В 13 акцинопрофилактика

Основную роль в специфической профилактике инфекционных заболеваний имеет вакцинопрофилактика.

Вакцины – это препараты, которые получены из микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности, а также аналоги, полученные синтетическими или генно-инженерными путями, которые используют для активной иммунизации людей и животных с целью специфической профилактики.

На введение вакцины организм отвечает формированием искусственного активного иммунитета, обусловленного выработкой антител или примированных лимфоцитов. Среди них множество антиген-реактивных В- и Т- клеток памяти. Способы приготовления вакцин разнообразны и зависят от микроорганизмов и их антигенной активности.

К

14

лассификация вакцин

I. По происхождению

1) из живых (живые вакцины) или убитых (инактивированные вакцины) микроорганизмов;

2) вакцины из отдельных фракций микробной клетки:

• субъединичные (химические) вакцины;

• рибосомальные вакцины.

3) анатоксины

4) генно-инженерные вакцины

5) антиидиотипические вакцины.

I

15

I. По количественному и качественному составу:

1) моно-, ди-, три вакцины – из одного, двух, трех компонентов одинакового происхождения (например, вирусов);

2) ассоциированные вакцины – из препаратов разного происхождения (например, инактивированных вакцин и анатоксинов);

3) аутовакцины – из собственных возбудителей для стимуляции иммунитета и лечения (гоновак – при гонорее, стафилококковая вакцина – при хронических воспалениях).

16

Живые вакцины. Эти вакцины имеют некоторые преимущества перед убитыми. Живые вакцины являются высокоэффективными профилактическими препаратами. Это обусловлено тем, что вакцинные штаммы способны размножаться (приживаться) в организме человека, приводя к развитию бессимптомной или слабо выраженной инфекции (вакцинальная инфекция), которая, однако, никогда не приобретает характера типичного заболевания для данного микроба. Они полностью сохраняют антигенный набор микроорганизма и обеспечивают более длительное состояние специфической невосприимчивости.

Штаммы для приготовления живых вакцин могут быть получены различными путями:

дженнеровским методом подбора генетически близких видов микроорганизмов. Эти вакцины получили название дивергентных. Дивергентные штаммы – непатогенные для человека микробы, имеющие общие протективные антигены с патогенными для человека возбудителями инфекционных болезней. К дивергентным вакцинам следует отнести БЦЖ – вакцину, в которой используются родственные в антигенном отношении микобактерии бычьего типа; вакцину для профилактики сыпного тифа из риккетсий возбудителей крысиного тифа (R. typhi);

пастеровским методом отбора мутантов с ослабленной вирулентностью (аттенуированные), которые возникают под воздействием необычной для микроба температуры культивирования, изменения состава питательной среды, антител, антибиотиков, в результате пассирования через организм животных. В результате селекционируются штаммы со сниженной вирулентностью, но способные при введении в организм человека размножаться и вызывать вакцинный процесс (создавать специфический иммунитет), не вызывая инфекционного заболевания. Такими способами были получены вакцины для профилактики туберкулеза (вакцина БЦЖ), чумы, туляремии, сибирской язвы, бруцеллеза, Ку-лихорадки и др. Пастер путем длительного пассирования через мозг кролика вируса бешенства (133 пассажа), выделенного от больной собаки, получил фиксированный вирус бешенства (virus fixe), который применяется при изготовлении антирабической вакцины;

Векторные живые вакцины (рекомбинантные, генно-инженерные). С помощью методов генной инженерии гены, контролирующие синтез наиболее значимых иммуногенных детерминант, встраивают в самореплицирующиеся генетические структуры (бактерии, плазмиды, вирусы, эукариотические клетки). Эти живые вакцины индуцируют иммунитет к векторному вакцинному штамму и новому встроенному чужеродному гену. Если носителем (вектором) является вирус осповакцины, то данная вакцина будет в организме индуцировать иммунитет не только против оспы, но и против того возбудителя, чей ген был встроен в его геном (если ген HBs антигена – против вируса гепатита В).

В настоящее время разработано два вида генно-инженерных вакцин – субъединичные (молекулярные) и живые. Если вектором является плазмида, то при размножении рекомбинантного клона микроорганизма (дрожжей, например) нарабатывается необходимый антиген, который и используется в дальнейшем для производства субъединичной вакцины. Преимуществом таких вакцин является возможность получения только тех антигенов, которые необходимы для индукции иммунитета. Они не содержат балластных веществ или токсичных неконтролируемых примесей.

Проходят клинические испытания рекомбинантные штаммы осповакцины и непатогенных сальмонелл, продуцирующие антигены вируса клещевого энцефалита, ВИЧ и других патогенных микробов. Примером вакцины этого типа является оспенная вакцина, в которую введен ген, кодирующий антиген HBs гепатита В.

Получение вакцинных штаммов для живых вакцин представляет большие трудности, так как в ряде случаев происходят полная утрата вирулентности, сапрофитизация штаммов. Это сопровождается потерей иммуногенности. Штамм может быть использован в качестве вакцинного только в том случае, если он снизил вирулентность до определенного предела, закрепил ее в геноме, ни при каких условиях не может возвратиться (реверсировать) в исходное высоковирулентное состояние и сохранил иммуногенность.

Живые вакцины независимо от того, какие штаммы в них включены (аттенуированные, дивергентные или векторные), получают путем культивирования штаммов на искусственных питательных средах (бактерии), в культурах клеток или в куриных эмбрионах (вирусы), и из полученных чистых культур вакцинных штаммов конструируют вакцинный препарат. В живую вакцину, как правило, включают стабилизатор, не добавляют консервант, вакцину подвергают лиофильному высушиванию. Дозируют вакцину числом живых бактерий или вирусов в зависимости от способа применения: накожно, подкожно, внутримышечно, перорально. Обычно живые вакцины применяют однократно с периодическими ревакцинациями.

Живые вакцины применяют для профилактики полиомиелита, чумы, туляремии, бруцеллеза, кори, желтой лихорадки, эпидемического паротита.

Д

17

остоинства живых вакцин:

• создают иммунитет длительный, напряженный, на несколько лет (т.к. они размножаются в организме);

• естественный путь введения;

• меньшее количество введений:

• иммунитет формируется общий и местный (слизистая кишечника, верхних дыхательных путей – Ig местные; АТ в сыворотке – общий).

Н

18

едостатки живых вакцин:

• возможна контаминация – присутствие других микробов;

• не исключена возможность реверсии вирулентности (можно повысить вирулентность при пассажах через чувствительные организмы);

• являются источником чужеродной генетической информации (особенно вирусные);

• требуют специальных условий хранения;

• наличие не только нужных (протективных), но и вредных для организма антигенных комплексов (в том числе перекрестно реагирующих с тканями человека);

• сенсибилизация организма;

• большая антигенная нагрузка на иммунную систему;

• гибнут при лечении антибиотиками.

19

Убитые (инактивированные) вакцины – это вакцинные препараты, не содержащие живых микроорганизмов.

Инактивированные вакцины в качестве действующего начала включают убитые химическим (формалин, фенол, спирт, мертиолят) или физическим (Т 100 °С, УЗ, УФ, радиация) методом культуры патогенных бактерий или вирусов (цельноклеточные, цельновирионные вакцины – вакцины против холеры, брюшного тифа, гриппа, полиомиелитная вакцина Солка) – это корпускулярные вакцины.

Получают инактивированные вакцины путем выращивания на искусственных питательных средах патогенных бактерий или вирусов, которые затем подвергают инактивации, разрушению (в случае необходимости), выделению антигенных комплексов, очистке, конструированию в виде жидкого или лиофильно высушенного препарата. В препарат обязательно добавляют консервант, иногда – адъюванты. Дозируют вакцину в антигенных единицах; применяют, как правило, подкожно, внутримышечно в виде нескольких инъекций на курс вакцинации. Различают вакцины, содержащие антигены одного возбудителя (моновалентные) или нескольких возбудителей (поливалентные).

Д

20

остоинства инактивированных вакцин:

• нет контаминации;

• удобное хранение;

• не действуют на генетический аппарат.

Н

21

едостатки инактивированных вакцин:

• иммунитет слабый, непродолжительный;

• иммунитет только общий (нет местного);

• многократное введение;

• наличие балластных веществ.

Для иммунотерапии хронических форм инфекций используют аутовакцины. Их готовят непосредственно из выделенных от данного больного возбудителей. Это убитые вакцины. Аутовакцины имеют преимущество: индуцируют в макроорганизме иммунный ответ на антигены конкретного возбудителя, учитывая штаммовые особенности. Хороший результат таких вакцин отмечен при заболеваниях кожи кокковой этиологии (при хроническом фурункулезе, пиодермиях и др.).

Если же для иммунизации используют извлеченные из патогенных микробов (иногда вакцинных штаммов) комплексы, содержащие в своем составе протективные антигены (субклеточные, субвирионные вакцины – вакцина против вируса гепатита B), а также отдельные компоненты (полисахаридная пневмококковая вакцина) – это компонентные вакцины.

К

22

омпонентные (субъединичные, субклеточные или субвирионные) вакцины состоят из главных (мажорных) антигенных компонентов, способных обеспечить протективный иммунитет. Прежнее их название – химические вакцины. Компоненты извлекаются химическими методами, например методом ферментативного переваривания с помощью трипсина с последующим осаждением спиртом или сернокислым аммонием и очисткой диализом, или физическими методами (разрушением микробной клетки УЗ).

Выделенные антигены сорбируются на адъювантах, которые образуют депо антигенов, задерживают Аг в месте введения, усиливая этим иммунный ответ, и стабилизируют Аг. К адъювантам относят гидроокись алюминия, фосфат кальция, водно-масляные эмульсии (неполный адъювант Фрейнда), липосомы, полиионы и др. В последнее время в качестве адъювантов стали применять растворимые высокомолекулярные полимеры, которые обладают способностью стимулировать иммунный ответ, – поливинилпирролидон, циклодекстрин.

К

23

омпонентами могут быть:

• компоненты структур клетки (антигены клеточной стенки, Н- и Vi-антигены, рибосомальные антигены, гемагглютинины вирусов);

• анатоксины (токсоиды) - препараты, содержащие модифицированные химическим путем экзотоксины, лишенные токсических свойств, но сохранившие высокую антигенность и иммуногенность. Эти препараты обеспечивают выработку антитоксического иммунитета (антитоксических антител – антитоксинов). Метод получения анатоксина предложил в 1923 г. французский ученый Рамон: в фильтрат питательного бульона, в котором выращивали бактерии–продуценты экзотоксина, добавляют формалин (0,4 %), температура (38 °С), время (около 40 дней). Анатоксины готовят в виде препаратов, адсорбированных на адъювантах. Они часто входят в состав ассоциированных вакцин.

Д

24

остоинства анатоксинов:

• стабильны;

• необратимы;

• удобны для хранения.

Недостатки анатоксинов:

• быстро выводятся, поэтому используют адъюванты;

• иммунитет создают антитоксический, но не антибактериальный.

Примеры анатоксинов: дифтерийный, столбнячный, ботулинистический, гангренозный, холерный, стафилококковый, АКДС – ассоциированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина.

• конъюгированные вакцины – комплекс малоиммуногенных полисахаридов и высокоиммуногенных анатоксинов - например, сочетание антигенов Haemophilus influenzae и обеспечивающего иммуногенность вакцины дифтерийного анатоксина;

• субъединичные вакцины. Вакцину против вируса гепатита В готовят из поверхностных белков (субъединиц) вирусных частиц (HBs антиген). В настоящее время эту вакцину получают на рекомбинантной основе – с помощью дрожжевых клеток с плазмидой, кодирующей HBs антиген.

К субклеточным вакцинам относятся менингококковые и пневмококковые вакцины, приготовленные из высокоочищенных полисахаридных антигенов капсул, вакцины для профилактики брюшного тифа (на основе Vi-антигена), дизентерии. Субвирионной является гриппозная вакцина на основе гемагглютинина и нейраминидазы.

Д

25

остоинства компонентных вакцин:

• свободны от балластных веществ;

• генетически безопасны;

• формируется иммунитет против определенных (протективных) Аг.

Недостатки компонентных вакцин:

• быстро выводятся из организма (поэтому необходимы адъюванты);

• сложные и дорогие способы получения.

В зависимости от количества антигенов готовят моно-, ди-, три-, тетра- или поливакцины. Используют комбинированные (из нескольких различных бактерий) и ассоциированные вакцины, состоящие из убитых бактерий и анатоксинов (например, химическая сорбированная тифо-паратифозно-столбнячная вакцина).

26

Молекулярные вакцины могут быть получены путем биологического синтеза, генно-инженерными (векторные или рекомбинантные вакцины) и химическими методами.

В молекулярных вакцинах антиген находится в молекулярной форме или же в виде фрагментов его молекул, определяющих специфичность антигенности, т. е. в виде эпитопов, детерминант. Протективный антиген в виде молекул можно получить биологическим синтезом в процессе культивирования природных патогенных микробов, например, токсигенных бактерий – дифтерии, столбняка, ботулизма и др. Синтезируемый этими бактериями токсин в молекулярной форме превращают затем в анатоксин, т. е. нетоксичные молекулы, сохраняющие специфическую антигенность и иммуногенность (компонентные вакцины против токсигенных микробов).

Развитие генной инженерии, создание рекомбинантных бактерий и вирусов, способных синтезировать молекулы несвойственных им антигенов, открыли возможности получения молекулярных антигенов в процессе культивирования рекомбинантных штаммов. Показано, что таким образом можно получить антигены ВИЧ, вирусных гепатитов, малярии, кори, полиомиелита, гриппа, туляремии, бруцеллеза, сифилиса и других возбудителей болезней. В медицинской практике уже используется молекулярная вакцина против гепатита В, полученная из антигена вируса, продуцируемого рекомбинантным штаммом дрожжей.

Наконец, антиген в молекулярной форме, особенно детерминанты антигена, можно получить химическим синтезом, после расшифровки его структуры. Этим способом уже синтезированы детерминанты многих бактерий и вирусов, в том числе ВИЧ. Однако химический синтез антигенов более трудоемок и имеет ограниченные возможности по сравнению с биосинтезом.

Синтетические олигопептидные и олигосахаридные вакцины относятся к препаратам нового типа. Молекулы антигенов или их эпитопы сами по себе обладают низкой иммуногенностью, по-видимому, в связи с деструкцией их в организме ферментами, а также недостаточно активным процессом их адгезии иммунокомпетентными клетками, из-за относительно низкой молекулярной массы антигенов. В связи с этим ведутся поиски повышения иммуногенности молекулярных антигенов путем искусственного укрупнения их молекул за счет химической или физико-химической связи («сшивки») антигена или его детерминанты с полимерными крупномолекулярными безвредными для организма носителями (типа поливинилпирролидона и других полимеров).

Такие вакцины представляют собой комплексные макромолекулы, состоящие из антигенной детерминанты, полученной искусственным путем, адъюванта и неприродных полимерных носителей антигена – иммунопотенциаторов. Последние обеспечивают фенотипическую коррекцию генного контроля иммунного ответа. Часто носитель совмещает в себе роль адъюванта. Благодаря такой композиции тимусзависимые антигены можно превратить в тимуснезависимые; такие антигены будут длительно сохраняться в организме и легче адгезироваться иммунокомпетентными клетками. Вакцины, созданные на таком принципе, получили название синтетических.

Однако, несмотря на целый ряд важных достоинств этих вакцин, все еще не решена проблема создания биодеградируемых неприродных синтетических иммунопотенциаторов. В последние годы наметился прогресс в решении этой проблемы, и были синтезированы препараты «Градекс» и «Полиоксидоний». Уже создана вакцина против гриппа на полиоксидонии, а также ряд других экспериментальных вакцин.

Кассетные или экспозиционные вакцины. В качестве носителя используют белковую структуру, на поверхности которой экспонируют (располагают) введенные химическим или генно-инженерным путем соответствующие определенные антигенные детерминанты. В качестве носителей при создании искусственных вакцин могут использовать синтетические полимеры – полиэлектролиты.

Липосомальные вакцины. Они представляют собой комплексы, состоящие из антигенов и липофильных носителей (пример – фосфолипиды). Иммуногенные липосомы более эффективно стимулируют выработку антител, пролиферацию Т-лимфоцитов и секрецию ими ИЛ-2.

А

27

нтиидиотипические вакцины. Антиидиотипические антитела содержат «внутренний» специфический портрет антигенной детерминанты. Получают моноклональные антиидиотипические антитела, содержащие «внутренний образ» протективного антигена.

ДНК-вакцины – это особая группа вакцинных препаратов, находящихся на стадии экспериментального исследования. Использование ДНК для индукции иммунитета является, по определению ВОЗ, «иммунизацией нуклеиновыми кислотами». ДНК-вакцины состоят из рекомбинантных ДНК-плазмид, содержащих последовательности нуклеотидов, кодирующих белки–антигены бактерий, вирусов или опухолевых клеток. Плазмиду вводят в E.coli, где она копируется, затем плазмидные копии ДНК очищают. В водном растворе такие плазмидные ДНК вводят в макроорганизм разными способами (внутримышечно, внутривенно, подкожно и пр.). Они проникают в легкие (наподобие вирусов) и, используя клеточные ферменты, синтезируют белки-антигены, на которые организм развивает гуморальный и клеточный иммунный ответ. При этом ДНК-вакцина обеспечивает формирование специфических лимфоцитов памяти.

К настоящему времени проведены экспериментальные исследования по применению плазмидных вакцин при гриппе, бешенстве, лихорадке Эбола, гепатите В, герпес-вирусной инфекции и др. Они продемонстрировали широкие возможности ДНК-иммунизации для индукции иммунитета у млекопитающих и птиц.