Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology470210.36233/0372-9311-335ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleIncreasing the immunogenic and protective activity of the vaccine strain Yersinia pestis EV line NIIEG using synthetic immunomodulatorsПовышение иммуногенной и протективной активности вакцинного штамма Yersinia pestis EV линии НИИЭГ с использованием синтетических иммуномодуляторовhttps://orcid.org/0000-0002-9994-7936GoncharovaAnastasiya Yu.ГончароваАнастасия Юрьевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), researcher, Department of immunology

к.м.н., н.с. отдела иммунологии

rusrapi@microbe.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7548-4845BugorkovaSvetlana A.БугорковаСветлана Александровна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Head, Department of immunology

д.м.н., и.о. зав. отделом иммунологии

rusrapi@microbe.ruShchukovskayaTatyana N.ЩуковскаяТатьяна Николаевна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Professor, chief researcher, Department of immunology

д.м.н., профессор, г.н.с. отдела иммунологии

rusrapi@microbe.ruRussian Research Anti-Plague Institute "Microbe"Российский противочумный институт «Микроб» Роспотребнадзора1302202303042023100184941302202313022023Copyright ©; 2023, Goncharova A.Y., Bugorkova S.A., Shchukovskaya T.N.Copyright ©; 2023, Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Щуковская Т.Н.2023Goncharova A.Y., Bugorkova S.A., Shchukovskaya T.N.Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Щуковская Т.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/4702

Introduction. One of the main tasks of specific plague prevention remains the development of vaccines and their application schemes aimed at improving the effectiveness of vaccination through the use of adjuvants and immunomodulators.

The purpose of the study were comparative evaluation of the effect of drugs from the group of synthetic immunomodulators on the immunogenic and protective properties of the Yersinia pestis EV line NIIEG vaccine strain in model animal experiments.

Materials and methods. White mice and guinea pigs were immunized with the vaccine strain Y. pestis EV line NIIEG. The animals of the experimental groups were injected with oligopeptides O1 (Threonyl-glutamyl-lysyl-lysyl-arginyl-arginyl-glutamyl-threonyl-valyl-glutamyl-arginyl-glutamyl-lysyl-glutamate), O2 (Glutamyl-cysteinyl-glycine disodium) and O3 (Arginyl-alpha-aspartyl-lysyl-valyl-tyrosyl-arginine) one hour before vaccination or three times before infection. On days 3, 14 and 21, antibody and cytokine products were studied. Animals were infected with the test strain Y. pestis 231(708) at a dose of 400 LD50.

Results. It was found that a single administration of immunomodulators 1 hour before vaccination did not change the susceptibility of animals to the plague microbe: ImD50 = 5860 (O1); 5860 (O2); 6454 (O3) and 6876 (control) CFU for white mice and 446 (O1), 551 (O2), 446 (O3) and 578 (control) CFU for guinea pigs. Three-time administration of drugs to vaccinated animals led to a decrease in the ImD50 Y. pestis EV line NIIEG indicators in the group with O1 by 2.2 times (mice) and 1.8 times (guinea pigs), with O2 and O3 by 1.2 times, regardless of the biomodel compared with the control. The stimulating effect of O1 and O3 on the production of antibodies to F1 of the plague microbe and cytokines interferon-gamma, interleukin-10 has been established.

Conclusion. The stimulating potential of synthetic immunomodulators on the immune system of biomodels immunized by Y. pestis EV line NIIEG has been demonstrated, which determines the prospects of research to improve the schemes of prophylactic vaccination against plague.

Введение. Одной из основных задач специфической профилактики чумы остаётся разработка вакцин и схем их применения, направленных на повышение эффективности вакцинации за счёт использования адъювантов и иммуномодуляторов.

Цель исследования — сравнительная оценка действия лекарственных препаратов из группы синтетических иммуномодуляторов на иммуногенные и протективные свойства вакцинного штамма Yersinia pestis EV линии НИИЭГ в модельных опытах на животных.

Материалы и методы. Белых мышей и морских свинок иммунизировали вакцинным штаммом Y. pestis EV линии НИИЭГ. Животным опытных групп вводили олигопептиды О1 (треонил-глутамил-лизил-лизил-аргинил-аргинил-глутамил-треонил-валил-глутамил-аргинил-глутамил-лизил-глутамат), О2 (глутамил-цистеинил-глицин динатрия) и О3 (аргинил-альфа-аспартил-лизил-валил-тирозил-аргинин) за 1 ч до вакцинации или трехкратно перед заражением. На 3, 14 и 21-е сутки исследовали антитело- и цитокинопродукцию. Заражали тест-штаммом Y. рestis 231(708) в дозе 400 ЛД50.

Результаты. Однократное введение иммуномодуляторов за 1 ч до вакцинации не влияло на значение средней иммунизирующей дозы (ImD50): 5860 (О1), 5860 (О2), 6454 (О3) и 6876 (контроль) КОЕ для белых мышей и 446 (О1), 551 (О2), 446 (О3) и 578 (контроль) КОЕ для морских свинок. Трехкратное введение препаратов вакцинированным животным с уже сформированным иммунитетом приводило к снижению показателей ImD50 Y. pestis линии EV НИИЭГ в группе с О1 в 2,2 раза (мыши) и 1,8 раза (морские свинки), с О2 и О3 в 1,2 раза независимо от биомодели по сравнению с контролем. Установлено стимулирующее влияние О1 и О3 на продукцию антител к F1 чумного микроба и цитокинов интерферона-γ, интерлейкина-10.

Заключение. Выявлен стимулирующий потенциал синтетических иммуномодуляторов на иммунную систему биомоделей, иммунизированных Y. pestis линии EV НИИЭГ, что определяет перспективность исследований по совершенствованию схем вакцинопрофилактики чумы.

plaguelive plague vaccineimmunomodulatorsproductivityimmunogenicitypreventioncytokinesчумаживая чумная вакцинаиммуномодуляторыпротективностьиммуногенностьпрофилактикацитокиныDyatlov I.A., Anisimov A.P., Khramov M.V., Dunaytsev I.A., Azhermacheva N.I., Somov A.N., et al. Molecular micro-encapsulated plague vaccine (MMPV). Bakteriologiya. 2018; 3(1): 74–5. (in Russian)Дятлов И.А., Анисимов А.П., Храмов М.В., Дунайцев И.А., Ажермачева Н.И., Сомов А.Н. Вакцина чумная молекулярная микроинкапсулированная (ВЧММ). Бактериология. 2018; 3(1): 74–5.Kudryavtseva O.M, Goncharova A.Yu., Bugorkova S.A., Kozhevnikov V.A., Shchukovskaya T.N., Kashtanova T.N., et al. The analysis of factors influencing immunologic reactivity in people vaccinated with a live plague vaccine. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya. 2020; (6): 17–24. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-327-6-17-24 (in Russian)Кудрявцева О.М, Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Кожевников В.А., Щуковская Т.Н., Каштанова Т.Н. и др. Анализ факторов, влияющих на иммунологическую реактивность лиц, вакцинированных живой чумной вакциной. Здоровье населения и среда обитания. 2020; (6): 17–24. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-327-6-17-24Mikshis N.I., Kutyrev V.V. Current state of the problem of vaccine development for specific prophylaxis of plague. Problemy osobo opasnykh infektsiy. 2019; (1): 50–63. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2019-1-50-63 (in Russian)Микшис Н.И., Кутырев В.В. Современное состояние проблемы разработки вакцин для специфической профилактики чумы. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; (1): 50–63. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2019-1-50-63Karal’nik B.V., Ponomareva T.S., Deryabin P.N., Denisova T.T., Mel’nikova N.N., Tugambaev T.I., et al. Effect of immune modulation on immunogenic and protective activity of a live plague vaccine. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2014; 91(6): 108–12. (in Russian)Каральник Б.В., Пономарева Т.С., Дерябин П.Н., Денисова Т.Т., Мельникова Н.Н., Тугамбаев Т.И. и др. Влияние иммуномодуляции на иммуногенную и протективную активность живой чумной вакцины. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; 91(6): 108–12.Shchukovskaya T.N., Kurylina A.F., Shavina N.Yu., Bugorkova S.A. Influence of polyoxidonium, poly(i:c), dalargin on the protective efficacy of yersinia pestis vaccine strain ev line niieg in experimental plague. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2020; 23(1): 41–50. https://doi.org/10.46235/1028-7221-005-IOP (in Russian)Щуковская Т.Н., Курылина А.Ф., Шавина Н.Ю., Бугоркова С.А. Влияние полиоксидония, Poly(I:C), даларгина на защитное действие вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ при экспериментальной чуме. Российский иммунологический журнал. 2020; 23(1): 41–50. https://doi.org/10.46235/1028-7221-005-IOPGoncharova A.Yu., Bugorkova S.A., Kudryavtseva O.M., Kozhevnikov V.A., Kravtsov A.L., Kashtanova T.N., et al. Experimental evaluation of application of the vaccine strain Yersinia pestis EV NIIEG in combination with immune-modulators. Problemy osobo opasnykh infektsiy. 2020; (2): 71–7. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-2-71-77 (in Russian)Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Кудрявцева О.М., Кожевников В.А., Кравцов А.Л., Каштанова Т.Н. и др. Экспериментальная оценка эффективности применения вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ в сочетании с иммуномодуляторами. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; (2): 71–7. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-2-71-77Ponomareva T.S., Deryabin P.N., Karal’nik B.V., Denisova T.G., Tugambaev T.I., Atshabar B.B., et al. Betaleukin influence on antigen-specific immune response indicators in model experiments of immunizing animals with live plague vaccine. Tsitokiny i vospalenie. 2014; 13(1): 57–62. (in Russian)Пономарева Т.С., Дерябин П.Н., Каральник Б.В., Денисова Т.Г., Тугамбаев Т.И., Атшабар Б.Б. и др. Влияние беталейкина на показатели антиген-специфического иммунного ответа в модельных опытах иммунизации животных живой противочумной вакциной. Цитокины и воспаление. 2014; 13(1): 57–62.Khaitov R.M. Immunomodulators: myths and reality. Immunologiya. 2020; (2): 1–6. https://doi.org/10.33029/0206-4952-2020-41-2-101-106 (in Russian)Хаитов Р.М. Иммуномодуляторы: мифы и реальность. Иммунология. 2020; (2): 1–6. https://doi.org/10.33029/0206-4952-2020-41-2-101-106Khaitov R.M., Ataullakhanov R.I., Shul’zhenko A.E. Immunotherapy: A Guide for Doctors [Immunoterapiya: rukovodstvo dlya vrachey]. Moscow: GEOTAR-Media; 2018. (in Russian)Хаитов Р.М., Атауллаханов Р.И., Шульженко А.Е. Иммунотерапия: руководство для врачей. М.: ГЭОТАРМедиа; 2018.Lebedev V.V. Imunofan – synthetic peptide preparation of a new generation: immunological and pathogenetic aspects of clinical application. Immunologiya. 1999; (1): 25–30. (in Russian)Лебедев В.В. Имунофан – синтетический пептидный препарат нового поколения: иммунологические и патогенетические аспекты клинического применения. Иммунология. 1999; (1): 25–30.Townsend D.M., He L., Hutchens S., Garrett T.E., Pazoles C.J., Tew K.D. NOV-002, a glutathione disulfide mimetic, as a modulator of cellular redox balance. Cancer Res. 2008; 68(8): 2870–7. https://doi.org/10.1158/0008-5472.can-07-5957Antushevich A.A., Antonov V.G., Grebenyuk A.N., Antushevich A.E., Ladanova T.V., Burova E.B. Pathophysiologic rationale of the effectiveness of glutoxim supportive therapy add-on to radiotherapy management of oropharyngeal cancer. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2013; (3): 32–7. (in Russian)Антушевич А.А., Антонов В.Г., Гребенюк А.Н., Антушевич А.Е., Ладанова Т.В., Бурова Е.Б. Патофизиологические основы эффективности глутоксима как средства сопровождения лучевой терапии рака ротоглотки. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2013; (3): 32–7.Ataullakhanov P.I., Katlinskiy A.V., Kholms R.D., Masternak T.B., Larin A.S., Malkina E.Yu., et al. The enhancement of the formation of antibodies under the influence of the gepon immune-modulator. Immunologiya. 2003; (1): 9–12. (in Russian)Атауллаханов P.И., Катлинский А.В., Холмс Р.Д., Мастернак Т.Б., Ларин А.С., Малкина Е.Ю. и др. Усиление образования антител под влиянием иммуномодулятора Гепона. Иммунология. 2003; (1): 9–12.Order of the Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation N 708n «On Approval of the Rules for Laboratory Practice»; 2010. (in Russian)Приказ Минздравсоцразвития России № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики»; 2010.Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of the European Union on the protection of animals used for scientific purposes. St. Petersburg.; 2010. (in Russian)Директива 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского Союза по охране животных, используемых в научных целях. СПб.; 2010.MU 3.3.1.1113-02. The basic requirements for vaccine strains of plague Microbe: methodical instructions. Moscow; 2002. (in Russian)МУ 3.3.1.1113-02. Основные требования к вакцинным штаммам чумного микроба: методические указания. М.; 2002.Klyueva S.N., Shchukovskaya T.N. Adjuvants influence of new generation in vitro cytokine production by blood cells vaccinated against plague persons. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2015; 9(2): 201–8. (in Russian)Клюева С.Н., Щуковская Т.Н. Влияние адъювантов нового поколения in vitro на продукцию цитокинов клетками крови вакцинированных против чумы лиц. Российский иммунологический журнал. 2015; 9(2): 201–8.Ashmarin I.P., Vorob’ev A.A. Statistical Methods in Microbiological Research [Statisticheskie metody v mikrobiologicheskikh issledovaniyakh]. Leningrad: Medgiz; 1962. (in Russian)Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Ленинград: Медгиз; 1962.Quenee L.E., Ciletti N., Berube B., Krausz T., Elli D., Hermanas T., et al. Plague in Guinea pigs and its prevention by subunit vaccines. Am. J. Pathol. 2011; 178(4): 1689–700. https://doi.org/10.1016/j.ajpath.2010.12.028Bugorkova S.A., Shchukovskaya T.N., Mikshis N.I., Klyueva S.N., Kudryavtseva O.M., Kravtsov A.L., et al. Comprehensive immunological study of persons vaccinated with live plague vaccine living on the territory of the pre-Caspian sand foci of the plague in the republic of Kalmykia. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2018; 17(3): 38–50. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-3-38-50 (in Russian)Бугоркова С.А., Щуковская Т.Н., Микшис Н.И., Клюева С.Н., Кудрявцева О.М., Кравцов А.Л. и др. Комплексное иммунологическое исследование вакцинированных живой чумной вакциной лиц, проживающих на территории прикаспийского песчанного очага чумы в республике Калмыкия. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2018; 17(3): 38–50. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-3-38-50Bogacheva N.V., Okhapkina V.Yu., Pyatkova N.V., Fedotov A.K., Kucherenko A.S. Experimental research of the influence of immunomodulators on efficiency using of brucellosis living dry vaccine. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2016; 15(2): 84–92. (in Russian)Богачева Н.В., Охапкина В.Ю., Пяткова Н.В., Федотов А.К., Кучеренко А.С. Экспериментальное изучение влияния иммуномодуляторов на эффективность применения вакцины бруцеллезной живой сухой. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2016; 15(2): 84–92.Andersson J.A., Sha J., Kirtley M.L., Reyes E., Fitts E.C., Dann S.M., et al. Combating multidrug-resistant pathogens with host-directed nonantibiotic therapeutics. Antimicrob. Agents Chemother. 2017; 62(1): 01943–17. https://doi.org/10.1128/AAC.01943-17