7.10. Імунопрофілактика та імунотерапія інфекційних хвороб

Ще в сиву давнину люди помітили, що мало хто повторно хворіє на чуму. Осіб, які перенесли цю хворобу й стали імунними, залучали до спеціальних за­гонів для поховання померлих під час епідемії, а також доглядати хворих. Від­тоді, напевне, і виникла ідея цілеспрямовано заражати здорових від хворих з легким перебігом захворювання. Ще декілька століть тому в китайських і арабських письменах згадувалось про навмисні зараження здорових людей гноєм із віспяних пухирців. Таке зараження зумовлювало розвиток легкої хво­роби, але створювало несприйнятливість до наступного зараження. Великого успіху в боротьбі проти віспи досяг англійський сільський лікар Е. Дженнер. Він помітив, що доярки, які перенесли коров'ячу віспу, ніколи не хворіли на людську віспу. За результатами численних дослідів Дженнер опублікував у 1798 р. метод щеплення проти віспи. Матеріалом для щеплення служив вміст пухирців коров'ячої віспи. Метод одержав широке розповсюдження в Англії, а згодом і в інших країнах Європи. Захворюваність на віспу значно зменшилась.

Майже сто років після цього людство чекало на створення нових засобів для боротьби з численними інфекційними хворобами. Це не дивно, якщо згадати, що основні збудники захворювань були відкриті лише наприкінці XIX століття.

Значний внесок у створення таких засобів зробив Л. Пастер. Він розробив основні принципи одержання профілактичних препаратів. Було доведено, шо 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.

Першим способом він отримав і успішно використав препарат для профі­лактики холери курей. Завдяки другому способу було одержано ослаблену куль­туру збудника сибірки. Культивування його при 42 °С призвело до втрати капсули і зниження вірулентності. Такі атенуйовані бацили сибірки Л. Пастер використовував для щеплення тварин. Третім способом він одержав препарат для щеплення проти сказу. Це було найяскравішим досягненням знаменитого французького мікробіолога. Він вводив кролику суспензію з мозку скаженої со­баки, і після його загибелі суспензію з мозку кроля вводив у мозок іншого кро­лика, від нього — третьому і т.д. — всього 133 пасажі. Спочатку сказ у кролика виникав через 16-21 день, потім інкубаційний період скорочувався від пасажу до пасажу, на 133-ому зменшився до 6-7 днів і далі не змінювався. Вірус з таким фіксованим строком інкубації Л. Пастер назвав фіксованим (virus-fixe). Імуні­зація таким вірусом захищала тварин, а згодом і людей від сказу.

На честь Е. Дженнера препарати з ослаблених мікроорганізмів Л. Пастер за­пропонував називати вакцинами (vaccinus — коров'ячий).

Вакцинопрофілактика і вакцинотерапія. 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 (інактивовані), хімічні, анатоксині, штучні, асо­ційовані. За кількістю антигенів розрізняють моно-, ди-, три-, тетравакцини тощо.

Для забезпечення виробництва нешкідливих, стандартних вакцин існує об­грунтована система їх випробування і застосування. Вона передбачає: експери­ментальну перевірку їх на стерильність (відсутність сторонньої мікрофлори у живих), нешкідливість (токсичність, реактогенність) та імуногенність.

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 по-ствакцинальний імунітет. Досить одноразового введення препарату, щоб розви­нулась несприйнятливість до збудника.

Серед живих вакцин у медицині найбільш широко використовується про­титуберкульозна вакцина БЦЖ (BCG — Bacterium Calmette, Guerin), запропо­нована французькими мікробіологами А. Кальметтом і С. Гереном. Вони отримали вакцинний штам шляхом довготривалого (13 років) культивування туберкульозних бактерій на картопляно-гліцериновому середовищі з жовчю. За цей час, вірулентність мікобактерій значно знизилась, і отриманий штам тепер використовують у всіх країнах світу для виготовлення вакцини.

У практиці ветеринарної медицини широкого застосування набули живі вак­цини при псевдочумі курей, класичній чумі свиней, інфекційному ринотрахеїті великої рогатої худоби та ін.

Незважаючи на високу імуногенність, живі вакцини мають ряд недоліків: їх важко зберігати, стандартизувати, контролювати активність. У людей і тварин з імунодефіцитами живі вакцини можуть викликати захворювання.

Вбиті вакцини. На відміну від живих, вбиті (інактивовані) вакцини готують із вірулентних штамів із яскраво вираженими антигенними властивостями. Для інактивації мікроорганізми піддають дії різноманітних фізичних та хімічних чинників. Проте інактивація повинна бути бережливою, щоб не допустити руй­нування найважливіших антигенів мікроорганізму. Вбиті вакцини переважно менш імуногенні. Для створення достатнього рівня імунітету вбиті вакцини по­трібно вводити декілька разів. Вбиті вакцини містять значну кількість баластних речовин, які часто викликають небажані ускладнення при вакцинації. Проте нині запропоновано ряд надзвичайно активних ад'ювантів — речовин, які су­ттєво підвищують активність інактивованих вакцин, в результаті чого імуноген­ність деяких із них не поступається імуногенності живих вакцин.

Хімічні вакцини. З метою введення в організм очищених антигенних препаратів, вільних від баластних речовин, із 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 ад'ювантну дію. Вони викликають у місці ін'єкції легку запальну реакцію, що сти­мулює макрофагальну систему до переробки антигену. Такі сорбовані вакцини створюють в організмі депо препарату, з якого в кровотік поступово всмоктуються антигени, що забезпечує тривалу імуностимулюючу дію. До найбільш відомих су­часних вакцин належать черевнотифозна, пневмококова, менінгококова.

Анатоксини. При багатьох інфекційних захворюваннях вирішальну патоге­нетичну роль відіграють бактерійні токсини. Тому для їх попередження 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. Одержані анатоксини очищають, концентрують і адсорбують на гідроокисі алю­мінію. Мікробіологічна промисловість випускає стафілококовий, правцевий, дифтерійний, ботуліновий та ін. анатоксини. При імунізації цими препаратами в організмі синтезуються антитіла (антитоксини), які здатні нейтралізувати дію відповідних токсинів. Активність анатоксинів виявляють за їх здатністю всту­пати в реакцію із специфічною антитоксичною сироваткою, їх виражають в оди­ницях зв'язування (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 антигену з антитілом. Початкова, ініціальна фло­куляція відбувається при чіткій відповідності кількості антигена й антитіла. Кількість антигену (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 гі-перімунізації коней для одержання відповідних антитоксичних сироваток.

Асоційовані вакцини — препарати, до складу яких входять декілька антигенів, одержаних із мікроорганізмів і токсинів; їх переваги перед вакцинами, що мі­стять антигени одного збудника, в тому, що вони забезпечують імунітет проти декількох інфекцій при одномоментному їх введенні. Випускають такі асоційо­вані вакцини: АКДП (містить коклюшні бактерії і два анатоксини — дифтерій­ний і правцевий, які адсорбовані на гідрооксиді алюмінію), ДТ-РоІіо (дифтерійний, правцевий анатоксини та інактивовані віруси поліомієліту), Пен-такт-ХІБ (полісахарид збудника інфлюенци, зв'язаний з правцевим протеїном, очищені правцевий і дифтерійний анатоксини, інактивований збудник кок-люша, інактивована вакцина поліомієліту І, II, III) та інші. У ветеринарній ме­дицині широко використовуються асоційовані вакцини, що створюють імунітет проти грипу коней і правця, інфекційного ринотрахеїту великої рогатої худоби, парагрипу та пастерельозу, а також — проти сказу, аденовірозу і лептоспірозу собак та ін..

Штучні вакцини. Здатність імунокомпетентних клітин реагувати на різнома­нітні антигени залежить від спадковості, статі та віку. Відомо, що рівень імуно­генезу залежить від генів імунної відповіді кожної особи, а через них від Т-системи імунітету. Ця проблема особливо актуальна при малярії, чумі, грипі, венеричних захворюваннях, вірусних гепатитах. 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 із необхідними детермінантами без сторонніх субстанцій існує два напрямки: 1) виділення високоочищеного антигена із природного 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 антигена. Такі препарати поді­ляють на генно-інженерні вакцини з антигенів, синтезованих у рекомбінантних бактеріальних системах; генно-інженерні живі вакцини на основі вірусу віспо-вакцини; рекомбінантні вакцини на основі дріжджів.

У прокаріотні системи (кишкова, сінна палички) внесені плазміди з генами, які контролюють синтез антигенів менінгококів, гонококів, холерних вібріонів, малярійних плазмодіїв.

У геном вірусу вісповакиини включають гени вірусів сказу, грипу, СНІДу, ге­патиту В. простого герпесу тощо. Такий вірус здатний налагодити продукцію відповідних антигенів при його внесенні в організм.

Однак, у деяких бактерій антигени не мають білкової структури, що не дозволяє одержати їх 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 антигену і викликають при його відсутності адекватну імунну відповідь.

Зараз розробляють такі вакцини проти стрептококової інфекції та гепатиту В. Вони матимуть перевагу перед іншими препаратами, тому що не зможуть ви­кликати захворювань і ускладнень.

Відкрито і вивчено новий клас імунопотенціаторів — синтетичних поліелек-тролітів, які активують клітини імунної системи й зумовлюють при їх введенні разом з антигенами сильну імунну відповідь навіть у осіб з генетично детермі­нованою низькою відповіддю на ці антигени.

Вакцинотерапія. Вакцини для лікування інфекційних хвороб застосовують обмежено, в основному, для лікування хворих із тривалим, млявим перебігом хвороби (бруцельоз, хронічна гонорея, дизентерія, стафілококові інфекції). Іноді використовують автовакцини, які готують із штамів бактерій, виділених відданого хворого (стафілококова інфекція). Парентеральне введення автовак­цини стимулює Т-систему імунітету за механізмом гіперчутливості сповільне­ного типу, що зумовлює швидке звільнення організму від збудників.

Серотерапія і серопрофілактика. Для створення активного тривалого імуні­тету використовують вакцинацію. При цьому, несприйнятливість розвивається через кілька тижнів після введення препарату. Досить часто, необхідно термі­ново попередити розвиток захворювання в людини, яка була в контакті з дже­релом інфекції. Такий захист досягають введенням готових антитіл (імунних сироваток, імуноглобулінів). Мова йде про пасивну профілактику, тому що ор­ганізм одержує готові антитіла, а не виробляє їх самостійно. Імунні сироватки та імуноглобуліни з успіхом вживають і для лікування деяких інфекційних за­хворювань, особливо тих, у механізмі розвитку яких вирішальну роль відіграють білкові токсини. Оскільки антитіла знаходяться в сироватках, говорять про се­ропрофілактику і серотерапію (serum — сироватка). Усі лікувально-профілак­тичні сироватки поділяють на антитоксичні, антимікробні й антивірусні.

Нативні антитоксичні сироватки (протиправцеві, протидифтерійні, проти-ботулінові, протигангренозні та ін.) виготовляють шляхом гіперімунізації коней відповідними анатоксинами (дифтерійними, правцевими, ботуліновими, ган­гренозними тощо). Після кількох циклів гіперімунізації, в коней беруть кров і одержують відповідну антитоксичну сироватку, в якій міститься величезна кіль­кість специфічних антитіл (антитоксинів). Сироватки очищують від баластних речовин, перевіряють на стерильність, нешкідливість, апірогенність і актив­ність, їх обов'язково титрують, тобто визначають концентрацію антитіл, яку ви­ражають у антитоксичних одиницях (AO) або в міжнародних одиницях (МО). За одну таку одиницю приймають ту найменшу кількість сироватки, яка ней­тралізує певну кількість DLM відповідного токсину. Для кожного виду сиро­ватки є своє значення AO (МО). Так, за 1 AO протидифтерійної сироватки приймають ту найменшу кількість її, яка нейтралізує 100 DLM дифтерійного токсину для гвінейської свинки масою 250 г. На етикетках ампул із сироватками обов'язково вказують кількість AO (МО), що необхідно для визначення ліку­вальної чи профілактичної дози.

Антимікробні (антивірусні) сироватки виготовляють шляхом гіперімунізації тварин відповідно вбитими бактеріями (вірусами) або їх антигенами.

Останнім часом, замість нативних антитоксичних і антимікробних (антиві-русних) сироваток виготовляють відповідні гамма-глобуліни, адже саме у цій фракції сироваткових білків концентруються антитіла. Для них також вказують одиниці активності, переважно МО.

Пасивну профілактику можна також здійснити за допомогою сироватки лю­дини, яка перенесла цю хворобу (кір). Взагалі в сироватці людей у невеликій кіль­кості містяться антитіла проти вірусів поліомієліту, кіру, грипу, збудників кок-люша, скарлатини. Одержуючи із сироватки людський гамма-глобулін, мають препарат із високою концентрацією захисних антитіл. В епідемічному вогнищі цей препарат призначають особам, які були в контакті з джерелом інфекції.

У ветеринарній медицині гіперімунні сироватки, або ж отримані з них імуно-глобуліни, використовують досить широко, зокрема такі:

• Сироватка протисибіркова;

• Глобулін протисибірковий;

• Сироватка антиадгезивна антитоксична проти ешерихіозу тварин;

• Сироватка антитоксична полівалентна проти сальмонезу телят, поросят, овець і птахів;

• Сироватка антитоксична проти анаеробної дизентерії ягнят і інфекційної ентеротоксемії овець;

• Сироватка проти бешихи свиней;

• Сироватка проти пастерельозу великої рогатої худоби, буйволів, овець і свиней та ін.

Частина друга

СПЕЦІАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ Розділ 8

ПАТОГЕННІ МІКРООРГАНІЗМИ -ЗБУДНИКИ ІНФЕКЦІЙНИХ ХВОРОБ ТВАРИН

ПАТОГЕННІ КОКИ

Коки — широко поширені в природі кулясті бактерії. Переважна кількість шароподібних мікроорганізмів сапрофіти. Проте є і патогенні види. Останні ви­кликають захворювання у людей та тварин. Патогенні коки належать до двох родів Staphylococcus та Streptococcus.