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嗜肺巴氏杆菌外膜蛋白和脂多糖提取及其活性的初步研究

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2003年10月中国比较医学杂志Octember,2003第13卷第5期CHINESEJOUHNALOFCOMPARATIVEMEDICINEVd13No.5p慵艚∞一‰§研究报告≮%㈣“r嗜肺巴氏杆菌外膜蛋白和脂多糖提取及其活性的初步研究张丽芳,刘星,李红(中国医学科学院中国协和医科大学实验动物研究所,北京100021)【摘要】目的提取嗜肺巴氏杆菌外膜蛋白(OMP)和脂多糖(IPS),测定其稳定性和抗原性,探讨其作为诊断抗原的可能性。方法选取具有代表性的嗜肺巴氏杆菌15株及参考栋共16株,提取OMP、LPS,通过SDS—PAGE、Westernblot、ELISA等方法狂稳定性、抗原性等方面与全菌抗原(wc)进行比较。结果16株嗜肺巴氏杆菌OMP的SDS—PAGE图谱基本一致,不同培养基成分、培养时间和不同体外传代次数的提取物均显示5条带,相对分子质量大约是(17、26、31、37、41)×103。其中5株嗜肺巴氏杆菌的LPS为光滑型和粗糙型LPS的混合物,主带相对分子质量在144×103左右。外膜蛋白和脂寡糖提取物保持了其抗原反碰性和免疫原性。OMP和ISS具有种和型的特异性。OMP的5条条带抗原性存在差异,相对分子质量(26、37)×103的蛋白不具有抗原性,相对分子质量17×I旷的蛋白抗原为受试菌株的共同抗原,(31、41)X103抗原具有太鼠株和小鼠株的特异性。LPS表现出较强的型的特异性。绪论本研究提取的OMP和LPS恬性稳定,并保持r抗原性和免疫原性。【关键词】巴斯德氏菌病,肺;蛋白质类;脂多糖类【中图分类号】R372【文献标识码】A【文章编号】1671.7856(2003】05—0300—05PreliminaryStudyontheExtractionandActivityofOuterMembraneProteinandLipopolysaccharideofPasteurallapneumotropicaZHANGLi—fang,LIUXing.LItlong(’FheInstituteofIJaboratoryAnimalSciences,CAMS,Beijing100021,China)【AbstractlObjectiveByextractingOutermembraneprotein(OMP)andLipopolysaceharide(LPs)ofPasteurallapneu—motropicat0stud)'theirantigenieityandstabilityMethodsOMPandLPSof16Ppneumotropicastrains(including15represent-ativeandonereferencestrain)wer『eextracted,withtheirantigenicitysodstabilitycomparedwithwholecell(WC)vlaELISA,SDS—PAGEandWesternBlotmethodsResullsOMPextractedfrom16slrainsofPpneunwtropicasharethesamerosultofSDS—PAGEThere’refiveproteinbandslocatingatmolecularwetght(17.26,31.37,41)×103,whichaIellotaecessibktochangesofmediumcomponent,culturetimeandgenerationTheextractedLPSoffivePprteumotropieastrainsar『eallthem“ghandsmoothmixture,whosemajorbandlocatesatmoleculewelght14x1矿approximately.andbothantigenicityandimmunityofOMPand吣maintainOMPandLPShavespeciesandtypespecificityThere’redifferencesbetweentheantigenicityoffivepro—teinhandsofOMPandthebandatmolecularweight(26.37)×103doesn’tshowantigenieity.Thecommonantigenoffivestrainslocatesatmolecularwet‘ght17×103,aⅡdtheproteinswhichlocateatmolecularweight(31,41)×10’havedifferentspecificitybetweennlousestrainandratstrain.LPSshowsstrongtypespecificity.ConeluslonTheextractionofOMPandLPSinthisstudy&restableinactivityandtheantigenicityandimmunitymaintain1Keywords】Pasteurallos£’prteumonic;Proteins;Lipopolysacchafidesf基金项目]本课题受北京市科委实验动物科学专项基金资助嗜肺巴氏杆菌是SPF实验动物最常见的污染菌(953991200)【作者简介1张丽芳.女(1971一),助理研究员,研究方向:实验动之一,对嗜肺巴氏杆菌的检测一直沿用分离培养法,物学微生钫专业。由于细菌抗原成分复杂,部分菌种甚至菌属之问存【通讯作者]李红在共同抗原而引起的血清学交叉反应,阻碍了血清万方数据中国比较医学杂志20(13年Io月第13卷第5期ChinJCompMed,Octember2003,Vol13No5301学诊断法在实验动物细菌学监测中的运用。外膜蛋白和脂多糖是细菌表面主要的抗原物质,具有型和种的特异性,已广泛用于血清学方法的诊断抗原。已有研究显示,嗜肺巴氏杆菌的脂多糖具有型的特异性,受该菌感染的动物能产生抗高效价的脂寡糖(LOS)I蜘抗体”。”,对嗜肺巴氏杆菌OMP的研究国内外尚未见报道。先前的研究表明,相对分子质量(17、3l、40)×103的蛋白是嗜肺巴氏杆菌种的共同的特异性抗原,相对分子质量(20、28)×103的蛋白可能是型的特异性抗原”1。由于对嗜肺巴氏杆菌OMP缺乏了解,尚不知全菌抗原图谱巾表现出的特异性抗原是否与OMP和LPS有关。故本研究用常规方法提取了有代表性的嗜肺巴氏杆菌的OMP和LPS,并对其抗原性、稳定性进行初步观察,以期选择出数种特异性抗原用于实验动物嗜肺巴氏杆菌隐性感染的血清学检测。1材料和方法1.1材料1.1l实验动物清洁级KM小鼠,体重18~22g,购自中国医学科学院实验动物研究所,合格证号:SCXKll-00~006。1.1.2受试菌株来自全国各地实验动物饲养单位的大鼠和小鼠群的嗜肺巴氏杆菌共I5株。1.1.3参考菌株嗜肺巴氏杆菌标准株52930(3),由中国药品生物制品检定所提供。1.2试剂12.1月桂酰基肌氨酸钠(sarkosyJ)鼎国生物技术发展中心提供。1.2.2重蒸酚鼎国生物技术发展中心提供。1.2.3酶标抗体辣根过氧化物酶标记兔抗小鼠IgG,北京生物制品研究所提供。辣根过氧化物酶标记羊抗大鼠isG,鼎国生物技术发展中心提供。1.3仪器1.3.1超声波处理仪、电泳仪,AnA日本。132转移电泳仪、酶标仪,BIO—RAD美国。1.33紫外/可见分光光度计,PhannaclaPLUS.S美国。l3.4高速、超速冷冻离心机,真空冷冻干燥机,Beckman美国。1.4方法1.4.1外膜蛋白(OMP)的提取参照文献[4]进行。万方数据1.4.2脂多糖(LPS)的提取参照文献[5]进行。1.4.3SDS.聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)参照文献[6j进行。l4.4蛋白质印迹分析(WesternBlot)参照文献[6]进行。1.4.5酶联免疫吸附试验(ElJSA)参照文献[7]进行。14.6OMP和I.Ps免疫血清的制备KM小鼠60只,雌雄各半,随机分组,每组20只,将抗原(OMPl5pg,只,LPSl0pg,只)与弗氏完全佐剂等体积混台,皮下多点注射。四周后加强免疫,注射弗氏不完全佐剂与等体积抗原混合物。三周后眼眶采血,ELISA测效价,抗体达到要求滴度即放血。对照组注射生理盐水。2结果2.1嗜肺巴氏杆菌LPS的15%SDS-PAGE结果见图1。I,3.5,7,9:M1,M2,M3,RI,R2分离株峭的沉淀2,4,6.8+10:Ml,M2,M3,R1,R2分离株IPY,的上请圈I嗜肺巴氏杆菌LPS的15%SDs_PAGE结果(银染)2,4,6.8,10:supemtvat咖ofIYSof㈣lat自Ml,M2,M3,R1,R21,3.5,7.9:碚dinlentofLPSofisdalesMl,M2.M3.RI,R2Fig.115%SDs.PAGEresultofPpneunmtropicaLPS,silver*staindedgels如图1所示,5株嗜肺巴氏杆菌提取的LPS上清和沉淀SDS.PAGE显示无明显差别,在14.4×103上下有大量的LPS聚集条带,在较高相对分子质量处也有不等量的LPS条带。2.2嗜肺巴氏杆菌OMP15%SDS.PAGE结果16株嗜肺巴氏杆菌OMP的SDS—PAGE基本一致,有5条主带,相对分子质量大约为(17、26、3l、37、41)×103.见图2。2.3OMP的稳定性2.3.1不同培养基对OMP的影响为评价营养成分对OMP条带及抗原性的影响,将两株嗜肺巴氏杆菌分别接种于普通营养琼脂培养基、3%羊血营养琼脂培养基、脑心浸液营养琼脂培养基、胰胨豆胨琼脂中国比较医学杂志2003年10月第13卷第5期ChinJCompMed.0ckm【mr2003,Vca13No5培养基、营养肉汤培养基。经SDS—PAGE分析OMP在数量和浓度上无明显无变化。R2株LPS提取物与M3株自然感染血清无相应的反应条带。r述反应均与嗜肺巴氏杆菌全菌抗原与M3株自然感染血清的反应条带相吻合。2.5嗜肺巴氏杆菌LPS与OMP提取物的免疫原性2.51免疫动物结果5株嗜肺巴氏杆菌OMP和T.Ps提取物免疫动物后+均可引起动物的免疫应答反应,加强免疫后3周,就可产生IgG抗体,见表1。表1LPs和OMP免疫小鼠所产生的IgG抗体滴度(ELISA)Tab1SeratiersofmiceimmunizedwithT.PSat■OMPl标准株;2~14巾鼠分离株;15城:^鼠分离株图2嗜肺巴氏杆菌OMP15%的SIXC.,-PAGE结果(考马斯亮蓝染色)lstandaof异lrain:2—14isolaLeHofmouse:15.16ofPisolaksofratF谴.215%SUS—PACEresuhlmeUmotropiagelsOMPC00rnassieblue—stainded23.2不同培养时问对OMP的影响收集两株嗜25.2嗜肺巴氏杆菌不同菌株OMP和LPS的交叉受试茼株与相应的免疫血清进行Western肺巴氏杆菌12、24、36、48h营养肉汤培养物提取的反应blot—OMP,SDS—PAGE显示OMP条带无明显变化。2.3.3体外传代次数的影响将嗜肺巴氏杆菌两株在普通营养琼脂培养基连续传代至15代。初代、第5代、第lo代、第15代培养物制备OMP,SDS—PAGE屁示传代次数对该OMP无明显影响。2.4嗜肺巴氏杆菌LPS和OMP提取物的活性5株嗜肺巴氏杆菌提取的OMP和LPS与M3株自然感染血清均发生反应。小鼠株M1、M2、M3株OMP提取物与M3株自然感染血清的反应条带在相对分子质量(】7、26、31、41)×103处,大鼠株R1,R2株OMP提取物的反应条带在相对分子质量(17、3J、41)×1tirtg交叉反应,结果如图3,4。LPS除r可与自身免疫血清发生较强的反应外,与其他型LIeS菌株的LPS免疫血清也可产生一定的交叉反应,结果见图3。大鼠和小鼠株相对分子质量为17×103的OMP可以被所有受试菌株的抗血清识别,相对分子质量为(3l、41)×103抗原能和所有大鼠免疫血清反应,而大鼠的该相对分子质量抗原却不能与小鼠免疫血清反应。OMP的5条带中,相对分子质量为37×103的蛋白与所有受试菌株的抗血清未见明显反应带,相对分子质量为26×1妒的蛋白仅与1株大鼠株抗m清反应,见图4。03处。MI、M3、R1株LPS提取物与M3株自然感染血清的反应条带在相对分子质量J44×103处,M2、1,2,3:小鼠分离株M1.M2,M3;4,5:鼠分离株R1,lt2图31,2,3:isolat…of…M1,M2,M3;4,5:l—ak90fofP5株嗜肺巴氏杆菌LPS与其免疫血清的Westernblot分析ratRI,R2ptmumotropicaLPSFigt3Weste丌1blotPrmuⅢ7"ImLPSwithdifferentantlseraofP万方数据中国比较医学杂志2003年10月第13卷第5期ChinJCompMed.Octember2003,Vol13No5303l,2.3:小鼠分离株M1.M2,M3;4,5:大鼠分离株R1.R2图45株嗜肺巴氏杆菌OMP与其免疫血清的Westemblot分析I.2.3:iⅢ,latesFig.4WesW,mblotofP…c…OMPof…seM1,M2,M3;4,5:isolal%ofwithratR1,R2PpneumotropicaOMPdifferentⅡtiseraof3讨论OMP和LPS的提取方法有很多种,不同的提取方法对OMP和LPS的生物活性影响很大,进而影响其抗原性。因此,我们对所提取的OMP和LPS进行了稳定性、抗原性的观察。本研究中用月桂酰摹肌氨酸钠盐法提取了外膜蛋白,16株嗜肺巴氏杆菌OMP的SDS—PAGE基本一致,有5条主带,相对分子质量大约是(17、26、31、37,41)×103,这其中包括了嗜肺巴氏杆菌特异性抗原(17、31、41)x10“…。有文献显示,OMP的稳定性与培养基成分、培养时问和体外传代次数有关”…o,但本研究显示,嗜肺巴氏杆菌的OMPf‘分稳定,上述三种困素对它几乎没有影响。用酚水法提取5株嗜肺巴氏杆菌的T.I)s,水溶性较差,取沉淀和上清同时做SDS—PAGE并银染观察,可见在14.4X(17、31、41)×103的抗原条带。LFS与嗜肺自然感染血清的反应与全蔺抗原相似,证实本研究提取的外膜蛋白和脂寡糖保持其抗原反应性,OMP和LPS提取物均可引起动物的免疫应答反应,加强免疫后3周,均可产生IgG抗体。证实其保留了免疫原性。相对分子质量17×103的OMP为受试菌的共同抗原,并表现出强烈的免疫反应性;(31、41)×l护抗原能和所有大鼠免疫血清反应,而大鼠的该相对分子质量抗原却不能与小鼠免疫血清反应,这提示可以用小鼠的OMP作为诊断抗原检测小鼠株和大鼠株产生的抗体;反之,大鼠株的OMP则不宦作为渗断抗原。LPS除了可与自身免疫血清发生反应外,与其他菌株的LPS免疫血清也可产生少量的交叉反应,这与自然感染小鼠血清结果一致。LPS表现出较强的型的特异性,3株小鼠株中只有2株TJ)s之间有交叉反应,2株大鼠株问LPS无交叉反应。本研究中OMP和LPS抗原与抗血清的交叉反应不完全一致,大鼠株和小鼠株的交叉反应也不完全一致。LPS结构的异质性通过SDS—PAGE已有所r解,大鼠株和小鼠株的OMP相对分子质量虽然相1一上下有大量的LPS聚集条带,在较高相对分子质量处也有不等量的I.Ps条带。酚水法提取的LPS为粗糙型脂多糖(R—LPS)和光滑型脂多糖(S-LPS)的混合物““。Patrick用蛋白酶K法的提取物为嗜肺巴氏杆菌脂寡糖(LOS),相对分子质量为4.3×1驴左右,相对分子质量的差异可能与提取方法有关”1。本研究提取的嗜肺巴氏杆菌LPS比Patrick提取的LOS具有更多的重复寡糖单位,特异性更强,抗原谱更广。5株嗜肺巴氏杆菌LPS相对分子质量的异质性提示嗜肺巴氏杆菌LPS具有型或种特异性抗原的可能。本研究中OMP和LPS提取物与嗜肺自然感染血清均发生反应。OMP的5条条带抗原性存在差异,相对分子质量为(26、37)×103的蛋白不具有抗原性,与嗜肺自然感染血清反应有相对分子质量为同,但OMP免疫反应的异质性提示OMP在结构上存在异质性。嗜肺巴氏杆菌OMP抗原的异质性可以使鼠群在感染嗜肺巴氏杆菌产生初次免疫反应后再次感染不同型的嗜肺巴氏杆菌菌株,从而使嗜肺巴氏杆菌感染长期存在。先前的研究已经表明,嗜肺巴氏杆茼在大鼠和小鼠中传播没有宿主特异性,同一株嗜肺巴氏杆菌同时感染小鼠和大鼠,并能长期定植,而保持基因型不变“…;我国南北不同的3个城市来源的17株嗜肺巴氏杆菌存在4个基因型,而本研究中的受试株就分属于不同的型。嗜肺巴氏万方数据中国比较医学杂志2003年10月第13卷第5期0finJCompMed,Octember2003.Vol13No.5杆菌这种复杂的基因型和交互感染能力,不同菌株H严杰,罗海渡。陆德源,主编现代微生物学吏验技术及其应用问外膜蛋白和脂多糖抗原抗体反应的差异,使该菌[M]北京:人民卫生出舨社.1997,245—246血清学诊断变得更为复杂。所以,作为诊断抗原,必¨潘勘草,黄志成,余文炳,等.肠出血性大肠杆菌0157:1t7脂多糖抗原的制备及鉴定fJ]中国人兽共患病杂志.1999,15须能尽可能代表不同株,即多价抗原,Pattick从13(3):59—61株嗜肺巴氏杆菌中挑选具有代表性的3株,将其¨金冬雁等译.分子克隆实验指南[T],第2版,北京:科学出版LOS混合制备成诊断抗原,此法显著提高了其诊断杜,1995.980—887,888—897的敏感性”-。"杨廷彬,尹学念,生编实用免疫学[M]长春:蛀春}【}版社,综上所述,本研究中提取的OMP和LPS生物学1994,365—378,359—364¨MmWK.EdwardOMJr.SheldonLK活性稳定,保持了其抗原性和免疫原性,并包括了嗜Epidemiologiclllarkersys・[emforc‘n曲口c奸dAEm咄usingouteYmemhaI”pmtelaprofil嘴【J]肺巴氏杆菌特异性抗原,作为嗜肺巴氏杆菌诊断抗JClinMiclobi01.1989,30(2):1793—1796原是有一定应用前景的,但这两种抗原做为诊断试¨YlachiTagawa.Hitoshitshikawa.Noh,珊Yua蛐Purifieationand剂,其敏感性和特异性还有待于进一步研究。nwphil时删lJpa.JatcharacterizationofthemⅢ0rotl[err腿nrbrmJeproteinof胁eJInfectionandl—unity,1993.20(1):91参考文献96mTlamdlyFM.^dMB.DianeMD.etdOutermembraneproteinl1JPa矗ckJM.Jn端G,DavidD.etalEnzyme.Linkedimmuno鼬rben‘卸dnasopharyngeatⅢldmMdleⅢ,sayandi—unoblotlipooligosaecharideanalysisof删redaIlalysisoftheirnmunodobulinGresponsetoeⅡisolatesinotifismediaduetonontypablem㈣“kI讲Wme:wbol÷ceIlandlipooligosaecharldeantigensof‰kum口口㈣一pathogenetieandepidemiologicalob—atiomlJ]JInfectDis,tropicainlabomlorymieeWithlatentPasteurellosis[J]JJCfinM—1987:156(5)723—730bial,1989,27(1):2190—2194…【2JPatriekJM,DavidD,RolandG,etalAnelmy—linked{Ⅻnmn∞m‰焦丙华,主编分子内毒素学[M].上海:L海科学技术文献出版社,1995.213—254a%avfordetectionofchmrficsubclinicalPasteurd/ap㈣mp/clT‰一m石朝辉,李红.张丽芳,等,嗜肺巴氏德杆菌基因分型及在分子流tioninmiceEJ]IzhAnimSci,1991.41(2):162—165行病学中的意义[J]中国实验动物学报,2。00,8(2):65—69[3]李红,刘星,张丽芳,等嗜肺巴氏杆菌蛋白及抗原图谱初步分析[J]中国宴验动物学报,2000,8(1):7一Il收藕日期]2002.09-276d∞镕∞{、§论著摘要¥&㈣一∞{;渺大鼠隐静脉注射方法探讨李培建,果海红,王玉乾眺p(解放军第252医院动物实验中心,保定071000)大小鼠静脉注射多采用尾静脉。小鼠采用此法较易,大轻推动即见到药液缓缓流人血管。鼠较困难,成功率较低,反复多次注射就更加困难。常常因④注射完毕,拔出针头,干棉球压迫穿刺部位2—3rain止血。为给药困难使实验陷于困境。我们摸索出一种隐静脉注射方法,此方法操作简单可靠,成功率岛,可达到无菌注射要2注意事项求,能反复多次静脉注射,是・种比较理想的穿刺方法或尾①从后肢较远端开始穿刺,加上使用双侧隐静睐,可以连续静脉穿刺失败的补救方法。现介绍给同仁参考。多次穿刺给药。1注射方法③针头需锐利。注射针头以4,45号较好,针头越小损伤越小,对下次穿刺影响就越小。①将大鼠麻醉(乙醚或氯胺酮),仰卧固定,暴露后肢内侧.剪③注射完毕后压迫时间应不少于2min,若止血效果差,必须去局部鼠毛.酒精、碘酒常规消毒皮肤。增加压迫时间,以防血液外渗形成淤斑,影响下次穿刺。@沿后肢内侧中线切开皮肤约05—10cm,由于张力作用.④隐静脉穿刺还可用于豚鼠、地鼠、大小鼠的采血及静脉注自然裂开切13能见到一条深红色血管即大鼠隐静脉。射,只是采血时应选用5.5—6号针头,针头太小易凝血堵针③以左手固定大鼠后肢,右手握注射器将针头刺人m管.轻头,针头太大损伤较大不易止血。(qt疆日期】2003-07-28万方数据

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