Efecto in vitro e in vivo de un inmunomodulador compuesto por LPS de E. coli y Propionibacterium granulosum sobre el sistema inmune del cerdo

Abstract

La inmunomodulación se define como la modificación de la respuesta inmune por medio de la administración de sustancias que poseen la capacidad de regular el sistema inmunitario. INMD es un inmunomodulador compuesto por una combinación de LPS detoxificado de E. coli y células inactivadas de Propionibacterium granulosum, que ha demostrado tener un efecto modulador sobre el sistema inmune del cerdo. En el presente trabajo hemos realizado diversos ensayos in vitro e in vivo con el objetivo de evaluar los efectos que produce este compuesto sobre el sistema inmune del porcino.<br/>Se realizaron ensayos in vitro para determinar la acción de INMD o sus componentes por separado sobre la producción o expresión de citoquinas en macrófagos alveolares y células mononucleares de sangre periférica, la activación de la fagocitosis en neutrófilos polimorfonucleares, la activación de linfocitos a través del estudio del receptor para IL-2 (CD25) y la expresión del complejo mayor de histocompatibilidad tipo-II (MHC-II) en macrófagos alveolares. Observamos que los macrófagos alveolares expresaron IL-1, IL6, IL-12 y produjeron TNF-a, pero no se detectó IL-10, mientras las células mononucleares de sangre periférica expresaron IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-12 y produjeron INF-g. <br/>En la fagocitosis, observamos incremento del número de células que se activaron y fagocitaron. Este efecto estuvo correlacionado con P. granulosum. Observamos que INMD y sus componentes por separado indujeron la expresión de MHC-II en macrófagos alveolares, tanto en aquellos infectados con el virus de la enfermedad de Aujeszky como en las células que no infectadas. Para CD25, observamos que INMD y sus componentes por separado fueron capaces de inducir la expresión de esta molécula que nos indica que se produjo la activación de las células mononucleares de sangre periférica. En este caso, la máxima expresión de CD25 se observó con INMD tanto en células infectadas con el virus de la enfermedad de Aujeszky como en aquellas no infectadas.<br/>Se realizaron dos pruebas in vivo. En la primera de ellas se evaluó el efecto de la administración de INMD utilizado como coadyuvante a la vacunación contra el virus de la enfermedad de Aujeszky. Se utilizaron 85 cerdos convencionales divididos en dos grupos (grupo A= 43 y grupo B= 42), que fueron vacunados dos veces contra el virus de la enfermedad de Aujeszky. El grupo B recibió simultáneamente con la primera dosis vacunal, una dosis intramuscular de INMD (20 mg/ml de LPS y 250 mg/ml de P. granulosum). Se realizaron tres sangrados, antes de la primera vacunación y la revacunación, y cinco semanas posteriores a esta. Los sueros se analizaron para anticuerpos frente a gE y gB del virus de la enfermedad de Aujeszky, inmunoglobulinas totales (IgG1, IgG2), inmunoglobulinas especificas (IgA, IgG1, IgG2) para el virus de la enfermedad de Aujeszky, linfoproliferación y títulos neutralizantes frente al virus de la enfermedad de Aujeszky. <br/>Al inicio del estudio, el 97,6% de los animales del grupo A y 100% del grupo B, presentaban anticuerpos frente gB, mientras que el 11,6% y 19% de los animales de los grupo A y B, respectivamente, presentaban anticuerpos frente a gE, todos de origen maternal. Al final del ensayo, el 96,4% de los cerdos del grupo A y el 87,1% del grupo B eran gB+ y ninguno presentó anticuerpos frente a gE. Tras la primera vacunación y la aplicación de INMD, los animales del grupo B presentaron niveles totales de IgG1 e IgG2 superiores que los animales del grupo A (p<0,01), diferencias que desaparecieron tras la revacunación. Si bien entre estos isotipos se observó la misma tendencia en los anticuerpos específicos frente al virus de la enfermedad de Aujeszky, esta diferencia no fue significativa. Con relación a las IgA, se observó que tras la revacunación el 38,48% de los animales del grupo B presentaban títulos £1:40, mientras que en el grupo A se observaron estos títulos en el 14,81% de los cerdos (p<0,01). En los ensayos de linfoproliferación no se observaron diferencias significativas entre grupos. <br/>En cuanto a los títulos de anticuerpos neutralizantes, se observó una respuesta humoral primaria superior en el grupo B con respecto al grupo A (p<0,005), diferencia que desapareció tras la revacunación. Así mismo, en la respuesta primaria el 56,7% de los cerdos del grupo A presentaban títulos £1:4, mientras que entre el grupo B el 25,6% de los animales presentaban este comportamiento (p<0,05). <br/>En un segundo ensayo realizado in vivo, se evaluaron los efectos adversos que pudieran ocasionar la aplicación de INMD a una dosis superior a la recomendada. Se utilizaron ocho cerdos de alta sanidad que se dividieron en tres grupos: Grupo A: INMD (1,2 mg/kg P.V. de LPS y 16 mg/kg P.V. de P. granulosum), Grupo B: INMD (2,6 mg/kg P.V. de LPS y 33 mg/kg P.V. de P. granulosum), Grupo C: solución salina estéril. A los tiempos 0, 1, 2, 4, 6 y 24 horas se realizó el sangrado, para determinar los niveles de TNF-a, la medición de la temperatura corporal y evaluación clínica Ninguno de los animales presentó signos clínicos relacionados con la aplicación de LPS y la liberación de niveles altos de citoquinas.<br/>De estos resultados podemos concluir que INMD ejerce su acción sobre el sistema inmunitario induciendo la expresión de citoquinas, incrementando la capacidad fagocítica de los PMN y estimulando la expresión de MHC-II y CD25. Estos efectos pueden contribuir sustancialmente al mejoramiento del proceso de respuesta inmune del cerdo en enfermedades y vacunaciones.

Immunomodulation is defined as the modification of the immune response by means of the administration of substances that possess the ability to regulate the immune system. INMD is an immunomodulator composed by a combination of a detoxified LPS of E. coli and inactivated cells of Propionibacterium granulosum that has demonstrated to have a modulatory effect on the immune system of the pig. In the present study we have done several in vitro and in vivo assays with the objective of evaluate the effects that this compound produces in some components of the immune system in pigs. <br/>In vitro assays were made to determine the action of INMD and their components on the cytokine production or expression in alveolar macrophages and peripheral blood mononuclear cells, the activation of phagocytosis in polymorphonuclear neutrophiles, the activation of lymphocytes through the study of the IL- 2 receptor (CD25) and the expression of the major histocompatibility complex class-II (MHC-II) in alveolar macrophages. Regarding the cytokine expression, it could be observed that alveolar macrophages expressed IL-1, IL-6, IL-12 and produced TNF-a, but not IL-10, while the peripheral blood mononuclear cells expressed IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-12 and produced INF-g in response to INMD stimulation.<br/>When the effect of INMD on the phagocytosis exerted by PMN was studied, we observed that the phagocytosis capability of these cells increased. This phenomenon was attributable more to an increase in the number of activated cells than to an increase of individual phagocytic ability. This effect was correlated with P. granulosum. Likewise, we observed that INMD and its separated components induced the expression of MHC-II in alveolar macrophages. Thus as well in cells infected with Aujeszky's disease virus as in those that were not. Regarding CD25, we observed that INMD and its components by themselves alone were able to induce the expression of this molecule, a fact indicates the activation of the peripheral blood mononuclear cells. In this case, the maximum expression of CD25 was observed with INMD both in Aujeszky's disease virus infected cells as well as in uninfected ones.<br/>Two in vivo experiments were made. The first one of them the effect of the administration of INMD was evaluated using this product as a coadjuvant to the vaccination against the Aujeszky's disease virus. With this purpose, eighty-five 8-10-weeks-old crossbred conventional pigs were randomly distributed in two groups (group A = 43 and group B = 42), that were vaccinated two times against the Aujeszky's disease virus. Group B animals received simultaneously with the first vaccine dose, an intramuscular dose of INMD equal to 20 mg/ml of LPS and 250 mg/ml of P. granulosum. Blood was collected from all 85 animals before the first vaccination, before the booster and five weeks after the booster. Sera were analysed to determine the presence of Aujeszky's disease virus anti-gE and anti-gB antibodies, total immunoglobulin load (IgG1, IgG2) and Aujeszky's disease virus specific immunoglobulins (IgA, IgG1, IgG2). Lymphoproliferation assays and virus seroneutralization test for Aujeszky's disease virus were also done. <br/>Before the first vaccination, 97.6% of pigs in group A and 100% in group B presented anti-gB antibodies, while 11.6% and 19% were seropositive against gE respectively. At the end of the trial, 96.4 % of group A pigs and 87.1% of the animal in group B were gB+ and none of them had anti-gE antibodies. Regarding levels of total immnunoglobulins, after the first vaccination group B pigs had higher levels of IgG1 and IgG2 (p<0,01) but these differences disappeared after the second vaccination. When evaluated Aujeszky's disease virus specific antibodies, were not different between groups, except for IgA. In this case, we observed that after the revaccination, 38.48% of animals in group B presented titres £1:40, while in group A this was observed in the 14.81% of the pigs (p<0.01). In lymphoproliferation assays, significant differences between groups were not observed. <br/>Regarding the virus-neutralizing antibodies, we observed higher titres in the group B animals after de first vaccination (p<0.005), differences that disappeared after the booster. Thus after the first vaccination, 56.7% of pigs in group A had titres £1:4, while thus was observed only in 25.6% of the animals in group B (p<0.05). <br/>In a second in vivo assay, the adverse effects that could cause the application of INMD were evaluated. With this aim, eight pigs were distributed in three groups. Animals of group A were injected intramuscularly with a dose of INMD corresponding to 1.2 mg/kg of body weight of LPS and 16 mg/ml of body weight of P. granulosum, while those in group B received 2.6 mg/kg of body weight of LPS and 33 mg/kg of body weight of P. granulosum. Animals in group C received similar volume of sterile saline solution. All the animals were bled to determine the levels of TNF-a to the 0, 1, 2, 4, 6 and 24 hours, taking in each one of these times the body temperature. None of the animals had evident adverse effects for LPS or produced by high levels of cytokine. <br/>From those results it could conclude that INMD exerts its action on the immune system at least indicating cytokine expression, enhancing phagocytosis capabilities of PMNS and enhancing also the expression on MHC-II and CD25. These effects can contribute substantially improvement of the immune response of pigs in disease state or in vaccination.