Effect of active and passive immunizations with lipid A and salmonella minnesota Re 595 on gram-negative infections in mice

Summary

The capacity of lipid A, a structure common to the lipopolysaccharide cores of all gram-negative bacteria, to serve as an active immunizing agent in mice and to protect these animals against gram-negative infections was investigated. Active immunization experiments were also performed with the Re mutant of Salmonella minnesota 595 which carries a lipopolysaccharide composed of lipid A and three residues of ketodeoxyoctonic acid. Single injections of lipid A complexed to acid-hydrolyzed bacteria as carriers failed to induce specific protection against subsequent challenge infections with E. coli O₄ and S. breslau. Repeated injections of lipid A resulted in good protection against intraperitoneal challenge with S. breslau and partial protection against intravenous challenge with the same organism but did not alter the sensitivity of mice to challenge infections with E. coli or Pasteurella multocida. Whole antisera or serum fractions from rabbits in which high titers against lipid A had been attained by repeated intravenous injections of the antigen did not protect mice against challenge infections with E. coli O₄. In contrast a single injection of the Re mutant of S. minnesota antigen in combination with incomplete Freund's adjuvant provided substantial protection against an otherwise lethal intraperitoneal infection with S. breslau over a period of at least 45 days. Repeated application of the Re antigen resulted in partial protection against experimental infections with E. coli O₄, S. breslau and Pasteurella multocida. Injections of S. minnesota Re 595 antiserum provided better protection against an E. coli O₄ infection than lipid A sera or antibodies of the IgG or IgM type directed against this antigen.

Zusammenfassung

Gram-negative Bakterien enthalten Lipoid-A als gemeinsamen Bestandteil ihres Zellwandpolysaccharids. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob Lipoid-A zur aktiven Immunisierung von Mäusen gegen gram-negative Keime verwendet werden kann. Aktive Immunisierungsversuche wurden auch mit der Re-Mutante von Salmonella minnesota 595 durchgeführt, deren Lipopolysaccharid aus Lipoid-A und 3 Resten von Ketodesoxyoctonsäure besteht. Einzelinjektionen von an Trägermaterial absorbiertem Lipoid-A bewirkten keinen spezifischen Schutz gegen nachfolgende experimentelle Infektionen mit E. coli O₄ und S. breslau. Wiederholte Injektionen führten zwar zu einem guten Schutz gegen eine intraperitoneale Infektion mit S. breslau und bewirkten auch partiellen Schutz gegen intravenöse Infektionen mit demselben Organismus, hatten jedoch keinen Einfluß auf die Empfindlichkeit von Mäusen gegenüber Infektionen mit E. coli oder Past. multocida. Hochtitrige Kaninchen-Antiseren gegen Lipoid-A oder Serumfraktionen hatten keinen Einfluß auf den Verlauf von Infektionen mit E. coli O₄. Im Gegensatz dazu bewirkten Einzelinjektionen der Re 595 Mutante von S. minnesota in Verbindung mit inkomplettem Freund'schen Adjuvans einen substantiellen Schutz gegen sonst letal intraperitoneale Infektionen mit S. breslau während eines Zeitraumes von mindestens 45 Tagen. Wiederholte Applikationen des Re 595 Antigens bewirkten partiellen Schutz gegen experimentelle Infektionen mit E. coli O₄, S. breslau und Past. multocida. Antiserum gegen das S. minnesota Re 595 Antigen bewirkte zwar keinen kompletten Schutz gegen eine Infektion mit E. coli O₄, schnitt jedoch besser ab als Anti-Lipoid-A-Serum oder gegen dieses Antigen gerichtete IgM oder IgG Antikörper.