4. Discussion
A. hydrophila infections have been difficult to treat in aquaculture
systems due to the resistance of this pathogen to a number
of different antibiotics [34]. Researchers have, therefore, examined
the effects of different types of A. hydrophila vaccine preparations,
to protect fish against diseases caused by this bacterium. However,
the efficacy of these vaccines was not tested against a variety
of different A. hydrophila isolates, and it is therefore unknown if
they would cross-protect against other isolates of the bacterium
[13–15]. Most of these vaccines do not appear to have been fieldtested
for commercialisation, possibly due to the fact that the
quantity of vaccine required for a field trial is much greater, and
the licensing of vaccines is a long and complicated process.
In previous work, we used immunoproteomics to try to identify
a common antigen between several isolates of A. hydrophila that
could be used to cross-protect fish from infection caused by vari ous strains of this pathogen [30,31]. Using bacteria cultured both
in vitro and in vivo, an immunogenic S-layer protein was identified
which was common to all virulent isolates of A. hydrophila. In a
small scale preliminary vaccination study, the protein was electroeluted
from an SDS-PAGE gel and the level of protection elicited by
this protein examined using a low number of goldfish. The protein
was found to confer protection against the bacterium in the vaccinated
goldfish as the RPS value was 66.7%. However, the process
for eluting the protein from the gel was time consuming, and very
small yields of the protein were obtained which were insufficient
for larger scale vaccination studies. It was, therefore, decided to use
recombinant protein technology to produce sufficient quantities of
the S-layer protein to enable large-scale vaccine trials to be carried
out to examine the ability of this protein to elicit protection against
a variety of different A. hydrophila isolates.
Recombinant protein vaccines have a number of advantages
over traditional bacterin vaccines, including being inexpensive to
produce and safer to use [25]. One of the other major advantages
is that this method of vaccine preparation avoids the presence of
unwanted antigens from the pathogen in the vaccine, which could
lead to suppression of the host’s immune system. For example,
some of the surface proteins of Renibacterium salmoninarum (i.e.
p22 and p57) have been found to suppress the immune system of
fish, and therefore, aWC preparation of this bacterium is not ideal
to use as a bacterin vaccine [35]. Recombinant protein vaccines, on
the other hand, can induce specific immunity against a particular
antigen which can protect the host from infection [36].
The reason for differences in the virulence between different isolates
of A. hydrophila is due to a wide variation in the expression of
genes between various isolates, which in turn leads to different levels
of expression of the virulence factors, such as those found in the
ECP or as surface proteins [37]. In this study, the lowest virulence
was seen with isolate T4 and the highest with isolate B2/12. The rate
of mortality was high with all six isolates in both vaccinated and
control fish within the first 2 days post-challenge, compared with
the level of mortality obtained over the rest of the trial (Fig. 4). The
sudden mortality that occurred in the first 2 days post-challenge
was most likely due to toxic shock [38]. This rate of mortality is
unlikely to occur during a natural infection because the concentration
of the pathogen gradually increases during the infection,
whereas a large number of bacteria are introduced at the same time
in the experimental infection. The recombinant S-layer protein vaccine
may therefore have a greater ability to protect fish against
natural infections by A. hydrophila, when bacterial concentrations
are low.
The S-layer protein is a predominant cell surface protein seen
in the SDS-PAGE profiles of WC lysates and outer membrane fractions
of A. hydrophila [39]. The presence of S-layer protein among
highly virulent strains of A. hydrophila has previously been reported
by Thomas and Trust [32] and Dooley et al. [40]. Diseases caused
by A. hydrophila possessing S-layers are often associated with invasive
systemic infection [41]. Being on the outermost layer of the
bacterium, the S-layer protein has more chance of rapidly interacting
with the host than other protein components of the bacterium
[32]. The S-layer binds to many host proteins such as fibronectin,
laminin and vitronectin [42], which could be one reason why the
S-layer protein appears to be more immunogenic than other proteins
in the bacterium. Kokka et al. [43] suggested that the S-layers
may provide protection for bacteria in their natural environment
or provide a selective advantage in the ability of bacterium to cause
infection. The protein was also found to confer resistance to serum
killing and protease digestion [42].
The study indicated that the S-layer protein antigen of A.
hydrophila is able to confer protection in common carp against a
range of different isolates of the bacterium, although the RPS values
obtained for the carp did vary between the different challenge isolates. No mortalities occurred in any of the groups of fish after
Day 8 post-challenge and no colonies of A. hydrophila grew from
the kidney swabs taken from surviving fish at the end of experiment
except for two fish. This suggests that most of the surviving
fish in the control group had managed to clear the bacterium. It
is known that a healthy fish can produce an antibody response
against different components of the bacterium and clear it from
its circulatory system within 7 days post-infection, if the level of
infection caused by the pathogen is not sufficient to kill the fish
[44].
Other proteins of A. hydrophila have been produced as recombinant
antigens for use in vaccination studies. For example, Fang et al.
[1] found significant protection against two isolates of A. hydrophila
in blue gourami, Trichogaster trichopterus (75 and 87.5% RPS) immunised
with a recombinant 43 kDa OMP, while a recombinant 37 kDa
OMP of A. hydrophila has been shown to be immunogenic in rohu
carp [45]. Fish vaccinated with this recombinant OMP had a RPS
value of 57% after challenging the fish with a virulent isolate of
A. hydrophila [46]. However, cross-protection of these vaccines
against a range of A. hydrophila isolates has not been reported.
Amend [33] proposed that a RPS value of more than 60 with vaccinated
and experimentally infected fish was necessary to ensure
protection from natural infection in field. The author also recommended
aminimum mortality of 60% in the control group using two
replicate groups of 25 fish for both the vaccinated and the control
groups. Though not all the criteria suggested by Amend were followed
in the present study, the level of protection obtained with the
recombinant protein against six different isolates of A. hydrophila,
suggests that it is able to protect against a range of different A.
hydrophila isolates despite the fact that two of the challenge isolates
resulted in low RPS values due to slightly increased mortalities in
vaccinated groups (15 and 20%).
In summary, the results of this study, and the smaller preliminary
study with goldfish mentioned above, suggest that the S-layer
protein of A. hydrophila may be an important antigen for conferring
protection in common carp against a variety of virulent isolates of
this pathogenic bacterium. Efficacy testing of this vaccine is currently
in progress in the aquarium and in the field to establish if it
can protect a variety of fish species against different isolates of this
bacterium.
4. อภิปราย
A. การติดเชื้อ hydrophila
ได้รับยากที่จะรักษาในการเพาะเลี้ยงสัตว์ระบบเนื่องจากความต้านทานของเชื้อโรคนี้ไปยังหมายเลขของยาปฏิชีวนะที่แตกต่างกัน
[34] นักวิจัยได้ดังนั้นการตรวจสอบผลกระทบที่แตกต่างกันของ A. hydrophila เตรียมวัคซีนเพื่อป้องกันปลากับโรคที่เกิดจากแบคทีเรียนี้ แต่ประสิทธิภาพของวัคซีนเหล่านี้ไม่ได้ทดสอบกับความหลากหลายที่แตกต่างกันแยกhydrophila เอและมันจึงเป็นที่รู้จักว่าพวกเขาจะข้ามสายพันธุ์ป้องกันอื่นๆ ของแบคทีเรีย[13-15] ส่วนใหญ่ของวัคซีนเหล่านี้ไม่ปรากฏว่าได้รับ fieldtested เพื่อการค้าอาจจะเป็นเพราะความจริงที่ว่าในปริมาณวัคซีนที่จำเป็นสำหรับการทดลองภาคสนามเป็นมากขึ้นและการออกใบอนุญาตของวัคซีนเป็นกระบวนการที่ยาวและซับซ้อน. ในการทำงานก่อนหน้าเรา immunoproteomics ใช้เพื่อพยายามหาแอนติเจนร่วมกันระหว่างสายพันธุ์หลายA. hydrophila ที่สามารถใช้ในการเลี้ยงปลาข้ามป้องกันจากการติดเชื้อที่เกิดจากสายพันธุ์ภายใต้กฎระเบียบวารีของเชื้อโรคนี้[30,31] การใช้แบคทีเรียที่เพาะเลี้ยงทั้งในหลอดทดลองและในร่างกายมีภูมิคุ้มกันโปรตีนS-ชั้นถูกระบุซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาที่จะทุกสายพันธุ์รุนแรงของA. hydrophila ในขนาดเล็กการศึกษาการฉีดวัคซีนเบื้องต้นโปรตีนถูก electroeluted จากเจล SDS-PAGE และระดับของการป้องกันออกมาจากโปรตีนนี้ตรวจสอบการใช้จำนวนน้อยของปลาทอง โปรตีนที่ถูกพบเพื่อให้คำปรึกษาการป้องกันแบคทีเรียในการฉีดวัคซีนปลาทองเป็นค่าRPS เป็น 66.7% อย่างไรก็ตามกระบวนการสำหรับเคลือบโปรตีนจากเจลก็ใช้เวลานานมากและอัตราผลตอบแทนเล็กๆ ของโปรตีนที่ได้รับซึ่งไม่เพียงพอสำหรับการศึกษาการฉีดวัคซีนขนาดใหญ่ มันเป็นจึงตัดสินใจที่จะใช้เทคโนโลยีโปรตีนที่จะผลิตในปริมาณที่เพียงพอของโปรตีนS-ชั้นเพื่อเปิดใช้งานการทดลองวัคซีนขนาดใหญ่ที่จะดำเนินการออกไปตรวจสอบความสามารถของโปรตีนนี้จะล้วงเอาการป้องกันความหลากหลายของA. hydrophila ที่แตกต่างกัน แยก. วัคซีนโปรตีน Recombinant มีจำนวนข้อได้เปรียบมากกว่าวัคซีนbacterin แบบดั้งเดิมรวมทั้งเป็นที่ไม่แพงเพื่อผลิตและปลอดภัยในการใช้[25] หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญอื่น ๆคือว่าวิธีการเตรียมวัคซีนนี้หลีกเลี่ยงการปรากฏตัวของแอนติเจนที่ไม่พึงประสงค์จากการติดเชื้อในวัคซีนซึ่งอาจนำไปสู่การปราบปรามของระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ ตัวอย่างเช่นบางส่วนของพื้นผิวของโปรตีน Renibacterium salmoninarum (เช่น P22 และ P57) ได้พบว่าระบบภูมิคุ้มกันของปลาและดังนั้นจึงเตรียมAWC ของแบคทีเรียนี้ไม่เหมาะที่จะใช้เป็นวัคซีนbacterin [35] วัคซีนโปรตีนบนมืออื่น ๆ ที่สามารถทำให้เกิดภูมิคุ้มกันที่เฉพาะเจาะจงกับโดยเฉพาะอย่างยิ่งสารที่สามารถป้องกันโฮสต์จากการติดเชื้อ[36]. เหตุผลสำหรับความแตกต่างในความรุนแรงระหว่างสายพันธุ์ที่แตกต่างกันของ A. hydrophila เป็นเพราะความหลากหลายใน การแสดงออกของยีนระหว่างสายพันธุ์ต่างๆที่จะนำไปสู่ระดับที่แตกต่างของการแสดงออกของปัจจัยความรุนแรงเช่นที่พบในECP หรือเป็นโปรตีนผิว [37] ในการศึกษานี้ความรุนแรงที่ต่ำสุดก็เห็นด้วย T4 แยกและสูงสุดกับแยก B2 / 12 อัตราการเสียชีวิตอยู่ในระดับสูงที่มีทั้งหมดหกสายพันธุ์ทั้งในการฉีดวัคซีนและปลาการควบคุมภายใน2 วันแรกหลังการท้าทายเมื่อเทียบกับระดับของการเสียชีวิตที่ได้รับในช่วงที่เหลือของการทดลอง(รูปที่. 4) การเสียชีวิตอย่างกะทันหันที่เกิดขึ้นใน 2 วันแรกที่ท้าทายโพสต์ก็น่าจะเกิดจากการช็อตที่เป็นพิษ[38] อัตราการตายนี่คือไม่น่าจะเกิดขึ้นในระหว่างการติดเชื้อตามธรรมชาติเพราะความเข้มข้นของเชื้อโรคค่อยๆเพิ่มขึ้นในระหว่างการติดเชื้อในขณะที่จำนวนมากของเชื้อแบคทีเรียที่ถูกนำเสนอในเวลาเดียวกันในการติดเชื้อจากการทดลอง recombinant วัคซีนโปรตีน S-ชั้นดังนั้นจึงอาจมีความสามารถมากขึ้นในการปกป้องปลากับการติดเชื้อโดยธรรมชาติA. hydrophila เมื่อความเข้มข้นของแบคทีเรียที่อยู่ในระดับต่ำ. โปรตีน S-ชั้นเป็นโปรตีนเซลล์ผิวที่โดดเด่นเห็นได้ในรูปแบบSDS-PAGE ของห้องสุขา lysates และเศษส่วนเยื่อหุ้มชั้นนอกของA. hydrophila [39] การปรากฏตัวของโปรตีน S-ชั้นในหมู่สายพันธุ์รุนแรงสูงของhydrophila เอได้รับการรายงานก่อนหน้านี้โดยโทมัสและความน่าเชื่อถือ[32] และ Dooley et al, [40] โรคที่เกิดโดย A. hydrophila ครอบครอง S ชั้นมักจะเกี่ยวข้องกับการบุกรุกการติดเชื้อในระบบ[41] อยู่บนชั้นนอกสุดของแบคทีเรียโปรตีนS-ชั้นมีโอกาสมากขึ้นอย่างรวดเร็วของการมีปฏิสัมพันธ์กับโฮสต์กว่าโปรตีนส่วนประกอบอื่นๆ ของแบคทีเรีย[32] S-ชั้นผูกกับโปรตีนเจ้าภาพหลายอย่างเช่น fibronectin, laminin และ vitronectin [42] ซึ่งอาจจะเป็นหนึ่งเหตุผลที่ว่าทำไมโปรตีนS-ชั้นที่ดูเหมือนจะเป็นภูมิคุ้มกันกว่าโปรตีนชนิดอื่น ๆในแบคทีเรีย Kokka et al, [43] บอกว่า S-ชั้นอาจให้การป้องกันสำหรับแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติของพวกเขาหรือให้ความได้เปรียบในการคัดเลือกในความสามารถของแบคทีเรียที่จะทำให้เกิดการติดเชื้อ โปรตีนนอกจากนี้ยังพบเพื่อให้คำปรึกษาในซีรั่มความต้านทานต่อการฆ่าและการย่อยอาหารโปรติเอส [42]. การศึกษาชี้ให้เห็นว่าแอนติเจนโปรตีน S-ชั้นของ A. hydrophila สามารถที่จะมอบความคุ้มครองในปลาคาร์พที่พบกับความหลากหลายของสายพันธุ์ที่แตกต่างกันของแบคทีเรียแม้ว่าค่าโทรสารที่ได้รับสำหรับปลาคาร์พไม่แตกต่างกันระหว่างความท้าทายที่แตกต่างกันแยก ไม่มีการตายเกิดขึ้นในกลุ่มของปลาหลังวันที่ 8 โพสต์ความท้าทายและอาณานิคมไม่มี hydrophila เอเพิ่มขึ้นจาก swabs ไตที่นำมาจากปลาที่รอดตายในตอนท้ายของการทดลองยกเว้นปลาสอง นี้แสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่ของผู้รอดชีวิตปลาในกลุ่มควบคุมมีการจัดการเพื่อล้างแบคทีเรีย มันเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นปลาที่มีสุขภาพดีสามารถผลิตตอบสนองของแอนติบอดีกับชิ้นส่วนที่แตกต่างกันของแบคทีเรียและล้างได้จากระบบไหลเวียนภายใน7 วันหลังการติดเชื้อถ้าระดับของการติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อโรคไม่เพียงพอที่จะฆ่าปลา[44 ]. โปรตีนอื่น ๆ ของ A. hydrophila ได้รับการผลิตเป็น recombinant แอนติเจนสำหรับการใช้งานในการศึกษาการฉีดวัคซีน ยกตัวอย่างเช่นฝาง et al. [1] พบว่าการป้องกันอย่างมีนัยสำคัญกับสองสายพันธุ์ของ A. hydrophila ในปลาสลิดสีฟ้า, Trichogaster trichopterus (75 และ 87.5% RPS) วัคซีนกับrecombinant 43 กิโลดาลตัน OMP ขณะที่ recombinant 37 กิโลดาลตันOMP ของเอ hydrophila ได้รับการแสดงที่จะเป็นภูมิคุ้มกันใน Rohu ปลาคาร์พ [45] ปลาที่มีการฉีดวัคซีน recombinant OMP นี้มี RPS ค่าของ 57% หลังจากที่ท้าทายปลาที่มีความรุนแรงของเชื้อเอ hydrophila [46] อย่างไรก็ตามการป้องกันข้ามของวัคซีนเหล่านี้กับช่วงของ A. hydrophila สายพันธุ์ไม่ได้รับการรายงาน. แก้ไข [33] เสนอว่าค่า RPS กว่า 60 ที่มีการฉีดวัคซีนปลาและการติดเชื้อการทดลองเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการป้องกันจากการติดเชื้อตามธรรมชาติในเขต. ผู้เขียนยังแนะนำการตายของ 60% aminimum ในกลุ่มควบคุมโดยใช้สองกลุ่มทำซ้ำ25 ปลาทั้งการฉีดวัคซีนและการควบคุมกลุ่ม แม้ว่าจะไม่ได้ทั้งหมดเกณฑ์ที่แนะนำโดยแก้ไขตามมาในการศึกษาปัจจุบันระดับของการป้องกันได้รับกับที่โปรตีนกับหกสายพันธุ์ที่แตกต่างกันของA. hydrophila, แสดงให้เห็นว่ามันสามารถที่จะป้องกันช่วงของการที่แตกต่างกันเอhydrophila แยกแม้จะมี ความจริงที่ว่าทั้งสองของความท้าทายแยกส่งผลให้ค่าRPS ต่ำเนื่องจากเพิ่มขึ้นเล็กน้อยตายในกลุ่มการฉีดวัคซีน(15 และ 20%). ในการสรุปผลการศึกษาและเบื้องต้นมีขนาดเล็กการศึกษาที่มีปลาทองกล่าวข้างต้นแสดงให้เห็นว่าS-ชั้นโปรตีน A. hydrophila อาจจะเป็นแอนติเจนที่สำคัญสำหรับการหารือการป้องกันในปลาคาร์พที่พบกับความหลากหลายของสายพันธุ์รุนแรงของเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคนี้ การทดสอบประสิทธิภาพของวัคซีนนี้ขณะนี้อยู่ในความคืบหน้าในตู้ปลาและในเขตที่จะสร้างถ้ามันสามารถปกป้องความหลากหลายของสายพันธุ์ปลากับสายพันธุ์ที่แตกต่างกันนี้แบคทีเรีย
การแปล กรุณารอสักครู่..
