2024年9月19日发(作者:贯恨风)
854 , 2毗s7(8)h /一csumea-ors 印://xb ̄ …et
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL-1 2
对水牛保护性作用的研究
胡平成 ,夏大 ,崔虹艳 ,张苹芳 ,何永康。,喻鑫玲 ,孙振球
(1.中南大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系,长沙410078;2.湖南省益阳市卫生局,湖南益阳413000;
3.湖南省血吸虫病防治所,湖南岳阳414000)
【摘要】目的:研究日本血吸虫中国大陆株23 kD膜蛋白一热休克蛋白(SJC23一Hsp70)DNA疫苗联合佐剂白细胞
介素12(IL.12)质粒DNA对水牛的免疫保护作用。方法:将血吸虫病非流行区8~10月龄健康水牛45头随机分为A
组(SJC23一Hsp70+IL.12)、B组(SjC23+IL一12)和C组(pVAX+IL.12),每组15头。每头牛经肩部肌注免疫3次,每次间
隔28 d。末次免疫后28 d,每头牛感染日本血吸虫尾蚴1000条。解剖前2天及当天分别收集粪便1次,用定量法检
测虫卵和毛蚴数。攻击感染后56天解剖所有水牛,经胸主动脉灌冲法收集成虫,计数成虫数,检测每克肝组织虫卯数。
结果:A,B组与c组相比,分别获得45.70%和26.61%的减雌率,44.51%和25.84%的减虫率,41.10%和31.63%
的减粪卵率,48.11%和38.07%的减毛蚴率及43.39%和31.95%的减肝卯率。A组的5个率均比B组高(p<0.05)。结论:
用SJC23一Hsp70 DNA疫苗和IL一12联合免疫水牛可获得明显的免疫保护作用。
【关键词]日本血吸虫;23 kD膜蛋白;热休克蛋白70;DNA疫苗;白细胞介素12;保护性作用
DOI:10.3969/j.issn.1672—7347.2012.08.017
Protective effect of SjC23-Hsp70 DNA vaccine and
interleukin—I 2 on Schistosoma japonicum infection
in water buffalos
HU Pingcheng J XIA Da ,CUI Hongyan ,ZHANG Pingfang J HE Yongkang ,YU Xinling3,SUN Zhenqiu
fj_Department 印idemiology and Health Statistic6 School ofPublic Health,Central South University,Changsha 41 0078;2.Yiyang Health
Bureau olHunanProvince,YiyangHunan413000;3.HunanInstitute o3SchistosomiasGYueyangHunan41400GChina)
Objective:To determine the immune—protective effect ofJapan Schistosoma(Chinese mainland
strain)23 kD membrane protein—heat shock protein(SJC23一Hsp70)DNA vaccine plus adjuvant—
inducedinterleukin一12(IL一12)plasmidDNAonSchistosomajaponicuminfectioninwaterbuffalos.
Methods:Forty—five health water buffalos(8-10 months old)in nOD—endemic area of
schistosomiasis were randomly assigned into group A(sjc23一Hsp70+IL一12,300 g),group B
(SjC23+IL一12,300 txg)and group C(pVAX+IL一12,300 ),IS in each group.Each buffalo was
immuned by shoulder intramuscular injection for 3 times,at an interval of 28 days.Twenty-eight
days after the last immunizationJ each buffalo was infected with 1000Japan cercariae ofSchistosoma.
Fecal examinations were conducted 2 days and 1 day before the perfusion,and on the day of
收稿日期(Date ofreception):2012—06—12
作者简介(Biography):胡平成,硕士,副教授,主要从事流行病与卫生统计学研究。
通信作者(Corresponding author):喻鑫玲,Email:xinlingyy66@163.com
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL一12对水牛保护性作用的研究胡平成,等
perfusion.The number of hatching miracidia and eggs per gram feces was recorded.Fifty-six days
after the infection,the buffalos were sacrificed and perfused via the descending aorta.qqae recovered
adult worms and eggs in the liver tissue were counted.
Results:We compared group A and B with group C:the estrogen reduction rate was 45.7%and
26.61%;bug reduction rate was 44.51%and 25.84%j the fecal egg reduction rate was 41.1%and
31.63%;the miracidium reduction rate was 48.11%and 38.07%;and the liver egg reduction rate
was 43.39%and 3 1.95%.q-he above rates in group A were higher than those in group B(P<0.0s).
Conclusion:SjC23-Hsp70 DNA vaccine combined with IL・-12 may have a signiifcant immuno・・
protectiveeffectonbuffalos.
KEYWORDS
Japan Schistosoma;23 kD membrane protein;heat shock protein 70;DNA vaccine;interleukin一1 2;
protective effect
血吸虫病是世界上最常见的寄生虫病之一,不
仅影响个人健康,而且影响整个血吸虫病流行区域
的经济发展[1-3]0我国是日本血吸虫病流行最为严重
的国家,约1亿人口受到血吸虫病的威胁 J。特别是
近年来长江洪水泛滥,血吸虫病有增多和向城市蔓
进行了对比研究,为血吸虫DNA疫苗研究与应用提
供科学依据。
1材料与方法
1.1试验现场
延的趋势。水牛是湖区血吸虫病主要传染源之一,
重复感染机会多,频繁化疗费用高、效果差,WHO
把血吸虫病疫苗的研究放在优先发展的位置上 5J,
选在血吸虫病非流行区湖南省岳阳县筻口镇新安
村铁山水库下游的沙港河河畔旁,草滩面积约200 m×
200m,距岳阳市区约40 km。新安村居民708人,耕
牛55头,无外来渔船民,历史上无钉螺、亦无血吸虫
病流行。
1.2分组
近十年来,血吸虫病DNA疫苗研究日益受到重视,
显示出较好的发展潜力[6-7]o日本血吸虫23膜蛋白
DNA疫苗(SJC23)经小鼠及猪等一系列动物实验已
被证实是一种前景较好的疫苗候选分子 。Hsp70
家族是Hsp家族中最大的一族,生物学功能十分广
泛,具有分子伴侣作用并参与抗原提呈过程,可结合 45头健康水牛购自非血吸虫病流行区湖南省邵
多种抗原肽形成Hsp 抗原肽复合物,激活特异性细
胞毒性T淋巴细胞(CTL)和记忆性T细胞,引发细
胞免疫反应并有效防止免疫逃避,因而,日本血吸
虫Hsp一抗原肽复合疫苗可增强疫苗的免疫性保护作
用,现已成为抗寄生虫感染中研究的热点之一ll 。
Hedstrom等 证实曼氏血吸虫的Hsp70是感染宿
主的一种主要的免疫原。阎玉涛等H刮用未感染日本
阳市隆回县,8-10月龄,体质量(154.8±14.7)kg。水
牛于试验开始前半月以上进入试点牛棚,以适应当
地环境。以粪便集卵孵化法确定所有水牛无血吸虫
病,并用全剂量阿维菌素作肠道驱虫处理。按体质量
大小编号,用牛角烙编号和挂颈标两种方法标记,用
完全随机化分组方法分成A组(SJC23.Hsp70+IL一12
组)、B组(SJC23+IL一12组)、C组(
照组),每组15头。
1.3疫苗及制剂
+IL一12对
血吸虫的东方田鼠的血清免疫筛选日本血吸虫成虫
cDNA文库时,发现7个具有天然抵抗力蛋白分子基
因中有Hsp70的基因。因此,日本血吸虫Hsp一抗原
肽复合疫苗有可能成为提高疫苗保护率的一个突破
按盲法实验设计,2种疫苗及i种制剂和IL一
12质粒DNA均由美国哈佛大学公共卫生学院D.A.
点,而白细胞介素12(IL一12)是决定Thl型免疫应答
的主要细胞因子,已用于对多种病原体(细菌、寄生
虫、真菌和病毒)所致疾病及肿瘤的DNA疫苗的研
Harn教授制备并提供。2种疫苗及1种制剂由与本实
验无关的澳大利亚专家编码,并同IL一12质粒DNA
一
究,以增强其免疫保护作用_l 。本研究采用SJC23一
Hsp70 DNA疫苗、SJC23 DNA疫苗与基因佐剂IL一12
起派专人直接送至现场使用,实验结束后由澳大
利亚专家解码疫苗及制剂。2种疫苗及1种制剂仅编
号和颜色标记不同:SJC23一Hsp70(编号10,黄色)、
质粒DNA,对水牛血吸虫病的联合免疫保护性作用
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SJC239(编号40,红色)、空质粒(编号25,蓝色),
IL一12质粒DNA已标明。原液浓度均为1 mg/mL,使
用前以无菌生理盐水将疫苗、制剂与IL—l2质粒DNA
混合配制成所需浓度,即疫苗、制剂与IL一12质粒
DNA在混合液中浓度均为300 atg/mL。
1.4免疫方法
在草滩上用麻绳将水牛绑定,免疫方式为肩部
肌肉注射,免疫剂量为1 mL。共免疫3次,每次间隔
28 d,A组第1次免疫S)C23.Hsp70质粒DNA 300 atg,
第2,3次免疫均同时注射SJC23.Hsp70和IL.12质
粒DNA各300 tag;B组第1次免疫SJC23质粒DNA
300 atg,第2,3次免疫均同时注射SJC23和IL一12质
粒DNA各300 atg;C组第1次免疫pVAX空白质粒
DNA 300 ,第2,3次免疫均同时注射pVAX空质
粒、IL—l2质粒DNA各300tag。
1.5攻击感染
600只日本血吸虫阳性钉螺由江苏省血吸虫病
防治研究所提供。第3次免疫后28 d,每头牛经大腿
内侧皮肤感染日本血吸虫尾蚴1000条。分3 d按组
别顺序随机抽取水牛进行感染,每天感染15头牛。
感染时,维持室温20~25℃,将水牛绑定于特制木板
上,大腿内侧皮肤刮毛,范围约10 cm×10 cm,去
氯水洗净,计时感染30 min。
1.6粪便毛蚴及虫卵检查
于解剖前2d及当天,分别收集每牛粪便标本1次。
1.6.1毛蚴数计数方法
用定量孵化法检测虫卵和毛蚴。称取搅匀的
牛粪S0 g,用120孔目、300孑L目尼龙绢袋过筛,
500 mL三角烧瓶孵化。孵化2,4,6,8,10,13,
l6,l9,24 h后分别观察并收集毛蚴,每次倒出含
毛蚴上层液至1000 mL锥形量筒中,滴加2-3滴碘
液以杀死并染色毛蚴。量筒水满且毛蚴自然沉淀时,
用医院妇产科用吸宫器吸去上层水液。孵化并收集
完毕,将含毛蚴的沉淀移至50 mL塑料刻度离心管
中,定容至S mL,混匀,取0.3 mL涂片3片,镜下
计数毛蚴。沉淀镜检毛蚴数(MPG一1)=3人计数的毛
蚴总数x5/0.3/150;按组别收集上清液混合,计数毛
蚴数得上清液镜检毛蚴数(MPG一2)。总MPG=MPG一
1+MPG一2。
1.6.2粪便未孵化虫卵计数方法
将3次孵化完毕的粪渣按水牛编号以300孔目
尼龙绢袋收集于50 mL塑料刻度离心管中,加10%
甲醛15 mL混匀固定5 min,加乙醚10 mL,加水
至40 mL,充分摇匀3 min,静置30 arin,低速离心
(1000 r/min)3 arin。离心后弃去含甲醛、乙醚和粪渣
的上层,取沉淀加数滴卢戈氏液染色镜检,定量计
数未孵出的血吸虫卵。若沉淀粪渣过多可重复以上
步骤。粪便未孵化虫卵计数方法:3次粪检孵化后粪
渣按编号混合,称量混合粪渣重量后取5 g稀释至40
mL。镜检计数S mL中虫卵数(E),粪卵(EPG)=E×40/
(5×混合粪渣重量)/(5+1)/150。为减小测量误差,
取3次检查结果的平均值作为该研究对象(水牛)的
分析指标(粪卵数或毛蚴数),对3组的粪卯数和毛
蚴数进行假设检验(方差分析)后,如果有统计学意
义,按如下公式计算综合指标减粪卵率和减毛蚴率。
减粪卵率=[(对照组平均每克粪便虫卵数一实验组
平均每克粪便虫卵数)/对照组平均每克粪便虫卵
数]×100%。
1.7解剖和冲虫
于攻击感染后56 d解剖水牛和冲虫。计数每头
水牛所有收集的虫体数和雌虫数,通过所收集的虫
体数和雌虫数来计算其减虫率和减雌虫率,其计算
公式为:减虫率=[(对照组平均检获虫数一实验组平
均检获虫数)/对照组平均检获虫数]×100%;减雌
虫率=[(对照组平均检获雌虫数一实验组平均检获雌
虫数)/对照组平均检获雌虫数1×100%。
1.8肝组织虫卵检查
于每头牛肝脏左、右肝边缘相同部位取样各
约10 g,剪碎,用电子分析天平称取左、右肝组织各
5 g,于45 mL s%KOH中37 ̄C摇动消化3 h,离心将
沉渣定容至4 mL,取o.4 mL涂片4片镜检计数虫卵
数。左肝粪卵数(LEPG)或右肝粪卵数(REPG)=镜
检虫卵数×4/0.4/5;总EPG=(LEPG+REPG)/2。
减肝卵率=[(对照组平均每克肝脏虫卵数一实验组
平均每克肝脏虫卵数)/对照组平均每克肝脏虫卵
数]×100%。
1.9统计学处理
用SPSS17.0统计软件对数据进行统计分析,多
个均数的比较采用完全随机设计的方差分析,组间
均数的比较采用方差分析中两两比较的LSD—t法,
P<0.05为差异有统计学意义。
2结 果
2.1 3组检获雌虫数和成虫数的比较与减雌率和减
虫率的计算
3组检获雌虫数的比较,经方差分析有统计学意
义(F=86.807,P<0.0Ol;表1);经方差分析两两比较
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL一12对水牛保护性作用的研究胡平成,等
的LSD—t法,A,B和C组检获雌虫数两两间差异均
有统计学意义(PAB<o.001,PAc<0.001,PBc<0.001)。
与C组相比,A,B组的减雌率分别为45.70%和
26.6l%,A组的减雌率高于B组。
3组检获成虫数的比较,经方差分析有统计学意
义(F=92.189,P<O.001;表1);经方差分析两两比较
的LSD—t法,A,B和C组检获雌虫数两两间差异均
有统计学意义(P B<0.001,PAc<0.001,PBc<o.001)。
与C组相比,A,B组的减虫率分别为44.5l%,
25.84%,A组的减虫率高于B组。
表1 3组水牛检获雌虫数和成虫数的比较(n=15, ±s)
Table 1 Comparison of number of female and number of
adults in the 3 groups(n=15, ±S)
2.2 3组粪便虫卯数、毛蚴数的比较与减粪卵率和
减毛蚴率的计算
3组粪便虫卵数的比较,经方差分析有统计学
意义(F=42.583,P<O.001;表2);经方差分析两
两比较的LSD.t法,A,B和C组粪便虫卵数两两
间差异均有统计学意义(P <o.001,P <o.001,
p <0.001)。与c组相比,A,B组的减粪卵率分别
为41.10%,31.63%,A组的减粪卵率高于B组。
3组粪便毛蚴数的比较,经方差分析有统计学
意义(F=45.806,P<O.001;表2);经方差分析两
两比较的LSD—t法,A,B和C组粪便毛蚴数两两
间差异均有统计学意义(PAB<0.001,PAc<0.001,
P <o.001)。与C组相比,A,B组的减毛蚴率分别
为48.11%,38.07%,A组的减毛蚴率高于B组。
表2 3组水牛粪便虫卵数与毛蚴数的比较(n=15, ±s)
Table 2 Comparison of number of buffalo dung egg and
miracidia in the 3 groups(n=15, ±s)
2.3 3组肝脏虫卵数的比较与减肝卵率的计算
A,B和c组肝组织虫卵数分别为249.53±
59.21,299.93±54.34,400.77±90.83,经方差分
析差异有统计学意义(F=30.053,P<0.001),经方差
分析两两比较的LSD—t法,A,B和c组肝组织虫卵
两两问差异均有统计学意义(p <0.001,P c<0.001,
P。 <0.oo1)。与c组相比,A,B组的减肝卵率分别
为43.39%,31.95%,A组的减肝卵率高于B组。
3讨论
20世纪80年代中期,根据全球血吸虫病流行
情况及防治进展,WHO提出控制血吸虫病的新策
略,以疾病控制代替以往的传播阻断作为防治目标。
防治措施的重点也从中间宿主控制(灭螺)为主转
移到健康教育与化疗为主f2。 ”,吡喹酮是一种对人
体5种主要血吸虫病f曼氏、埃及、湄公、间插与
日本血吸虫病)都非常有效的药物。全球已对1亿
多例血吸虫感染者及有疫水接触史的可能感染者用
吡喹酮进行了治疗,积累了极为丰富的经验[22]o然
而,已有证据 引表明:曼氏血吸虫对吡喹酮已产生
抗药株,埃及血吸虫病也出现了用吡喹酮难以治愈
的现象。尽管目前还未发现日本血吸虫对吡喹酮敏
感性下降的证据,但是仍需要密切观察日本血吸虫
对吡喹酮是否产生抗药性。事实证明以灭螺和吡喹
酮大规模化疗为主的防治对策并未根本解决血吸虫
病防治问题。
疫苗是控制传染性疾病的有效手段,20世纪
初就有人设想研制血吸虫疫苗来预防和控制血吸虫
病。抗日本血吸虫DNA疫苗的动物实验研究[2 表
明:混和或多价疫苗是未来DNA疫苗的发展方向。
23 kD的表面膜分子是第一个从蠕虫的寄生虫中被
详细描述的分子。它是第4家族(TM4SF)成员,
是一个完整的膜蛋白质,由4个疏水跨膜结构域及
大小不同的胞外亲水结构域组成。这种23 kD蛋白
存在于脊椎动物寄生虫的所有阶段,几乎所有的细
胞都具有这种蛋白。因此,这种蛋白是一个非常好
的疫苗靶标[25-27]。
血吸虫23 kD膜蛋白存在于血吸虫尾蚴、童
虫、晚期童虫和成虫等各期的表膜上,单抗M2经
转移到实验小鼠,能产生一定的被动免疫保护作
用,重组Sm23在小鼠中可以诱导产生40%~50%
的保护作用,表明血吸虫23 kD膜蛋白为一潜在
的疫苗候选抗原[2810当rSj23与福氏佐剂乳化后
免疫注射绵羊证实其具有高度免疫原性,可获得
51.2%~66.1%的减虫率 。zhu等 用SJC23
基因克隆人pcDNA3.1中,构建成SJC23的质粒
DNA,在C57BL/6小鼠可诱导产生26.9%的减虫率,
与IL一12质粒DNA一起免疫则可产生35.4%的减虫
率,而且发现免疫鼠的IL一12和IFN 水平有明显
858 中南大学学报(医学版),2012,37(8)http://www.csumed.org;http://xbyx.xysm.net
升高,但IL_4和IL一10则无变化;表明Sj23DNA疫
苗可诱导产生明显的细胞免疫反应(Th1)。Western
印迹分析大部分实验鼠可产生抗体,表明SjC23DNA
疫苗具有一定的保护作用,可能与SJC23可诱导T细
胞免疫有关,也可能还有体液免疫的参与。Zhu等
用大动物猪作为实验动物,取得了比在小鼠中更好
的免疫保护作用,SJC23组可产生29.2%的减虫率、
50.8%的减雌率和48.2%的减卵率,进一步表明
SJC23可诱导产生较好的保护作用。
本研究以水牛为研究对象,在血吸虫病非疫
区湖南省岳阳县筻口镇的一个天然优良的水牛养
殖基地,采用融合了Hsp70诱导子的日本血吸虫
23 kD膜蛋白DNA疫苗fSjC23一Hsp70)与细胞因
子(IL一12质粒DNA)分子佐剂的联合免疫对水牛的
免疫保护作用进行了观察。与对照组相比,SJC23一
Hsp70+IL一12组和SjC23+IL 12组的减雌率、减虫率、
减粪卵率、减毛蚴率及减肝卵率分别为45.70%和
26.61%,44.5l%和25.84%,41.10%和31.63%,
48.11%和38.07%及43-39%和31.95%,表明多
价SJC23一Hsp70 DNA疫苗对水牛血吸虫病的保护
作用明显高于单价SJC23 DNA疫苗;多价SJC23一
Hsp70+IL一12 DNA疫苗对水牛血吸虫病可产生与
SjC23+IL一12 DNA疫苗对猪的同样较为理想的保护作
用,提示SjC23DNA疫苗是一种有发展前景的疫苗。
本研究严格按盲法实验设计进行,避免了主观
因素的干扰,取得了较好的保护性免疫效果,为研
究抗水牛血吸虫病DNA疫苗提供了新的科学依据
与途径。因水牛个体大,操作有一定的难度,本结
果仅为初步试验,其现场应用价值仍有待进一步研
究证实。
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(本文编辑彭敏宁)
2024年9月19日发(作者:贯恨风)
854 , 2毗s7(8)h /一csumea-ors 印://xb ̄ …et
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL-1 2
对水牛保护性作用的研究
胡平成 ,夏大 ,崔虹艳 ,张苹芳 ,何永康。,喻鑫玲 ,孙振球
(1.中南大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系,长沙410078;2.湖南省益阳市卫生局,湖南益阳413000;
3.湖南省血吸虫病防治所,湖南岳阳414000)
【摘要】目的:研究日本血吸虫中国大陆株23 kD膜蛋白一热休克蛋白(SJC23一Hsp70)DNA疫苗联合佐剂白细胞
介素12(IL.12)质粒DNA对水牛的免疫保护作用。方法:将血吸虫病非流行区8~10月龄健康水牛45头随机分为A
组(SJC23一Hsp70+IL.12)、B组(SjC23+IL一12)和C组(pVAX+IL.12),每组15头。每头牛经肩部肌注免疫3次,每次间
隔28 d。末次免疫后28 d,每头牛感染日本血吸虫尾蚴1000条。解剖前2天及当天分别收集粪便1次,用定量法检
测虫卵和毛蚴数。攻击感染后56天解剖所有水牛,经胸主动脉灌冲法收集成虫,计数成虫数,检测每克肝组织虫卯数。
结果:A,B组与c组相比,分别获得45.70%和26.61%的减雌率,44.51%和25.84%的减虫率,41.10%和31.63%
的减粪卵率,48.11%和38.07%的减毛蚴率及43.39%和31.95%的减肝卯率。A组的5个率均比B组高(p<0.05)。结论:
用SJC23一Hsp70 DNA疫苗和IL一12联合免疫水牛可获得明显的免疫保护作用。
【关键词]日本血吸虫;23 kD膜蛋白;热休克蛋白70;DNA疫苗;白细胞介素12;保护性作用
DOI:10.3969/j.issn.1672—7347.2012.08.017
Protective effect of SjC23-Hsp70 DNA vaccine and
interleukin—I 2 on Schistosoma japonicum infection
in water buffalos
HU Pingcheng J XIA Da ,CUI Hongyan ,ZHANG Pingfang J HE Yongkang ,YU Xinling3,SUN Zhenqiu
fj_Department 印idemiology and Health Statistic6 School ofPublic Health,Central South University,Changsha 41 0078;2.Yiyang Health
Bureau olHunanProvince,YiyangHunan413000;3.HunanInstitute o3SchistosomiasGYueyangHunan41400GChina)
Objective:To determine the immune—protective effect ofJapan Schistosoma(Chinese mainland
strain)23 kD membrane protein—heat shock protein(SJC23一Hsp70)DNA vaccine plus adjuvant—
inducedinterleukin一12(IL一12)plasmidDNAonSchistosomajaponicuminfectioninwaterbuffalos.
Methods:Forty—five health water buffalos(8-10 months old)in nOD—endemic area of
schistosomiasis were randomly assigned into group A(sjc23一Hsp70+IL一12,300 g),group B
(SjC23+IL一12,300 txg)and group C(pVAX+IL一12,300 ),IS in each group.Each buffalo was
immuned by shoulder intramuscular injection for 3 times,at an interval of 28 days.Twenty-eight
days after the last immunizationJ each buffalo was infected with 1000Japan cercariae ofSchistosoma.
Fecal examinations were conducted 2 days and 1 day before the perfusion,and on the day of
收稿日期(Date ofreception):2012—06—12
作者简介(Biography):胡平成,硕士,副教授,主要从事流行病与卫生统计学研究。
通信作者(Corresponding author):喻鑫玲,Email:xinlingyy66@163.com
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL一12对水牛保护性作用的研究胡平成,等
perfusion.The number of hatching miracidia and eggs per gram feces was recorded.Fifty-six days
after the infection,the buffalos were sacrificed and perfused via the descending aorta.qqae recovered
adult worms and eggs in the liver tissue were counted.
Results:We compared group A and B with group C:the estrogen reduction rate was 45.7%and
26.61%;bug reduction rate was 44.51%and 25.84%j the fecal egg reduction rate was 41.1%and
31.63%;the miracidium reduction rate was 48.11%and 38.07%;and the liver egg reduction rate
was 43.39%and 3 1.95%.q-he above rates in group A were higher than those in group B(P<0.0s).
Conclusion:SjC23-Hsp70 DNA vaccine combined with IL・-12 may have a signiifcant immuno・・
protectiveeffectonbuffalos.
KEYWORDS
Japan Schistosoma;23 kD membrane protein;heat shock protein 70;DNA vaccine;interleukin一1 2;
protective effect
血吸虫病是世界上最常见的寄生虫病之一,不
仅影响个人健康,而且影响整个血吸虫病流行区域
的经济发展[1-3]0我国是日本血吸虫病流行最为严重
的国家,约1亿人口受到血吸虫病的威胁 J。特别是
近年来长江洪水泛滥,血吸虫病有增多和向城市蔓
进行了对比研究,为血吸虫DNA疫苗研究与应用提
供科学依据。
1材料与方法
1.1试验现场
延的趋势。水牛是湖区血吸虫病主要传染源之一,
重复感染机会多,频繁化疗费用高、效果差,WHO
把血吸虫病疫苗的研究放在优先发展的位置上 5J,
选在血吸虫病非流行区湖南省岳阳县筻口镇新安
村铁山水库下游的沙港河河畔旁,草滩面积约200 m×
200m,距岳阳市区约40 km。新安村居民708人,耕
牛55头,无外来渔船民,历史上无钉螺、亦无血吸虫
病流行。
1.2分组
近十年来,血吸虫病DNA疫苗研究日益受到重视,
显示出较好的发展潜力[6-7]o日本血吸虫23膜蛋白
DNA疫苗(SJC23)经小鼠及猪等一系列动物实验已
被证实是一种前景较好的疫苗候选分子 。Hsp70
家族是Hsp家族中最大的一族,生物学功能十分广
泛,具有分子伴侣作用并参与抗原提呈过程,可结合 45头健康水牛购自非血吸虫病流行区湖南省邵
多种抗原肽形成Hsp 抗原肽复合物,激活特异性细
胞毒性T淋巴细胞(CTL)和记忆性T细胞,引发细
胞免疫反应并有效防止免疫逃避,因而,日本血吸
虫Hsp一抗原肽复合疫苗可增强疫苗的免疫性保护作
用,现已成为抗寄生虫感染中研究的热点之一ll 。
Hedstrom等 证实曼氏血吸虫的Hsp70是感染宿
主的一种主要的免疫原。阎玉涛等H刮用未感染日本
阳市隆回县,8-10月龄,体质量(154.8±14.7)kg。水
牛于试验开始前半月以上进入试点牛棚,以适应当
地环境。以粪便集卵孵化法确定所有水牛无血吸虫
病,并用全剂量阿维菌素作肠道驱虫处理。按体质量
大小编号,用牛角烙编号和挂颈标两种方法标记,用
完全随机化分组方法分成A组(SJC23.Hsp70+IL一12
组)、B组(SJC23+IL一12组)、C组(
照组),每组15头。
1.3疫苗及制剂
+IL一12对
血吸虫的东方田鼠的血清免疫筛选日本血吸虫成虫
cDNA文库时,发现7个具有天然抵抗力蛋白分子基
因中有Hsp70的基因。因此,日本血吸虫Hsp一抗原
肽复合疫苗有可能成为提高疫苗保护率的一个突破
按盲法实验设计,2种疫苗及i种制剂和IL一
12质粒DNA均由美国哈佛大学公共卫生学院D.A.
点,而白细胞介素12(IL一12)是决定Thl型免疫应答
的主要细胞因子,已用于对多种病原体(细菌、寄生
虫、真菌和病毒)所致疾病及肿瘤的DNA疫苗的研
Harn教授制备并提供。2种疫苗及1种制剂由与本实
验无关的澳大利亚专家编码,并同IL一12质粒DNA
一
究,以增强其免疫保护作用_l 。本研究采用SJC23一
Hsp70 DNA疫苗、SJC23 DNA疫苗与基因佐剂IL一12
起派专人直接送至现场使用,实验结束后由澳大
利亚专家解码疫苗及制剂。2种疫苗及1种制剂仅编
号和颜色标记不同:SJC23一Hsp70(编号10,黄色)、
质粒DNA,对水牛血吸虫病的联合免疫保护性作用
中南大学学报(医学版),2o12 37(8)http://www.csumed.org;http://xbyx.xysm.net
SJC239(编号40,红色)、空质粒(编号25,蓝色),
IL一12质粒DNA已标明。原液浓度均为1 mg/mL,使
用前以无菌生理盐水将疫苗、制剂与IL—l2质粒DNA
混合配制成所需浓度,即疫苗、制剂与IL一12质粒
DNA在混合液中浓度均为300 atg/mL。
1.4免疫方法
在草滩上用麻绳将水牛绑定,免疫方式为肩部
肌肉注射,免疫剂量为1 mL。共免疫3次,每次间隔
28 d,A组第1次免疫S)C23.Hsp70质粒DNA 300 atg,
第2,3次免疫均同时注射SJC23.Hsp70和IL.12质
粒DNA各300 tag;B组第1次免疫SJC23质粒DNA
300 atg,第2,3次免疫均同时注射SJC23和IL一12质
粒DNA各300 atg;C组第1次免疫pVAX空白质粒
DNA 300 ,第2,3次免疫均同时注射pVAX空质
粒、IL—l2质粒DNA各300tag。
1.5攻击感染
600只日本血吸虫阳性钉螺由江苏省血吸虫病
防治研究所提供。第3次免疫后28 d,每头牛经大腿
内侧皮肤感染日本血吸虫尾蚴1000条。分3 d按组
别顺序随机抽取水牛进行感染,每天感染15头牛。
感染时,维持室温20~25℃,将水牛绑定于特制木板
上,大腿内侧皮肤刮毛,范围约10 cm×10 cm,去
氯水洗净,计时感染30 min。
1.6粪便毛蚴及虫卵检查
于解剖前2d及当天,分别收集每牛粪便标本1次。
1.6.1毛蚴数计数方法
用定量孵化法检测虫卵和毛蚴。称取搅匀的
牛粪S0 g,用120孔目、300孑L目尼龙绢袋过筛,
500 mL三角烧瓶孵化。孵化2,4,6,8,10,13,
l6,l9,24 h后分别观察并收集毛蚴,每次倒出含
毛蚴上层液至1000 mL锥形量筒中,滴加2-3滴碘
液以杀死并染色毛蚴。量筒水满且毛蚴自然沉淀时,
用医院妇产科用吸宫器吸去上层水液。孵化并收集
完毕,将含毛蚴的沉淀移至50 mL塑料刻度离心管
中,定容至S mL,混匀,取0.3 mL涂片3片,镜下
计数毛蚴。沉淀镜检毛蚴数(MPG一1)=3人计数的毛
蚴总数x5/0.3/150;按组别收集上清液混合,计数毛
蚴数得上清液镜检毛蚴数(MPG一2)。总MPG=MPG一
1+MPG一2。
1.6.2粪便未孵化虫卵计数方法
将3次孵化完毕的粪渣按水牛编号以300孔目
尼龙绢袋收集于50 mL塑料刻度离心管中,加10%
甲醛15 mL混匀固定5 min,加乙醚10 mL,加水
至40 mL,充分摇匀3 min,静置30 arin,低速离心
(1000 r/min)3 arin。离心后弃去含甲醛、乙醚和粪渣
的上层,取沉淀加数滴卢戈氏液染色镜检,定量计
数未孵出的血吸虫卵。若沉淀粪渣过多可重复以上
步骤。粪便未孵化虫卵计数方法:3次粪检孵化后粪
渣按编号混合,称量混合粪渣重量后取5 g稀释至40
mL。镜检计数S mL中虫卵数(E),粪卵(EPG)=E×40/
(5×混合粪渣重量)/(5+1)/150。为减小测量误差,
取3次检查结果的平均值作为该研究对象(水牛)的
分析指标(粪卵数或毛蚴数),对3组的粪卯数和毛
蚴数进行假设检验(方差分析)后,如果有统计学意
义,按如下公式计算综合指标减粪卵率和减毛蚴率。
减粪卵率=[(对照组平均每克粪便虫卵数一实验组
平均每克粪便虫卵数)/对照组平均每克粪便虫卵
数]×100%。
1.7解剖和冲虫
于攻击感染后56 d解剖水牛和冲虫。计数每头
水牛所有收集的虫体数和雌虫数,通过所收集的虫
体数和雌虫数来计算其减虫率和减雌虫率,其计算
公式为:减虫率=[(对照组平均检获虫数一实验组平
均检获虫数)/对照组平均检获虫数]×100%;减雌
虫率=[(对照组平均检获雌虫数一实验组平均检获雌
虫数)/对照组平均检获雌虫数1×100%。
1.8肝组织虫卵检查
于每头牛肝脏左、右肝边缘相同部位取样各
约10 g,剪碎,用电子分析天平称取左、右肝组织各
5 g,于45 mL s%KOH中37 ̄C摇动消化3 h,离心将
沉渣定容至4 mL,取o.4 mL涂片4片镜检计数虫卵
数。左肝粪卵数(LEPG)或右肝粪卵数(REPG)=镜
检虫卵数×4/0.4/5;总EPG=(LEPG+REPG)/2。
减肝卵率=[(对照组平均每克肝脏虫卵数一实验组
平均每克肝脏虫卵数)/对照组平均每克肝脏虫卵
数]×100%。
1.9统计学处理
用SPSS17.0统计软件对数据进行统计分析,多
个均数的比较采用完全随机设计的方差分析,组间
均数的比较采用方差分析中两两比较的LSD—t法,
P<0.05为差异有统计学意义。
2结 果
2.1 3组检获雌虫数和成虫数的比较与减雌率和减
虫率的计算
3组检获雌虫数的比较,经方差分析有统计学意
义(F=86.807,P<0.0Ol;表1);经方差分析两两比较
日本血吸虫SJC23一Hsp70 DNA疫苗与IL一12对水牛保护性作用的研究胡平成,等
的LSD—t法,A,B和C组检获雌虫数两两间差异均
有统计学意义(PAB<o.001,PAc<0.001,PBc<0.001)。
与C组相比,A,B组的减雌率分别为45.70%和
26.6l%,A组的减雌率高于B组。
3组检获成虫数的比较,经方差分析有统计学意
义(F=92.189,P<O.001;表1);经方差分析两两比较
的LSD—t法,A,B和C组检获雌虫数两两间差异均
有统计学意义(P B<0.001,PAc<0.001,PBc<o.001)。
与C组相比,A,B组的减虫率分别为44.5l%,
25.84%,A组的减虫率高于B组。
表1 3组水牛检获雌虫数和成虫数的比较(n=15, ±s)
Table 1 Comparison of number of female and number of
adults in the 3 groups(n=15, ±S)
2.2 3组粪便虫卯数、毛蚴数的比较与减粪卵率和
减毛蚴率的计算
3组粪便虫卵数的比较,经方差分析有统计学
意义(F=42.583,P<O.001;表2);经方差分析两
两比较的LSD.t法,A,B和C组粪便虫卵数两两
间差异均有统计学意义(P <o.001,P <o.001,
p <0.001)。与c组相比,A,B组的减粪卵率分别
为41.10%,31.63%,A组的减粪卵率高于B组。
3组粪便毛蚴数的比较,经方差分析有统计学
意义(F=45.806,P<O.001;表2);经方差分析两
两比较的LSD—t法,A,B和C组粪便毛蚴数两两
间差异均有统计学意义(PAB<0.001,PAc<0.001,
P <o.001)。与C组相比,A,B组的减毛蚴率分别
为48.11%,38.07%,A组的减毛蚴率高于B组。
表2 3组水牛粪便虫卵数与毛蚴数的比较(n=15, ±s)
Table 2 Comparison of number of buffalo dung egg and
miracidia in the 3 groups(n=15, ±s)
2.3 3组肝脏虫卵数的比较与减肝卵率的计算
A,B和c组肝组织虫卵数分别为249.53±
59.21,299.93±54.34,400.77±90.83,经方差分
析差异有统计学意义(F=30.053,P<0.001),经方差
分析两两比较的LSD—t法,A,B和c组肝组织虫卵
两两问差异均有统计学意义(p <0.001,P c<0.001,
P。 <0.oo1)。与c组相比,A,B组的减肝卵率分别
为43.39%,31.95%,A组的减肝卵率高于B组。
3讨论
20世纪80年代中期,根据全球血吸虫病流行
情况及防治进展,WHO提出控制血吸虫病的新策
略,以疾病控制代替以往的传播阻断作为防治目标。
防治措施的重点也从中间宿主控制(灭螺)为主转
移到健康教育与化疗为主f2。 ”,吡喹酮是一种对人
体5种主要血吸虫病f曼氏、埃及、湄公、间插与
日本血吸虫病)都非常有效的药物。全球已对1亿
多例血吸虫感染者及有疫水接触史的可能感染者用
吡喹酮进行了治疗,积累了极为丰富的经验[22]o然
而,已有证据 引表明:曼氏血吸虫对吡喹酮已产生
抗药株,埃及血吸虫病也出现了用吡喹酮难以治愈
的现象。尽管目前还未发现日本血吸虫对吡喹酮敏
感性下降的证据,但是仍需要密切观察日本血吸虫
对吡喹酮是否产生抗药性。事实证明以灭螺和吡喹
酮大规模化疗为主的防治对策并未根本解决血吸虫
病防治问题。
疫苗是控制传染性疾病的有效手段,20世纪
初就有人设想研制血吸虫疫苗来预防和控制血吸虫
病。抗日本血吸虫DNA疫苗的动物实验研究[2 表
明:混和或多价疫苗是未来DNA疫苗的发展方向。
23 kD的表面膜分子是第一个从蠕虫的寄生虫中被
详细描述的分子。它是第4家族(TM4SF)成员,
是一个完整的膜蛋白质,由4个疏水跨膜结构域及
大小不同的胞外亲水结构域组成。这种23 kD蛋白
存在于脊椎动物寄生虫的所有阶段,几乎所有的细
胞都具有这种蛋白。因此,这种蛋白是一个非常好
的疫苗靶标[25-27]。
血吸虫23 kD膜蛋白存在于血吸虫尾蚴、童
虫、晚期童虫和成虫等各期的表膜上,单抗M2经
转移到实验小鼠,能产生一定的被动免疫保护作
用,重组Sm23在小鼠中可以诱导产生40%~50%
的保护作用,表明血吸虫23 kD膜蛋白为一潜在
的疫苗候选抗原[2810当rSj23与福氏佐剂乳化后
免疫注射绵羊证实其具有高度免疫原性,可获得
51.2%~66.1%的减虫率 。zhu等 用SJC23
基因克隆人pcDNA3.1中,构建成SJC23的质粒
DNA,在C57BL/6小鼠可诱导产生26.9%的减虫率,
与IL一12质粒DNA一起免疫则可产生35.4%的减虫
率,而且发现免疫鼠的IL一12和IFN 水平有明显
858 中南大学学报(医学版),2012,37(8)http://www.csumed.org;http://xbyx.xysm.net
升高,但IL_4和IL一10则无变化;表明Sj23DNA疫
苗可诱导产生明显的细胞免疫反应(Th1)。Western
印迹分析大部分实验鼠可产生抗体,表明SjC23DNA
疫苗具有一定的保护作用,可能与SJC23可诱导T细
胞免疫有关,也可能还有体液免疫的参与。Zhu等
用大动物猪作为实验动物,取得了比在小鼠中更好
的免疫保护作用,SJC23组可产生29.2%的减虫率、
50.8%的减雌率和48.2%的减卵率,进一步表明
SJC23可诱导产生较好的保护作用。
本研究以水牛为研究对象,在血吸虫病非疫
区湖南省岳阳县筻口镇的一个天然优良的水牛养
殖基地,采用融合了Hsp70诱导子的日本血吸虫
23 kD膜蛋白DNA疫苗fSjC23一Hsp70)与细胞因
子(IL一12质粒DNA)分子佐剂的联合免疫对水牛的
免疫保护作用进行了观察。与对照组相比,SJC23一
Hsp70+IL一12组和SjC23+IL 12组的减雌率、减虫率、
减粪卵率、减毛蚴率及减肝卵率分别为45.70%和
26.61%,44.5l%和25.84%,41.10%和31.63%,
48.11%和38.07%及43-39%和31.95%,表明多
价SJC23一Hsp70 DNA疫苗对水牛血吸虫病的保护
作用明显高于单价SJC23 DNA疫苗;多价SJC23一
Hsp70+IL一12 DNA疫苗对水牛血吸虫病可产生与
SjC23+IL一12 DNA疫苗对猪的同样较为理想的保护作
用,提示SjC23DNA疫苗是一种有发展前景的疫苗。
本研究严格按盲法实验设计进行,避免了主观
因素的干扰,取得了较好的保护性免疫效果,为研
究抗水牛血吸虫病DNA疫苗提供了新的科学依据
与途径。因水牛个体大,操作有一定的难度,本结
果仅为初步试验,其现场应用价值仍有待进一步研
究证实。
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(本文编辑彭敏宁)