Клеточные и молекулярные механизмы иммуностимуляции и вакцинации

Министерство здравоохранения и социального развития

государственное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования

Санкт-Петербургская государственная 
химико-фармацевтическая академия

                                                           

Кафедра  Биохимии

 

 

 

 

 

Клеточные и молекулярные механизмы

иммуностимуляции и вакцинации

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                

                                                                                                      

 

 

Санкт-Петербург, 2012

 

Оглавление

1. Введение  ( цель работы).   ( с.3)
2. История вакцинации и иммуностимуляции. (с.4-5)
3. Классификация вакцин. (с.5-6)
4. Характеристика вакцин.  (с.5-8)
5. Клеточные и молекулярные механизмы вакцинации и иммуностимуляции.(с.8-9)
6. Осложнения, возникающие после вакцинации. (с.9-13)
7. Список литературы. (с.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение  (цель работы).

Интерес к иммуностимулирующей терапии, имеющей длительную историю, резко возрос в последние годы и связан с проблемами инфекционной патологии и онкологии. Специфическое лечение и профилактика, основанная на вакцинации, действенны при ограниченном числе инфекций. При таких инфекциях, как кишечные и грипп, эффективность вакцинации остается недостаточной. Высокий процент смешанных инфекций, полиэтиологичность многих делают создание специфических препаратов для иммунизации против каждого из возможных возбудителей не реальным. Введение сывороток или иммунных лимфоцитов оказывается эффективным только на ранних этапах инфекционного процесса. Кроме того, сами вакцины в определенные фазы иммунизации способны подавлять сопротивляемость организма к инфекциям. Также известно, что в связи с быстрым увеличением числа возбудителей, обладающих множественной устойчивостью к антимикробным средствам, с высокой частотой ассоциированных инфекций, резким повышением иммунизации способны подавлять сопротивляемость организма к L-формам бактерий и значительным количеством серьезных осложнений эффективная антибиотикотерапия становится все более сложной. Течение инфекционного процесса осложняется, а трудности терапии существенно усугубляются при поражении иммунной системы и механизмов неспецифической защиты. Эти нарушения могут быть генетически обусловлены или же возникают вторично под влиянием разнообразных факторов. Все это делает актуальной проблему иммуностимулирующей терапии. С широким введением асептики, обеспечивающей предупреждение занесения микроорганизмов в операционную рану, началась научно обоснованная профилактика инфекций в хирургии. Прошло всего восемьдесят шесть лет, а учение об инфекции в хирургии проделало большой и сложный путь. Открытие и широкое применение антибиотиков обеспечили надежную профилактику нагноений операционных ран.

Клиническая иммунология - молодой раздел медицинской науки, но уже первые результаты ее применения в профилактике и лечении открывают широкие перспективы. Пределы возможностей клинической иммунологии полностью предвидеть пока трудно, но уже сейчас с уверенностью можно сказать - в этом новом разделе науки врачи приобретают могучего союзника в профилактике и лечении инфекций.

 

 

 

 

 

 

 

2. История вакцинации и иммуностимуляции.

Начало развития иммунологии относится к концу XVIII века и связано с именем Э. Дженнера, впервые применившего на основании лишь практических наблюдений впоследствии обоснованный теоретически метод вакцинации против натуральной оспы. Открытый Э. Дженнером факт лег в основу дальнейших экспериментов Л. Пастера, завершившихся формулировкой принципа профилактики от инфекционных заболеваний - принцип иммунизации ослабленными или убитыми возбудителями.

Развитие иммунологии долгое время происходило в рамках микробиологической науки и касалось лишь изучения невосприимчивости организма к инфекционным агентам. На этом пути были достигнуты большие успехи в раскрытии этиологии ряда инфекционных заболеваний. Практическим достижением явилась разработка методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний в основном путем создания различного рода вакцин и сывороток. Многочисленные попытки выяснения механизмов, обусловливающих устойчивость организма против возбудителя, увенчались созданием двух теорий иммунитета - фагоцитарной, сформулированной в 1887году И.И.Мечниковым, и гуморальной, выдвинутой в 1901году П.Эрлихом.

Начало XX века - время возникновения другой ветви иммунологической науки - иммунологии неинфекционной. Как отправной точкой для развития инфекционной иммунологии явились наблюдения Э. Дженнера, так для неинфекционной - обнаружение Ж. Борде и Н. Чистовичем факта выработки антител в организме животного в ответ на введение не только микроорганизмов, а вообще чужеродных агентов. Свое утверждение и развитие неинфекционная иммунология получила в созданном И. И. Мечниковым в 1900г. учении о цитотоксинах - антителах против определенных тканей организма, в открытии К.Ландштейнером в 1901году антигенов человеческих эритроцитов.

Результаты работ П. Медавара (1946) расширили рамки и привлекли пристальное внимание к неинфекционной иммунологии, объяснив, что в основе процесса отторжения чужеродных тканей организмом лежат тоже иммунологические механизмы. И именно дальнейшее расширение исследований в области трансплантационного иммунитета привлекло к открытию в 1953 году явления иммунологической толерантности - неотвечаемости организма на введенную чужеродную ткань.

3. Классификация вакцин.

 Вакцины (Vaccines) - препараты, предназначенные для создания активного иммунитета в организме привитых людей или животных. Основным действующим началом каждой  вакцины  является иммуноген, т. е. корпускулярная или растворенная субстанция, несущая на себе химические структуры, аналогичные компонентам возбудителя заболевания, ответственным за выработку иммунитета.

В зависимости от природы иммуногена  вакцины  подразделяются на:

цельномикробные или цельновирионные, состоящие из микроорганизмов, соответственно бактерий или вирусов, сохраняющих в процессе изготовления свою целостность;

химические  вакцины  из продуктов жизнедеятельности  микроорганизма  (классический пример - анатоксины) или его интегральных компонентов, т.н. субмикробные или субвирионные  вакцины;

генно-инженерные  вакцины, содержащие продукты экспрессии отдельных генов микроорганизма, наработанные в специальных клеточных системах;

химерные, или векторные  вакцины, в которых ген, контролирующий синтез протективного белка, встроен в безвредный  микроорганизм  в расчете на то, что синтез этого белка будет происходить в организме привитого и, наконец,

синтетические вакцины, где в качестве иммуногена используется химический аналог протективного белка, полученный методом прямого химического синтеза.

4 . Характеристика вакцин.

В свою очередь среди цельномикробных (цельновирионных)  вакцин  выделяют инактивированные, или убитые, и живые аттенуированные. У первых возможность проявления патогенных свойств  микроорганизма  надежно устраняется за счет химической, термальной или иной обработки микробной (вирусной) взвеси, другими словами, умерщвления возбудителя болезни при сохранении его иммунизирующей активности; у вторых - за счет глубоких и стабильных изменений в геноме  микроорганизма, исключающих вероятность возвращения к вирулентному фенотипу, т.е. реверсии. Эффективность живых  вакцин  определяется в конечном счете способностью аттенуированного  микроорганизма  размножаться в организме привитого, воспроизводя иммунологически активные компоненты непосредственно в его тканях. При использовании убитых  вакцин иммунизирующий эффект зависит от количества иммуногена, вводимого в составе препарата, поэтому с целью создания более полноценных иммуногенных стимулов приходится прибегать к концентрации и очистке микробных клеток или вирусных частиц.

Корпускулярные вакцины

- представляют собой бактерии  или вирусы, инактивированные химическим (формалин, спирт, фенол) или физическим (тепло, ультрафиолетовое облучение) воздействием. Примерами корпускулярных  вакцин  являются: коклюшная (как  компонент АКДС и Тетракок), антирабическая, лептоспирозная, гриппозные цельновирионные, вакцины против энцефалита, против  гепатита А (Аваксим), инактивированная  полиовакцина (Имовакс Полио, или  как компонент вакцины Тетракок).

Химические вакцины

  Содержат компоненты клеточной  стенки или других частей возбудителя, как например в ацеллюлярной  вакцине  против коклюша, коньюгированной  вакцине  против гемофильной инфекции  или в  вакцине  против менингококковой  инфекции.

 

   Химические вакцины создаются из антигенных компонентов, извлеченных из микробной клетки. Выделяют те антигены, которые определяют иммуногенные характеристики  микроорганизма. К таким  вакцинам  относятся: полисахаридные  вакцины (Менинго А+С, Акт-ХИБ, Пневмо 23, Тифим Ви), ацеллюлярные коклюшные  вакцины.

Биосинтетические  вакцины

            В 80-е годы зародилось новое  направление, которое сегодня успешно  развивается, - это разработка биосинтетических  вакцин  -  вакцин  будущего.

 Биосинтетические  вакцины  - это  вакцины, полученные методами  генной инженерии и представляют  собой искусственно созданные  антигенные детерминанты  микроорганизмов. Примером может служить рекомбинантная  вакцина  против вирусного гепатита B,  вакцина  против ротавирусной  инфекции. Для их  получения  используют  дрожжевые клетки в культуре, в которые встраивают вырезанный  ген, кодирующий выработку необходимого  для  получения   вакцины  протеин, который затем выделяется в  чистом виде.

             На современном этапе развития  иммунологии как фундаментальной  медико-биологической науки стала  очевидной необходимость создания  принципиально новых подходов  к конструированию  вакцин  на  основе знаний об антигенной  структуре патогена и об иммунном  ответе организма на патоген и его компоненты.

            Биосинтетические  вакцины  представляют  собой синтезированные из аминокислот  пептидные фрагменты, которые соответствуют  аминокислотной последовательности  тем структурам вирусного (бактериального) белка, которые распознаются иммунной  системой и вызывают иммунный  ответ. Важным преимуществом синтетических  вакцин  по сравнению с традиционными  является то, что они не содержат  бактерий и вирусов, продуктов  их жизнедеятельности и вызывают  иммунный ответ узкой специфичности. Кроме того, исключаются трудности  выращивания вирусов, хранения и  возможности репликации в организме  вакцинируемого в случае использования  живых  вакцин. При создании данного  типа  вакцин  можно присоединять  к носителю несколько разных  пептидов, выбирать наиболее иммуногенные  из них для коплексирования  с носителем. Вместе с тем, синтетические  вакцины менее эффективны, по  сравнению с традиционными, т.к. многие  участки вирусов проявляют вариабельность  в плане иммуногенности и дают  меньшую иммуногенность, нежели  нативный вирус. Однако, использование  одного или двух иммуногенных  белков вместо целого возбудителя  обеспечивает формирование иммунитета при значительном снижении реактогенности  вакцины  и ее побочного действия.

Векторные (рекомбинантные) вакцины

            Вакцины, полученные методами генной  инженерии. Суть метода: гены вирулентного  микроорганизма, отвечающий за синтез  протективных антигенов, встраивают  в геном какого - либо безвредного  микроорганизма, который при культивировании  продуцирует и накапливает соответствующий  антиген. Примером может служить  рекомбинантная  вакцина  против  вирусного гепатита B,  вакцина  против ротавирусной инфекции. Наконец, имеются положительные результаты  использования т.н. векторных  вакцин, когда на носитель - живой рекомбинантный  вирус осповакцины (вектор) наносятся  поверхностные белки двух вирусов: гликопротеин D вируса простого герпеса  и гемагглютинин вируса гриппа  А. Происходит неограниченная репликация  вектора и развивается адекватный  иммунный ответ против вирусной  инфекции обоих типов. Действие отдельных компонентов микробных, вирусных и паразитарных антигенов проявляется на разных уровнях и в разных звеньях иммунной системы. Их результирующая может быть лишь одна: клинические признаки заболевания - выздоровление - ремиссия - рецидив - обострение или другие состояния организма. Так, в частности, АДС - через 3 недели после ее введения детям приводит к возрастанию уровня Т-клеток и увеличению содержания ЕКК в периферической крови, поливалентная бактериальная  вакцина  Lantigen B стимулирует антителообразование Ig A в крови и слюне, но самое главное, что при дальнейшем наблюдении у вакцинированных отмечено уменьшение числа случаев заболевания, а если они и возникали, то протекали легче. Клиническая картина болезни, т.о. является наиболее объективным показателем вакцинации.

             Рекомбинантные  вакцины  - для  производства этих  вакцин  применяют  рекомбинантную технологию, встраивая  генетический материал  микроорганизма  в дрожжевые клетки, продуцирующие  антиген. После культивирования  дрожжей из них выделяют нужный  антиген, очищают и готовят вакцину. Примером таких  вакцин  может  служить  вакцина против гепатита В (Эувакс В).

Рибосомальные  вакцины

            Для  получения  такого вида  вакцин  используют рибосомы, имеющиеся  в каждой клетке. Рибосомы - это  органеллы, продуцирующие белок  по матрице - и-РНК. Выделенные рибосомы  с матрицей в чистом виде  и представляют  вакцину. Примером  может служить бронхиальная и  дизентерийная вакцины  (например, ИРС-19, Бронхо-мунал, Рибомунил).

На сегодняшний день существуют многочисленные определения различных реакций, которые могут иметь место вследствие вакцинации. В частности: "неблагоприятные реакции", "нежелательные реакции", "побочные эффекты", и т.д. В связи с отсутствием общепризнанных определений, возникают разночтения при оценке таких реакций у вакцинируемых. Это вызывает необходимость выделения критерия, позволяющего дифференцировать реакции на введение вакцин. На наш взгляд, таким критерием является возможность проведения бустерной иммунизации или ревакцинации у пациента, имевшего какие-либо проявления после введения вакцины.