История развития и становления вакцинологии.
I. Вариоляция.
За много веков до н.э. появились наблюдения за различными формами невосприимчивости к инфекционным заболеваниям. Поэтому создавались попытки искусственного заражения здоровых людей с целью предотвращения заболевания во время эпидемий. Так, например в древнем Китае люди втягивали в нос высушенные и измельченные корочки оспенных больных, а в России в старину существовали народные способы предохранения от оспы с помощью втирания содержимого оспин в надрезы на коже. Таким образом сформировалась эмпирическая вакцинация для профилактики натуральной оспы – вариоляция (от лат. variola – оспа). Ужас перед оспой был огромный, и такой способ предохранения как «вариоляция» вселял хоть какую-то надежду. В отношении оспы эти попытки оказались успешными. Вместе с тем такой метод был небезопасен для здоровья и часто заканчивался возникновением острых форм заболевания и даже гибелью привитых (частота оспы – 1-20 случаев на 1000 привитых).
II. Вакцинация.
Эмпирические достижения Э. Дженнера.
История современной вакцинопрофилактики началась 14 мая 1796 г. В этот день Эдвард Дженнер привил против оспы 8-летнего мальчика. Материал для прививки он взял у молочницы, заразившейся коровьей оспой. Прививка прошла успешно, но надо было еще доказать, что привитый ребенок не заболеет если его заразить натуральной оспой. После мучительных колебаний, 1 июля 1796 г. он заражает ребенка. Мальчик не заболел. Начало оспопрививанию было положено. Эта вакцина явилась счастливой находкой, поскольку вирус коровьей оспы обладает идентичными антигенными свойствами с вирусом натуральной оспы человека, но маловирулентен. Таким образом, Э. Дженнер впервые предложил метод вакцинации – использование возбудителя с невысокой степенью патогенности (вирус коровьей оспы) для создания устойчивости к заражению возбудителем с высокой степенью патогенности (вирус натуральной оспы). Однако все это делалось без какого-либо представления о действующем начале и лишь в результате уникальных эмпирических находок.
Л. Пастер – основоположник современной иммунопрофилактики.
Открытия Луи Пастера заложили основы современной иммунопрофилактики. Л. Пастер вводит термин «вакцина» (от лат. vaccina – коровья). Заслугой Л. Пастера была разработка принципов получения вакцинных штаммов – аттенуации (ослабление патогенных свойств микробов под влиянием различных факторов). Неожиданный случай помог Луи Пастеру сделать решительный шаг в области вакцинологии. Применяя культуру возбудителя куриной холеры, оставленную на длительный срок в термостате без пересева, Л. Пастер обнаружил, что она утратила патогенные свойства и вызывала у кур не заболевание, а стойкий иммунитет. Л. Пастером создал вакцины против сибирской язвы и бешенства.
В 1882 г. Р. Кох обнаружил возбудителей туберкулеза, а в 1914 г. А. Кальметт и Ж. Герен впервые получили живую вакцину против туберкулеза из ослабленных возбудителей.
В 1923 г. Гастон Рамон разработал метод получения анатоксинов с помощью обезвреживания токсинов формалином.
Заслуги отечественных ученых в развитии вакцинопрофилактики.
Первую отечественную вакцину создал в 1880 г. Л.С. Ценковский. Это была вакцина против сибирской язвы, которая использовалась вплоть до 1942 г.
В 1920 г. под руководством Н.Ф. Гамалеи в России была усовершенствована антирабическая вакцина.
Последующие поколения отечественных ученых создали эффективные вакцины:
§ вакцины против полиомиелита – М.П. Чумаков и А.А. Смородинцев (академиком А.А. Смородинцевым в Институте им. Л. Пастера в Санкт-Петербурге была основана собственная научная школа по получению живых вирусных вакцин, созданы эффективные вакцины против кори и паротита, в результате чего началась массовая профилактика этих инфекций в СССР);
§ вакцины против коклюша, дифтерии, столбняка – Н.Н. Гинзбург и др.
III. Современный этап.
§ Использование достижений медицины, биологии, физики, химии, генетики для создания профилактических препаратов нового поколения.
§ Ликвидация натуральной оспы, резкое снижение частоты особо опасных инфекций.
§ Значительное снижение заболеваемости дифтерией, корью и другими детскими инфекциями.
Вакцины (определение Л.Пастера) – это все прививочные препараты, получаемые из микроорганизмов, их антигенов и токсинов, которые применяются для активной иммунизации людей и животных с профилактическими и лечебными целями.
Вакцины – это препараты, обеспечивающие развитие искусственного активного иммунитета, который создает невосприимчивость к возбудителю.
Вакцины относятся к сложным иммунобиологическим препаратам. В их состав, кроме активного начала – антигена, входят его стабилизаторы, вещества активирующие действие антигена – адъюванты, а также консерванты.
В качестве действующего начала в вакцинах используют:
§ живые ослабленные бактерии и вирусы;
§ инактивированные тем или иным способом цельные микробы;
§ отдельные антигенные компоненты бактерий и вирусов, так называемые протективные (защитные) антигены;
§ вторичные, продуцируемые микробной клеткой метаболиты, играющие патогенетическую роль в инфекционном процессе и иммунитете, например, токсины и их обезвреженные дериваты-анатоксины;
§ полученные генно-инженерным способом или химическим синтезом молекулярные антигены – аналоги природных антигенов бактерий и вирусов.
Известно, что при высокой степени очистки антигена его иммуногенная активность уменьшается, что привело к необходимости применения адъювантов.
Адъювант (от лат. adjuvans – помогать) – вещество, неспецифически усиливающее иммунный ответ на антигены.
В качестве адъювантов могут использоваться минеральные вещества (гидрат окиси алюминия, фосфат алюминия, алюминиево-калиевые квасцы и т.д.), растительные (сапонины), микробные (липополисахаридобелковые комплексы, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы), синтетические вещества, искусственные адъювантные системы (липосомы, микрокапсулы).
Механизм действия адъювантов:
§ создание «депо» антигена в организме;
§ стимуляция фагоцитоза;
§ активация системы комплемента;
§ стимуляция образования цитокинов и др.
Таким образом, адъюванты в зависимости от своих свойств стимулируют гуморальный или клеточный иммунитет или одновременно оба вида иммунитета.
Производство вакцин.
Вакцины производят на специализированных предприятиях Министерства здравоохранения, на биофабриках («Иммуноген», «Биопрепарат» и др.), на базе институтов РАМН РФ и других ведомств.
Штаммы микроорганизмов, специально отобранные для изготовления вакцин, называются вакцинными.
Этапы изготовления вакцин:
1. Культивирование микроорганизмов на жидких (реже на плотных) средах при оптимальных температурных и других условиях (при изготовлении риккетсиозных и вирусных вакцин культивирование производят в куриных эмбрионах или культуре клеток).
2. Выделение, концентрирование и очистка целевого продукта с помощью различных методов.
3. Приготовление, стандартизация и контроль готового продукта.
Большинство вакцин выпускают в форме лиофилизированных препаратов, т.е. высушенных из замороженного состояния в глубоком вакууме. Это обеспечивает их длительное хранение.
Требования, предъявляемые к вакцинам.
Современная вакцинология стремится к созданию «идеальных» вакцин. Такие вакцины должны отвечать ряду требований:
§ иметь точно заданный химический состав и структуру антигенов;
§ быть комплексными и создавать иммунитет ко многим инфекциям;
§ обеспечивать пожизненный иммунитет у 100% привитых;
§ не оказывать побочного действия;
§ вводиться однократно;
§ вводиться удобными для медицинского персонала и пациентов методами;
§ быть стабильными, иметь длительный срок хранения;
§ отвечать современным требованиям по технологии изготовления;
§ не иметь высокой стоимости.
В настоящее время не существует препарата, который полностью соответствовал бы приведённым требованиям, но к этому стремятся все создатели вакцин.
Методы вакцинации.
При выборе метода введения вакцины учитываются такие факторы, как её безопасность, эффективность, экономичность, психологический фактор (отсутствие неприятных ощущений и боли у пациента).
1. К парентеральным методам вакцинации относятся все способы введения антигена, минуя желудочно-кишечный тракт:
§ накожный;
§ внутрикожный;
§ подкожный;
§ внутримышечный;
§ аэрозольный.
2. Энтеральный метод (пероральный) вакцинации предполагает попадание вакцины через желудочно-кишечный тракт. Примером может являться полиомиелитная вакцина. При этом развивается и общий, и местный иммунитет, поэтому энтеральный способ вакцинации является самым перспективным. Энтеральные вакцины обладают низкой реактогенностью и слабой аллергенностью, хорошо переносятся. Пероральный метод безопасен и прост.
Классификация вакцин.
1. По способу получения:
§ Живые;
§ Инактивированные (убитые, корпускулярные);
§ Химические (молекулярные, субъединичные);
§ Анатоксины;
§ Рекомбинантные (генно-инженерные);
§ Перспективные вакцины:
* ДНК-вакцины;
* Синтетические пептидные;
* Антиидиотипические;
* Растительные;
* Мукозальные;
* Вакцины, содержащие продукты генов главного комплекса гистосовместимости (HLA).
2. По происхождению:
§ Бактериальные;
§ Риккетсиозные;
§ Вирусные;
§ Аутовакцины – вакцины, приготовленные из выделенных от больного микроорганизмов и использующиеся для лечения данного больного в период ремиссии.
3. По назначению:
§ Профилактические;
§ Лечебные.
4. По количеству входящих антигенов:
§ Моновакцины – содержат антигены одного серовара возбудителя (ЖКВ);
§ Поливакцины – содержат антигены нескольких сероваров возбудителя (полиомиелитная пероральная вакцина);
§ Ассоциированные – содержат антигены разных возбудителей (АКДС);
§ Комбинированные – содержат разные антигены одного возбудителя (брюшнотифозная вакцина, обогащенная Vi антигеном).
Живые вакцины.
Живые вакцины представляют собой взвесь аттенуированных штаммов микроорганизмов (бактерий, вирусов, риккетсий), т.е. с пониженной вирулентностью, но сохранившие антигенные свойства.
Методы получения:
* многократное пассирование через организм невосприимчивых животных (Л. Пастер – антирабическая вакцина);
* культивированием в неблагоприятных условиях жизнедеятельности для данного микроорганизма (А. Кальметт и Ж. Герен – БЦЖ);
* отбором спонтанных мутантов у больных людей или животных;
* воздействие бактериофагом;
* культивирование в курином эмбрионе (А.А. Смородинцев – ЖПВ, ЖКВ).
Требование, предъявляемое к вакцинным аттенуированным штаммам, –стойкая, наследственно закрепленная утрата ими вирулентности.
Преимущества живых вакцин:
§ напряжённость, прочность и длительность поствакцинального иммунитета, приближающегося к постинфекционному;
§ однократность введения;
§ возможность введения в организм человека разными путями.
Недостатки живых вакцин:
§ относительная нестабильность (возможность отмирания вакцинных штаммов в процессе производства, транспортировки и хранения при нарушении режима);
§ при вскрытии ампул и растворении их содержимого необходимо соблюдать правила асептики;
§ недопустим контакт с живыми вакцинами любых дезинфицирующих средств, инактивирующих микроорганизмы;
§ плохо комбинируются и дозируются;
§ противопоказаны людям с иммунодефицитами;
§ при использовании живых бактерийных вакцин за 1-2 дня до прививки и в течение 1 недели (как минимум) после нее необходимо исключить применение антибиотиков, сульфаниламидов и иммуноглобулинов;
§ в единичных случаях могут вызывать вакциноассоциированные заболевания, связанные с остаточной вирулентностью вакцинного штамма, реверсией его вирулентных свойств.
В РФ живые вакцины широко применяются с целью специфической профилактики полиомиелита, кори, эпидемического паротита, гриппа, туберкулеза, чумы, туляремии, бруцеллеза, сибирской язвы.