Cấu trúc, chức năng và tiềm năng ứng dụng của F18 trong phát triển vắc-xin
,
&
*
Article Sidebar
Main Article Content
Tóm tắt
Tiêu chảy sau cai sữa là một trong những bệnh phổ biến nhất ở heo, ảnh hưởng đến heo trong hai tuần đầu sau cai sữa, gây thiệt hại kinh tế nặng nề. Nguyên nhân chính gây bệnh này là vi khuẩn Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), đặc trưng bởi hai yếu tố gây bệnh: tiêm mao và độc tố ruột. Các tiêm mao được xem là yếu tố trung gian cho sự bám dính của vi khuẩn thông qua việc liên kết với thụ thể có ở ruột heo. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, tiêm mao F4 và F18 chiếm tỉ lệ cao trong các loại tiêm mao ở ETEC, được phát hiện ở hầu hết các chủng ETEC được phân lập. Hiện nay, vắc-xin dạng uống đang là biện pháp phòng bệnh tiềm năng được sử dụng với khả năng tạo được IgA, kích thích hệ miễn dịch niêm mạc và đang được nhiều nhà nghiên cứu chú ý đến. Tuy nhiên, các vắc-xin chỉ hiệu quả đối với ETEC-F4 và kém hiệu quả đối với ETEC-F18; vì vậy, việc cần thêm nhiều nghiên cứu để nâng cao hiệu quả vắc-xin phòng bệnh ETEC-F18 là điều cần thiết trong tương lai. Trong tổng quan này, chúng tôi sẽ trình bày về cấu trúc, chức năng và các tiềm năng ứng dụng của F18 trong vắc-xin.
Article Details
Tài liệu tham khảo
Barth, S., Schwanitz, A., & Bauerfeind, R. (2011). Polymerase chain reaction-based method for the typing of F18 fimbriae and distribution of F18 fimbrial subtypes among porcine Shiga toxin-encoding Escherichia coli in Germany. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation 23(3), 454-464. https://doi.org/10.1177/1040638711403417.
Busch, A., Phan, G., & Waksman, G. (2015). Molecular mechanism of bacterial type 1 and P pili assembly. Philosophical Transactions of the Royal Society A 373(2036), 20130153. https://doi.org/10.1098/rsta.2013.0153.
Busch, A., & Waksman, G. (2012). Chaperoneusher pathways: diversity and pilus assembly mechanism. Philosophical Transactions of the Royal Society London. Series B, Biological Sciences 367(1592), 1112-1122. https://doi.org/10.1098/rstb.2011.0206.
Duan, Q., Pang, S., Wu, W., Jiang, B., Zhang, W., Liu, S., Wang, X., Pan, Z., & Zhu, G. (2020). A multivalent vaccine candidate targeting enterotoxigenic Escherichia coli fimbriae for broadly protecting against porcine postweaning diarrhea. Veterinary Research 51(1), 93. https://doi.org/10.1186/s13567-020-00818-5.
Duan, Q., Wu, W., Pang, S., Pan, Z., Zhang, W., & Zhu, G. (2020). Coimmunization with two enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) fimbrial multiepitope fusion antigens induces the production of neutralizing antibodies against five ETEC fimbriae (F4, F5, F6, F18, and F41). Applied and Environmental Microbiology 86(24), e00217-00220. https://doi.org/10.1128/AEM.00217-20.
Dubreuil, J. D., Isaacson, R. E., & Schifferli, D. M. (2016). Animal enterotoxigenic Escherichia coli. EcoSal Plus 7(1). https://doi.org/10.1128/ecosalplus.ESP-0006-2016.
Fairbrother, J. M., Nadeau, É., & Gyles, C. L. (2005). Escherichia coli in postweaning diarrhea in pigs: an update on bacterial types, pathogenesis, and prevention strategies. Animal Health Research Reviews 6(1), 17-39. https://doi.org/10.1079/ahr2005105.
Frydendahl, K. (2002). Prevalence of serogroups and virulence genes in Escherichia coli associated with postweaning diarrhoea and edema disease in pigs and a comparison of diagnostic approaches. Veterinary Microbiology 85(2), 169-182. https://doi.org/10.1016/s0378-1135(01)00504-1.
Gold, M. (2020). Post-weaning diarrhea in pigs farming. Retrieved April 15, 2023, from https://msgold.eu/en/diseases/pigs/post-weaningdiarrhea.
Hahn, E., Wild, P., Schraner, E. M., Bertschinger, H. U., Häner, M., Müller, S. A., & Aebi, U. (2000). Structural analysis of F18 fimbriae expressed by porcine toxigenic Escherichia coli. Journal of Structural Biology 132(3), 241-250. https://doi.org/10.1006/jsbi.2000.4323.
Holland, R. E. (1990). Some infectious causes of diarrhea in young farm animals. Clinical Microbiology Reviews 3(4), 345-375. https://doi.org/10.1128/CMR.3.4.345.
Holman, D. B., & Chénier, M. R. (2015). Antimicrobial use in swine production and its effect on the swine gut microbiota and antimicrobial resistance. Canadian Journal of Microbiology 61(11), 785-798. https://doi.org/10.1139/cjm-2015-0239.
Luppi, A., Gibellini, M., Gin, T., Vangroenweghe, F., Vandenbroucke, V., Bauerfeind, R., Bonilauri, P., Labarque, G., & Hidalgo, A. (2016). Prevalence of virulence factors in enterotoxigenic Escherichia coli isolated from pigs with postweaning diarrhoea in Europe. Porcine Health Management 2, 20. https://doi.org/10.1186/s40813-016-0039-9.
Mai, G. Q., Le, T. V. N., & Tran, H. V. (2020). Cloning and surface expression of F18 fimbria on Pichia pastoris’s cell wall. Can Tho University Journal of Science 56(6), 139-145. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2020.152.
Melkebeek, V., Goddeeris, B. M., & Cox, E. (2013). ETEC vaccination in pigs. Veterinary Immunology Immunopathology 152(1-2), 37-42. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2012.09.024.
Moonens, K., Bouckaert, J., Coddens, A., Tran, T., Panjikar, S., Kerpel, M. D., Cox, E., Remaut, H., & Greve, H. D. (2012). Structural insight in histo-blood group binding by the F18 fimbrial adhesin FedF. Molecular Microbiology 86(1), 82-95. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2012.08174.x.
Moonens, K., Kerpel, M. D., Coddens, A., Cox, E., Pardon, E., Remaut, H., & Greve, H. D. (2014). Nanobody mediated inhibition of attachment of F18 fimbriae expressing Escherichia coli. PLoS One 9(12), e114691. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114691.
Nadeau, E., Fairbrother, J. M., Zentek, J., Belanger, L., Tremblay, D., Tremblay, C. L., Röhe, I., Vahjen, W., Brunelle, M., Hellmann, K., Cvejic, D., Brunner, B., Schneider, C., Bauer, K., Wolf, R., & Hidalgo, A. (2017). Efficacy of a single oral dose of a live bivalent E. coli vaccine against post-weaning diarrhea due to F4 and F18-positive enterotoxigenic E. coli. Veterinary Journal 226, 32-39. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2017.07.004.
Nadeau, E., Tremblay, D., Bélanger, L., Cvejic, D., Bauer, K., Schneider, C., Hellmann, K., & Hidalgo, A. (2016). Field efficacy of Coliprotec® F4, live oral vaccine against post-weaning diarrhoea caused by F4-enterotoxigenic E. coli (F4-ETEC), in German pig farms. In Lima Alvares da Silva, C. (Ed.). Proceedings of the 24th International Pig Veterinary Society Congress (PO-PC02-007). Dublin, Ireland: International Pig Veterinary Society.
Phan, G., Remaut, H., Wang, T., Allen, W. J., Pirker, K. F., Lebedev, A., Henderson, N. S., Geibel, S. Volkan, E., Yan, J., Kunze, M. B. A., Pinkner, J. S., Ford, B., Kay, C. W. M., Li, H., Hultgren, S. J., Thanassi, D. G., & Waksman, G. (2011). Crystal structure of the FimD usher bound to its cognate FimC-FimH substrate. Nature 474(7349), 49-53. https://doi.org/10.1038/nature10109.
Rhouma, M., Fairbrother, J. M., Beaudry, F., & Letellier, A. (2017). Post weaning diarrhea in pigs: risk factors and non-colistin-based control strategies. Acta Veterinaria Scandinavica 59(1), 31. https://doi.org/10.1186/s13028-017-0299-7.
Sauer, F. G., Remaut, H., Hultgren, S. J., & Waksman, G. (2004). Fiber assembly by the chaperoneusher pathway. Biochimica et Biophysica Acta 1694(1-3), 259-267. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2004.02.010.
Tiels, P., Verdonck, F., Coddens, A., Ameloot, P., Goddeeris, B., & Cox, E. (2007). Monoclonal antibodies reveal a weak interaction between the F18 fimbrial adhesin FedF and the major subunit FedA. Veterinary Microbiology 119(2-4), 115-120. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2006.08.032.
Tiels, P., Verdonck, F., Coddens, A., Goddeeris, B., & Cox, E. (2008). The excretion of F18+ E. coli is reduced after oral immunisation of pigs with a FedF and F4 fimbriae conjugate. Vaccine 26(17), 2154-2163. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.01.054.
Vangroenweghe, F. A. C. J., & Boone, M. (2022). Vaccination with an Escherichia coli F4/F18 vaccine improves piglet performance combined with a reduction in antimicrobial use and secondary infections due to Streptococcus suis. Animals (Basel) 12(17), 2231. https://doi.org/10.3390/ani12172231.
Verdonck, F., Tiels, P., Gog, K. V., Goddeeris, B. M., Lycke, N., Clements, J., & Cox, E. (2007). Mucosal immunization of piglets with purified F18 fimbriae does not protect against F18+ Escherichia coli infection. Veterinary Immunology Immunopathology 120(3-4), 69-79. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2007.06.018.
Waksman, G., & Hultgren, S. J. (2009). Structural biology of the chaperone-usher pathway of pilus biogenesis. Nature Review Microbiology 7(11), 765-774. https://doi.org/10.1038/nrmicro2220.
Werneburg, G. T., Henderson, N. S., Portnoy, E. B., Sarowar, S., Hultgren, S. J., Li, H., & Thanassi, D. G. (2015). The pilus usher controls protein interactions via domain masking and is functional as an oligomer. Nature Structural & Molecular Biology 22(7), 540-546. https://doi.org/10.1038/nsmb.3044.
Woof, J. M., & Kerr, M. A. (2006). The function of immunoglobulin A in immunity. The Journal of Pathology 208(2), 270-282. https://doi.org/10.1002/path.1877.
Zav’yalov, V., Zavialov, A., Zav’yalova, G., & Korpela, T. (2010). Adhesive organelles of Gramnegative pathogens assembled with the classical chaperone/usher machinery: structure and function from a clinical standpoint. FEMS Microbiology Reviews 34(3), 317-378. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2009.00201.x.