Вакцинация и формирование иммунитета к патогенным микроорганизмам
Иммунология и аллергология >>>> Вакцинация и виды вакцин
Вакцинация – это способ создания протективного иммунитета (иммунитета к определенным патогенным микроорганизмам) с помощью препаратов (вакцин) с целью формирования к антигенам возбудителя заболевания иммунологической памяти, минуя стадию развития данного заболевания. Вакцины содержат биоматериал — антигены возбудителя или анатоксины. Создание вакцин стало возможно, когда ученые научились культивировать возбудителей различных опасных заболеваний в условиях лаборатории. А разнообразие способов создания вакцин обеспечивает их разновидности и позволяет объединить в группы по методам изготовления.
Виды вакцин:
- Живые ослабленные (аттенуированные) – где вирулентность патогена понижена различными способами. Такие патогены культивируются в неблагоприятных для их существования условиях окружающей среды и посредством множественных мутаций утрачивают первоначальную степень вирулентности. Вакцины на такой основе считаются наиболее эффективными. Аттенуированные вакцины дают длительный иммунный эффект. В эту группу входят вакцины против кори, оспы, краснухи, герпеса, БЦЖ, полиомиелита (вакцина Сэбина).
- Убитые – содержат патогены убитых разными способами микроорганизмов. Их эффективность ниже, чем у аттенуированных. Полученные данным способом вакцины не вызывают инфекционных осложнений, но могут сохранять свойства токсина или аллергена. Убитые вакцины дают кратковременный эффект и требуют повторной иммунизации. Сюда относят вакцины против холеры, тифа, коклюша, бешенства, полиомиелита (вакцина Солка). Также такие вакцины применяют для профилактики сальмонеллеза, брюшного тифа и т.д.
- Антитоксические — содержат анатоксины или токсоиды (инактивированные токсины) в комплексе с адъювантом (веществом, которое позволяет усиливать действие отдельных компонентов вакцины). Одна инъекция такой вакцины способствует защите от нескольких патогенов. Такого вида вакцины используют против дифтерии, столбняка.
- Синтетические – искусственно созданный эпитоп (часть молекулы антигена, которая распознается агентами иммунной системы), соединенный с иммуногенным носителем или адъювантом. К таким относят вакцины против сальмонеллеза, йерсиниоза, ящура, гриппа.
- Рекомбинантные – у патогена выделяют гены вирулентности и гены протективного антигена (совокупность эпитопов, которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ), гены вирулентности удаляют, а ген протективного антигена вводят в безопасный вирус (чаще всего вирус осповакцины). Так изготавливают вакцины против гриппа, герпеса, везикулярного стоматита.
- ДНК-вакцины — Плазмиду, содержащую ген протективного антигена, вводят в мышцу, в клетках которой он экспрессируется (преобразуется в конечный результат – белок или РНК). Так созданы вакцины против гепатита В.
- Идиотипические (экспериментальные вакцины) — Вместо антигена используют антиидиотипические антитела (имитаторы антигена), воспроизводящие нужную конфигурацию эпитопа (антигена).
Адъюванты – вещества, дополняющие и усиливающие действие других составных частей вакцины, обеспечивают не только общий иммуностимулирующий эффект, но и активируют определенный для каждого адъюванта тип иммунного ответа (гуморальный или клеточный).
- Минеральные адъюванты (алюминевые квасцы) усиливают фагоцитоз;
- Липидные адъюванты – цитотоксический Th1-зависимый тип ответа иммунной системы (воспалительная форма Т-клеточного иммунного ответа);
- Вирусоподобные адъюванты — цитотоксический Th1-зависимый тип ответа иммунной системы;
- Маслянные эмульсии (вазелиновое масло, ланолин, эмульгаторы) – Th2- и Th1-зависимый тип ответа (где усиливается тимусозависимый гуморальный иммунитет);
- Наночастицы, в которые включен антиген — Th2- и Th1-зависимый тип ответа.
Некоторые адъюванты в связи с их реактогенностью (способностью вызывать побочные эффекты) были запрещены к использованию (адъюванты Фрейнда).
Вакцины – это медицинские препараты, которые имеют, как и любое другое лекарственное средство, противопоказания и побочные эффекты. В связи с чем существует ряд правил использования вакцин:
- Предварительное кожное тестирование;
- Учитывается состояние здоровья человека на момент проведения вакцинации;
- Ряд вакцин используют в раннем детстве и поэтому они должны тщательнейшим образом проверяться на безвредность компонентов, входящих в их состав;
- Для каждой вакцины соблюдается схема введения (кратность прививки, сезон для ее проведения);
- Выдерживается доза вакцины и интервал между временем ее проведения;
- Существуют плановые прививки или вакцинация по эпидемиологическим показаниям.
Побочные реакции и осложнения после вакцинации:
- Местные реакции – гиперемия, отек ткани в области введения вакцины;
- Общие реакции – повышение температуры, диарея;
- Специфические осложнения – характерны для определенной вакцины (например, келлоидный рубец, лимфаденит, остеомиелит, генерализованная инфекция при БЦЖ; для пероральной вакцины против полиомиелита – судороги, энцефалит, полиомиелит, ассоциированный с вакциной и другие);
- Неспецифические осложнения – реакции немедленного типа (отек, цианоз, крапивница), аллергические реакции (в том числе отек Квинке), протеинурия, гематурия.
ВАКЦИНЫ (лат. Vacca — корова) – иммунобиологические вакцинные препараты из бактерий, вирусов или продуктов их жизнедеятельности, которые применяются для активной иммунизации людей и животных с целью специфической профилактики и лечения заболеваний инфекционной этиологии. Термин «вакцина» объединяет различные препараты (живые, инактивированные, субъединичные, рекомбинантные, синтетические виды вакцин) и анатоксины (см. Анатоксин).
Живые вакцины
Основным принципом получения живых видов вакцин является атенуация, то есть снижение вирулентности микроорганизмов при сохранении исходной антигенности и иммуногенности.
В основу метода разработки живых вакцин заложено направлено культивирования микроорганизмов на питательных средах и пассажи на лабораторных животных или в культуре тканей. При культивировании атенуацию возбудителя можно достичь: добавлением в питательную среду веществ, которые имеют ингибирующие свойства (желчь, антибиотики и антисептики в суббактериостатичних концентрациях) применением «голодных» сред, не соответствуют по качественному составу потребностям микроорганизма; изменением оптимального температурного режима.
Так, известен туберкулезный вид вакцин БЦЖ была получена Кальметтом и Гереном в результате 236 последовательных пассажей вирулентного штамма Valle на картофельно-глицериновом среде в присутствии 10% желчи, к которой чувствителен возбудитель туберкулеза.
Вакцинные штаммы микроорганизмов должны быть апатогенными, то есть способными вызвать инфекционное заболевание людей и животных, иммунизированных ними. Для получения вакцинових штаммов вирусов применяют метод многократных пассажей в организме одного и того же вида животных или в культурах клеток. Классическим примером является живой иммуноген против бешенства, полученная Луи Пастером путем пассажей вируса уличного бешенства через мозг кролика.
Живые виды вакцин, моделируя иммунный ответ, адекватный перенесенном заболеванию, имеют существенные преимущества перед другими биопрепаратами по этому показателю.
Однако живые вакцины в зависимости от вида вид иммунитета имеют и некоторые недостатки: возможность реверсии вакцинового штамма в патогенную форму; гетерогенность микробной популяции, среди которых могут оставаться вирулентные микроорганизмы; трудности при стандартизации. Разработан живые вакцины на основе рекомбинантных штаммов микроорганизмов.
Принцип получения живых рекомбинантных вакцинных препаратов заключается в использовании непатогенных бактерий и вирусов, в геном которых встраивают гены протективных антигенов патогенных микроорганизмов. Рекомбинантные штаммы выполняют роль вектора (проводника), который экспрессирует специфические антигены патогенного микроорганизма. Поэтому рекомбинантные биопрепараты называют векторными видами вакцин.
Как векторы применяют, например, вирус осповакцины, непатогенные штаммы кишечной палочки, сальмонеллы. На практике используют живые рекомбинантные вакцины. против гепатита В, клещевого энцефалита.
Инактивированные вакцины
Для профилактики инфекционных заболеваний бактериальной и вирусной этиологии широко применяют инактивированные вакцины.
Важным условием эффективности этих видов вакцин является выбор инактиватора и оптимальных условий инактивации. Понятие «инактивированный» касается жизнеспособности микроорганизмов, входящих в состав вакцинного препарата.
Среди первых инактивированных вакцин формирующих стойкий вид иммунитета были вакцинные иммуногены против бешенства, оспы, ящура. Наиболее распространенными физическими методами инактивации микроорганизмов является гамма и ультрафиолетовые лучи, термоинактивации, фотодинамическая и ультразвуковая инактивация.
Из химических соединений для инактивации микроорганизмов чаще всего применяют формальдегид, бета-пропиолактон, глутаровый альдегид. Обязательное условие контроля инактивированных вакцинных препаратов — проверка стерильности. В отличие от живых, инактивированные виды вакцин подвергаются стандартизации по количеству микробных тел в определенном объеме, по антигенностью и иммуногенностью.
Субъединичные вакцины
Субъединичные (компонентные) вакцины — это иммуногенные препараты, представляющие собой химические компоненты, которые изымают из структуры микробной клетки или вируса. В состав субъединичных вакцин могут входить изолированные из структуры микробной клетки нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК), рибосомы, белки, липополисахариды, глюцидолипопротеидни комплексы, содержащие протективного антигена.
Субъединичные виды вакцин имеют несомненные преимущества перед живыми и инактивированными: они менее реактогенна, характеризуются иммуногенной направленности, относятся к очищенных бактериальных и вирусных препаратов и, как правило, не вызывают при иммунизации побочных иммунологических эффектов. Рекомбинантные субъединичные вакцинные препараты готовят из очищенных белков, которые продуцируют рекомбинантные микроорганизмы. Клонированные ДНК, кодирующие протективный антиген, можно вводить в бактерии, дрожжи, клеточные культуры с целью получения антигена в количестве, достаточном для изготовления рекомбинантной субъединичной вакцины.
Типичным примером рекомбинантной субъединичной вакцины является антивирусный бактерин против гепатита В. Перспективным направлением развития и совершенствования современной вакцинологии признана разработка синтетических антигенов и биовакцин.
Синтетические вакцины
Синтетические вакцины — это ЛП, содержащие искусственно синтезированные пептиды, имитирующие небольшие участки протективных антигенов микроорганизма, которые способны и индуцировать иммунный ответ организма и защитить его от конкретного заболевания.
Примером таких вакцин являются синтетические биопрепараты против сальмонеллеза и гриппа. Для профилактики токсикоинфекций примесову анатоксины. Одним из основных критериев качества вакцинного препарата независимо от способа их получения является регламентирована реактогенность (до выпуска допускаются только нереактогенный и малореактогенныйм препарат). Для повышения иммуногенности антигенов, входящих в состав инактивированных, субъединичных, синтетических вакцин и анатоксинов, применяют адъюванты.
Адъюванты (лат. Adjuvare — помогать) — это разнообразные по происхождению и физико-химическими свойствами вещества: гель гидроокиси алюминия, алюмокалиевые квасцы, липиды, эмульгаторы, полимерные соединения (мурамилдипептид, поливинилпирролидон, полисахариды бактерий).
Механизм действия адъювантов заключается в создании «депо» антигена в месте введения В. и неспецифической стимуляции функциональной активности иммунокомпетентных клеток (макрофагов, Т- и В-лимфоцитов). Вакцина для определенного вида иммунитета, предназначены для иммунизации против одного заболевания, называют моновакцинами (напр. холерная или брюшнотифозная). Ассоциированные виды вакцин — препараты, предназначенные для одновременной вакцинации против нескольких инфекционных заболеваний (например., Вакцина АКДС, в состав которой входит антиген возбудителя коклюша, столбнячный и дифтерийный анатоксины). При обоснованном сочетании компонентов ассоциированных вакцин они способны вырабатывать вид иммунитета к каждой инфекции, практически не уступает иммунитета, который формируется в результате применения моновакцин.
В иммунологической практике применяют также термин «поливалентные вакцины». Это препараты, предназначенные для профилактики одной инфекции, которые содержат несколько серотипов возбудителя. Например, поливалентные вакцны против гриппа, лептоспироза.
Некоторые вакцинные препараты применяют также с целью терапии хронических инфекционных заболеваний. Особое место между профилактическими и лечебными вакцинами. занимает антирабический тип вакцинного препарата, применяемый с целью предупреждения заболевания инфицированных лиц, находящихся в инкубационном периоде. С лечебной целью применяют также аутовакцины, которые изготавливают путем инактивации культур микроорганизмов, изъятых у больного.
К вакцинам обязательного применения относятся: живая вакцина для профилактики туберкулеза БЦЖ; вакцинный препарат против полиомиелита; коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина, формирующая стойкий иммунитет после введения (АКДС), живая противокоревая вакцина; живая паротитная; против гепатита B.
В ветеринарной практике проводят прививки животных против вирусных заболеваний (бешенство, болезнь Ауески, чума плотоядных, оспа птиц, коз, вирусный гепатит утят, инфекционный ринотрахеит крупного рогатого скота, ящур и др.) и бактериальных заболеваний (эшерихиозы и сальмонеллез молодняка, лептоспироз, сибирская язва, колиентеротоксемия свиней, пастереллез и др.).
Противопоказания для вакцинации: острые инфекционные заболевания, обострение хронической инфекции, в т. ч. туберкулезная интоксикация, аллергические болезни; заболевания ЦНС: энцефалиты, энцефалопатии, судорожный синдром хронические заболевания паренхиматозных органов — почек, печени тяжелые заболевания сердечно-сосудистой системы, в т. ч. гипертоническая болезнь II, III степени; иммунодефицитное состояние; злокачественные опухоли и СПИД. Для формирования стойкого иммунитета после вакцины, нельзя ее применять ранее чем через 30 дней после выздоровления от гриппа, ангины, ОРВИ. Вакцины следует хранить в темном месте при температуре 2-10 ° С (в холодильнике).
Нарушение правил хранения вакцинного препарата приводит к повышению их реактогенности и снижение имуногенности.
Литература
- Сергеев В.А. Вирусные вакцины. — М., 1993;
- Медуницын Н.В. Вакцинологии. — М., 2004.
^Наверх
Полезно знать
- Виноград культурный — Vitis vinifera
- Винолечение
- Выборка
- Выборочное действие
- Производство препаратов для животных
Для профилактики инфекционных заболеваний применяются методы активной и пасивной иммунизации. Научные основы иммунопрофилактики заложены исследованиями Пастера, открывшего феномен аттенуации (ослабления) микробов и создавшего вакцины против сибирской язвы и бешенства.
Активная иммунизация
Активная иммунизация имеет цель создание стойкого и длительного иммунитета к инфекциям с тяжелым течением и плохо поддающихся лечению. Для активной иммунизации применяют вакцинные препараты.
Вакцинация признана ВОЗ идеальным методом профилактики инфекционных заболеваний человека. Высокая эффективность, простота, возможность широкого охвата вакцинируемых лиц с целью массового предупреждения заболевания вывели активную иммунопрофилактику в нашей стране в разряд государственных приоритетов.
В практике используют: живые вакцины, убитые вакцины, генно-инженерные вакцины (анатоксины), моно- и ассоциированные вакцины.
Живые вакцины
Живые вакцины готовят из аттенуированных либо генетически измененных патогенных микроорганизмов, а также близкородственных микробов, способных индуцировать невосприимчивость к патогенному виду (дивергентные вакцины). Основным достоинством живых вакцин является полное сохранение антигенного спектра возбудителя, что обеспечивает создание полноценного и напряженного иммунитета. Вместе с тем, при использовании живых вакцин может наблюдаться развитие манифестной инфекции в результате снижения аттенуации вакцинного штамма. Подобные явления наиболее характерны для противовирусных вакцин (например, живой полиомиелитной вакцины, которая в редких случаях способна вызвать полиомиелит вплоть до развития поражения спинного мозга и паралича). Из живых вакцин наиболее известны вакцины для профилактики сибирской язвы, бруцеллеза, брюшного тифа, желтой лихорадки, противополиомиелитная вакцина Сэйбина, вакцины против гриппа, кори, краснухи, паротита. Из живых дивергентных вакцин широко используется БЦЖ-вакцина (содержащая микобактерии бычьего туберкулеза) и вакцина против натуральной оспы (содержащая вирус коровьей оспы).
Убитые(инактивированные) вакцины
Препараты готовят из убитых микробных тел либо их метаболитов, а также из отдельных антигенов, полученных биосинтетическим или химическим путем. Неживые вакцины обычно проявляют меньшую иммуногенность, чем живые вакцины, что определяет необходимость их многократного введения. Неживые вакцины лишены балластных веществ, что значительно уменьшает частоту побочных эффектов, наблюдаемых после иммунизации живыми вакцинами.
Для приготовления убитых вакцин вирулентные микроорганизмы убивают либо термической обработкой, либо воздействием химических агентов (например, формалина или ацетона). В приготовлении субъединичных вакцин используют главные (мажорные) антигены возбудителя, выделенные с помощью физико-химических методов.
Среди убитых вакцин наибольшее распространение получили противочумная вакцина и антирабическая вакцина, а также вакцины (субъединичные) против пневмококков на основе полисахаридных капсул, против брюшного тифа (О-, Н- и Vi-Аг), сибирской язвы (полисахариды и полипептиды капсул), гриппа, на основе вирусной нейраминидазы и гемагглютининов.
Генно-инженерные вакцины
Эти вакцины содержат антигены возбудителей, полученные методом генной инженерии. Используют следующие приемы создания этого типа вакцин:
– внесение генов вирулентности в авирулентные или слабовирулентные микроорганизмы;
– внесение генов вирулентности в неродственные микроорганизмы с последующим выделением антигенов и их использованием в качестве иммуногена;
– искусственное удаление генов вирулентности и использование модифицированных микроорганизмов в виде корпускулярных вакцин.
Ряд современных противовирусных вакцин сконструированы путем введения генов, кодирующих основные антигены патогенных вирусов и бактерий в геном вируса осповакцины (HbsAg вируса гепатита В и АГ токсина столбнячной палочки). Другим примером служит введение генов возбудителя туберкулеза в вакцинный штамм БЦЖ, что придает ему большую активность в качестве дивергентной вакцины. В качестве метода более быстрой и дешевой наработки бактериальных экзотоксинов в настоящее время разработаны методы их получения при помощи неприхотливых микроорганизмов, в геном которых искусственно внесены гены токсинообразования (например, в виде плазмид).
Синтетические вакцины
Получают путем синтеза или выделения нуклеиновых кислот или полипептидных последовательностей, образующих антигенные детерминанты, индуцирующих иммунный ответ. Обязательными компонентами таких вакцин являются антиген, высокомолекулярный носитель (винилпирролидон или декстран) и адъювант (гидрооксид алюмия). Подобные препараты наиболее безопасны в плане возможных поствакцинальных осложнений. Перспективным представляется создание вакцин на основе нуклеиновых кислот для профилактики инфекций, вызываемых внутриклеточными паразитами. В эксперименте установлено, что иммунизация молекулами РНК или ДНК ряда вирусов, малярийного плазмодия, возбудителя туберкулеза приводит к формированию напряженного иммунитета.
Молекулярные вакцины (анатоксины)
В препаратах иммуногенами выступают молекулы токсинов (чаще экзотоксинов). Токсины получают путем промышленного культивирования естественных штаммов-продуцентов (например, возбудителя дифтерии, ботулизма, столбняка). Затем токсины инактивируют термической обработкой либо формалином, в результате чего образуются анатоксины (токсоиды), молекулы, лишенные токсических свойств, но сохранившие иммуногенность. Анатоксины очищают, концентрируют и для усиления иммуногенных свойств адсорбируют на адъюванте (обычно, гидроксиде алюминия). Промышленностью выпускаются дифтерийный, столбнячный, ботулинический, стафилококковый анатоксины.
В некоторых случаях для иммунизации применяют конъюгированные вакцины, представляющие собой комплексы бактериальных полисахаридов и токсинов. Часто такое сочетание способствует усилению иммуногенности каждого из компонентов вакцины.
Моно- и ассоциированные вакцины
Моновалентные препараты содержат иммуногены, индуцирующие невосприимчивость организма к одному возбудителю (противостолбнячный анатоксин, вакцина против кори, краснухи, туберкулеза). Ассоциированные (поливалентные) препараты содержат иммуногены нескольких микроорганизмов. Среди поливалентных вакцин наиболее известны адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина (АКДС-вакцина), тетравакцина (вакцина против брюшного тифа, паратифов А и В, столбнячный анатоксин) и АДС-вакцина (дифтерийно-столбнячный анатоксин).
Вакцинные препараты вводят внутрь, подкожно, внутрикожно, парентерально, интраназально и ингаляционно. Способ введения определяется свойствами препарата. По степени необходимости выделяют плановую (обязательную) вакцинацию и вакцинацию по эпидемиологическим показаниям. Первую проводят в соответствии с календарем иммунопрофилактики наиболее распространенных и опасных инфекций. Вакцинацию по эпидемиологическим показаниям проводят для срочного создания иммунитета у лиц, подвергающихся риску развития инфекции. Например, при вспышке инфекционного заболевания в населенном пункте или предполагаемой поездке в эндемичные районы (желтая лихорадка, гепатит А).