Published November 5, 2018 | Version v1
Publication Open

Nasal immunization with recombinant chimeric pneumococcal protein and cell wall from immunobiotic bacteria improve resistance of infant mice to Streptococcus pneumoniae infection

Creators

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. St Petersburg University
  • 3. Institute of Experimental Medicine

Description

Respiratory tract infections and invasive disease caused by Streptococcus pneumoniae in high-risk groups are a major global health problem. Available human vaccines have reduced immunogenicity and low immunological memory in these populations, as well as high cost as a public health strategy in poor communities. In addition, no single pneumococcal protein antigen has been able to elicit protection comparable to that achieved using protein-polysaccharide conjugate vaccines. In this context, chimeric pneumococcal proteins raise as potential good vaccine candidates because of their simplicity of production and reduced cost. The aim of this work was to study whether the nasal immunization of infant mice with the recombinant chimeric pneumococcal protein (PSFP) was able to improve resistance to S. pneumoniae, and whether the immunomodulatory strain Lactobacillus rhamnosus CRL1505 or its cell wall (CW1505) could be used as effective mucosal adjuvants. Our results showed that the nasal immunization with PSPF improved pneumococcal-specific IgA and IgG levels in broncho-alveolar lavage (BAL), reduced lung bacterial counts, and avoided dissemination of pneumococci into the blood. Of interest, immunization with PSPF elicited cross-protective immunity against different pneumococcal serotypes. It was also observed that the nasal immunization of infant mice with PSPF+CW1505 significantly increased the production of pneumococcal-specific IgA and IgG in BAL, as well as IgM and IgG in serum when compared with PSPF alone. PSPF+CW1505 immunization also improved the reduction of pneumococcal lung colonization and its dissemination in to the bloodstream when compared to PSPF alone. Our results suggest that immunization with PSPF together with the cell wall of the immunomodulatory strain L. rhamnosus CRL1505 as a mucosal adjuvant could be an interesting alternative to improve protection against pneumococcal infection in children.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد التهابات الجهاز التنفسي والأمراض الغازية التي تسببها المكورات العقدية الرئوية في المجموعات عالية الخطورة مشكلة صحية عالمية رئيسية. أدت اللقاحات البشرية المتاحة إلى تقليل المناعة وانخفاض الذاكرة المناعية لدى هؤلاء السكان، فضلاً عن التكلفة العالية كاستراتيجية للصحة العامة في المجتمعات الفقيرة. بالإضافة إلى ذلك، لم يتمكن أي مستضد بروتيني للمكورات الرئوية من الحصول على حماية مماثلة لتلك التي تحققت باستخدام لقاحات البروتين وعديد السكاريد المترافقة. في هذا السياق، ترتفع بروتينات المكورات الرئوية الخيمرية كمرشحين جيدين محتملين للقاح بسبب بساطة إنتاجها وانخفاض تكلفتها. كان الهدف من هذا العمل هو دراسة ما إذا كان التحصين الأنفي للفئران الرضع ببروتين المكورات الرئوية الخيمرية المؤتلف (PSFP) قادرًا على تحسين مقاومة S. pneumoniae، وما إذا كان يمكن استخدام سلالة الملبنة الملبنة CRL1505 أو جدارها الخلوي (CW1505) كمواد مساعدة مخاطية فعالة. أظهرت نتائجنا أن التحصين الأنفي باستخدام PSPF أدى إلى تحسين مستويات IgA و IgG الخاصة بالمكورات الرئوية في الغسيل القصبي السنخي (BAL)، وانخفاض عدد بكتيريا الرئة، وتجنب انتشار المكورات الرئوية في الدم. ومما يثير الاهتمام، أن التحصين بعامل الحماية من المكورات الرئوية (PSPF) أثار مناعة متقاطعة ضد الأنماط المصلية المختلفة للمكورات الرئوية. ولوحظ أيضًا أن التحصين الأنفي للفئران الرضيعة بعامل حماية من الغلوبولين المناعي + CW1505 زاد بشكل كبير من إنتاج الغلوبولين المناعي أ (IgA) و الغلوبولين المناعي ج (IgG) الخاصين بالمكورات الرئوية في BAL، بالإضافة إلى الغلوبولين المناعي م (IgM) و الغلوبولين المناعي ج (IgG) في المصل عند مقارنته بعامل حماية من الغلوبولين المناعي وحده. كما أدى تحصين PSPF+ CW1505 إلى تحسين الحد من استعمار الرئة بالمكورات الرئوية وانتشاره في مجرى الدم عند مقارنته بـ PSPF وحده. تشير نتائجنا إلى أن التحصين بـ PSPF جنبًا إلى جنب مع جدار خلية السلالة المناعية L. rhamnosus CRL1505 كمساعد مخاطي يمكن أن يكون بديلاً مثيرًا للاهتمام لتحسين الحماية من عدوى المكورات الرئوية عند الأطفال.

Translated Description (French)

Les infections des voies respiratoires et les maladies invasives causées par Streptococcus pneumoniae dans les groupes à haut risque constituent un problème de santé mondial majeur. Les vaccins humains disponibles ont une immunogénicité réduite et une faible mémoire immunologique dans ces populations, ainsi qu'un coût élevé en tant que stratégie de santé publique dans les communautés pauvres. De plus, aucun antigène protéique pneumococcique unique n'a été capable d'obtenir une protection comparable à celle obtenue en utilisant des vaccins conjugués protéine-polysaccharide. Dans ce contexte, les protéines pneumococciques chimériques se présentent comme de bons candidats vaccins potentiels en raison de leur simplicité de production et de leur coût réduit. L'objectif de ce travail était d'étudier si l'immunisation nasale de souris nourrissons avec la protéine pneumococcique chimérique recombinante (PSFP) était capable d'améliorer la résistance à S. pneumoniae, et si la souche immunomodulatrice Lactobacillus rhamnosus CRL1505 ou sa paroi cellulaire (CW1505) pouvait être utilisée comme adjuvants muqueux efficaces. Nos résultats ont montré que l'immunisation nasale par PSPF améliorait les taux d'IgA et d'IgG spécifiques du pneumocoque dans le lavage broncho-alvéolaire (LBA), réduisait le nombre de bactéries pulmonaires et évitait la dissémination des pneumocoques dans le sang. Il est intéressant de noter que l'immunisation par PSPF a suscité une immunité protectrice croisée contre différents sérotypes de pneumocoques. Il a également été observé que l'immunisation nasale des souris nourrissons avec PSPF+ CW1505 augmentait significativement la production d'IgA et d'IgG spécifiques du pneumocoque dans la LBA, ainsi que d'IgM et d'IgG dans le sérum par rapport au PSPF seul. La vaccination PSPF+ CW1505 a également amélioré la réduction de la colonisation pulmonaire par le pneumocoque et sa diffusion dans la circulation sanguine par rapport à la PSPF seule. Nos résultats suggèrent que l'immunisation par PSPF avec la paroi cellulaire de la souche immunomodulatrice L. rhamnosus CRL1505 comme adjuvant muqueux pourrait être une alternative intéressante pour améliorer la protection contre l'infection pneumococcique chez les enfants.

Translated Description (Spanish)

Las infecciones del tracto respiratorio y las enfermedades invasivas causadas por Streptococcus pneumoniae en grupos de alto riesgo son un importante problema de salud mundial. Las vacunas humanas disponibles tienen una inmunogenicidad reducida y una baja memoria inmunológica en estas poblaciones, así como un alto costo como estrategia de salud pública en las comunidades pobres. Además, ningún antígeno proteico neumocócico ha sido capaz de provocar una protección comparable a la lograda utilizando vacunas conjugadas de proteína-polisacárido. En este contexto, las proteínas neumocócicas quiméricas se presentan como posibles buenas candidatas a vacuna debido a su simplicidad de producción y reducción de costes. El objetivo de este trabajo fue estudiar si la inmunización nasal de ratones lactantes con la proteína neumocócica quimérica recombinante (PSFP) fue capaz de mejorar la resistencia a S. pneumoniae, y si la cepa inmunomoduladora Lactobacillus rhamnosus CRL1505 o su pared celular (CW1505) podrían utilizarse como adyuvantes mucosos eficaces. Nuestros resultados mostraron que la inmunización nasal con PSPF mejoró los niveles de IgA e IgG específicos de neumococos en el lavado broncoalveolar (BAL), redujo los recuentos bacterianos pulmonares y evitó la diseminación de neumococos a la sangre. De interés, la inmunización con PSPF provocó inmunidad de protección cruzada contra diferentes serotipos neumocócicos. También se observó que la inmunización nasal de ratones lactantes con PSPF+ CW1505aumentó significativamente la producción de IgA e IgG específicas de neumococo en BAL, así como IgM e IgG en suero en comparación con PSPF solo. La inmunización con PSPF+ CW1505 también mejoró la reducción de la colonización pulmonar neumocócica y su diseminación al torrente sanguíneo en comparación con PSPF sola. Nuestros resultados sugieren que la inmunización con PSPF junto con la pared celular de la cepa inmunomoduladora L. rhamnosus CRL1505 como adyuvante mucoso podría ser una alternativa interesante para mejorar la protección contra la infección neumocócica en niños.

Files

journal.pone.0206661&type=printable.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7d192cd1fabf8f662555a82e850df1e5
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يحسن التحصين الأنفي ببروتين المكورات الرئوية الخيمرية المؤتلف وجدار الخلية من البكتيريا المناعية الحيوية مقاومة الفئران الرضيعة لعدوى المكورات الرئوية العقدية
Translated title (French)
L'immunisation nasale avec une protéine pneumococcique chimérique recombinante et une paroi cellulaire provenant de bactéries immunobiotiques améliore la résistance des souris nourrissons à l'infection par Streptococcus pneumoniae
Translated title (Spanish)
La inmunización nasal con proteína neumocócica quimérica recombinante y la pared celular de bacterias inmunobióticas mejora la resistencia de los ratones lactantes a la infección por Streptococcus pneumoniae

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2899817126
DOI
10.1371/journal.pone.0206661

Is supplement to
https://openalex.org/W4221125579 (Other)
https://openalex.org/W3120613299 (Other)
https://openalex.org/W2811461221 (Other)
https://openalex.org/W2568586953 (Other)
https://openalex.org/W2409093871 (Other)
https://openalex.org/W2385758516 (Other)
https://openalex.org/W2142659428 (Other)
https://openalex.org/W2017436249 (Other)
https://openalex.org/W2017369909 (Other)
https://openalex.org/W1578611952 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1655860314
  • https://openalex.org/W1758088046
  • https://openalex.org/W1965237336
  • https://openalex.org/W1974500659
  • https://openalex.org/W1992975364
  • https://openalex.org/W2013827316
  • https://openalex.org/W2035671496
  • https://openalex.org/W2037870996
  • https://openalex.org/W2049091796
  • https://openalex.org/W2065779118
  • https://openalex.org/W2072883107
  • https://openalex.org/W2082545176
  • https://openalex.org/W2144186582
  • https://openalex.org/W2161291046
  • https://openalex.org/W2166606581
  • https://openalex.org/W2167924062
  • https://openalex.org/W2519439917
  • https://openalex.org/W2559315281
  • https://openalex.org/W2565659762
  • https://openalex.org/W2594377861
  • https://openalex.org/W2598515318
  • https://openalex.org/W2723539103
  • https://openalex.org/W2742477472
  • https://openalex.org/W2748385467
  • https://openalex.org/W2754580635
  • https://openalex.org/W2762135578
  • https://openalex.org/W2767201581
  • https://openalex.org/W341351738
  • https://openalex.org/W603441612