Проблемы оральной иммунизации

Методы вакцинации

В создании активного иммунитета различают две стадии: введение антигена и ответная иммунная реакция организма на антиген. По месту введения в организм антигена различают следующие методы иммунизации: энтеральный (оральный), респираторный, кожный, внутримышечный, внутривенный, внутривыменной, внутрибрюшинный, конъюктивальный, внутрисинусный.

Энтеральный метод введения антигена в желудочно-кишечный тракт наиболее естественный и удобный. Работы, связанные с энтеральной иммунизацией, появились в конце 19 века (И.Г. Савченко, Д.К. Заболотный). В 20–30-е годы 20 столетия она пережила период бурного развития, связанный с идеями и исследованиями А.М. Безредки, а затем претерпела длительный кризис, вызванный противоречивостью мнений и даже разочарованиями в отношении ее эффективности.

Значительное влияние на развитие проблемы оказала разработка перорального способа вакцинации против полиомиелита. После этих работ началось активное изучение возможностей пероральной иммунизации живыми вакцинами против туляремии (Михайлов И.Ф. и др.,1968), чумы (Воробьев А.А. и др.,1969, Кулеско А.Т., 1963), оспы (Воробьев А.А., 1966, Феликс Р.И.,1934), аденовирусов (Селиванов А.А. и др., 1967), кори (Халецкая Э.В., 1969, Henle G., 1951), паротита (Клячко Н.С., Масленникова Л.К.,1957), туберкулеза (Тогунова А.И., 1960, De Assis A.,1949), болезни Ньюкасла (Marek K., Raszewska H., 1958), чумы и рожи поросят (Кулеско И.И., Шиков А.Т., 1963), чумы птиц (Фомина А.Я. и др., 1958), брюшного тифа (Jandl G.,1965), холеры (Mukerjee S., 1963), дизентирии (Мешалова А.Н., 1966, Mel D., 1965), бруцеллеза (Королев А.П., Констант Е.Г., 1960).

Во всех вышеперечисленных случаях были получены положительные опытные результаты, завершившиеся предложением к использованию пероральных живых вакцин. Параллельно с вакцинацией живыми вакцинами развивались исследования по оральной иммунизации против кишечных инфекций химическими и корпускулярными вакцинами (Курлова В.И., 1972, Мешалова А.Н., 1974, Краснопрошина Л.И., 1974, Першин Б.Б. 1965 - 1980).

Иммунный ответ

Кардинальным отличием между живыми и убитыми вакцинами является возможность размножения живого вакцинного штамма, поступающего в организм даже в небольших количествах, и неспособность к этому “неживого” антигена. В результате этого следует, что количество антигенной информации в одной дозе живой вакцины недостаточно для формирования иммунологического ответа в случае ее инактивации. Опыты показывали, что при пероральном введении эффективная иммунизирующая доза вакцины примерно в 100 раз больше, чем при парентеральных способах, что справедливо как для живых (Воробьев А.А. и др., 1969), так и инактивированных (Мешалова А.Н., 1963) антигенов. Предположительно, это связано с наличием защитных барьеров желудочно-кишечного тракта, к которым относятся плотный эпителиальный покров, секреция ферментов, соляной кислоты, желчи, скопление лимфоидной ткани и клеточных элементов по ходу и в стенке кишечника, а также постоянное наличие в просвете кишечника нормальной микрофлоры. Действие секретов и экскретов желудочно-кишечного тракта на вакцинные штаммы вирусной и бактериальной природы показали, что это действие неравнозначно и зависит от биологических свойств микроорганизмов и характера воздействующего фактора. Слюна не оказывает игибирующего действия на вакцинные штаммы в течение продолжительного времени (24 часа). Желудочный сок практически мгновенно инактивирует осповакцину, живые энцефалитные вакцины. На энтеровирусы и микроорганизмы кишечной группы соляная кислота не оказывает столь губительного действия. Желчь и трипсин, хотя и снижают активность антигена, однако последний может длительно сохраняться в этих условиях.

На судьбу введенного через рот антигена оказывает влияние не только пищеварительная, но и моторная функция желудочно-кишечного тракта, так как от ее состояния зависит длительность пребывания антигена в тех или иных отделах пищеварительной системы. В связи с этим большое значение приобретает вопрос о локализации “входных ворот” для проникновения антигена. Опыты показывают, что из полости рта и глотки экспериментальных животных (кролики, морские свинки, мыши, обезьяны), а также вакцинированных людей проникают в организм и оказывают иммунизирующее действие разнообразные вакцинные штаммы (аденовирусные, гриппозные, Ку-лихорадки, чумные, брюшнотифозные и др.) (Алексеева А.К. и др., 1968, Воробьев А.А., Паутов В.Н., 1964, Raettig H.,1965). Очевидно также, что наиболее активное всасывание антигена возможно непосредственно в кишечнике, и, соответственно, важной задачей при оральной иммунизации является доставка вакцинного штамма к “входным воротам” и пребывание его там в нативном состоянии (Мешалова, 1974).

Механизмы проникновения антигена во внутреннюю среду организма

Формирование полноценного иммунологического ответа возможно только при контакте антигена с иммунокомпетентными клетками и тканями, поэтому одной доставки вакцины к “входным воротам” недостаточно. Антиген должен проникнуть из просвета желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма, это может происходить четырьмя путями (Воробьев А.А., Осипов В.И.,1972):

1. межклеточный;

2. при помощи фагоцитов;

3. чресклеточный (пиноцитоз);

4. через дефекты в эпителиальной выстилке.

Наиболее вероятным механизмом проникновения антигена из полости рта, глотки и пищевода является перемещение по межклеточным пространствам или фагоцитирующими элементами (Воробьев А.А. и др.,1972). В кишечнике преобладающее значение имеет всасывание. Через кишечную стенку могут проникать в нерасщепленном виде макромолекулы, а также бактерии и вирусы (Файтельберг, 1967). Антиген, проникающий за пределы желудочно-кишечного тракта, претерпевает те же превращения и оказывает такое же действие, как и при других путях поступления его в организм. Опыты с использованием радиоактивной индикации для изучения динамики всасывания, распределения и выделения дизентирийных антигенов указывают на некоторые различия при разных способах введения (Троицкий В.Л., Туманян М.А.,1955). При внутривенном введении антиген не обнаруживается в фекалиях, в моче концентрация антигена гораздо выше, чем в крови, причем падение концентрации антигена в крови и моче наблюдалось параллельно.

Введение дизентерийного антигена под кожу или внутрикожно приводит к выделению его с мочой. Опыты с пероральным введением антигена свидетельствовали, что через 30 мин он обнаруживался в крови, и концентрация его медленно снижалась к 4-му часу. В моче антиген обнаруживался также через 30 мин, затем содержание его возрастало и через 24 часа достигало максимума. В фекалиях антиген тестировали через час, концентрация его в течение 4 часов увеличивалась, однако все время оставалась ниже концентрации в моче. В органах и тканях антиген обнаруживался с 4-го по 9-й день (Воробьев А.А. и др.,1972).

Таким образом, при пероральной иммунизации антиген, поступающий из кишечника в организм, проходит тот же путь и те же стадии преобразования и воздействия на организм, как и при парентеральных способах его введения. Следовательно, иммунитет при пероральной вакцинации принципиально не должен отличаться от иммунитета, развивающегося в ответ на парентеральное поступление антигена в организм, т. е. он, в первую очередь, должен носить характер общего, а не местного иммунитета и обеспечиваться теми же самыми факторами резистентности. Это положение подтверждается наличием у перорально вакцинированных животных устойчивости к инфицированию соответствующим вирулентным микроорганизмом не только при пероральном или внутрикишечном, но и при других путях заражения — подкожном, аэрогенном, внутримышечном (Воробьев А.А., Патрикеев Г.Т.,1966).

Однако пероральная иммунизация имеет и некоторые особенности, обусловленные своеобразием пути введения антигена. Так как “входными воротами” для антигена могут быть различные отделы желудочно-кишечного тракта, то с этим тесно связаны образование на месте аппликации антигена и секреция в просвет пищеварительного канала специфических антител (копроантитела, антитела в слюне). 

Особенности пероральной иммунизации

Гуморальные антитела при пероральной иммунизации, как правило, определяются в более низких титрах, чем при парентеральных способах вакцинации, причем это отмечается при введении как убитых (Мешалова А.Н., Дроздов В.Н., 1966), так и живых вакцин (Воробьев А.А., Патрикеев Г.Т., 1966), хотя при этом общий уровень иммуногенеза существенно не страдает. Объяснение этому факту пока трудно найти, однако не исключено, что часть антител секретируется лимфоидным аппаратом пищеварительного тракта не в кровь, а в просвет кишечника, чего обычно не наблюдается при парентеральных способах иммунизации. 

Введение вакцин через желудочно-кишечный тракт и, особенно, через полость рта в известной степени снимает аллергенный компонент вакцин, связанный с наличием в них балластных белков и протеидов (Воробьев А.А., 1972).

Пероральный способ вакцинации относится к числу наиболее щадящих, так как при введении через рот происходит постепенное проникновение с последующим распространением антигена, поскольку ему приходится на начальном этапе иммуногенеза преодолевать барьеры желудочно-кишечного тракта. Исследователи, работающие в области пероральной вакцинации, отмечают, что при этом методе обычно не наблюдается поствакцинальных осложнений типа энцефалитов и анафилактического шока. Вместе с тем при пероральной иммунизации общие поствакцинальные реакции, как правило, носят такой же стереотипный характер.

Введение убитых пероральных брюшнотифозных вакцин может вызывать у небольшой части привитых легкие диспепсические, расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта в виде диарей, усиления перистальтики (Ковалева Н.И. и др.,1960, Мешалова А.Н., Дроздов В.Н.,1966).

Еще одним качеством, присущем пероральной иммунизации, особенно в случае применения инактивированных вакцин, является то, что, так называемые убитые вакцины, при парентеральном введении применяют, как правило, многократно (2-3) с определенными интервалами. Эти интервалы обычно составляют не менее 15-20 суток. Их выбирают с таким расчетом, чтобы каждая последующая инъекция проводилась на фоне возросшей иммунологической реактивности организма, вызванной пред¬шествующим введением антигена. Однократная парентеральная иммунизация даже сильными антигенами не обеспечивает у всех привитых полноценного иммунитета.

При пероральной иммунизации используют, как правило, циклы вакцинаций, состоящие из нескольких приемов препарата с коротким (1-3-дневным) интервалом. Естественно, что в данном случае не реализуется основной принцип схемы многократного введения антигена, так как короткие интервалы между назначениями вакцины недостаточны для существенного повышения уровня иммунологической реактивности. Поэтому 2-3-дневные приемы пероральных вакцин с коротким интервалом по иммунологическому эффекту должны приближаться к однократному приему суммарно равной дозы вакцины (Воробьев А.А. и др.,1965). Многократное применение пероральных вакцин с коротким интервалом, вероятно, может приводить к повышению процента прививаемости в группе, поскольку при многократных приемах вакцин возрастает вероятность проявления вакцинального эффекта. 

При применении энтеральных вакцин для облегчения их проникновения во внутреннюю среду организма некоторые исследователи предлагают использовать алкоголь, какао, минеральную воду, сапонин (Безредка А.М., 1929), которые освобождают поверхность кишечника и облегчают доступ к ней антигена. Повышать же проницаемость кишечника можно путем применения разнообразных веществ: ферментов, таких как гиалуронидаза, сосудорасширяющие, вызывающие воспаление и т.п. (Воробьев А.А., 1972).

Проблемы пероральной иммунизации

Для пероральных методов иммунизации, как и для других способов введения антигенов в организм, должны отрабатываться схемы иммунизации (дозировка, кратность введения, интервал между вакцинациями), исходя из особенностей антигена (живые, инактивированные вакцины), а также состояния организма возраст, наличие предшествующих прививок, противопоказания, сезонность, зависимость от приема пищи и прочих условий приема препарата). Большое значение для проблемы пероральной иммунизации имели исследования Н. Raettig (1963-1975). На основании модельных опытов, используя естественную инфекцию мышей, вызываемую S. typhimurium, автор пришел к выводу о том, что пероральная вакцинация при использовании определенных доз и схем иммунизации, наряду с местной, вызывает общую иммунологическую реакцию, в которой продукция сывороточных антител происходит после местного антителообразования.

Одной из главных причин неудачных экспериментальных работ по пероральной иммунизации против брюшнотифозной инфекции следовало считать использование малоэффективных схем и доз. В. Л. Троицким (1945) были предложены интервалы между прививками, схема и дозы для пероральной вакцинации против кишечных инфекций. Он расценивал иммунизацию, проведенную 3 дня подряд, одной несколько растянутой антигенной стимуляцией. Автор разработал следующую схему иммунизации: вакцинация 3 дня подряд, 4-хдневный перерыв и повторный цикл трехкратной иммунизации в той же дозе и через 4 дня новый аналогичный цикл иммунизации.

Позднее Н. Raettig (1967) на модели S. typhimurium отработал для мышей оптимальные дозы для инактивированных пероральных вакцин, которые превосходили подкожные в 100 раз. Распределение суммарной прививочной дозы на 5—10 прививок обеспечивало лучшую защиту от заражения культурой S. typhimurium, в отличие от однократной суммированной дозы. Были сделаны попытки пересмотра принципа многократности для перорального метода вакцинации. А. Н. Мешалова (1974) и др. показали, что дробное (многократное) введение пероральных гретых и “химических” брюшнотифозных вакцин могло быть заменено одноразовым введением препарата в дозе, суммирующей многократные прививки. Это позволило в дальнейшем избежать многократных прививок в эксперименте. 

Данный вывод нуждается в дополнительных подтверждениях, так как в значительном большинстве работ показано, что эффективность пероральной вакцинации может быть достигнута только в результате многократных прививок. 

Еще одной особенностью в разработке пероральных вакцин явилось использование культур сапрофитов, имеющих в своем составе антигены, общие с возбудителями кишечных инфекций. Имеется достаточно обширный материал (Станиславский Е.С., 1971), свидетельствующий об идентичности определенных антигенных субстанций у микроорганизмов, относящихся к различным таксономическим группам, эритроцитов животных и отдельных видов растений.

Исследованию антигенных связей в семействе Enterobacteriaceae посвящено большое количество исследований. С.А. Блинкин и др. (1958) показали выраженную эффективность живой культуры Citrobacter в развитии резистентности против брюшнотифозной инфекции.

H. Raettig (1964) наблюдал перекрестную защиту у целого ряда представителей семейства Enterobacteriaceae и начал разработку ассоциированной инактивированной вакцины для перорального применения, полученной из нескольких штаммов этого семейства. Антигены, использованные для ассоциации, не только не подавляли иммуногенности использованных монокомпонентов, но оказывали адъювантное действие. Эти данные нашли свое подтверждение в работе А.Н. Мешаловой (1974). В тифо-паратифозной дивакцине было обнаружено повышение иммуногенной активности монокомпонентов в 4–13 раз. G. Jandl (1965) исследовал специфичность иммунитета, развивающегося при пероральной вакцинации против S. enteritidis и S. typhi. Мыши, иммунизированные против этих инфекций, были в одинаковой степени резистентны против перорального и подкожного заражения S. enteritidis. Заражение этих же мышей другими штаммами S. anatum и E. coli не приводило к гибели животных. Исследование специфичности иммунного ответа позволило прийти к выводу о полиспецифической резистентности, формирующейся при пероральной вакцинации.

Обобщая данные, представленные в этой статье, следует подчеркнуть значительные преимущества пероральной иммунизации и ее большое практическое значение, особенно в условиях интенсивного животновдства:

• возможность потребления вакцин с кормом ведет к снижению беспокойства для животных;

• сразу затрагивает все поголовье;

• уменьшает поствакцинальные осложнения;

• является наиболее естественным путем проникновения антигена в организм.

В отечественной и зарубежной литературе имеются сообщения об использовании данного способа иммунизации, но они относятся, преимущественно, к исследованию живых вакцин, оставляя не затронутым вопрос с использованием инактивированных антигенов. 

Практически не затронутым вопросом является серологическая оценка общего и местного иммунологического ответа при оральном введении различных антигенов, что позволило бы использовать результаты серологических тестов как показатели формирования иммунитета. В отношении пероральной иммунизации нет единого мнения по схемам вакцинации, значение которых в ветеринарии трудно переоценить. Разработка эффективных и удобных схем позволила бы избежать значительных трудовых затрат и повысить интенсивность животноводства.