CC BY
18015. Попов Н.В., Безсмертный В.Е., Матросов А.Н. и др. Эпизоотическая активность природных очагов чумы Российской Федерации в 2011 г. и прогноз на 2012 г. Пробл. особо опасных инф. 2012, 1 (111): 5-10.
16. Савельев В.Н., Антоненко А.Д., Грижебовский Г.М. и др. Распространение и свойства холерных вибрионов, выделенных от людей и из объектов внешней среды на территории Предкавказья и Закавказья. Ставрополь, 2007.
17. Сафронов В.А. Информационные технологии в эпидемиологическом надзоре за природно-очаговыми инфекционными болезнями (на примере Астраханской области). Авторф. дисс. канд. мед. наук. Саратов, 2010.
18. Dangendorf F., Herbst S., Reintjes R. et al. Spatial patterns of diarrhoeal illnesses with regard to water supply structures — a GIS analysis. Int. J. Hyg. Environment. Health. 2002, 3: 183191.
19. Gundlapalli A.V., Olson J., Smith S.P. et al. Hospital electronic medical recordbased public health surveillance system deployed during the 2002 Winter Olympic Games. Am. J. Infect. Control. 2007, 35: 163-171.
20. Holt A.C., Salkeld D.J., Fritz C.L. et al. Spatial analysis of plague in California: niche modeling predictions of the current distribution and potential response to climate change. Int. J. Health Geographics. 2009, 8:38doi:10.1186/1476-072X-8-38. http://www.ij-healthgeograph-ics.com/content/8/1/38 (дата обращения 04.03.13).
21. Joyner T.A., Lukhnova L., Pazilov Y. et al. Modeling the potential distribution of Bacillus anthracis under multiple climate change scenarios for Kazakhstan. PLoS ONE. 2010, 5(3): e9596. doi:10.1371/journal.pone.0009596.
Поступила 18.06.13
Контактная информация: Дубянский В.М., к.б.н.,
355035, Ставрополь, ул. Советская, 13-15, р.т. (8652)26-03-12
ОБЗОРЫ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014
В.Г.Козлов1, С.В.Ожерелков2, А.В. Санин3, Т.Н.Кожевникова3 АДЪЮВАНТЫ В СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЕ И ВЕТЕРИНАРИИ
предприятие по производству бактерийных и вирусных препаратов Института полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П.Чумакова, Московская обл.;
2Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П.Чумакова, Московская обл.;
3НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи, Москва
Обзор посвящен иммунологическим адъювантам — различным природным и синтетическим веществам, которые добавляют в вакцины для стимуляции специфического иммунного ответа, но сами по себе они специфического ответа не вызывают. Критически важным является выбор правильного адъюванта, механизмы воздействия которого на иммунную систему наиболее изучены. В обзоре проанализированы большинство из этих механизмов, а также физико-химические и биологические особенности современных адъювантов. Также рассматривается проблема безопасности адъювантов, типы иммунного ответа, индуцированного адъювантами различного происхождения, вспомогательные вещества, которые проверяются либо уже используются в современной медицине и ветеринарии.
Журн. микробиол., 2014, № 1, С. 91—102
Ключевые слова: адьюванты, вакцины, медицина, ветеринарная медицина
V.G.Kozlov1, S.V.Ozherelkov2, A.V.Sanin3, T.N.Kozhevnikova3 ADJUVANTS IN MODERN MEDICINE AND VETERINARY
Enterprise for Production of Bacterial and Virus Preparations of Chumakov Research Institute of Poliomyelitis and Viral Encephalitis, Moscow Region; 2Chumakov Research Institute of Poliomyelitis and Viral Encephalitis, Moscow Region; 3Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Moscow, Russia
The review is dedicated to immunologic adjuvants — various natural and synthetics substances that are added to vaccines for stimulation of specific immune response, but they do not induce specific response themselves. Critically important is the selection of the correct adjuvants, for which mechanisms of effect on immune system are studied the most. The majority of these mechanisms as well as physical-chemical and biological features of modern adjuvants are analyzed in the review. The problem of safety of adjuvants, types of immune response induced by adjuvants of various nature, excipients that are being verified or already in use in modern medicine and veterinary are also examined.
Zh. Mikrobiol. (Moscow), 2014, No. 1, P. 91-102
Key words: adjuvants, vaccines, medicine, veterinary medicine
Разнообразные природные и синтетические соединения, а также различные виды молекул и макромолекулярных комплексов обладают способностью стимулировать адаптивный иммунный ответ и/или генерировать иммунологическую память. Эти многочисленные субстанции известны под общим названием «адъю-ванты» (от лат. «adjuvare^-помощь). Функциональная активность иммунологических адъювантов проявляется в усилении иммуногенности высокоочищенных рекомбинантных антигенов, в улучшении эффекта вакцинации новорожденных или лиц с ослабленным иммунитетом, в транспорте антигена и в обеспечении развития протективного иммунитета меньшими объемами антигена и малым числом иммунизаций [41, 49, 50].
Оптимизация иммунного ответа, определяемого характеристиками антигена, видовыми и индивидуальными особенностями организма, способами и схемами иммунизации, по-прежнему остается эмпирической. Правильный выбор имму-нологически приемлемых и фармакологически подходящих адъювантов является необходимым условием успеха в достижении желаемых результатов.
Существует большое число критериев для рационального сравнения иммунологических адъювантов. Наиболее часто они классифицируются по физико-химическим и биологическим свойствам.
С учетом известных механизмов иммунного ответа стратегия применения иммунологических адъювантов основывается на двух парадигмах: (1) любое воздействие, активирующее иммунные клетки, обеспечивает усиление иммунного ответа; (2) активация каждого лимфоцита обеспечивается сигналами, посылаемыми при контакте антигена с ко-рецептором, с соответствующим рецептором на лимфоците и с другими клетками, а также сигналами цитокинов [2]. Механизмы действия адьювантов различны. Обычной мишенью многих адъювантов являются макрофаги, несущие на своей поверхности многочисленные рецепторы,осуществляющие взаимодействие с компонентами вирусов, бактерий, дрожжей и т.п. Функцию активаторов макрофагов у таких адъювантов выполняют входящие в их состав убитые бактерии (адъювант Фрейнда), иммунологически активные компоненты бактерий (адъюванты TDM, MPL, LTA) или фракции клеточных мембран (адъювант MDP) [26]. Взаимодействие рецептора с соответствующим компонентом адъюванта экспрессирует костимулирующие молекулы
(ИЛ-1 или ИЛ-12), действующие как вторичный сигнал для антигенспецифичных Т-лимфоцитов. Активация последних вызывает секрецию ИЛ-2 и клональную экспансию Т- и В-клеток [51].
Некоторые адъюванты сами по себе или в комплексе с АПК и цитокинами воздействуют на дифференциацию прекурсорных клеток CD4+ в субпопуляции Th1 или Th2 клеток, определяя баланс клеточного и гуморального иммунитета, а также класс или субкласс (изотип) продуцируемых антител [19].
Адъюванты содействуют активации комплемента по альтернативному пути с развитием разнообразных иммуностимулирующими реакций. В частности, некоторые фрагменты комплемента после соединения с антигеном усиливают его презентацию Т-клеткам; комплекс комплемент-антиген, связываясь с В-клеточным корецептором, стимулирует В-клетки и/или содействует захвату/ удержанию антигена дендритными клетками лимфатических узлов, формируя в результате В-клетки памяти и увеличивая аффинность антител. Кроме этого, стимуляция продукции антител достигается и путем блокирования адъювантами нормальных ответных супрессивных реакций [20].
Адъюванты за счет масляных или адсорбирующих компонентов формируют депо антигена. Сформированный резервуар антигена защищает его от деградации, увеличивает продолжительность иммунного ответа и обеспечивает индукцию клеток памяти без повторных введений иммуногена. Адгезивная активность ряда адъювантов способствует концентрации и агрегации протеиновых антигенов и оказывает стимулирующий эффект на количество и качество продуцируемых антител. Это свойство сближает подобные адъюванты с поверхностно-активными субстанциями [52]. Участие адъювантов в активном или инертном транспорте антигенов к соответствующим клеткам снижает вероятность развития толерантности [33].
Широкому применению многих адъювантов препятствуют вызываемые ими побочные эффекты: локальные острые или подострые тканевые реакции, гемолиз, гранулемы и подкожные абсцессы. В последние годы распространение получили менее токсичные адъюванты, содержащие в своем составе очищенные активные компоненты стенок бактерий и дрожжевых клеток или их аналоги. К таким соединениям относятся TDM (trehalose dimycolate) — продукт наружной мембраны микобактерий, MDP (muramil dipeptide) — фракция клеточной мембраны, MPL (monophosphoril Lipid A) — модифицированный липополисахарид грамнегативных бактерий, LTA (lipoteicholic acids) — продукт наружной мембраны грампозитивных бактерий.
Основные требования к иммунологически адъювантам: минимальная токсичность для организма, отсутствие аллергенности, комплексная стимуляция Th1 и Th2 иммунного ответа. Последнее связано с тем обстоятельством, что введение в организм некоторых моновалентных цельновирионных инактивированных (и живых) вакцин приводит к формированию сбалансированного Th1/Th2 иммунного ответа, что, в свою очередь, является непременным условием формирования напряженного иммунитета, т.е. успешной вакцинации. Так как механизмы действия и многих вакцин, и многих адьювантов до конца не выяснены, требуется тщательный индивидуальный подбор адъюванта к каждой вакцине.
Ниже представлены характеристики наиболее распространенных групп адъю-вантов.
1. Минеральные адъюванты. К ним относятся соли алюминия, являющиеся компонентами различных вакцинных препаратов (дифтерийно-коклюшно-стол бнячная, дифтерийно - столбнячная, дифтерийно - стол бнячно - гепатитная, инактивированная полиомиелитная вакцины). Адъювантная активность препаратов проявляется в способности адсорбировать антигены, формировать и мед-
ленно реализовать депо антигенов. Однако эти эффекты регистрируются не постоянно. Воспалительные реакции в области введения адъюванта способствуют макрофагальному транспорту антигена к лимфатическим тканям [51]. Препараты алюминия способствуют дифференциации иммунокомпетентных клеток [42], экспрессии комплекса гистосовместимости II класса [48] и сдвигу иммунного ответа в сторону Th2 фенотипа и продукцию ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10 [38] и антител класса E [10] и G1 [30]. Механизм этого сдвига не связан с функцией дендритных клеток, а является результатом подавления Th1 ответа [34]. Toll-рецепторы не реагируют на алюминий. Ключ к познанию рецепторной активности соединений алюминия, возможно, дадут другие агенты, индуцирующие, как и алюминий, эозинофильный эксудат и Th2 иммунный ответ (яйца гельминтов, хитиноподоб-ные полимеры). Основной недостаток алюминиевых адъювантов заключается в отсутствии воздействия на клеточный иммунитет [16], в нейротоксичности, а также в формировании гранулем в области введения.
2. Бактериальные адъюванты. Адъювантной активностью обладают различные субстанции бактерий и грибов. Сырьем адъювантов служат пептидоглюканы из стенки бактериальных клеток (Corynebacterium parvum, Bordetella pertussis, Neisseria meningitidis и т.п). Адъювантная активность опосредована активацией Toll-рецепторов [4]. Активным началом их является мурамил-дипептид, который в солевых растворах усиливает гуморальный иммунный ответ [5], а в соединении с липосомами или глицеролом вызывает сильный клеточный ответ [37]. Другая группа соединений из стенок грамотрицательных бактерий получила название LPS. Адъювантную активность проявляет большой структурный элемент LPS — липид А. В слабокислой среде он гидролизуется в монофосфорил липид А (VPL), сохраняющий адъювантную активность, но теряющий токсичность [41]. Из бактериальных стенок получен димиколат трегалозы (TDM), стимулирующий гуморальный и клеточный ответ [31].
3. Эмульсии. Эта группа адъювантов включает масляно-водные [58] или водно-масляные эмульсии [27], адъювант Фрейнда, монтанид, адъювант 65 [53], липо-вант [11]. Эмульсионные адъюванты более часто применяются в ветеринарной практике и реже в медицинских целях.
Полный адъювант Фрейнда (ПАФ) — классический, эффективный и наиболее употребляемый в исследовательских целях препарат. Он представляет собой водно-масляную эмульсию из минерального масла (85%) и моноолеата маннида (15%) с термоинактивированными Mycobacterium tuberculosis. Эффективность адъюванта выражается в длительном сохранении концентрации антигена (25 и более недель) и транспортировке его к лимфоидным тканям [54]. Его бактериальные компоненты активируют Т-клеточную популяцию, oбеспечивая необходимый лимфокинез [36]. Агрегация макрофагов в области введения адъюванта вызывает развитие гиперчувствительности замедленного типа. Введение препарата способствует индукции антител преимущественно IgG2 к эпитопам денатурированных протеинов [43]. Существенным недостатком ПАФ являются тяжелые системные и локальные побочные реакции [12]. Выраженная агрессивность препарата явилась основным препятствием для лицензирования его для медицинской и ветеринарной практики. В настоящее время применение ПАФ в экспериментах на животных ограничено рамками различных нормативных документов. Препарат используется только при первичной иммунизации животных. В США и Нидерландах применение ПАФ не рекомендовано [14], хотя его токсичность может быть существенно ослаблена уменьшением концентрации препарата (0,5 мг в мл).
Неполный адъювант Фрейнда, не содержащий в своем составе убитые мико-
бактерии или их элементы, менее токсичен, но и менее эффективен. В ряде случаев низкая токсичность препарата не спасает иммунизированных животных от развития адъювантных артритов [15].
Монтаниды или ISA адъюванты (Incomplete Septic Adjuvant) —общее название масляных адъювантов, у которых различные поверхностно активные вещества комбинируются с неметаболизируемым и/или метаболизируемым минеральным маслом [44]. Поверхностно активное вещество ISA 50, ISA 70 или ISA 720 является крупным поверхностно активным компонентом адъюванта Фрейнда. Препараты недостаточно иммуногенны в связи с отсутствием локального раздражающего эффекта; успешно испытаны с вакцинами против малярии и иммунодефицита [24, 28].
Разновидности монтамидов (Seppic, París, France) различаются соотношением масляной и водной фаз в масляно-водных или водно-масляно-водных эмульсиях [6].
Препарат Синтекс (Sintex) предложен в качестве альтернативы адъюванта Фрейнда [7]. Представляет масляно-водную эмульсию Твин 80 и кополимера L 121. Адъювант содержит масло, сквален и малотоксичный высоко иммуностимулирующий дериват мурамилдипептида (thr-MDP). Препарат активирует клетки иммунной системы и комплемент (альтернативный путь) и способствует попаданию антигена в дендритые клетки лимфатических узлов. Адъювант эффективен с вирусами гриппа, ВИЧ, гепатита, Эпштейн-Бара [13].
4. Корпускулярные адъюванты. Некоторые природные частицы способны усиливать иммунный ответ и формировать депо. К ним относятся липосомы, полимерные микрочастицы, наночастицы, вирусоподобные частицы, иммуностимулирующие комплексы (ISCOM). Липосомы — синтетические двухслойные структуры, включающие холестерол и фосфолипид [8, 18], способные инкапсулировать и транспортировать антигены. Иммуноген присоединяется к оболочке (липофильные или амфипатные молекулы) или инкорпорируется в межмембранное пространство липосом (гидрофильные молекулы). Липосомы способствуют продукции цитотоксичных Т-лимфоцитов и презентации антигена. Липосомы наиболее активны с растворимыми иммуномодуляторами.
Многие полисахариды растительного происхождения усиливают секрецию интерлейкинов (ИЛ-1 и ИЛ-6), стимулирующих клеточный и гуморальный иммунный ответ [55]. Самым распространенным компонентом растительных адъю-вантов является гликозид сапонин, экстрагированный из коры различных деревьев. Наибольшей эффективностью обладает водный экстракт коры Quillaja saponaria, высокотоксичный в неочищенном состоянии. Его частично очищенная фракция (Quil A) является активными адъювантом Т-зависимых и Т-независимых антигенов. В составе иммуностимулирующего комплекса (ISCOM) [39] Quil A способствует презентации антигена Т-клеткам [25], увеличивает титры антител и продукцию Тх клеток и цитотоксичных Т-лимфоцитов [17]. Очищенный компонент Quil A, препарат QS-21, менее токсичен и более эффективен, чем начальный продукт [56]. Препарат усиливает иммуногенность протеиновых, гликопротеино-вых и полисахаридных антигенов [56], стимулирует гуморальный и клеточный ответ на субъединичные антигены [45]. QS-21 клинически испытан с вакцинами против гриппа, иммунодефицита, гепатита, малярии, меланомы, В-клеточной лимфомы).
5. Адъюванты на основе нуклеиновых кислот. Показано, что ДНК микобактерий обладает адъювантной активностью, коррелирующей с высоким содержанием СрG мотива. Потенциально, ДНК с этим мотивом может быть лучшим клеточным адъювантом, воздействующим на клеточные рецепторы [57]. Синтетические ну-
клеотиды, содержащие CpG мотивы, воздействуют посредством TLR-9 и вызывают активацию дендритных клеток и секрецию цитокинов (ЕМО-а, ИЛ-2 и ИЛ-6, ИЛ-12, №N-7и IFN-a).
Нуклеинат натрия — смесь натриевых солей нуклеиновых кислот, получаемая гидролизом дрожжей и последующей очисткой. Препарат применяют как иммуностимулирующее средство в комплексной терапии заболеваний, сопровождающихся развитием иммунодефицита, в том числе при лейкопениях и агранулоци-тозе.
6. Цитокины — эндогенные иммуномодуляторы. На фоне все более широкого применения иммуномодуляторов различных классов в современной медицинской практике особый интерес специалистов привлекают цитокины. ИЛ-1(а/в) является провоспалительным цитокином. Известно, что воспаление — это защитная реакция организма. Поэтому жизненно важно быстро распознать местонахождение очага воспаления. В ответ нужно дать сигнал иммунным клеткам, чтобы они начали свою работу. Здесь ключевую роль играет ИЛ-1, который отдает сигнал для увеличения количества лейкоцитов, а также сигнал для дифференцировки клеток-хелперов ТИ0 в ТЫ или ТЫ. Вместе с №N-7 ИЛ-1 оказывает противовирусное действие, так как мобилизует клетки — натуральные киллеры. Кроме того, ИЛ-1 в ответ на тяжелый инфекционный процесс дает печени сигнал продуцировать так называемые белки острой фазы [2, 3]
Ронколейкин (рекомбинантный ИЛ-2) — иммуномодулятор и иммуностимулятор, компенсирующий дефицит эндогенного ИЛ-2, усиливающий противо-бактериальный, противовирусный, противогрибковый и противоопухолевый иммунный ответ. Применяется в комплексной терапии для иммунокоррекции при патологических состояниях, обусловленных или сопровождаемых вторичной иммунной недостаточностью (иммуносупрессией): в хирургии, терапии внутренних и инфекционных болезней, дерматовенерологии, гинекологии, неврологии, оториноларингологии, онкологии [3].
Существуют два поколения препаратов интерферона. Для первого поколения характерно натуральное происхождение, при котором его получают из крови доноров. Из него получают интерферон лейкоцитарный человеческий сухой, который применяют для ингаляций и закапывания в носовые проходы. Также производят интерферон в свечах, очищенный концентрированный интерферон в сухом виде и лейкинферон. Получение препаратов на основе интерферона является достаточно дорогим и малодоступным, поэтому в конце ХХ века при помощи генной инженерии были созданы препараты интерферона второго поколения. Таким образом, удалось разработать препараты виферон, интераль и другие, содержащие рекомбинантный человеческий интерферон а-2 [3].
К настоящему моменту испытан уникальный отечественный препарат ингарон на основе гамма-интерферонов. Препарат эффективен на разных стадиях инфекционного процесса и обеспечивает быстрое выздоровление как в самом начале заболевания, так и в состоянии сильно развитой инфекции и даже при возникновении пневмонии. Гамма-интерфероны обладают широчайшим спектром противовирусной активности. Так, препарат ингарон эффективен в борьбе с вирусом птичьего гриппа [2].
Интерлейкин-12 образуется макрофагами, дендритными клетками и В-лимфоцитами под влиянием стимуляции бактериальными продуктами, служит посредником между макрофагами и лимфоцитами, врожденным и приобретенным иммунитетом. Это проявляется в его способности регулировать соотношение клеточного и гуморального иммунитета через стимуляцию дифференцировки Т-хелперов в направлении ТИ-1 ответа. Стимулирует продукцию №N-7. Был по-
казан адьювантный эффект мышиного рекомбинантного ИЛ-12 при введении совместно с противоопухолевой вакциной в мышиных моделях сингенных опухолей.
7. Композиции адъювантно активных субстанций. Основой для создания системы RIBI послужили сведения о неспецифической иммуностимуляторной активности некоторых микробных продуктов [35]. Система RIBI представляет масляно-водную эмульсию, в составе которой находится антиген, минимальные количества масла и поверхностно-активный Твин 80 [40]. Кроме того, в систему введены различные иммуностимуляторы [47], выделенные из микобактерий (TDM — trehalose 6,6-dimycolat и CWS — экстракт бактериальной стенки), грамотрицательных бактерий (MPL — monophosporyl lipid A), а также комплекс высокомолекулярных гликолипидов, экстрагированных из сапрофитов М. phlei и компонент эндотоксина грамнегативных бактерий (E. coli), в высшей степени эффективный в комплексе с протеиновыми антигенами [47]. Ключевым элементом адъювантной активности системы RIBI является MPL [29]. Иммуностимулирующие компоненты RIBI связываются с мембранами клеток иммунной системы, отрицательно воздействуют на суппрессор Т-клеток, усиливают продукцию макрофагов, интер-лейкинов 1, 2, 6, 8, гранулоцито-макрофагального фактора и у-интерферона. В целом, эффективность системы RIBI не уступает полному адъюванту Фрейнда, однако лишена токсичности последнего [21].
Система TiterMax представляет собой водно-масляную эмульсию кополимера CRL-8041 и масла сквален. Структура кополимеров состоит из различных пропорций гидрофобного полиоксипропилена (ПП) и гидрофильного полиоксиэти-лена (ПЭ) [32]. Разнообразие поверхностно-активных свойств кополимеров обусловливается соотношениями обоих компонентов и локализацией ПП. Эти кополимеры, в отличие от других поверхностно активных агентов, менее токсичны из-за эластичности структуры, малой гидрофобной активности, слабости межмолекулярных взаимодействий и небольшого количества заряженных групп. Биологическая особенность препарата заключается в концентрации значительно большего количества антигена, чем в растворах. Адъювант, воздействуя на комплемент, активирует иммунореактивные клетки [32], способствует усиленной экспрессии молекул гистосовместимости II класса на макрофагах, усиливая презентацию антигена Т-клеткам [22]. В целом, он более эффективен и менее токсичен, чем неполный адъювант Фрейнда [23].
Эффект адъювантов многократно возрастает при соответствии их функций свойствам иммуногена. Для вакцинаций применяются адъюванты, обеспечивающие продолжительный иммунный ответ, активацию иммунологической памяти (цитокины, сапонины, бактериальные экзотоксины, Toll-рецепторы) и транспорт иммуногена (минеральные соли, эмульсии, липосомы, фрагменты вирусных белков, полимерные микросферы, иммуностимулирующий комплекс). Для получения гипериммунных сывороток применяются адъюванты, способствующие генерации в течение короткого времени больших количеств высокоавидных антител. Синергический или добавочный эффект был получен в многочисленных клинических испытаниях различных вакцинных препаратов с адъювантами.
Многочисленность существующих адъювантов отражает отсутствие до настоящего времени идеального препарата, соответствующего необходимому требованию: сочетание максимальной иммуностимулирующей активности с минимальными токсичными свойствами. Несмотря на свое несовершенство, в ряде случаев адъювантам принадлежит ключевая роль в оптимизации иммунного ответа (модулирование иммуногенности слабых антигенов, активирование иммунного ответа у лиц с редуцированным или ослабленным иммунитетом, стимуляция
7. ЖМЭИ 1 № 29
97
выраженного иммунного ответа на лимитированные объемы антигена или количество иммунизаций).
На наш взгляд, в каждом случае перед исследователями стоит задача: выбор оптимального по токсичности и эффективности адъюванта. Для решения этой сложной задачи необходим следующий подход: прежде всего экспериментальное подтверждение (на достаточно представительной выборке животных) того, что именно тот или иной адъювант является оптимальным. Для этого крайне необходимо знание механизма действия как самой вакцины, так и механизма воздействия препарата — адъюванта на иммунную систему. Кроме того, необходимо иметь в виду, что многие производители препаратов, обладающих иммуномоду-лирующей активностью, рекомендуют их как высокоэффективные и даже универсальные адъюванты для вакцин. При этом, не секрет, что данные рекомендации диктуются стремлением производителей расширить спектр действия выпускаемых иммуномодуляторов. Необходимо учитывать и тот факт, что иммунологически активные соединения представляют определенную опасность для организма при введении их совместно с вакцинами. Известно, что большинство моновалентных инактивированных вакцин, не говоря уже о живых вакцинах, индуцируют в организме сбалансированный ТЫ/Ш2 иммунный ответ, что и является залогом успеха вакцинации — создание напряженного длительного иммунитета [1]. Введение совместно с вакциной иммуномодулятора, вызывающего стимуляцию только одного из звеньев иммунного ответа (клеточного или гуморального), может приводить к дисбалансу, который может вызвать нежелательные побочные эффекты или иммуносупрессию [2, 3]. С другой стороны, в случаях наличия в организме человека или животного первичного или вторичного иммунодефицита он может быть серьезным препятствием для формирования адекватного иммунного ответа при вакцинации [2]. В этих случаях применение иммуномодуляторов в качестве адъювантов просто необходимо. Но на фоне иммуносупрессии необходим строгий выбор того препарата, который обеспечивал бы иммунокоррекцию именно звена (или) звеньев иммунной системы, поврежденной вследствие иммунодефицита [1]. С другой стороны, при создании и внедрении вакцин, характеризующихся слабым иммунным ответом (например, субъединичные вакцины), применение адъювантов актуально. Нельзя игнорировать и то обстоятельство, что использование поливалентных вакцин также может вызвать в организме развитие иммуносупрессии. В этом случае применение иммунокорректоров также желательно. Важной проблемой является выбор оптимальных адъювантов и при производстве диагностических сывороток к слабым иммуногенам. Имеется еще одна проблема, которую стоит учитывать: для некоторых вакцин до сих пор неизвестен минимальный титр антител, обеспечивающих оптимальную защиту организма от соответствующей инфекции. В этих случаях требуется дополнительное исследование с целью определения необходимости использования адъювантов при иммунизации такими вакцинами. В тех случаях, когда вакцина является самодостаточной для формирования напряженного иммунитета, использование иммуномодуляторов может вызвать в организме развитие повреждающих иммунопатологических реакций, в том числе аутоиммунных. До сих пор неясным остается вопрос о применении адъювантов при иммунизации живыми вакцинами. Не исключено, что живые противовирусные вакцины могут вызывать определенные осложнения, связанные с длительной персистенцией вирусов в организме. В таких случаях применение иммуномодуляторов, предотвращающих персистенцию вакцинных вирусов и препятствующих развитию побочных реакций, сопровождающих подобный вирусный инфекционный процесс, например, снижающих избыточные воспалительные процессы, оправдано.
ЛИТЕРАТУРА
1. Медуницын Н.В., Покровский В.И.. Основы иммунопрофилактики и иммунотерапии инфекционных болезней. Руководство для врачей. Гэотар-Медиа, 2005.
2. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В. Основные принципы иммуномодулирующей терапии. Аллергия, астма и клиническая иммунология. 2000, 1: 9-16.
3. Ярилин А. А. Цитокинотерапия. Аллергия, астма и клиническая иммунология. 2000, 1: 30-31.
4. Audibert F.M., Lise L.D. Adjuvants: current status, clinical perspectives and future prospects. Immunol. Today. 1993, 14: 281-284.
5. Audibert F.M., Leclerc C., Chedid L. Muramyl peptides as immunopharmolocological response modifiers. In: Biological response moodifiers. New approaches to disease prevention. P.F. Torrence (ed.). Orlando, Academic Press. 1985: 307-327.
6. Aucouturier J., Ascarateil S. The use of oil adjuvantes in therapeutic vaccines. Vaccine. 2006, 24: 44-45.
7. Allison A.C., Byars N.E.. Syntex adjuvant formulation. Res. Immunol. 1992, 143: 519-525.
8. Alving C.R. Immunologic aspects of liposomes: presentation and processing of liposomal protein and phospholipid antigens . Biochim. Biophis. Acta Rev. Biomembr. 1992, 1113: 307322.
9. Altman A., Dixon F.J. Immunomodifiers in vaccines. Adv. Vet. Sci. Comp. Med. 1989, 33: 301-343.
10. Brewer J.M., Conacher M., Satoskar A. In interleukin-4-deficient mice, alum not only generates T helper I responses equivalent to Freund's complete adjuvant, but continues to induce T helper 2 cytokine production. Eur. J. Immunol. 1996, 26: 2062-2066.
11. Byars N.E., Allison A.C. Immunologic adjuvants: general properties, advantages, and limitations. In: Laboratory methods in immunology. H. Zola (ed.). 1990: 39-51.
12. Brodersson J.R.. A retrospective review of lesions associated with the use of Freund's adjuvant. Lab. Anim. Sci. 1989, 39: 400-405.
13. Byars N.E., Allison A.C., Harmon N.W., Kendal A. Enhancement of antibody responses to influenza B virus haemagglutinin by use of new adjuvant. Vaccine. 1990, 8: 49-56.
14. CCAC (Canadian Council on Animal Care) CCAC Guidelines on antibody production, Ottawa ON: CCAC.2002.
15. Cohen I.R. Adjuvant arthritis. In: Encyclopedia of Immunology. I.M. Roitt, P.J. Delves (ed.). San Diego, Academic Press. 1992: 26-28.
16. Edelman R. The development and use of vaccine adjuvants. Mol. Biotechnol. 2002, 21: 129148.
17. Ennis F.A., Cruz J., Jameson J.et al. Augmentation of human influenza A virus-specific cyto-toxic T lymphocyte memory by influenza vaccine and adjuvanted carriers (ISCOMS). Virology.1999, 259: 256-261.
18. Gregoriadis G., Panagiotidi C. Immunoadjuvant action of liposomes; comparisonitch other adjuvants. Immun. Lett. 1989, 20: 237-240.
19. Hughes H.P.A., Babiuk L.A. Potentiation of vaccines through effective Adjuvant formulations and manipulations of the immune response. In: Modern vaccinology. E. Kurstak (ed.). New-York, Plenum Publisching Corporation, 1994: 87-118.
20. Hanly W.C. et al. Adjuvants and antibody production. Rewiew of Polyclonal Antubody Production Procedures in Mammals and Poultry. ILAR J. 1995: 37.
21. Henricson D.A., Benjamin W.R., Vogel S.N. Differential cytokine induction by doses of li-popolysaccharide and monophosphoril lipid A that result in equivalent early endotoxin tolerance. Infect. Immun. 1990, 58: 2429-2437.
22. Hunter R.L., Bennett B. The adjuvant activity of nonionic block polymer surfactants: II. Antibody formation and inflammation related to the structure of triblock and octablock co-polymers. J. Immunol. 1984, 133: 167-3175.
23. Howerton D.A., Hunter R.L., Zigler H.K., Check I.J.. Induction of macrophage Ia expression in vivo by a synthetic block copolimer, L81. 1990, 144: 1578-1584.
24. Jones G.L. Peptide vaccine derived from a malarial surface antigen: effect of dose and adjuvant on immunogenicity. Immunol. Lett. 1990, 24: 253-260.
25. Jiang W, Swiggard WJ., Heufler W.J. et al. The receptor DEC-205 expressed by dendritic cells and thymic epitelial cells is involved in antigen processing. Nature. 1995, 375: 151-155.
26. Kotani S. Bacterial cell surface biological responce modifiers and their synthetic counterparts. In: Advances in experimental Medicine and biology. H. Friedman, T.W Klein, H. Jamaguchi (ed.). New-York, Plenum Press, 1992, 319: 145-164.
27. Kimura J., Nariuchi H., Watanabe T. et al. Studies on the adjuvant effect of water-in-oil-in water emulsion in sesame oil. I. Enhanced and persistent antibody formation by antigen incorporated into the water-in-oil-in-water emulsion. Jpn. J. Exp. Med. 1978, 48: 149-152.
28. Kenney R.T., Edelman R. Survey of human-use adjuvants. Expert Rev.Vaccines. 2003, 2: 167188.
29. Kotani S. et al. Immunobiological activities of synthetic lipid A analogs with low endotoxicity. Infect. Immun. 1986, 54: 673-682.
30. Lindblad E. B. Aluminium adjuvants. In: Theory and practical application of adjuvants. D.T.S. Stewart-Tull (ed.). New-York, John Wiley and Sons, 1995: 21.
31. Lemaire G. Natural and synthetic trehalose diesters as immunomodulators. Med. Res. Rev. 1986, 6: 243.
32. Lipman N.S., Trudel L.J., Murphy J.C., Sahali Y. Comparison of immune response potentiation and in vivo inflammatory effects of Freund's and Ribi adjuvants in mice. Lab. Anim. Sci. 1992, 42: 193-197.
33. McCoy K.L, Kendrick L., Chused T.M. Tolerance defects in New Zealand Black and New Zealand Black and New Zealand White F1 mice. J. Immunol. 1986, 136: 1217-1222.
34. McKee A., Munks M.W., Marrack P. How do adjuvants work? Important considerations for new generation adjuvants. Immunity. 2007, 27: 687-690.
35. Mastrangelo J., Berd D. Immunotherapy with microbial products. In: Immunological approaches to cancer therapeutics. E. Mihich (ed.). New-York, Wiley, 1982: 11.
36. Osebold J.W Mechanism of action by immunologic adjuvants. J.Am.Vet.Med.Assoc. 1982, 181: 983-987.
37. Parant M.A., Audibert F.M., Chedid L. Immunostimulant activities of a lipophilic muramyl dipeptide derivative and of a desmuramyl peptidolipid analogue. Infect. Immun. 1980, 27: 826-830.
38. Reed S.G., Bertholet S., Coler R.N., Friede M. New horizons in adjuvants for vaccine development. Trends in Immunol. 2008, 30: 23-32.
39. Ronnberg B., Fekadu M., Morein B. Adjuvant activity of non toxic Quillaja saponaria Molina components for use in iscom-matrix. Vaccine.1995, 13: 1375-1382.
40. Ribi E.T., Meyer J., Azuma I. et al. Biologically active components from micobacterial cell walls. IV. Protection of mice against aerosol infection with virulent Mycobacterium tuberculosis. Cell. Immunol. 1975, 16: 1-10.
41. Stewart-Tull D.E.S. Harmful and beneficial activities ofimmunological adjuvants. In: Methods in molecular medicine: vaccine adjuvants-preparation methods and research protocols. D.T. O'Hagen (ed.). Human Press, 2000: 29-48.
42. Seubert A., Monaci T., Pizza M. et al. The adjuvants aluminium hydroxide and MF59 induce monocyte and granulocyte chemoattractants and enhance monocyte differentiation toward dendritic cells. J.Immunol. 2008, 180: 5402-5412.
43. Souberbielle B.E., Knight B.C., Morrow WJ.W et al. Comparison of IL-2 and IL-4-transfec-ted B16-F-10 cells with a novel oilmicroemulsion adjuvant for B16-F-10 whole cell tumor vaccine. Gene Ther. 1996, 3: 853-885.
44. Scalzo A.A. et al. Induction of protective cytotoxic T cells to murine cytomegalovirus by using a nonapeptide and a human-compatible adjuvant (Montanide ISA 720). J. Virol. 1995, 69: 1306-1309.
45. Singh M., O'Hagan D. Advances in vaccine adjuvants. Nat.Biotechnol. 1999, 17: 10751081.
46. Tomai M.A., Johnson A.G. T cell and interferon-gamma involvement in the adjuvant action of a detoxified endotoxin. J. Biol. Resp. Modifiers. 1989, 8: 625-630.
47. Takada H., Kotani S. Structural requirements of lipid A for endotoxicity and other biological activities. Crit. Rev. Microbiol. 1989, 16: 477-523.
48. Ulanova M., Tarkowski A., Hahn-Zoric M., Hanson L.A. The common vaccine adjuvant aluminum hydroxide up-regulates accessory properties of human monocytes via an interleukin-4-dependent mechanism. Infect. Immun. 2001, 69: 1151-1159.
49. Vogel F.R. Adjuvants in perspective. In: Modification of the immune response to vaccine antigens. F. Brown, L.Haaheim (ed.). Dev. Biol. Stand. Basel, Karger,1998: 241-248.
50. Vogel F.R. Improving vaccine performance with adjuvants. Clin. Inf. Dis. 2000, 30 (13): 266270.
51. Warren H.S., Chedid L.A. Future prospects for vaccine adjuvants. CRC Crit. Rev. Immunol. 1986, 4: 369-388.
52. Woodard L.F. Surface chemistry and classification ofvaccineadjuvants and vehicles. In: Bacterial vaccines. A. Mizrahi (ed.). New York, 1990: 286-306.
53. Weibel R.E., McLean A., Woodhour A.F. et al. Ten-year follow-up study for safety of adjuvant 65 influenza vaccine in man. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1973, 143: 1053-1056.
54. Waksman B.H. Adjuvants and immune regulation by lymphoid cells. Springer Semin. Immunopathol.1979, 2: 5-9.
55. Whistler R.L. Noncytotoxic antitumor polisaccharides. Adv. Carbohydro. Chem. Biohem. 1976, 32: 235-241.
56. White A.C., Cloutier P., Coughlin R.T. et al. A purified saponin acts as an adjuvant for a T-independent antigen. Adv. Exp. Med. Biol. 1991, 303: 207-210
57. Weiner G.J., Hsin-Ming Liu, Wooldridge J.F. et al. Immunostimulatory oligodeoxynucletides containing the CpG motif are effective as immune adjuvants in tumor antigen immunization. Proc. Natl. Acad. Sci. 1997, 94: 10833-10837.
58. Woodard L.F., Jasman R. Stable oil-in-water emulsions: preparation and use as vaccine vehicles for lipophilic adjuvants. Vaccine. 1985, 3: 57-61.
Поступила 18.06.13
Контактная информация: Козлов Виталий Григорьевич, к.м.н.,
142782, Московская обл., Ленинский р-н, пст Институт полиомиелита, р.т. (495)841-90-07
Комментарий к статье В.Г.Козлова и др. «Адъюванты в современной медицине и ветеринарии»
Термин «иммуномодулятор» исторически вырос из понятия «адъювант», которое, в свою очередь, представляется одним из наиболее расплывчатых медико-биологических понятий. Обычно под адъювантом (от латинского Ad + juvare jut, что означает «помощь») подразумевают любую субстанцию, которая при введении с антигеном неспецифически стимулирует антигенспецифический иммунный ответ или вызывает его поликлональную активацию. Сам термин «адъювант» ввел в 1925 г. Гастон Рамон, обнаруживший способность стимулировать иммунный ответ по отношению к дифтерийному и столбнячному анатоксинам у таких веществ как агар, крахмальное масло, лецитин, алейроновые зерна и даже хлебные корочки. Этот термин широко использовали до начала 70-х гг., пока окончательно не убедились, что решающее влияние на уровень иммунореактивности оказывает относительное содержание адъю-ванта при введении — если его брали слишком много, то ответ на белковый антиген развивался слабый, уровень синтеза антител резко падал. Противоречивые результаты получали и при варьировании последовательности введения антигена и адъюванта. Вскоре выяснилось, что любые вещества и агенты, обладающие адъювантной активностью, при определенных дозах способны проявлять и иммуносупрессивные свойства. Тогда в научной литературе утвердился термин «неспецифический модулятор иммунологической реактивности» или «иммуномодулятор» (ИМД), который уже учитывал двойственный характер воздействия адъювантов на иммунную систему.
В настоящее время ИМД называют вещества, способные позитивно или негативно модулировать иммунореактивность организма (в зависимости от ее исходного уровня) и повышать его естественную резистентность. Изменение иммунореактив-ности в ответ на введение ИМД зависит от множества факторов (структура ИМД, доза, способ и схема введения и т.д.). К сожалению, не все врачи понимают, что практически любой ИМД имеет предельно допустимую дозу, превысив которую, можно вместо ожидаемой стимуляции иммунного ответа получить иммуносупрессию.
Классические адъюванты могут включать в себя 3 компонента: масло, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и ИМД. Последний особенно важен, поскольку, во-первых, именно он обеспечивает поляризацию иммунного ответа, а во-
вторых, ИМД могут применяться и самостоятельно как молекулярные адъюванты. Золотым стандартом адъюванта до сих пор считается полный адъювант Фрейнда (ПАФ), который, вместе с тем, приобрел славу наиболее реактогенного и поэтому не используется в вакцинах, предназначенных для человека. ПАФ рекомендуют применять только в исследовательских целях, и даже здесь на его использование наложены определенные ограничения. Разные адъюванты направляют иммунный ответ либо в сторону ТЫ ( БЦЖ, другие микроорганизмы, вводимые в адъювант), либо в сторону ТИ2 (минеральные адъюванты, например алюминевые квасцы), но может наблюдаться и последовательная стимуляция обоих субпопуляций Т-клеток.
К эндогенным ИМД, обеспечивающим поддержание гомеостаза в организме, относят и цитокины. Благоприятный исход при практически любой вирусной инфекции непосредственно зависит от ранней стимуляции синтеза цитокинов, обеспечивающих формирование как клеточного, так и гуморального иммунного ответа. Поэтому введение ИМД, способных восстановить подавленные вирусами ранние цитокиновые реакции — прямой путь к успеху. На поздних стадиях вирусной инфекции избыточная стимуляция цитокинов может, напротив, спровоцировать развитие целого ряда иммунопатологических реакций, значительно ухудшить состояние организма и даже вызвать шок и смерть. В связи с этим, в инкубационном периоде и первые 1 — 2 дня клинической стадии вирусного заболевания назначают ИМД, стимулирующие продукцию ИФ, а также других факторов естественной резистентности организма (например, ИЛ-12, ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2). Объективным критерием эффективности указанных ИМД может служить восстановление выработки ранних цитокинов, синтез которых подавлен вирусами. Введение препаратов на основе цитокинов (в том числе рекомбинантных) восполняет дефицит растворимых иммунорегуляторных факторов, что особенно важно при тяжелых поражениях иммунной системы, когда ее компенсаторные возможности нарушены. Но необоснованное назначение подобных препаратов может вызвать в иммунной системе дисбаланс, обусловленный блокированием синтеза гомологичных эндогенных молекул.
Клиническая эффективность лекарственных средств на основе цитокинов возрастает при сочетании с другими ИМД. Так, эффективность ронколейкина (реком-бинантного ИЛ-2) усиливается, если перед его введением в организм повысить уровень экспрессии соответствующих рецепторов с помощью препаратов, усиливающих секрецию ИЛ-1. Это подтверждено на практике в экспериментах по комплексному применению ронколейкина с нуклеинатом натрия, который является эффективным индуктором ИЛ-1 и ИФ. Рекомбинантный ИЛ-1 (беталейкин) также является перспективным препаратом, который может использоваться в качестве адъюванта для использования при системном введении, а также в случае мукозальной вакцинации против различных типов патогенов.
Таким образом, становится понятным, что число адъювантов постоянно возрастает, в то время как число истинных ИМД достаточно ограничено, и многие попытки расширить их количество и спектр их применения при различной иммунопатологии являются бездоказательными и лишь приводят к дискредитации этого важнейшего направления развития иммунобиологии.
А.В.Караулов, д.м.н., проф. (Москва)
