CC BY
43
ПЕРЕАОВАЯ СТАТЬЯ
ФОРСИФИЦИРОВАННАЯ ВАКЦИНАЦИЯ: ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Т. А. ЧЕБОТАРЕВА1, Л. Н. МАЗАНКОВА1, Е. Н. ВЫЖЛОВА2, С. К. КАРЯЕВА3
Российская медицинская академия послЕдипломного образования1, Москва, НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН2, Москва, Северо-Осетинская государственная медицинская академия3, Владикавказ
Статья посвящена проблеме повышения эффективности вакцинации. В историческом экскурсе изложена первоначальная концепция адьювантной поддержки вакцинации, дана классификация адьювантов. Обосновано применение цитокиновых препаратов при вакцинации у пациентов высокого риска инфекционной заболеваемости, в том числе с измененным иммунным статусом. Ключевые слова: вакцинация, адьюванты, рекомбинантный альфа-2 интерферон (виферон)
Forcified Vaccination: Historical Experience and Perspectives
T. A. Chebotareva1, L. N.Mazankova1, E. N. Vyzhlova2, S. K. Karyaeva3
Russian Medical Academy of Postgraduate Education, Moscow1,
Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after N.F. Gamaleya, Moscow2, North-Ossetia State Medical Academy, Vladikavkaz3
The article is devoted to the issue if improving the efficiency of vaccination. The initial concept of adjunctive support for vaccination is set out in the historical excursus, the classification of adjuvants is presented. The justification is given for application of cytokine preparations in vaccination in patients at high risk of infectious diseases, including those with abnormal immune status. Key words: vaccination, adjuvants, recombinant alpha-2 interferon (viferon)
Контактная информация: Чеботарева Татьяна Александровна — к.м.н., доц. каф. детских инфекционных болезней с курсом детской дерматовенерологии РМАПО; 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, 28, Тушинская детская городская больница; т. 949-17-22
УДК 615.371
Более чем двухсотлетняя история вакцинопрофи-лактики убедила мировое сообщество в своей бесспорной эффективности. Однако, несмотря на довольно значительные успехи по снижению уровня инфекционной заболеваемости, при значительном разнообразии использующихся в настоящее время вакцин, ни одна из них не обеспечивает абсолютный профилактический и/или лечебный эффект. Проблема низкой эффективности вакцинации наиболее актуальна у взрослых и детей, имеющих отклонения в иммунной системе (часто болеюшие дети, лица с хронической патологией и различными иммунодефицитными состояниями). В связи с чем, именно для этой категории лиц наиболее важным направлением является поиск способов повышения эффективности вакцинации и усиления иммуногенных свойств вакцин [1—3]. Таким требованиям отвечают адъюванты, которые в последнее время начали использоваться как ключевой компонент оптимизации иммунного ответа при вакцинации.
Адъюванты (adjuvans — (лат.) помогающий, поддерживающий) представляют собой неспецифические иммуностимуляторы неорганической и органической природы. Впервые возможность повышения эффективности вакцины путем добавления к антигену различных веществ была прродемонст-рирована в 1925 году французским ученым Гастоном Рамо-ном (Gaston Ramon). Именно Рамон ввел концепцию адьювантной поддержки вакцинации, обнаружив, что при иммунизации лошадей дифтерийным токсином более сильный иммунный ответ наблюдали у тех животных, у которых на месте введения вакцины возникала воспалительная реакция. Позднее в 1926 году А. Гленни с соавторами установили, что алюмопреципитация дифтерийного токсина значительно повышает его антигенные свойства [4—6]. Дальней-
шие исследования возможности усиления иммуногенности вакцин путем преципитации белков различными металлами показали, что наилучший эффект и безопасность достигаются при использовании именно соединений алюминия [5, 8].
На современном этапе, несмотря на то, что прошло более чем 80 лет с момента данного открытия, соли алюминия (гидроокись алюминия, фосфат алюминия, алюмо-калиевые квасцы), по-прежнему остаются наиболее широко используемым вакцинными адъювантами. Вакцинный антиген адсорбируется на них посредством ионного взаимодействия, поэтому вакцины, приготовленные с такими традиционными адъювантами, принято называть адсорбированными или сорбированными. Считается, что в основе механизма действия вакцины, содержащей в качестве адъюванта соединение алюминия, лежит образование при парентеральном введении в месте инъекции воспалительных гранулем. Такая местная воспалительная реакция способствует повышению активности макрофагов, а образование фиброзной капсулы позволяет длительно сохранять антиген и препятствует его быстрому удалению [5, 8]. Однако в случае быстрого проведения инъекции, в месте введения могут образовываться стерильные персис-тирующие узелки. Многие сорбированные вакцины обладают достаточной антигенностью у людей при первичной иммунизации. По времени наступления, силе и продолжительности вторичного иммунного ответа при повторной (бустерной) иммунизации различия между нативной и адъювантной вакцинами незначительные. На сегодняшний день в медицинской практике большинство вакцин содержит гидрат окиси алюминия. Это относительно слабый, но безопасный вид вакцинных адъювантов [5, 8].
■ Т. А. ЧЕБОТАРЕВА и ЛР. ФОРСИФШИРОВАННАЯ ВАКЦИНАЦИЯ: ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Минерально-масляный адъювант Фрейнда представляет собой эмульсию водного адъюванта в минеральном масле с низким удельным весом и вязкостью. При использовании такого адъюванта предварительно растворенный или суспендированный в воде антиген очень тонко диспергируют в масле. По стимуляции образования антител полный адъювант Фрейнда не имеет себе равных. Однако из-за высокой токсичности, развития лихорадки, возможности повреждения внутренних органов и формирования абсцессов в месте введения его используют только в экспериментальных целях для иммунизации лабораторных животных, но не для вакцинации людей. Использование неполного адъюванта Фрейнда в инактивированных вакцинах против гриппа и полиомиелита продемонстрировало их эффективность при низком уровне токсичности, однако недостатками этого вида вакцин является их недостаточная стабильность [5, 8, 9].
На современном этапе широкое использование инновационных технологий (липосом, иммуносом), послужило толчком к разработке нового типа микрокапсулирован-ных липосомных вакцин — Новосом. Они не вызывают образования гранулем в месте введения, а местная реакция обычно исчезает в течение двух недель. Первые экспериментальные положительные результаты получены с липосомными вакцинами против ньюкастлской болезни и других вирусных болезней птиц [8].
Механизм усиления иммунного ответа в случае использования сорбированных или эмульгированных вакцин связан с корпускулированием антигена. В такой форме антиген более эффективно захватывается макрофагами, что в свою очередь стимулирует активацию лимфоцитов. Установлено, что использование сорбентов или эмульгаторов в вакцинах приводит к более выраженной и продолжительной пролиферации лимфоидной ткани: в месте введения вакцины и дренирующих лимфатических узлах происходит образование гранулематозных процессов.
Однако представление об основном механизме воздействия адъювантов на иммуногенез — длительном удержании антигена в так называемом «депо» в настоящий момент претерпело значительные изменения. Механизм адьювантного действия оказался гораздо сложнее и разнообразнее и в последние годы активно изучается, а список новых адъювантов, входящих в состав вакцин, а также препаратов, обладающих иммуноадъювантными свойствами, постоянно пополняется.
В настоящее время принято считать, что основу механизма действия адъювантов составляет стимуляция каскада клеточных реакций, направленных на распознавание и ответ иммунной системы на чужеродный антиген. Одни адъю-ванты усиливают пролиферацию иммунокомпетентных клеток, другие стимулируют секрецию активизирующих факторов, третьи — активируют процессы дифференциации иммунокомпетентных клеток и способствуют появлению ци-тотоксических клеток. В клиническом аспекте применение адьювантов позволяет снизить дозу вакцинного антигена, с одной стороны, с другой — проявить высокий иммуноген-ный эффект у пациентов групп риска, имеющих те или иные отклонения в иммунной системе адаптивного характера
(дети высокого риска инфекционной заболеваемости). Различные адъюванты могут влиять на индукцию и регуляцию синтеза различных классов антител, образование В-клеток памяти и развитие клеточного иммунитета.
В целом, механизмы действия различных иммуно-адъювантов разнообразны и до настоящего времени до конца не изучены, что обусловлено различием строения как антигенов, так и самих адъювантов.
Приоритетным направлением использования разнообразных адъювантов при вакцинации является стимуляция формирования вакцинального иммунитета у лиц с различными нарушениями в состоянии здоровья. Так, например, вакцина против вирусного гепатита В, в состав которой входит инновационная адъювантная система АБ04, содержащая комбинацию монофосфорилового ли-пида А и гидроксида аллюминия ^епСпх, GlаxoSmithKline), обладает высокой иммуногенностью в группе больных на гемодиализе, у которых обычная вакцина против гепатита В не эффективна [10]. Содержащийся в адъюванте AS04 инактивированный липополисахарид MPL имеет в своей структуре молекулярную последовательность, которая связывается с ^11-подобными рецепторами (^1^)4, располагающимися на макрофагах и дендритных клетках. Активация ^1^4 запускает усиленную секрецию воспалительных цитокинов и хемокинов. А сигнализация не только непосредственно стимулирует врожденный иммунный ответ, но и улучшает индукцию Т-хелперов (Т1п) и В-клеточного ответа. Кроме того, MPL выявляет способность улучшать клеточно-опосредованный иммунный ответ в виде Т-хелпе-ров и цитотоксических Т-клеток (CD8+) и является более мощным стимулятором гуморального и клеточно-опосредо-ванного иммунитета по сравнению с гидроксидом алюминия в качестве единственного адъюванта [10].
Современная вакцина «Церварикс» против вируса папилломы человека (ВПЧ) ВПЧ-16/18 L1 VLP содержит тот же адъювант (AS04). Согласно результатам исследований, иммунный ответ, индуцируемый вакциной, был сильнее в 1,6—3,2 раза (р < 0,05) в течение 3,4 лет после вакцинации по сравнению с такой же вакциной ВПЧ-16/18 L1 VLP, где в качестве адъюванта был использован лишь гидроксид алюминия. Также в этих исследованиях была показана лучшая индукция ВПЧ-16/18 специфической памяти В-клеток у реципиентов, получивших вакцину, усиленную AS04, по сравнению с обычной (в 2,0—3,6 раза, р = 0,02) [10—1 2].
Многочисленные исследования по изучению адъю-вантных свойств лекарственных препаратов, обладающих иммуномодулирующей активностью, демонстрируют их стимулирующее влияние на иммуногенность вакцин. Установлено, что использование препаратов с иммуномодули-рующей активностью на фоне вакцинации изменяет баланс эндогенных цитокинов в организме и оказывает влияние на развитие антигенспецифического иммунного ответа.
Вещества, обладающие иммуномодулирующей активностью, можно разделить на три группы: эндогенные, экзогенные и синтетические. К иммуномодуляторам первой группы относятся иммунорегуляторные пептиды и цитоки-ны, второй группы — вещества микробного происхождения, в основном грибкового и бактериального. При этом
■ Т. А. ЧЕБОТАРЕВА и ЛР. ФОРСИФМИРОВАННАЯ ВАКЦИНАЦИЯ: ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ
воздействие иммуномодуляторов на иммунную систему заключается в способности как вызывать развитие иммунного ответа, так и регулировать его дальнейшее развитие. Наиболее характерными представителями адъю-вантов второго типа являются О-антигены, или липосаха-ридные эндотоксины грамположительных бактерий, играющие роль адъювантов для других антигенов, одновременно присутствующих в данной вакцине. Усиливающий эффект одного из антигенов (например, возбудителя коклюша) часто учитывают при вакцинации детей комбинированными вакцинами против наиболее распространенных заболеваний (АКДС). К третьей группе относятся синтетические аналоги препаратов первых двух групп, а также вещества, полученные в результате направленного химического синтеза, например, полиэлектролиты [4, 5, 8].
Впервые адъювантные свойства убитых бактерий были продемонстрированы в работах Фрейнда. Несколько позднее Ледерер с соавторами показал, что именно компоненты клеточной стенки микобактерий (трипептидные моносахариды) обладают адъювантным действием. В дальнейшем были синтезированы химические аналоги мурамилдипептидов, которые в настоящий момент используются как иммуномодуляторы (ликопид), а так же входят в состав некоторых вакцин в качестве адъювантов [5].
В серии работ отечественных ученых получены убедительные данные об адъювантной активности полиоксидо-ния, ликопида, ИРС 19, рибомунила (Харит С.М. и соавт., 2004; Учайкин В.Ф., 2000; Коровина Н.А., Заплатников Ю.Ю., 2005; Маркова Т.П., 2001).
Одним из перспективных направлений повышения эффективности вакцинации, является использование в качестве адъювантов различных цитокинов. Цитокины оказывают влияние практически на все клетки, воздействуя на большинство процессов, протекающих в организме. Они обеспечивают межклеточную кооперацию и регулируют иммунные процессы. Их активная продукция происходит в ответ на различные стимулирующие агенты, а действие неспецифично. Цитокины образуют особую сеть, модулируя экспрессию поверхностных рецепторов и индуцируя секрецию друг друга. Благодаря высокоаффинным рецепторам на клетках-мишенях они способны вызывать биологические эффекты в малых концентрациях [13 — 16].
Интерфероны (ИФН) первого типа, в частности ИФН-альфа, обладают широким спектром активности и успешно применяются как терапевтические препараты. Именно благодаря своему иммуномодулирующему эффекту, они могут выступать в качестве адъювантов вакцинных препаратов. Иммуномодулирующая активность ИФН-альфа, выражается в способности стимулировать пролиферацию и созревание дендритных клеток, на поверхности которых усиливается экспрессия молекул главного гистосовместимости класса I и других костимулирующих молекул, что в свою очередь приводит к активации специфических цитотоксиче-ских CD8+Т-лимфоцитов [18, 19]. Все указанные качества являются идеальными для вакцинного адъюванта.
В последние годы в литературе появилось множество работ по исследованию возможности применения ИФН-альфа в качестве адъюванта вакцинных препара-
тов: с момента первых публикаций Grob P.J. и соавт. в 1 984 году и до настоящего времени в литературе найдено более 700 публикаций на тему исследования возможности применения ИФН-альфа в качестве вакцинного адъюванта [20]. Подавляющее количество работ посвящено поиску способов усиления иммунного ответа на вакцинацию у иммунокомпрометированных пациентов (пациенты с онкологическими и аутоиммунными заболеваниями), что довольно логично, поскольку иммунный ответ на вакцинацию у здоровых людей детально изучен, предсказуем и не требует активации. Во многих публикациях показано, что применение ИФН-альфа при вакцинации белковыми и ДНК-содержащими вакцинами способствует усилению иммунного ответа, однако в отношении аденовирус-векторных вакцин нет однозначного мнения о пользе применения ИФН-альфа [21, 22].
В экспериментальных исследованиях установлена адъювантная активность ИФН-а в комбинации с гриппозной вакциной при внутримышечном введении [23]. Введение рекомбинантного ИФН-а через слизистую ротовой полости и путем внутрибрюшинной инъекции также усиливало гуморальный ответ на одновременно с этим проведенную противогриппозную вакцинацию, несмотря на то, что ИФН был введен независимо от вакцины. Введение ИФН-а через слизистую ротовой полости значительно повышало уровень вирус-специфических IgG1 и IgG2а, характерных для смешанного Th1/Th2 ответа, а также уровень секреторных IgA, связанных с резистентностью к инфекции. При введении ИФН-а одновременно с вакцинацией, но независимо от нее по месту введения, количество интерферон-активированных миелоидных дендритных клеток, выявляемых в периферической крови, было сопоставимо с таковым при внутримышечном введении вакцины с добавлением к ней ИФН-а. Анализ экспрессии показал, что в лимфоидной ткани животных, получавших интерферон, было индуцировано множество отвечающих на него генов, включая гены хемокинов и рецепторов хемокинов. Это связано с тем, что транспорт антигенпрезентирующих клеток в место введения вакцины может частично объяснить механизмы адъювантной активности интерферона альфа [24].
Таким образом, одним из перспективных направлений современной вакцинологии является обеспечение адекватного иммунного ответа при вакцинации. Использование препаратов с иммуномодулирующей активностью на фоне вакцинации может изменять баланс эндогенных цитокинов в организме и оказывать влияние на развитие антигенспе-цифического иммунного ответа (Акользина С.Е., 1996; Авдеева Ж.И. 2007, Кетлинский С.А., Симбирцев А.С., 2008). В связи с этим цитокины, регулирующие каскад иммунных реакций на любое антигенное воздействие, можно рассматривать как потенциальные иммуноадъю-ванты. Многочисленные экспериментальные данные и отдельные клинические наблюдения свидетельствуют о высокой эффективности использования цитокинов в качестве адъювантов [13 — 17].
Современной реальностью и перспективой отечественной вакцинологии, о чем свидетельствуют наши собст-
■ Т.. А. Чеботарева и др. Форсифицированная вакцинация: исторический опыт и перспективы
венные исследования [19, 25—28], является применение препарата рекомбинантного альфа-2 интерферона (ви-ферон) в качестве дополнительного компонента к вакцинам у детей высокого риска заболеваемости (часто болеющие дети, дети с аллергопатологией, хроническими очагами ЛОР-патологии и дети, проживающие в регионах высокой антропогенной и техногенной нагрузки).
Литература:
1. Учайкин В.Ф., Шамшева О.В. Вакцинопрофилактика. Настоящее и будущее. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2001. - 399 с.
2. Tovey M.G. Adjuvant activity of type I interferons / M.G. Tovey, C. Lalle-mand, G. Thyphronitis // Biol Chem. - 2008. - 389(5). - Р. 541-545.
3. Recombinant interferon-alpha2b improves immune response to hepatitis B vaccination in haemodialysis patients: results of a randomised clinical trial / М.Е. Miq-uilena-Colina et all // Vaccine. - 2009. - 18, 27 (41). - Р. 5654-5660.
4. Vogel F.R., Hem S.L. Immunologic Adjuvants. Vaccines / 4th ed. - Philadelphia, PA: Saunders, 2004. - Р. 69-79.
5. Artenstein Andrew W. Vaccines: A Biography / 1st Edition., 2010.
6. Ramon G. Sur l'aumentation anormale de l'antitoxine chez les chevaux producteurs de serum antidiphterique // Bull Soc Centr Med Vet. - 1925. -101. - Р. 227-234.
7. The antigenic value of toxoid precipitated by potassium-alum / А. Glenny, С. Pope, Н. Waddington, V. Wallace // J. Path.Bacteriol. - 1926. - 29. -Р. 38-45.
8. Виды адъювантов http:// meduniver.com/ Medical/Microbiology/957.html
9. Freund J. Sensitization and antibody formation after injectin of tubercle bacilli and parafin oil / J. Freund, J. Casals, E. Hosmer // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. - 1 937. - 37. - Р. 509-513.
10. Tino F. Schwarz. Кандидатная вакцина против вируса папилломы человека (ВПЧ) с адъювантом AS04 и ее влияние на заболеваемость раком шейки матки http://health-ua.com/articles/2163.html
11. Dubensky T.W. Jr., Reed S.G. Adjuvants for cancer vaccines // Semin Immunol. - 2010. - 22 (3). - Р. 155-161.
12. Роговская С.И. Вакцины против вируса папилломы человека: новые возможности профилактики цервикального рака // Consilium medicum / Гинекология. - 2007. - Т. 9,№ 1. - С. 26-29.
13. Акользина С.Е. Цитокины в вакцинах и их адъювантное действие: Авто-реф. дис. ... к.м.н. - М., 1996. - 20 с.
14. Цитокины и вакцины / Ж.И. Авдеева, С.Е. Акользина, Н.А. Алпатова, Н.В. Медуницын // Тихоокеанский медицинский журнал. — 2009. -№ 3. —
С. 22—27.
15. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С. Цитокины. — СПб.: Фолиант, 2008. — 554 с.
16. Presence of cytokines in biological preparations / N.V. Medunitsin et al. // Biological. - 2002. — №30. — P. 1—6.
17. Senda T. Structure and function of cytokines and receptions // Protein Nucl. Acid and Enzyme. — 1 999. — V. 44, №. 4. — P. 318—324.
18. Малиновская В.В. Новый отечественный комплексный препарат Вифе-рон и его применение в перинатологии и педиатрии при инфекционной патологии // Росс. вестник перинатологии и педиатрии. — 1999. — Т. 44, №3. — С. 36—43.
19. Каряева С.К. Иммунопрофилактика гриппа и других ОРВИ у детей проживающих в условиях техногенного воздействия промышленного города: Автореф. дис. ... к.м.н. — М. , 2011. — 24 с.
20. Toporovski R. Interferons as potential adjuvants in prophylactic vaccines / R. Toporovski, M.P. Morrow, D.B. Weiner //Expert Opin. Biol. Ther. — 2010. — 10 (10). — Р. 1489—1500.
21. IFN-alpha enhances peptide vaccine-induced CD8+ T cell numbers, effector function, and antitumor activity / A.G. Sikora et all. // J. Immunol. — 2009. — Jun 15. — 182 (12). — P. 7398—7407.
22. Alpha interferon as an adenovirus-vectored vaccine adjuvant and antiviral in Venezuelan equine encephalitis virus infection / L. O'Brien et all. // J. Gen. Virol. - 2009. — Apr. — 90 (Pt 4). — P. 874—882.
23. Contrasting Effects of Type I Interferon as a Mucosal Adjuvant for Influenza Vaccine in Mice and Humans / В. Robert et all. // Vaccine. — 2009. — August 27. — 27 (39). — P. 5344—5348.
24. Type I interferons as mediators of immune adjuvants for T- and B cell-dependent acquired immunity / М. Prchal et all. // Vaccine. — 2009. — Dec 30. — 27 Suppl 6. — P. 17—20.
25. Чеботарева Т.А. Усовершенствованный метод профилактики гриппа и других ОРВИ у детей // Детские инфекции. — 2004. — № 2. — С. 34—37.
26. Клиническая эффективность профилактики гриппа и других ОРВИ у детей, проживающих в районе экологического неблагополучия / Т.А. Чеботарева и др. // Педиатрия. — 2009. — №6. — С. 104—111.
27. Каряева С.К. Оптимизация профилактики гриппа и других ОРВИ у детей / С.К. Каряева, Т.А. Чеботарева, В.В. Лазарев // Мат. XIV конгресса педиатров России «Актуальные проблемы педиатрии». — М., 2010. — С. 350.
28. Modern possibilities of the efficient preventive maintenances of influenza and other ARVI in children / Т. ^ebotareva, S. Karyaeva, V. Malinovskaya, V. La-zarev // 14th International Congress on Infectious Diseases (ICID). — MIAMI, FLORIDA. USA. — 201 0. — Final Abstract Number: ISE.312.
