Comparison of immune responses elicited by adjuvanted tachyzoite lysate vaccines developed from two different toxoplasma gondii strains isolated in Turkey

Türkiye'de izole edilen iki farklı toxoplasma gondii suşundan üretilen adjuvanlı takizoit eriyik protein aşılarının uyardığı immün yanıtların karşılaştırılması

CEYLAN POLAT,SULTAN GÜLÇE İZ,MERT DÖŞKAYA,Hüseyin CAN,AYŞE CANER,Aysu DEĞİRMENCİ,ERDAL BALCAN,ADNAN YÜKSEL GÜRÜZ

Abstract

Toxoplasma gondii the causative agent of toxoplasmosis is an obligate intracellular parasite with a wide host range including all warm-blooded animals and birds. T.gondii infection causes congenital toxoplasmosis in newborns and this may lead to fetal anomalies, retinochoroiditis leading to blindness, lethal toxoplasmic encephalitis in immune compromised patients, and organ failure in transplantation patients. The pathogenesis of toxoplasmosis change due to differences in the specific immune response elicited by diverse T.gondii strains. The protective immunity against toxoplasmosis is conferred by cellular immune responses. In the present study, two different strains isolated from Turkey named T.gondii Ankara and Ege were used to evaluate the types of humoral and cellular immune responses elicited by adjuvanted tachyzoite protein vaccines in an animal model. In the study, 6-8 weeks old female BALB/c mice were used and six study groups (each contains three mice) were composed for vaccination. The first and second groups were vaccinated with T.gondii Ankara and Ege (TAnkPE and TEgePE, respectively) tacyhzoite lysates, the third and fourth groups were vaccinated by tacyhzoite lysates adjuvanted with Freunds adjuvant (TAnkPE-Freund; TEgePE-Freund, respectively). The fifth and sixth groups were vaccinated with PBS and Freunds adjuvant as controls. Immunization of the animals was performed two times at three weeks intervals. The serum samples were collected before vaccination and after each vaccination to determine the IgG response by Western blotting, and IgG1 and IgG2a responses by ELISA. To determine the cellular immune response, CD8/CD4 cell ratio, intracellular IFN-γ and IL-4 levels were determined in stimulated spleen cells grown in cell culture systems by flow cytometry. Toxoplasma IgG antibodies were only detected in TAnkPE-Freund group. IgG1 and IgG2a responses did not increase in any vaccination groups and there was not any polarization towards IgG1 or IgG2a. There was no significant increase in CD8/CD4 ratio of stimulated spleen cells. IFN-γ level was increased in only TAnkPE-Freund vaccination group, however IL-4 levels were increased in TAnkPE-Freund, TEgePE-Freund and TEge- PE groups. Our data showed that TAnkPE-Freund vaccine led to increase in IgG and IFN-γ responses in BALB/c mice, however, tachyzoite lysate vaccines developed in this study did not induce sufficient protective immune response against toxoplasmosis. Thus, use of specific immunogenic proteins must be taken into consideration in the future vaccine development studies against toxoplasmosis.

Özet

Toxoplasma gondii, çok geniş konak aralığında, sıcak kanlı hayvanlarda ve kuşlarda enfeksiyon oluşturabilen zorunlu hücre içi bir parazittir. İnsanlarda T.gondii enfeksiyonu, yeni doğanlarda fetal anomalilere yol açan konjenital toksoplazmoz, körlüğe sebep olan retinokoroidit, immün sistem yetmezliği olan kişilerde fatal seyreden toksoplazmik ensefalit ve organ nakli yapılanlarda organ reddi ve ölüme sebep olmaktadır. Farklı T.gondii suşlarının hayvan modellerinde uyardıkları immün yanıta bağlı olarak, oluşturdukları patogenez de değişiklik göstermektedir. Toksoplazmoza karşı korunmada hücresel immün yanıtın daha önemli olduğu belirtilmektedir. Bu çalışmada, ülkemizde izole edilen T.gondii Ankara ve Ege suşlarından üretilen adjuvanlı takizoit protein aşılarının hayvan modellerinde uyardığı hümoral ve hücresel immün yanıt tiplerinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada 6-8 haftalık dişi BALB/c fareler kullanılmış ve aşılama için her biri üç adet fare içeren altı grup oluşturulmuştur. Birinci ve ikinci grup T.gondii Ankara ve Ege (TAnkPE; TEgePE) takizoit eriyiği ile, üçüncü ve dördüncü grup Freund adjuvanı ile birleştirilmiş TAnkPE (TAnkPE-Freund) ve TEgePE (TEgePE-Freund) takizoit eriyiği ile, kontrol grupları olan beşinci ve altıncı gruplar ise PBS ve Freund adjuvanı ile aşılanmıştır. Hayvanların immünizasyonu üç hafta aralıklarla iki kez yapılmıştır. Aşılama öncesi ve her aşılama sonrası alınan serum örneklerinde Western blot yöntemiyle IgG yanıtı, ELISA testi ile IgG1 ve IgG2a yanıtları araştırılmıştır. Hücresel immün yanıtları belirlemek için, hücre kültürü ortamında uyarılan dalak hücrelerinin CD8/CD4 oranı, hücre içi IFN-γ ve IL-4 sitokinleri akış sitometrisi ile ölçülmüştür. Çalışmamızda, Toxoplasma IgG antikorları sadece TAnkPE-Freund aşısı uygulanan grupta saptanmış; IgG1 ve IgG2a antikor yanıtlarının hiçbir aşılama grubunda artmadığı tespit edilmiş, IgG1 veya IgG2a yönünde belirgin bir polarizasyon olmadığı belirlenmiştir. Aşılanan grupların hiçbirisinde uyarılmış dalak hücrelerinde CD8/CD4 oranında değişiklik saptanmamıştır. IFN-γ üretimi sadece TAnkPE-Freund ile aşılanan grupta artarken; IL-4 üretimi TAnkPE-Freund, TEgePE-Freund ve TEgePE ile aşılanan gruplarda artmıştır. Çalışmamızın verileri, TAnkPE-Freund aşısının BALB/c farelerinde IgG ve IFN-γ yanıtlarını artırdığını göstermiş, ancak toksoplazmoza karşı geliştirdiğimiz bu eriyik protein aşılarının koruyucu immün yanıtı yeterince uyarmadıkları saptanmıştır. Bu nedenle ileride yapılacak olan aşı çalışmalarında daha özgül proteinlerin kullanılması yönünde kanaat oluşmuştur.