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副猪嗜血杆菌是一种定殖于猪上呼吸道的革兰氏阴性菌,可引起猪的副猪嗜血杆菌病。目前已鉴定出15种血清型,同一地域不同时间流行的血清型可能不同,同一地域同一血清型间毒株毒力也存在差异。副猪嗜血杆菌是猪上呼吸道的常在菌,几乎所有的猪都存在隐性感染,当某些免疫抑制性疾病发生时,此病就会暴发,给养殖业带来巨大损失。由于抗生素的滥用,细菌产生强大的耐药性,所以接种疫苗成为预防和治疗副猪嗜血杆菌病的最有效手段。现有的副猪嗜血杆菌病商业疫苗主要为二价灭活疫苗,但不同地区优势菌株血清型不一,流行的血清型往往超过两种,且疫苗对非同型流行菌株交叉保护力弱,这就增加了免疫失败的几率。所以研制具有广泛交叉保护作用的疫苗是必要的。
本研究对2017-2018年河南省副猪嗜血杆菌分离株进行血清学分型,同时以河南的流行菌株基因组为模板,选择主要保护性抗原基因进行扩增和原核表达,用Western Blot分析其反应原性;将表达蛋白免疫小鼠,评价其免疫原性,为亚单位疫苗的研发提供依据。本研究主要从以下三个方面展开:
1、河南省副猪嗜血杆菌的分离鉴定
为了解河南省副猪嗜血杆菌病的流行情况,对2017至2018年采自河南省不同地区的疑似病料进行细菌的分离、形态学观察、培养特征鉴定、PCR鉴定及分型。共鉴定出副猪嗜血杆菌15株,血清型分别为1、2、4、5、7和13型,另有一株不可分型。其中,血清型1型2株,分别命名为XX-3和HB-1;血清型2型1株,命名为XX-4;血清型4型2株,分别命名为JZ-1和KF-2;血清型5型4株,分别命名为LY-1、DF-1、XX-2和KF-1;血清型7型2株,分别命名为SQ-2和XX-1;血清型13型3株,分别命名为NY-1、MZ-1和ZM-1;还有不可分型1株,命名为SQ-1。结果表明,河南省存在多个副猪嗜血杆菌血清型,不同地区血清型不一,4、5和13型为优势血清型。
2、副猪嗜血杆菌主要保护性抗原基因的原核表达
以血清型5型HPS为模板克隆了外膜蛋白(D15)、分泌蛋白(afuA)、细胞致死膨胀毒素(cdtC)、转铁结合蛋白(tbpB)和寡肽透过酶(oppA)等五个基因,同时扩增了血清型4型、13型的外膜蛋白(D15)基因,进行原核表达载体的构建,用IPTG进行诱导表达,然后进行重组蛋白的纯化。利用Western blot进行鉴定,结果显示,afuA、tbpB、D15和oppA等蛋白以包涵体形式表达,cdtC蛋白以可溶性形式表达。经Western blot检测,D15、afuA、oppA、tbpB和cdtC蛋白分别在49、33、59、42和23kD处有目的条带,与预期结果相符,结果表明保护性抗原蛋白实现正确表达。
3、表达的保护性抗原蛋白的免疫原性评价
将单个蛋白和混合蛋白免疫小鼠后IgG抗体水平检测、脾淋巴细胞增殖试验、血清杀菌试验、攻毒保护试验等方法来评估重组蛋白的免疫原性。与对照组相比,熏组蛋白能够诱导小鼠产生特异性抗体,IgG分型试验结果表明表达蛋白免疫小鼠后均能引起机体产生IgG1型和IgG2a型抗体。脾淋巴增殖试验和细胞因子检测结果显示免疫组小鼠均可产生明显的增殖性T细胞免疫反应,1L-2、IL-4和IFN-γ等细胞因子水平与对照组相比明显升高。由此可见,重组蛋白可诱导机体即产生体液免疫又产生细胞免疫。血清杀菌结果显示小鼠免疫重组蛋白后产生的血清对不同血清型菌株都具有一定的杀菌或抑菌作用。攻毒保护试验结果表明单个蛋白组中蛋白cdtC、afuA和D15对血清4型菌株的保护率均为57%;对5型菌株的保护率分别为57%、71%、85%;对13型菌株的保护率分别是85%、57%、71%。混合蛋白组中D15+afuA+tbpB和4+5+13D15组对4型HPS感染的保护率均为71%;对5型菌株的保护率为85%和71%;对13型菌株的保护率为85%和71%。本研究在小鼠上评价了表达的保护性抗原蛋白的免疫原性,为研制HPS交叉保护性疫苗提供了数据支撑。
本研究对2017-2018年河南省副猪嗜血杆菌分离株进行血清学分型,同时以河南的流行菌株基因组为模板,选择主要保护性抗原基因进行扩增和原核表达,用Western Blot分析其反应原性;将表达蛋白免疫小鼠,评价其免疫原性,为亚单位疫苗的研发提供依据。本研究主要从以下三个方面展开:
1、河南省副猪嗜血杆菌的分离鉴定
为了解河南省副猪嗜血杆菌病的流行情况,对2017至2018年采自河南省不同地区的疑似病料进行细菌的分离、形态学观察、培养特征鉴定、PCR鉴定及分型。共鉴定出副猪嗜血杆菌15株,血清型分别为1、2、4、5、7和13型,另有一株不可分型。其中,血清型1型2株,分别命名为XX-3和HB-1;血清型2型1株,命名为XX-4;血清型4型2株,分别命名为JZ-1和KF-2;血清型5型4株,分别命名为LY-1、DF-1、XX-2和KF-1;血清型7型2株,分别命名为SQ-2和XX-1;血清型13型3株,分别命名为NY-1、MZ-1和ZM-1;还有不可分型1株,命名为SQ-1。结果表明,河南省存在多个副猪嗜血杆菌血清型,不同地区血清型不一,4、5和13型为优势血清型。
2、副猪嗜血杆菌主要保护性抗原基因的原核表达
以血清型5型HPS为模板克隆了外膜蛋白(D15)、分泌蛋白(afuA)、细胞致死膨胀毒素(cdtC)、转铁结合蛋白(tbpB)和寡肽透过酶(oppA)等五个基因,同时扩增了血清型4型、13型的外膜蛋白(D15)基因,进行原核表达载体的构建,用IPTG进行诱导表达,然后进行重组蛋白的纯化。利用Western blot进行鉴定,结果显示,afuA、tbpB、D15和oppA等蛋白以包涵体形式表达,cdtC蛋白以可溶性形式表达。经Western blot检测,D15、afuA、oppA、tbpB和cdtC蛋白分别在49、33、59、42和23kD处有目的条带,与预期结果相符,结果表明保护性抗原蛋白实现正确表达。
3、表达的保护性抗原蛋白的免疫原性评价
将单个蛋白和混合蛋白免疫小鼠后IgG抗体水平检测、脾淋巴细胞增殖试验、血清杀菌试验、攻毒保护试验等方法来评估重组蛋白的免疫原性。与对照组相比,熏组蛋白能够诱导小鼠产生特异性抗体,IgG分型试验结果表明表达蛋白免疫小鼠后均能引起机体产生IgG1型和IgG2a型抗体。脾淋巴增殖试验和细胞因子检测结果显示免疫组小鼠均可产生明显的增殖性T细胞免疫反应,1L-2、IL-4和IFN-γ等细胞因子水平与对照组相比明显升高。由此可见,重组蛋白可诱导机体即产生体液免疫又产生细胞免疫。血清杀菌结果显示小鼠免疫重组蛋白后产生的血清对不同血清型菌株都具有一定的杀菌或抑菌作用。攻毒保护试验结果表明单个蛋白组中蛋白cdtC、afuA和D15对血清4型菌株的保护率均为57%;对5型菌株的保护率分别为57%、71%、85%;对13型菌株的保护率分别是85%、57%、71%。混合蛋白组中D15+afuA+tbpB和4+5+13D15组对4型HPS感染的保护率均为71%;对5型菌株的保护率为85%和71%;对13型菌株的保护率为85%和71%。本研究在小鼠上评价了表达的保护性抗原蛋白的免疫原性,为研制HPS交叉保护性疫苗提供了数据支撑。