Research Article

Immunoprotection evaluation of the recombinant N-terminal domain of Cys-loop receptors against Rhipicephalus (Boophilus) microplus tick infestation

Évaluation de l’immunoprotection du domaine N-terminal recombinant des récepteurs Cys-loop contre l’infestation par les tiques Rhipicephalus (Boophilus) microplus

¹ Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, AC, Av. Normalistas 800, Col. Colinas de la Normal, 44270, Guadalajara, Jalisco, México
² Centro Nacional de Investigaciones en Parasitología Veterinaria-INIFAP, Carretera Federal Cuernavaca Cuautla 8534, Col. Progreso, 62550, Jiutepec, Morelos, México

^* Corresponding author: moisesmartinezv@yahoo.com.mx

Received: 18 May 2021
Accepted: 31 August 2021

Abstract

Rhipicephalus (Boophilus) microplus ticks are obligatory hematophagous ectoparasites of cattle and act as vectors for disease-causing microorganisms. Conventional tick control is based on the application of chemical acaricides; however, their uncontrolled use has increased resistant tick populations, as well as food and environmental contamination. Alternative immunological tick control has shown to be partially effective. Therefore, there is a need to characterize novel antigens in order to improve immunological protection. The aim of this work was to evaluate Cys-loop receptors as vaccine candidates. N-terminal domains of a glutamate receptor and of a glycine-like receptor were recombinantly produced in Escherichia coli. Groups of BALB/c mice were independently immunized with four doses of each recombinant protein emulsified with Freund’s adjuvant. Both vaccine candidates were immunogenic in mice as demonstrated by western blot analysis. Next, recombinant proteins were independently formulated with the adjuvant Montanide ISA 50 V2 and evaluated in cattle infested with Rhipicephalus microplus tick larvae. Groups of three European crossbred calves were immunized with three doses of each adjuvanted protein. ELISA test was used to evaluate the IgG immune response elicited against the recombinant proteins. Results showed that vaccine candidates generated a moderate humoral response on vaccinated cattle. Vaccination significantly affected the number of engorged adult female ticks, having no significant effects on tick weight, egg weight and egg fertility values. Vaccine efficacies of 33% and 25% were calculated for the glutamate receptor and the glycine-like receptor, respectively.

Résumé

Les tiques Rhipicephalus (Boophilus) microplus sont des ectoparasites hématophages obligatoires des bovins et agissent comme vecteurs de micro-organismes pathogènes. Le contrôle conventionnel des tiques est basé sur l’application d’acaricides chimiques, mais leur utilisation incontrôlée a augmenté les populations de tiques résistantes ainsi que la contamination des aliments et de l’environnement. Le contrôle immunologique alternatif des tiques s’est avéré partiellement efficace. Par conséquent, il est nécessaire de caractériser de nouveaux antigènes afin d’améliorer la protection immunologique. Le but de ce travail était d’évaluer les récepteurs Cys-loop comme candidats vaccins. Les domaines N-terminaux d’un récepteur du glutamate et d’un récepteur de type glycine ont été produits par recombinaison chez Escherichia coli. Des groupes de souris BALB/c ont été immunisés indépendamment avec quatre doses de chaque protéine recombinante émulsionnée avec l’adjuvant de Freund. Les deux vaccins candidats étaient immunogènes chez la souris, comme l’a démontré l’analyse par transfert Western. Ensuite, des protéines recombinantes ont été formulées indépendamment avec l’adjuvant Montanide ISA 50 V2 et évaluées chez des bovins infestés de larves de tiques Rhipicephalus microplus. Des groupes de trois veaux croisés européens ont été immunisés avec trois doses de chaque protéine avec adjuvant. Le test ELISA a été utilisé pour évaluer la réponse immunitaire IgG induite contre les protéines recombinantes. Les résultats ont montré que les candidats vaccins généraient une réponse humorale modérée sur les bovins vaccinés. La vaccination a affecté de manière significative le nombre de tiques femelles adultes engorgées mais n'a eu aucun effet significatif sur le poids des tiques, le poids des œufs et les valeurs de fertilité des œufs. Des efficacités vaccinales de 33 % et 25 % ont été calculées pour le récepteur du glutamate et le récepteur de type glycine, respectivement.