Porcine interleukin-2 gene encapsulated in chitosan nanoparticles enhances immune response of mice to piglet paratyphoid vaccine

Interleukin-2 (IL-2) is vital to elicit and amplify the cellular and humoral immune responses to foreign antigens, which is extensively utilized in the control of infectious disease and treatment of various cancers. Porcine and murine IL-2 genes were, respectively, subcloned into VR1020, designated as VPIL-2 and VMIL-2, and then encapsulated in chitosan nanoparticles (CNP) prepared by ionic linkage. The BALB/c mice were intramuscularly co-administrated with chitosan-IL-2 nanoparticles (CNP-IL2) and paratyphoid vaccine to test the adjuvant effect of CNP-IL2. On day 35, the immunized mice were orally challenged with virulent Salmonella. The content of IgG, IgA, IgM, IL-2, IL-4, IL-6 and specific antibody titer as well as the number of immunocompetent cells were systematically analyzed in the vaccinated mice. The results revealed that the levels of immunoglobulins, cytokines, the specific antibodies, together with the numbers of lymphocytes significantly increased in vaccinated mice inoculated with CNP-VPIL2 in contrast with those with naked IL-2 plasmids and blank plasmids. The CNP-VPIL2 immunized mice exhibited higher humoral and cellular immune responses, less severe clinical signs and lesions of disease caused by the bacteria than the other groups after challenge. These findings suggest that CNP-VPIL2 has a significant enhancement effect on immune responses of mice, which results in better immunoprotection against Salmonella infection, indicating that CNP-VPIL2 could be employed as an effective immunoadjuvant to elevate immunity of animals to conventional vaccines.

RésuméL’Interleukine-2 (IL-2) est essentielle pour obtenir et amplifier les réponses immunes, cellulaires et humorales aux antigènes. On connaît l'importance de l'Interleukine-2 et des réactions immunes dans le contrôle des maladies infectieuses et le traitement de différents cancers. Les gènes IL-2 porcins et murins ont été respectivement sous-clonés en VR1020 désigné comme VPIL-2 et VMIL-2. Ils ont été encapsulés dans des nanoparticules de chitosan. Des souris BALB/c ont reçu par voie intra-musculaire les nanoparticules d'IL-2 dans le chitosan et un vaccin para typhoïdique. Le jour 35, les souris immunisées ont été éprouvées par voie orale avec une souche virulente de Salmonella. La teneur en IgG, IgA, IgM, IL-2, IL-4, IL-6 et en anticorps spécifiques, de même que le nombre de cellules immunocompétentes ont été systématiquement analysés chez les souris vaccinées.Les résultats ont révélé que les taux d'immunoglobulines, de cytokines, et d'anticorps spécifiques ainsi que le nombre de leucocytes ont augmenté significativement chez les souris inoculées avec l'IL-2 incluse dans le chitosan par rapport à celles inoculées avec les plasmides IL-2 et les plasmides témoins. Les souris immunisées avec l’IL-2+chitosan ont montré, après épreuve virulente, des réponses humorales et cellulaires plus élevées, des signes cliniques et des lésions moins sévères que les autres groupes. Ces résultats suggèrent que l’IL-2+chitosan provoque des effets significativement positifs sur les réponses immunes des souris et une meilleure immunoprotection contre l’infection à Salmonella. Ces résultats suggèrent également que l’IL-2+chitosan pourrat être utilisée comme immuno-adjuvant pour augmenter le degré d'immunité sur les animaux vaccinés à l'aide de vaccins conventionnels.