ارزیابی اثرات حفاظتی نانوذرات PLGA حاوی لیپوپلی‌ساکارید سمیت‌زدایی شده باکتری اسینتوباکتر بومانی (Acinetobacter baumannii) در عفونت ریوی موش

فصلنامه زیست شناسی جانوری

دوره 14، شماره 1، آذر 1400، صفحه 129-141   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/ascij.2021.684783

نویسندگان

افشین قلی زاده¹؛ رضا شاپوری^{* 2}؛ پرویز پاکزاد¹؛ مهدی مهدوی³

¹گروه زیست شناسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²گروه زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

³گروه ایمنوتراپی، انستیتو علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی، تهران، ایران

چکیده

اسینتوباکتر بومانی، باکتری هوازی فرصت طلبی است که به عنوان یکی از شایعترین پاتوژن­ های میکروبی با مقاومت آنتی بیوتیکی در ایجاد عفونت تنفسی در بیماران بستری در بخش ICU شناخته می شود. ساخت واکسن می­تواند یکی از راهکارهای موثر در مقابله با این عفونت باشد. این مطالعه، به منظور ارزیابی اثرات حفاظتی نانو ذرات PLGA حاوی لیپوپلی ساکارید(LPS)  سمیت­زدایی شده باکتری اسینتوباکتربومانی به عنوان واکسن در عفونت ریوی موش انجام شد. برای تکثیر انبوه باکتری از محیط کشت مولر هینتون براث استفاده شد.LPS  باکتری به روش آب-فنل داغ استخراج و به کمک NaOH 2/0 مولار سمیت­زدایی شد. انکپسوله کردن LPS سمیت زدایی شده در ذرات  PLGA به روش تبخیر حلال – امولسیون دوتایی آب - در روغن - در آب انجام شد. ذرات تهیه شده بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ نانومتر قطر داشتند و دارای بار سطحی منفی بودند. 40 سر موش Balb/C به طور تصادفی به  4 گروه 10 تایی (کنترل، گروه دریافت کننده PLGA، گروه دریافت کننده  D-LPS و گروه دریافت کننده           PLGA-D-LPS ) تقسیم و تمامی گروه ها سه بار به فاصله 14 روز با واکسن تیمار شدند. در روز 35 باکتری های زنده از طریق ریه به گروه ها عرضه شد و پس از 48 ساعت ریه موش­ها جهت مطالعات باکتری شناسی و هیستوپاتولوژی خارج گردید. کشت عصاره همگن شده بافت ریه، تفاوت معنی داری را بین گروه 4 با سایر گروه ها نشان داد (05/0 p <). مطالعه بافت شناسی نیز اثرحفاظتی نانوذرات PLGA حاوی LPS سم زدایی شده را کاملا نشان داد. این مطالعه نشان داد که ذرات PLGA حاوی LPS سمیت زدایی شده اسینتوباکتر بومانی در تحریک سیستم ایمنی موش موفق بوده و می تواند به عنوان واکسن استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

اسینتوباکتر بومانی؛ PLGA؛ LPS؛ نانوذرات؛ عفونت ریوی

مراجع

1. Allahyari M., Mohit E., 2016. Peptide/protein vaccine delivery system based on PLGA particles. Human Vaccines & Immunotherapeutics, 12(3): 806-828.
2. Amini Y., Amel J.S., 2017. Different methods to determine the encapsulation efficiency of protein in PLGA nanoparticles. Bio-Medical Materials and Engineering 28(6): 613–620.
3. Amjadi I., Rabiee M., Hosseini M.S., 2013. Anticancer Activity of Nanoparticles Based on PLGA and its Co-polymer: In-vitro Evaluation. Iran Journal of Pharmaceutical Research, 12(4): 623-634.
4. Angoti G., Godarzi H., Besharat M., Hajizadeh M., Zarringhalam M., 2014. Evaluation of antibiotic resistance of clinical Acinetobacter baumannii isolated of Tabriz hospital by disk diffusion and MIC methods. Research in Medicine, 38(2): 106-110.
5. Bassetti M., Ginocchio F., Mikulska M., 2011. New treatment options against gram-negative organisms. Annual Update in Intensive Care and Emergency Medicine, 1: 501-515.
6. Bayuga S., Zeana C., Sahni J., Della-Latta P., el-Sadr W., Larson E., 2002. Prevalence and antimicrobial patterns of Acinetobacter baumannii on hands and nares of hospital personnel and patients: the iceberg phenomenon again. Heart & Lung, 31(5): 382-390.
7. Chen N., Zhou M.,et al., 2020. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. The Lancet, 395(10223): 507-513.
8. Erridge C., Bennett-Guerrero E., 2002. Structure and function of lipopolysaccharides. Microbes Infect, 4(8): 837–851.
9. Farahani K., Moniri R., Shajari GR., Nazem Shirazi M.H., Musavi S., Ghasemi A., 2009. Antimicrobial susceptibility patterns and the distribution of resistance genes among Acinetobacter species isolated from patients In Shahid Beheshti Hospital, Kashan. FEYZ, 12: 61-67. [In Persian]
10. Ferreira A.E., Marchetti D.P., Cunha G.R., Oliveira L.M., Fuentefria D.B., Dall Bello A.G., 2011. Molecular characterization of clinical multi resistant isolates of Acinetobacter sp. From hospitals in Porto Alegre, State of Rio Grande do Sul, Brazil. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, 44(6): 725-30.
11. Gökhan M., Pınar Z., Barıs O., Ilknur T., Hanife A., Ertugru C., 2020. Emergence of colistin and carbapenem-resistant Acinetobacter calcoaceticus-Acinetobacter baumannii (CCR-Acb) complex in a neurological intensive care unit followed by successful control of the outbreak. Journal of Infection and Public Health, 13(4): 564-570.
12. Gusten W., Hansen E., Cunha B., 2002. Acinetobacter baumannii pseudomeningitis. Heart& Lung, 31(1): 76-78.
13. Hajavi J., Sankian M., Varasteh A., Hashemi, M., 2017. Synthesis Strategies for Optimizing Sizes of PLGA Nanoparticles Containing Recombinant Chenopodium Album (rChe a 3) Allergen. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, 66(12): 603–608.
14. Hamdy S., Haddadi A., Hung R., Lavasanifar A., 2011. Targeting dendritic cells with nano-particulate PLGA cancer vaccine formulations. Advanced Drug Delivery Reviews, 63(10): 943-955.
15. Jain S., O’Hagan D.T., Singh M., 2011. The long-term potential of biodegradable poly(lactide-co-glycolide) microparticles as the next-generation vaccine adjuvant. Expert Review of Vaccines, 10(12): 1731-1742.
16. Karakonstantis S., Gikas A., Astrinaki E., Kritsotakis E., 2020. Excess mortality due to pandrug-resistant Acinetobacter baumannii infections in hospitalized patients. Journal of Hospital Infection, 106(3): 447-453.
17. Kim H., Uto T., Akagi T., Baba M., Akashi M., 2010. Amphiphilic poly (amino acid) nanoparticles induce size dependent dendritic cell maturation. Advanced Functional Material, 20(22): 3925-3931.
18. Lorente C., Del Castillo Y., Rello J., 2002. Prevention of infection in the intensive care unit: current advances and opportunities for the future. Current Opinion Critical Care, 8(5): 461-644.
19. Makadia H.K., Siegel S.J., 2011. Poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) as biodegradable controlled drug delivery carrier. Polymers, 3(3): 1377-1397.
20. Maxwell J., Ruby C., Kerkvliet N., Vella T., 2002. Contrasting the roles of costimulation and the natural adjuvant lipopolysaccharide during the induction of T cell immunity. Journal of Immunology 168(9): 4372–4381.
21. Montefour K., Frieden J., Hurst S., Helmich C., Headley D., Martin M., 2008. Acinetobacter baumannii: an emerging multidrug-resistant pathogen in critical care. Critical Care Nurse, 28(1): 15-25.
22. Mundargi R.C., Babu V.R., Rangaswamy V., Patel P., Aminabhavi T.M., 2008. Nano/micro technologies for delivering macromolecular therapeutics using poly (D, L-lactide-co-glycolide) and its derivatives. Journal of Controlled Release,125(3): 193-209.
23. Nayak B., Panda A.K., Ray P., Ray A.R., 2009. Formulation, characterization and evaluation of rotavirus encapsulated PLA and PLGA particles for oral vaccination. Journal of Microencapsulation, 26(2): 154-65.
24. Nielsen T.B., Yan J., Luna B., Spellberg B., 2018. Murine Oropharyngeal Aspiration Model of Ventilator-associated and Hospital-acquired Bacterial Pneumonia. Journal of Visualized Expriments, 136: 1-9.
25. Pakzad P., 1391. Principles and methods of production of polyclonal antiserums in animals. Third edition. Noor danesh. Tehran:141-142. [In Persian]
26. Patel N.R., Damann K., Leonardi C., Sabliov C.M., 2011. Size dependency of PLGA-nanoparticle uptake and antifungal activity against Aspergillus flavus. Nanomedicine, 6(8): 1381-1395.
27. Peek L., Middaugh R., Berkland C., 2008. Nanotechnology in vaccine delivery. Advanced Drug Delivery Reviews, 60(8): 915–928.
28. Peleg A.Y., Seifert H., Paterson D.L., 2008. Acinetobacter baumannii: emergence of a successful pathogen. Clinical Microbiol Reviews, 21(3): 538-582.
29. Raghuvanshi R.S., Katare Y.K., Lalwani K., Ali M., Singh O., Panda A.K., 2002. Improved immune response from biodegradable polymer particles entrapping tetanus toxoid by use of different immunization protocol and adjuvants. International Journal of Pharmaceutics, 245(1): 109-121.
30. Rice L.B., 2008. Federal funding for the study of antimicrobial resistance in nosocomial pathogens: no ESKAPE. The Journal of Infectious Diseases, 197(8): 1079-1081.
31. Riet E., Ainai A., Suzuki T., Kersten G., Hasegawa H., 2014. Combatting infectious diseases; nanotechnology as a platform for rational vaccine design. Advanced Drug Delivery Reviews, 74: 28-34.
32. Thomas C., Gupta V., Ahsan F., 2009. Influence of surface charge of PLGA particles of recombinant hepatitis B surface antigen in enhancing systemic and mucosal immune responses. International Journal of Pharmaceutics, 379(1): 41-50.
33. Treuel L., Jiang X., Nienhaus G.U., 2013. New views on cellular uptake and trafficking of manufactured nanoparticles. Journal of the Royal Society Interface,10(82): 453-468.
34. Turton J.F., Kaufmann M.E., Gill M.J., Pike R., Scott P.T., Fishbain J., 2006. Comparison of Acinetobacter baumannii isolates from the United Kingdom and the United States that were associated with repatriated casualties of the Iraq conflict. Journal of Clinical Microbiology, 44(7): 2630-2634.
35. Westphal O., Jann K., 1965. Bacterial lipopolysaccharides Extraction with phenol-water and further applications of the procedure. Methods in Carbohydrate Chemistry, 5: 83–91.
36. Zheng Y., Chen H., Yao M., Li X.. 2018. Bacterial pathogens were detected from human exhaled breath using a novel protocol. Journal of Aerosol Science, 117: 224-234