Purification of antigenic proteins of Paragonimus westermani and their applicability to experimental cat paragonimiasis

폐(肺)디스토마(Paragonimus westermani) 감염(感染) 고양이 혈청(血淸)에 대(對)한 ELISA 항체가(抗體價)의 의의(意義)

This study was designed to evaluate the partially purified antigens which were fractionated from crude extract of Paragonimus westermani and to monitor the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in experimental cat paragonimiasis during the course of infection as well as before and after chemotherapy. Crude extract of 6-month-old adult P. westermani was fractionated to 5 antigens by successive applications of ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography and gel filtration. And the cats, 10 in each group, were infected with 60, 30, 15, and 5 metacercariae, then the half of each group was treated with praziquantel 2 times in one day of 100mg per kilogram of weight on 150 days after the infection. Sera were collected every 10 days. ELISA was performed with the concentration of $2{\mu}g/ml$ antigen, 100 times diluted sera and 1,000 times diluted alkaline phosphatase conjugated anti-cat IgG. The results were as follows: 1. Absorbance by ELISA with proteins precipitated by differential concentration of ammonium sulfate was the highest at $51{\sim}65%$ precipitate (PA2), followed by $0{\sim}50%$ precipitate (PAl), $66{\sim}80%$ precipitate (PA3), and $81{\sim}90%$ precipitate (PA4). Unprecipitated protein over 90% ammonium sulfate (PA5) showed the lowest antigenicity. 2. Fractionation of PA1, PA2, and PA3 through the DEAE-cellulose column did not differentiate the antigenic proteins. 3. By passing through the Sephadex G-200 column, PA1 and PA2 were fractionated to high molecular weight proteins and those of low molecular weight which showed high absorbance by ELISA (PA1-I, II and PA2-I, II). But PA3 was shown to have a fraction of high molecular weight proteins (PA3-I) which showed high antigenicity. 4. SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of PA1-I, P A1-II, PA2-I, PA2-II, PA3-I, and crude extract was performed. Fraction PA1-I was composed of proteins which had the molecular weight of 270 kilodaltons(KD) to 196 KD; of them 220KD protein was major band. Fraction PA2-I was composed of $255{\sim}225\;KD$, and PA3-I, $255{\sim}240\;KD$, respectively. Fraction PA1-II and fraction PA2-II consisted of 30 KD proteins. 5. Absorbance by ELISA began to increase within $10{\sim}20$ days after the infection and reached the highest on $140{\sim}180$ days, then made plateau thereafter. 6. Absorbance by ELISA decreased after praziquantel treatment. In 60 metacercariae infection group, the absorbance had been decreasing, but remained within the positive range during observation period, while those of 30, 15, and 5 metacercariae infection groups turned to negative range. 7. Fraction PA1-II showed the highest antigenicity in ELISA, then fraction PA2-I, fraction PA1-I, fraction PA2-II, fraction PA3-I and crude extract followed. In early phase of infection, the absorbance of fraction PA1-II showed more rapid increase than those of the other fractions and it came to positive range at $20{\sim}30$ days after infection.

폐(肺)디스토마증(症)의 면역혈청학적(免疫血淸學的) 진단(診斷)에 사용(使用)하는 성충항원(成蟲抗原)을 몇가지 생화학적(生化學的) 방법(方法)으로 분획(分劃)하여 정제항원(精製抗原)으로서의 가치(價値)를 검토(檢討)하고자 하였으며, 실험적(實驗的)으로 폐(肺)디스토마 피낭유충(被囊幼蟲)을 감염(感染)시킨 고양이에서 감염강도(感染强度), 감염경과(感染經過) 및 치료(治療)에 따른 ELISA 항체가(抗體價)의 변동(變動)을 추적(追跡)하였다. 폐(肺)디스토마 조항원(粗抗原)은 ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography 및 gel permeation을 거쳐 5개(個)의 분획항원(分劃抗原)으로 나누었으며 폐(肺)디스토마 피낭유충(被囊幼蟲)을 60개(個)(60mc군(群)), 30개(個)(30mc군(群)), 15개(個)(15mc군(群)) 그리고 5개(個)(5mc군(群))씩 각각(各各) 고양이 10마리에 경구투여(經口投與)하고, 5마리씩에는 150일후(日後)에 praziquantel을 100mg/kg로 2회(回) 1일(日) 투여(投與)하였으며 혈청(血淸)은 10일(日) 간격(間隔)으로 채취하였다. 항원(抗原)은 $2{\mu}g/ml$의 농도(濃度)로 사용(使用)하고 실험혈청(實驗血淸)은 100배(倍) 희석(稀釋)하여 ELISA법(法)을 실시(實施)하여 다음의 결과(結果)를 얻었다. 1. Ammonium sulfate precipitation에 의(依)해 분회(分劃)된 항원(抗原)들의 양성혈청(陽性血淸)에 대(對)한 ELISA값은 $51{\sim}55%$ ammonium sulfate 농도(濃度)에서의 침전분획(沈澱分劃)(PA2)이 가장 높았고 다음이 $0{\sim}5%$ 침전분획(沈澱分劃)(PA1), $66{\sim}80%$ 침전분획(沈澱分劃)(PA3)의 순(順)이었으며 $81{\sim}90%$ 침전분획(沈澱分劃)(PA4) 및 침전(沈澱)안된 분획(分劃)(PA5)은 ELISA값이 매우 낮았다. 2. PA1, PA2 및 PA3 분획(分劃)들을 DEAE-cellulose column에 통과(通過)시켜 얻은 분획(分劃)들은 ELISA값에서 유의(有意)한 차이(差異)가 없었다. 3. Sephadex G-200 gel을 통과(通過)한 PA1과 PA2 분획(分劃)들은 분자량(分子量)이 큰 배분(部分)(PA1-I, PA2-I)과 분자량(分子量)이 작은 배분(部分)(PA1-II, PA2-II)에서 높은 ELISA갖을 보였으며 PA3 분획(分劃)은 분자량(分子量)이 큰 배분(部分)(PA3-I)에서만 ELISA값이 높게 나타났다. 4. 전기영동(電氣泳動)의 결과(結果) PA1-I 분획(分劃)은 주(主)로 분자량(分子量) $270K{\sim}196K$ dalton의 단백질(蛋白質)로 되어있고 220K dalton의 단백질(蛋白質)이 가장 많았으며 PA2-I 분획(分劃)은 $255K{\sim}225K$ dalton의 단백질(蛋白質)들로, PA3-I 분획(分劃)은 $235K{\sim}240K$ dalton의 단백질(蛋白質)들로 구성(構成)되어 있었다. 그리고 PA1-II 및 PA2-II 분획(分劃)들은 30K dalton의 단백질(蛋白質)로 이루어져 있었다. 5. 폐(肺)디스토마 감영경과(感染經過)에 따른 ELISA값을 보면 감염후(感染後) $10{\sim}20$일(日) 부터 상승(上昇)하여 $140{\sim}180$일(日)에 최고치(最高値)에 달하며 이후(以後) $0.05{\sim}0.1$정도 하강(下降)한 값으로 계속 유지(維持)되었다. 그리고 폐(肺)디스토마 감염강도(感染强度)에 따른 ELISA값의 차이(差異)는 볼 수 없었다. 6. 고양이에 폐(肺)디스토마를 감염(感染)시킨 150일후(日後)에 praziquantel로 치료(治療)하였을 때 60mc 투여군(投與群)은 치료후(治療後) 150일(日)까지 양성범위(陽性範圍)의 ELISA값을 유지(維持)하였으나 치료전(治療前)에 비(比)하여는 유의(有意)하게 ELISA값이 하강(下降)하였다. 30mc, 15mc 및 5mc 투여군(投與群)의 경우에는 치료후(治療後) $60{\sim}80$일(日)에 ELISA값이 피낭유충(被囊幼蟲) 투여전(投與前)과 비슷한 수준(水準)으로 떨어졌다. 7. 각(各) 항원(抗原)에 따른 ELISA값은 PA1-I 분획항원(分劃抗原)이 가장 높았고 PA2-I 분획항원(分劃抗原)이 다음이었다. PA1-I, PA2-II 및 PA3- I 분획항원(分劃抗原)들은 서로 비슷한 ELISA 값으로 그 다음이었으며 조항원(粗抗原)이 가장 낮은 값을 나타내었다. 특(特)히 PA1-II 분획(分劃)은 감염초기(感染初期)부터 ELISA값이 급격(急激)히 상승(上昇)하여 감염(感染) $20{\sim}30$일후(日後)에는 양성범위(陽性範圍)의 값을 나타내었다. 그리고 Praziquantel로 치료(治療)한 후(後)의 ELISA값은 각(各) 항원(抗原)에 따라 차이(差異)를 볼 수 없었다.