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编号:10501393
结核分支杆菌重组38 000蛋白的免疫原性特征
http://www.100md.com 《中华结核和呼吸杂志》 2000年第8期
     结核分支杆菌重组38 000蛋白的免疫原性特征

    何秀云 庄玉辉 张晓刚 熊志红 董蒽军 史迎昌 昌增益

    摘 要 目的 了解结核分支杆菌重组38 000蛋白(rMT38)诱发家兔产生抗体的能力及作为血清学诊断试剂的价值。方法 将家兔分为6组:PPD+生理盐水(A组),rMT38+生理盐水(B组),rMT38+佐剂(C组),1/2 rMT38+1/2 rMT16+生理盐水(D组),1/2 rMT38+1/2 rMT16+佐剂(E组),rMT16+佐剂(F组))。用ELISA法测C、E两组血清是否与分支杆菌PPD有交叉反应。双向扩散和ELISA法检测rMT38免疫的血清反应。ELISA法检测389份人血清,包括肺结核病人145例、卡介苗接种阳转健康者78例、健康献血者105例、非结核呼吸道疾病31例及脓肿分支杆菌感染者30例。结果C、E两组血清用双向扩散和ELISA检测抗体滴度分别为1∶16、1∶4和1∶6 400、1∶3 200; 双向扩散检测A、B、D、F组血清与rMT38均未见免疫沉淀线;ELISA检测A、F组血清,抗体为阴性,B、D组抗体滴度均为1∶400。C组血清与所试分支杆菌PPD用ELISA 检测均为阴性;E组血清与牛、结核分支杆菌PPD呈阳性反应。兔血清抗体效价结果显示:5个月后,C、E组血清效价均下降,但仍能检测到抗体;B、D组血清2个月抗体检测为阴性。肺结核病组rMT38和PPD检测敏感性分别为69.0%和75.2%;健康组、非结核呼吸道疾病组、卡介苗接种阳转健康组及脓肿分支杆菌感染组rMT38和PPD检测特异性分别为97.1%、93.5%、86.0%、53.6%和94.3%、87.1%、67.9%、39.3%。结论 rMT38具有较强免疫原性,可能成为结核病血清学诊断试剂之一。
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    关键词:分支杆菌,结核;38 000蛋白;免疫原性;血清学诊断

    结核分支杆菌(MTB)耐药菌株传播及人免疫缺陷病毒(HIV)感染合并结核病已经引起人们的关注[1]。结核病的早期诊断、及时治疗、新疫苗研制显得极为迫切。基因工程技术实现了MTB蛋白抗原在真核系统、原核系统表达[2,3],使抗原大量获得的难题得到了解决。研究发现,热休克蛋白具有保守性,易产生交叉反应; 分泌蛋白相对分子质量较小,免疫保护性作用不太理想[4,5]。MTB 38 000蛋白具有强的免疫原性[6],可能与MTB的能量代谢有关,因在磷饥饿培养条件下,MTB合成38 000蛋白增加[7]。38 000蛋白是MTB相对特异的蛋白,只存在于MTB复合体,并具有两个特异的B细胞抗原决定簇, 对应单克隆抗体为TB71和TB72[8]。鉴于此,MTB 38 000蛋白可用于结核病的血清学诊断[9,10]。我们在完成结核分支杆菌38 000蛋白编码基因在大肠杆菌中高效表达及重组抗原纯化的基础上,对重组38 000蛋白是否保留其免疫原性及其用于血清学诊断的敏感性和特异性进行了试验论证。
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    材料与方法

    一、 材料

    1.家兔: 2.0 ~ 2.5 kg, 健康,雌雄各半。分支杆菌PPD: 购自中国药品生物制品检定所。rMT38、rMT16为本室自制[11,12]

    2.血清来源:肺结核病145例选自北京胸科医院,健康献血者105例血清取自本院血库,非结核呼吸道疾病(非结核病)31例选自济南军事医学研究所,卡介苗接种皮试阳转健康者(卡介苗阳转)78例选自济南军事医学研究所,脓肿分支杆菌感染组30例选自深圳市卫生防疫站。分支杆菌免疫羊血清为本室冷冻保存。

    二、方法

    1.家兔免疫:将抗原溶液与等体积的不完全弗氏佐剂乳化均匀或与生理盐水混匀后于家兔皮下多点注射,每只注射蛋白总量为0.5 mg,共免疫6次。
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    实验动物分组:A组:PPD+生理盐水;B组: rMT38+生理盐水;C组:rMT38+佐剂;D组:1/2 rMT38+1/2 rMT16+生理盐水;E组:1/2 rMT38+1/2 rMT16+佐剂;F组: rMT16+佐剂。

    2.酶联免疫吸附试验(ELISA):rMT38与PPD分别稀释成合适浓度,每孔100 μl, 4 ℃过夜。倒掉包被液,磷酸盐缓冲液(PBS)-0.5% Tween 20(PBST)洗板3次,每次3 min;含1%牛血清白蛋白的PBST按合适的比例稀释血清,每孔100 μl, 37 ℃,1 h;同前洗板3次;按说明稀释辣根过氧化物酶(HRP)标记的二抗,每孔100 μl,37 ℃,1 h; 同前洗板3次;12.5 ml柠檬酸钠-Na2HPO4缓冲液溶解5 mg 二氨基联苯胺(DAB),临用前加15 μl 30% H2O2,每孔100 μl,显色10 min 左右,加2 mol/L H2SO4中止反应,490 nm测定吸光度(A)值。
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    3.双向琼脂扩散实验:参见文献[13]。

    4. 统计分析:ELISA临界值确定为健康献血组平均A值± 2 s,PPD与rMT38检测血清的敏感性和特异性差异采用χ2检验。

    结果

    一、兔血清效价检测及其特异性

    双向琼脂扩散:A、B、D、F组均未见抗原抗体反应沉淀线,C、E组抗体滴度分别为1∶16、1∶4。ELISA:A、B、C、D、E、F组抗体滴度分别为阴性、1∶400、1∶6 400、1∶400、1∶3 200、阴性。此后连续观察5个月,每月取一次血,每次所取兔血清以1∶100稀释后用ELISA测定吸光度值,结果表明,B、C、D、E组抗体滴度均呈下降趋势,2个月B、D组抗体检测为阴性。结果见图1。双向琼脂扩散法示rMT38只与结核分支杆菌、卡介苗免疫的羊血清形成白色沉淀线,而PPD与胞内分支杆菌外的分支杆菌免疫的血清形成白色沉淀线。ELISA 示rMT38与结核分支杆菌、卡介苗、耻垢分支杆菌免疫的血清产生阳性反应;胞内分支杆菌外的所试分支杆菌免疫的血清均与PPD呈阳性反应(表1)。ELISA检测受试分支杆菌PPD和兔血清反应结果显示:C组兔血清与13种分支杆菌PPD反应均为阴性;而E组兔血清与牛、结核分支杆菌PPD产生阳性反应,还与胃、土地分支杆菌PPD产生弱阳性反应。见表2。
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    二、结核病血清学诊断

    PPD和 rMT38检测肺结核病总的敏感性分别为75.2%、69.0%;其中涂片阴性、涂片阳性、未查涂片 PPD检测的敏感性分别为69.2%、100.0%、67.5%,rMT38检测的敏感性分别为66.7%、96.7%、51.4%; PPD和rMT38检测健康献血组阳性数分别为6和3,特异性分别为94.3%、97.1%;非结核病组,PPD、rMT38检测阳性数分别为4、2,特异性分别为87.1%、93.5%;卡介苗阳转组,PPD、rMT38检测阳性数分别为26、11,特异性分别为67.9%、86.0%,差异有显著性(P<0.01) 。脓肿分支杆菌感染组,PPD、rMT38检测阳性数分别为17和13,特异性分别为39.3%和53.6%。见表3。

    图1 兔血清吸光度值的时间变化

    表1 rMT38与PPD对分支杆菌免疫的羊血清的
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    特异性实验

    免疫羊的

    分支杆菌

    双向扩散

    ELISA

    PPD

    rMT38

    PPD

    rMT38

    结核分支杆菌H37Rv

    +

    +

    +
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    +

    BCG

    +

    +

    +

    +

    堪萨斯分支杆菌

    +

    -

    +

    -

    胞内分支杆菌

    -

    -
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    -

    -

    偶然分支杆菌

    +

    -

    +

    -

    瘰疬分支杆菌

    +

    -

    +

    -

    鸟分支杆菌

    +
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    -

    +

    -

    耻垢分支杆菌

    +

    -

    +

    +

    表2 C、E组兔血清与13种分支杆菌

    PPD的反应(ELISA)

    PPD来源

    兔血清

    C组
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    E组

    胃分支杆菌

    -

    ±

    土地分支杆菌

    -

    ±

    瘰疬分支杆菌

    -

    -

    堪萨斯分支杆菌

    -

    -

, 百拇医药     溃疡分支杆菌

    -

    -

    脓肿分支杆菌

    -

    -

    淡黄分支杆菌

    -

    -

    偶然分支杆菌

    -

    -

    金黄色分支杆菌

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    -

    鸟分支杆菌(国内株)

    -

    -

    牛分支杆菌

    -

    +

    结核分支杆菌

    -

    +

    鸟分支杆菌(国际株)

    -

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    表3 PPD与rMT38检测人血清结果

    血清来源

    份数

    敏感性(%)

    特异性(%)

    PPD

    rMT38

    PPD

    rMT38

    结核病人

    145

    75.2
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    69.0

    涂片阴性

    78

    69.2

    66.7

    涂片阳性

    30

    100.0

    96.7

    未查涂片

    37

    67.5

    51.4
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    健康献血者

    105

    5.7

    2.9

    94.3

    97.1

    非结核病人

    31

    12.9

    6.5

    87.1

    93.5

    卡介苗阳转者
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    78

    32.1

    14.0

    67.9

    86.0

    脓肿分支杆菌

    30

    60.7

    46.4

    39.3

    53.6

    感染者

    讨论
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    单纯rMT38免疫家兔产生较低水平抗体且维持较短时间,而与弗氏不完全佐剂联合产生较高水平抗体且维持较长时间,表明rMT38在大肠杆菌表达及纯化过程中保留其抗原性。Lyashchenko等[14]于致敏豚鼠注射同剂量rMT38或rMT38与其它蛋白组合,联合蛋白诱发豚鼠迟发超敏反应效果优于rMT38。我们试验结果表明:不加佐剂,rMT38免疫家兔产生的抗体与rMT38和rMT16联合免疫家兔产生的抗体水平相当;而加佐剂,rMT38免疫家兔产生的抗体水平高于rMT38和rMT16联合免疫家兔产生的抗体。C组兔血清与所试分支杆菌PPD均为阴性反应,结核分支杆菌PPD与rMT38 IgG无交叉。

    rMT38与PPD用ELISA法检测人血清包括肺结核病人、非结核病人、健康人的敏感性或特异性差异无显著性(P>0.05);而卡介苗阳转组两者检测的敏感性或特异性存在极显著性差异(P<0.01),rMT38检测此组的特异性明显高于PPD;在一定程度上,rMT38能使结核病患者与BCG接种者区分开来。rMT38检测卡介苗阳转组的敏感性为14.0%,这与Zhou等[10]用MT38蛋白检测卡介苗接种健康者的敏感性为2.0%相比偏高;2.0%只指检测成人,而7~13岁儿童卡介苗接种阳转者的敏感性是25.7%,两组人群总的敏感性达13.9%。我们选择的卡介苗阳转者未考虑年龄,排除年龄因素,我们的结果与Zhou等[10]报道的结果一致。研究发现,BCG合成38 000蛋白的量只为MTB合成38 000蛋白的1/10[15]。BCG具有38 000蛋白编码基因,但合成量低,抑制BCG 38 000蛋白表达的机制尚需研究。脓肿分支杆菌组rMT38与PPD用ELISA法检测的特异性均较高,因对脓肿分支杆菌的基因组未测序,且无脓肿分支杆菌免疫的血清,无法进一步确定MTB 38 000蛋白是否与脓肿分支杆菌的抗原有交叉。
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    rMT38用于结核病血清学诊断的敏感性与PPD相比无差异,但它与分支杆菌免疫的羊血清交叉反应显示:rMT38特异性高于PPD。故rMT38也可用于结核病的血清学诊断。

    基金项目:全军“九五”医学科研基金项目(98m161)

    作者单位:何秀云(100091 北京,解放军第三○九医院)

    庄玉辉(100091 北京,解放军第三○九医院)

    张晓刚(100091 北京,解放军第三○九医院)

    熊志红(100091 北京,解放军第三○九医院)

    董蒽军(100091 北京,解放军第三○九医院)

    史迎昌(100091 北京,解放军第三○九医院)
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    昌增益(清华大学生命科学院)

    参考文献

    [1]Dolin PJ, Raviglione MC, Kochi A. Global tuberculosis incidence and mortality during 1990~2000.Bull WHO, 1994, 72:213-220.

    [2]Singh M, Andersen AB, McCarthy JEG, et al. The Mycobacterium tuberculosis 38-kDa antigen: overproduction in Escherichia coli, purification and characterization. Gene, 1992,117:53-60.

    [3]Wilkinson RJ, Zhu X, Wilkinson KA, et al. 38 000 mw antigen-specific major histocompatibility complex class I restricted interferon-γ-secreting CD8+ T cells in healthy contacts of tuberculosis. Immun,1998, 95:585-590.
, 百拇医药
    [4]Wilcke JTR, Jensen BN, RaVn P, et al. Clinical evaluation of MPT-64 and MPT-59, two proteins secreted from Mycobacterium tuberculosis for skin test reagents. Tuberc Lung Dis,1996,77:250-256.

    [5]Pervin K, Childerstone A, Shinnick T, et al. T cell epitope expression of mycobacteria and homologous human 65-kilodalton heat shock protein peptides in short term cell lines from patients with Behcet′s disease. J Immun, 1993, 151:2273-2282.
, http://www.100md.com
    [6]HaslΦv K, Andersen AB, Ljungqvist L, et al. Comparison of the immunological activity of five defined antigen from Mycobacterium tuberculosis in seven inbred guinea pig strains, the 38-kDa antigen is immunodominant. Scand J Immunol, 1990, 31:503-514.

    [7]Andersen AB, Ljungqvist L, Olsen M. Evidence that protein antigen b of Mycobacterium tuberculosis is involed in phosphate metabolism. J General Microbiol, 1990,136:477-480.

    [8]Yong DB, Kaufmann SHE, Hermans PWM, et al. Mycobacteria protein antigens:a compilation. Molecular Microbiol, 1992, 6:133-145.
, http://www.100md.com
    [9]Wilkinson RJ, HaslΦv K, Rappuoli R, et al. Evaluation of the recombinant 38-kilodalton antigen of Mycobacterium tuberculosis as a potential immunodiagnostic reagent. J Clin Microbiol, 1997,35:553-557.

    [10]Zhou AT, Ma WL, Zhang PY, et al. Detection of pulmonary and extrapulmonary tuberculosis patients with the 38-kilodalton antigen from Mycobacterium tuberculosis in a rapid membrane-based assay. Clin Diagn Lab Immun,1996, 3:337-341.
, http://www.100md.com
    [11]何秀云,庄玉辉,张晓刚,等. 结核分支杆菌38 000蛋白质抗原在大肠杆菌中高效表达.中华结核和呼吸杂志,1999,22:138-141.

    [12]熊志红,庄玉辉,张晓刚,等. 结核分支杆菌16 000抗原基因的高效表达及其产物纯化. 中华结核和呼吸杂志,1999,22:645-647.

    [13]李建武,袁明秀,余瑞元,等. 生物化学实验原理和方法. 北京:北京大学出版社, 1997. 381-385.

    [14]Lyashchenko K, Manca C, Colangeli R, et al. Use of Mycobacterium tuberculosis complex-specific antigen cocktails for a skin test specific for tuberculosis. Infect Immun, 1998, 66:3606-3610.

    [15]Young D, Kent L,Ress A, et al. Immunological activity of a 38-kilodalton protein purified from Mycobacterium tuberculosis. Infect Immun, 1986,54:177-183., http://www.100md.com