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Open Access Immunization with the binding domain of FimH, the adhesin of type 1 fimbriae, does not protect chickens against avian pathogenic Escherichia coli

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The aim of this study was to investigate whether vaccination with the sugar-binding domain of FimH (FimH156) was able to protect chickens against avian pathogenic Escherichia coli (APEC). FimH156 was expressed and purified using Ni-NTA affinity chromatography. Binding of FimH156 to mannosylated bovine serum albumin demonstrated that the protein retained its biological activity. Moreover, anti-FimH156 antisera were able to inhibit in vitro binding of E. coli to mannosylated bovine serum albumin. In a first vaccination experiment, FimH156 was administered intramuscularly as a water-in-oil emulsion to specific pathogen free broiler chicks. A predisposing infection with the Newcastle disease virus strain Lasota was administered 3 weeks later, followed 3 days later by an aerosol challenge with the virulent APEC strain CH2. A good anti-FimH156 immunoglobulin (Ig)G immune response was detected in serum, but no protective effects of FimH156 against APEC were seen. In a second experiment, SPF chicks were vaccinated intramuscularly or intranasally with FimH156. Booster vaccinations were administered 20 days later. While the intramuscular immunization yielded a strong IgG response in the serum and trachea, no significant IgA response could be detected in tracheal washes. Intranasal immunization did not yield a significant IgG or IgA response in serum and trachea. No protective effects of the FimH156 could be detected, confirming the results of the first experiment. Thus, although the FimH156 induced a strong immune response, it was unable to protect chickens against APEC. L'immunisation avec le domaine de fixation du FimH, l'adhésine de fimbriae de type 1, ne protège pas le poulet vis-à-vis d'Escherichia coli pathogène aviaire Le but de cette étude a été de savoir si la vaccination avec le domaine de fixation du sucre du FimH (FimH 156) est capable de protéger le poulet contre l' Escherichia coli pathogène aviaire (APEC). Le FimH156 a été exprimé puis purifié par chromatographie d'affinité sur résine Ni-NTA. La fixation de FimH156 au BSA mannosylé a montré que la protéine conservait son activité biologique. De plus, le sérum anti- FimH156 a été capable d'inhiber in vitro la fixation de E. coli au BSA mannosylé. Dans un premier essai de vaccination, le FimH156 a été administré par voie intramusculaire sous la forme d'une émulsion eau dans huile à des poulets de chair SPF. Trois semaines plus tard, la souche La Sota du virus de la maladie de Newcastle a été administrée en tant qu'agent infectieux prédisposant. Enfin trois jours après, les animaux ont été éprouvés avec la souche virulent CH2 d'APEC administrée sous forme d'aérosol. Une bonne réponse immunitaire IgG anti-FimH156 a été détectée dans le sérum, mais aucun effet protecteur du FimH156 vis-à-vis de l'APEC n'a été observé. Dans un second essai des poussins SPF ont été vaccinés par voie intramusculaire ou intranasale avec FimH156. Des rappels de vaccination ont été administrés 20 jours plus tard. Alors que l'immunisation intramusculaire a donné une forte réponse en IgG dans le sérum, la trachée, aucune réponse significative en IgA n'a pu être détectée dans les lavages de la trachée. L'immunisation intranasale n'a pas donné de réponse significative en IgG ou IgA au niveau du sérum et de la trachée. Aucun effet protecteur du FimH156 n'a pu être détecté, confirmant les résultats du premier essai. Ainsi, bien que le FimH156 ait induit une forte réponse immunitaire, il n'a pas été capable de protéger les poulets vis-à-vis de l'APEC. Immunisierung mit der Bindungsdomäne von FimH, dem Adhäsin der Typ 1-Fimbrien, schützt nicht gegen pathogenes Escherichia coli Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, ob die Vakzination mit der Zucker bindenden Domäne von FimH (FimH156) in der Lage war, Hühner gegen pathogenes aviäres Escherichia coli (APEC) zu schützen. FimH156 wurde exprimiert und mittels Ni-NTA-Affinitätschromatographie gereinigt. Die Bindung von FimH156 an mannosyliertes BSA zeigte, dass das Protein seine biologische Aktivität behalten hatte. Darüber hinaus konnte anti-FimH156-Antiserum in vitro die Bindung von E. coli an mannosyliertes BSA verhindern. In einem ersten Vakzinationsversuch wurde FimH156 als eine Wasser-in-Öl-Emulsion SPF-Broilerküken intramuskular injiziert. Als prädisponierende Infektion wurde drei Wochen später der Stamm Lasota des Virus der Newcastle-Krankheit verabreicht, drei Tage später gefolgt von einer Aerosol-Belastungsinfektion mit virulentem APEC-Stamm CH2. Im Serum wurde eine gute anti-FimH156-IgG-Immunantwort festgestellt, aber eine Schutzwirkung von FimH156 gegen APEC wurde nicht beobachtet. In einem zweiten Versuch wurden SPF-Küken intramuskuär oder intranasal mit FimH156 vakziniert. Eine Boostervakzination erfolgte 20 Tage später. Während die intramuskuläre Immunisierung zu einer hohen IgG-Bildung in Serum und Trachea führte, konnte keine signifikante IgA-Antwort in den Trachealspülproben nachgewiesen werden. Die intranasale Immunisierung induzierte weder eine deutliche IgG- noch IgA-Antwort in Serum und Trachea. Eine Schutzwirkung von FimH156 konnte auch hier nicht ermittelt werden, was die Ergebnisse aus dem ersten Versuch bestätigte. Daraus fogt, dass FimH156, obwohl es eine deutliche Immunantwort induziert, nicht in der Lage ist, Hühner gegen APEC zu schützen. Inmunización con el dominio de ligamiento de FimH, la adhesina de fimbria tipo 1, no protege a los pollos frente a Escherichia coli patógena El objetivo de este estudio fue el de investigar si la vacunación con el dominio de ligamiento a un azúcar FimH (FimH156) era capaz de proteger a los pollos frente a Escherichia coli patógena de origen aviar (APEC). La FimH156 se expresó y purificó mediante cromatografía de afinidad Ni-NTA. La unión de la FimH156 a BSA manosilado demostró que la proteína retenía su actividad biológica. Además, el antisuero anti-FimH156 fue capaz de inhibir in vitro la unión de E. coli a BSA manosilado. En un primer experimento de vacunación, se administró FimH156 intramuscularmente en una emulsión de agua en aceite a pollos SPF. Se les infectó tres semanas más tarde con la cepa Lasota de virus de la enfermedad de Newcastle, y, posteriormente, se les desafió con un aerosol que contenía la cepa virulenta CH2 de APEC. Se detectó una buena respuesta immune de IgG anti-FimH156 en el suero, pero no hubo un efecto protector de FimH156 frente a APEC. En un segundo experimento, se vacunaron experimentalmente pollos SPF vía intramuscular o intranasal con FimH156. La revacunación fue administrada 20 días más tarde. Mientras que la inmunización intramuscular resultó en una fuerte respuesta de IgG en suero y tráquea, no se detectó respuesta significativa de IgA en lavados traqueales. La inmunización intratraqueal no resultó en una respuesta significativa de IgG o IgA en suero y tráquea. No se detectaron efectos protectores de FimH156, lo que confirmaba los resultados de los primeros experimentos. Así pues, aunque FimH156 induce una respuesta inmune importante, no es capaz de proteger a los pollos frente a APEC.
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Document Type: Research Article

Affiliations: 1: Laboratory of Physiology and Immunology of Domestic Animals, Faculty of Applied Bioscience and Engineering, Catholic University Leuven, Kasteelpark Arenberg 30, 3001, Leuven, Belgium 2: Bacteriological R&D, Intervet International, PO Box 31, 5830 AA, Boxmeer, The Netherlands 3: Department of Virology, Parasitology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Ghent, Salisburylaan 133, 9820, Merelbeke, Belgium

Publication date: June 1, 2005

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