ประสิทธิภาพวัคซีนดีเอ็นเอต่อเชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส ในหนูทดลอง

Abstract

Objective: Immunization with DNA vaccine is an alternative approach which promotes immune response to balance host-pathogen homeostasis for periodontitis prevention. Efficiency of FimA-PVXCP vaccine was evaluated in perspective of specific antibody production and alveolar bone loss prevention against Porphyromonas gingivalis (P.g.).

Method: This study used 3 vaccines; (FimA-PVXCP vaccine, FimA vaccine and Negative control BCL vaccine) to immunize mice by intramuscular and intranasal techniques. P.g. challenge control group and negative control group were included. Vaccine groups were immunized 2 times then all groups were collected serum and saliva to detect antibody production. P. gingivalis inoculation by oral gavage. Saliva samples were collected before euthanasia and final sera were collected during euthanasia. The hemi-maxilla samples were scanned for bone analysis by Micro-CT.

Result: FimA-PVXCP vaccine and FimA vaccine administered by intramuscular technique (IM) induced specific IgG at titer level 19,973 and 37,742.22 unit/ml, respectively, while intranasal administration with similar vaccines did not show antibody response. Final serum antibody analysis by ELISA demonstrated that FimA-PVXCP immunized by intramuscular technique had the highest specific serum IgG titer (35,326 unit/ml) in comparison to P.g. challenge control group (p<0.05) while FimA vaccination induced specific serum IgG at titer 19,893 unit/ml. Specific saliva IgA production was not detected in all vaccination groups immunized by any techniques.

For bone analysis, percent bone volume/total volume of FimA-PVXCP (IM) group was 65.01±0.53 % which was higher than FimA vaccine (IM) group at level 62.25±0.49% (p<0.01). Bone mineralized density of FimA-PVXCP (IM) group was 3.46±0.13 g/cm3 which was higher than FimA(IM) group that had bone density at 3.34±0.13 g/cm3. The average distances of bone loss measured from cemento-enamel junction to alveolar bone crest in FimA-PVXCP and FimA vaccination groups (IM) were 0176±0.001 and 0.177±0.001 mm respectively. Both groups had significantly lower average distances of bone loss than P.g. challenge control group (p<0.05). FimA-PVXCP (IM) group had bone loss distance to total root length ratio at 23.6±1.83% which was lower than FimA (IM) group that had the ratio at 26.88±1.36% (p>0.05).

Conclusion: FimA-PVXCP vaccination by IM induced specific serum IgG production against Porphyromonas gingivalis at comparable level to FimA vaccination (IM) at initial stimulating period and maintained the serum IgG level better than FimA vaccination (IM) at later period. FimA-PVXCP vaccine (IM) group was able to prevent alveolar bone loss equivalent to FimA vaccine (IM) group.

วัตถุประสงค์ การกระตุ้นภูมิคุ้มกันด้วยวัคซีนดีเอ็นเอ เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการช่วยเพิ่มภูมิต้านทานของร่างกายทำให้เกิดสมดุลไม่เป็นโรคปริทันต์อักเสบ ในงานวิจัยนี้ต้องการทดสอบความสามารถของวัคซีน FimA-PVXCP ต่อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส ในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันให้ผลิตแอนติบอดีจำเพาะ และผลการป้องกันการละลายตัวของกระดูก

วิธีการดำเนินการวิจัย การศึกษานี้ใช้วัคซีน 3 ชนิดได้แก่ วัคซีนต่อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส หรือวัคซีน FimA-PVXCP วัคซีน FimA และวัคซีนควบคุมลบ BCL ทดสอบการกระตุ้นภูมิคุ้มกันในหนูทดลอง 2 เทคนิคคือฉีดเข้ากล้ามเนื้อและการหยดวัคซีนทางจมูก เปรียบเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้รับวัคซีนแต่ได้รับเชื้อ (P.g. challenge control) และกลุ่มควบคุมลบ กระตุ้นภูมิคุ้มกันจำนวน 2 ครั้ง จากนั้นเก็บเลือดและน้ำลายมาทดสอบการสร้างแอนติบอดี จากนั้นทำให้หนูติดเชื้อโดยการป้ายเชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส ทำการเก็บน้ำลายก่อนการุณยฆาตเก็บซีรั่มครั้งสุดท้ายขณะการุณยฆาต จากนั้นตัดหัวแบ่งครึ่งขากรรไกรบน (Hemi maxilla) นำไปศึกษาการเปลี่ยนแปลงของกระดูกด้วยเครื่อง Micro-CT

ผลการวิจัย ผลการวิเคราะห์หาแอนติบอดีที่จำเพาะต่อฟิมเบรีย เอ ของเชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส พบว่ากลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP, FimA ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อสามารถกระตุ้นการสร้างแอนติบอดี อิมมูโนโกลบูลิน จี ( IgG ) โดยพบค่าไตเตอร์ของ IgG ในซีรั่ม 19,973 และ 37,742.22 ยูนิต/มิลลิลิตร ตามลำดับ ในขณะที่เทคนิคการหยดวัคซีนทางจมูกมีการสร้างแอนติบอดีที่ต่ำ หรือแทบไม่มีการสร้างเลย เมื่อพิจารณาผลการสร้าง IgG ในซีรั่มสุดท้ายขณะการุณยฆาต พบว่ากลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อ มีปริมาณไตเตอร์มัธยฐานของ IgG ในซีรั่ม 35,326 ยูนิต/มิลลิลิตร และกลุ่ม P.g. challenge control อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.05) และมากกว่ากลุ่มวัคซีน FimA ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อที่มีปริมาณไตเตอร์มัธยฐานของแอนติบอดี IgG ในซีรั่ม ประมาณ 19,893 ยูนิต/มิลลิลิตร อีกทั้งพบว่าในทุกวัคซีน ทุกเทคนิคของการกระตุ้นภูมิคุ้มกันไม่กระตุ้นการสร้างแอนติบอดีอิมมูโนโกลบูลิน เอ (IgA)

ผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของกระดูกเบ้าฟัน พบว่าร้อยละของปริมาตรกระดูกที่หลงเหลืออยู่ต่อปริมาตรทั้งหมด กลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 65.01±0.53 มากกว่ากลุ่มวัคซีน FimA ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อ ที่มีค่าเฉลี่ยร้อยละ 62.25±0.49 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.01) ความหนาแน่นของกระดูก กลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อมีค่า 3.46±0.13 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตรมากกว่า วัคซีน FimA ที่มีความหนาแน่นของกระดูก 3.34±0.13 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร แต่ไม่แตกต่างกันทางสถิติ ส่วนพารามิเตอร์ระยะเปลี่ยนแปลงของกระดูกโดยวัดจากรอยต่อเคลือบฟันและเคลือบรากฟัน กับ ยอดของกระดูกเบ้าฟัน ในกลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP, FimA ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อมีค่าเฉลี่ยของระยะการละลายตัวของกระดูก 0.176±0.001 และ 0.177±0.001 มิลลิเมตร ซึ่งใกล้เคียงกันไม่แตกต่างกันทางสถิติ แต่ทั้ง 2 กลุ่มวัคซีน มีค่าเฉลี่ยของระยะการละลายตัวของกระดูกที่น้อยกว่าแตกต่างกับกลุ่ม P.g. challenge control อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.05) ในพารามิเตอร์สุดท้าย ร้อยละการละลายตัวของกระดูกเมื่อเทียบกับความยาวรากฟัน พบว่ากลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อมีค่าการละลายตัวของกระดูกน้อยกว่ากลุ่มวัคซีน FimA ที่ฉีดเข้ากล้ามเนื้อ มีค่าเฉลี่ยเป็นร้อยละ 23.6±1.83 และ 26.88±1.36 ตามลำดับ

สรุปผลการวิจัย วัคซีนดีเอ็นเอต่อเชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส (FimA-PVXCP vaccine) ที่ฉีดเข้าทางกล้ามเนื้อ สามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันให้มีการสร้างแอนติบอดี IgG ที่จำเพาะต่อเชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิสในซีรั่ม ได้เทียบเท่ากับวัคซีน FimA และพบว่าสามารถคงระดับ IgG ได้เมื่อเวลาผ่านไป ผลของการป้องกันการละลายตัวของกระดูกในกลุ่มวัคซีน FimA-PVXCP ที่ฉีดเข้าทางกล้ามเนื้อ สามารถป้องกันการละลายตัวของกระดูกเบ้าฟันได้ดีกว่ากลุ่มวัคซีน FimA ที่ฉีดเข้าทางกล้ามเนื้อ