Ведущая роль в защите новорожденных животных от инфекционных заболеваний принадлежит пассивному материнскому иммунитету, медиаторами которого главным образом являются антитела, поступающие с молозивом и молоком матери [139, 671] или желтком яиц птиц [1417]. Поэтому в некоторых случаях вакцины используют в большей мере для защиты потомства, чем самих вакцинированных животных. Смертность в неонатальный период, особенно от вирусных желудочно-кишечных и респираторных заболеваний, выше, чем в другие периоды жизни, и имеется строгая корреляция с недостаточностью колостраль- ного иммунитета. Целенаправленная вакцинация матерей — эффективный способ создания иммунной защиты у новорожденных млекопитающих. Это особенно ценно потому, что подобная вакцинация перекрывает период формирования собственной иммунной системы новорожденных, когда они не способны адекватно отвечать на введение антигена. Новорожденные с первых минут постна- тального существования подвергаются воздействию множества патогенов, в то время как их организм еще не достаточно иммунокомпетентен. Для того, чтобы они могли выдержать переход из сравнительно безопасной внутриутробной жизни в окружающий мир с его многочисленными инфекционными агентами, особенно опасными для новорожденных, им нужно оказывать пассивную, то есть исходящую от материнского организма, защиту от инфекций. В данном случае, иммуноглобулины молозива и молока, а также желтка яиц следует рассматривать как «концентрат иммунологических познаний» матерей, который они приобретают в течение жизни, контактируя с многочисленными патогенными вирусами окружающей среды [1306]. Факторы материнского иммунитета в защите новорожденных могут реализоваться еще в период пренатального развития плода, а также непосредственно после его рождения.
Материнские антитела (МАТ) могут передаваться с желтком у птиц, через плаценту у приматов или через молозиво и/или молоко у других млекопитающих. Различные виды млекопитающих существенно различаются способом передачи
МАТ, зависящим от строения плаценты. У одних видов она тонкая, имеет 1-3 плацентарных слоя и способна пропускать IgG (но не IgM), и материнский иммунитет передается главным образом этим путем. У человека антитела, например IgG к полиовирусу, могут передаваться трансплацентарно [115]. Однако плацента большинства домашних животных (крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, лошади) более сложная (5-6 слоев) и, вероятно, служит барьером для IgG. У них МАТ передаются новорожденным через молозиво и значительно меньше с молоком. Различные виды млекопитающих различаются по классам и субклассам иммуноглобулинов, которые они передают с молозивом новорожденным (табл. 18).
У человека в молозиве содержатся в основном IgA, а у основных видов сельскохозяйственных животных - IgG. У крупного рогатого скота и овец в молозиве содержится в основном IgG 1, который проникает из сыворотки крови через альвеолярный эпителий молочной железы в последние недели беременности. Селективный транспорт IgG из сыворотки крови через альвеолярный эпителий вымени является функцией Fc-фрагмента молекулы IgG. Большое количество IgG молозива захватывается и перемещается в больших внутрицитоплазматических (пузырьках) везикулах специализированных клеток, расположенных в верхней части тонкого отдела кишечника для передачи в циркулирующую систему новорожденного в неизменном виде. Период, в течение которого происходит передача антител потомству, очень короткий и длится около 48 часов у большинства домашних животных. У птиц также имеется селективная передача IgG от матери потомству. Уровень IgG в желтке яиц составляет 25 г/л. Куры-несушки производят и передают потомству с желтком яиц около 100 г IgG в год. IgG вителлина включаются в циркуляцию с 12 дня инкубации яиц, некоторое количество IgG поступает также в амниотическую жидкость. Период полураспада колостральных антител составляет примерно 21 день у КРС и лошадей, 8—9 дней у собак и кошек.
Через сутки после рождения концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови поросят примерно такая же, как и у их матерей, а иногда и выше. Пассив-
Таблица 18. Передача естественного пассивного иммунитета у некоторых видов млекопитающих [1135]
ный иммунитет обеспечивают IgG, период полураспада которых составляет 14—21 день [139]. У людей, приматов, грызунов, собак и кошек основным иммуноглобулином молозива и молока является IgA (~90%) при низкой концентрации IgG. Общее содержание иммуноглобулинов в постколостральную лактацию значительно снижается, однако при этом секреторный иммуноглобулин IgA по- прежнему остается основным [274].
Практически у всех видов новорожденных млекопитающих пассивный локальный иммунитет в кишечнике обеспечивается иммуноглобулинами класса А (за исключением крупного рогатого скота и других жвачных). У них, по-видимо- му, IgA не доминирует ни при активном, ни при пассивном.иммунитете. Существенное значение приобретает IgGl, происходящий из сыворотки крови. Неизвестно, в какой степени у жвачных формируется иммунологическая кооперация GALT — молочная железа, однако логично предположить, что она существует, но не так ярко выражена, как у других видов животных и человека.
Известно, что с молозивом и молоком выделяется большое количество различных клеток. Среди них идентифицированы В- и Т-лимфоциты, а также ней- трофильные лейкоциты. Их функция, особенно у домашних животных, во многом не ясна. Имеются данные, свидетельствующие о возможности передачи клеточных факторов иммунитета новорожденным. Однако пассивная защита телят от ротавирусной инфекции при скармливании в течение первых пяти дней иммунного молозива, свободного от лимфоцитов, была более выраженной, чем пе- роральное введение 107 мононуклеарных клеток, полученных от тех же вакцинированных коров [255].
С целью профилактики неонатальных вирусных инфекций матерей иммунизируют парентерально или локально. В первом случае применяют преимущественно инактивированные, во втором - живые вакцины. Иммунизация матерей зачастую оказывается более эффективной, чем вакцинация новорожденного потомства. Так, парентеральная иммунизация коров инактивированной ротавирусной вакциной серотипа 1 и 2 [1545] или живой рота-, коронавирусной вакциной обеспечивала лактогенную защиту телят от ротавирусной инфекции. В то же время пе- роральное применение телятам той же вакцины не гарантировало их защиты [425].
Перспективным является оральное введение живой вакцины (за исключением жвачных). Колонизация в кишечном тракте аттенуированных вирусов приводит к локальному стимулированию предшественников, антителопродуцирующих клеток, которые в заключительную стадию беременности и во время лактации мигрируют из лимфоидной ткани кишечника в молочную железу. Такой способ иммунизации пригоден для индукции высокого титра антител в молозиве и молоке. Тем самым в равной степени достигается развитие как системного, так и местного иммунитета у новорожденных [169].
На различных экспериментальных моделях убедительно показано, что аппликация антигенов в молочную железу индуцирует синтез специфических иммуноглобулинов класса А и G. При этом антитела образуются наиболее интенсивно у предварительно праймированных животных.
Парентеральное введение антигена матерям стимулирует, как правило, образование и повышение титра сывороточных антител класса IgG и обеспечивает только пассивный системный иммунитет у новорожденных при условии, что они потребляют достаточное количество «иммунного» молозива в первые 12—36 часов жизни.
Продолжительность колострального иммунитета зависит от многих факторов, и прежде всего, от уровня антител у матери, видовой принадлежности потомства, вида инфекции [274]. Уровень колострального иммунитета можно существенно повысить повторной парентеральной иммунизацией матерей или использовать парэнтеральную иммунизацию в сочетании с иммунизацией на слизистые новорожденного потомства. Такая вакцинопрофилактика имеет важное значение при желудочно-кишечных и респираторных вирусных инфекциях.
Эффективной защиты плода in utero можно достичь созданием специфического иммунного статуса организма матери против конкретных инфекций. Такой подход дает возможность избежать трансплацентарного проникновения возбудителя, а в случае инфицирования плода предотвратить его гибель, приводящую к мумификации или абортам, и патологию постнатального развития. Такой способ защиты потомства применяют при профилактике многих вирусных заболеваний телят, ягнят и поросят. Такая иммунизация оказалась эффективной при профилактике вирусного аборта лошадей, болезни Ауески, трансмиссивного гастроэнтерита, парвовирусной инфекции свиней и панлейкопении кошек [274]. Особо важную роль он играет в птицеводстве. С этой целью кур вакцинируют против болезни Гамборо, инфекционного бронхита, энцефаломиелита, вирусного артрита, уток — против гепатита [274, 922] и чумы, а гусей — против парвови- русного энтерита. Если материнская особь вакцинирована перед оплодотворением, в период плодоношения или до яйцекладки, ее иммунитет может пассивно передаваться потомству. Пассивный перенос иммуноглобулинов происходит через желточный мешок (у птиц) или плаценту и молозиво (у млекопитающих). Эффективный материнский иммунитет требует наличия высокого титра антител у матерей против соответствующего возбудителя. Материнский иммунитет у млекопитающих более продолжительный, чем у птиц.
Принято считать, что у большинства видов млекопитающих потеря материнских антител наступает в 6-недельном возрасте. Однако некоторые животные могут к этому времени полностью сохранить пассивный иммунитет или теряют его значительно раньше. Трансовариальная передача антител у птиц во многих случаях обеспечивает эффективную защиту цыплят в течение 3—5 недель после вылупления. Продолжительность материнского иммунитета важно знать, поскольку он может подавлять вакцинальный иммунитет, особенно в случае применения живых вакцин. Материнские антитела к коронавирусу крупного рогатого скота обнаруживают в сыворотке крови телят в возрасте до 5 мес [232]. Аналогичной продолжительностью характеризуется пассивный иммунитет при парвовирусной инфекции свиней. Дети, родившиеся от матерей, вакцинированных против кори, становятся чувствительными к этой инфекции к 10-месячно-
му возрасту. При ряде инфекций материнский иммунитет менее продолжителен и эффективен. Материнские антитела не полностью защищали цыплят против болезни Гамборо, даже после ревакцинации кур-несушек инактивированной эмульгированной вакциной. В то же время материнские антитела препятствуют развитию активного иммунитета у таких цыплят, привитых живой вакциной [322]. Иммунизация суточных цыплят инактивированной эмульгированной вакциной против болезни Гамборо, несмотря на наличие материнских антител, сопровождалась развитием выраженного иммунитета [1687].
Устойчивость телят к интраназальному заражению полевым вирусом диареи прямо связана с титром пассивно приобретенных антител. Кроме защиты от респираторной инфекции, материнские антитела защищали телят от виремии. Животные, имевшие колостральные вируснейтрализующие антитела в титре 1:240—1:480, не имели виремии после заражения, вирус из назофаренгиальных проб не выделен. При титре антител 1:60 виремии не установлено, но вирус выделялся из носовой полости в течение 10 дней. Максимальный титр нейтрализующих антител после вакцинации наблюдали у серонегативных животных. У телят с антителами 1:280 повышения титра антител после заражения не отмечено. Колостральные антитела представлены преимущественно IgG 1, титр которых снижается в течение первых 4 недель жизни. Заражение вирусом вызывает повышение титра антител IgG2 даже у телят, имевших материнские антитела IgG 1. Таким образом, пассивно получаемые с молозивом антитела подавляют развитие респираторной инфекции, вызываемой вирусом диареи, хотя и не обеспечивают полной защиты от вируса, так как после заражения происходит образование IgG2. Потребление телятами молозива от иммунных матерей важно не только для предупреждения респираторной инфекции, но и для снижения горизонтального распространения вируса с назофаренгиальными выделениями [811].
Трансплацентарная передача антител плоду зависит, прежде всего, от типа плаценты и играет большую роль у человека, приматов и грызунов, имеющих ге- мохориальную плаценту, у других видов млекопитающих механизм передачи антител зависит от других факторов.
Следует отметить, что у собак и кошек с эндотелиохориальной плацентой трансплацентарно передается только 5—10% всего количества иммуноглобулинов. Эпителиохориальная плацента лошадей и свиней и синдесмохориальная плацента жвачных вообще непроницаемы для иммуноглобулинов, то есть в этом случае передача антител с молозивом - единственный путь пассивной иммунизации.
Интересна взаимосвязь между структурой плаценты и иммуноглобулиновым составом молозива, а также молока. У животных, не обладающих трансплацентарной передачей иммуноглобулинов, в молозиве содержится большое количество антител IgG (80% всех колостральных иммуноглобулинов), в то время как концентрация IgA низкая (15%). Колостральный иммуноглобулин IgG при переходе в секрет молочной железы концентрируется из сыворотки крови. Этот процесс начинается уже в постколостральной фазе и, очевидно, контролируется
гормонами. Следует отметить, что 90% IgA и 70% IgM синтезируются в молочной железе локально плазматическими клетками. У этих видов животных (без трансплацентарной передачи) иммуноглобулины эффективно всасываются через кишечник в течение первых 2—36 ч жизни, и формируется (при достаточном потреблении молозива) пассивно приобретенный системный иммунитет против тех инфекций, в отношении которых матери были иммунны. Однако через несколько суток после родов концентрация иммуноглобулинов, прежде всего IgG, в секрете молочной железы резко снижается. Например, у свиней в этот период IgA становится основным иммуноглобулином молока [139, 169]. Поступающие с молозивом и молоком иммуноглобулины формируют у поросят пассивный системный и местный иммунитет.
Основным классом иммуноглобулина в сыворотке крови и молозиве свиноматок является IgG, доля которого составляет более 80% от суммы иммуноглобулинов всех классов. В молозиве концентрация IgG и IgA примерно в 2,5—4,5 раза выше, чем в сыворотке крови (табл. 19 ).
Через 3 суток после опороса концентрация IgG в молозиве снижается примерно в 30 раз. В молоке свиноматок доминирующим классом является IgA (53—57%), и его концентрация остается практически неизменной до конца лактационного периода. В первые 24-36 часов после рождения поросят иммуноглобулины молозива проникают через незрелые эпителиальные клетки в кишечные капилляры, а затем поступают в кровь. Наибольшее поступление антител в кровь поросят наблюдается при приеме молозива сразу после рождения. Содержащиеся в молозиве ингибиторы протеолитических ферментов предохраняют иммуноглобулины от расщепления. Созревая, эпителиальные клетки кишечника теряют способность пропускать иммуноглобулины в кровь.
Дефицит автономного иммунитета новорожденных компенсируется в некоторой степени IgG-антителами, трансплацентарно передаваемыми из сыворотки крови матери во внутриутробную циркуляцию, но главным образом специфическими факторами лактогенного иммунитета, поступающими в организм новорожденных с молозивом. Разработка и применение нетрадиционных приемов вакцинации против ряда вирусных инфекций человека и животных по схеме: «активная иммунизация матерей — пассивная защита новорожденных» приобретает особый интерес и имеет специфические проблемы.
Таблица 19. Концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови, молозиве и молоке свиноматок [139]
С целью защиты потомства от инфицирования матерей вакцинируют за 4-6
Например, многие вакцины против инфекционного ринотрахеита КРС являются абортогенными, а вакцины против панлейкопении кошек, классической чумы свинеи, диареи КРС, лихорадки долины Рифт и синего языка обладают те- тратогенным действием. Эти нежелательные эффекты обычно наблюдают при первичной вакцинации неиммунных беременных животных.
Основным недостатком естественной пассивной иммунизации является интерференция колостральных антител с индукцией активного иммунитета. Оптимально молодых животных следует вакцинировать, когда исчезнут или почти исчезнут материнские антитела. Однако ожидание может привести к появлению восприимчивости к данной инфекции у некоторой части людей или животных, что особенно опасно при высокой инфицированности окружающей среды или выраженной активности членистоногих переносчиков. Имеется много путей, но нет полностью удовлетворительного решения проблемы, поэтому большинство вакцин применяют в первые 6 месяцев жизни с учетом времени снижения и исчезновения материнских антител.
Другая проблема заключается в том, что молодые животные реагируют на вакцинацию менее выраженным иммунным ответом. Иммуногенность многих вакцин повышается с увеличением возраста прививаемых животных до достиже- ниея периода иммунокомпетентности, который, например, у свиней равняется 70—80 дням.
Материнские антитела у млекопитающих и птиц подавляют иммунный ответ новорожденных на вакцинацию, особенно при использовании живых вакцин. На фоне пассивных антител репликация вакцинного вируса может быть значительно подавлена или вовсе не произойдет. Поэтому иммунизация живой вакциной на фоне материнских антител не даст желаемого эффекта. В таких случаях ее следует проводить после исчезновения или значительного ослабления материнского иммунитета. При использовании инактивированных вакцин материнские антитела не являются столь критическим фактором развития активного иммунитета.
Существующая коревая живая вакцина вызывает иммунитет у серонегативных детей, однако, в случае присутствия материнских антител, иммунитет может не развиваться. Трансплацентарный иммунитет у новорожденных более выражен, если матери перенесли корь, а не были вакцинированы [112]. Подавление материнскими антителами иммуногенности живой вакцины против кори явля-
Таблица 20. Вирусные инфекции, поражающие плоды или эмбрионы животных [1135]
ется серьезной проблемой в ряде стран Африки, где вакцинацию против кори необходимо начинать с 6-месячного возраста, т.е. на фоне материнских антител. Аналогичная ситуация имеет место при применении живых вакцин в промышленном животноводстве и особенно в птицеводстве. Наличие материнских антител существенным образом затрудняет специфическую профилактику классической чумы свиней.
Отрицательное влияние колостральных антител является менее выраженным при иммунизации живыми вакцинами на слизистые оболочки по сравнению с парентеральным введением. Имеются данные, что оральная вакцинация новорожденных способна индуцировать системный и местный иммунитет, несмотря на наличие материнских антител к вирусу [43].
Учитывая актуальность данного явления, было начато изучение возможности преодоления неблагоприятного действия материнских антител с использованием живых генноинженерных вакцин.
В одной из них в качестве вектора использовали вирус везикулярного стоматита, в геном которого был включен ген вируса кори, кодирующий гемагглюти- нин. У вакцинированных крыс на фоне введенных антител к вирусу кори наблюдали специфическую сероконверсию, чего не происходило при введении обычного вируса кори. Аналогичный результат получен при использовании рекомбинантного вируса осповакцины или оспы канареек, в геном которых были вставлены гены вируса чумы собак, кодирующие белки Н (гемагглютинин) и F (белок слияния). Хорьков, содержащих или не содержащих антитела к вирусу чумы собак, вакцинировали рекомбинантными вирусами или обычной вакциной против чумы собак. Наиболее высокие титры у хорьков с материнскими антителами наблюдали при комбинированной интраназальной и парентеральной иммунизации рекомбинантным вирусом [1634].
Материнские антитела (МАТ) могут передаваться с желтком у птиц, через плаценту у приматов или через молозиво и/или молоко у других млекопитающих. Различные виды млекопитающих существенно различаются способом передачи
МАТ, зависящим от строения плаценты. У одних видов она тонкая, имеет 1-3 плацентарных слоя и способна пропускать IgG (но не IgM), и материнский иммунитет передается главным образом этим путем. У человека антитела, например IgG к полиовирусу, могут передаваться трансплацентарно [115]. Однако плацента большинства домашних животных (крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, лошади) более сложная (5-6 слоев) и, вероятно, служит барьером для IgG. У них МАТ передаются новорожденным через молозиво и значительно меньше с молоком. Различные виды млекопитающих различаются по классам и субклассам иммуноглобулинов, которые они передают с молозивом новорожденным (табл. 18).
У человека в молозиве содержатся в основном IgA, а у основных видов сельскохозяйственных животных - IgG. У крупного рогатого скота и овец в молозиве содержится в основном IgG 1, который проникает из сыворотки крови через альвеолярный эпителий молочной железы в последние недели беременности. Селективный транспорт IgG из сыворотки крови через альвеолярный эпителий вымени является функцией Fc-фрагмента молекулы IgG. Большое количество IgG молозива захватывается и перемещается в больших внутрицитоплазматических (пузырьках) везикулах специализированных клеток, расположенных в верхней части тонкого отдела кишечника для передачи в циркулирующую систему новорожденного в неизменном виде. Период, в течение которого происходит передача антител потомству, очень короткий и длится около 48 часов у большинства домашних животных. У птиц также имеется селективная передача IgG от матери потомству. Уровень IgG в желтке яиц составляет 25 г/л. Куры-несушки производят и передают потомству с желтком яиц около 100 г IgG в год. IgG вителлина включаются в циркуляцию с 12 дня инкубации яиц, некоторое количество IgG поступает также в амниотическую жидкость. Период полураспада колостральных антител составляет примерно 21 день у КРС и лошадей, 8—9 дней у собак и кошек.
Через сутки после рождения концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови поросят примерно такая же, как и у их матерей, а иногда и выше. Пассив-
Таблица 18. Передача естественного пассивного иммунитета у некоторых видов млекопитающих [1135]
|
Вид |
Количество слоев плаценты |
Передача антител |
Концентрация иммуноглобулинов в молозиве (г/л) |
||||
|
мать |
плод |
через плаценту |
* через кишечник |
IgG |
IgA |
IgM |
|
|
Человек |
0 |
3 |
+ |
- |
0,3 |
12,0 |
1,2 |
|
КРС |
3 |
3 |
0 |
2 |
36-77 |
4-5 |
3,2-4,9 |
|
Свиньи |
3 |
3 |
0 |
2 |
62 |
10 |
3,2 |
|
Лошади |
3 |
3 |
0 |
2 |
80 |
9 |
4 |
|
Собаки |
1 |
2 |
+ |
2 |
2,0 |
13,5 |
0,3 |
ный иммунитет обеспечивают IgG, период полураспада которых составляет 14—21 день [139]. У людей, приматов, грызунов, собак и кошек основным иммуноглобулином молозива и молока является IgA (~90%) при низкой концентрации IgG. Общее содержание иммуноглобулинов в постколостральную лактацию значительно снижается, однако при этом секреторный иммуноглобулин IgA по- прежнему остается основным [274].
Практически у всех видов новорожденных млекопитающих пассивный локальный иммунитет в кишечнике обеспечивается иммуноглобулинами класса А (за исключением крупного рогатого скота и других жвачных). У них, по-видимо- му, IgA не доминирует ни при активном, ни при пассивном.иммунитете. Существенное значение приобретает IgGl, происходящий из сыворотки крови. Неизвестно, в какой степени у жвачных формируется иммунологическая кооперация GALT — молочная железа, однако логично предположить, что она существует, но не так ярко выражена, как у других видов животных и человека.
Известно, что с молозивом и молоком выделяется большое количество различных клеток. Среди них идентифицированы В- и Т-лимфоциты, а также ней- трофильные лейкоциты. Их функция, особенно у домашних животных, во многом не ясна. Имеются данные, свидетельствующие о возможности передачи клеточных факторов иммунитета новорожденным. Однако пассивная защита телят от ротавирусной инфекции при скармливании в течение первых пяти дней иммунного молозива, свободного от лимфоцитов, была более выраженной, чем пе- роральное введение 107 мононуклеарных клеток, полученных от тех же вакцинированных коров [255].
С целью профилактики неонатальных вирусных инфекций матерей иммунизируют парентерально или локально. В первом случае применяют преимущественно инактивированные, во втором - живые вакцины. Иммунизация матерей зачастую оказывается более эффективной, чем вакцинация новорожденного потомства. Так, парентеральная иммунизация коров инактивированной ротавирусной вакциной серотипа 1 и 2 [1545] или живой рота-, коронавирусной вакциной обеспечивала лактогенную защиту телят от ротавирусной инфекции. В то же время пе- роральное применение телятам той же вакцины не гарантировало их защиты [425].
Перспективным является оральное введение живой вакцины (за исключением жвачных). Колонизация в кишечном тракте аттенуированных вирусов приводит к локальному стимулированию предшественников, антителопродуцирующих клеток, которые в заключительную стадию беременности и во время лактации мигрируют из лимфоидной ткани кишечника в молочную железу. Такой способ иммунизации пригоден для индукции высокого титра антител в молозиве и молоке. Тем самым в равной степени достигается развитие как системного, так и местного иммунитета у новорожденных [169].
На различных экспериментальных моделях убедительно показано, что аппликация антигенов в молочную железу индуцирует синтез специфических иммуноглобулинов класса А и G. При этом антитела образуются наиболее интенсивно у предварительно праймированных животных.
Парентеральное введение антигена матерям стимулирует, как правило, образование и повышение титра сывороточных антител класса IgG и обеспечивает только пассивный системный иммунитет у новорожденных при условии, что они потребляют достаточное количество «иммунного» молозива в первые 12—36 часов жизни.
Продолжительность колострального иммунитета зависит от многих факторов, и прежде всего, от уровня антител у матери, видовой принадлежности потомства, вида инфекции [274]. Уровень колострального иммунитета можно существенно повысить повторной парентеральной иммунизацией матерей или использовать парэнтеральную иммунизацию в сочетании с иммунизацией на слизистые новорожденного потомства. Такая вакцинопрофилактика имеет важное значение при желудочно-кишечных и респираторных вирусных инфекциях.
Эффективной защиты плода in utero можно достичь созданием специфического иммунного статуса организма матери против конкретных инфекций. Такой подход дает возможность избежать трансплацентарного проникновения возбудителя, а в случае инфицирования плода предотвратить его гибель, приводящую к мумификации или абортам, и патологию постнатального развития. Такой способ защиты потомства применяют при профилактике многих вирусных заболеваний телят, ягнят и поросят. Такая иммунизация оказалась эффективной при профилактике вирусного аборта лошадей, болезни Ауески, трансмиссивного гастроэнтерита, парвовирусной инфекции свиней и панлейкопении кошек [274]. Особо важную роль он играет в птицеводстве. С этой целью кур вакцинируют против болезни Гамборо, инфекционного бронхита, энцефаломиелита, вирусного артрита, уток — против гепатита [274, 922] и чумы, а гусей — против парвови- русного энтерита. Если материнская особь вакцинирована перед оплодотворением, в период плодоношения или до яйцекладки, ее иммунитет может пассивно передаваться потомству. Пассивный перенос иммуноглобулинов происходит через желточный мешок (у птиц) или плаценту и молозиво (у млекопитающих). Эффективный материнский иммунитет требует наличия высокого титра антител у матерей против соответствующего возбудителя. Материнский иммунитет у млекопитающих более продолжительный, чем у птиц.
Принято считать, что у большинства видов млекопитающих потеря материнских антител наступает в 6-недельном возрасте. Однако некоторые животные могут к этому времени полностью сохранить пассивный иммунитет или теряют его значительно раньше. Трансовариальная передача антител у птиц во многих случаях обеспечивает эффективную защиту цыплят в течение 3—5 недель после вылупления. Продолжительность материнского иммунитета важно знать, поскольку он может подавлять вакцинальный иммунитет, особенно в случае применения живых вакцин. Материнские антитела к коронавирусу крупного рогатого скота обнаруживают в сыворотке крови телят в возрасте до 5 мес [232]. Аналогичной продолжительностью характеризуется пассивный иммунитет при парвовирусной инфекции свиней. Дети, родившиеся от матерей, вакцинированных против кори, становятся чувствительными к этой инфекции к 10-месячно-
му возрасту. При ряде инфекций материнский иммунитет менее продолжителен и эффективен. Материнские антитела не полностью защищали цыплят против болезни Гамборо, даже после ревакцинации кур-несушек инактивированной эмульгированной вакциной. В то же время материнские антитела препятствуют развитию активного иммунитета у таких цыплят, привитых живой вакциной [322]. Иммунизация суточных цыплят инактивированной эмульгированной вакциной против болезни Гамборо, несмотря на наличие материнских антител, сопровождалась развитием выраженного иммунитета [1687].
Устойчивость телят к интраназальному заражению полевым вирусом диареи прямо связана с титром пассивно приобретенных антител. Кроме защиты от респираторной инфекции, материнские антитела защищали телят от виремии. Животные, имевшие колостральные вируснейтрализующие антитела в титре 1:240—1:480, не имели виремии после заражения, вирус из назофаренгиальных проб не выделен. При титре антител 1:60 виремии не установлено, но вирус выделялся из носовой полости в течение 10 дней. Максимальный титр нейтрализующих антител после вакцинации наблюдали у серонегативных животных. У телят с антителами 1:280 повышения титра антител после заражения не отмечено. Колостральные антитела представлены преимущественно IgG 1, титр которых снижается в течение первых 4 недель жизни. Заражение вирусом вызывает повышение титра антител IgG2 даже у телят, имевших материнские антитела IgG 1. Таким образом, пассивно получаемые с молозивом антитела подавляют развитие респираторной инфекции, вызываемой вирусом диареи, хотя и не обеспечивают полной защиты от вируса, так как после заражения происходит образование IgG2. Потребление телятами молозива от иммунных матерей важно не только для предупреждения респираторной инфекции, но и для снижения горизонтального распространения вируса с назофаренгиальными выделениями [811].
Трансплацентарная передача антител плоду зависит, прежде всего, от типа плаценты и играет большую роль у человека, приматов и грызунов, имеющих ге- мохориальную плаценту, у других видов млекопитающих механизм передачи антител зависит от других факторов.
Следует отметить, что у собак и кошек с эндотелиохориальной плацентой трансплацентарно передается только 5—10% всего количества иммуноглобулинов. Эпителиохориальная плацента лошадей и свиней и синдесмохориальная плацента жвачных вообще непроницаемы для иммуноглобулинов, то есть в этом случае передача антител с молозивом - единственный путь пассивной иммунизации.
Интересна взаимосвязь между структурой плаценты и иммуноглобулиновым составом молозива, а также молока. У животных, не обладающих трансплацентарной передачей иммуноглобулинов, в молозиве содержится большое количество антител IgG (80% всех колостральных иммуноглобулинов), в то время как концентрация IgA низкая (15%). Колостральный иммуноглобулин IgG при переходе в секрет молочной железы концентрируется из сыворотки крови. Этот процесс начинается уже в постколостральной фазе и, очевидно, контролируется
гормонами. Следует отметить, что 90% IgA и 70% IgM синтезируются в молочной железе локально плазматическими клетками. У этих видов животных (без трансплацентарной передачи) иммуноглобулины эффективно всасываются через кишечник в течение первых 2—36 ч жизни, и формируется (при достаточном потреблении молозива) пассивно приобретенный системный иммунитет против тех инфекций, в отношении которых матери были иммунны. Однако через несколько суток после родов концентрация иммуноглобулинов, прежде всего IgG, в секрете молочной железы резко снижается. Например, у свиней в этот период IgA становится основным иммуноглобулином молока [139, 169]. Поступающие с молозивом и молоком иммуноглобулины формируют у поросят пассивный системный и местный иммунитет.
Основным классом иммуноглобулина в сыворотке крови и молозиве свиноматок является IgG, доля которого составляет более 80% от суммы иммуноглобулинов всех классов. В молозиве концентрация IgG и IgA примерно в 2,5—4,5 раза выше, чем в сыворотке крови (табл. 19 ).
Через 3 суток после опороса концентрация IgG в молозиве снижается примерно в 30 раз. В молоке свиноматок доминирующим классом является IgA (53—57%), и его концентрация остается практически неизменной до конца лактационного периода. В первые 24-36 часов после рождения поросят иммуноглобулины молозива проникают через незрелые эпителиальные клетки в кишечные капилляры, а затем поступают в кровь. Наибольшее поступление антител в кровь поросят наблюдается при приеме молозива сразу после рождения. Содержащиеся в молозиве ингибиторы протеолитических ферментов предохраняют иммуноглобулины от расщепления. Созревая, эпителиальные клетки кишечника теряют способность пропускать иммуноглобулины в кровь.
Дефицит автономного иммунитета новорожденных компенсируется в некоторой степени IgG-антителами, трансплацентарно передаваемыми из сыворотки крови матери во внутриутробную циркуляцию, но главным образом специфическими факторами лактогенного иммунитета, поступающими в организм новорожденных с молозивом. Разработка и применение нетрадиционных приемов вакцинации против ряда вирусных инфекций человека и животных по схеме: «активная иммунизация матерей — пассивная защита новорожденных» приобретает особый интерес и имеет специфические проблемы.
Таблица 19. Концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови, молозиве и молоке свиноматок [139]
|
Кровь, секрет молочных желез |
Концентрация иммуноглобулинов различных классов, мг/мл (%) |
||
|
IgM |
IgG |
IgA |
|
|
Сыворотка крови |
2,9(10) |
24,3 (83) |
2,1 (7) |
|
Молозиво |
3,2 (4) |
61,8 (83) |
9,6(13) |
|
Молоко (на 3—7-е сутки после опороса) |
1,2(18) |
1,9(29) |
3,4 (53) |
С целью защиты потомства от инфицирования матерей вакцинируют за 4-6
- “ беРе™lt;™ или за 3-6 недель перед родами или началом яйцекладки. В первом случае защищают эмбрионы и плоды от внутриутробного фицирования, во втором - защищают новорожденных антителами молозива или антителами желтка яиц птиц. Такая защита потомства млекопитающих и птиц в постнатальныи период важна при инфекциях, возникающих в раннем возрасте, особенно в первые недели жизни, когда иммунизация новорожденных не является эффективной [ 1518]. Так как многие живые вакцины обладают абортогенным или тератогенным действием, беременных матерей рекомендуют прививать преимущественно инактивированными вакцинами.
Например, многие вакцины против инфекционного ринотрахеита КРС являются абортогенными, а вакцины против панлейкопении кошек, классической чумы свинеи, диареи КРС, лихорадки долины Рифт и синего языка обладают те- тратогенным действием. Эти нежелательные эффекты обычно наблюдают при первичной вакцинации неиммунных беременных животных.
Основным недостатком естественной пассивной иммунизации является интерференция колостральных антител с индукцией активного иммунитета. Оптимально молодых животных следует вакцинировать, когда исчезнут или почти исчезнут материнские антитела. Однако ожидание может привести к появлению восприимчивости к данной инфекции у некоторой части людей или животных, что особенно опасно при высокой инфицированности окружающей среды или выраженной активности членистоногих переносчиков. Имеется много путей, но нет полностью удовлетворительного решения проблемы, поэтому большинство вакцин применяют в первые 6 месяцев жизни с учетом времени снижения и исчезновения материнских антител.
Другая проблема заключается в том, что молодые животные реагируют на вакцинацию менее выраженным иммунным ответом. Иммуногенность многих вакцин повышается с увеличением возраста прививаемых животных до достиже- ниея периода иммунокомпетентности, который, например, у свиней равняется 70—80 дням.
Материнские антитела у млекопитающих и птиц подавляют иммунный ответ новорожденных на вакцинацию, особенно при использовании живых вакцин. На фоне пассивных антител репликация вакцинного вируса может быть значительно подавлена или вовсе не произойдет. Поэтому иммунизация живой вакциной на фоне материнских антител не даст желаемого эффекта. В таких случаях ее следует проводить после исчезновения или значительного ослабления материнского иммунитета. При использовании инактивированных вакцин материнские антитела не являются столь критическим фактором развития активного иммунитета.
Существующая коревая живая вакцина вызывает иммунитет у серонегативных детей, однако, в случае присутствия материнских антител, иммунитет может не развиваться. Трансплацентарный иммунитет у новорожденных более выражен, если матери перенесли корь, а не были вакцинированы [112]. Подавление материнскими антителами иммуногенности живой вакцины против кори явля-
Таблица 20. Вирусные инфекции, поражающие плоды или эмбрионы животных [1135]
|
Вид животных |
Семейство/род вирусов |
Вид вирусов |
Симптомы |
|
Крупный рогатый скот (КРС) |
Герпесвирусы/ варицелловирусы |
Вирус инфекционного ринотра- хеита КРС |
Гибель эмбрионов, аборты |
|
|
Ретровирусы/ дельтаретровирусы |
Вирус лейкоза КРС |
Инапарантная инфекция, лейкемия |
|
|
Реовирусы/ орбивирусы |
Вирус синего языка |
Гибель эмбрионов, аборты, мертворождение, конгенитальные дефекты |
|
|
Флавивирусы/ пести вирусы |
Вирус вирусной диареи КРС |
Гибель эмбрионов, аборты конгенитальные дефекты, инапарантная инфекция с длительным нбсительством и выделением вируса |
|
Лошади |
Герпесвирусы/ варицелловирусы |
Герпесвирус лошадей 1 |
Гибель эмбрионов, аборты, неонатальная болезнь |
|
|
Артеривирусы/ артеривирусы |
Вирус артериита лошадей |
Гибель эмбрионов, аборты |
|
Свиньи |
Герпесвирусы/ вариелловирусы |
Вирус псевдобешенства |
Гибель эмбрионов, аборты |
|
|
Парвовирусы/ парвовирусы |
Парвовирус свиней |
Гибель эмбрионов, аборты, мумификация, мертворождение, рассасывание плодов, бесплодие |
|
|
Флавивирусы/ флавивирусы |
Вирус японского энцефалита |
Гибель плодов, аборты |
|
|
Флавивирусы/ пестивирусы |
Вирус классической чумы свиней |
Гибель плодов, аборты, конгенитальные дефекты, инапарантная инфекция с длительным носительством и выделением вируса |
|
Овцы |
Реовирусы/ орбивирусы |
Вирус синего языка |
Гибель эмбрионов, аборты, конгенитальные дефекты |
|
|
Буньявирусы/ флебовирусы |
Вирус лихорадки долины Рифт |
Гибель эмбрионов, аборты |
|
|
Буньявирусы/ нейровирусы |
Вирус болезни Найроби овец |
Гибель эмбрионов, аборты |
|
|
Флавивирусы/ пестивирусы |
Вирус пограничной болезни овец |
Конгенитальные дефекты |
|
Вид животных |
Семейство/род вирусов |
Вид вирусов |
Симптомы |
|
Куры |
Пикорнавирусы/ энтеровирусы |
Вирус энцефаломиелита птиц |
Конгенитальные дефекты, гибель эмбрионов |
|
Ретровирусы/ альфаретровирусы |
Вирусы лейкоза/саркомы птиц |
Инапарантная лейкемия, другие признаки |
|
|
Собаки |
Герпесвирусы/ неклассифициро ванные |
Герпесвирус собак |
Перинатальная гибель |
|
Кошки |
Парвовирусы/ парвовирусы |
Вирус панлейкопении кошек |
Церебральная гипоплазия |
|
Ретровирусы/ ретровирусы |
Вирус лейкемии кошек |
Инапарантная лейкемия, гибель плодов |
ется серьезной проблемой в ряде стран Африки, где вакцинацию против кори необходимо начинать с 6-месячного возраста, т.е. на фоне материнских антител. Аналогичная ситуация имеет место при применении живых вакцин в промышленном животноводстве и особенно в птицеводстве. Наличие материнских антител существенным образом затрудняет специфическую профилактику классической чумы свиней.
Отрицательное влияние колостральных антител является менее выраженным при иммунизации живыми вакцинами на слизистые оболочки по сравнению с парентеральным введением. Имеются данные, что оральная вакцинация новорожденных способна индуцировать системный и местный иммунитет, несмотря на наличие материнских антител к вирусу [43].
Учитывая актуальность данного явления, было начато изучение возможности преодоления неблагоприятного действия материнских антител с использованием живых генноинженерных вакцин.
В одной из них в качестве вектора использовали вирус везикулярного стоматита, в геном которого был включен ген вируса кори, кодирующий гемагглюти- нин. У вакцинированных крыс на фоне введенных антител к вирусу кори наблюдали специфическую сероконверсию, чего не происходило при введении обычного вируса кори. Аналогичный результат получен при использовании рекомбинантного вируса осповакцины или оспы канареек, в геном которых были вставлены гены вируса чумы собак, кодирующие белки Н (гемагглютинин) и F (белок слияния). Хорьков, содержащих или не содержащих антитела к вирусу чумы собак, вакцинировали рекомбинантными вирусами или обычной вакциной против чумы собак. Наиболее высокие титры у хорьков с материнскими антителами наблюдали при комбинированной интраназальной и парентеральной иммунизации рекомбинантным вирусом [1634].