Порівняння ефективності антитіл та опосередкованого клітинами імунітету проти інгаляційних та
Анотація
Передумови
Для оцінки імунітету проти грипу зазвичай проводять дослідження на мишах шляхом інтраназального закапування суспензії вірусу знеболеним тваринам. Це призводить до неприродного середовища в нижніх дихальних шляхах під час інфікування, і тому існує певне занепокоєння, що імунні механізми, визначені в цій моделі, можуть не відображати механізми, що захищають від інфекційних частинок вірусу, що доставляються безпосередньо в нижні дихальні шляхи у вигляді аерозолю.
Метод
Для оцінки відмінностей у захисті від прищепленого та інгаляційного вірусу мишей імунізували антигенами грипу, які, як відомо, індукують антитіла або клітинно-опосередковану відповідь, а потім піддавали 100 LD50 A/PR/8/34 (PR8) у формі аерозолю (вдихається) або рідка суспензія (закапана).
Результати
Мишей, імунізованих рекомбінантним аденовірусом (Ad), що експресує гемаглютинін, захищали від втрати ваги та смерті в обох викличних моделях, проте імунізація Ad, що експресує нуклеопротеїн грипу A (NPA) або M2, привела до більшого захисту від інгаляційного аерозолізованого вірусу, ніж вірус, закапаний у рідкій суспензії . Ad-M2, але не Ad-NPA-імунізовані миші були захищені від нижчої дози інстиляції.
Висновки
Ці результати демонструють відмінності в захисті, які залежать від методу зараження, і припускають, що опосередкований клітинами імунітет може бути більш точно продемонстрований в дослідженнях інгаляцій на мишах. Крім того, дані свідчать про те, що імунні механізми, які зазвичай характеризуються як неповні або слабкі на моделях мишей з використанням рідкого інтраназального зараження, можуть запропонувати більший імунітет проти грипозної інфекції, ніж вважалося раніше.
Передумови
Щорічні епідемії грипу призводять до приблизно 40 000 смертей у США та щонайменше до одного мільйона смертей у всьому світі [1, 2]. Вакцинація забезпечує захист від хвороб, коли антигени в інактивованих розщеплених вакцинах мають антигенну відповідність циркулюючим вірусам грипу, що відображає активність антитіл, які нейтралізують зараженість вірусом та обмежують поширення вірусу. І гемаглютинін (HA), і нейрамінідаза (NA), що інгібують антитіла, є незалежними корелятами імунітету [3]. Однак опосередкований клітинами імунітет сприяє очищенню вірусу, при цьому кількість Т-клітин, що секретують IFN-γ, корелює з ефективністю живої, ослабленої вакцини проти грипу у дітей [4].
Ранні дослідження на мишах показують, що для зараження мишей шляхом інгаляції потрібно менше інфекційних одиниць, ніж інстиляція [21], і для прямого відкладення в нижніх дихальних шляхах аерозолізовані краплі слід
Результати і обговорення
Імунізація живим вірусом та рекомбінантним аденовірусом (Ad), що експресують білки грипу
Мишей BALB/c інтраназально піддавали сублетальній дозі PR8 (H1N1) або гетерологічному реасоргенту вірусу H3N2 X-31 або вакцинували внутрішньом'язово рекомбінантним аденовірусом (Ad), що експресує HA, M2 і NP вірусів грипу A (Ad-NPA ) або NP вірусів грипу B (Ad-NPB). Остання вакцинна група, а також наївні миші служили негативним контролем, оскільки ці миші не повинні бути захищені від зараження PR8. Через три тижні після вакцинації мишам зробили кров і виміряли титри антитіл до інгібування гемаглютинації (HAI). Миші, імунізовані Ad-HA, але не Ad-M2 або Ad-NP, мали титри HAI приблизно 1: 100, що свідчить про те, що ця стратегія вакцинації ефективна для індукування відповіді антитіл. Здатність Ad-M2 та Ad-NP індукувати M2-специфічні антитіла та NP-специфічні CD8 + Т-клітини була встановлена іншими за допомогою цих самих рекомбінантних препаратів аденовірусу [5, 6, 28]. Антитіла до HAI, реактивні з PR8, також були присутніми в сироватках мишей, які зазнали сублетальної дози PR8 (титри HAI приблизно 1: 600), але не після впливу X-31 (H3N2). Як повідомляли інші, NP-специфічні CD8 + Т-клітини активуються після зараження живим вірусом грипу А і в значній кількості рекрутуються в легені після зараження вірусом іншого підтипу [29].
Реплікація вірусу в легенях вакцинованих мишей аналогічна через 4 дні після інгаляції та закапування PR8
Через п’ять тижнів після впливу вірусу або вакцинації рівну кількість мишей (n = 10) у кожній вакцинній групі піддавали дії PR8 у вигляді інгаляційного аерозолю або у вигляді закапуваної рідкої суспензії. Аерозольне випробовування проводили, як описано в "Методи та матеріали", використовуючи систему впливу лише на ніс, не заспокоюючи мишей. Навпаки, закапування проводили шляхом нанесення крапель суспензії вірусу на нори знеболених мишей. Була використана та сама летальна доза (100 LD50); оскільки миші BALB/c гинуть при вдиханні в 10 разів меншої кількості PR8 порівняно з інтраназальною інстиляцією [26], кількість вірусу, що використовується при інгаляційному випробуванні, було приблизно в 10 разів менше, ніж при інстиляційному вдиханні.
П’ять мишей у кожній групі жертвували через 4 дні після зараження та вилучали легені для титрування вірусу; клінічні ознаки захворювання та смертності контролювали у решти тварин. Ці результати показують подібну кількість вірусу в легенях мишей, що зазнали впливу, незалежно від методу зараження (рис. 1). В цей момент часу вірус не виявлявся в легенях мишей, раніше підданих впливу PR8 або вакцинованих rAd-HA. Відмічено значне зменшення титрів вірусу легенів для мишей, які раніше зазнавали дії гетерологічного вірусу Х-31, що свідчить про те, що гетеросубтипічний імунітет, індукований попередньою інфекцією живого вірусу, забезпечує подібний захист від інгаляційного та інстильованого вірусу. Однак імунізація Ad-M2 та Ad-NPA не зменшила титри вірусу на день 4 ні після інгаляції, ні через інстиляцію.
Порівняння титрів вірусів у легенях вакцинованих мишей після інстиляції та інгаляції PR8. Середні геометричні титри вірусу (TCID50/мл) показані для мишей, яких викликали інстиляцією (сірі смуги) та інгаляцією (білі смуги). Титри вірусів визначали для легенів (5 мишей на групу), зібраних на 4-й день після зараження, та гомогенізували в 1 мл середовища, що не містить сироватки. Смужки помилок вказують на стандартне відхилення, а пунктирна лінія є межею кількісного визначення для цього аналізу.
Повний імунітет проти інгаляційного та інстильованого грипу у мишей, які раніше зазнавали впливу живого гомологічного або гетерологічного вірусу або були вакциновані Ad-HA
Миші, які раніше піддавались інфекційному PR8 або які були імунізовані rAd-HA, не мали вірусу в легенях через 4 дні після інгаляції або закапування 100 LD50 гомологічного вірусу (рис. 1). Ці миші не тільки були захищені від зараження, вони були повністю захищені від втрати ваги (рис. 2) та смерті (рис. 3). Цей захист корелює з наявністю антитіл, що інгібують НА, які, як відомо, нейтралізують зараженість вірусом.
Миші, імунізовані rAd-M2 і rAd-NP, захищені від втрати ваги при вдиханні вірусу, але не при закапуванні вірусу. Середній відсоток вихідної ваги для кожної групи показаний для мишей, яким було завдано (A) закапування та () інгаляція. Мишей у кожній групі (n = 5) зважували індивідуально кожного дня після зараження. Кожен графік відображає середню зміну ваги групи у відсотках щодо базової ваги тіла, причому смужки помилок вказують стандартне відхилення для групи.