veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2024-13-2-183-188veterinary-818Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ | БИОТЕХНОЛОГИЯORIGINAL ARTICLES | BIOTECHNOLOGYИзучение иммунотерапевтических свойств конъюгата антигенов БЦЖ с бетулоновой кислотой на морских свинках, инфицированных Mycobacterium scrofulaceumStudying immunotherapeutic properties of the conjugate based on BCG antigens with betulonic acid in guinea pigs infected with Mycobacterium scrofulaceumhttps://orcid.org/0000-0002-5537-219XКошкинИ. Н.KoshkinI. N.

Кошкин Иван Николаевич, канд. вет. наук, старший научный сотрудник лаборатории эпизоотологии и мер борьбы с туберкулезом отдела ветеринарии

пр. Королева, 26, г. Омск, 644012 

Ivan N. Koshkin, Cand. Sci. (Veterinary Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Epizootology and Tuberculosis Control, Department of Veterinary Medicine

26 Koroleva ave., Omsk 644012

in.koshkin@omgau.orghttps://orcid.org/0000-0001-8351-2818ВласенкоВ. С.VlasenkoV. S.

Власенко Василий Сергеевич, д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории эпизоотологии и мер борьбы с туберкулезом отдела ветеринарии

пр. Королева, 26, г. Омск, 644012 

Vasily S. Vlasenko, Dr. Sci. (Biology), Professor, Chief Researcher, Laboratory of Epizootology and Tuberculosis Control, Department of Veterinary Medicine

26 Koroleva ave., Omsk 644012

vvs-76@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0390-7121ДенгисН. А.DengisN. A.

Денгис Наталья Александровна, канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории эпизоотологии и мер борьбы с туберкулезом отдела ветеринарии

пр. Королева, 26, г. Омск, 644012 

Natalia A. Dengis, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Epizootology and Tuberculosis Control, Department of Veterinary Medicine

26 Koroleva ave., Omsk 644012 

svir2007@mail.ruФГБНУ «Омский аграрный научный центр» (ФГБНУ «Омский АНЦ»)РоссияOmsk Agrarian Scientific CenterRussian Federation202413062024132183188Copyright © Кошкин И.Н., Власенко В.С., Денгис Н.А., 20242024Кошкин И.Н., Власенко В.С., Денгис Н.А.Koshkin I.N., Vlasenko V.S., Dengis N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/818

В настоящей работе представлены результаты изучения иммунотерапевтических свойств препарата из антигенного комплекса БЦЖ, конъюгированного с бетулоновой кислотой, после экспериментального заражения морских свинок культурой Mycobacterium scrofulaceum, относящейся к нетуберкулезным микобактериям II типа по классификации Раньона. С этой целью проведен опыт на 15 морских свинках, из которых было сформировано 3 группы. Животным 1-й и 2-й групп (n = 10) подкожно инокулировали Mycobacterium scrofulaceum в дозе 5 мг, после чего особям 2-й группы (n = 5) через 14 сут подкожно вводили конъюгат антигенов БЦЖ с бетулоновой кислотой в дозе 500 мкг/мл белка. Пять интактных особей служили контролем. При проведении экспериментов оценивали функциональное состояние бактерицидных систем нейтрофилов, а также выполняли патогистологические исследования паховых лимфатических узлов. В результате было установлено, что сенсибилизация морских свинок Mycobacterium scrofulaceum активизирует деятельность катионных белков и миелопероксидазы нейтрофилов, и по мере выведения микобактерий из организма к 42-м сут от начала эксперимента их концентрация снижалась до уровня контрольной группы. Введение препарата индуцировало более выраженное усиление внутриклеточного метаболизма фагоцитов в течение всего срока наблюдения, способствуя элиминации нетуберкулезных микобактерий из организма животных уже на 7-е сут после обработки конъюгатом, что подтверждалось отсутствием микобактериального антигена в мазках крови при исследовании в реакции непрямой иммунофлуоресценции, а также патогистологическими изменениями в паховых лимфатических узлах, которые выражались уменьшением выраженных центров размножения в лимфатических фолликулах.

The paper reports on the research into the immunotherapeutic properties of a conjugate based on BCG antigens with betulonic acid after experimental infection of guinea pigs with Mycobacterium scrofulaceum culture, belonging to nontuberculosis mycobacteria type II according to the Runyon classification. Fifteen guinea pigs were used for the experimental purposes, divided into 3 groups. Mycobacterium scrofulaceum was subcutaneously injected into animals of Groups 1 and 2 (n = 10) at a dose of 5 mg. Fourteen days later, a conjugate based on BCG antigens with betulonic acid was subcutaneously injected into animals of Group 2 (n = 5) at a dose of 500 µg/mL of protein. Five intact animals were used as controls. During the experiment, neutrophil bactericidal activity was assessed, and histopathological examination of inguinal lymph nodes was done. The experiment showed that the inoculation of Mycobacterium scrofulaceum into guinea pigs activates cationic proteins and neutrophil myeloperoxidase, and on experiment day 42 (preceded by mycobacteria withdrawal from the body) their concentration reduced to the level of the control group. The vaccine administration induced a more active intracellular phagocyte metabolism during the entire observation period, which resulted in the elimination of nontuberculosis mycobacteria in animals as early as day 7 after treatment with the conjugate. The elimination was confirmed by the absence of mycobacterial antigen in blood smears tested in indirect immunofluorescence, as well as by histopathological changes in inguinal lymph nodes demonstrated as a reduction of germinal centers within lymphoid follicles.

нетуберкулезные микобактерииморские свинкибацилла Кальмета – Герена (БЦЖ)бетулоновая кислотанейтрофилыпаховые лимфатические узлыnon-tuberculosis mycobacteriaguinea pigsBacillus Calmette-Guerin (BCG)betulonic acidneutrophilsinguinal lymph nodesСтатья подготовлена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках проведения научно-исследовательских работ по теме FNUN-2022-0035 «Разработка новых и усовершенствование существующих средств и методов диагностики и профилактики социальнозначимых инфекций с целью сохранения эпизоотического благополучия и получения качественной и безопасной продукции с учетом генетических баз данных и особенностей возбудителей, направлений и селекции животноводства, технологий кормления, экономических и географических условий». Авторы выражают благодарность профессору, доктору химических наук И. В. Кулакову за предоставление бетулоновой кислоты, синтезированной на кафедре органической и экологической химии Института химии ФГАОУ ВО «Тюменский государственный университет».The article was prepared with the financial support from the Ministry of Education and Science of the Russian Federation as part of the research project FNUN-2022-0035 “Developing new and improving existing tools and methods for diagnosis and prevention of socially significant infections in order to ensure freedom from epizooties and produce high-quality and safe products, taking into account genetic databases, characteristics of pathogens, trends in livestock breeding, feeding technologies, economic and geographical conditions”. The authors express their appreciation to Dr. Sci. (Chemisty), professor I. V. Kulakov for providing betulonic acid synthesized at the Department of Organic and Environmental Chemistry of the Institute of Chemistry of the University of Tyumen.ReferencesParte A. C., Sardà Carbasse J., Meier-Kolthoff J. P., Reimer L. C., Göker M. List of prokaryotic names with standing in nomenclature (LPSN) moves to the DSMZ. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2020; 70 (11): 5607–5612. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004332Parte A. C., Sardà Carbasse J., Meier-Kolthoff J. P., Reimer L. C., Göker M. List of prokaryotic names with standing in nomenclature (LPSN) moves to the DSMZ. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2020; 70 (11): 5607–5612. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004332Ghielmetti G., Friedel U., Scherrer S., Sarno E., Landolt P., Dietz O., et al. Non-tuberculous Mycobacteria isolated from lymph nodes and faecal samples of healthy slaughtered cattle and the abattoir environment. Transboundary and Emerging Diseases. 2018; 65 (3): 711–718. https://doi.org/10.1111/tbed.12793Ghielmetti G., Friedel U., Scherrer S., Sarno E., Landolt P., Dietz O., et al. Non-tuberculous Mycobacteria isolated from lymph nodes and faecal samples of healthy slaughtered cattle and the abattoir environment. Transboundary and Emerging Diseases. 2018; 65 (3): 711–718. https://doi.org/10.1111/tbed.12793Найманов А. Х., Гулюкин М. И., Толстенко Н. Г., Вангели Е. П., Калмыков В. М. Организация оздоровительных мер борьбы с туберкулезом животных в России. Ветеринария. 2019; (4): 3–7. https://doi.org/10.30896/0042-4846.2019.22.4.03-07Naimanov A. H., Gulukin M. I., Tolstenko N. G., Vangeli E. P., Kalmykov V. M. Organization of the fight against animal tuberculosis in Russia. Veterinariya. 2019; (4): 3–7. https://doi.org/10.30896/0042-4846.2019.22.4.03-07 (in Russ.)Баратов М. О., Сакидибиров О. П., Абдурагимова Р. М., Джабарова Г. А. Иммунные и протективные свойства нетуберкулезных кислотоустойчивых микобактерий. Проблемы развития АПК региона. 2022; (1): 73–79. https://doi.org/10.52671/20790996_2022_1_73Baratov M. O., Sakidibirov O. P., Abduragimova R. M., Dzhabarova G. A. Immune and protective properties of non-tuberculosis acid-resistant mycobacteria. Problems of Development of the Agro-Industrial Complex of the Region. 2022; (1): 73–79. https://doi.org/10.52671/20790996_2022_1_73 (in Russ.)Nuru A., Zewude A., Mohammed T., Wondale B., Teshome L., Getahun M., et al. Nontuberculosis mycobacteria are the major causes of tuberculosis like lesions in cattle slaughtered at Bahir Dar Abattoir, northwestern Ethiopia. BMC Veterinary Research. 2017; 13 (1):237. https://doi.org/10.1186/s12917-017-1168-3Nuru A., Zewude A., Mohammed T., Wondale B., Teshome L., Getahun M., et al. Nontuberculosis mycobacteria are the major causes of tuberculosis like lesions in cattle slaughtered at Bahir Dar Abattoir, northwestern Ethiopia. BMC Veterinary Research. 2017; 13 (1):237. https://doi.org/10.1186/s12917-017-1168-3Hernández-Jarguín A. M., Martínez-Burnes J., Molina-Salinas G. M., de la Cruz-Hernández N. I., Palomares-Rangel J. L., López Mayagoitia A., Barrios-García H. B. Isolation and histopathological changes associated with non-tuberculous mycobacteria in lymph nodes condemned at a bovine slaughterhouse. Veterinary Sciences. 2020; 7 (4):172. https://doi.org/10.3390/vetsci7040172Hernández-Jarguín A. M., Martínez-Burnes J., Molina-Salinas G. M., de la Cruz-Hernández N. I., Palomares-Rangel J. L., López Mayagoitia A., Barrios-García H. B. Isolation and histopathological changes associated with non-tuberculous mycobacteria in lymph nodes condemned at a bovine slaughterhouse. Veterinary Sciences. 2020; 7 (4):172. https://doi.org/10.3390/vetsci7040172Gomez-Buendia A., Alvarez J., Bezos J., Mourelo J., Amado J., Saez J. L., et al. Non-tuberculous mycobacteria: occurrence in skin test cattle reactors from official tuberculosis-free herds. Frontiers in Veterinary Science. 2024; 11:1361788. https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1361788Gomez-Buendia A., Alvarez J., Bezos J., Mourelo J., Amado J., Saez J. L., et al. Non-tuberculous mycobacteria: occurrence in skin test cattle reactors from official tuberculosis-free herds. Frontiers in Veterinary Science. 2024; 11:1361788. https://doi.org/10.3389/fvets.2024.1361788Камалиева Ю. Р., Мингалеев Д. Н., Равилов Р. Х. Идентификация микобактерий нетуберкулезного типа, изолированных от крупного рогатого скота в Республике Татарстан. Аграрная наука. 2021; 354 (11–12): 32–35. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-354-11-12-32-35Kamalieva Yu. R., Mingaleev D. N., Ravilov R. Kh. Identification of non-tuberculosis mycobacteria isolated from cattle in the Republic of Tatarstan. Agrarian Science. 2021; 354 (11–12): 32–35. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-354-11-12-32-35 (in Russ.)Баратов М. О., Гусейнова П. С. Актуализированная эпизоотическая ситуация по туберкулезу крупного рогатого скота в Республике Дагестан. Ветеринария сегодня. 2022; 11 (3): 222–228. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-3-222-228Baratov M. O., Huseynova P. S. Actual bovine tuberculosis situation in the Republic of Dagestan. Veterinary Science Today. 2022; 11 (3): 222–228. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-3-222-228Biet F., Boschiroli M. L. Non-tuberculous mycobacterial infections of veterinary relevance. Research in Veterinary Science. 2014; 97 (Suppl.): S69–S77. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2014.08.007Biet F., Boschiroli M. L. Non-tuberculous mycobacterial infections of veterinary relevance. Research in Veterinary Science. 2014; 97 (Suppl.): S69–S77. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2014.08.007Lara G. H. B., Ribeiro M. G., Leite C. Q. F., Paes A. C., Guazzelli A., da Silva A.V., et al. Occurrence of Mycobacteriumspp. and other pathogens in lymph nodes of slaughtered swine and wild boars (Sus scrofa). Research in Veterinary Science. 2011; 90 (2): 185–188. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2010.06.009Lara G. H. B., Ribeiro M. G., Leite C. Q. F., Paes A. C., Guazzelli A., da Silva A.V., et al. Occurrence of Mycobacteriumspp. and other pathogens in lymph nodes of slaughtered swine and wild boars (Sus scrofa). Research in Veterinary Science. 2011; 90 (2): 185–188. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2010.06.009Klanicova-Zalewska B., Slana I. Presence and persistence of Mycobacterium avium and other nontuberculous mycobacteria in animal tissuesand derived foods: a review. Meat Science. 2014; 98 (4): 835–841. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2014.08.001Klanicova-Zalewska B., Slana I. Presence and persistence of Mycobacterium avium and other nontuberculous mycobacteria in animal tissues and derived foods: a review. Meat Science. 2014; 98 (4): 835–841. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2014.08.001Varela-Castro L., Barral M., Arnal M. C., Fernández de Luco D., Gortázar C., Garrido J. M., Sevilla I. A. Beyond tuberculosis: Diversity and implications of non-tuberculous mycobacteria at the wildlife-livestock interface. Transboundary and Emerging Diseases. 2022; 69 (5): e2978–e2993. https://doi.org/10.1111/tbed.14649Varela-Castro L., Barral M., Arnal M. C., Fernández de Luco D., Gortázar C., Garrido J. M., Sevilla I. A. Beyond tuberculosis: Diversity and implications of non-tuberculous mycobacteria at the wildlife-livestock interface. Transboundary and Emerging Diseases. 2022; 69 (5): e2978–e2993. https://doi.org/10.1111/tbed.14649Muwonge A., Oloya J., Kankya C., Nielsen S., Godfroid J., Skjerve E., et al. Molecular characterization of Mycobacterium avium subspecies hominissuis isolated from humans, cattle and pigs in the Uganda cattle corridor using VNTR analysis. Infection, Genetics and Evolution. 2014; 21: 184–191. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2013.11.012Muwonge A., Oloya J., Kankya C., Nielsen S., Godfroid J., Skjerve E., et al. Molecular characterization of Mycobacterium avium subspecies hominissuis isolated from humans, cattle and pigs in the Uganda cattle corridor using VNTR analysis. Infection, Genetics and Evolution. 2014; 21: 184–191. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2013.11.012Leão C., Canto A., Machado D., Sanches I. S., Couto I., Viveiros M., et al. Relatedness of Mycobacterium avium subspecies hominissuis clinical isolates of human and porcine origins assessed by MLVA. Veterinary Microbiology. 2014; 173 (1–2): 92–100. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2014.06.027Leão C., Canto A., Machado D., Sanches I. S., Couto I., Viveiros M., et al. Relatedness of Mycobacterium avium subspecies hominissuis clinical isolates of human and porcine origins assessed by MLVA. Veterinary Microbiology. 2014; 173 (1–2): 92–100. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2014.06.027Kontturi A., Soini H., Ollgren J., Salo E. Increase in childhood nontuberculous mycobacterial infections after bacille Calmette-Guérin coverage drop: A nationwide, population-based retrospective study, Finland, 1995–2016. Clinical Infectious Diseases. 2018; 67 (8): 1256–1261. https://doi.org/10.1093/cid/ciy241Kontturi A., Soini H., Ollgren J., Salo E. Increase in childhood nontuberculous mycobacterial infections after bacille Calmette-Guérin coverage drop: A nationwide, population-based retrospective study, Finland, 1995–2016. Clinical Infectious Diseases. 2018; 67 (8): 1256–1261. https://doi.org/10.1093/cid/ciy241Zimmermann P., Finn A., Curtis N. Does BCG vaccination protect against nontuberculous mycobacterial infection? A systematic review and meta-analysis. The Journal of Infectious Diseases. 2018; 218 (5): 679–687. https://doi.org/10.1093/infdis/jiy207Zimmermann P., Finn A., Curtis N. Does BCG vaccination protect against nontuberculous mycobacterial infection? A systematic review and meta-analysis. The Journal of Infectious Diseases. 2018; 218 (5): 679–687. https://doi.org/10.1093/infdis/jiy207Abate G., Hamzabegovic F., Eickhoff C. S., Hoft D. F. BCG vaccination induces M. avium and M. abscessus cross-protective immunity. Frontiers in Immunology. 2019; 10:234. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00234Abate G., Hamzabegovic F., Eickhoff C. S., Hoft D. F. BCG vaccination induces M. avium and M. abscessus cross-protective immunity. Frontiers in Immunology. 2019; 10:234. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00234Fritschi N., Curtis N., Ritz N. Bacille Calmette Guérin (BCG) and new TB vaccines: Specific, cross-mycobacterial and off-target effects. Paediatric Respiratory Reviews. 2020; 36: 57–64. https://doi.org/10.1016/j.prrv.2020.08.004Fritschi N., Curtis N., Ritz N. Bacille Calmette Guérin (BCG) and new TB vaccines: Specific, cross-mycobacterial and off-target effects. Paediatric Respiratory Reviews. 2020; 36: 57–64. https://doi.org/10.1016/j.prrv.2020.08.004Власенко В. С., Кособоков Е. А., Денгис Н. А., Новикова Н. Н. Изучение иммунотерапевтических свойств иммуномодулятора КИМ-М2 на морских свинках, инфицированных нетуберкулезными микобактериями. Вестник КрасГАУ. 2022; (5): 91–97. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-5-91-97Vlasenko V. S., Kosobokov E. A., Dengis N. A., Novikova N. N. Studying immunotherapeutic properties of the immunomodulator KIM-M2 in guinea pigs infected with nontuberculous mycobacteria. Bulletin of KrasSAU. 2022; (5): 91–97. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-5-91-97 (in Russ.)Orme I. M., Collins F. M. Efficacy of Mycobacterium bovis BCG vaccination in mice undergoing prior pulmonary infection with atypical mycobacteria. Infection and Immunity. 1984; 44 (1): 28–32. https://doi.org/10.1128/iai.44.1.28-32.1984Orme I. M., Collins F. M. Efficacy of Mycobacterium bovis BCG vaccination in mice undergoing prior pulmonary infection with atypical mycobacteria. Infection and Immunity. 1984; 44 (1): 28–32. https://doi.org/10.1128/iai.44.1.28-32.1984Buddle B. M., Wards B. J., Aldwell F. E., Collins D. M., de Lisle G. W. Influence of sensitisation to environmental mycobacteria on subsequent vaccination against bovine tuberculosis. Vaccine. 2002; 20 (7–8): 1126–1133. https://doi.org/10.1016/S0264-410X(01)00436-4Buddle B. M., Wards B. J., Aldwell F. E., Collins D. M., de Lisle G. W. Influence of sensitisation to environmental mycobacteria on subsequent vaccination against bovine tuberculosis. Vaccine. 2002; 20 (7–8): 1126–1133. https://doi.org/10.1016/S0264-410X(01)00436-4Palmer M. V., Thacker T. C. Use of the human vaccine, Mycobacterium bovis Bacillus Calmette Guérin in deer. Frontiers in Veterinary Science. 2018; 5:244. https://doi.org/10.3389/fvets.2018.00244Palmer M. V., Thacker T. C. Use of the human vaccine, Mycobacterium bovis Bacillus Calmette Guérin in deer. Frontiers in Veterinary Science. 2018; 5:244. https://doi.org/10.3389/fvets.2018.00244Shah J. A., Lindestam Arlehamn C. S., Horne D. J., Sette A., Hawn T. R. Nontuberculous mycobacteria and heterologous immunity to tuberculosis. The Journal of Infectious Diseases. 2019; 220 (7): 1091–1098. https://doi.org/10.1093/infdis/jiz285Shah J. A., Lindestam Arlehamn C. S., Horne D. J., Sette A., Hawn T. R. Nontuberculous mycobacteria and heterologous immunity to tuberculosis. The Journal of Infectious Diseases. 2019; 220 (7): 1091–1098. https://doi.org/10.1093/infdis/jiz285Koshkin I. N., Vlasenko V. S., Pleshakova V. I., Alkhimova L. E., Elyshev A. V., Kulakov I. V. Morphology of lymphoid tissue in the lungs of guinea pigs infected with Mycobacterium bovis against the background of vaccine immunity and the action of betulin and its derivatives. Vaccines. 2022; 10 (12):2084. https://doi.org/10.3390/vaccines10122084Koshkin I. N., Vlasenko V. S., Pleshakova V. I., Alkhimova L. E., Elyshev A. V., Kulakov I. V. Morphology of lymphoid tissue in the lungs of guinea pigs infected with Mycobacterium bovis against the background of vaccine immunity and the action of betulin and its derivatives. Vaccines. 2022; 10 (12):2084. https://doi.org/10.3390/vaccines10122084Новикова Н. Н., Байсеитов С. Т., Власенко В. С., Красиков А. П. Применение реакции непрямой иммунофлюоресценции для диагностики лейкоза крупного рогатого скота: методические рекомендации. Алматы: NOVA Press; 2020. 17 сNovikova N. N., Baiseitov S. T., Vlasenko V. S., Krasikov A. P. Using indirect immunofluorescence to diagnose bovine leukosis: guidelines. Almaty: NOVA Press; 2020. 17 p. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.