Общая микробиология
.pdfиммунокомпетентными клетками, из-за относительно низкой молекулярной массы антигенов. В связи с этим ведутся поиски повышения иммуногеннооти молекулярных антигенов путем искусственного укрупнения их молекул за счет химической или физико-химической связи («сшивки») антигена или его детерминанты с полимерными крупномолекулярными безвредными для организма носителями (типа поливинилпирролидона и других полимеров), который бы играл роль «шлеппера» и роль адъюванта.
Таким образом, искусственно создается комплекс, состоящий из антигена или его детерминанты + полимерный носитель + адъювант. Часто носитель совмещает в себе роль адъюванта. Благодаря такой композиции тимусзависимые антигены можно превратить в тимуснезависимые; такие антигены будут длительно сохраняться в организме и легче адгезироваться иммунокомпетентными клетками. Вакцины, созданные на таком принципе, получили название синтетических. Проблема создания синтетических вакцин довольно сложная, но она активно разрабатывается, особенно в нашей стране (Р. В. Петров, Р. М. Хаитов). Уже создана вакцина против гриппа на полиоксидонии, а также ряд других экспериментальных вакцин.
14.2.2.6. Адъюванты Как было сказано выше, для усиления иммуногенности вакцин
применяют адъюванты (от лат. adjuvant— помощник). В качестве адъювантов используют минеральные сорбенты (гели гидрата окиси и фосфата аммония), полимерные вещества, сложные химические соединения (ЛПС, белково-липополисахаридные комплексы, мурамилдипептид и его производные и др.); бактерии и компоненты бактерий, например вытяжки БЦЖ, из которых готовят адъювант Фрейнда; инактивированные коклюшные бактерии, липиды и эмульгаторы (ланолин, арлацел); вещества, вызывающие воспалительную реакцию (сапонин, скипидер). Как видно, все адъюванты являются чужеродными для организма веществами, имеют различный химический состав и происхождение; сходство их состоит в том, что все они способны усиливать иммуногенность антигена. Механизм действия адъювантов сложный. Они действуют как на антиген, так и на организм (А. А. Воробьев). Действие на антиген сводится к укрупнению его молекулы (сорбция, химическая связь с полимерным носителем), т. е. превращению растворимых антигенов в корпускулярные. В результате антиген лучше захватывается и активнее представляется фагоцитирующими и другими иммунокомпетентными клетками, т. е. превращается из тимусзависимого в тимуснезависимый антиген. Кроме того, адъюванты вызывают на месте инъекции воспалительную реакцию с образованием фиброзной капсулы, в результате чего антиген длительно сохраняется, депонируется на месте инъекции и, поступая из «депо», длительное время действует по принципу суммации антигенных раздражений (ревакцинирующий эффект). В связи с этим адъювантные вакцины называют депонированными. Адъюванты также непосредственно активируют пролиферацию клеток Т-, В-, А-систем
иммунитета и усиливают синтез защитных белков организма. Адъюванты усиливают иммуногенность антигенов в несколько раз, а такие растворимые молекулярные белковые антигены, как дифтерийный, столбнячный, ботулинический анатоксины, — до ста раз (А. А. Воробьев).
14.2.2.7Ассоциированные вакцины
Сцелью сокращения числа вакцин и числа инъекций при проведении массовой вакцинопрофилактики уже разработаны и ведутся дальнейшие работы по созданию ассоциированных вакцин, т. е. препаратов, включающих несколько разнородных антигенов и позволяющих проводить иммунизацию против нескольких инфекций одновременно. Создание таких вакцин научно обоснованно, так как иммунная система может одновременно отвечать на десятки различных антигенов. Основная задача при создании ассоциированных вакцин состоит в сбалансированности входящих в ее состав антигенов, чтобы не было их взаимной конкуренции и чтобы препарат не вызывал повышенных поствакцинальных реакций. В состав ассоциированных препаратов могут входить как инактивированные, так и живые вакцины. Если в препарат входят однородные антигены, такую ассоциированную вакцину называют поливакциной. Примером может служить живая полиомиелитная поливакцина, в которую входят аттенуированные штаммы вируса полиомиелита I, II, III типа, или полианатоксин, куда входят анатоксины против столбняка, газовой гангрены и ботулизма.
Если ассоциированный препарат состоит из разнородных антигенов, то его целесообразно называть комбинированной вакциной. Комбинированной вакциной является, например, АКДС-вакцина, состоящая из инактивированной корпускулярной коклюшной вакцины, дифтерийного и столбнячного анатоксинов. Возможна также комбинированная иммунизация, когда одномоментно раздельно вводят несколько вакцин в различные участки тела — например против оспы (накожно) и чумы (подкожно). К комбинированной вакцинации прибегают
всложной противоэпидемической обстановке (К. Г. Гапочко и др.).
14.2.2.8.Массовые способы вакцинации
Успех вакцинопрофилактики зависит не только от качества вакцины, но и от процента и быстроты охвата населения или групп риска прививками. Производительность, т. е. число вакцинированных людей в один час бригадой вакцинаторов, существенно зависит от способа введения препарата. Так, при накожном (скарификационном) способе одна бригада за час может провакцинировать примерно 20 человек, при подкожном шприцевом способе — 30—40 человек, а с помощью безыгольного инъектора — порядка 1200 человек за час.
В вакцинопрофилактике применяется несколько способов введения вакцин, позволяющих в короткие сроки вакцинировать большое число людей, т. е. обладающих большой производительностью. Эти способы получили название массовых способов вакцинации (А. А. Воробьев, В. А.
Лебединский). К ним относятся безыгольная инъекция, пероральный и аэрозольный способы введения вакцин.
Безыгольный способ основан на введении вакцин с помощью безыгольных инъекторов пистолетного типа, в которых, благодаря высокому давлению, создаваемому в приборе с помощью гидравлики или инертного газа, формируется струя жидкой вакцины проникающая в необходимой объемной дозе (0,5— 1 мл) через кожу на заданную глубину (накожно, подкожно, внутримышечно). Разработано множество конструкций безыгольных инъекторов. Такие инъекторы позволяют при хорошей организации прививочной кампании за один час провакцинировать до 1200 человек.
Пероральный способ является самым быстрым, щадящим, привлекательным и адекватным, так как позволяет без насильственного нарушения наружных покровов, безболезненно прививать огромное число людей (до 1500 человек/ч одной бригадой) в любой обстановке (в поликлинике, дома, на вокзале, в поездах, самолетах и др.), без соблюдения правил асептики, без расходования медицинских материалов (спирт, йод, шприцы, вата), не требует электроэнергии
иприспособленных помещений.
Ксожалению, для перорального способа вакцинации пока разработано лишь ограниченное число вакцин (живая полиомиелитная, оспенная, чумная, противоэнцефалитная вакцины), хотя предпосылки для создания пероральных вакцин против других инфекций (корь, грипп, бруцеллез, туляремия и др.) имеются. Пероральные вакцины могут иметь различную лекарственную форму в зависимости от локализации в желудочно-кишечном тракте «входных ворот» для антигена: оральные (жидкие и таблетированные, в виде конфет-драже), энтеральные (таблетированные с кислотозащитным покрытием, в желатиновых капсулах) или орально-энтеральные (таблетированные). В последние годы внимание привлекают вакцины в виде суппозиториев для перректальной и первагинальной аппликации. Пероральные и перректальные вакцины обеспечивают не только местный иммунитет слизистых оболочек (мукозальный иммунитет), но и иммунитет всего организма; пероральные вакцины иногда называют мукозальными.
Аэрозольный способ основан на введении вакцины через дыхательные пути в виде жидких или сухих аэрозолей. Для этого в закрытых помещениях, в которых размещаются вакцинируемые, с помощью распылителей создают аэрозоль вакцины в расчетных дозировках и выдерживают определенную экспозицию. Аэрозоль вакцины проникает через верхние дыхательные пути во внутреннюю среду организма, обеспечивая как местный, так и общий иммунитет.
Производительность аэрозольного способа не превышает 600—800 человекочас на одну бригаду вакцинаторов. К сожалению, этот метод сложен: требуются распиливающие устройства, электроэнергия; не обеспечивается равномерность дозировки вакцины для каждого вакцинируемого; возможно распространение вакцинного препарата за пределы помещений; после каждого сеанса требуется обработка помещений с целью удаления осевших аэрозолей вакцины и т. д. В связи с перечисленным аэрозольная вакцинация является резервным способом — на случай сложной противоэпидемической обстановки.
В вакцинопрофилактике иногда используют интраназальный способ аппликации живых вакцин, например против гриппа, кори и других инфекций.
14.2.2.9. Условия эффективности применения вакцин Эффективность вакцинации зависит от трех факторов: а) качества, т. е.
иммуногенности, вакцины; б) состояния организма вакцинируемого; в) схемы и способа применения вакцины.
Качество вакцины, т. е. ее иммунизирующий эффект, побочные нежелательные реакции, которые она может вызывать, зависят от природы, т. е. иммуногенных свойств антигена, характера иммунитета (клеточный, гуморальный и т. д.), дозировки антигена. Между дозой антигена и напряженностью вызываемого иммунитета существует математическая зависимость (см. раздел 10.1.2.2.) установленная А. В. Марковичем и А. А. Воробьевым и названная уравнением антигенности:
LgH=A + BlgД,
где Н — напряженность иммунитета; Д — доза антигена; А — коэффициент, характеризующий качество (иммуногенность) единицы антигена; В — коэффициент, характеризующий иммунореактивность (отвечаемость) организма.
По чувствительности к каждому антигену все люди существенно (в десятки и даже сотни раз) отличаются между собой, причем это различие приближается к кривой нормального распределения. Поэтому при создании любой вакцины в качестве иммунизирующей дозировки подбирают дозу антигена, обеспечивающую при определенной схеме применения препарата развитие иммунитета не менее чем у 95 % привитых. Обычно это достигается при 2—3-кратном введении вакцины. При такой схеме вакцинации максимально используется ревакцинирующий эффект. Безусловно, на эффективность вакцинации существенное влияние оказывает иммунореактивность вакцинируемого, т. е. его способность отвечать на антиген, которая зависит от состояния иммунной системы и физиологического состояния организма. Особенно влияет на эффективность вакцинации наличие первичных и вторичных иммунодефицитов, и это естественно, так как иммунная система в этих случаях не в состоянии отреагировать полноценной защитой. Однако имеет значение и общефизиологическое состояние организма, которое оказывает влияние на общую и иммунологическую реактивность последнего. Известно, что на общую реактивность организма оказывают влияние полноценность питания (особенно белкового), наличие витаминов (особенно А и С), экологические и социальные условия жизни, профессиональные вредности, соматические и инфекционные болезни и даже климатогеографические условия. Понятно, что при неблагоприятных условиях, отражающихся на общей физиологической реактивности организма, способность иммунной системы отвечать полноценной реакцией на антиген существенно снижена, но возрастает риск увеличения нежелательных поствакцинальных осложнений. Поэтому существует перечень не только показаний, но и противопоказаний к вакцинации.
Иммунологическую эффективность вакцин предварительно оценивают в
эксперименте, а окончательно — в эпидопыте. В экспериментальных условиях иммуногенность определяют по коэффициенту защиты на чувствительных к антигену и, соответственно, к патогенному микробу модельных животных (белые мыши, морские свинки, кролики, обезьяны). Определяют процент заболевших или павших животных в группе иммунизированных вакциной и в группе контрольных неиммунизированных животных (при введении им определенной дозы вирулентной культуры или токсина).
Коэффициент защиты представляет собой отношение процента павших или заболевших животных в опытной и контрольной группах. Например, если в опытной группе погибло 10 % животных, а в контрольной — 90 %, то коэффициент защиты равен: 90/10=9.
В эпидопыте устанавливают коэффициент эффективности вакцинации, определяя в больших коллективах людей соотношение числа или процента заболевших в группе, подвергшейся вакцинации, и в равноценной группе невакцинированных людей. В табл. 14.2 приведены примерные величины коэффициента защиты, полученные в эксперименте для отдельных вакцин.
14.2.2.10. Общая характкристика вакцин, применяемых в практике Для вакцинопрофилактики в настоящее время применяется примерно 40
вакцин, половина из которых — живые вакцины.
Перечень основных вакцин, их примерная защитная эффективность и авторы, разработавшие вакцины, приведены в табл. 14.2, из которой видно, что вакцины существенно различаются по своей эффективности, иногда в десятки раз. Однако независимо от этого применение в практике всех вакцин целесообразно, о чем свидетельствует значительное снижение заболеваемости и смертности среди вакцинированных, что позволяет не только сохранить здоровье и даже жизнь миллионам людей, но и дает большой экономический эффект. Вакцинация является наиболее эффективным и экономичным способом борьбы с инфекционной заболеваемостью.
Длительное время шла дискуссия по вопросу, какие вакцины предпочтительнее — живые или инактивированные. Сравнение этих двух групп вакцин по ряду показателей (иммуногенность, безвредность, реактогенность, простота применения, стандартность, экономичность производства и др.) привело к выводу о том, что предпочтительнее та вакцина (будь то живая или убитая), которая обеспечивает наиболее высокий защитный эффект, дает лучшее результаты по снижению инфекционной заболеваемости и не наносит при этом ущерба здоровью вакцинируемым.
Существуют общие требования ко всем вакцинам. Любой рекомендуемый для вакцинации препарат должен быть: иммуногенным, безопасным, нереактогенным, не вызывать аллергических реакций, не обладать терато-генностью, онкогенностью; штаммы, из которых готовят вакцину, должны быть генетически стабильными, вакцина должна обладать
длительным сроком хранения, производство ее должно быть технологичным, а способ применения — по возможности, простым и доступным для массового применения.
14.2.2.11. Показания и противопоказания к вакцинации Показаниями к вакцинации являются наличие или угроза распространения
инфекционных заболеваний, а также возникновение эпидемий среди населения. При массовом проведении профилактических прививок должны учитываться противопоказания к вакцинации, так как при введении практически любой вакцины могут быть нежелательные поствакцинальные осложнения у лиц с теми или иными отклонениями в состоянии здоровья. Противопоказания определены для каждой вакцины в наставлении по ее применению. Общими противопоказаниями к вакцинации являются:
острые инфекционные и неинфекционные заболевания; аллергические состояния; заболевания ЦНС;
хронические заболевания паренхиматозных органов (печени, почек); тяжелые заболевания сердечно-сосудистой системы; выраженные иммунодефициты; наличие злокачественных новообразований.
Поствакцинальные реакции в виде кратковременного повышения температуры тела, местных проявлений (гиперемия, отек на месте инъекции), если они не превышают границу указанных в наставлении по применению вакцины, не являются противопоказанием к прививкам.
14.2.2.12. Календарь прививок
Вкаждой стране, в том числе и в России, действует календарь прививок (утвержден Министерством здравоохранения), в котором регламентируется обоснованное проведение во все возрастные периоды человека вакцинаций против определенных инфекционных болезней. В календаре указывается, какими вакцинами и по какой временной схеме должен быть привит каждый человек в детском возрасте и во взрослом периоде. Так, в детском возрасте (до 10 лет) каждый человек должен быть привит против туберкулеза, кори, полиомиелита, коклюша, дифтерии, столбняка, гепатита В, а в эндемичных районах — по особо опасным заболеваниям и против этих инфекций.
ВРоссии принят Федеральный закон «О вакцинопрофилактике инфекционных заболеваний человека», который определяет права и обязанности граждан и отдельных групп населения в области вакцинопрофилактики, а также правовое регулирование государственных органов, учреждений, должностных лиц и установление их ответственности
вобласти вакцинопрофилактики.
14.2.3. Бактериофаги Бактериофаги относятся к иммунобиологическим препаратам,
созданным на основе вирусов, поражающих бактерии. Находят применение в диагностике, профилактике и терапии многих бактериальных инфекций
(брюшной тиф, дизентерия, холера и т. д.). Механизм действия бактериофагов основан на специфичности фагов к размножению в соответствующих бактериях, что ведет к лизису клеток. Следовательно, лечение и профилактика с помощью бактериофагов носят специфический характер, так как направлены на уничтожение (лизис) бактерий. На этом же принципе основаны фагодиагностика, специфическая индикация и идентификация бактерий с помощью фагов (фаготипирование). Бактериофаги применяют наряду с другими ИБП в случае эпидемических вспышек инфекционных болезней для предупреждения их распространения, а также для лечения больных с точно установленным диагнозом и фаготипированным возбудителем.
Бактериофаги получают культивированием пораженных фагом бактерий на питательных средах и выделением из культуральной жидкости фильтрата, содержащего фаги. Этот фильтрат подвергают лиофильному высушиванию и таблетированию. Возможно также получение бактериофага в виде суспензий. Активность бактериофага устанавливают путем титрования на соответствующих, чувствительных к фагу, культурах бактерий, выращенных на плотных или жидких питательных средах, и выражают числом частиц фага, содержащихся в 1 мл суспензии или в одной таблетке.
Назначают бактериофаги с профилактической и лечебной целью перорально или местно (например, орошение раневой поверхности в случае стафилококковой или другой раневой инфекции) длительными курсами. Эффект фагопрофилактики и фаголечения — умеренный.
14.2.4. Пробиотики Пробиотики относятся к иммунобиологическим препаратам, содержащим
культуру живых непатогенных бактерий — представителей нормальной микрофлоры кишечника человека и предназначенным для коррекции, т.е. нормализации, качественного и количественного состава микрофлоры человека в случае их нарушения, т. е. при дисбактериозах.
Пробиотики применяют как с профилактической, так и с лечебной целью при дисбактериозах различной этиологии: при соматических и инфекционных болезнях, при экологических и профессиональных влияниях на организм и его микрофлору, при вторичных иммунодефицитах, при нерациональном питании, которые зачастую сопровождаются нарушением микрофлоры, особенно желудочно-кишечного тракта. Поскольку дисбактериозы широко распространены среди населения, так как полиэтиологичны, пробиотики относятся к числу препаратов массового применения, производятся в нашей стране в больших количествах и ими постоянно снабжается аптечная сеть.
К наиболее распространенным пробиотикам относятся «Колибактерин», «Бифидумбактерин», «Лактобактерии», «Бификол», «Субтилин», в состав которых входят соответственно кишечная палочка, бифидобактерии, лактобактерии, споры субтилис или их комбинации.
Препараты представляют собой лиофильно высушенные живые культуры соответствующих микроорганизмов с добавками стабилизаторов и вкусовых веществ и выпускаются в виде порошков или таблеток. Дозируются пробиотики по числу живых бактериальных клеток в таблетке или в 1 г; одна доза обычно содержит 107—108 живых бактерий.
В настоящее время широкое применение нашли пробиотики в виде молочнокислых продуктов: «Био-кефир», кефир «Бифидок» и другие, содержащие живые бактерии нормальной микрофлоры человека.
Учитывая, что пробиотики содержат живые микробные клетки, они должны храниться в щадящих условиях (определенный температурный режим, отсутствие солнечной радиации т. д.).
Пробиотики назначают перорально длительными курсами (от 1 до 6
месяцев) по 2—3 раза в день и, как правило, в сочетании с другими методами лечения.
14.2.5. Иммунобиологические препараты на основе специфических антител
Антитела относятся к числу основных иммунореагентов, участвующих во многих иммунологических реакциях, определяющих состояние иммунитета организма. Они разнообразны по своей структуре и функциям.
В зависимости от природы и свойств антигенов, к которым они образуются, антитела могут быть антибактериальными, противовирусными, антитоксическими, противоопухолевыми, антилимфоцитарными, трансплантационными, цитотоксическими, рецепторными и т. д. В связи с этим на основе антител создано множество иммунобиологических препаратов, применяемых для профилактики, терапии и диагностики как инфекционных (бактериальных, вирусных, токсинемических), так и неинфекционных болезней, а также для исследовательских целей в иммунологии и других науках.
К иммунологическим препаратам на основе антител относятся: иммунные сыворотки, иммуноглобулины (цельномолекулярные и доменные), моноклональные антитела, иммунотоксины, иммуноадгезины, абзимы (антитела-ферменты).
14.2.5.1. Иммунные сыворотки. Иммуноглобулины Иммунные лечебные и профилактические сыворотки известны уже более
ста лет. Первые иммунные антитоксические противодифтерийные сыворотки получил Беринг. К настоящему времени разработаны и применяются не только антитоксические сыворотки для лечения и профилактики дифтерии, столбняка, газовой гангрены, ботулизма, но и множество противобактериальных (противотифозная, дизентерийная, противочумная и др.), а также противовирусных сывороток (гриппозная, коревая, против бешенства и др.).
Иммунные сыворотки получают путем гипериммунизации (т. е. многократной интенсивной иммунизации) животных (чаще всего лошади, ослы, иногда кролики) специфическим антигеном (анатоксином, бактериальными или вирусными культурами и их антигенами) с последующим, в период максимального антителообразования, кровопусканием и выделением из крови иммунной сыворотки. Иммунные сыворотки, полученные от животных, называют гетерогенными, так как они содержат чужеродные для человека сывороточные белки.
Для получения гомологичных нечужеродных иммунных сывороток используют сыворотки переболевших людей (коревая, паротитная, оспенная сыворотки) или специально иммунизированных людей-доноров (противостолбнячная, противоботулиническая и другие сыворотки) либо
сыворотки из плацентарной, а также абортной крови, содержащие антитела к ряду возбудителей инфекционных болезней вследствие вакцинации или перенесенного заболевания.
Естественно, что гомологичные сыворотки предпочтительнее гетерологичных.
Поскольку нативные иммунные сыворотки содержат в своем составе ненужные балластные белки, например альбумин, из этих сывороток выделяют и подвергают очистке и концентрированию специфические белки
— иммуноглобулины.
Для очистки и концентрирования иммуноглобулинов используют различные физико-химические методы: осаждение спиртом или ацетоном на холоде, обработка ферментами, аффинная хроматография, ультрафильтрация.
Иногда, а именно для повышения специфичности и активности антител, из молекулы иммуноглобулина выделяют только анти-генсвязывающий участок (Fab-фрагменты); такие иммуноглобулины получили название доменных антител.
Активность иммунных сывороток и иммуноглобулинов выражают в антитоксических единицах, в титрах вируснейтрализующей, гемагглютинирующей, преципитирующей, агглютинирующей и т. д. активности, т. е. тем наименьшим количеством антител, которое вызывает видимую или регистрируемую соответствующим способом реакцию с определенным количеством специфического антигена.
Так, активность антитоксической противостолбнячной сыворотки и соответствующего иммуноглобулина выражают в антитоксических единицах (АЕ) или в международных антитоксических единицах (ME), т. е. количеством антитоксина, связывающего 100 Dim или 1000 Dim для белой мыши столбнячного токсина. Титр агглютинирующих или преципитирующих сывороток выражают в максимальных разведениях сыворотки, вызывающих соответствующие реакции с антигеном; вируснейтрализующие антитела — в разведениях, нейтрализующих определенное количество вируса при биопробах на культуре клеток, развивающихся куриных эмбрионах (РКЭ) или животных.
Иммунные сыворотки и иммуноглобулины применяют с лечебной и профилактической целью. Особенно эффективно применение сывороточных препаратов для лечения токсинемических инфекций (столбняк, ботулизм, дифтерия, газовая гангрена), а также для лечения бактериальных и вирусных инфекций (корь, краснуха, чума, сибирская язва и др.) в комплексе с другими способами лечения. С лечебной целью сывороточные препараты вводят как можно раньше внутримышечно (иногда внутривенно) в больших дозах.
Профилактические дозы сывороточных препаратов значительно меньше лечебных, а препараты вводят внутримышечно обычно лицам, имевшим контакт с больным или иным источником инфекции, для создания пассивного иммунитета. При введении сывороточных препаратов иммунитет