Immune responses to structural proteins of avian infectious bronchitis virus

Summary

Chickens were vaccinated with live and inactivated infectious bronchitis virus (IBV), and antibody responses to the individual structural proteins, S1, S2, M and N, followed by ELISA and western blotting. All four structural proteins elicited an antibody response in chicks vaccinated with either live or inactivated IBV. The S1, S2 and N proteins elicited similar titres of antibodies following vaccination with live IBV, whereas the M glycoprotein elicited significantly lower titres. Time of appearance and the course of development of the S1, S2 and N ELISA antibodies were similar, being first detected 2 weeks after vaccination and coincided with appearance of virus neutralizing antibodies. The M antibodies were first detected 4 weeks after vaccination. S1, S2, and N antibody titres were significantly higher in chicks vaccinated at 14 days of age than in chicks vaccinated at either 1 or 7 days of age, and reached maximum levels 4 weeks after the second vaccination.

The S1, S2 and N proteins induced cross‐reactive antibodies, whereas the M glycoprotein induced antibodies of limited cross‐reactivity. Titres of cross‐reactive N antibodies were higher than titres of cross‐reactive S1 and S2 antibodies, which were similar. Epitopes on the N and S2 proteins that gave rise to cross‐reactive antibodies showed the same degree of conservation, whereas the cross‐reactive S1 epitopes were marginally less conserved. Vaccination with inactivated virus induced significantly lower antibody titres and at least three vaccinations were necessary for induction of S1, S2, N and M antibodies in all chicks. The S2 glycoprotein was the most immunogenic structural protein following vaccination with inactivated virus. All four proteins induced cell‐mediated immune responses in chicks vaccinated with live IBV as determined by a delayed type hypersensitivity response.

Resume

Des poulets ont été vaccinés avec des virus vivants et inactivés de la bronchite infectieuse (BI) et les réponses immunitaires aux protéines structurales individuelles S1, S2, M et N ont été suivies par les techniques ELISA et Western Blot. Les quatre protéines structurales induisent une réponse immunitaire chez les poulets vaccinés avec les virus vivants ou inactivés de la BI. Les protéines S1, S2 et N induisent des titres similaires après vaccination avec le virus vivant de la BI alors que la glycoprotéine M induit des titres significativement plus bas. La durée d'apparition et l'évolution des anticorps ELISA S1, S2 et N étaient similaires: ils étaient décelés deux semaines après la vaccination, correspondant à l'apparition des anticorps neutralisant le virus. Les anticorps M n'ont été détectés que quatre semaines après la vaccination. Les titres d'anticorps S1, S2 et N étaient significativement plus élevés chez les poulets vaccinés à 14 jours d'âge que chez les poulets vaccinés à 1 ou 7 jours d'âge et atteignaient un titre maximum quatre semaines après la seconde vaccination. Les protéines S1, S2 et N induisaient des réactions croisées alors que la glycoprotéine M n'entraînait que peu de réaction croisée. Les titres de réaction croisée des anticorps N étaient plus élevés que ceux des anticorps de réaction croisée S1 et S2 qui étaient similaires. Les épitopes des protéines N et S2, qui induisaient les réactions croisées, montraient le même degré de conservation alors que les épitopes de réaction croisée S1 étaient moins bíen conservés. La vaccination avec le virus inactivé induisait des titres en anticorps significativement plus bas et trois vaccinations étaient au minimum nécessaires pour développer des anticorps S1, S2, N et M chez tous les poulets. Les glycoprotéines S2 étaient les protéines structurales les plus immunogènes après vaccination avec le virus inactivé. Les quatre protéines entraînaient des réponses immunitaires à médiation cellulaire chez les poulets vaccinés avec le virus vivant de la BI, démontrées par une réponse de type hypersensibilité retardée.

Zusammenfassung

Hühnerküken wurden mit lebendem und inaktiviertem Bronchitisvirus (IBV) vakziniert, und die Antikörperbildung gegen die einzelnen Strukturproteine, S1, S2, M und N, wurde mit Hilfe von ELISA und Western Blot verfolgt. Alle vier Strukurproteine riefen bei Küken, die entweder mit lebendem oder mit inaktiviertem IBV geimpft waren, eine Antikörperbildung hervor. Die Proteine S1, S2 und N induzierten nach Vakzinierung mit lebendem IBV annähernd gleiche Antikörpertiter, während das Glykoprotein M signifikant niedrigere Titer hervorrief. Die Zeit des Erscheinens und der Entwicklungsverlauf der ELISA‐Antikörper gegen S1, S2 und N waren etwa gleich; sie waren zuerst 2 Wochen nach der Vakzinierung nachweisbar und ihr Erscheinen fiel mit dem von virusneutralisierenden Antikörpern zusammen. Die M‐Antikörper wurden erstmals 4 Wochen nach der Vakzinierung nachgewiesen. Die S1‐, S2‐ und N‐Antikörpertiter waren bei Küken, die im Alter von 14 Tagen geimpft wurden, signifikant höher als bei Küken, die im Alter von 1 oder 7 Tagen geimpft wurden, und erreichten 4 Wochen nach der zweiten Vakzinierung maximale Werte. Die Proteine S1, S2 und N induzierten kreuzreagierende Antikörper, während das Glykoprotein M Antikörper mit begrenzter Kreuzreaktivität induzierte. Die Titer der kreuzreagierenden N‐Antikörper waren höher als die Titer der kreuzreagierenden S1‐ und S2‐Antikörper, die ihrerseits annähernd gleich waren. Die Epitope auf den Proteinen N und S2, die kreuzreagierende Antikörper hervorriefen, zeigten den gleichen Konservierungsgrad, während die kreuzreagierenden S1‐Epitope geringfügig schwächer konserviert waren. Die Vakzinierung mit inaktiviertem Virus induzierte signifikant niedrigere Antikörpertiter, und für die Induzierung von S1‐, S2‐, N‐ und M‐Antikörpern bei sämtlichen Küken waren mindestens drei Impfungen erforderlich. Die S2‐Glykoproteine waren nach Vakzinierung mit inaktiviertem Virus die am stärksten immuno‐genen Strukturproteine. Alle vier Proteine induzierten bei Küken, die mit lebendem IBV geimpft waren, zellvermittelte Immunreaktionen, wie durch eine Überempfindlichkeitsreaktion vom verzögerten Typ nachgewiesen.

Resumen

Se vacunaron pollos con vacunas vivas e inactivadas frente al virus de la bronquitis infecciosa (IBV) y se midieron las respuestas serológicas a proteínas estructurales individuales, S1, S2, M y N, mediante ELISA y western blot. Las cuatro proteínas estructurales produjeron una respuesta serológica en los pollos vacunados con la vacuna viva o la vacuna inactivada de IBV. Las proteínas S1, S2 y N indujeron títulos similares de anticuerpos tras la vacunación con la vacuna viva y la glicoproteína M indujo títulos significativamente inferiores. El tiempo de aparición de anticuerpos y su evolución para S1, S2 y N mediante ELISA fueron similares, siendo detectados inicialmente 2 semanas tras la vacunación y coincidiendo con la aparición de anticuerpos neutralizantes. Los anticuerpos frente a M fueron detectados por primera vez 4 semanas tras la vacunación. Los títulos de anticuerpos S1, S2 y N fueron significativamente más elevados en los pollos vacunados a los 14 días de edad que en los vacunados a la edad de 1 o 7 días y alcanzaron los niveles máximos 4 semanas después de la segunda vacunación. Las proteínas S1, S2 y N indujeron anticuerpos con reacción cruzada mientras que la glico‐poroteína M indujo una escasa reacción cruzada. Los títulos de anticuerpos de reacción cruzada de N fueron más elevados que los de S1 y S2 que fueron similares. Los epitopos de las proteínas N y S2 que dieron lugar a las reacciones cruzadas mostraron el mismo grado de conservación mientras que los epitopos de reacción cruzada de S1 estuvieron ligeramente menos conservados. La vacunación con virus inactivado indujo unos títulos de anticuerpos significativamente inferiores, siendo necasarias al menos tres vacunaciones para inducir anticuerpos frente a S1, S2, N y M en todos los pollos. Las glicoproteínas de S2 fueron las proteínas estructurales más inmunogénicas tras la vacunación con virus inactivado. Las cuatro proteínas indujeron respuestas inmunes celulares en los pollos vacunados con la vacuna viva como se pudo demostrar mediante la respuesta de hipersensibilidad retardada.