|
Альтернатива БЦЖЛ. В. Львова, канд. биол. наук В 1984 году Игорь Леонидович Дикий, ныне профессор, завкафедрой микробиологии
Национальной фармацевтической академии Украины, разработал новый способ получения
вакцинных штаммов микобактерий туберкулеза. Коварство микобактерииВозбудители туберкулеза, Mycobacterium tuberculosis — аэробные, споронеобразующие, неподвижные кислотоустойчивые палочки, не выделяют никаких эндотоксинов, экзотоксинов и гистолитических ферментов. В высушенных капельках слюны или мокроты они могут сохраняться неделями, а во влажных выделениях — месяцами. Разнообразие существующих штаммов впечатляет — один только Нью-Йоркский институт здравоохранения располагает генетическими портретами примерно десяти тысяч штаммов микобактерий из разных стран. Являясь строгими аэробами, микобактерии лучше всего размножаются в тканях с высоким содержанием кислорода. Именно по этой причине реактивация вторичного туберкулеза происходит в верхушках легких. В этой части легких кровь захватывает настолько мало альвеолярного кислорода, что оставшегося количества с избытком хватает для размножения бацилл. Со временем пролиферация бактерий возрастает, и запасы кислорода истощаются. В центре казеозных очагов, лишенных кислорода, размножение бактерий резко замедляется. Но по мере прогрессирования казеоза и разрушения бронхиол доступ кислорода увеличивается, и микробы начинают размножаться с удвоенной силой. Объективности ради надо заметить, что анаэробиоз — не единственная причина существенного уменьшения числа бактерий в очагах воспаления. Важную роль в этом процессе играет и то, что при рН 6,5 под действием липазы происходит высвобождение алифановых кислот, способных разрушать туберкулезные палочки и замедлять процесс их воспроизведения. Что же касается патогенности Mycobacterium tuberculosis, то по современным представлениям она связана с их способностью избегать разрушения макрофагами и индуцировать гиперчувствительность замедленного типа. Этой способностью микобактерии обязаны веществам клеточной мембраны — корд-фактору, сульфатидам, гетерополисахариду LAM и высокоиммуногенному микобактериальному белку температурного шока. Гликолипид, известный как корд-фактор, обладает вирулентными возможностями. О верности такого утверждения свидетельствуют, по меньшей мере, два факта. Во-первых, бациллы, лишенные корд-фактора, утрачивают вирулентность и, во-вторых, при введении очищенного корд-фактора мышам в месте его введения образуется типичная для туберкулеза гранулема. Сульфатиды — поверхностные гликолипиды, содержащие серу, препятствуют слиянию фагосом макрофагов с лизосомами. Гетерополисахарид LAM, сходный по строению с эндотоксинами грамотрицательных бактерий, имеет свою специализацию: он тормозит активацию макрофагов гамма-интерфероном. Под его влиянием макрофаги секретируют туморонекротический фактор (TNF-a) и интерлейкин-10 (IL-10). Один из них, TNF-a, стимулирует развитие лихорадки, снижение веса и повреждение тканей. Другой, IL-10, угнетает индуцированную микобактериями пролиферацию Т-лимфоцитов. Высокоиммуногенный микобактериальный белок температурного шока, напоминающий своим строением белки температурного шока человека, играет определенную роль в аутоиммунных реакциях, вызванных микобактерией. Из-за активации поверхностного бактериального комплемента происходит опсонизация туберкулезной палочки, что существенно облегчает задачу макрофагов по ее захвату. Но ожидаемого уничтожения бактерии внутри макрофага, к сожалению, не происходит — фагоцитоз остается незавершенным. Отечественная вакцинаРазработка оригинального вакцинного штамма «БК-Харьков» началась с анализа существующих способов получения вакцинных штаммов микобактерий туберкулеза. Вывод был однозначен: для аттенуации Mycobacterium tuberculosis целесообразно использовать антибактериальные препараты биологического происхождения, содержащие ненасыщенные жирные кислоты. При этом обмен пассируемой культуры изменится и в бактериальных клетках будут преимущественно накапливаться ненасыщенные жирные кислоты, характерные для авирулентных клеток. На первый взгляд предъявляемым требованиям соответствовал эктерицид — водорастворимый продукт окисления рыбьего жира, обладающий бактериостатическим и бактерицидным эффектом в отношении микобактерий туберкулеза. Проведенные исследования подтвердили правильность сделанного выбора. Действительно, под влиянием невысоких, бактериально неактивных концентраций эктерицида даже при одноразовом культуральном контакте типичный биохимический обмен микобактерий изменялся. В зависимости от концентрации препарата (1%, 5%, 10% и 15% к объему выращивания) изменения проявлялись либо подавлением, либо угнетением активности дегидрогеназ, пероксидазы и каталазы — ферментов, играющих важную роль в цикле Кребса. Одновременно с этим наблюдалось повышение активности внеклеточных и внутриклеточных липаз — ферментов, расщепляющих липиды. В дальнейшем при получении вакцинных штаммов обнаруженная перестройка баланса микобактериальных ферментов послужила химико-биологической основой нового способа аттенуации — искусственного, стойкого ослабления вирулентности микобактерий туберкулеза. Для достижения желаемого эффекта проводилось 67–70-кратное пассирование вирулентного штамма микобактерий туберкулеза на поверхности мясо-пептонно-глицеринового бульона, содержащего последовательно повышающиеся концентрации эктерицида (табл. 1). Схема пассирования штаммов микобактерий туберкулеза на мясо-пептонно-глицериновом бульоне в присутствии эктерицида с целью аттенуации
При такой схеме пассирования используемые концентрации эктерицида, не влияя на культуральные потенции выращиваемых штаммов, существенно (в среднем на 76%) подавляют «деятельность» цикла Кребса — основного «поставщика» энергии бактериальной клетки. Энергетическая недостаточность компенсируется активацией резервных механизмов биохимического обмена за счет утилизации липидов и жирных кислот, в том числе и содержащихся в клеточной стенке. Проявляется такое «переключение» увеличением активности внеклеточных и внутриклеточных микобактериальных эстераз. В результате всех этих изменений меняется и липидный состав пассированных штаммов. По сравнению с исходной вирулентной культурой у них значительно снижается содержание общих липидов и меняется соотношение липидных фракций — туберкулофосфатидов, ацетонорастворимых липидов, высокомолекулярных миколовых кислот и туберкуловосков (схема).
Надо заметить, что способ получения вакцинных штаммов был проверен на шести различных штаммах микобактерий туберкулеза. И во всех случаях эктерицид вызывал однотипные изменения химических, биохимических и иммунологических свойств, которые сохранялись в последующих поколениях микобактерий. (Наследственную необратимость изменений подтвердило многолетнее повторное культивирование пассированных штаммов на элективных питательных средах и параллельные многократные пассажи через организм морских свинок и белых мышей.) Для более детального исследования был выбран пассированный вариант вирулентного референс-штамма УаIIее (впоследствии он был зарегистрирован под авторским названием «БК-Харьков»). Как выяснилось, этот штамм обладает многими положительными свойствами. Штамм «БК-Харьков» персистирует в организме ограниченное время. Он не вызывает специфической клеточно-тканевой реакции ни в зоне введения; ни во внутренних органах. Остаточная вирулентность «БК-Харьков» в восемь раз ниже, чем у БЦЖ. По сравнению с БЦЖ он гораздо больше подвержен завершенному фагоцитозу «неиммунными» макрофагами здоровых, невакцинированных животных. Аллергенные свойства «БК-Харьков» слабо выражены. Причем поствакцинальная аллергия, вызванная введением, после окончания иммунизаторного периода начинает постепенно угасать. Первичная фиксация и «приживление» бактериальных клеток «БК-Харьков» и БЦЖ во внутренних органах животных осуществляются по-разному. При введении штамма «БК-Харьков» дело ограничивается развитием во внутриорганных зонах фиксации макрофагальной реакции без образования эпителиоидных и гигантских клеток. Это означает, что активированные макрофаги способны к уничтожению (или, по выражению специалистов, завершенному фагоцитозу) первично фиксированных вакцинных бактерий. При введении БЦЖ ситуация совсем иная. После вакцинации в органах животных отмечается интенсивное образование и нарастающая пролиферация эпителиоидных клеток, фиксирующих БЦЖ в зоне «приживления» и фагоцитирующих их по незавершенному типу. (Макроскопически это проявляется формированием специфических бугорков.) Со временем на смену эпителиоидным клеткам приходят макрофаги и гигантские клетки. Поэтому не исключено, что эпителиоидные клетки уменьшают остаточную вирулентность БЦЖ и тем самым облегчают задачу макрофагов и гигантских клеток по уничтожению вакцинных клеток. В пользу такого предположения говорит то, что с появлением макрофагов и гигантских клеток микроскопическая картина бугорков постепенно нормализуется. Различие иммунологических свойств «БК-Харьков» и БЦЖ, по всей вероятности, связаны с особенностями липидного состава этих вакцинных штаммов и, прежде всего, с пониженным содержанием туберкулофосфатидов и некоторых типов туберкуловосков в штамме «БК-Харьков» (табл. 2). Основано такое допущение на нескольких хорошо известных фактах. Таблица 2 Липидный состав вакцинных штаммов — «БК-Харьков» и БЦЖ
Во-первых, туберкулофосфатиды в месте введения способны вызывать формирование эпителиоидно-клеточных узелков, подвергающихся центральному казеозу. При внутривенном введении с их «помощью» развивается генерализованное поражение специфическими гранулемами бронхопульмональных лимфатических узлов, легких, печени и других внутренних органов, а при внутрилегочном введении — образование каверн. Во-вторых, воск С, входящий в состав корд-фактора, несет ответственность за кислотоустойчивость, вирулентность и токсичность туберкулезных бактерий. В-третьих, воск В способен повышать восприимчивость животных к туберкулезу. В-четвертых, воск D в месте введения может вызывать воспаление и образование гигантоклеточных и эпителиоидноклеточных гранулем, а при внутривенном введении — формирование каверн. Помимо этого он может индуцировать аллергические реакции немедленного и замедленного типов, в том числе аллергические диссеминированные энцефаломиелиты и артриты. Механизм формирования иммунитета при введении «БК-Харьков» и БЦЖ практически одинаков и сводится к стимуляции специфической и неспецифической противотуберкулезной защиты. Однако стимулирующее влияние вакцинного штамма «БК-Харьков» на фагоцитарную функцию лейкоцитов и макрофагов выражено гораздо ярче: через два месяца после вакцинации «БК-Харьков» у морских свинок наблюдалось пятикратное возрастание способности перитональных макрофагов к завершенному фагоцитозу и трехкратное повышение фагоцитарной активности в сравнении с теми же параметрами морских свинок, вакцинированных БЦЖ. Причем после вакцинации «БК-Харьков» лейкоциты и макрофаги сохраняют высокую активность по крайней мере в течение девяти последующих месяцев. Стимулирующее действие БЦЖ проявляется лишь в первые два-три месяца после вакцинации. Выявленные различия «БК-Харьков» и БЦЖ можно объяснить следующим образом. Многочисленные исследования убедительно доказали, что иммунизация увеличивает активность макрофагов лишь в отношении тех возбудителей, из которых была приготовлена вакцина. В частности, фильтраты макрофагов животных, вакцинированных БЦЖ бактерицидно активны исключительно в отношении микобактерий туберкулеза. Для стафилококка они никакой опасности не представляют. Словом, специфический бактериотропизм «иммунных» макрофагов налицо. И обусловлен он, по-видимому, тем, что «захват» возбудителя, инициированный вакцинацией, для захватчика-макофага, впрочем, как и для самого микроорганизма, не проходит бесследно. По иронии судьбы, попав внутрь макрофага, возбудитель мобилизует макрофагальные ферменты, способные его уничтожить — макрофаг переходит в «иммунное» состояние. Химический состав вакцинного штамма БЦЖ (в том числе липидный состав клеточных оболочек) и вирулентных микобактерий не имеют существенных отличий. Поэтому «иммунный» макрофаг, стремясь преодолеть мощную липидную оболочку, начинает «наращивать» активность эстераз. Но, к сожалению, физиологический «потолок» ферментативной активности не позволяет довести начатое дело до конца и разрушить бактериальную клетку. Иными словами, действие вакцинация БЦЖ сводится к повышению устойчивости макрофагов к деструктивному действию фагоцитированных бактерий. Сами же «иммунные» макрофаги не способны к завершенному фагоцитозу клеток БЦЖ и вирулентных микобактерий. В клетках штамма «БК-Харьков» структурных липидов намного меньше, чем в БЦЖ (табл. 2). Это создает благоприятные условия для липолитической обработки фагоцитированных клеток «БК-Харьков» и для активации определенных макрофагальных ферментов. Словом, вакцина «БК-Харьков» оказывает более выраженное воздействие на фагоцитарную функцию макрофагов, что, скорее всего, и обеспечивает более высокий уровень поствакционального иммунитета, сообщаемого этой противотуберкулезной сывороткой. Высокая эффективность вакцины «БК-Харьков» была подтверждена в опытах на животных: через два месяца после вакцинации практически у всех морских свинок и кроликов отмечалась невосприимчивость к вирулентным культурам микобактерий, тогда как защитный эффект БЦЖ не превышал 89,5% (табл. 3). Различия в выраженности протективного эффекта двух вакцин в отдаленные сроки после вакцинации тоже свидетельствовали в пользу «БК-Харьков» (табл. 3). Таблица 3 Сравнительные данные об иммуногенной активности «БК-Харьков» и БЦЖ при экспериментальном туберкулезе
Производственные испытания на поголовье крупного скота в эпидемиологически неблагополучных районах подтвердили высокую эффективность вакцины и положительные свойства вакцины «БК-Харьков», обнаруженных в ходе экспериментальных исследований — ее специфическую безвредность и слабую аллергенность, биологически нивелированную остаточную вирулентность и ограниченное во времени персистирование вакцинных клеток в организме телят.
© Провизор 1998–2022
|
Грипп. Прививка от гриппа
Нужна ли вакцинация?
Как и чем лечить кашель?
Безрецептурные лекарства при сухом и влажном кашле Устойчивость микробов к антибиотикам →
Помогает ли одежда из шелка лечить экзему?
Что лучше развивает ребёнка — книжки с картинками или с текстом? О безопасности автокресел для детей в возрасте от 4 до 12 лет
Аллергический ринит
Забеременеть в 40 Лечение бесплодия. Обзор существующих вариантов Аденома простаты. Как и чем лечить ? |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|