Immunogenic Properties of Capsular Polysaccharides (CP5) against Methicillin Resistant Staphylococcus aureus in Rats

الموضوعات

طب

الملخص

The present study aimed to investigate active immunization strategies using capsular polysaccharides (CP5) in protection against Staphylococcus aureus clinical isolates in animal models of infection in order to provide protection against various Methicillin Resistant Staphylococcus aureus in the acute fatal bacteremia model. A total of 180 different clinical samples were collected from patients who were admitted to the main hospitals in Babylon province; Hilla Teaching Hospital and Babylon Teaching Hospital for Maternity and Children in Al-Hilla city during the period from January till November 2020. Samples obtained included blood, urine, cerebrospinal fluid, burns, wounds, and others (bronchial fluid, abscess). Among 180 clinical samples, 46 (25.5%) gave positive growth on ordinary culture media while 134 (74.5%) gave no growth, yielding 46 bacterial isolates identified using biochemical tests, Vitek2-system ID cards, and Analytical Profile Index (API) system. Results revealed that out of 46 culture-positive samples, a high rate of isolation 16 (34.7%) was found in urine samples, followed by 15 wound (burn) samples (32.6%), blood 12 (26.1%), abscess 2 (4.3%), while only one sample (2.1%) from bronchial fluid showed positive growth. Among 46 positive cultures, 22 (47.82%) were Gram-positive and 24 (52.17%) were Gram-negative bacteria. Among 22 Gram-positive bacterial isolates, 17 belonged to Coagulase-negative Staphylococci (CoNS) and 5 were identified as S. aureus. All 5 S. aureus isolates were tested for methicillin resistance using cefoxitin as an indicator of MRSA according to CLSI guidelines. Molecular detection of Staphylococcal cassette chromosome; mecA and capsular polysaccharides (CP5) genes revealed that 5 S. aureus isolates carried the mecA gene and one isolate (A.MS isolate) had capsular polysaccharides (CP5) gene. Isolation, extraction, and partial purification of capsular polysaccharide 5 (CP5) from local methicillin-resistant S. aureus isolates (A.MS isolate) was carried out using previous methods with modifications. This is the first study in Iraq. Chemical composition of the partially purified extract of S. aureus capsular polysaccharide 5 (CP5) from A.MS isolate was measured by UV-visible spectrophotometer. The results found that the absorption of CP5 at 206 nm was 0.279; Conc. 6 μg/mL, the absorption of protein (0.017); Conc. 3.4 μg/mL at 280 nm, and the absorption of nucleic acid content (0.018); Conc. 3.6 μg/mL at 260 nm. Concentration of the partial extract of S. aureus CP5 was 6 mg/L. The present study aimed to investigate active immunization strategies using CP5 emulsified with polysorbate 80 (Tween-80) in animal models. In the experimental group, 8 female rats were treated intraperitoneally with CP5-Tween80 in two doses (50 μg/10 μL per animal, 7 days between doses), and the control group (8 female rats) received phosphate buffer saline in two doses (10 μL per animal). After 3 weeks, blood was collected for hematological and serological analysis before challenge dose. At 30 days after the first immunization, rats were challenged intraperitoneally with 0.5 mL inoculum containing 10^7 CFU S. aureus. The degree of protection was assessed by the number of rats surviving 7 days after infection. Blood samples were collected to measure total and differential leukocytes, bactericidal power, interleukin-4 (IL-4), and interleukin-12p40 (IL-12p40) by ELISA before and after the challenge dose. Hematological analysis before challenge showed non-significant increase in total leukocyte count (TLC) in group I (11093 cells/mm³) compared with group II (9650 cells/mm³), p < 0.05. Differential leukocyte counts were not significantly different. IL-4 levels increased significantly in group I (4.775 pg/mL) compared with group II (0.709 pg/mL), p < 0.05. IL-12p40 levels showed no significant change (group I: 7.496 pg/mL, group II: 12.115 pg/mL, p < 0.05). Bactericidal power of blood showed higher clearance in group I (71.5%) compared with group II (33.4%). After challenge dose, TLC significantly increased in group I (9407 cells/mm³) compared with group II (4682 cells/mm³), p < 0.05. IL-4 levels were significantly higher in group I (8.6676 pg/mL) than group II (2.8531 pg/mL), p < 0.05. IL-12p40 showed non-significant change (group I: 10.483 pg/mL; group II: 5.792 pg/mL, p < 0.05). Histopathological examination of spleen slices showed white pulp enlargement with lymphoid follicular changes in group I, while control group slices showed shrinkage and infiltration. The study concluded that CP5 extracted from A.MS S. aureus isolate improved immune responses against MRSA, enhancing humoral immunity and inducing histopathological changes in spleen that stimulate immune defense against antigens.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0b593190-da43-4650-aa8b-1a7e7720fd5a

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

995692_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

الخصائص المناعية لمتعدد السكريات المحفظي ضد المكورات العنقودية ذهبية المقاومة للمثسلين في الجرذان

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"أمل محمد سعيد محمد جواد الموسوي","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"علاء هاني الجراخ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Immunogenic Properties of Capsular Polysaccharides (CP5) against Methicillin Resistant Staphylococcus aureus in Rats

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تهدف الدراسة الحالية إلى التحري عن الخواص المناعية والفعالية الوقائية للسكريات الكبسولية (CP5) في الوقاية من العدوى المتسببة عن بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للمثسلين في نماذج الحيوانات، لغرض توفير حماية ضد مختلف الإصابات البكتيرية الحادة المتسببة عن الإصابة ببكتيريا المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للمثسلين، من خلال حقن سكريات الكبسولة مباشرة لتحفيز الاستجابة المناعية (على عكس التحفيز بواسطة سطح البكتيريا) وذلك بزيادة فعالية التحفيز للمستضد في نموذج الحيوانات تحت الاختبار. تم جمع 180 نموذجاً لعينات سريرية مختلفة من المرضى الوافدين إلى عدد من المستشفيات الرئيسية في محافظة بابل (مستشفى الحلة التعليمي، مستشفى الحلة التعليمي للولادة والأطفال، ومستشفى الإمام الصادق التعليمي) خلال الفترة من كانون الأول إلى تشرين الثاني 2020. وتم استثناء المرضى الذين سبق لهم الدخول للمستشفى مسبقاً. شملت النماذج المجموعة عينات الدم، البول، سائل النخاع الشوكي، جروح الحروق، وغيرها. بينت نتائج الدراسة أنه من مجموع 180 عينة سريرية، فإن 46 منها (25.5%) أظهرت نمو بكتيري موجب على الأوساط الزرعية الاعتيادية، فيما لم تظهر 134 عينة سريرية (74.4%) نمواً موجباً. تم الحصول على 46 عزلة بكتيرية مشخصة بواسطة الاختبارات الكيميائية الحيوية، نظام Vitek2، ونظام أشرطة API. وتم الحصول على العزلات البكتيرية من عينات البول 16 (34.7%)، الحروق 15 (32.6%)، الدم 12 (26.1%)، الخراج 2 (4.3%)، والسائل القصبي 1 (2.1%). أظهرت نتائج الزرع البكتيري أن 22 عزلة (47.82%) كانت موجبة لصبغة غرام و24 عزلة (52.17%) كانت سالبة لصبغة غرام. من مجموع 22 عزلة موجبة لصبغة غرام، وجد أن 17 عزلة كانت عائدة لمجموعة المكورات العنقودية السالبة لأنزيم الكوأوكيوليز (CoNS) وخمس عزلات تم تشخيصها على أنها S. aureus. أظهرت جميع العزلات الخمسة S. aureus نمط متعدد المقاومة لمقاومة المثسلين باستخدام أقراص السفوكستين حسب CLSI، وبالاعتماد على تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل، أظهرت النتائج امتلاك جميع العزلات الخمسة لجين mecA، في حين أظهرت عزلة واحدة امتلاك جين متعدد السكريات الخامس للكبسولة (CP5 gene) وهي العزلة (A.MS isolate). تم العزل والاستخلاص والتنقية الجزئية لمتعدد البولي سكرايد الخامس من عزلات S. aureus المحلية المقاومة للمثسلين (A.MS isolate) باستخدام طريقة مبتكرة ومحورة لأول مرة في هذه الدراسة، من خلال المزج بين طريقتين سابقتين. علماً أنها الدراسة الأولى في هذا المجال على مستوى العراق. تم قياس المكونات الكيميائية لمستخلص التنقية الجزئية لمتعدد البولي سكرايد لكبسولة عزلة (A.MS isolate) بواسطة جهاز المطياف الضوئي المرئي، وكانت الامتصاصية لمتعدد البولي سكرايد الخامس للكبسولة 0.279 بتركيز 6 μg/mL عند الطول الموجي 206 نانومتر، للبروتين 0.017 بتركيز 3.4 μg/mL عند 280 نانومتر، وللحامض النووي 0.018 بتركيز 3.6 μg/mL عند 260 نانومتر. كان التركيز لمستخلص خام لمتعدد البولي سكرايد لكبسولة عزلة (A.MS isolate) 6 mg/L. شملت الدراسة in vivo التحري عن استراتيجية المناعية والفعالية لمتعدد البولي سكرايد لكبسولة (CP5) المستحلب بواسطة بولي سوربات 80. المجموعة الأولى (I) تلقت متعدد البولي سكرايد لكبسولة عزلة (A.MS isolate)، وتم حقن 8 إناث من الجرذان بالغشاء البريتوني على شكل جرعتين، كل جرعة 50 μg (10 μL) لكل حيوان بفاصل أسبوع بين الجرعتين. بينما كانت المجموعة الثانية (II) مجموعة التحكم، مؤلفة أيضاً من 8 إناث من الجرذان، وتم حقنها بمحلول ملح الفوسفويت المنظم ضمن الغشاء البريتوني بواقع 10 μL لكل حيوان، بفاصل أسبوع بين الجرعتين. بعد ثلاثة أسابيع تم سحب دم لكافة الحيوانات لإجراء تحاليل الدم والفحوصات المناعية قبل إعطاء جرعة التحدي. بعد 30 يوماً من الحقن بالجرعة الأولى، تم تحدي جميع الحيوانات (16 حيواناً، ثمانية لكل مجموعة) ببكتيريا المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للمثسلين بتركيز 10^7 CFU وبحجم نصف مل لكل حيوان. تم حساب درجة الحماية بتعداد عدد الحيوانات الباقية على قيد الحياة بعد أسبوع من الحقن البريتوني. أظهرت نتائج تحاليل الدم والفحوصات المناعية قبل جرعة التحدي عدم وجود زيادة معنوية بعدد كريات الدم البيضاء في المجموعة I (11093 cells/mm³) مقارنة بمجموعة السيطرة II (9650 cells/mm³)، p ˂ 0.05، وكذلك لم تُظهر نتائج العد التفريقي لكريات الدم البيضاء فروقات معنوية بين المجموعتين. أما مستوى IL-4، فقد أظهرت النتائج فروقات معنوية، حيث كانت في مجموعة I (4.775 pg/mL) مقارنة بمجموعة السيطرة II (0.709 pg/mL)، p ˂ 0.05. بينما لم تُظهر نتائج IL-12p40 فروقات معنوية، إذ كانت في مجموعة I (7.496 pg/mL) مقارنة بمجموعة السيطرة II (12.115 pg/mL)، p ˂ 0.05. أظهرت نتائج فعالية تصفية الدم من العامل الممرض للمكورات العنقودية الذهبية (MRSA) نسبة 71.5% في مجموعة I مقارنة بمجموعة السيطرة II (33.4%). بعد جرعة التحدي، زاد عدد كريات الدم البيضاء في مجموعة I (9407 cells/mm³) مقارنة بمجموعة II (4682 cells/mm³)، p ˂ 0.05. كما أظهرت مستويات IL-4 زيادة معنوية في مجموعة I (8.6676 pg/mL) مقارنة بمجموعة II (2.8531 pg/mL)، p ˂ 0.05، بينما لم تُظهر مستويات IL-12p40 فروقات معنوية. أظهرت نتائج الفحوصات النسيجية للطحال تمدد منطقة اللب الأبيض للحويصلات اللمفاوية على حساب منطقة اللب الأحمر في مجموعة I، مع وجود خلايا حمضية وبلازمية ولمفاوية، بينما كانت الحويصلات متضيقة في مجموعة السيطرة II دون أي تغير. تستنتج الدراسة أن متعدد السكريات للكبسولة (A.MS isolate) المستحلب بواسطة بولي سوربات 80 له تأثير واضح في تحسين الاستجابة المناعية كمساعد مناعي ضد المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للمثسلين، وتعزيز عوامل المناعة الخلطية، إضافة إلى حدوث تغييرات نسيجية في الطحال ضد المستضد الداخل للجسم.

كلمات الباحثين

Staphylococcus aureus, MRSA, capsular polysaccharide 5, CP5, active immunization, animal model, humoral immunity, IL-4, IL-12p40, bactericidal power

إشراف وإعداد

الإشراف

علاء هاني الجراخ

الإعداد

أمل محمد سعيد محمد جواد الموسوي

الاقتباسات الببليوغرافية