Immune response in nasopharynx, lung, and blood elicited by experimental nasal pneumococcal vaccines containing live or heat-killed lactobacilli as mucosal adjuvants

Abstract

This work analyzes the humoral and cellular immune responses induced by live (LcV) and heat-killed (LcM) Lactobacillus casei associated with the pneumococcal antigen (P-Ag) at the nasopharynx level, considering nasal-associated lymphoid tissue (NALT) as the primary inductive site of the mucosal immune system, and lung and blood as effector sites. Levels of P-Ag IgA and IgG antibodies, main types of B and T cells, and cytokines in mucosal and systemic compartments were evaluated. The results showed that both LcM+P-Ag and LcV+P-Ag vaccines effectively induced IgA and IgG anti-P-Ag Abs in the upper and lower respiratory tract and plasma. These results correlated with increased IgA+ cells in NALT and lung that was induced by the experimental vaccines. Moreover, numbers of IgG+ cells increased in the blood. Profiles of inflammatory and regulatory cytokines were evaluated and their possible implications for the defense against pneumococci was assessed. Considering the overall results, the potential mechanisms of immune stimulation induced by LcM and LcV used as adjuvants are discussed. LcV and LcM showed similar effects on the immune system. Strain viability is not crucial for the stimulation of the antigen-specific immune response, and LcM is a convenient and effective mucosal adjuvant.

Ce travail analyse les réponses immunes humorales et cellulaires induites par Lactobacillus casei vivant (LcV) ou tué par la chaleur (LcM) associé à l'antigène du pneumocoque P-Ag dans le nasopharynx, considérant que le NALT est le site primaire d'induction du système immun muqueux, et les poumons et le sang, ses sites effecteurs. Les niveaux d'IgA et d'IgG dirigés contre P-Ag, les cellules B et T principales et les cytokines des compartiments muqueux et systémiques ont été évalués. Les résultats ont montré que les deux vaccins LcM+P-Ag et LcV+P-Ag induisent efficacement les IgA et IgG anti P-Ag dans les voies respiratoires supérieures et inférieures ainsi que dans le plasma. Ces résultats sont en corrélation avec l'augmentation du nombre de cellules IgA+ dans le NALT et les poumons, induite par les vaccins expérimentaux. De plus, le nombre de cellules IgG+ augmentait dans le sang. Les profils des cytokines inflammatoires et régulatrices ont été évalués et leur implication possible dans la défense contre le pneumocoque a été évaluée. Considérant l'ensemble des résultats, les mécanismes potentiels de la stimulation immunitaire induite par LcM et LcV utilisés comme adjuvants sont discutés. LcV et LcM exercent des effets similaires sur le système immunitaire. La viabilité de la souche n'est pas cruciale à la stimulation de la réponse immune spécifique à l'antigène, LcM constituant un adjuvant pratique et efficace.