛПС ^ ш1агепи1я при туляремийной инфекции у человека. В то же время при иммунизации людей живой туляремийной вакциной фазовые вариации ЛПС, как правило, отсутствуют. Однако, в исключительных случаях при наличии у человека выраженных поствакцинальных манифестаций, ЛПС вакцинного штамма Т7 ийагетгя может подвергаться модификации.
В процессе выполнения настоящей работы, помимо иммуноблоттинга, мы
использовали также точечный твердофазный иммуноферментный анализ (дот-иммуноанализ или дот-блот). Данный метод при использовании в качестве антигенных препаратов очищенных ЛПС показал высокую диагностическую ценность, причем простота в выполнении и наглядность дот-блота делает его перспективным для включения в практику лабораторной диагностики не только возбудителя туляремии, но и других франциселл.
При сравнительном изучении в дот-иммуноанализе бактериальных взвесей, убитых формалином или кипячением, и выделенных из них препаратов ЛПС установлено, что исследуемые ЛПС не вступали во взаимодействие с антителами как против таксономически отдаленных видов бактерий - В.abortus, Vcholerae, Y enterocolitica, так и против близкородственных бактерий рода Francisella. В отличие от ЛПС, бактериальные препараты в некоторых случаях давали слабую неспецифическую реакцию с гетерологичными сыворотками франциселл.
Как известно, иммунологические методы детекции новых франциселл -F novicida(-like) и Fphilomiragia в настоящее время отсутствуют. Результаты нашего исследования показали, что метод дот-иммуноанализа может быть полезным в диагностике инфекций, вызываемых этими микроорганизмами. По материалам авторских разработок оформлены и утверждены директором Рост-НИПЧИ методические рекомендации по использованию препаратов ЛПС Francisella tularensis для выявления специфических противотуляремийных антител методом дот-блота (протокол № 11 от 30.11.2000г.).
Таким образом, анализ данных настоящего исследования позволяет сделать следующее заключение. ЛПС всех представителей рода Francisella характеризуется высокой специфичностью и является иммунодоминантным антигеном. При этом установлено, что, несмотря на значительное сходство в химической структуре ЛПС F. tularensis и Fnovicida (Vinogradov Е. et al., 1991,2002,2004; Tochtamysheva N.V. et al., 1995,1997), О-полисахариды этих микробов содержат строго специфичные антигенные детерминанты. В отличие от бактерий вида F. tularensis, синтезирующих S-ЛПС, другой представитель рода - F.philomiragia - синтезирует липоолигосахарид (ЛОС). Впервые показано, что иммунодоминантными специфическими антигенами F. philomiragia являются два иммунологически различных ЛОС и низкомолекулярный протеин-содержащий антиген.
При изучении возможности фазовых вариаций ЛПС возбудителя туляремии впервые получены доказательства модификации антигенных эпитопов ЛПС F tularensis в процессе туляремийной инфекции у человека. В частности, выявлено, что сыворотки больных туляремией людей, помимо специфических антител против эпитопов О-полисахарида ЛПС туляремийного микроба, содержат дополнительно антитела, специфичные в отношении другого микроорганизма - F novicida. Доказано, что первоначально в структуре ЛПС F tularensis антигенные эпитопы, характерные для F. novicida, отсутствуют, а появление антител к ним при туляремийной инфекции человека обусловлено модифика-
цией эпитопов ЛПС возбудителя туляремии. Нельзя исключить, что описанные в литературе поздние рецидивы туляремийной инфекции могут быть вызваны длительной персистенцией возбудителя с модифицированными поверхностными структурами (ЛПС). В этой связи перспективными, на наш взгляд, являются дальнейшие исследования роли феномена фазовых вариаций ЛПС F. tularensis в формировании состояния длительного носительства микробов в организме хозяина. Следует отметить, что при абсолютной идентичности иммунохимиче-ской структуры ЛПС вирулентных и вакцинного штаммов F. tularensis (Tochtamysheva N.V. et al., 1995) модификация антигенных эпитопов бактерий при иммунизации человека живой туляремийной вакциной, как правило, отсутствует. Однако в случае «вакцинного инфекционного процесса» с выраженными манифестациями (лимфаденит, лихорадка) ЛПС вакцинного штамма может подвергаться фазовым вариациям с появлением в сыворотках иммунизированных людей антител, взаимодействующих с О-полисахаридом F novicida.
Выявленная в процессе выполнения работы высокая специфичность препаратов ЛПС для всех представителей рода Francisella позволила нам предложить их использование для метода дот-иммуноанализа.
ВЫВОДЫ
1. Для представителей вида F tularensis, включав F tularensis suhsp novicida (-like), ЛПС является иммунодоминантным антигеном, на О-полисахариде которого локализованы высокоспецифичные эпитопы. Большинство иммунореактивных белков франциселл характеризуются наличием перекрестнореагирующих общеродовых антигенных детерминант.
2. Иммунодоминантные специфические антигены F. philomiragia значительно отличаются от F. tularensis и представлены двумя иммунохимиче-ски различными липоолигосахаридами и низкомолекулярным протеин-содержащим антигеном.
3. Сыворотки больных туляремией людей содержат два самостоятельных типа антител с различной специфичностью — против антигенных эпитопов ЛПС туляремийного микроба и против эпитопов ЛПС F tularensis subsp. novicida.
4. При туляремийной инфекции у человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация ЛПС возбудителя туляремии с формированием антигенных детерминант, присущих ЛПС F tularensis subsp. novicida. Эти эпитопы не являются перекрестнореаги-рующими и первоначально не присутствуют в ЛПС туляремийного микроба.
5. При иммунизации человека и кролика живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС F.tularensis, как правило, не регист-
рируется. Однако, в исключительных случаях, при наличии у человека выраженных поствакцинальных реакций, ЛПС вакцинного штамма F tularensis может подвергаться модификации.
6. Применение ЛПС в качестве антигенного образца, по сравнению с бактериальными препаратами, позволяет повысить специфичность метода дот-иммуноанализа и использовать его при детекции специфических антител против франциселл в сыворотках человека и животных.
СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Павлович Н.В., Оноприенко H.H., Сорокин В.М., Аронова Н.В. Иммунологические отличия двух форм липополисахаридов возбудителя туляремии // Диагностика, лечение и профилактика опас. инф. забол. Биотехнология. Ветеренария.: Матер, юбил. науч. конф., посвящ. 70-лет. НИИ микробиологии МО РФ. - Киров, 1998. - С. 180 - 181.
2. Оноприенко H.H., Павлович Н.В., Наркевич А.Н., Аронова Н.В. Изучение антигенного туляремийного диагностикума на основе микросфер и препаратов ЛПС // Диагностика, лечение и профилактика опас. инф. забол. Биотехнология. Ветеренария.: Матер, юбил. науч. конф., посвящ. 50-лет. Центра военно-технич. пробл. биол. защиты НИИ микробиологии МО РФ. - Екатеринбург, 1999.-С. 179-180.
3. Аронова Н.В., Павлович Н.В. Использование препаратов липополиса-харида Francisella tularensis в точечном твердофазном иммуноферментном анализе.// Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. - 2000. - № 5. - С.75-78.
4. Павлович Н.В., Аронова Н.В., Оноприенко H.H., Сорокин В.М., Маз-рухо Б.Л. Видо- и родоспецифические антигенные эпитопы липополисахаридов Francisella tularensis.// Мол. генетика, микробиол. и вирусол.. - 2000. - № 3.-С. 7-12.
5. Pavlovich N.V., Aronova N.V., Onoprienko N.N. Antibodies against Francisella novicida in human and rabbit tularemia sera // Abstr. 3rd Int. Conf. on tularemia. - Sweden, Umeâ, 2000. - P. 32.
6. Aronova N.V., Pavlovich N.V. The particularities of the rabbit immune response against live and killed bacteria of Francisella genus.// Abstr. 3rd Int. Conf. on tularemia. - Sweden, Umeá, 2000. - P. 47.
7. Аронова H.B., Павлович Н.В. Сравнительный анализ иммунного ответа кролика на антигены живых и убитых бактерий рода FrancisellaJ! Мол. генетика, микробиол. и вирусол. - 2001. - № 2. - С. 26-30.
8. Аронова Н.В., Павлович Н.В., Оноприенко H.H. Специфические антигены Francisella philomiragia и возможность их использования в диагностике. // Матер. VIII Всерос. съезда общества эпидемиол., микробиол. и паразитол. - М., 2002. - Т. 3,-С. 223-224.
9. Павлович Н.В., Аронова Н.В. Изучение иммунного ответа хозяина на
видо- и родоспецифические антигены ЛПС бактерий рода Francisella.ll Метод, документы и отчеты по санитарно-эпидемиол. охране территории РФ. - Саратов, 2002. - с. 33-34.
10. Павлович Н.В., Аронова Н.В. Модификация антигенных эпитопов ли-пополисахарида Francisella tularensis При туляремийной инфекции человека.// Актуал. пробл. обеспеч. сан-эпид. благополучия населения: Матер. IV межрегиональной науч.-практ. конф. с международным участием, посвящ. 60-лет. кафедры эпидемиол. и 80-лет. кафедры микробиол. Омской гос. мед. ака-демии.-Омск, 2003.-Т.1.- С.210-213.
11. Сальникова О.И., Маркина О.В., Аронова Н.В., Алексеева Л.П. Получение моноклональных антител к ЛПС Francisella novicida.il Успехи совр. естествознания. - 2003. - № 4. - С. 61-62.
12. Aronova N.V., Pavlovich N.V. The study of immunodominant specific antigens of Francisella philomiragia.il Abstr.4rd Int. Conf. on tularemia. - UK, Bath.-2003.-P.61.
13. Pavlovich N.V., Aronova N.V. The search for antibodies to Francisella novicida lipopolisaccharide in the sera of humans immunized with Francisella tularensis live vaccine strain. //Abstr.4rd Int. Conf. on tularemia. - UK, Bath. -2003. - P.62.
14. Павлович H.B., Тынянова В.И., Аронова Н.В. Модификация липопо-лисахарида как механизм реализации токсического потенциала бактерий.// Медицинская микробиология - XXI век.: Матер. Всерос. науч.-практ. конф,- Саратов, 2004.-С.175-176.
15. Аронова Н.В., Павлович Н.В. Фазовые вариации липополисахарида возбудителя туляремии при инфекции и иммунизации человека.// Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. - 2005. - № 4. - С. 8-12.
Сдано в печать 18.11.2005 г. Подписано к печати 18.11.2005 г. Формат 84x108 1/16 Печать лазерная. Гарнитура Тайме. Объем 1,0 ус. пл. Тираж 100 экз.
Отпечатано в компьютерном центре ФГУЗ РосгНИПЧИ Роспотребнадзора.
»24 2 63
РНБ Русский фонд
2006-4 26008
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Аронова, Надежда Валентиновна
ВВЕДЕНИЕ.
• ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1. ИММУНОДОМИНАНТНЫЕ АНТИГЕНЫ
ГРАМНЕГАТИВНЫХ БАКТЕРИЙ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИХ ФАЗОВЫХ ВАРИАЦИЙ.
1.1. Поверхностные структуры и иммунодоминантные антигены грамнегативных бактерий.
1.2. Иммунодоминантные антигены бактерий рода Francisella.
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Штаммы.
2.2. Питательные среды и реактивы.
2.3. Методы выделения препаратов ЛПС и получение бактериальных лизатов.
2.4. Получение иммунных сывороток и методы их характеристики
РПГА, РТПГА и истощение антигенными препаратами).
2.5. ПААГ электрофорез и иммуноблоттинг препаратов ЛПС и лизатов бактерий.\.
2.6. Реакция лейкоцитолиза.
2.7. Изучение фазовых вариаций in vivo.
2.8 Использование дот-иммуноанализа (дот-блот) для выявления специфических антител против бактерий рода Francisella.
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ИММУНОДОМИНАНТНЫХ
АНТИГЕНОВ БАКТЕРИЙ РОДА FRANCISELLA.
3.1. Получение коллекции иммунных сывороток против бактерий рода Francisella.
3.2. Сравнительный анализ антигенов, представляемых живыми и убитыми бактериями вида Б.Ш1агепз1з в организме кролика.
3.3. Иммунодоминантные антигены Р.рЫ1огшг
§1а.
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ АНТИГЕННЫХ ВАРИАЦИЙ
ЛИС Е. ТиЬАКЕШга В ОРГАНИЗМЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ.
4.1. Изучение возможности антигенных вариаций ЛПС Б.иЛагегшБ на модели коллекции капсулодефицитных ЛПС-дефектных мутантов
4.2. Изучение возможности антигенных фазовых вариаций ЛПС Р.Шкгег^з в организме кролика, иммунизированного вакцинным и вирулентным штаммами туляремийного микроба.
ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ АНТИГЕННЫХ ФАЗОВЫХ ВАРИАЦИЙ ЛПС Р. ТиЬАИЕ^га ПРИ ИНФЕКЦИОННОМ И ВАКЦИНАЛЬНОМ ПРОЦЕССАХ У ЧЕЛОВЕКА.
5.1. Изучение возможности антигенных фазовых вариаций ЛПС Р.ййагегшБ у больных туляремией людей.
5.2. Изучение возможности антигенных фазовых вариаций ЛПС Р.ШкгегшБ у людей, иммунизированных живой туляремийной вакциной.
ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ ДОТ-ИММУНО АНАЛИЗА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ СПЕЦИФИЧЕСКИХ АНТИТЕЛ ПРОТИВ ФРАНЦИСЕЛЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ АНТИГЕННЫХ
ПРЕПАРАТОВ ЛПС.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Липополисахариды бактерий рода Francisella как иммунодоминантные антигены и их фазовые вариации в условиях in vivo"
Антигены патогенных бактерий вызывают особый интерес исследователей в связи с их важной ролью в патогенезе и иммуногенезе инфекционного процесса. Изучение иммунодоминантных антигенов микробов, индуцирующих в организме хозяина наиболее выраженный специфический антительный ответ, имеет не только теоретическое, но и практическое значение, так как диагностика многих инфекционных заболеваний базируется на выявлении этих антигенов или антител к ним.
Возбудитель туляремии - Francisella tularensis - имеет длительную историю исследований, в процессе которых его основные специфические антигены идентифицированы, а их химическая структура расшифрована
36, 73, 171, 175, 184). Вместе с тем, как отмечено в последнем аналитическом обзоре литературы по проблеме «туляремия» (98), наши представления о факторах патогенности и иммуногенности туляремийного микроба и механизмах их реализации в условиях in vivo весьма ограничены. Еще в большей степени это относится к новым франциселлам - F.tularensis subsp. novicida(-like) и F.philomiragia, основные антигенные детерминанты которых изучены крайне недостаточно. Например, показано, что антигенная структура франциселл представлена специфическими эпитопами липополисахарида (ЛПС) (27), а также антигенами белковой природы различной специфичности (48). При этом остается невыясненным, является ли ЛПС иммунодоминантным антигеном этих бактерий и какова его диагностическая ценность для методов их детекции, которые на сегодняшний день практически отсутствуют. В то же время возможная этиологическая роль франциселл в инфекционной патологии человека (32, 119, 188) требует углубленного изучения их биологических особенностей.
В отличие от малоизученных новых франциселл, антигенная структура туляремийного микроба известна. Так, установлено, что ЛПС F.tularensis, представляемый в условиях in vivo живыми бактериями, является иммунодоминантным антигеном, вызывая выраженный специфический антительный ответ макроорганизма (98, 187). В противоположность этому, препараты ЛПС, выделенные из клеток, биологически инертны и вызывают слабый гуморальный ответ хозяина (103, 123, 157). Последнее свидетельствует в пользу того, что данные, полученные при изучении свойств антигенов in vitro, не всегда соответствуют тем процессам, которые имеют место in vivo. В этой связи остается открытым вопрос о том, с помощью каких механизмов инертный ЛПС туляремийного микроба реализует свой потенциал в организме хозяина. Одним из таких механизмов может быть способность этого бактериального биополимера к обратимым модификациям (фазовым вариациям). Согласно современным представлениям, термин «фазовые вариации» обозначает обратимые изменения (модификацию) поверхностных структур бактерий, которые наиболее часто сопровождаются изменением антигенной специфичности микроорганизма (антигенные фазовые вариации) (44, 128, 152, 170).
В настоящее время, очевидно, что динамика и исход инфекционного процесса во многом зависят от способности патогена к адаптации в ответ на изменения условий обитания, в частности, при попадании из внешней среды или от переносчика в организм чувствительного хозяина (7, 128, 170). Более того, существенное значение для взаимоотношений паразит-хозяин имеют также видовые особенности макроорганизма, которые, в свою очередь, могут определять стратегию возбудителя.
Туляремийный микроб в этом отношении является наиболее сложной моделью для изучения, так как имеет очень широкий круг хозяев, отличающихся по своей чувствительности к инфекции (36). В то лее время возможность фазовых вариаций поверхностных структур F.tularensis и влияние на этот процесс видовой принадлежности хозяина не исследованы. Имеется лишь одно сообщение, демонстрирующее в модельных экспериментах на макрофагах крыс изменение антигенных эпитопов ЛПС мутантного вакцинного штамма F.tularensis (92). Однако, насколько этот феномен характерен для других хозяев, и, в частности, человека, и имеет ли он вообще место при туляремийной инфекции или вакцинальном процессе остается неизвестным.
Таким образом, анализ данных литературы позволил выявить круг вопросов, нуждающихся в проведении специальных исследований, и сформулировать цель настоящей работы.
Цель исследования:
Исследование специфических иммунодоминантных антигенов липополисахаридной природы у бактерий рода Francisella и изучение возможности их фазовых вариаций в условиях in vivo.
Задачи исследования.
1. Получение коллекции иммунных сывороток людей и кроликов против различных представителей рода Francisella - F.tularensis (включая штаммы F.tularensis subsp. novicida и F.tularensis subsp. novicida-like) и F.philomiragia.
2. Выявление и изучение специфичности иммунодоминантных антигенов франциселл, определяющих антительный ответ кроликов на введение им живых и убитых бактерий.
3. Изучение возможности фазовых вариаций ЛПС F.tularensis при инфекционном и вакцинальном процессах у лабораторных животных.
4. Изучение феномена фазовых вариаций ЛПС F.tularensis при туляремийной инфекции и иммунизации человека живой туляремийной вакциной.
5. Использование препаратов ЛПС бактерий рода Francisella в дот-иммуноанализе для детекции специфических антител в сыворотках различных хозяев.
Научная новизна и теоретическая ценность работы.
В результате проведенных исследований получены новые данные об иммунодоминантных антигенах франциселл. Для всех изученных представителей рода Francisella - F.tularensis, включая F.tularensis subsp. поу!с1с1а(-11ке), и ¥.рЫ1от\га^т - специфичными иммунодоминантными антигенами являются ЛПС, тогда как большинство антигенов белковой природы имеют перекрестные общеродовые детерминанты. Обнаружено, что только живые бактерии индуцируют в организме хозяина - человека или кролика - выраженный антительный ответ против специфических эпитопов ЛПС. В противоположность этому, при иммунизации кроликов убитыми бактериями, ЛПС вызывает более слабый иммунный ответ. Впервые выявлено, что специфические иммунодоминантные антигены нового представителя рода РгапаяеНа - Р.рЫ1отн^1а - представлены двумя иммунологически различными формами липоолигосахарида (ЛОС) и низкомолекулярным антигеном с белковым компонентом.
Впервые установлено, что в сыворотках больных туляремией людей содержатся два самостоятельных типа антител с различной специфичностью -против антигенных эпитопов ЛПС Р.ййагегшз и против эпитопов ЛПС Р. жтшс1а. Доказано, что данные антитела не являются перекрестнореагирующими, а появление в процессе туляремийной инфекции человека «противоновицидных» иммуноглобулинов обусловлено модификацией эпитопов ЛПС возбудителя туляремии (антигенные фазовые вариации). В то же время при иммунизации человека живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС Р.й^агегшБ, как правило, не регистрируется. Однако, в исключительных случаях, при наличии у человека выраженных поствакцинальных реакций, ЛПС вакцинного штамма Р.Шкгех^Б может подвергаться модификации.
Практическая ценность работы.
Получена коллекция иммунных сывороток человека и кролика против различных представителей рода РгагкпБеПа, которая может быть в дальнейшем использована при изучении антигенной структуры разных видов франциселл. Предложено использование в качестве антигенных образцов очищенных препаратов ЛПС различных франциселл в дот-иммуноанализе, что позволяет повысить специфичность метода по сравнению с применением бактериальных препаратов. Рассмотрены Ученым Советом РостНИПЧИ и утверждены директором института методические рекомендации по использованию препаратов ЛПС РЛикгегшБ для выявления специфических противотуляремийных антител методом дот-блота (протокол № 11 от 30.11.2000г.). Полученные в процессе выполнения исследования данные используются при чтении лекций на курсах специализации врачей-бактериологов в РостНИПЧИ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Для представителей вида Р.ш1аге1Ш8, включая РЛикгег^Б БиЬзр. гктс1с1а(-Ике), ЛПС является иммунодоминантным антигеном, на О полисахариде которого локализованы высокоспецифичные эпитопы. Большинство иммунореактивных белков франциселл характеризуются наличием перекрестнореагирующих общеродовых антигенных детерминант.
2. Иммунодоминантные специфические антигены Р.рЫ1о1гш^1а значительно отличаются от РЛикгег^Б и представлены двумя иммунохимически различными липоолигосахаридами и низкомолекулярным протеинсодержащим антигеном.
3. При туляремийной инфекции у человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация ЛПС возбудителя туляремии с формированием антигенных детерминант, присущих ЛПС РЛи1агепз18 эиЬзр. гктс1с1а. В то же время при иммунизации человека и кролика живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС Р.Шкгепиэ, как правило, не регистрируется.
4. Применение ЛПС в качестве антигенного образца по сравнению с бактериальными препаратами позволяет повысить специфичность метода дот-иммуноанализа и использовать его при детекции специфических антител против франциселл в сыворотках человека и животных.
Апробация работы
Материалы диссертации были доложены на научных конференциях РостНИПЧИ и конкурсах молодых ученых РостНИПЧИ (1998, 1999, 2000, 2001, 2003), а также были представлены на III и IV международных конференциях по туляремии (Швеция, 2000; Великобритания, 2003), на научных конференциях «Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных заболеваний. Биотехнология. Ветеринария.» (Киров, 1998), «Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных заболеваний. Биотехнология. Ветеринария.» (Екатеринбург, 1999), на VIII съезде Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (Москва, 2002), на IV межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения.» (Омск, 2003), а также на Всероссийской научно-практической конференции «Медицинская микробиология - 21 век» (Саратов, 2004).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 4 работы в центральной печати и 4 - в зарубежных изданиях.
Ученым советом РостНИПЧИ утверждены методические рекомендации по использованию препаратов ЛПС Francisella tularensis для выявления специфических противотуляремийных антител методом дот-блота (Протокол № 11 от 30.11.2000).
Структура диссертации.
Работа изложена на 112 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Библиография включает 193 источника, в том числе 79 отечественных. Диссертация иллюстрирована 14 рисунками и 5 таблицами.
Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Аронова, Надежда Валентиновна
ВЫВОДЫ.
1. Для представителей вида F.tularensis, включая F.tularensis subsp. novicida(-like), ЛПС является иммунодоминантным антигеном, на О-полисахариде которого локализованы высокоспецифичные эпитопы. Большинство иммунореактивных белков франциселл характеризуются наличием перекрестнореагирующих общеродовых антигенных детерминант.
2. Иммунодоминантные специфические антигены F.philomiragia значительно отличаются от F.tularensis и представлены двумя иммунохимически различными липоолигосахаридами и низкомолекулярным протеинсодержащим антигеном.
3. Сыворотки больных туляремией людей содержат два самостоятельных типа антител с различной специфичностью - против антигенных эпитопов ЛПС туляремийного микроба и против эпитопов ЛПС F. tularensis subsp. novicida.
4. При туляремийной инфекции у человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация ЛПС возбудителя туляремии с формированием антигенных детерминант, присущих ЛПС F. tularensis subsp. novicida. Эти эпитопы не являются перекрестнореагирующими и первоначально не присутствуют в ЛПС туляремийного микроба.
5. При иммунизации человека и кролика живой туляремийной вакциной феномен антигенных вариаций ЛПС F.tularensis, как правило, не регистрируется. Однако, в исключительных случаях, при наличии у человека выраженных поствакцинальных реакций, ЛПС вакцинного штамма F.tularensis может подвергаться модификации.
6. Применение ЛПС в качестве антигенного образца по сравнению с бактериальными препаратами позволяет повысить специфичность метода дот-иммуноанализа и использовать его при детекции специфических антител против франциселл в сыворотках человека и животных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Одной из стратегий бактерий, направленных на их выживание в условиях макроорганизма, являются антигенные (фазовые) вариации, которые позволяют микробам либо мимикрировать под антигены организма хозяина, либо уклоняться от факторов неспецифической или специфической (иммунной) защиты (128, 152, 170). Такая удивительная пластичность как патогена, так и хозяина определяют, по-мнению О.В.Бухарина (2000)(8), динамику развития взаимоотношений паразит-хозяин и исход инфекционного процесса. При этом помимо гибели макроорганизма или его санации от возбудителя, адаптационные модификации поверхностных структур бактериальной клетки, особенно ее основных специфических антигенов, могут обусловливать также длительную персистенцию патогенных микробов in vivo (7, 152, 170).
Возможность фазовых вариаций основных антигенов туляремийного микроба и последствия этих событий для различных хозяев практически не исследованы. Вместе с тем, склонность туляремийной инфекции к позднему рецидивированию (иногда через 2-12 лет после перенесенного первичного заболевания) общеизвестна (4, 58). Очевидно, что только длительное сохранение жизнеспособных, потенциально патогенных бактерий F.tularensis в макроорганизме может обеспечить возникновение рецидивов. Следует отметить также, что пожизненный постинфекционный или поствакцинальный иммунитет связан, по убеждению Б.Я. Эльберта и H.A. Гайского (1941) (76), с нестерильным характером противотуляремийного иммунитета, т.е. длительной персистенцией возбудителя in vivo. В пользу этого свидетельствуют многочисленные данные об изоляции культур туляремийного микроба от различных хозяев через значительные промежутки времени после заражения (25, 61, 75). Механизмы, с помощью которых вирулентные бактерии выживают в иммунном организме и «ускользают» от защитных систем хозяина, до настоящего времени не расшифрованы. Выяснению этих вопросов могут способствовать исследования антигенных вариаций F.tularensis в организме различных хозяев, что и определило одну из задач настоящей работы. Кроме того, анализ данных литературы показал, что наши знания об иммунодоминантных антигенах других франциселл - F.tularensis subsp. novicida(-like) и F.philomiragia - имеют весьма ограниченных характер (27, 32, 49). В тоже время возможная этиологическая роль этих микробов в инфекционной патологии человека обосновывает актуальность их углубленного изучения и необходимость разработки методов детекции и идентификации новых франциселл (99, 101, 188, 189).
Вышеперечисленное и определило цель и задачи нашего исследования.
В качестве инструмента для изучения иммунодоминантных антигенов бактерий рода Francisella была получена коллекция противотуляремийных сывороток от больных туляремией и иммунизированных живой туляремийной вакциной людей, а также экспериментальные сыворотки кроликов, инфицированных живыми и убитыми культурами франциселл. Все сыворотки были изучены в системе реакций РПГА-РТПГА с помощью антигенных эритроцитарных диагностикумов на основе ЛПС бактерий рода Francisella.
Как установлено, живые микробы F.tularensis - F.tularensis и F.novicida(-like) вызывают в организме кроликов выраженный специфический антительный ответ, направленный против антигенных эпитопов ЛПС. В то же время убитые бактерии индуцировали in vivo образование анти-ЛПС-иммуноглобулинов в значительно меньших титрах (8-16 раз).
Исследование бактериальных лизатов и очищенных препаратов ЛПС методом иммуноблоттинга с гетерологичными иммунными сыворотками кроликов подтвердило, что именно ЛПС является специфическим иммунодоминантным антигеном этих франциселл. Следует особо подчеркнуть, что антигенная специфичность ЛПС возбудителя туляремии (F.tularensis) отличается от ЛПС представителей четвертого подвида - F.novicida и F.novicida-like. Более того, результаты иммуноблоттинга четко показали, что в пределах четвертого подвида липополисахариды изученных представителей -F.novicida и F.novicida-like - отличаются по своей специфичности и вступают в реакцию только с иммуноглобулинами гомологичных сывороток. В отличие от ЛПС, большинство выявленных иммунореактивных белков исследованных бактерий вступали в реакцию с гетерологичными сыворотками, т.е. имели общевидовые перекрестные эпитопы.
Таким образом, живые бактерии, относящиеся к виду F.tularensis, вызывают в организме хозяина (кролик) наиболее выраженный антительный ответ против специфических антигенных эпитопов ЛПС, локализованных на О-полисахариде. В пользу последнего свидетельствует отсутствие взаимодействия противотуляремийных антител с R-ЛПС мутантного штамма F.tularensis 543 cap", лишенного О-полисахаридной цепи (липид А+кор).
В настоящее время вопрос о правомочности включения F.philomiragia в род Francisella представляется спорным (32, 38). Поэтому дополнительные данные о свойствах этого микроба могут способствовать уточнению таксономического статуса F.philomiragia. Кроме того, знание иммунодоминантных специфических антигенов F.philomiragia необходимо при конструировании высококачественных диагностических препаратов, которые в настоящее время в лабораторной практике отсутствуют.
В результате проведенного исследования впервые показано, что F.philomiragia обладает, по меньшей мере, тремя специфическими иммунодоминантными компонентами - двумя иммунологически различными липоолигосахаридами и низкомолекулярным протеинсодержащим антигеном. В пользу наличия двух различных форм ЛОС у этого вида микробов свидетельствует следующее. Известно, что в ПААГ электрофорезе с окраской гелей ионами серебра ЛОС F.philomiragia представлен двумя фракциями, отличающимися по молекулярной массе (27). В то же время в наших экспериментах эти две фракции визуализировались только при обработке блотов гомологичными сыворотками к живым бактериям, тогда как иммуноглобулины против убитых бактерий позволяли выявить лишь одну антиген-активную зону, соответствующую JIOC с меньшей молекулярной массой. Следовательно, антитела, взаимодействующие с двумя фракциями JIOC F.philomiragia, имеют различную специфичность, а фракции JIOC являются двумя иммунологически различными формами. Низкомолекулярный антиген с белковой составляющей, которая разрушалась под действием проназы, также характеризовался видоспецифичностью, так как не вступал во взаимодействие с гетерологичными сыворотками. В противоположность этому, большинство других белковых антигенов F.philomiragia имели общеродовые перекрестные детерминанты. Полученные данные согласуются с результатами И.В.Родионовой с соавт. (1997) о наличии у бактерий рода Francisella большого количества перекрестных антигенов белковой природы (49).
Таким образом, установлено, что липополисахариды являются иммунодоминантными специфичными антигенами для всех изученных нами представителей рода Francisella (F.tularensis, включая F.novicida(-like), и F.philomiragia). Более того, полученные нами результаты о том, что антигенные эпитопы ЛПС F. tularensis и F.novicida, при всей близости этих микроорганизмов, имеют различную антигенную специфичность, нашли подтверждение в недавно опубликованной работе Е. Vinogradov et al (2004) (186). В частности, расшифровка химической структуры О-цепи ЛПС F.novicida продемонстрировала ее значительное сходство с О-полисахаридом F.tularensis. Однако при сравнительном исследовании этих О-полисахаридов с помощью поликлональных мышиных сывороток авторам не удалось зарегистрировать р между ними перекрестных реакций (186). ~~ 1 0ч 1 \,Ол i1; г
Следующий этап работы включал изучение возможности фазовых (антигенных) вариаций основного иммунодоминантного антигена F.tularensis — ЛПС в организме различных хозяев. При этом, учитывая экспериментальные данные S.C. Cowley et al (1996) (92) о возможности появления у мутантных штаммов F.tularensis эпитопов, присущих F.novicida, и их способности к изменению после пребывания микробов в макрофагах крыс, мы исследовали влияние организма белых мышей, морских свинок и крыс на структуру ЛПС у ЛПС-дефектных мутантов. Однако эти опыты успеха не имели. Мутанты стабильно сохраняли авирулентный фенотип и дефектную структуру ЛПС после пребывания в условиях in vivo. Кроме того, нам не удалось зарегистрировать взаимодействие исходных мутантов или культур, выделенных от животных, с антителами против F.novicida (РНАт с соответствующим антигенным диагностикумом и иммуноблоттинг). Неудачными оказались и эксперименты по изучению возможности фазовых вариаций у высоковирулентных штаммов возбудителя туляремии в условиях хронической инфекции (длительной персистенции in vivo) у чувствительных (белые мыши) и малочувствительных (белые крысы) животных. Все культуры, выделенные в этих экспериментах от выживших в течение 30 дней животных, стабильно сохраняли свои первоначальные свойства: вирулентность и антигенную структуру.
Отрицательные результаты заставили нас искать другой подход для решения этой задачи - изучение возможности антигенной модификации ЛПС F.tularensis in vivo. Можно предположить, что если в процессе туляремийной инфекции имели место изменения антигенных эпитопов ЛПС, то в сыворотках зараженных хозяев будут присутствовать, помимо специфических противотуляремийных, антитела иной направленности. Эта гипотеза и определила направление дальнейшего исследования - изучение специфичности антител в сыворотках кроликов и человека, инфицированных вирулентными и вакцинным штаммами F.tularensis.
Как установлено с помощью иммуноблоттинга, в сыворотках кроликов, иммунизированных вакцинным штаммом F.tularensis 15 НИИЭГ, содержались только анти-ЛПС-антитела, направленные против специфических О-полисахаридных эпитопов ЛПС возбудителя туляремии. При этом выявляемые иммуноглобулины не взаимодействовали с антигенными эпитопами ЛПС других франциселл - Р.штЫс1а, Р.штслёа-Нке и Р.рЫ1огшга§1а. В то же время при заражении кролика вирулентным штаммом нам удалось зарегистрировать реакцию антител не только с ЛПС Р.Щкгегшэ, но и выявить слабое взаимодействие с ЛПС Р.поую1ёа. Эксперименты по перекрестному истощению данных сывороток препаратами ЛПС Р.1и1агепз18 и ЛПС Р.поую1с1а с последующей оценкой титров в РПГА с антигенными диагностикумами на основе ЛПС этих бактерий выявили, что в сыворотках присутствуют антитела не только к высокоспецифичным эпитопам ЛПС Р.йЛагегшз, но и антитела, перекрестные с ЛПС Р.гктс1(1а. В пользу этого свидетельствует тот факт, что препарат ЛПС Р.Щ1агепз18 полностью нейтрализовал гомологичные антитела и частично антитела, реагирующие с ЛПС Р.поуЫс1а. Подобные иммуноглобулины в сыворотке кроликов против вакцинного штамма не обнаруживаются. Учитывая идентичность иммунохимической структуры О-антигенов вирулентных и вакцинного штаммов (176), полученные результаты позволили предположить, что только при инфекционном процессе в организме кроликов происходит либо «деэкранизация» перекрестных эпитопов ЛПС, либо имеют место антигенные изменения (возможно, конформационные) специфических эпитопов ЛПС с формированием общих с ЛПС Р.гктс1с1а эпитопов.
Несмотря на то, что кролик и человек относятся к одной группе чувствительности к туляремии (И группа — малочувствительные, но восприимчивые), в литературе имеются сведения об особенностях течения туляремийной инфекции у этих хозяев (36, 69, 148). Последнее обусловило наш интерес к исследованию сывороток больных туляремией людей или иммунизированных живой туляремийной вакциной. Именно в данных экспериментах нами было получено первое подтверждение способности ЛПС Р.йЛагегшз к фазовым (антигенным) модификациям в процессе туляремийной инфекции.
Как оказалось, во всех изученных сыворотках больных туляремией людей (14-28 день заболевания) присутствуют антитела, четко взаимодействующие в иммуноблоттинге с препаратами ЛПС F.tularensis и F.novicida. При этом не обнаружено антител, реагирующих с ЛПС штаммов F.novicida-like или F.philomiragia. Отсутствие видимого взаимодействия антител с R-ЛПС мутантного штамма F.tularensis 543 cap" (липид А + кор) предполагает, что антигенные эпитопы, реагирующие с антителами противотуляремийных сывороток больных людей, локализованы на О-полисахаридах ЛПС. В отличие от изученных противотуляремийных сывороток кроликов, перекрестное истощение сывороток больных туляремией людей препаратами ЛПС F.tularensis и F.novicida показало, что каждый препарат нейтрализовал только гомологичные антитела, не затрагивая титра гетерологичных. Например, препарат ЛПС F.tularensis истощал сыворотку только по противотуляремийным иммуноглобулинам и не изменял титр «противоновицидных» антител, выявляемый в РПГА с помощью соответствующего диагностикума на основе ЛПС F.novicida.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы. Во-первых, отсутствие перекрестного истощения в сыворотках больных туляремией свидетельствует в пользу наличия в них двух самостоятельных видов иммуноглобулинов различной специфичности - против О-полисахарида ЛПС F.tularensis и против О-полисахарида ЛПС F.novicida. Во-вторых, препарат ЛПС туляремийного микроба, выделенный из вирулентного штамма, первоначально не содержит специфические антигенные эпитопы, присущие ЛПС F.novicida, так как не истощает сыворотку по «противоновицидным» антителам. И, наконец, тот факт, что все 5 изученных сывороток больных туляремией, полученные в разные периоды времени, дали аналогичные результаты, минимизирует вероятность инфицирования людей двумя микробами одновременно. Следовательно, наличие в сыворотках больных людей антител против специфических антигенных эпитопов ЛПС F.novicida доказывает, что в процессе туляремийной инфекции человека, обусловленной природными вирулентными штаммами, происходит модификация антигенных эпитопов ЛПС F.tularensis.
Биологическая целесообразность выявленного феномена заключается, по-видимому, в том, что, изменяя антигенную специфичность в направлении более слабого патогена (F.novicida), туляремийный микроб может резко снижать ответную реакцию хозяина и адаптироваться к условиям in vivo (персистенция). Подобные фазовые вариации обратимы, и в случае ослабления защитных механизмов макроорганизма F.tularensis выходит из-под их контроля, восстанавливают свою первоначальную антигенную структуру и реализует свой патогенный потенциал. В пользу последнего могут свидетельствовать данные S.C. Cowley et al. (1996) (92) о восстановлении специфических туляремийных антигенных эпитопов у мутантного штамма F.tularensis LVS, имеющего первоначально детерминанты, характерные для F.novicida, после внутриклеточного пребывания микробов в макрофагах крыс. Нельзя исключить, что такой сценарий является одним из событий, приводящих к возникновению рецидивов туляремии. С другой стороны, длительная персистенция туляремийного микроба в организме хозяина без проявления его патогенных свойств может, возможно, обеспечивать длительный (пожизненный) постинфекционный иммунитет против туляремии. Все эти предположения нуждаются в дальнейшем исследовании. Вместе с тем возникает вопрос, насколько феномен фазовых вариаций ЛПС F.tularensis характерен для инфекционного процесса, или же он участвует и в формировании поствакцинального иммунитета.
При изучении сывороток от людей, первично вакцинированных или ревакцинированных живой туляремийной вакциной, выявить антигенные модификации ЛПС F.tularensis нам не удалось. Так, 15 из 16 исследованных сывороток вакцинированных людей содержали только иммуноглобулины, направленные против специфических эпитопов ЛПС F.tularensis и не вступали в реакции с ЛПС Р.гкмслёа, Р.псшслс1а-Нке или Р.рЫ1опнга§1а. В то же время сыворотка одного вакцинированного человека, отличающегося от других иммунизированных людей наличием выраженных поствакцинальных реакций (лимфаденит, кратковременная лихорадка), показала присутствие антител, четко взаимодействующих с эпитопами ЛПС Р.поушёа. Более того, в этом случае визуальная картина взаимодействия антиген-антитело на иммуноблотах была очень близка к наблюдаемой нами при работе с сыворотками больных туляремией людей. Однако, в отличие от сывороток больных, сыворотка этого индивидуума давала частичное перекрестное истощение препаратами ЛПС Р.ш1агепз18 и Р.поугас1а в РПГА. Следовательно, при иммунизации человека живой туляремийной вакциной, в исключительных случаях, когда иммунизация протекает с выраженными поствакцинальными манифестациями, ЛПС туляремийного микроба может модифицироваться с формированием перекрестных с Р.поу1с1с1а эпитопов. Можно предположить, что антигенные вариации ЛПС туляремийного микроба в организме человека идут по пути от высокоспецифичных туляремийных эпитопов через образование переходных форм (перекрестные с ЛПС Р.штЫёа) до формирования эпитопов, строго специфичных в отношении ЛПС Р.поую1с1а. Отсутствие «противоновицидных» антител у 15 вакцинированных людей и их наличие лишь у одного иммунизированного индивидуума еще раз подтверждает, что первоначально ЛПС F.tularensis не содержит подобных антигенных эпитопов. Таким образом, на примере исключения мы еще раз получили доказательство возможности фазовых вариаций ЛПС Р.Шкгег^з в организме человека.
В процессе выполнения настоящей работы, помимо иммуноблоттинга, мы неоднократно использовали более простой метод - точечный твердофазный иммуноферментный анализ (дот-иммуноанализ или дот-блот). Согласно данным литературы, этот информативный, простой и удобный вариант иммуноанализа широко применяется при диагностике многих инфекционных заболеваний (23, 35). В то же время в лабораторной практике исследования возбудителя туляремии его использование весьма ограничено. Более того, в качестве антигенных препаратов для детекции противотуляремийных антител были предложены бактериальные лизаты (78), которые, как показали результаты нашего исследования, содержат большое количество общеродовых перекрестных антигенов белковой природы. При этом известно, что в традиционном иммуноферментном анализе (ИФА) применение ЛПС F.tularensis в качестве антигенного препарата существенно повышает специфичность метода (31). Еще одним достоинством применения очищенных препаратов ЛПС является тот факт, что они биологически безопасны и способны к длительному хранению без изменения своих основных параметров (антигенной специфичности). В этой связи, имея в своем распоряжении коллекцию противотуляремийных сывороток человека и кролика, представлялось целесообразным изучение диагностической ценности дот-иммуноанализа с использованием ЛПС при диагностике туляремии. Кроме того, полученные в ходе исследования данные о том, что ЛПС является специфическим антигеном и для других франциселл - F.novicida, F.novicida-like и F.philomiragia -определили перспективность изучения их применения в дот-блоте при детекции специфических антител против этих бактерий. В настоящее время методы иммунологической (серологической) диагностики инфекций, вызванных данными патогенами, не разработаны.
При сравнительном изучении бактериальных взвесей и очищенных препаратов ЛПС в дот-иммуноанализе установлено, что высокая специфичность дот-блота наблюдается только при использовании препаратов ЛПС. В этом случае мы не регистрировали перекрестного взаимодействия антигена не только с антителами против таксономически далеких бактерий -В.abortus, V.cholerae, Y.enterocolitica, но и с иммуноглобулинами против близкородственных микробов рода Francisella. Показана также достаточно высокая чувствительность дот-блота, позволяющая, по нашим данным, обнаруживать в исследуемых сыворотках специфические антитела, соответствующие титрам в РПГА 1:160.
Таким образом, в результате проведенного исследования продемонстрирована возможность применения метода дот-иммуноанализа с использованием в качестве антигенных препаратов ЛПС бактерий рода РгагклэеПа для выявления специфических антител в сыворотках человека и животных. Данный метод, характеризующийся высокой специфичностью, достаточной чувствительностью и простотой выполнения, может дополнить схему лабораторной диагностики туляремии. Кроме того, при отсутствии коммерческих диагностических препаратов для детекции других франциселл, дот-блот может быть использован для обнаружения антител против этих микроорганизмов в исследуемых сыворотках.
91
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Аронова, Надежда Валентиновна, Ростов-на-Дону
1. Авдеева М.Г., Шубин М.Г. Патогенетические механизмы инициации синдрома системного воспалительного ответа // Клин. лаб. диагностика. 2003. - №6. - С.З - 10.
2. Акимович В.В., Шанина Л.Н. Варианты чумного микроба, не образующие капсульного антигена. // Вопр. микробиол. и лаб. диагн. ООИ. — Саратов, 1995. С.54 - 58.
3. Бартенева Н.С. Взаимосвязь химической структуры и биологической активности эндотоксина грамотрицательных бактерий // Молекулярная и клеточная регуляция инфекционного иммунитета: Сб. науч. тр. -М, 1985.-С. 62-71.
4. Беринская А.Н. Патология и клиника туляремии. // Туляремия. /Под ред. А.Н. Нестерова, А.Н. Сысина, A.A. Герке и др. М.: Медгиз, 1946. - С. 30 -56.
5. Бондарь И.П., Ефременко В.И., Фарбер С.М. Антигенная общность возбудителей чумы, холеры, псевдотуберкулеза, сапа, мелиоидоза. // Иммунология и иммунопрофилактика чумы и холеры: Тез. докл. на Всесоюз. конф. Саратов, 1980. - С. 27-28.
6. Бухарин О.В. Персистенция бактериальных патогенов как результат отношений в системе паразит- хозяин. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1997. - № 4. - С. 3 - 9.
7. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М.: Медицина, 1999.-367с.
8. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий: теория и практика. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2000. - № 4. - С. 4
9. Васюренко З.П., Фролов А.Ф., Смирнов В.В., Рубан Н.М. Жирнокислотные профили бактерий, патогенных для человека и животных. -Киев, 1992.-264с.
10. Гааль Э., Медьеши Г, Верецкеи J1. Электрофорез в разделении биологических макромолекул. М.: Мир, 1982. - 448с.
11. Гистология:Учебник. /Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юрина, Е.Ф. Котовского и др. М.: Медицина, 2002. - 744с.
12. Гремякова Т.А. Структурно-функциональная вариабельность антигенов Yersinia pestis и методология конструирования противочумныхиммунопрофилактических препаратов: Автореф. дис. д-ра мед. наук. 1. Москва, 2004. -36с.
13. Дробков В.И., Маракулин И.В., Погорельский И.П. и др. Спектр антител при введении чувствительным животным бактерий Yersinia pestis и Yersinia pseudotuberculosis // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. — 1996. -№ 2.-С. 81-85.
14. Езепчук Ю.В. Биомолекулярные основы патогенности бактерий. -М.: Наука, 1977.-216с.
15. Емельянова О.С. Микробиология туляремии. М.: АМН, 1951.120с.
16. Здоровенко Г.М. Внеклеточный липополисахарид грамотрицательных бактерий. // Микробиол. журн. 1988. - Т. 50, № 4. - С. 98 -107.
17. Зингарова Н.А., Бархотова О.И., Хойкова О.У. и др. Персистенция патогенных микоплазм и ее молекулярно-генетические механизмы. // Матер. VIII Всерос. съезда эпидемиол., микробиол. и паразитологов. Москва, 2002. -Т. З.-С. 172-173.
18. Коровина О.В. Иммуноглобулинсвязывающий белок 63 кД внешней мембраны возбудителя туляремии: Автореф. дис. . канд. мед. наук. Саратов, 1993,- 17с.
19. Коротяев А. И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. Санкт-Петерб.: Спецлит., 2002. — 591с.
20. Книрель Ю.А., Кочетков Н.К. Строение липополисахаридов грамотрицательных бактерий. I Общая характеристика липополисахаридов и структура липида А (Обзор) // Биохимия. 1993. - Т. 58. - Вып. 2. - С. 166 -201.
21. Лабораторная диагностика возбудителей опасных инфекционных болезней. /Под ред. Г.Г. Онищенко, В.В. Кутырева и др.- Саратов, 1998. в 2х томах.
22. Майский И.Н. Иммунология туляремии. Москва, 1953. - 187с.
23. Мартиневский И.Л. Биология и генетические особенности чумного и близкородственных ему микробов. -М.: Медицина, 1969. -296с.
24. Маслова H.H., Павлович Н.В., Сорокин В.М., Зурабян В.А. Характеристика структуры и антигенной активности липополисахаридов у разных видов Francisella // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. 1998. - №3. -С. 26-29.
25. Маслова H.H., Павлович Н.В. Сравнительное изучение структуры липополисахаридов вирулентных и авирулентных штаммов Francisella tularensis. // Гомеостаз и инф. процесс: Тез. докл. междунар. конф. Саратов, 1996. -4.1. - С. 174.
26. Медицинская микробиология. /Под ред. В.И. Покровского, O.K. Поздеева. -М.: ГЭОТАР Мед.,1999. 1200с.
27. Мещерякова И.С. Таксономия, идентификация и иммунологическая диагностика возбудителя туляремии: Автореф. дисс. . д-ра биол. наук. М., 1990.-47с.
28. Мещерякова И.С., Кормилицына М.И., Родионова И.В., Константинова Н.Д. Характеристика новых видов патогенных микроорганизмов рода Francisella // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1995. - № 5. - С. 3 - 9.
29. Мещерякова И.С., Павлова И.П. Иммунологическая диагностика туляремии и пути ее совершенствования // Актуал. пробл. профилактики туляремии: Тез.докл. всесоюз. конф. Симферополь, 1991. - М., 1991. - С. 118 -120.
30. Некляев В.Н., Гамлешко Х.П., Рожков К.К. Сравнительное изучение методом иммуноблоттинга серологического ответа у белых мышей и морскихсвинок, привитых против чумы. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1995. - № 6. - С. 75 - 76.
31. Новые методы иммуноанализа. /Под ред. У.П. Коллинза. М.: Мир, 1991.-280с.
32. Олсуфьев Н.Г. Таксономия, микробиология и лабораторная диагностика возбудителя туляремии. М.: Медицина, 1975. - 200с.
33. Оноприенко Н.Н, Павлович Н.В. Роль липополисахарида в токсичности бактерий рода Francisella. // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. -2002. -№3.- С. 25- 28.
34. Оноприенко H.H. Сравнительная характеристика липополисахаридов бактерий рода Francisella: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Саратов, 2001. - 22с.
35. Определитель нетривиальных патогенных грамотрицательных бактерий. /Под ред. Р. Вейант, У. Мосс, Р. Уивер и др. М.: Мир, 1999. - 791с.
36. Павлович Н.В. Биологические свойства и факторы патогенности Francisella tularensis: Автореф. дис. . д-ра. мед. наук. Саратов, 1993. — 37с.
37. Павлович Н.В., Мишанькин Б.Н. Прозрачная питательная среда для культивирования Francisella tularensis // Антибиотики и мед. биотехнол. 1987. -Т. 32, №2.-С. 133- 137.
38. Павлович Н.В., Мишанькин Б.Н., Шиманюк Н.Я. и др. Характеристика биологических свойств бескапсульных вариантов Francisella tularensis // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1993. - № 3. - С. 21 -27.
39. Павлович Н.В., Мишанькин Б.Н., Данилевская Г.И. и др. Получение бескапсульных вариантов Francisella tularensis // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1989. - № 9. - С. 97 - 103.
40. Паутов В.Н. Фазовая вариация Coxiella burnetii (теория и практика). // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1993. - № 3. - С. 21 - 27.
41. Петров Р.В. Иммунология. М: Медицина, 1987. -416с.
42. Приказ № 125 МЗ РФ «Об усилении мероприятий по профилактике туляремии». М, 1999. - 64с.
43. Родионова И.В, Захаренко В.И. Антигенный состав белков наружной мембраны туляремийного микроба // Мол. генетика, микробиол. и вирусол.- 1990. -№ 11.-С.16- 18.
44. Родионова И.В., Захаренко В.И., Мещерякова И.С. Анализ белковых антигенов наружной мембраны клеточных стенок Francisella // Актуал. пробл. профилактики туляремии: Тез. докл. Всесоюз. конф. — Симферополь, 1991.-С. 159-160.
45. Родионова И.В., Мещерякова И.С., Кормилицына М.И. Сравнительный анализ белковых антигенов Francisella // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. 1997. - № 3. - С. 11-15.
46. Ройт А. Основы иммунологии. М.: Мир, 1991. - 327с.
47. Савельева P.A., Ананова Е.В., Пронин A.B. и др. Определение продолжительности поствакцинального иммунитета против туляремии. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1995. - № 6. - С. 51 - 52.
48. Салтыков P.A., Чалисов И.А. Вопросы иммуногенеза при вакцинации живыми бактерийными вакцинами. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1974. - № 11. - С. 54 - 58.
49. Сорокин В.М., Павлович Н.В., Цимбалистова М.В. и др. Сравнительная иммунохимическая и биологическая характеристика капсульного вещества и липополисахарида Francisella tularensis. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1996. - № 6. - С. 62-63.
50. Сорокин В.М., Прозорова JI.A., Ларионова Л.В. Протективные свойства мембранных белков Francisella tularensis // Актуал. пробл. профилактики туляремии: Тез. докл. Всесоюз. конф. Симферополь, 1991. - С. 170.
51. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1979.-Т.2.-336с.
52. Стукалова Н.В., Карабак В.И., Алексахина Н.Н. и др. Выделение и изучение липополисахарида Klebsiella pneumoniae вакцинного штамма 204 // Журн. микробиол., эпидемиол., иммунобиол. 1997. - №1. - С. 39 - 42.
53. Сухарь В.В. Химическая и биологическая характеристика антигенов туляремийного микроба: Автореф. дис. . канд. мед. наук. Ростов-на-Дону, 1988.-24с.
54. Токаревич К.Н., Мединский Г.М. К вопросу о сохранении бактерий туляремии при стрептомицинотерапии. // Зооантропонозы. 1959. - Том XX. — С. 130- 133.
55. Топорков В.П., Леви М.И., Белобородов Р.А. и др. Результаты комплексного исследования больших песчанок в фазу завершения эпизоотии чумы. // Совершенствование методов диагн. и проф. чумы и холеры. — Саратов, 1987.-С. 23 -29.
56. Титов В.Н. Роль макрофагов в становлении воспаления, действие интерлейкина-1, интерлейкина-6 и активность гипоталамо-гипофизарной системы. // Клин. лаб. диагностика. 2003. - № 12. - С. 3 - 10.
57. Туляремия. /Под ред. Н.Г. Олсуфьева, Г.П. Руднева. М.: Медгиз, 1960.-460с.
58. Умнова Н.С. Разработка иммуноферментных тест-систем для диагностики туляремии и бруцеллеза: Автореф. дис. . канд. биол. наук. -Москва, 1988.-22с.
59. Умнова Н.С., Шаханина К.Л., Мещерякова И.С. и др. Определение туляремийных антител иммуноферментным методом на твердофазном носителе (ELISA). // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1984. - № 4. - С. 79 -83.
60. Федорова В.А., Грашкин В.А., Терешкина Н.Е. и др. Иммунодоминантные антигены Neisseria gonorrhoeae и Trichomonas vaginalis. // Диагностика, лечение и профилактика опасных инфекционных заболеваний.
61. Биотехн. и ветер.: Матер, юбил. науч. конф., посвящ. 70-лет. НИИ микробиологии МО РФ. Киров, 1998. - С. 241 - 242.
62. Федорова В.А., Громова О.В., Девдариани З.Л. Иммуноферментная тест-система для детекции Vibrio cholerae 0139. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1998. - № 5. - С. 77 - 80.
63. Федорова В.А., Девдариани З.Л., Громова О.В. и др. Некоторые иммунохимические и иммунобиологические свойства капсульного антигена Vibrio cholerae 0139 серовара. // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. 1997. -№ 3. - С.18 - 19.
64. Фрейдлин И.С. Система мононуклеарных фагоцитов М.: Медицина, 1984.-272с.
65. Хатеневер Л.М. Основы учения об иммунитете и профилактическая вакцинация против туляремии. // Туляремия. /Под ред. А.Н. Нестерова, А.Н. Сысина, А.А. Герке и др. М.: Медгиз, 1946. - С. 71 - 90.
66. Хлебников B.C., Головлев И.Р., Кулевацкий Д.П. и др. Изучение биохимических, антигенных и протективных свойств внешней мембраны возбудителя туляремии. // Мол. генетика, микробиол. и вирусол. 1991. - № 7. -С.15-20.
67. Хлебников B.C., Головлев И.Р., Тохтамышева Н.В. и др. Определение антигенной детерминанты превентивных моноклональных антител, специфичных к липополисахариду Francisella tularensis // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1993. - № 1. - С.83 - 88.
68. Хлебников B.C., Кулевацкий Д.П., Головлев И.Р. и др. Перспективы создания противотуляремийных вакцин нового поколения // Актуал. пробл.профилактики туляремии: Тез. докл. Всесоюз. конф. Симферополь, 1991. - С. 188- 189.
69. Хлебников B.C., Тохтамышева Н.В., Кулевацкий Д.П. и др. Свойства основных иммуногенов (ЛПС и белка 17 кД внешней мембраны) Francisella tularensis // Актуал. пробл. профилактики туляремии: Тез. докл. Всесоюз. конф. Симферополь, 1991. - С. 189 - 190.
70. Цимбалистова М.В., Павлович Н.В., Сорокин В.В., Тынкевич Н.К. Способность авирулентных форм Francisella tularensis к диссеминации и пролиферации в организме хозяина. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1996. - № 2. - С. 10 - 13.
71. Шлыгина К.Н. Персистенция Francisella tularensis в организме высоко чувствительных животных.// Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1996. - № 2. - С. 110 - 112.
72. Элберт Б.Я., Тайский H.A. О механизме инфекции и иммунитета при экспериментальной туляремии.// Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1941. - № 12.
73. Юров C.B., Пчелинцев С.Ю., Афанасьев С.С. и др. Особенности антигенного ответа у животных, иммунизированных компонентами поверхностных структур. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. — 1991.-№8-С. 54-58.
74. Яровая JIM., Алешкин В.А. Новые данные о химической структуре липополисахаридов и практические перспективы // Журн. микробиол., эпидемиол., иммунобиол. 1991. - № 3. - С. 73 - 78.
75. Apicella M.A., Gagliardi N.C. Antigenic heterogeneity of the non-serogroup antigen structure of Neisseria gonorrhoeae lipopolysaccharides // Infect. Immun. 1979. - Vol. 26, №3. - P. 870 - 874.
76. Arai T., Ishibashi Y. Host specific virulence of Salmonella serovars. // Abstr. 8th Int. Cong, of Bacteriol. A. Appl. Microbiol. Israel, Jerusalem, 1996. - P. 60.
77. Beutler B. Endotoxin, Toll-like receptor 4, and the afferent limb of innate immunity. // Current Opinion in Microbiol. 2000. - № 3. - P. 23 - 28.
78. Bone R.C. Gram-negative sepsis: a dilemma of modern medicine // Clin. Microbiol. Rev. 1993. - P. 57 - 68.
79. Brade H., Galanos C., Rietschel E.Th., Brade L. Common lipopolysaccharide specificity: A new type of antigen in LPS of gram-negative bacteria // Immunobiology. 1983. - Vol. 165, № 3 - 4. - P. 245 - 249.
80. Bruneteau M., Minka S. Lipopolysaccharide of bacterial pathogens from the genus Yersinia: a mini-review. // Biochimie. 2003. - Vol. 85, № 1-2. - P. 145 -152.
81. Caldwell H.P., Hitchcock P.J. Monoclonal antibody against a genus-specific antigen of Chlamydia species. Location of the epitope on Chlamydial lipopolysaccharide // Infect. Immun. 1984. - Vol. 44, №2. - P. 306 - 314.
82. Comstook L.E., Maneval D., Panigrahi P. et al. // The capsule and O antigen in Vibrio cholerae Ol39 Bengal are associated with a genetic region notpresent in Vibrio cholerae 01.11 Infect. Immun. 1995. - Vol. 63, №1. - P. 317 -323.
83. Conlan J.W. Vaccines against Francisella tularensis past, present, future. // Expert Rev. Vaccines. - 2004. - Vol. 3, № 3. - P. 307 - 314.
84. Cowley S.C., Myltseva S.V., Nano E. Phase variation in Francisella tularensis affecting intracellular growth, lipopolysaccharide antigenicity and nitric oxide production // Mol. Microbiol. 1996. - Vol. 20, № 4. - P. 867 - 874.
85. Chen D., Hanna P.J. Bacterial cell wall gives cross-protective immunity against Aeromonas salmonicida in an experimental goldfish model // Abstr. 8th Int. Cong, of Bacteriol. A. Appl. Microbiol. Israel, Jerusalem, 1996. - P. 4.
86. Cryz S.J., Pitt T.L., Fiirer E., Germanier R. Role of lipopolysaccharide in virulence of Pseudomonas aeruginosa // Infect. Immun. 1984. - Vol. 44, №2. - P. 508-513
87. Darveau R.P., Hancock R.E.W. Procedure for isolation of bacterial lipopolysaccharides from both smooth and rough Pseudomonas aeruginosa and Salmonella typhimurium strains // J. Bacteriol. 1983. - Vol.155, №2. - P. 831 - 838.
88. Edwards N.J., Monteiro M.A., Faller G. et al. Lewis X structures in the O antigen side-chain promote adhesion of Helicobacter pylori to the gastric epithelium. // Mol. Microbiol. 2000. - Vol. 35. - P. 1530 - 1539.
89. Ellis J., Oyston C.F., Green M., Titball R.W. Tularemia. // Clin. Microbiol. Rev. 2002. - Vol. 15, № 4. - P. 631 - 646.
90. Escudero R., Elia M., Saez-Nieto J.A. et al. // Preliminary characterization of a human isolate of Francisella novicida. // Abstr. 4st Int. Conf. on tularemia. UK, Bath, 2003. - P. 30.
91. Friis-Moller A., Lemming L.E., Valerius N.H. et al. Problems in identification of Francisella philomiragia associated with fatal bacteremia in a patient with chronic granulomatous disease. // J. Clin. Microbiol. 2004. - Vol. 42, № 4. -P. 1840-1842.
92. Fulop M., Manchee R., Titball R. Role of two outer membrane antigens in the induction of protective immunity against Francisella tularensis strains of different virulence // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 245 -247.
93. Fulop M., Webber T., Manchee R. Activation of the complement system by Francisella tularensis lipopolysaccharide. // Microbiologica. 1993. - Vol. 16. -P. 141 - 148.
94. Fulop M., Webber T., Manchee R. Production and characterization of monoclonal antibodies directed against the lipopolysaccharide of Franscisella tularensis. // S. of Clin. Microbiol. 1991. - Vol. 29. - P. 1407- 1412.
95. Galanos C. Physical state and biological activity of lipopolysaccharides. Toxicity and immunogenicity of the lipid A component // Zsch. Immunitatsforsch. -1975. Vol. 149, №2 - 4. - P.214 - 229.
96. Goldman R.C., Leive L. Heterogeneity of antigenic-side-chain length in lipopolysaccharide from Escherichia coli Olll and Salmonella typhimurium LT2 // Eur. J. Biochem. 1980. - Vol. 107. - P. 145 - 153.
97. Glosnicka R., Gruszkiewicz E. Chemical composition and biological activity of the Yersinia pestis envelope substance // Infect. Immun. 1980. — Vol. 30. -P. 506-512.
98. Gmeiner J. The isolation of two different lipopolysaccharide fractions from various Proteus mirabilis strains // Eur. J. Biochem. 1975. - Vol. 58. - P. 621 - 626.
99. Grossman N., Schmetz M., Foulds J. et al. Lipopolysaccharide size and distribution determine serum resistance in Salmonella montevideo. // J. Bacteriol. -1987. Vol. 169. - P. 856 - 863.
100. Green M., Choules G., Hartley G. Protection against systemic tularemia ® infection after immunization with irradiated Francisella tularensis and IL-12. // Abstr.the 3rd Int. Conf. on Tularemia. Sweden, Umea, 2000. - P. 50.
101. Gunn J.S. Bacterial modification of LPS and resistance to antimicrobial peptides. // J. Endotoxin Res. 2001. - Vol. 7. - P. 57 - 62.
102. Hartley M.G., Green M., Choules G. et al. GroEL as a subunit vaccine candidate for Francisella tularensis infection in mice // Abstr. the 3rd Int. Conf. on Tularemia. Sweden, Umea, 2000. - P. 51.
103. Hitchcock P.J., Leive L., Makela P.H. et al. Lipopolysaccharide nomenclature past, present, and future // J. Bacteriol. - 1986. - Vol. 166, №3. - P. 699-705.
104. Hood A.M. Virulence factors of Francisella tularensis // J. Hyg. 1977. -Vol. 79, №l. p. 47-60.
105. Kauffmann F. The bacteriology of Enterobacteriaceae. Copenhagen: Munksgaard, 1966. - P. 76 - 80.
106. Kawahara K., Tsukano H., Watanabe H. et al. Modification of the structure and activity of lipid A in Yersinia pestis lipopolysaccharide by growth temperature. // Infect. Immun. 2002. - Vol. 70, № 8. - P. 4092 - 4098.
107. Khlebnikov V.S., Golovliov I., Kulevatsky D.P. et al. Outer membranes ® of lipopolysaccharide-protein complex (LPS-17 kDa protein) as chemical tularemiavaccines // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 227 - 235.
108. Knirel Y.A., Senchenkova S.N., Jansson P.E., Weintraub A. More on the structure of Vibrio cholerae 022 lipopolysaccharide // Carbohydr Res. 1998. - Vol. 310, №1-2.-P. 117-119.
109. Kormilitsyna M.I., Meshcheryakova I.S. The new vaccine strains (or variants) of Francisella tularensis. // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 215 - 221.
110. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature 1970. - Vol. 227, №5259. - P. 680 - 685.
111. Larson C.L., Wicht W., Jellison W.L. An organism resembling P.tularensis from wather. // Public Health Rep. 1955. - Vol. 70. - P. 253 - 258.
112. Lerouge I., Vanderleyden J. O-antigen structural variation: mechanisms and possible roles in animal/plant microbe interactions. // FEMS Microbiology Reviews. - 2001. - Vol.26. -P. 17 - 47.
113. Liang-Takasaki C.J., Grossman N., Leive L. Salmonellae activated complement differentially via the alternative pathway depending on the structure of their lipopolysaccharide O-antigen. // J. Immunol. 1983. - Vol. 130. - P. 1867 -1870.
114. Liang-Takasaki C.J., Makela P.H., Leive L. Phagocytosis of bacteria by macrophages: changing the carbohydrate of lipopolysaccharide alters interaction with complement and macrophages. // J. Immunol. 1982. - Vol. 128. - P. 1229 - 1235.
115. Liang-Takasaki C.J., Saxen H., Makela P.H., Leive L. Complement activation by polysaccharide of lipopolysaccharide: an important virulence determinant of salmonellae. // Infect. Immun. 1983. - Vol. 41.-P.563- 569.
116. Liu P.V., Matsumoto H., Kusama H., Bergan T. Servey of heat-stable, major somatic antigens of Pseudomonas aeruginosa // Int. J. Syst. Bacteriol. 1983. -Vol. 33.-P. 256-264.
117. Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Ferr A.L. et al. Protein measurement with the folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. - Vol. 193. - P. 265 - 269.
118. Marchal G. Tuberculosis, role of immune response // Abstr. 8th Int. Cong, of Bacteriol. A. Appl. Microbiol. Israel, Jerusalem, 1996. - P. 10.
119. Morrison D.C. Bacterial endotoxins and pathogenesis // Rev. Infect. Dis. 1983. - Vol. 5, № 4. - P. 733 - 747.
120. Moxon R. and Tang C. Challenge of investigating biologically relevant functions of virulence factors in bacterial pathogens. // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sei. 2000. - Vol. 355. - P. 643 - 656.
121. Moxon E.R., Rainey P.B., Nowak M.A. et al. Adaptive evolution of highly mutable loci in pathogenic bacteria. // Curr. Biol. 1994. - № 4. - P. 24-33.
122. Munford R.S., Hall C.L., Rick P.D. Size heterogeneity of Salmonella typhimurium lipopolysaccharides in outer membranes and culture supernatant membrane fragments // J. Bacteriol. 1980. - Vol. 144, №2. - P. 630 - 640.
123. Murphy G.L., Connell T.D., Barritt D.S. et al. phase variation of gonococcal protein II: regulation of gene expression by slipped-strand mispairing of a repetitive DNA sequence. // Cell. 1989. - Vol. 56. - P. 539 - 547.
124. Nurminen M., Rietschel E.T., Brade H. Chemical characterization of Chlamydia trachomatis lipopolysaccharide. // Infect. Immun. 1985. - Vol. 48, № 2. -P. 573-575.
125. Oberti J., Caravano R., Roux J. Demonstration of an external layer in several species of the genus Brucella. // Can. J. Bacteriol. 1982. - Vol. 28, № 12. -P. 1300- 1303.
126. Olsen A., Jonsson A., Normark St. Fibronectin binding mediated by a novel class of surface organelles on Escherichia coli. // Nature. 1989. - Vol. 338, № 6217.-P. 652-655.
127. Olsufjev N.G. and Meshcheryakova I.S. Subspecific taxonomy of Francisella tularensis McCoy and Chapin 1912. // Int. J. Syst. Bacteriol. -1983. Vol. 33. - P.872 - 874.
128. Palva E.T., Makela P.H. Lipopolysaccharide heterogeneity in Salmonella typhimurium analyzed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis // Eur. J. Biochem. 1980. - Vol. 107. - P. 13 7 - 143.
129. Pavlovich N.V., Sorokin V.M. Role of Francisella tularensis lipopolysaccharide in the host-parasite interaction // Abstr. 1st Int. Conf. on tularemia. Sweden, Umea, 1995. - P. 13.
130. Penn R.L., Kinasewitz G.T. Factors associated with a poor outcome in tularemia. // Arch. Intern. Med. 1987. - Vol. 147, № 2. - P. 265 - 268.
131. Petering H., Hammerschmidt S., Frosch M. et al. Genes associated with the meningococcal capsule complex are also found in Neisseria gonorrhoeae. // J. Bacteriol.-1996.-Vol. 178, № 11.-P. 3342-3345.
132. Preston A., Mandrell R.E., Gibson B.W. et al. The lipopolysaccharides of pathogenic gram-negative bacteria. //Crit. Rev. Microbiol. 1996. - Vol. 22. - P. 139-180.
133. Proctor R.A. Handbook of endotoxin. Vol. 1. Chemistry of endotoxin / Ed. Rietschel E.Th. Amsterdam: Elsevier, 1984. - 419 p.
134. Proctor R.A. Handbook of endotoxin. Vol. 3. Cellular biology of endotoxin / Ed. Berry L. J. Amsterdam: Elsevier, 1985. - 454 p.
135. Sandström G., Sjöstedt A., Johansson T. et al. Immunogenesity and toxicity of lipopolysaccharide from Francisella tularensis LVS // FEMS Microbiol. Immunol. 1992. - Vol. 105. - P. 201 - 210.
136. Sandström G., Tärnvik A. Immunospecific T-lymphocyte stimulation by membrane proteins from Francisella tularensis. // J. Clin. Microbiol. 1987. - Vol. 25.-P. 641-644.
137. Sjöstedt A. Family XVII. FRANCISELLACEAE, Genus I. Francisella. In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. /Edited by Brenner D.J. — Berlin: Springer-Verlag, 2002.
138. Sjöstedt A. Virulence determinants and protective antigens of Francisella tularensis // Current Opinion in Microbiology. 2003. - Vol. 6. - P. 66 - 71.
139. Sorokin V.M., Pavlovich N.V., Prozorova L.A. Francisella tularensis resistance to bactericidal action of normal human serum // FEMS Immunol. Med.• Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 249 - 252.
140. Sorokin V.M., Prozorova L.A., Pavlovich N.V. Lipopolysaccharide structure of Francisella tularensis mutant strains. // Abstr. 2st Int. Conf. on tularemia-Czech Republic, Hradec Krälove, 1997. P. 19.
141. Stern A., Brown M., Nickel P. et al. Opacity genes in Neisseria gonorrhoeae: control of phase and antigenic variation. // Cell. 1986. - Vol. 47. - P. 61-71.
142. Radziejewska-Lebrecht J., Feige U., Mayer H., Weckesser J. Structure of the heptose region of lipopolysaccharides from Rhodospirillum tenue // J. Bacteriol. -1981.-Vol. 145, № l.-P. 138-144.
143. Rahman M.M., Guard-Petter J., Carlson R.W. A virulent isolate of Salmonella enteritidis produces a Salmonella typhi-like lipopolysaccharide. // J. Bacteriol. 1997. - Vol. 179. - P. 2126 - 2131.
144. Rocchetta H.L., Burrows L.L., Lam J.S. Genetics of O-antigen biosynthesis in Pseudomonas aeruginosa. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999. - Vol. 63.-P. 523-553.
145. Rietschel E.Th., Brade H. Bacterial endotoxins // Amer. Scientist. -1984.-Vol. 267.-P. 54-61.
146. Rhen M., Eriksson S., Pettersson S. Bacterial adaptation to host innate immunity responses. // Current Opinion in Microbiol. 2000. - Vol. 3. - P. 60 - 64.
147. Tarnvik A. Nature of protective immunity to Francisella tularensis // Rev. Infect. Dis. 1989. - Vol. 11, № 3. - P. 440 - 451.
148. Tarnvik A., Ericsson M., Golovliov I. et al. Orchestration of the protective immune response to intracellular bacteria: Francisella tularensis as a model organism // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 221 - 225.
149. Taylor P.W. Bactericidal and bacteriolytic activity of serum against gram-negative bacteria // Microbiol. Rev. 1983. - Vol. 47, № 1. - P. 46 - 83.
150. Tochtamysheva N.V., Khlebnikov V.S., Vetchinin S.S. Monoclonal antibody analysis of LPS from Francisella tularensis // Abstr. the 2nd Int. Conf. on Tularemia. Czech Republic, Hradec Kralove, 1997. - P. 20 - 21.
151. Tochtamysheva N.V., Khlebnikov V.S., Vinogradov E.V., Knirel Yu.A. Comparative studies of O-antigen chain of LPS of Francisella tularensis virulent and avirulent strains // Abstr. 1st Int. Conf. on tularemia. Sweden, Umea, 1995. - P. 4.
152. Towbin H., Gordon J. Immunoblotting and dot immunobinding -Current status and outlook // J. Immunol. Methods 1984. - Vol. 72. - P. 313 - 340.
153. Villeneuve S., Boutonnier A., Mulard L.A., Fournier J. Immunochemical characterization of an Ogava-Inaba common antigenic determinant of Vibrio cholerae 01 // Microbiology. 1999. - Vol. 145, №9. - P. 2477 - 2484.
154. Vinogradov E., Conlan W. J., Gunn J.S. et al. Characterization of the lipopolysaccharide of Francisella novicida (U112). // Carbohydr. Res. 2004. - Vol. 339, №3.-P. 649-654.
155. Vinogradov E., Perry M.B., Conlan J.W. Structural analysis of Francisella tularensis lipopolysaccharide. // Eur. J. Biochem. 2002. - Vol. 269. - P. 6112-6118.
156. Vinogradov E., Perry M.B. Characterization of the core part of the lipopolysaccharide O-antigen of Francisella novicida (U112). // Carbohydr. Res. -2004. Vol. 339, № 9. - p. 1643 - 1648.
157. Vinogradov E.V., Shashkov A.S., Knirel Y.A., et al. Structure of the O-antigen of Francisella tularensis strain 15. // Carbohydr. Res. 1991. - Vol. 214. - P. 289 - 297.
158. Waag D.M., Sandström G., England M.J., Williams J.C. Immunogenecity of a new lot of Francisella tularensis live vaccine strain in human volonteers // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. - Vol. 13. - P. 205 - 209.
159. Wender J.D., Hollis D.G., Weaver R.E. et al. Infection caused by Francisella philomiragia (Formely Yersinia philomiragia). // Annals of Internal Medicine. 1989. - Vol. 110,№ ll.-P. 888-892.
160. Whipp M., Davis J., Lum G. et al. Characterization of a Novicida-like subspecies of Francisella tularensis isolated in Australia. // Abstr. 4st Int. Conf. on tularemia. UK, Bath, 2003. - P. 29.
161. Willems R., Paul A., van der Heide H.G.J, et al. Fimbrial phase variation in Bordetella pertussis: a novel mechanism for transcriptional regulation. // EMBO J. 1990. - Vol. 9. - P. 2803 - 2809.
162. Wirth H.P., Yang M., Dudois D.E. et al. Host Lewis phenotype-dependent selection of H.pylori Lewis expression in Rhesus monkeys. // Gut. 1998. -Vol. 43.-A26.
163. Wirth H.P., Yang M., Peek Jr. et al. Helicobacter pylori Lewis expression is related to the host Lewis phenotype. // Gastroenterology. 1997. - Vol. 113.-P. 1091 - 1098.
-
Аронова, Надежда Валентиновна
-
кандидата биологических наук
-
Ростов-на-Дону, 2005
-
ВАК 03.00.07
- Физико-химические и иммунобиологические свойства антигенов туляремийного микроба
- Сравнительная характеристика липополисахаридов бактерий рода Fpancisella
- Оптимизация условий масштабируемого культивирования туляремийного микроба в технологиях получения протективных антигенов
- Обоснование принципов создания комплексных препаратов для профилактики и лечения бактериальных и вирусных заболеваний
- Получение и характеристика рекомбинантного белка TUL4, потенциального компонента генно-инженерной субъединичной противотуляремийной вакцины
