CC BY
142
БИОТЕХНОЛОГИЯ И ВАКЦИНЫ
© СЕРГЕЕВ В.А., СЕРГЕЕВ О.В., 2015 УДК 616.9-022-084:615.371.03
Сергеев В.А., Сергеев О.В.
БЫСТРАЯ ЗАЩИТА - БУДУЩЕЕ ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКИ
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России
Быстрая защита против инфекционных заболеваний представляет принципиально новую эффективную стратегию вакцинопрофилактики и является следствием специфического устранения врожденной (видовой) восприимчивости организма к данному заболеванию в результате блокирования рецепторов на поверхности клеток-мишеней лигандами (антирецепторами) вакцины. Новая стратегия вакцинопрофилактики основана на конкуренции между антирецепторами вакцины и патогена за связывание с рецепторами клеток-мишеней естественно восприимчивого организма. Суть новой стратегии сводится к быстрому максимальному насыщению специфических рецепторов клеток-мишеней массированной дозой лигандов, содержащихся в живой или инактивированной вакцине. Защита клеток-мишеней от инфицирования происходит по принципу гомологичной интерференции на стадии прикреп-ления возбудителя к клетке-мишени, а не в результате реакций приобретенного иммунитета. Быстрая защита в дальнейшем перерастает в длительный напряженный иммунитет с выраженной сероконверсией. В результате массированной вакцинации условно можно выделить две стадии защиты: рецепторно-интерферентную и иммунологическую. Введение большого количества антирецепторов с безопасными высокоэффективными вакцинами защищает естественно восприимчивых животных от заболевания и гибели при экспериментальном заражении через 12-72 ч и исключает приживление возбудителя в привитом организме. Выраженная устойчивость против жесткого экспериментального заражения вскоре после вакцинации указывает на полное или почти полное насыщение рецепторов клеток-мишеней антирецепторами вакцины. Эффективность ранней защиты в практических условиях впервые доказана на примере ликвидации классической чумы свиней в двух странах (Россия и Беларусь).
Ключевые слова: вакцинация; доза вакцины; защита; иммунитет.
Для цитирования: Иммунология. 2015; 36(4): 220-227.
Sergeev V. A., Sergeyev O. V.
PROMPT PROTECTION AS THE FUTURE OF VACCINOPROPHYLAXY
N. F. Gamaleya Federal research centre of Epidemiology and Microbiology (FRcEM) Ministry Of Health Of Russia Hypervaccination against infectious diseases is a radically new efficient strategy of preventive vaccination. Its objective is specific abrogation of innate susceptibility of the organism to the disease achieved by blockage of the pathogen specific binding sites (receptors) on the surface of target cells by the anti-receptors of the vaccine. The new strategy is based on competition between the anti-receptors of the vaccine and those of the pathogen for the receptors on target cells. The mechanism of hypervaccination is a rapid maximal saturation of the target cells receptors with a massive dose of anti-receptors contained in a live or inactivated vaccine. Protection of the naturally susceptible organism against infection initially occurs by the mechanism of homologous interference at the stage of the pathogen's binding to the target cell rather than by reactions of adaptive immunity. At a later stage, early protection is followed by a long-term intense immune response with a marked seroconversion. Thus, a high dose vaccination confers protection in two stages, interference at the receptor binding level and immune response. Administering a safe vaccine with a high content of anti-receptors protects naturally susceptible animals against disease and death at challenge 12-72 hrs after vaccination with no chronic infection establishing. An apparent resistance of the organism against a severe challenge soon after vaccination is likely to be due to a full or virtually full saturation of the target cells receptors with the vaccine anti-receptors. The efficiency of prompt protection in field conditions has first been shown in the eradication of classical swine fever (CSF) in two countries, Russia and Belarus.
Keywords: vaccination; protection; immune response; immunity.
citation: Immunologiya. 2015; 36(4): 220-227.
введение
Вакцинопрофилактика по праву считается одним из выдающихся достижений биологической науки, характерной чертой развития которой является быстрое использование достижений в других областях науки. Благодаря этому достигнуты большие
Для корреспонденции: сергеев Олег витальевич, os-ergeyev123@gmail.ru
For correspondence: Sergeyev Oleg Vital'evich, osergeyev123@ gmail.ru
успехи в борьбе со многими опасными инфекционными заболеваниями человека и животных. Например, с помощью глобальной вакцинопрофилактики в мире искоренена натуральная оспа человека (1979 г), создан эффективный контроль других опасных заболеваний человека, таких как полиомиелит, грипп, корь, бешенство и др. Специфическая профилактика многих инфекционных болезней сельскохозяйственных животных достигла исключительно широких масштабов и стала неотъемлемой частью технологии промышленного животноводства развитых стран. Изготовление некоторых вакцин исчисляется миллионами и миллиардами доз.
Несмотря на очевидный прогресс в разработке современных вакцин и огромный практический результат от их применения, они по сути своей основываются на принципах традиционной вакцинопрофилактики и не могут решить многих проблем инфекционной патологии.
В данной работе в кратком виде приведены основные результаты исследований и разработок по созданию новой стратегии вакцинопрофилактики, суть которой заключается в быстрой специфической защите организма к инфекционным заболеваниям без участия иммунной системы. Возможность быстрой специфической защиты экспериментально доказана в исследованиях с различными вирусными и бактериальными заболеваниями животных.
Быстрая специфическая защита наступает при введении высокоэффективных безопасных живых или инактивирован-ных вакцин.
Первые наиболее демонстративные наблюдения по развитию быстрой защиты относятся к середине второй половине прошлого века и касаются опытов иммунизации против болезни Ньюкасла (N0), спирохетоза птиц и классической чумы свиней.
Вирулентный штамм NDV при контрольном экспериментальном заражении вызывал заболевание и гибель всех цыплят на 5-6-й день. Заражение цыплят за 8 ч до введения живой вакцины или одновременно с ее введением не защищало цыплят от заболевания и гибели. Однако все цыплята, привитые вакциной и зараженные вирулентным штаммом NDV через 8, 16, 24, 32, 40 и 48 ч после вакцинации, были защищены от заболевания и гибели. По мнению автора, защитный эффект вскоре после вакцинации обусловлен «конкурирующей блокадой (интерференцией) восприимчивых клеток» вакцинным вирусом [1].
Инактивированная вакцина против спирохетоза птиц представляла собой лиофилизированную кровь кур (>107 спирохет/мл), экспериментально инфицированных полевым вирулентным штаммом спирохет. Лиофилизация инактиви-ровала спирохеты и хорошо сохраняла их антигенные свойства. Многочисленную группу кур (~140 голов) прививали одновременно инактивированной вакциной, а спустя 1, 2, 3, 4 и 5 дней ежедневно заражали по 25 кур вирулентным штаммом спирохет (10 LD100). Через 1 день после вакцинации устойчивыми к заражению были 5 (20%) кур, через 2 дня - 20 (80%) кур, через 3, 4 и 5 дней - устойчивыми к заражению были все вакцинированные куры (100%). Все контрольные куры (25 птиц) заболели и погибли в течение 4-6 дней после заражения. Все иммунные куры оставались клинически здоровыми и не содержали спирохет в крови. Сухая инактивированная вакцина оставалась иммуногенной в течение 4 лет (срок наблюдения). Изучение быстрой защиты кур инактивированной вакциной против спирохетоза птиц проведено под нашим руководством и участием [2]. По данным других авторов, устойчивость вакцинированной птицы к экспериментальному заражению спирохетозом наступала через 48-72 ч [3].
Живые вакцины СЬ, GP, ЬК против классической чумы свиней (КЧС), введенные в большой дозе, защищали свиней через 3-4 дня от заболевания и гибели при экспериментальном заражении [4-7]. Введение вакцины СЬ в дозе 400 РО100 в экспериментальных условиях создавало защитный иммунитет у >94% свиней [3]. Защитные свойства живой вакцины ЛК зависели от дозы вакцины и времени заражения свиней. Вакцина в дозе 102 ТСГО50 защищала свиней через 15 и 28 дней, но не защищала через 7дней после вакцинации. Вакцина в дозе 104 ТСГО50 защищала через 10 дней, но не через 3 дня после вакцинации. Вакцина в дозе 105 ТСГО50 защищала свиней через 3 дня, а в дозе 106 ТСГО50 - через 2 дня после вакцинации [6].
Приведенные примеры вакцинопрофилактики разных видов животных против трех летальных инфекций показали принципиальную возможность быстрой защиты (через 2-3 дня) от инфекционных болезней, зависящей от дозы вакцины, и возможность разработки новой стратегии вакцинопро-филактики.
Основной целью данной работы являлась апробация безопасности и эффективности новой стратегии вакцинопрофилактики на примере ликвидации КЧС в двух странах. Выбор КЧС в качестве прототипа при разработке новой стратегии вакцинопрофилактики обусловлен ее широким распространением в мире, большим экономическим ущербом и главное невозможностью ликвидации в промышленном свиноводстве с помощью традиционной вакцинопрофилактики [8, 9]. Решению данной проблемы способствовали: выбор гипервакцинации с использованием безопасной и высокоимму-ногенной живой вакцины КС [10], надежные методы лабораторной диагностики и оценки иммунитета при КЧС [11-13], а также исключительная экономическая заинтересованность двух стран в ликвидации КЧС [5].
Гипервакцинация - новая стратегия вакцинопрофилактики
Ликвидация классической чумы свиней (КЧС). КЧС является наиболее опасной вирусной болезнью свиней, причиняющей большой экономический ущерб многим развитым странам. Она характеризуется высокой контагиозностью, заболеваемостью и летальностью (до 100%) и включена OIE в список А инфекционных болезней животных [9]. С созданием безопасных и высокоиммуногенных живых вакцин появилась надежда на быструю ликвидацию КЧС в неблагополучных странах. Однако этого не произошло. Длительное применение живых вакцин в странах Европы, Азии и Южной Америки привело к значительному сокращению экономических потерь и улучшению эпизоотической ситуации по КЧС, но не к ликвидации болезни [9, 14, 15].
Международный опыт борьбы с КЧС показал, что живые вакцины в небольшой дозе (102 TCID50) вызывают практически пожизненный иммунитет у свиней в экспериментальных условиях, но неспособны ликвидировать заболевание в зонах с высокой численностью популяции свиней или в крупных промышленных комплексах [8, 9, 14-16]. Иммунный ответ на живые вакцины против КЧС характеризуется продолжительным развитием и широкой вариабельностью [15, 17], что является причиной недостаточной эффективности традиционной вакцинации при ликвидации КЧС. Примером недостаточности «коллективного» иммунитета у свиней, вакцинированных против КЧС в крупных популяциях, может служить опыт Мексики, где 5 живых вакцин в экспериментальных условиях защищали всех свиней, а в полевых условиях -только 64% свиней имели полную защиту [16]. Основной причиной стационарности КЧС в странах интенсивного свиноводства, несмотря на традиционную вакцинацию, является недостаточно выраженный иммунитет у небольшой части (~ 10-15%) свиноматок [14, 18], подверженных латентному инфицированию и трансплацентарной передаче вирулентного вируса КЧС потомству на любой стадии супоросности [15, 19]. В таких хозяйствах часть поросят рождаются латентно инфицированными и являются источником вируса КЧС в течение всей жизни. В крупных стационарно неблагополучных хозяйствах (30-280 тыс. свиней) на фоне традиционной вакцинации постоянно наблюдали заболевание и гибель от КЧС - 10-20% свиней в основном в возрасте 50-70 дней. Заболевание и гибель свиней старшего возраста наблюдали редко. В таких хозяйствах выявлена недостаточная иммунная защита у 10-18% свиноматок (ВНА < 1:32) [5, 18, 20]. Изучение трансплацентарного инфицирования показало, что в среднем >12% поросят рождаются инфицированными вирусом КЧС. В некоторых хозяйствах в отдельные периоды инфицирован-ность новорожденных поросят достигала более высокого уровня (~ 20-25%). Эти данные свидетельствуют о том, что систематическая традиционная иммунизация свиней вакциной ЛК в дозе 103 TCID50 не способна ликвидировать КЧС в крупных хозяйствах главным образом из-за недостаточно выраженного иммунитета у небольшой части свиноматок, которые становились латентно инфицированными и транс-плацентарно передавали вирус потомству.
Невозможность ликвидировать КЧС с помощью традиционной вакцинации привели страны ЕЭС к необходимости применения крайних мер - уничтожению всех свиней в неблагополучных по КЧС регионах европейских стран. Всего в 1993-1998 гг. в странах ЕЭС было уничтожено около 14 млн свиней, а общий ущерб составил более 5 млрд евро [8, 9].
Многие страны по экономическим причинам не могли использовать опыт ликвидации КЧС, принятый странами ЕЭС. Единственной возможностью сохранения неблагополучного по КЧС крупномасштабного свиноводства, несмотря на снижение его рентабельности, оставалась традиционная вакцинация. Например, в Китае (~ 500 млн свиней) с этой целью применяли живую вакцину LC с момента ее создания (1954 г) [21].
В течение последних 40 лет защита неблагополучного по КЧС промышленного свиноводства в СССР, а затем в России и Беларуси, основывалась на традиционном применении живой вакцины ЛК в дозе 103 TClD50 [10, 14], которой за этот период было изготовлено и использовано без рекламаций более 1,5 млрд доз [5].
Россия и Беларусь, как и ряд других стран, по экономическим соображениям не могли использовать принятый в США [22], а затем и в странах ЕС [8, 9] опыт ликвидации КЧС, основанный на крупномасштабной депопуляции свиней. Сложившаяся ситуация привела нас к необходимости разработки принципиально нового решения проблемы ликвидации КЧС на основе вакцинопрофилактики. Новая стратегия вакцинопрофилактики, получившая условное название «гипервакцинация» [14, 20, 23, 24], заключалась во введении в организм большой дозы живой вакцины.
Выбор гипервакцинации с использованием большой дозы безопасной высокоиммуногенной живой вакцины КС стал главным условием решения проблемы КЧС [5, 10, 14, 20]. Факторами, способствовавшими успеху, явились надежные методы лабораторной диагностики и оценки иммунитета при КЧС [11-13], а также исключительная экономическая заинтересованность двух стран в ликвидации КЧС [5].
Опыт вакцинопрофилактики КЧС в полевых условиях показал, что увеличение дозы вакцины ЛК в 10 раз (104 TCID) не приводило к ликвидации КЧС даже в относительно небольших хозяйствах (5-7 тыс. свиней), что согласуется с данными других авторов [18]. Поэтому в дальнейшем при ликвидации КЧС гипервакцинацию проводили с использованием вакцины КС в дозе, увеличенной в 100 раз по сравнению с дозой, принятой в СССР (103 TCID50), и в 1000 раз - по сравнению с дозой (102 TCID50) большинства живых вакцин, применяемых в других странах [14, 16, 24].
Основная задача гипервакцинации с применением вакцины ЛК-КС состояла в прекращении циркуляции полевого вирулентного вируса КЧС в крупных неблагополучных хозяйствах путем быстрого создания невосприимчивости свиней к инфицированию. Эту задачу не могла решить систематическая традиционная вакцинация (LC, 102 TCID50; ЛК, 103 TCID50) в течение десятилетий.
С целью снижения затрат на гипервакцинацию вакцину из аттенуированного штамма ЛК стали готовить по усовершенствованной технологии, повысив ее инфекционную активность в 10 раз и более. Усовершенствованная вакцина получила название КС [10]. Она явилась материальной основой гипервакцинации при ликвидации КЧС в промышленном свиноводстве России и Беларуси. Для этой цели было изготовлено ~ 40 млн доз вакцины КС.
Безопасность. При разработке новой стратегии борьбы с КЧС путем гипервакцинации особое внимание было уделено безопасности применения больших доз вакцины КС для супоросных свиноматок и молодых поросят. Свиноматок, привитых вакциной в дозе 103 ТСГО50 за 2-3 нед до осеменения, ревакцинировали на 80-95-м дне супорос-ности в дозе 104 и 105 ТСГО50. Контролем служила группа неревакцинированных свиноматок. Результаты учитывали по количеству полученных жизнеспособных поросят на одну свиноматку. Установлено, что ревакцинация супоросных свиноматок вакциной КС в дозе 104 и 105 ТСГО50 не оказывает отрицательного влияния на их репродуктивную функцию (табл. 1).
В другом опыте определяли клиническую реакцию и серо-конверсию у свиноматок и поросят на введение вакцины КС в дозе 1060 ТСЮ50. Сероконверсию определяли у восьми животных каждой группы свиней через 30 дней после вакцинации (табл. 2). Все вакцинированные животные чувствовали себя нормально, без каких-либо признаков нарушения клинического состояния. У первых двух групп свиней наблюдали высокий уровень вируснейтрализующих антител (ВНА) (1:40 - 1:640). Сравнительно низкий уровень ВНА (в среднем 1:90) отмечен у поросят, вакцинированных в возрасте 18-23 дней на фоне коло-стрального иммунитета. Результаты этого опыта показали, что вакцина КС в дозе 1060 ТСГО50 превышающей обычную дозу в 1000 раз, безвредна для свиней разного возраста.
Эффективность. В первом опыте свиноматок прививали за 15 дней до осеменения в дозе 103 ТСГО50, часть из них за 30 дней до опороса ревакцинировали в дозе 105 ТСГО50. ВНА у свиноматок определяли на 2-е и 30-е сутки после опороса, а у полученных от них поросят - на 2-4-й и 25-30-й дни после рождения. В каждой группе исследовали сыворотку крови от основных и ремонтных свиноматок и от поросят, полученных от этих групп свиноматок. Выраженность иммунитета определяли по титру ВНА [48]. Данные этого опыта показали, что уровень ВНА у значительной части свиноматок (~ 15%), вакцинированных только в дозе 103 ТСГО50, не достигал защитного уровня (был меньше 1:32). Поросята, рожденные слабоиммунными свиноматками, также имели относительно низкий уровень колостральных антител.
Ревакцинация свиноматок за 30 дней до опороса в дозе >105 ТСГО50 обеспечила защиту всех свиноматок и потомства, не оказывая отрицательного влияния на их состояние (табл. 3).
Во втором опыте свиноматок привили вакциной КС в дозе 103 ТСГО50 за 2-3 нед до осеменения. Одну часть из них ревакцинировали в дозе 105 ТСГО50 за 30 дней до опороса. Другая часть неревакцинированных свиноматок служила контролем. В опытной и контрольной группах иммунными оказались ~ 98 и 87% свиноматок соответственно. Уровень ВНА у свиноматок опытной группы был выше (1:119), чем у контрольной (1:69). Ревакцинация матерей обеспечила коло-стральную защиту от КЧС поросятам не менее чем в течение 35-40 дней после рождения.
Третий опыт проводили на 3 группах серонегативных свиноматок, вакцинированных в дозе 105 ТСГО50. 1-ю группу вакцинировали за 3 нед до осеменения, 2-ю - за 30 дней до опороса, 3-ю - дважды: перед осеменением и опоросом. Сыворотку крови свиноматок исследовали до вакцинации и через 2, 30 и 60 дней после вакцинации; сыворотку крови поросят - на 2, 30 и 40-е дни после рождения. Результаты
Таблица 1
влияние гипервакцинации глубоко супоросных свиноматок на их репродуктивную функцию
Группа Вакцинация свиноматок за 15-20 дней до осеменения Ревакцинация свиноматок на 85-90-м дне супоросности Количество опоросившихся свиноматок Количество родившихся поросят Выход поросят на одну свиноматку
1-я 103 TCID50 104 TCID50 324 2823 8,7
2-я 105 TCID50 216 1827 8,4
3-я Без ревакцинации (контроль) 360 3536 8,5
Таблица 2
Антительный ответ различных групп свиней на повышенную дозу (1060 ТСГО50) вакцины Кс
Группа Характеристика вакцинированных животных Количество животных Титр антител через 30 дней после вакцинации
1-я Свиноматки на 85-90-м дне супоросности 17 1:80-1:640 (1:350)
2-я Свиноматки через 2-3 дня после опороса 155 1:40-1:640 (1:340)
3-я Поросята в возрасте 18-23 дней с коло-стральным иммунитетом 33 1:20-1:320 (1:90)
Примечание. В скобках указан средний титр ВНА по каждой группе из 8 свиней.
этого опыта не выявили отрицательного влияния 3 схем гипервакцинации на репродукцию свиней. Вакцинация во всех вариантах сопровождалась выраженной сероконверсией, обеспечивающей специфическую защиту практически всего поголовья свиноматок в течение периода наблюдения, а у поросят не менее чем в течение 40 дней жизни. Иммунный ответ был наиболее выраженным после вакцинации свиноматок по третьей схеме.
Результаты этих опытов показали безопасность гипервакцинации свиней вакциной КС. Во всех 3 опытах иммунный ответ (титр ВНА) и защита свиней от КЧС находились в прямой зависимости от дозы вакцины.
Быстрая защита. Вакциной КС в дозе 104, 105 и 106 ТСГО50 привили по 4 серонегативных свиньи в возрасте 75-80 дней. Спустя 72 ч всех вакцинированных и 2 невак-цинированные свиньи (контроль) заразили вирусом КЧС (104 ЬО). Контрольные свиньи заболели и погибли от КЧС на 9 и 11-й дни после заражения. Все свиньи, вакцинированные в дозе 104 ТСГО50, заболели и погибли от КЧС на 14-19-й день. Свиньи, вакцинированные в дозе 105 и 106 ТСГО50, не заболели и остались живы.
Результаты этого опыта (табл. 4) подтвердили полученные ранее данные и показали прямую зависимость времени развития защиты от дозы вакцины. Вакцина в дозе 105 и 106 ТСГО50 через 72 ч защищала всех свиней не только от заболевания, но и от приживления вирулентного вируса КЧС в результате экспериментального заражения. Естественная восприимчивость свиней к заражению вирусом КЧС быстро исчезала в результате гипервакцинации при полном отсутствии ВНА.
Ликвидация КЧС в промышленном свиноводстве двух
стран. Гипервакцинация свиней с целью ликвидации КЧС в промышленном свиноводстве Российской Федерации и Республики Беларусь начали проводить в 1996-1997 гг. Всех свиноматок в неблагополучных хозяйствах, привитых перед осеменением в дозе 103 ТСГО50 или 105 ТСГО50, ревак-цинировали вакциной КС в дозе > 105 ТСГО50, не позже чем за 30 дней до опороса. О наличии или отсутствии КЧС в хозяйстве судили по эпизоотологическим данным и результатам лабораторного исследования клинического и патологического материала. Для обнаружения вируса КЧС методом ПЦР исследовали кровь свиней различного возраста, материал от абортированных плодов, больных, вынужденно убитых и погибших свиней. Иногда с целью обнаружения вируса КЧС дополнительно использовали РЬА [12]. О ликвидации КЧС в хозяйствах судили по результатам повторных диагностических исследований.
На первом этапе испытания провели последовательно в 3 хозяйствах (20, 35 и 50 тыс. свиней), в которых КЧС протекала хронически с выбытием около 20-30% свиней, особенно в период доращивания (50-70 дней). В каждом из этих хозяйств опыт по ликвидации КЧС путем гипервакцинации продолжался 5-6 мес. В итоге все 3 хозяйства стали свободными от КЧС. Результаты ликвидации КЧС с помощью гипервакцинации в одном из прототипных хозяйств приведены в табл. 5.
Второй этап в ликвидации КЧС включал 7 крупных хозяйств (60-130 тыс. свиней) и длился в общей сложности около 2 лет. В итоге были подтверждены результаты первого этапа ликвидации КЧС. В некоторых наиболее крупных хозяйствах из-за технологических особенностей производства и с целью повышения надежности гипервакцинация была более продолжительной (7-9 мес). После завершения второго этапа гипервакцинации повторные лабораторные исследования не выявили наличие вируса КЧС во всех 7 хозяйствах. В одном из них дополнительные исследования 200 образцов крови безмолозивных поросят методом ПЦР подтвердили ликвидацию заболевания.
Положительные результаты ликвидации КЧС в ряде хозяйств в течение первых двух этапов испытаний явились основанием начать массовую гипервакцинацию свиней во всех неблагополучных хозяйствах двух стран.
Заключительный этап массовой ликвидации КЧС в промышленном свиноводстве двух стран на основе гипервакцинации длился несколько лет и завершился полным успехом. Эффективность крупномасштабной гипервакцинации подтверждена заключительными экспертными исследованиями (2006-2010 гг.) сборного материала (более 400 проб) из ранее неблагополучных по КЧС хозяйств (50-130 тыс. свиней). Результаты исследования методом ПЦР сборного материала находились в полном соответствии с данными эпизоотологи-ческого анализа. Эффективность гипервакцинации подтверждена также методом естественного биологического контроля
Таблица 3
влияние гипервакцинации глубоко супоросных свиноматок на выраженность гуморального иммунитета у матерей и потомства
Вакцинация свиноматок Свиноматки, 2-3 дня после опороса Поросята разного возраста
за 15 дней до осеменения за 30 дней до опороса категория количество количество животных с разным титром ВНА количество возраст, дни количество животных с разным титром ВНА
> 1:32 < 1:16 > 1:32 < 1:16
103 тсго50 - Основные 10 7 3 10 2-4 8 2
10 25-30 4 6
Ремонтные 10 5 5 10 2-4 5 5
10 25-30 3 7
103 тсго50 105 тсго50 Основные 10 10 0 10 2-4 10 0
10 25-30 7 3
Ремонтные 10 10 0 10 2-4 10 0
10 25-30 10 0
Таблица 4
Подавление естественной восприимчивости свиней к КЧсв зависимости от дозы вакцины
Доза Коли- Время между Результат заражения свиней
вакцины, чество вакцинацией
TCID50 свиней и заражением заражены заболели погибли
104 4 4 4 4
105 4 72 ч 4 0 0
106 4 4 0 0
Контроль 2 - 2 2 2
Таблица 5
Инфицированность свиней вирусом КЧс в хозяйстве до и после гипервакцинации
Животные Наличие вируса в крови свиней
до гипервакцинации (ПЦР) после гипервакцинаци
ПЦР PLA
Свиноматки через 2 нед 1/10 0/20 0/20
после опороса
2-Дневные поросята 2/10 0/20 0/20
15-Дневные поросята 3/10 0/20 0/20
45-50-Дневные по- 2/10 0/20 0/20
росята
75- 80-Дневные по- 0/10 0/20 0/20
росята
Свиньи на откорме 0/10 0/10 0/10
Примечание. Числитель - количество положительных результатов, знаменатель - количество исследованных животных.
КЧС совместным содержанием в хозяйствах вакцинированных и невакцинированных свиней (индикаторные группы).
Отсутствие КЧС в течение последних 7 лет (2006-2012 гг) в ранее неблагополучном промышленном свиноводстве двух стран подтверждено многочисленными исследованиями с использованием современных методов, принятых для выявления КЧС. Многолетний широкомасштабный опыт применения гипервакцинации в практических условиях с использованием живой вакцины КС убедительно доказал ее безопасность и высокую эффективность в ликвидации КЧС в промышленном свиноводстве двух стран. Анализ результатов проведенных исследований и опыт ликвидации КЧС в двух странах показали, что гипервакцинация способна на то, чего не может сделать традиционная иммунопрофилактика.
Обсуждение
Эффективность существующих вакцин основана на классическом принципе иммунной защиты, т. е. индукции иммунного ответа на введение вакцины. Иммунный ответ на вакцинацию обычно начинает развиваться вскоре после введения вакцины и достигает максимума, как правило, через 2-4 нед. Однако имеется ряд наблюдений, согласно которым защита против многих инфекций проявляется раньше (через 1-3 дня), чем разовьется вакцинальный иммунный ответ. В настоящее время известно множество примеров быстрой вакцинальной защиты животных против различных вирусных и бактериальных заболеваний (табл. 6). Достоверность полученных результатов подтверждают исследования, проведенные на естественно-восприимчивых животных с использованием контрольного заражения (золотой стандарт). Следует отметить, что в большинстве исследований быстрая защита испытывалась в отношении летальных инфекций.
Ранняя защита наступала до появления специфических антител и не сопровождалась приживлением возбудителя в защищенном организме. Защита, развившаяся через 1-3 дня после вакцинации у естественно восприимчивых животных, сохранялась до 2 лет [30, 33].
Решающее значение в развитии ранней защиты имеет доза вакцины. Например, инактивированная вакцина против ящура защищала крупный рогатый скот, овец и свиней с 1-3-й день после введения вакцины в дозе 30-300 PD50 [30], а живая вакцина против КЧС была эффективна в дозе >105 TCID50 [5, 6]. Подобную зависимость наблюдали в опытах с живой вакциной против оспы [34] и инактивированной вакциной против гепатита В из плазмы крови вирусоносителей [35].
Многие исследователи, занимавшиеся проблемой быстрой вакцинальной защиты, считали, что в ее основе лежит гомологичная интерференция между вакцинными и патогенными микроорганизмами [1, 2, 26, 27, 29, 31, 36, 37]. Указанный механизм подтвержден опытами in vitro с разными вирусами. Показано, что вирусный компонент инактивированной вакцины против ящура препятствует адсорбции, проникновению и размножению гомологичного вирулентного вируса в чувствительной культуре клеток. Защитный эффект происходит на ранней стадии инфицирования [30, 36]. Пустые капсиды полиовируса, связанные с поверхностью чувствительных клеток по принципу насыщения, конкурировали со зрелыми вирусными частицами за сайты связывания на поверхности клеток [38]. Внесение дефектных интерферирующих частиц (ДИЧ) вируса гриппа в культуру клеток MDCK предотвращало репродукцию гомологичного вирулентного вируса [39].
Таблица 6
Примеры быстрой вакцинальной защиты естественно-восприимчивых животных от инфекционных болезней
Болезнь Тип вакцины Опытные животные Время между вакцинацией и защитой, дни Источники литературы
Ньюкасла Живая Куры 0,5-4 1, 25-27
Оспа птиц Живая Куры 3 28
Чума уток Живая Утки 1 29
Гепатит уток Живая Утята 3 25
Классическая чума свиней Живая Свиньи 3-4 3, 5-7
Чума КРС Живая КРС 2-4 25
Чума плотоядных Живая Собаки 2-4 25
Миксоматоз кроликов Живая Кролики 2-4 25
Оспа кроликов Живая Кролики 2-4 25
Сибирская язва Живая Лабораторные животные 2 3
Ящур Инактивированная Овцы, свиньи 1-3 30-32
Спирохетоз птиц " Куры 3 2
2-3 3
Геморрагическая болезнь кроликов " Кролики 2 33
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что время наступления и выраженность ранней защиты определяются количеством и качеством введенных с вакциной антирецепторов - скоростью и степенью насыщения рецепторов клеток-мишеней. В результате через 12-72 ч после вакцинации исчезает естественная восприимчивость и возникает устойчивость к экспериментальному заражению. Таким образом, быстрая вакцинальная защита, по нашему мнению, является результатом конкурентного взаимодействия в системе рецептор-лиганд (антирецептор) на основе гомологичной интерференции на стадии адсорбции. Носителями антирецепторов у вирусов могут быть полные и неполные вирионы и субвирусные компоненты. В ранней защите важная роль, по-видимому, принадлежит ДИЧ.
Исследования по быстрой защите от инфекционных заболеваний основывались на изучении рецепторного взаимодействия в системе возбудитель-чувствительные клетки организма, начало которым дало установление факта, что вирусы гриппа человека и животных различаются между собой рецепторной специфичностью [40-42]. Рецепторная специфичность оказалась ключевым фактором, определяющим врожденную видовую восприимчивость к различным инфекционным заболеваниям. Изучение рецепторного взаимодействия возбудителей инфекционных болезней с чувствительными клетками организма способствовало пониманию молекулярных механизмов инфекционной патологии, в том числе врожденного и приобретенного иммунитета [43-48].
Избирательный механизм инфицирования чувствительных клеток лежит в основе таких фундаментальных свойств возбудителей инфекции, как патогенность и вирулентность. Органно-клеточный тропизм возбудителя определяет течение, клиническое проявление и исход болезни [43, 45, 49].
Изучение природы естественной восприимчивости организма к инфекционным заболеваниям и возможность ее быстрого устранения с помощью гипервакцинации является началом развития принципиально нового направления специфической профилактики и ликвидации инфекционных болезней. Новая стратегия вакцинопрофилактики основана на быстром устранении врожденной (видовой) восприимчивости организма к инфекционному заболеванию в результате специфического взаимодействия рецепторов клеток-мишеней с антирецепторами вакцины.
Быструю защиту от инфицирования, вероятно, обеспечивает полное или практически полное насыщение рецепторов клеток-мишеней антирецепторами вакцины, о чем свидетельствует устойчивость вакцинированных животных к экспериментальному заражению. Поэтому для ранней защиты необходимы безопасные высокоэффективные живые или инактивированные вакцины.
До последнего времени считали, что специфическая защита в результате вакцинации является исключительной функцией иммунной системы организма [49]. Сейчас доказано, что быструю специфическую защиту, не связанную с иммунитетом, а обусловленную гомологичной интерференцией, можно вызвать через 12-72 ч введением большой дозы антирецепторов с вакциной. В результате гипервакцинации развитие невосприимчивости проходит 2 стадии: рецепторно-интерферентную и иммунологическую. В итоге быстро возникает и длительно сохраняется приобретенная невосприимчивость к инфекционным заболеваниям.
Быстрая специфическая защита особенно актуальна при «летучих» заболеваниях с коротким инкубационным периодом, а также при вакцинации детей раннего возраста, так как в отличие от традиционной вакцинации она не зависит от возрастной иммунореактивности организма. Известно, что для предотвращения развития инфекционной болезни достаточно исключить специфическое взаимодействие возбудителя с чувствительной клеткой, т. е. исключить его прикрепление к клетке-мишени [45]. Известно также, что инак-
тивированный вирус гриппа, введенный в аллантоисную полость через 3 ч после заражения гомологичным вирусом, защищал куриные эмбрионы от гибели [50]. Следуя логике этих и других аналогичных фактов, можно допустить, что при введении с вакциной достаточного количества специфических антирецепторов в принципе можно остановить развитие болезни в инфицированном организме, что особенно важно, например, при бешенстве или медленно текущих инфекциях.
Индивидуальную вариабельность иммунного ответа, наблюдаемую при традиционной вакцинации, удается нивелировать с помощью значительного увеличения дозы вакцины, используя «фенотипическую коррекцию генного контроля иммунного ответа» [44]. Например, повышение в 4-10 раз дозы живой вакцины против кори увеличило число иммунных детей с 66-73 до 98-100% [51], а повышение дозы живой вакцины против КЧС в 100 раз быстрее обеспечивало защиту и ликвидацию болезни [5].
Многолетний широкомасштабный опыт применения гипервакцинации в практических условиях доказал ее безопасность и высокую эффективность в ликвидации КЧС в промышленном свиноводстве России и Беларуси. Впервые в мировой практике показана возможность искоренения КЧС с помощью гипервакцинации. Этот пример служит убедительным доказательством возможности ликвидации опасных инфекционных заболеваний в крупных популяциях позвоночных на больших территориях путем создания быстрой защиты на основе новой стратегии вакцинопрофилактики. Разработка безопасных ан-тирецепторных вакцин, быстро создающих продолжительную специфическую защиту, может явиться идеальной основой реализации новой стратегии вакцинопрофилактики.
литература
1. Дорофеев K.A. О конкурентном взаимодействии вирусной вакцины и природного вируса нетипичной чумы птиц. Лгробиология. 1955; 2: 134-6.
2. Денисенко Г.Ф. Активная профилактика спирохетоза птиц: Дисс. Ставрополь, 1973.
4. Сергеев В.А., Непоклонов E.A., Алипер Т.И. Вирусы и вирусные вакцины. М.: Библионика; 2007.
5. Сергеев В.А., Яременко Н.А., Авилов В.М. и др. Ликвидация классической чумы свиней с помощью гипервакцинации. Ветеринария. 2012; 1: 3-9.
6. Дмитриенко В.В., Закутский Н.И., Балышева В.И. Вирусная вакцина против КЧС из штамма ЛК ВНИИВВиМ. Свиноводство. 2011; 8: 64-7.
10. Сергеев В.А., Непоклонов E.A., Алипер Т.И. и др. Живая вакцина КС против классической чумы свиней и метод борьбы против классической чумы свиней. Патент РФ №2129443, 1999. 14. Сергеев В.А., Непоклонов Е.А., Алипер Т.И. Классическая чума свиней в промышленном свиноводстве. Ветеринария. 2001; 9: 10-5.
18. Куриннов В.В., Вишняков И.Ф., Хухоров И.Ю. и др. Эпизоотологи-ческке, патогенетические и диагностические особенности классической чумы свиней. Ветеринария. 1993; 11-12: 6-11. 20. Сергеев В.А., Непоклонов E.A., Алипер Т.И. и др. Гипервакцинация как новая стратегия искоренения классической чумы свиней в промышленных хозяйствах. Науковий вкник Нащонального аграрного университету (Киев). 2001; 36: 83-9. 25. Сюрин В.Н., Самуйленко А.Я., Соловев Б.В., Фомина Н.В. Вирусные болезни животных. М.: ВНИТИБП; 1998. 28. Гуненков В.В., Чистова З.Я., Епихин Ю.П. Опыт по борьбе с
оспой птиц. Ветеринария. 1990; 10: 9-10. 30. Дудников А.И., Михалишин В.В., Дудников С.А. и др. Новые аспекты в создании защиты против ящура. Науковий вкник Нащонального аграрного университету (Киев). 2001; 36: 253-60. 33. Шевченко А.А., Вишняков И.Ф., Бакулов И.А., Власова Т.А. Вирусная геморрагическая болезнь кроликов. М.: Колос; 1996. 36. Дудников А.И., Черняев Ю. А., Гневашев В. М. и др. Экстренная защита клеток от ящурной инфекции путем блокады их рецепторов молекулами антигена. Вопросы вирусологии. 1999; 44(4): 181-3.
43. Езепчук Ю.В. Патогенность как функция биомолекул. М.: Медицина; 1985.
44. Петров Р.В., Хаитов P.M. Иммуногены и вакцины нового поколения. M.; ЭОТАР-Медиа; 2011.
45. Сергеев О.В. Рецепторные взаимодействия вируса и клетки как начальный этап инфицирования. Вопросы вирусологии. 2011; 56(4): 4-8.
Поступила 20.01.15
references
1. Dorofeev K.A. On competitive interactions of a virus vacc ine and a natural virus of atypical avian plague. Agrobiologiya 1955; 2: 134-6. (in Russian)
2. Denisenko G.F. Active Control of Avian Spirochaetosis. [Aktivnaya profilaktika spirokhetoza ptits. Dissertatsia]: Diss. Savropol; 1973. (in Russian)
3. Horsch F., ed. ImmunoprophylaxeBei Nutztieren. Jena: VEB Gustav Fischer Verlag; 1977.
4. Sergeev V.A., Nepoklonov E.A., Aliper T.I. Viruses and virus vaccines. [Virusy i virusnye vacciny]. Moscow: Biblionika; 2007. (in Russian)
5. Sergeev V.A., Yaremenko N.A., Avilov V.M. et al. Eradication of classical swine fever using hypervaccination. Veterinariya. 2012; 1: 3-9. (in Russian)
6. Dmitrienko V.A., Zakutskij N.I., Balysheva V.I. A virus vaccine against CSF from the LC VNIIVVM strain. Svinovodstvo. 2011; 8: 64-7. (in Russian)
7. Shimizu V. GP vaccine for control of hog cholera in Japan. Trop. Agr. Res. Ser. Yatabe. 1980; 13: 167-70.
8. Edwards S. In: OIE Symposium on Classical Swine Fever. Birmingham; 1988; Summary 1.
9. Edwards S., Fukusho A., Lefevre P.C. et al. Classical swine fever: the global situation. Vet. Microbiol. 2000; 73: 103-19.
10. Sergeev V.A., Nepoklonov E.A., Aliper T.I. KS live vaccine against classical swine fever and the method for control of classical swine fever. PatentRFN2129443, 1999. (in Russian)
11. Liu S., Li S., Wang D. et al. Rapid detection of hog cholera virus in tissue by the polymerase chain reaction. J. Virol. Meth. 1991; 35: 227-36.
12. Terpstra C., Bloemraad M., Gielkens A.L.J. The neutralizing peroxi-dase-linked assay for detection of antibody against swine fever virus. Vet. Microbiol. 1984; 9: 113-20.
13. Terpstra C., wensvoort G. The protective value ot vaccine-induced neutralizing antibody titres in swine fever. Vet. Microbiol. 1988; 16: 123-8.
14. Sergeev V.A., Nepoklonov E.A., Aliper T.I. Classical swine fever in industrial pig breeding. Veterinariya. 2001; 9: 10-5. (in Russian)
15. Van Oirschot J.T. Vaccinology of classical swine fever: from lab to field. Vet. Microbiol. 2003; 96: 367-84.
16. Morilla-Gonzalez A. A decade of learning to control CSF in endemic areas. In: Proceedings of the 17th Internationall Pigs Vet. Soc. Congress, Ames, Il; 2002; 147-52.
17. Biront P., Leunen J., Vandeputte J. Inhibition of virus replication in tonsils of pig previously vaccinated with a Chinece strain vaccine and challenged oronasally with a virulent strain of classical swine fever virus. Vet. Microbiol. 1987; 14: 105-13.
18. Kurinnov V.V., Vishnyakov I.F., Khukhorov I.Yu et al. Epidemiologic, pathogenic and diagnostic peculiarities of classical swine fever. Veterinariya. 1993; 11-12: 6-11. (in Russian)
19. Stewart W.C., Carbrey E.A., Kresse J.I. Transplacental hog cholera infection in immune sows. Am. J. Vet. Res. 1972; 33: 791-8.
20. Sergeev V.A., Nepoklonov E.A., Aliper T.I. et al. Hypervaccination as a new strategy for eradication of classical swine fever (CSF) on industrial farms. Naukoviy Visnik Natsionalnogo Agrarnogo Univer-sitetu (Kiyev). 2001; 36: 83-9. (in Russian).
21. Tu C., Lu Z., Li H. et al. Phylogenetic comparison of classical swine fever virus in China. Virus Res. 2001; 81: 29-37.
22. United Stated declared hog cholera free. J. Am. Vet. Med. Assoc. 1978; 172: 646.
23. Sergeev V.A., Gruzdev K.N., Nepoklonov E.A., et al. A new efficacious live vaccine against classical swine fever and its application strategy to fight the disease without depopulation of swine. In: Proceedings of the OIE Symposium on Classical Swine Fever (Hog Cholera). Birmingham; 1998.
24. Sergeev V.A., Sergeev O.V. Hypervaccination as a new strategy for eradication of classical swine fever (CSF). In: Proceedings of the 3rd Vaccine Congress. Singapore; 2009; 3: 28.
25. Syurin V.N., Samuylenko A.Ya., Solov'yev B.V., Fomina N.V. Viral Diseases of Animals. [Virusnye bolezni zhivotnykh]. Moscow: Kolos; 1998. (in Russian)
26. Alexander D.J. Newcastle disease and other infections caused by the viruses of the Paramyxoviridae family. In: Diseases of Poultry. 10th ed. Ames, Iowa, USA; 2003; 623-57.
27. Li X., Hanson R.P. In vivo interference by Newcastle disease virus in chickens, the natural host of the virus. Arch Virol. 1989; 108: 229-45.
28. Gunenkov V.V., Chistova Z.Ya., Epikhin Yu.P. Experience in fighting fowlpox. Veterinaria. 1990; 10: 9-10. (in Russian)
29. Sandhu T.S., Leibowitz L. Duck virus enteritis (duck plague). In: Diseases of Poultry. 10th ed., Aimes, Iowa, USA, 2003: 777-87.
30. Dudnikov A.I., Mikhalishin V.V., Dudnikov S.A. et al. New aspects for creation of anti-FMD protection. Naukoviy visnik Natsional'nogo agrarnogo universitetu (Kiyev). 2001; 36: 25360. (in Russian)
31. Graves J.H., McKercher P.D., Farris H.E., Cowan K.M. Early response of cattle and swine to inactivated foot-and-mouth disease. Res. Vet. Sci. 1968; 9: 35-40.
32.Sellers R.F., Herniman K.A.Y. Early protection of pigs against foot-and-mouth disease. Brit. Vet. J. 1974; 130: 440-5.
33. Shevchenko A.A., Vishnyakov I.F., Bakulov I.A., Vlasova T.A. Viral Hemorrhagic Disease of Rabbits. [Virusnaya gemorragicheskaya bolezn krolikov]. Moscow: Kolos; 1996. (in Russian)
34. Frey S.E., Newman F.K., Cruz J. et al. Dose-related effects of smallpox vaccine. N. Engl. J. Med. 2002; 346: 1275-80.
35. Mast E.E., Ward J.W. Hepatitis B vaccines. In: Plotkin S., Orenstein W., Offit P., ed. Vaccines. 5th ed. Saunders Elsevier; 2008: 205-41.
36. Dudnikov A.I., Chernyaev Yu.A., Gnevashev V.M. et al. Emergent protection of cells from foot-and-mouth disease virus infection via lockade of their receptors by the antigen molecules. Voprosy viruso-logii. 1999; 44 (4): 181-3. (Russian)
37. Doel T.R., Williams L., Barnett P.V. Emergency vaccination against foot-and-mouth disease: rate of development of immunity and its implications for the carrier state. Vaccine. 1994: 12: 592-600.
38. Basavappa R., Gömez-Yafal A., Hogle J.M. The poliovirus empty capsid specifically recognizes the poliovirus receptor and undergoes some, but not all, of the transitions associated with cell entry. J. Virol. 1998; 72: 7551-6.
39. McLain L., Armstrong S.J., Dimmock N.J. One defective interfering particle per cell prevents influenza virus-mediated cytopathology: an efficient assay system. J. Gen. Virol. 1988; 69: 1415-9.
40. Carroll S.M., Higo H.H., Paulson J.C. Different cell surface receptor determinants of antigenically similar influenza virus hemagglutinin. J. Biol. Chem. 1981; 256: 8357-63.
41. Connor R.J., Kawaoka Y., Webster R.G. et al. Receptor specificity in human, avian and equine H2 and H3 influenza virus isolates. Virology. 1994; 205: 17-23.
42. Rogers G.N., Paulson J.C. Receptor determinants of human and animal influenza virus isolates: differences in receptor specificity of the H3 hemagglutinin is based on species of origin. Virology. 1983; 127: 361-73.
43. Ezepchuk Yu.V. Pathgenicity as a Function of Biomolecules. [Patogen-nost'kak funktsiya biomolekul]. Moscow: Nauka; 1985. (in Russian)
44. Petrov R.V., Khaitov R.M. Immunogens and New Generation Vaccines. [Immunogeny i vaktsiny novogo pokolenya]. Moscow: GEO-TAR-Media; 2011. (in Russian)
45. Sergeyev O.V. Receptor virus-cell interactions as an initial stage of infection: an overview. Voprosy virusologii. 2011; 56(4): 4-8. (in Russian)
46. Graham BS, Crowe JE. Immunization against virus diseases. In: Knipe D.M., Howley P.M., eds. Fields Virology. 5th ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2007: 487-538.
47. Helenius A. Virus entry and uncoating. In: Knipe D.M., Howley P.M., eds. Fields Virology. 5th ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2007: 99-117.
48. Travers P., Murphy K., Walter P., ed. Janeway'sImmunobiology. 7th ed. Garland Science; 2008. Available at: www.garlandscience.com
49. Siegrist C.A. Vaccine Immunology. In: Plotkin S., Orenstein W., Offit P., eds. Vaccines. 5th ed. Saunders Elsevier; 2008; 17-36.
50. Fenner F.J., McAuslan B.R., Mims C.A. et al. The biology of animal viruses. 3rd ed. New York-London: Academic Press; 1984.
51. Strebel P.M., Papania M.J., Dayan G.H., Halsey N.A. Measles vaccine. In: Plotkin S, Orenstein W., Offit P., eds. Vaccines. 5th ed. Saun-ders Elsevier; 2008: 353-96.
Received 20.01.15
