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编号:10222127
抗伤寒杆菌Fe-SOD血清对鼠伤寒杆菌攻击小鼠的免疫保护作用
http://www.100md.com 《广东医学院学报》 1999年第4期
     作者:徐军发 唐湘涓 陈小芳 吕世静

    单位:广东医学院检验系,湛江 524023

    关键词:伤寒杆菌;鼠伤寒杆菌;Fe-SOD;免疫血清;免疫保护

    广东医学院学报990403 摘要 目的:制备兔抗伤寒杆菌Fe-SOD血清,并研究其对鼠伤寒杆菌攻击小鼠的免疫保护作用,探讨SOD与沙门氏菌致病性的关系。方法:用纯化的伤寒杆菌Fe-SOD免疫家兔,制备兔抗SOD血清,并用ELISA法检测抗血清效价;免疫电泳、双向琼脂扩散试验和抗血清对酶活性抑制试验检测抗血清的特异性。将所制备的抗血清与鼠伤寒杆菌混合,放37℃30 min,经腹腔注入小鼠体内,并观察3 d和7 d小鼠的存活情况,以确定抗血清的免疫保护作用。结果:抗血清的ELISA效价为1:10240,免疫电泳结果显示抗血清与纯化的伤寒杆菌Fe-SOD及无细胞溶解物在相同位置各只形成一条沉淀线;双向琼脂扩散试验结果显示抗血清不与牛红细胞SOD形成沉淀线,但抗血清对酶活性抑制试验结果显示抗血清可抑制24.92%的红细胞SOD活性,说明伤寒杆菌Fe-SOD与牛红细胞SOD有低度交叉反应。抗血清可抑制42.58%~73.38%的沙门氏菌无细胞溶解物中SOD活性。经抗血清处理过的5LD50鼠伤寒杆菌攻击的小鼠3 d和7 d的存活率分别为90%和60%,均明显高于对照组(P<0.01或P<0.05)。结论:抗伤寒杆菌Fe-SOD血清对受鼠伤寒杆菌攻击的小鼠具有交叉免疫保护作用,SOD可能是沙门氏菌共同的保护性抗原。提示SOD与沙门氏菌的致病性有关。
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    Immunoprotective effect of anti-Salmonella typhi Fe-SOD serum

    on mice challenged by Salmonella typhimurium

    Xu Junfa Tang Xiangjuan Chen Xiaofanget al

    Department of Laboratory Medicine,Guandong Medical College,Zhanjiang 524023

    Absiract Objective:To prepare rabbit anti-Salmonella typhi Fe-SOD serum,study its immunoprotection from mice challenged by Salmonella typhimurium and the relationship between superoxide dismutose(SOD)and the pathogenicity of Salmonella.Methods:The anti-Salmonella typhi Fe-SOD serum was prepared from rabbit immunized with purified S.typhi Fe-SOD.The titer and the specificity of the antiserum were determined by ELISA,immunoelectrophorisis,double agar diffusion and the inhibitory assay of enzyme activity.S.typhimurium in different dosages was incubated with anti-SOD serum of certain dosage for 30 min at 37℃,and then the mixture of bacteria and antiserum was injected intraperitonealy into the mice.The survival rates of the mice in different groups were observed on 3 days and 7 days.Results:The titer of the antiscrum was 1:10 240.The immunoclcctrophorcsis showed that the ccll-free extracts and the purified Fe-SOD of S.Typhi formed one precipitated line with the antiserum in the same area respectivedly.There was not precipitated line in the SOD from bovine erythrocyte with the anti-Fe-SOD,but 24.92% of SOD activities in bovine erythroeyte can be inhibited by the anti-serum,which indicated bovine erythrocyte SOD has low degree cross reactivity with the Fe-SOD of S.typhi.The 42.58%~73.38% of SOD activities in cell-free extracts from different Salmonella were inhibited by the antiserum in inhibitory test of enzyme activity.The survival rates of the mice challenged by 5 LD50 S.typhimurium incubated with anti-SOD serum were 90% and 60% after 3 days and 7 days,respectively.They were higher than those in the control groups(P<0.01 or P<0.05).Conclusion:The anti-Fe-SOD of S.typhi could protect the mice from challenged by S.typhimurium.Fe-SOD may be the common protective antigcn of Salmonella.The rcsults indicate that SOD could be related to the pathogenicity of Salmonella.
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    Key words:S.typhi;S.typhimurium;Fe-SOD;immune sera;immunoprotection

    超氧化物岐化酶(Superoxide dismutase,SOD)是某些细菌重要的毒力因子[1],有报道星形奴卡氏菌[2,3]、结核分枝杆菌[4]、福氏志贺氏菌[5]、大肠杆菌[6]等的SOD与其毒力有关,且抗星形奴卡氏菌SOD抗体具有免疫保护作用[2,3]。我们发现伤寒杆菌与鼠伤寒杆菌的无细胞溶解物(cell-free extracts)经聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)后有3条SOD活性带[7]。为了进一步研究沙门氏菌的SOD与其毒力的关系,我们在纯化了伤寒杆菌Fe-SOD的基础上制备了兔抗伤寒杆菌Fe-SOD血清,并研究其对鼠伤寒杆菌攻击小鼠的免疫保护作用。

, http://www.100md.com     1 材料和方法

    1.1动物和菌株 新西兰白兔、昆明种小鼠均由广东医学院实验动物中心提供;4株野生型伤寒杆菌(分别简称为Stw1、Stw2、Stw3和Stw4,抗原类型均为O9ViHd)、伤寒杆菌H901(简称为H901)、疫苗候选株(ty21a)、及鼠伤寒杆菌毒力株(Stm,抗原类型为O4.5.12Hi.1.2)均由贵阳医学院免疫学教研室唐俊杰教授赠送。

    1.2 仪器和试剂 DG3022A酶标仪(国营华东电子管厂产),伤寒杆菌Fe-SOD(Stw1 Fe-SOD)(由贵阳医学院免疫学教研室提供,比活性为3270U/mg[7]),抗伤寒杆菌O901血清(本室自制,凝集效价为1:1280),牛红细胞SOD(Sigma,比活性为3000U/mg),卡介苗(兰州生物制品研究所),羊抗兔IgG酶标抗体(北京生物制品研究所)等。

    1.3 抗Stw1 Fe-SOD血清的制备 将纯化的Stw1 Fe-SOD加弗氏完全佐剂免疫家兔,每周免疫一次,每次用量500 μg/只,共免疫5次。前两次分别在后足掌及窝淋巴结内注射,以后各次均采用背部皮下多点注射。末次免疫后第10天抽心血,分离血清。用ELISA法检测血清效价,免疫电泳检测抗血清纯度。
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    1.4 抗血清特异性鉴定

    1.4.1 双向琼脂扩散试验 用纯化的Fe-SOD和牛红细胞SOD与抗Fe-SOD血清作双向琼脂扩散试验。

    1.4.2 抗血清对不同来源SOD活性的抑制作用 先对抗血清浓度进行选择。取含1 U SOD不同细菌无细胞溶解物及1 U牛红细胞SOD加入经选定浓度的抗血清量,37℃作用30 min后按NBT还原法检测SOD活性[8],并计算其抑制率[4]

    1.5 抗Fe-SOD血清对鼠伤寒杆菌攻击小鼠的交叉免疫保护作用 先测定Stm的LD50,再参照文献[3]检测抗血清的交叉免疫保护作用。实验分3组,每组取5.0 mL兔抗Fe-SOD血清加入经生理盐水洗3次的Stm悬液,置37℃30 min。取8~10周龄昆明种小鼠,随机分成3组,每组10只,分别腹腔内注射上述3个稀释度的抗血清细菌悬液1.0 mL,使细菌终浓度分别为5 LD50、10LD50和20LD50,观察3 d和7 d小鼠存活数。同时设立两个对照组,分别以正常兔血清和兔抗伤寒杆菌O901血清代替抗SOD血清预先处理细菌。
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    1.6 统计学处理 计量资料用±s表示,组间比较用方差分析后再用q检验。计数资料采用四格表的确切概率法。

    2 结果

    2.1抗血清的效价和纯度 抗血清的ELISA效价为1:10240。图1显示抗Stw1Fe-SOD血清与纯化的Stw1Fe-SOD及Stw1无细胞溶解物在相同位置各只形成一条沉淀线。

    图1 免疫电泳结果

    a.纯化的Stw1 Fe-SOD,b.Stw1无细胞溶解物,c.兔抗Stw1 Fe-SOD血清

    2.2 双向琼脂扩散实验结果 图2显示抗Stw1 Fe-SOD血清只与纯化的Stwi Fe-SOD形成沉淀线,与牛红细胞SOD之间不形成沉淀线。
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    图2 双向琼脂扩散试验结果

    a. 纯化的Stw 1 Fe-SOD,b.牛红细胞SOD,c.兔抗Stw1 Fe-SOD血清

    2.3 兔抗Stw1 Fe-SOD血清对不同来源的SOD活性的抑制作用 图3显示当抗血清浓度为50 ELISA单位时,抗血清对1 U Stw1 Fe-SOD的抑制率已达高峰,故选择50 ELISA单位作酶活性抑制试验。表1表示50 ELISA单位的兔抗Stw1 Fe-SOD血清对1 U不同来源的SOD活性的抑制率。可见抗血清对不同株伤寒沙门氏菌1 U SOD活性的抑制率无明显差异(P>0.05),对Stm SOD活性的抑制率低于伤寒沙门氏菌(P<0.05),对牛红细胞SOD活性的抑制率仅有24.92%。

    图3 不同浓度的抗血清对1U Stw1 SOD活性的抑制作用
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    表1 抗Stw1 Fe-SOD血清对不同来源的

    SOD活性的抑制作用 SOD来源

    抑制率(±s)/%

    Stw1

    73.38±13.84

    Stw2

    71.26±15.39

    Stw3

    66.21±13.01

    Stw4
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    68.87±14.21

    H901

    69.32±14.22

    ty21a

    63.39±15.76

    Stm

    42.58±9.33*

    牛红细胞SOD

    24.92±7.64**

    与Stw1比较,*P<0.05,** P<0.01

    2.4 抗Stw1 Fe-SOD血清对Stm感染小鼠的交叉免疫保护作用 经测定Stm的LD50为105.12。表2显示抗Stw1 Fe-SOD血清处理过的5LD50Stm攻击的小鼠3 d和7d存活率分别为90%和60%,均明显高于正常兔血清对照组(P<0.01或P<0.05),而抗O901血清组与正常兔血清对照组之间差异无显著性。
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    表2 抗 Stw1 Fe-SOD血清对Stm感染小鼠的

    交叉免疫保护作用 (存活数/总数)

    3d

    7d

    5LD50

    10LD50

    20LD50

    5LD50

    10LD50

    20LD50
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    抗SOD

    9/10*

    4/10

    1/10

    6/10**

    2/10

    0/10

    抗O901

    3/10

    1/10

    0/10

    1/10
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    0/10

    0/10

    正常兔血清

    1/10

    0/10

    0/10

    0/10

    0/10

    0/10

    与正常兔血清组比较,**P<0.01;*P<0.05

    3 讨论

    沙门氏菌被吞噬细胞吞噬后可以抵抗吞噬细胞的杀菌作用,形成不完全吞噬。关于沙门氏菌的抗吞噬作用机理尚未完全阐明,但SOD有可能与沙门氏菌的抗吞噬作用有关[9,10]。为了探讨SOD与沙门氏菌抗吞噬作用的关系,我们在纯化Stw1 Fe-SOD的基础上制备了兔抗Fe-SOD血清,并利用鼠伤寒杆菌感染小鼠模型证明抗SOD血清的免疫保护作用。
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    免疫电泳结果显示:纯化的伤寒杆菌Fe-SOD及其无细胞溶解物与抗Fe-SOD在相同位置各只形成一条沉淀线,说明抗血清纯度较高,只与Fe-SOD反应,不与无细胞溶解物中其它成分起反应。双向琼脂扩散试验结果显示抗Stw1 Fe-SOD血清不与牛红细胞SOD形成沉淀线,而抗体对酶活性抑制试验结果显示抗Stw1 Fe-SOD血清只能抑制24.92%的牛红细胞SOD活性,说明牛红细胞SOD与Stw1 Fe-SOD有低度交叉反应。抗血清对不同株伤寒杆菌SOD活性的抑制率无明显差异,而对Stm SOD活性的抑制率为42.58%,低于对伤寒杆菌SOD的抑制率(P<0.01),说明Stm Fe-SOD和Stw1 Fe-SOD的抗原性有差异或Stm无细胞溶解物中Fe-SOD含量较低。

    抗Stw1 Fe-SOD血清能使受5 LD50的鼠伤寒杆菌攻击的小鼠3 d和7 d的存活率分别为90%和60%,明显高于正常兔血清对照组(P<0.01或P<0.05)。而抗伤寒杆菌O901血清组和正常兔血清组无差异(P>0.05)。抗Stw1 Fe-SOD血清可抑制Stm无细胞溶解物中42.58%的SOD活性[7],当抗SOD抗体在体外与Stm作用时可与细菌的SOD结合,注入机体后一方面抑制细菌SOD活性,增强吞噬细胞对细菌的杀伤;另一方面可激活补体,并导致趋化、溶菌和调理吞噬作用。鼠伤寒杆菌和伤寒杆菌仅有O12为共同抗原,因此抗O901血清中抗O12的抗体量相应地少,故而缺乏保护作用。抗Stw1 Fe-SOD血清对鼠伤寒杆菌攻击的小鼠显示出明显的保护作用,除说明抗SOD血清确有交叉免疫保护作用外,同时也提示SOD可能是沙门氏菌共同的保护性抗原,并提示SOD与沙门氏菌的致病性有关。因为抗Stw1 Fe-SOD抗体只能抑制42.58%的鼠伤寒杆菌SOD活性,因而对较大剂量的Stm的攻击无保护作用。
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    基金项目:广东医学院青年科学基金资助课题(批号:9504)

    4 参考文献

    1 Beaman L,Beaman BL.The role of oxygen and its derivatives in microbial pathogenesis and host defense.Annu Rev Microbiol,1984,38:27

    2 Beaman BL,Black CM,Dought F,et al.Role of Superoxide dismutase and catalase as determinants of pathogenicity of Nocardia asteroids:Importance in resistance to microbicidal activities of human polymorphonuclear neutrophils.Infect Immun,1985,47:135
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    3 Beaman L,Beaman BL.Monoclonal antibody demonstrates that superoxide dismutase contributes to protection of Nocardia asterides within the intact host.Infect Immun,1990,58:3122

    4 Kusunose E,Kosuke I,Yojiro N,et al.Superoxide dismutase of Mycobacterium tuberculosis.J Biochem,1976,80:1343

    5 Franzon VL,Arondel J,Sansonetti PJ.Contribution of superoxide dismutase and catalase activities to Shigella flexneri pathogenesis.Infect Immun,1990,58:529
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    6 McManus DC,Josephy PD.Superoxide dismutase protects Escherichia coli against killing by human serum.Arch Biochem Biophys,1995,317:57

    7 徐军发,凌天翼,唐俊杰.伤寒沙门氏菌超氧化物歧化酶的纯化及抗原性分析.生物化学杂志,1996,22:720.

    8 徐军发,凌天翼,唐俊杰.用NBT还原法检测细菌无细胞溶解物中SOD活性.广东医学院学报,1998,16:12

    9 Papp-Szabo E,Firtel M,Josephy PD.Comparison of sensitivities of Salmonella typhimurium oxyR and katG mutants to killing by human neutrophils.Infect Immun,1994,62:2662

    10 Christman MF,Morgan RW,Jacobason FS,et al.Positive control of a regulon for defenses against oxidative stress and some heat shock proteins in Salmonella typhimurium.Cell,1985,41:753

    收稿日期:1999-05-20, 百拇医药