Russian Journal of BiotherapyRussian Journal of BiotherapyРоссийский биотерапевтический журнал1726-97841726-9792Publishing House ABV Press127910.17650/1726-9784-2021-20-4-59-65ORIGINAL REPORTSОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИProtective activity of mixtures of pneumococcal antigens in infection caused by Streptococcus pneumoniae serotype 3Протективная активность смесей пневмококковых антигенов при инфекции, вызванной Streptococcus pneumoniae серотипа 3https://orcid.org/0000-0002-1926-8803VorobyevD. S.ВоробьевД. С.
Russian Federation

Denis Sergeevich Vorobyev

5a Maly Kazenny per., 105064 MoscowBld. 2, 8 Trubetskaya St., 119991 Moscow

Денис Сергеевич Воробьев

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

vorobievdenis@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5175-5433TokarskayaM. M.ТокарскаяМ. М.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0003-1769-3811BaranovskayaS. A.БарановскаяС. А.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-3209-617XStefutushkinaE. A.СтефутушкинаЕ. А.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 MoscowBld. 2, 8 Trubetskaya St., 119991 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

https://orcid.org/0000-0003-0875-4141AfanasyevaO. M.АфанасьеваО. М.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0001-6234-0156AstashkinaE. A.АсташкинаЕ. А.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-3958-6219ZhigunovaO. V.ЖигуноваО. В.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-5161-4964VolokhYu. V.ВолохЮ. В.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-2889-2405LeonovaA. Yu.ЛеоноваА. Ю.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0003-0796-5764PetukhovaE. S.ПетуховаЕ. С.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-6630-4838SemenovaI. B.СеменоваИ. Б.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-7592-3809NechaevD. N.НечаевД. Н.
Russian Federation

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., 119991 Moscow

119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

https://orcid.org/0000-0002-9100-0422KravtsovaE. O.КравцоваЕ. О.
Russian Federation

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., 119991 Moscow

119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2

https://orcid.org/0000-0001-8550-1290OvechkoN. N.ОвечкоН. Н.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-6911-1345YastrebovaN. E.ЯстребоваН. Е.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-1922-4640GruberI. M.ГруберИ. М.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

https://orcid.org/0000-0002-8532-4690MikhailovaN. A.МихайловаН. А.
Russian Federation

5a Maly Kazenny per., 105064 Moscow

105064 Москва, Малый Казенный пер., 5а

I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and SeraФГБНУ «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова»I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of Russia (Sechenov University)ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)0312202120459650312202103122021https://bioterapevt.abvpress.ru/jour/article/view/1279

Introduction. Pneumococcal diseases remain relevant for the whole world. On the one hand, this is due to the high prevalence of pneumococcus and the other hand, the growth of antibiotic-resistant strains and the constant change of clinically significant serotypes of the pathogen.

The aim of the research was to study of the protective activity of a mixture of pneumococcal antigens.

Material and methods. we used preparations of a capsular polysaccharide (CPS) obtained from Streptococcus pneumoniae serotype 3; protein-containing fraction (PCF) obtained from an aqueous extract of cells of S. pneumoniae serotype 6B; recombinant pneumolysin (rPly). Mice were immunized intraperitoneally twice with an interval of 14 days with mixtures of bacterial antigens: CPS + PCF; CPS + rPly; PCF + rPly. To assess the protective activity of the studied drugs after double immunization animals were infected intraperitoneally with S. pneumoniae serotype 3. To study the effect of mixtures of bacterial preparations on the infectious process in the lungs immunized mice were infected with S. pneumoniae serotype 3. The humoral immune response was studied with IgG using the method of ELISA.

Results. The CPS + rPly mixture protected mice from intraperitoneal infection with S. pneumoniae serotype 3 regardless of the infecting dose. Immunization with CPS + PCF or CPS + rPly mixtures influenced a significant decrease the number of seeded bacterial cells from lungs during the entire observation period (72 h) compared to the control. Administration of mixtures of bacterial antigens of CPS + PCF, CPS + rPly or PCF + rPly to animals led to a significant increase of the level of antibodies to all antigens, however, the highest levels of IgG were determined to PCF and rPly.

Conclusion. The results obtained suggest that different antigenic drugs in mixtures affect different mechanisms of immunity activation.

Введение. Пневмококковые заболевания сохраняют актуальность для всего мира. С одной стороны, это обусловлено высокой распространенностью пневмококка, а с другой – ростом антибиотикорезистентных штаммов и постоянной сменой клинически значимых серотипов возбудителя.

Цель исследования – изучение протективной активности смеси пневмококковых антигенов.

Материалы и методы. Для выполнения работы использовали препараты капсульного полисахарида (КПС) пневмококка серотипа 3; белоксодержащую фракцию (БСф), полученную из водного экстракта клеток Streptococcus pneumoniae серотипа 6B; рекомбинантный пневмолизин (rPly). Мышей иммунизировали внутрибрюшинно двукратно с интервалом 14 дней смесями бактериальных антигенов: КПС + БСф; КПС + rPly; БСф + rPly. Для оценки протективной активности исследуемых препаратов животных после двукратной иммунизации заражали внутрибрюшинно S. pneumoniae серотипа 3. Для изучения влияния смесей бактериальных препаратов на инфекционный процесс в легких иммунизированных мышей интраназально заражали штаммом S. pneumoniae серотипа 3. Гуморальный иммунный ответ изучали с помощью определения IgG-антител методом твердофазного иммуноферментного анализа.

Результаты. Смесь КПС + rPly защищала мышей от внутрибрюшинного заражения пневмококком серотипа 3 независимо от заражающей дозы. Иммунизация смесями КПС + БСф или КПС + rPly влияла на достоверное уменьшение количества высеваемых бактериальных клеток из легких в течение всего периода наблюдения (72 ч) по сравнению с контролем. Введение животным смесей бактериальных антигенов КРС + БСф, КПС + rPly или БСф + rPly приводило к достоверному повышению уровня антител ко всем антигенам, однако наиболее высокие уровни IgG-антител определяли к БСф и rPly.

Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что разные антигенные препараты в смесях влияют на различные механизмы активации иммунитета.

Streptococcus pneumoniaecapsular polysaccharideprotein-containing fractionrecombinant pneumolysinmixtures of antigenic drugsStreptococcus pneumoniaeкапсульный полисахаридбелоксодержащая фракциярекомбинантный пневмолизинсмеси антигенных препаратовKim L., McGee L., Tomczyk S., Beall B. Biological and epidemiological features of antibiotic-resistant Streptococcus pneumoniae in pre- and postconjugate vaccine eras: a United States perspective. Clin Microbiol Rev 2016;29(3):525–52. DOI: 10.1128/CMR.00058-15.Brooks L.R.K., Mias G.I. Streptococcus pneumoniae’s virulence and host immunity: aging, diagnostics, and prevention. Front Immunol 2018;9:1366. DOI: 10.3389/fimmu.2018.01366.Nishimoto A.T., Rosch J.W., Tuomanen E.I. Pneumolysin: pathogenesis and therapeutic target. Front Microbiol 2020;11:1543. DOI: 10.3389/fmicb.2020.01543.Weiser J.N., Ferreira D.M., Paton J.C. Streptococcus pneumoniae: transmission, colonization and invasion. Nat Rev Microbiol 2018;16(6):355–67. DOI: 10.1038/s41579-018-0001-8.Masomian M., Ahmad Z., Gew L.T., Poh C.L. Development of next generation Streptococcus pneumoniae vaccines conferring broad protection. Vaccines (Basel.) 2020;8(1):132. DOI: 10.3390/vaccines8010132.Cillóniz C., Amaro R., Torres A. Pneumococcal vaccination. Curr Opin Infect Dis 2016;29(2):187–96. DOI: 10.1097/qco.0000000000000246.Briles D.E., Paton J.C., Mukerji R. et al. Pneumococcal Vaccines. Microbiol Spectr 2019;7(6). DOI: 10.1128/microbiolspec.gpp3-0028-2018.Ginsburg A.S., Alderson M.R. New conjugate vaccines for the prevention pneumococcal disease in developing countries. Drugs Today 2011;47(3):207–14. DOI: 10.1358/dot.2011.47.3.1556471.Vaneeva N.P., Vorobyev D.S., Grischenko N.V. et al. Study of crossactivity Streptococcus pneumoniae antigen preparations. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2012;5:36–42. (In Russ.).Ванеева Н.П., Воробьев Д.С., Грищенко Н.В. и др. Изучение перекрестной активности антигенных препаратов Streptococcus pneumoniae. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2012;5: 36–42.Vorobyev D.S., Semenova I.B., Volokh Yu.V. et al. Study of protective activity of Streptococcus pneumoniae protein-containing antigen complex in homologous system. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2013;1:21–6. (In Russ.).Воробьев Д.С., Семенова И.Б., Волох Ю.В. и др. Изучение протективной активности белоксодержащего комплекса антигенов Streptococcus pneumoniae в гомологичной системе. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2013;1:21–6.Vorobyev D.S., Semenova I.B., Volokh Yu.V. et al. Study of protective activity of protein-containing antigens of Streptococcus pneumoniae in a heterologous system. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2015;6:51–5 (In Russ.).Воробьев Д.С., Семенова И.Б., Волох Ю.В. и др. Изучение протективной активности белоксодержащих антигенов Streptococcus pneumoniae в гетерологичной системе. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2015;6:51–5.Vorobyev D.S., Semenova I.B., Volokh Yu.V. et al. Properties of native protein-containing antigens of Streptococcus pneumoniae. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2019;1:22–8. (In Russ.). DOI: 10.36233/0372-9311-2019-1-22-28.Воробьев Д.С., Семенова И.Б., Волох Ю.В. и др. Свойства нативных белоксодержащих антигенов Streptococcus pneumoniae. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2019;1:22–8. DOI: 10.36233/0372-9311-2019-1-22-28.Kukina O.M., Gruber I.M., Akhmatova N.K. et al. Study of the immunobiological properties of surface protein-containing antigens of Streptococcus pneumoniae serotype 6B. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention 2020;19(3):21–27. (In Russ.). DOI: 10.31631/2073-3046-2020-19-3-21-27.Кукина О.М., Грубер И.М., Ахматова Н.К. и др. Исследование иммунобиологических свойств поверхностных белоксодержащих антигенов Streptococcus pneumoniaе серотипа 6B. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2020;19(3):21–7. DOI: 10.31631/2073-3046-2020-19-3-21-27.Vaneeva N.P., Yastrebova N.E. Specific immune response to certain capsule polysaccharides of Streptococcus pneumoniae in healthy blood donors and individuals immunized with pneumococcal vaccines. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2015;5:20–6. (In Russ.).Ванеева Н.П., Ястребова Н.Е. Специфический иммунный ответ к отдельным капсульным полисахаридам Streptococcus pneumoniae у здоровых доноров крови и лиц, иммунизированных пневмококковыми вакцинами. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2015;5:20–6.Hoover J.L., Lewandowski T.F., Mininger C.L. et al. A robust pneumonia model in immunocompetent rodents to evaluate antibacterial efficacy against S. pneumoniae, H. influenzae, K. pneumoniae, P. aeruginosa or A. baumannii. J Visualized Experiments 2017;119:e55068. DOI: 10.3791/55068.Glantz S.A. Biomedical statistics. Moscow: Praktika, 1998. Pp. 386–394. (In Russ.).Гланц С.А. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. С. 386–394.Petukhova E.S., Vorobyev D.S., Sidorov A.V. et al. Immunization with recombinant pneumolysin induces the production of antibodies and protects mice in a model of systemic infection caused by Streptococcus pneumoniae. Bulleten experimentalnoy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine 2019;168(10):471–3. (In Russ.).Петухова Е.С., Воробьев Д.С., Сидоров А.В. и др. Иммунизация рекомбинантным пневмолизином вызывает выработку антител и защищает мышей в модели системной инфекции, вызванной Streptococcus pneumoniae. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2019;168(10):471–3.Yastrebova N.E., Tokarskaya M.M., Baranovskaya S.A. et al. Immunobiological activity of the drug Pneumovic against experimental pneumococcal infection. Biofarmatsevticheskiy Zhurnal = Russian Journal of Biopharmaceuticals 2020;12(5):45–9. (In Russ.).Ястребова Н.Е., Токарская М.М., Барановская С.А. и др. Иммунобиологическая активность препарата Пневмовик против экспериментальной пневмококковой инфекции. Биофармацевтический журнал 2020;12(5):45–9.