Вакцины
Изучение антигенной структуры и степени патогенности микробов, характера ответной защиты реакции макроорганизма дает возможность решать вопросы, касающиеся специфической профилактики инфекционных заболеваний, сроков и периодичности ее проведения, определить в каждом конкретном случае продолжительность эффективности искусственной активной или пассивной иммунизации.
Вакцины – это иммунобиологические препараты, приготовленные из живых или убитых микробных клеток, их токсинов или протективных антигенов, которые применяются для профилактики, лечения и диагностики инфекционных заболеваний.
После применения вакцин в организме человека создается приобретенный искусственный активный иммунитет.
Вакцины вводятся в организм внутримышечно, внутрибрюшинно, накожно, подкожно, внутрикожно, перорально, в слизистую носа и зева.
Вакцины должны быть безвредны и высоко иммуногены.
Эффективность прививок зависит от природы и качества вакцины, от правильности ее введения, от точности соблюдения дозировки и интервалов между инъекциями, а также от состояния иммунитета вакцинированных людей.
Длительность поствакцинального иммунитета колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет. Однако, следует помнить о том, что поствакцинальный иммунитет всегда будет менее продолжительным и менее активным, чем иммунитет приобретенный после перенесенного инфекционного заболевания. Кроме того, сегодня известно, что в естественных условиях после перенесенного инфекционного заболевания не всегда развивается напряженный пожизненный иммунитет. В таких ситуациях искусственно создать его невозможно. Многочисленные наблюдения позволили понять, почему специфическую профилактику можно проводить только в отношении некоторых инфекционных заболеваний. В некоторых случаях для поддержания защиты макроорганизма возникает необходимость проведения ревакцинаций (столбняк, корь, коклюш и прю).
Для того, чтобы понять всю сложность механизма защиты макроорганизма, потребовались усилия не одного поколения исследователей.
В разные времена и в разных странах люди стремились найти эффективные способы защиты от грозных невидимых врагов, уносящих жизни детей и взрослых, молодых и пожилых, женщин и мужчин.
Среди искателей был и сельский врач заметивший, что женщины, заразившиеся от больных коровьей оспой животных, не заболевали натуральной оспой.
Основываясь на своих двадцатипятилетних наблюдениях английский врач Дженер в 1796 году впервые показал, что вводя людям материал, содержащий возбудителя коровьей оспы, можно обеспечить защиту человеку от натуральной оспы. Он доказал это, заразив мальчика (взятого из приюта) содержимым везикулы образующейся при коровьей оспе, а затем через некоторое время заразив его содержимым везикулы при натуральной оспе. Мальчик не заболел.
Одним из первых государств, поддержавшим вакцинацию против натуральной оспы, была Россия.
Человеком, понимавшим всю значимость этой профилактики заболевания, уносившего жизни многих тысяч людей, была императрица Екатерина II.
Население России и даже многие придворные к введению вакцины отнеслось очень настороженно. Чтобы исправить положение, Екатерина II велела себе и своему сыну ввести материал, содержащий возбудитель коровьей оспы. Своим личным примером императрица России, понимая всю важность борьбы с натуральной оспой, оказала поддержку началу проведения специфической профилактики натуральной оспы.
С таким грозным заболеванием, как чума, боролись многие врачи, расплачиваясь порой своей жизнью. Одним из первых, попытавшимся поставить преграду чуме, был русский врач Самойлович.
Он произвел опасный опыт, введя себе в 1771 году заразный материал, взятый от выздоравливающего больного бубонной формы чумы. Самойлович остался жив и тем самым доказал возможность предупреждения этого заболевания, если ввести в организм ослабленное заразное начало.
Возбудитель чумы был открыт французом Иерсеном в 1894 в Гонконге, что дало возможность работать над созданием противочумной вакцины. Русским врачом Хавкиным была создана убитая противочумная вакцина. В настоящее время применяют живую аттенуированную вакцину против чумы.
После открытия возбудителя холеры Кохом в 1883 году появилась возможность более предметно заняться вопросами предупреждения и лечения холеры.
В 1892 году русский врач Хавкин, работая в Париже в институте Пастера, после продолжительных экспериментов ввел себе под кожу первую дозу противохолерной вакцины. Сегодня с целью специфической профилактики хол6еры применяется убитая холерная вакцина, обеспечивающая поствакцинальный иммунитет до шести месяцев и холероген – анатоксин.
Первая попытка получить противотуберкулезную вакцину была сделана немцем Робертом Кохом. Полученный туберкулин Кох попытался использовать для лечения больных туберкулезом. Однако введение этого биопрепарата не способствовало выздоровлению больных.
Живую противотуберкулезную вакцину BCG получили французы Кальмет и Джерен, работавшие над ее созданием 13 лет.
Сегодня мы можем встретить пожилых людей с параличами рук и ног, едущих в колясках, идущих с палочками или костылями. Кто эти люди, которым в 50 –е годы были пяти- семилетними детьми?.
В те годы по Земному шару шагал детский паралич – полиомиелит. Процент детской смертности при этом заболевании был очень высокий. Возбудителем этого заболевания был вирус, открытый в 1908 – 1909 годах Ландштейнером и Поппером.
Вирусологи многих стран пытались найти защиту от этого грозного заболевания, поражавшего в основном детей 5 – 6 лет, но не щадящего иной раз и взрослого.
Вакцина против полиомиелита была получена в Америке.
Вакцина из инактивированных формалином вирусов полиомиелита I, II, III типов была получена Солком, а затем Сэбином живая, содержащая аттенуированные штаммы всех трех типов полиовируса.
Вакцина Солка вводится внутримышечно, вызывает выработку антител, но не предупреждает репродукцию вируса в клетках слизистых оболочек ЖКТ.
Вакцина Сэбина вводится перорально, способствует выработке антител и ингибирует репродукцию вируса в кишечнике.
Вакцина против бешенства была создана во Франции Пастером и его помощниками.
Несмотря на многочисленные положительные результаты, полученные при введении вакцины собакам, Пастер долгое время не решался вводить этот препарат человеку.
И только когда к Пастеру привели покусанного бешенной собакой мальчика, которому грозила смерть и мать мальчика умоляла, стоя на коленях, Пастера о последнем шансе спасти ее сына, Пастер решился ввести мальчику вакцину и спас ему жизнь.
В настоящее время антирабическая вакцина из фиксированного вируса (которую готовят по методике несколько отличающейся от методики Пастера) со всеми предосторожностями по строгому регламенту вводят покусанным собаками, лисами, волками и другими животными.
В настоящее время вакцины готовят из специально отобранных штаммов микроорганизмов (как правило, обладающих высокой степенью патогенности).
Большинство вакцин выпускается в форме лиофилизированных препаратов, высушенных из замороженного состояния в глубоком вакууме. Это обеспечивает их длительное сохранение без потери биологической активности.
Различают вакцины из живых ослабленных (аттенуированных) микроорганизмов, из убитых (инактивированных) микроорганизмов, химические, анатоксины, субкомпонентные, генно – инженерные, синтетические, антиидиотипические и ДНК – вакцины.
Живые вакцины используют для специфической профилактики бактериальных, риккетсиозных и вирусных инфекций.
Живые бактериальные вакцины – для профилактики туберкулеза (БЦЖ), сибирской язвы, чумы, туляремии.
Живые вирусные вакцины – для профилактики гриппа, полиомиелита (вакцина Сэбина), кори, краснухи, эпидемического паротита, желтой лихорадки.
Живые риккетсиозные вакцины – для профилактики сыпного тифа, Ку- лихорадки.
Живые вакцины должны быть представлены штаммами со стойко сниженной вирулентностью, но сохранившими иммуногенные свойства. Вирулентность является генетически детерминированным признаком. Поэтому для снижения вирулентных свойств штамма микроорганизма, отобранного для создания живой вакцины, следует воздействовать на его генотип. Этот процесс получил название «аттенуация». Для получения аттенуированных штаммов применяют физический, химический, биологический методы.
Впервые применив физический метод, Пастер получил вакцину для профилактики сибирской язвы, а используя биологический метод получил антирабическую вакцину. Кальмет и Джерен химическим способом получили вакцину (BCG) для профилактики туберкулеза.
К недостаткам вакцин, приготовленных из живых ослабленных микроорганизмов, следует отнести:
1. Вероятность реверсии вирулентных свойств вакцинного штамм за счет обратных мутаций.
2. Среди особей микробной популяции могут встретиться микроорганизмы, не утратившие своей вирулентности.
3. Сложности стандартизации количества микробных клеток в единице объема (сохранившие жизнеспособность особи продолжают делиться).
Убитые (инактивированные) вакцины применяют для специфической профилактики заболеваний, вызываемых бактериями, спирохетами, вирусами. Некоторые убитые бактериальные вакцины при хронически протекающих инфекциях могут быть применены с лечебной или диагностической целью.
Убитые бактериальные вакцины – применяются с профилактической целью против брюшного тифа, паратифов, коклюша, с диагностической целью при хронической гонорее, с лечебной целью при хронической форме инфекции применяется стафилококковая аутовакцина и гонококковая при гонорее.
Убитая лептоспирозная вакцина (взвесь убитых нагреванием лептоспир нескольких серогрупп) – вакцина вводится с профилактической целью лицам, находящимся и работающим в очаге заболевания.
Убитые вирусные вакцины – применяются для специфической профилактики гриппа, полиомиелита (вакцина Солка), ящура, клещевого энцефалита, японского энцефалита.
Микробные клетки инактивированных вакцин должны быть убиты, но не разрушены, и антигенная структура (иммуногенность) их должна быть сохранена.
Для получения убитых вакцин применяют физический (действие повышенной температуры), химический (обработка взвеси микроорганизмов формалином, антибиотиками и пр.) способы обработки исходных высокопатогенных штаммов микроорганизмов.
К существенным недостаткам вакцин, приготовленных из убитых микроорганизмов, следует отнести их низкую иммуногенность, что требует повторных введений, следовательно, дополнительной аллергизации человека, затрат на производство дополнительных доз вакцины, шприцев и др., а к достоинствам – безопасность, длительность и удобство в хранении.
Химические вакцины (для профилактики сыпного тифа и др.) это иммунобиологические препараты, которые приготовлены из протетктивных антигенов микробной клетки после ее предварительного разрушения (дезинтеграции).
Протективные антигены микробной клетки могут представлять собой нуклеиновые кислоты, рибосомы, белки или полисахариды, а также «обрывки» микробной клетки.
К способам получения химических вакцин следует отнести физико – химические методы, основанные на обработке взвеси микроорганизмов ультразвуком, или химические методы, в основе которых лежит экстрагирование из микробной клетки протективных антигенов (при помощи органических растворителей и пр.).
Химические вакцины и их современные разновидности являются одними из наиболее перспективных иммунобиологических препаратов благодаря низким токсико – аллергическим свойствам, высокой иммунологической направленности, что обеспечивается качеством очистки от «балластных» белков.
При некоторых инфекциях ведущее место в патогенезе заболевания принадлежит экзотоксину бактерий, поэтому для защиты организма человека от данной инфекции формируется преимущественно антитоксический иммунитет. К таким инфекциям следует отнести дифтерию, столбняк, ботулизм, газовую раневую инфекцию, стафилококковую и синегнойную инфекции.
Вакцины, применяемые для создания антитоксического иммунитета, называются анатоксинами.
Анатоксин готовят из экзотоксина бактерий по методу, разработанному Рамоном. Он заключается в добавлении к экзотоксину формалина (с конечной концентрацией 0,3 – 0,4%) и эту смесь выдерживают при температуре 39 градусов в течение 30 – 32 дней. При такой обработке токсин теряет свою токсичность, но сохраняет иммуногенные свойства.
Субкомпонентные вакцины (для профилактики гриппа и пр.) готовят из субкомпонентов вирусов, обладающих иммуногенными свойствами. В более широком смысле эти вакцины являются разновидностью химических вакцин.
Генно – инженерные вакцины получают с использованием методов генной инженерии (вакцина для профилактики гепатита А).
Синтетические (искусственные) вакцины готовят из синтетических (искусственных) антигенов. Конструирование искусственных антигенов базируется на знании химического строения полипептидов вирусов, бактерий и их токсинов, патогенных простейших и пр. Перспективность разработки и применения этих вакцин обусловлена возможностью использования антигенных детерминант (активного центра полноценного антигена) или гаптена (неполноценного антигена), конъюгированных с адьювантами или иммунопотенциаторами другого рода. Синтетические вакцины в настоящее время не нашли широкого практического применения.
Антиидиотопические вакцины, находящиеся в стадии разработки, планируется применять для специфической профилатики СПИДа. Получают их путем иммунизации животных идиотопическими иммуноглобулинами с последующим использованием антиидиотопических антигенов в качестве вакцины.
ДНК – вакцины готовят путем встраивания генов, определяющих синтез иммуногенных антигенов в векторы (вакцина для профилактики гепатита В).
Вакцины различают по количеству включенных в иммунопрепарат протективных антигенов, так: моновакцины приготовлены из одного вида возбудителя, дивакцины содержат два антигена разных видов микробов и т.д. Вакцины, в состав которых входят антигены против нескольких инфекций, называются поливакцинами.
Существуют ассоциированные вакцины, которые готовят из антигенов различных видов микроорганизмов и анатоксинов (адсорбированная коклюшно – дифтерийно – столбнячная вакцина).
В некоторых случаях вакцины при введении в организм быстро разрушаются защитными факторами макроорганизма и выводятся из него. Для обеспечения необходимого длительного иммуногенного раздражения к таким вакцинам добавляют различные адьюванты.
Адьюванты – это вещества, которые с одной стороны являются адсорбентами протективных антигенов (что обеспечивает максимальную концентрацию антигена в единице объема), а с другой – обеспечивают порционное (дозированное) поступление антигена в кровь и иммунокомпетентные органы. Это задерживает выведение вакцины из макроорганизма и усиливает его воздействие на иммунную систему.
В качестве адьювантов (усилителей иммунного ответа) применяют гидроокись алюминия, алюминиево – калиевые квасцы, хлорид кальция, минеральные и животные масла, липосомы (искусственные фосфолпидные структуры), полиэлектролиты и др.
Вакцины, содержащие адьюванты, называются адсорбированными (адсорбированная дифтерийно – столбнячная вакцина и др.)
Есть аутовакцины – вакцины, приготовленные из микробов, выделенных от больного и ему же вводимые с лечебной целью. Чаще всего аутовакцины применяют для лечения хронических инфекций.
Вакцины главным образом применяют для специфической профилактики и лишь ограниченное количество их используют с лечебной целью при хронических вяло протекающих инфекциях, таких как стафилококковая,, гонококковая, дизентерийная.
Антирабическая вакцина применяется с лечебно – профилактической целью. С диагностической целью может применяться гонорейная вакцина.
Механизм защитного действия вакцин основан на том, что в ответ на их введение продуцируются специфические антитела, которые и обеспечивают защиту макроорганизма от патогенных микроорганизмов или их экзотоксинов.
Механизм защиты антирабической защиты обусловлен явлением интерференции, при которой клетка, блокированная фиксированным вирусом вакцины, становится недоступной для дикого вируса бешенства.
В связи с тем, что искусственный иммунитет после вакцинации сохраняется сравнительно недолго (от нескольких месяцев до нескольких лет) при необходимости проводят ревакцинацию.
Для каждой вакцины существует определенный регламент ее применения.
Дозы антигена, условия и правила хранения вакцин указаны в специальных инструкциях, прилагаемых ко всем биопрепаратам.
