Use of immunogenic moiety of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A as a DNA vaccine in experimentally contaminated mice

Document Type: Immunology

Authors

1 Department of Microbiology, Faculty of Veterinary Medicine, Urmia University, Urmia, Iran

2 Department of Immunology, Faculty of Medicine, Urmia University of Medical Sciences, Urmia, Iran.

3 Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.

Abstract

Background: DNA immunization is an appropriate method to produce an immunological response. Pseudomonas aeruginosa produces exotoxin A which is highly cytotoxic for eukaryotic cells. Since domains II (translocation domain) and 1b of the toxin have antigenic qualities, so they could be  useful candidates to protect against pseudomonas infections. Objectives: To evaluate if recombinant plasmid containing immunogenic domain of exotoxin A might be protective against Pseudomonas aeruginosa infections. Methods: To study the biologic and immunological effects of antigenic domains of exotoxin A, plasmid expression vector (pET28a) containing domain II and 1b of exotoxin was constructed. To evaluate the effects of intracellular recombinant gene expression, BALB/C mice were immunized with the recombinant plasmid and then subjected to third degree thermal injury and the humoral immunity responses were assayed. Results: Immunization with the recombinant plasmid containing translocation and 1b domains of exotoxin A resulted in  increasing antibodies production (IgA and IgG) against Pseudomonas aeruginosa. DNA immunization significantly decreased the bacterial count liver, spleen, blood and inoculated burns after challenging with P. aeruginosa and dramatically improved the survival rate of burn-injured mice. Conclusions: Finally, immunization by gene encoding antigenic products may be a good technique for protection against P. aeruginosa infections.
 

Keywords


Article Title [Persian]

استفاده ازدومین ایمنیزای اگزوتوکسین A از سودوموناس آئروژینوزا به عنوان DNA واکسن در موشهای دارای آلودگی تجربی

Authors [Persian]

  • سحر نوری قراجلر 1
  • ملاحت احمدی 1
  • شهرام شهابی 2
  • بهمن حسینی 3
1 گروه میکروبیولوژی, دانشکده دامپزشکی, دانشگاه ارومیه,ارومیه, ایران
2 گروه ایمونولوژی, دانشکده پزشکی, دانشگاه علوم پزشکی ارومیه, ارومیه, ایران
3 گروه باغبانی, دانشکده کشاورزی, دانشگاه ارومیه, ارومیه, ایران
Abstract [Persian]

روشی مناسب در ایجاد پاسخ ایمنی می باشد. سودوموناس آئروژینوزا تولید کننده DNA زمینه مطالعه: ایمنی زایی توسط
1b(دومین انتقال دهنده) وII اگزوتوکسین آ بوده که برای سلول های یوکاریوتی بسیار کشنده است. از آنجائیکه دومین های
از توکسین دارای خواص آنتی ژنیک هستند، بنابراین می توانند به عنوان نماینده مناسبی جهت ایجاد حفاظت در برابر عفونت های سودوموناسی در نظر گرفته شوند. هدف: هدف از مطالعه حاضر بررسی ایمنی زایی پلاسمید نوترکیب حاوی دومین ایمنی زای اگزوتوکسین آ در برابرعفونتهای سودوموناسی است. روش کار: به منظور مطالعه اثرات بیولوژیک و ایمونولوژیک دومین های آنتی ژنیک
بود ساخته شد. برای بررسی اثرات از اگزوتوکسین آ 1bو II که حاوی دومین های (pET28aاگزوتوکسین آ، پلاسمید بیانی (
توسط پلاسمید نوترکیب ایمن شدند وسپس در آن ها سوختگی BALB/c موش های داخل سلولی ناشی از بیان ژن نوترکیب
درجه سه ایجاد شده و پاسخ های ایمنی همورال عرضیابی شد. نتایج: ایمنی زایی توسط پلاسمید نوترکیب حاوی دومین سودوموناس آئروژینوزا گشت. علیهIgGوIgA از اگزوتوکسین آ منجر به افزایش تولید آنتی بادی های1b انتقالی و
ای منجر به کاهش تعداد باکتری ها در کبد، طحال، خون و محل سوختگی به طور قابل ملاحظهDNA ایمنی زایی توسط
پس از تزریق سودوموناس آئروژینوزا شده وبه طور قابل ملاحظه ای درصد بقاء موش های سوخته شده را افزایش داد. نتیجه گیری نهایی: ایمنی زایی توسط ژن های کد کننده محصولات آنتی ژنیک می تواند روش مناسبی برای محافظت در برابر عفونت های ناشی از سودوموناس آئروژینوزا باشد.

Keywords [Persian]

  • ایمنی زایی توسط DNA
  • اگزوتوکسین A
  • موش
  • سودوموناس آئروژینوزا
 

Baxter, D. (2007) Active and passive immunity, vaccine types, excipients and licensing. Occup Med (Lond). 57: 552-56.

Bayat, E., Kamali, M., Zareei  Mahmoodabadi,  A., Mortazavi, Y., Ebrahim Habibi, A., Amini,  B., Javadi, H.R., Farhadi, N., Faghihi, H. (2010) Isolation, determination and cloning of translocation domain of  exotoxin A  from  Pseudomonas aeruginosa. Kowsar Medical Journal. 15: 149-54.

Chen, T.Y., Lin, C.P., Loa, C.C., Chen, T.L., Shang, H.F., Hwang, J., Hui, C.F. (1999) A nontoxic Pseudomonas aeruginosa exotoxin A induces active Immunity and passive protective antibody against Pseudomonas exotoxin A intoxication. J Biomed Sci. 6: 357-63.

Denis-Mize, K.S., Price, B.M., Baker, N.R., Galloway, D. (1999) Analysis of Immunization  with DNA encoding Pseudomonas aeruginosa exotoxin A. FEMS Immunol Med Microbiol.  27: 147- 54.

Fujimura, T., Suzuki, T., Mitsuyama, M, Saito,  H.,  Nomoto, K. (1989) Antibody independent   Protection against  Pseudomonas aeruginosa infection  in mice after  treatment  with a  homologus strain vaccine. J Med Microbial. 28: 101-8.

Harkness,  J.E. (1993) A practitioners guide to Domestic Rodents. American Animal Hospital Association. Lakewood, USA.

Hertle, R., Mrsny, R., Fitzgerald, D.J. (2001) Dual–function vaccine for Pseudomonas aeruginosa: characterization of chimeric exotoxin A– Pilin Protection. Infect Immun. 69: 6962-69.

Hosseini  Jazani,  N., Parsania,  S., Sohrabpour, M., Mazloomi,  E., Karimzad, M., Shahabi,  SH. (2010) Naloxone and alum synergistically augment adjuvant activities of each other in a mouse vaccine  model of Sallmonella typhimurium infection. Immunobiology. 6: 744-51.

Hung, C.F., Cheng, W.F., Hsu, K.F., Chai, C.Y., He, L., Ling, M., WU, T.C. (2001) Cancer immunotherapy using a DNA vaccine encoding the  translocation  domain of a bacterial toxin linked to a tumor antigen. Cancer Res. 61: 3698-3703.

Khan, A., Cerniglia, C. (1994) Detection of Pseudomonas aeruginosa from clinical environmental samples by amplification of the exotoxin A gene using PCR. Appl Environ Microbiol. 60: 3739-45.

Kinoshita, M., Shinomiya, N., Ono,  S., Tsujmoto, H., Kawabata, T., Matsumoto, A., Hiraide, H., Seki, S. (2006) Restoration of natural IgM production from liver B cells by Exogenous Il-18 improves the survival of burn injured mice infected with  Pseudomonas aeruginosa. J Immunol. 177: 4627-35.

Lang, A.B., Horn,  M.P., Imboden,  M.A., Zuercher,  A.W. (2004) Prophylaxis and therapy of Pseudomonas aeruginosa infection  in cystic fibrosis and unocompromised patients. Vaccine. 22: S44-S48.

Manafi, A., Kohanteb, J., Mehrabani, D., Japoni, A., Amini, M., Naghmachi, M., Zaghi,  A.H., Khalili, N. (2009) Active immunization using exotoxin  A confers protection against Pseudomonas aeruginosa infection in mouse burn model. BMC Microbiol. 9: 23-27.

Mcvay, C.S., Velasquez, M., Fralik, J.A. (2007) Phage therapy of Pseudomonas aeruginosa  infection in a mouse burn wound model. Antimicrob Agents Chemother. 51: 1934-38.

Nouri Gharajelar, S., Ahmadi, M., Hosseini, B. (2013) Cloning and expression of the immunogenic moiety of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A. Biological Journal of Microorganism. 1: 7-14.

Pavlovskis, O.R., Edman, D.C., Leppla, SH., Wretlind, B., Lewis, L.R., Martin, K.E. (1981)Protection against toxoids, experimental Pseudomonas aeruginosa infection in mice by active immunization with Exotoxin A. Infect Immun. 32: 681-89.

Pollack, M. (1983) The role of exotoxin A in Pseudomonas disease And  Immunity. Rev Infect Dis. 5: S979-84.

Rumbaugh, K.P., Griswold, J.A., Iglewski, B.H., Hamood, A.N. (1999) Contribution of quorum sensing to the virulence of  Pseudomonas aeruginosa in burn wound infections. Infect Immun. 67: 5854-62.

Staczek, J., Gilleland, L.B., Vanderhyde, H.C., Gilleland, J.R. (2003) DNA vaccines against chronic lung infections by Pseudomonas aeruginosa. FEMS Immunol Med Microbiol. 37: 147-53.

Wahren, B., Liu, M.A. (2014) DNA vaccines: Recent developments and the future. Vaccines. 2: 785-796.

Whalen, R.G. (1996) DNA vaccines for emerging infectious diseases. Emerg Infect Dis. 2: 168-175.