Лекція 5
ВЧення про імунітет. Імунопрофілактика та імунотерапія
Загальна характеристика вакцинних препаратів
Визначний вклад у створення таких засобів зробив Л. Пастер. Він розробив основні принципи одержання профілактичних препаратів. Було доведено, що бактерії під впливом різних чинників, найчастіше несприятливих для них, можуть змінювати біологічні властивості і знижувати вірулентність. Якщо такі мікроорганізми ввести в організм тварини, вони не викличуть хвороби, а лише легку реакцію, в результаті якої виникає несприйнятливість до зараження вірулентною культурою. Л. Пастер запропонував три способи пониження вірулентності (атенуації) бактерій: 1) використання старих культур і вирощування мікробів на несприятливих живильних середовищах; 2) вирощування бактерій при неоптимальній для них температурі; 3) багаторазові пасажі збудника через організм малочутливих до нього тварин.
Вакцини – препарати, одержані з бактерій, вірусів та інших мікроорганізмів, їх хімічних компонентів, продуктів життєдіяльності або штучним шляхом, які застосовуються для активної імунізації людей і тварин з метою профілактики і лікування інфекційних хвороб.
Усі вакцини, за способом одержання й характером антигенів, які до них входять, поділяють на живі, вбиті, хімічні, анатоксини, штучні, асоційовані. За кількістю антигенів розрізняють моно-, ди-, три-, тетравакцини тощо.
Живі вакцини
Живі вакцини – біологічні препарати, виготовлені з живих бактерій або вірусів із зниженою вірулентністю, але вираженими імуногенними властивостями. Вони не здатні в звичайних умовах викликати захворювання, але слабкий інфекційний процес при цьому має місце. Тому живі вакцини, як найбільш ефективні препарати для щеплення, індукують довготривалий і напружений поствакцинальний імунітет. Досить однократного введення препарата, щоб розвинулась несприйнятливість до збудника.
У той же час, незважаючи на свою високу ефективність, живі вакцини мають ряд недоліків. Їх важко зберігати, стандартизувати, контролювати активність. У людей з імунодефіцитами живі вакцини можуть викликати захворювання.
Інактивовані вакцини
Вбиті (інактивовані) вакцини готують із найвірулентніших штамів з яскраво вираженими антигенними властивостями. Для інактивації мікроорганізми піддають дії різноманітних фізичних та хімічних чинників. Проте інактивація повинна бути бережливою, щоб не допустити руйнування найважливіших антигенних структур бактерій.
Вбиті вакцини менш імуногенні, ніж живі, їх ефективність значно нижча. Для створення достатнього рівня імунітету вбиті вакцини потрібно вводити декілька разів, але й у цьому випадку імунітет не буде довготривалим. Вбиті вакцини містять значну кількість баластних речовин, які часто викликають небажані ускладнення при вакцинації.
Із вбитих вакцин у даний час використовують лептоспірозну, гонококову, грипозну, поліомієлітну Солка, японського енцефаліту, кліщового енцефаліту, антирабічну.
Хімічні вакцини
З метою введення в організм очищених антигенних препаратів, вільних від баластних речовин, з бактерій чи вірусів за допомогою хімічних методів або ультразвуку вилучають окремі антигенні компоненти. Вони й складають основу хімічної вакцини. Такі очищені антигени можна концентрувати й адсорбувати на різних основах, збільшуючи цим їх імуногенну активність. Сорбенти мають адювантну дію. Вони викликають у місці інєкції легку запальну реакцію, що стимулює макрофагальну систему до переробки антигена. Такі сорбовані вакцини створюють в організмі депо препарату, з якого в кровотік поступово всмоктуються антигени, що забезпечує тривалу імуностимулюючу дію. До найбільш відомих сучасних хімічних вакцин належать черевно-тифозна, пневмококова, менінгококова.
Анатоксини
При багатьох інфекційних захворюваннях вирішальну патогенетичну роль відіграють бактерійні токсини. Тому для попередження їх дії необхідно імунізувати організм препаратом, який одержують із токсинів. Анатоксини – препарати, які одержують із бактеріальних білкових токсинів при дії на них формаліну (0,3-0,5 %) протягом 3-4 тижнів при температурі 39-40° С. Після такої обробки токсин втрачає отруйні властивості, але зберігає антигенні. Активність анатоксинів визначають за їх здатністю вступати в реакцію із специфічною антитоксичною сироваткою. Її виражають в одиницях звязування (ОЗ) і флокуляційних одиницях.
Силу анатоксину визначають у реакції флокуляції, яка за механізмом подібна до реакції преципітації. Флокуляція – феномен утворення каламутної хмаринки під час взаємодії розчинного антигена з антитілом. Початкова, ініціальна флокуляція відбувається при чіткій відповідності кількості антигена й антитіла. Кількість антигена (токсину або анатоксину), яка зумовлює з 1 МО (міжнародною одиницею) антитоксичної сироватки ініціальну флокуляцію, приймають за одиницю флокуляції.
Анатоксини вживаються для активної імунізації людей і тварин з метою створення активного антитоксичного імунітету. Їх також використовують для гіперімунізації коней з метою одержання відповідних антитоксичних сироваток.
Асоційовані вакцини
Препарати, до складу яких входять декілька антигенів, одержаних із мікроорганізмів і токсинів, одержали назву асоційованих вакцин.
Штучні вакцини
Здатність імунокомпетентних клітин реагувати на різноманітні антигени залежить від спадковості, статі та віку. Більшість із цих збудників мають так звані слабкі антигени, і на них не розвивається виражена імунна відповідь. Тому потрібні нові принципи створення вакцин. Крім того, в сучасних вакцинах надто багато баластних речовин. У той же час, для створення імунітету необхідні одна-дві антигенні детермінанти, а в організм із звичайними вакцинами вводиться багато складних антигенних комплексів.
Штучне копіювання антигенів і детермінант методами генної інженерії може сприяти створенню вакцин без баластних домішок. Для отримання антигенів з необхідними детермінантами без сторонніх субстанцій існує два напрямки: 1) виділення високоочищеного антигена із природнього матеріалу методами препаративної біохімії або генної інженерії; 2) хімічний синтез антигенних детермінант. Як правило, виділяють або конструюють протективні антигени, адгезини, ферменти, протеїни оболонки, токсини. Незабаром будуть створені вакцини, які забезпечать імунітет до збудників, проти яких поки що надійного захисту немає. Такі препарати можна створити на базі рекомбінантних ДНК, хімічного синтезу й антиідіотипних антитіл.Основою таких рекомбінантних вакцин є перенесення в плазміду або вірус гена, відповідального за продукцію необхідного антигену (рис. 16.1). Такі препарати поділяють на генно- інженерні вакцини з антигенів, синтезованих в рекомбінантних бактеріальних системах; генно- інженерні живі вакцини на основі вірусу вісповакцини, рекомбінантні вакцини на основі дріжджів.
У прокаріотні системи (кишечна паличка, сінна паличка) внесені плазміди з генами, які контролюють синтез антигенів менінгококів, гонококів, холерних вібріонів, малярійних плазмодіїв.Субоодиничні вакцини – вакцини, які містять лише окремі компоненти патогенного мікроорганізма. Для їх створення успішно використовується технологія рекомбінантних ДНК.
Перевагами таких вакцин є те, що вони містять очищений імуногенний білок, вони безпечні, не здатні викликати захворювання, стабільні. Їх хімічні властивості відомі, в їх складі відсутні інші білки і нуклеїнові кислоти, які могли би викликати небажані побічні ефекти в організмі.
Все більшого значення набуває новий напрям створення штучних вакцин, який одержав назву – генної імунізації. Імунна відповідь формується без введення антигену в організм. Методика базується на включенні в клітини мішені гена, який кодує антиген. Наприклад, у плазміду E. coli інтегрували ген білка-антигена і такий мікроорганізм використали для внутрішньом’язової імунізації. В результаті, в організмі вироблялись білки-антигени і в сироватці відмічали наявність відповідних антитіл.
Найбільш перспективно використовувати у таких вакцинах, особливо вірусних, білки. Ці білки індукують імунну відповідь організму, незалежно від зміни поверхневих антигенів, особливо це стосується ВІЛ і вірусу грипу. Такі вакцини поки що вживаються для експериментальної імунізації тварин (грипозна, антирабічна, протималярійна, проти гепатиту В).
У даний час успішно розвивається найстаріший метод одержання вакцин, запропонований Л. Пастером – метод атенуації.
Векторні вакцини. Векторні вакцини найчастіше готуються на основі вірусу вісповакцини. В геном вірусу одночасно вносять гени, що кодують антигенні детермінанти різних збудників (вірусів сказу, грипу, ВІЛ, гепатиту В, простого герпесу тощо). Щеплення здійснюють таким модифікованим вірусом вісповакцини. В якості векторів також використовують аденовіруси, поліовірус, вірус вітрянки. Таким чином, векторні вакцини дозволяють провести імунізацію одномоментно проти декількох захворювань, індукуючи ефективну імунну відповідь.
Останніми роками імунологами досить детально досліджено імунологічні функції слизових оболонок, навіть, йде мова про «мукозальний імунітет». Суть якого полягає в тому, що імунізація деякими препаратами через рот викликає синтез IgA– i SIgA не тільки в пейерових бляшках або в стінці кишечника, але й у віддалених органах – на слизових бронхів, сечостатевого тракту. Таким чином, слизові оболонки діють як єдина система, в межах якої, напевно, відбувається розповсюдження активованих лімфоцитів і відповідних інтерлейкінів. Індукція синтезу IgA на слизових оболонках повязана з активацією Т-хелперів, продукцією ІЛ4, 5, 6 і 10.
Тому досить актуальним є конструювання вакцин, які безпосередньо можна було би вводити через рот або через ніс, а не парентерально. У той же час такі оральні вакцини повинні бути стійкими до кислого середовища шлунку і дії травних ферментів. Створені в експерименті вакцини базуються на використанні живих рекомбінантних мікроорганізмів. мікроносіїв для білкових антигенів.Таким чином, крім вірусів в якості вектора необхідних антигенів можна використовувати і слабо патогенні бактерії. Відомо, що поверхневі антигени бактерій є сильними імуногенами. Один із способів створення таких вакцин є розміщення протективного антигена патогенних бактерій на поверхні непатогенної бактерії. За допомогою рекомбінантних технологій вбудовуються різні епітопи в один флагеліновий ген слабопатогенних сальмонел і такі штами використовуються для пероральної імунізації.Другий варіант оральних вакцин – вакцини, антигени яких включені в ліпосоми або мікрокапсули з тривалим (до 2-х тижнів) терміном біодеградації, що повинно забезпечити поступову, надійну стимуляцію імунної відповіді.
Розроблені таким способом вакцинні препарати використовують у профілактиці кишечних інфекцій, захворювань дихальної системи, урогенітального тракту. Причому, для попередження двох останніх груп захворювань препарати можна вводити і безпосередньо на слизові сечостатевої системи або дихальних шляхів.
Однак у деяких бактерій антигени не мають білкової структури, що не дозволяє їх одержати генно-інженерним способом. Тому наукова думка була спрямована на створення так званих антиідіотипних вакцин. Антиідіотипні вакцини це антитіла (антитіла другого порядку), які несуть справжній внутрішній образ детермінант антигена і викликають при його відсутності адекватну імунну відповідь (рис. 2).
У даний час розробляють такі вакцини проти стрептококової інфекції та гепатиту В. Вони матимуть перевагу перед іншими препаратами, так як ніколи не зможуть викликати захворювань і ускладнень.
Покази і протипокази до проведення профілактичних щеплень
Планова імунізація проти багатьох інфекцій проводиться всьому населенню, яке не має протипоказань до щеплень. Проте, залежно від епідеміологічної ситуації в певних регіонах проводять вакцинацію проти захворювань, які дають епідемічні спалахи (дифтерія). Має значення і професійний фактор. Так, на територіях, де реєструють захворювання на сибірку, лептоспіроз, туляремію, бруцельоз, в першу чергу вакцинують людей, які можуть заразитись у звязку з особливостями їх роботи.
Планову вакцинацію дітей і дорослих проводять у терміни, передбачені календарем щеплень.
Протипоказами для проведення всіх видів щеплень є гострий гарячковий стан. При імунодефіцитних станах не можна проводити щеплення живими вакцинами (БЦЖ, коровою, паротитною, поліомієлітною). Хронічні захворювання нервової системи є протипоказаннями введення живих корової й паротитної вакцин, АКДП і ДП. Заборонено щеплення вакциною БЦЖ осіб із важкими формами алергії.
Вакцинотерапія
Вакцини для лікування інфекційних хвороб застосовують обмежено, в основному для лікування хворих із тривалим, млявим перебігом хвороби (бруцельоз, хронічна гонорея, дизентерія, стафілококова інфекція). Іноді використовують автовакцини, які готують із штамів виділених бактерій у даного хворого (стафілококова інфекція ). Парентеральне введення автовакцини стимулює Т-систему імунітету за механізмом гіперчутливості сповільненого типу, що зумовлює швидше звільнення організму від збудників.
Побічна дія вакцин
Стороння дія вакцин складається з комплексу біологічних ефектів, які викликані різними причинами. Реактогенність вакцини залежить від властивостей препарата і реактивності особи,. яку вакцинують. Особливості реакції людини на вакцину в своїй більшості визначаються генетичними факторами, що впливають на інтенсивність імунної відповіді й поствакцинальні ускладення.
Найбільшою реактогенністю володіють живі вакцини, далі за ними йдуть інактивовані корпускулярні препарати, субклітинні й розчинні вакцини. Висока очистка розчинних вакцин супроводжується зниженням реактогенності, одночасно, як правило, зменшенням імуногенності препаратів. Побічна дія вакцин може бути обумовлена самим препаратом або домішками, які в ньому можуть бути.
Основні види побічної дії вакцин:
1.Фармакологічна дія. Вакцини викликають виділення різноманітних медіаторів, які мають виражений фармакологічний ефект. Наприклад, інтерферон викликає лихоманку, гранулоцитопенію і токсичні явища в центральній нервовій системі, а інтерлейкін – 1 є одним із факторів запалення.
2. Поствакцинальний інфекційний процес. Причиною інфекційного процесу при вакцинації є залишкова вірулентність вакцинного штама і реверсія його патогенних властивостей. Як приклад таких ускладнень можуть бути лімфаденіти та остеоміеліти, які іноді виникають після введення вакцини БЦЖ. Інший приклад – вакцино-асоційований поліоміеліт, який розвивається у вакцинованих і у осіб, які контактували з ними.
3. Туморогенна дія. У звязку з розвитком біотехнології й рекомбінантної техніки, використанням клітинних ліній і гібридом особливе значення набуває безпека генно-інженерних вакцин у контексті впливу на генетичний апарат клітини. Присутність в препаратах гетерологічної ДНК може мати онкогенну небезпеку, тому що ДНК здатна викликати інактивацію супресорних онкогенів або активацію протоонкогенів після її інтеграції з клітинним геномом.
4. Індукція утворення антитіл до непротективних антигенів вакцин. Таку нераціональну роботу виконує імунна система при введені багатокомпонентних вакцин.
5. Алергія. Вакцини містять різноманітні сенсибілізуючі субстанції. Правцевий анатоксин здатний викликати атопію. Більшість вакцин містять різні домішки: гетерологічний білок, консерванти, ростові фактори, стабілізатори, сорбенти тощо. Вони можуть бути причиною алергічних ускладень. Деякі вакцини стимулюють синтез IgE, що створює можливість негайної алергії до неспоріднених антигенів. АКДП-вакцина сприяє появі алергічних реакцій на пилок рослин, домашній пил і інш.
Як сорбент дуже часто використовують гідроокис алюмінію. Його теж не можна вважати не нешкідливим. Він створює хороше депо вакцини, дає значний адювантний ефект, але в той же час є поліклональним активатором і може обумовити алергію та аутоімунний стан.
6. Імуномодулююча дія. Багато збудників (мікобактерії, коринебактерії, збудники коклюшу та інш.) і бактерійні препарати (пептидоглікан, ЛПС, білок А і інш.) володіють яскраво вираженими неспецифічними імуномодулюючими властивостями, які впливають на розвиток імунної відповіді до інших антигенів. Наприклад, збудник коклюшу впливає на кістковий мозок, тимус, селезінку, лімфатичні вузли. Цей збудник підсилює активність макрофагів, Т-хелперів і Т-ефекторів, пригнічує активність Т-супресорів.
7. Індукція аутоімунних станів. Ряд вакцин (коклюшна) викликають поліклональну дію і, таким чином, можуть стимулювати утворення аутоантитіл і специфічних клонів лімфоцитів, спрямованих проти власних тканин. З другого боку виникнення аутоімунної патології може бути повязане з феноменом мімікрії , наприклад, наявність спільних антигенів у менінгококової вакцини-В і глікопротеїном клітинних мембран савців.
8. Індукція імунодефіцитних станів. При певних умовах попадання вакцини в організм (термін, доза тощо) має місце супресія імунної відповіді, яка залежить від здатності мікробних антигенів активувати клітини супресори, викликати виділення супресорних факторів.
Виявлення джерел сторонньої дії вакцин і їх ліквідація мають велике значення для вдосконалення існуючих препаратів і створення нових вакцин.
