Obecné zákonitosti imunologického procesu a základy použití biopreparátů v ochraně zvířat Zdeněk Pospíšil, Petr Lány, František Treml, Dagmar Zendulková Ústav infekčních chorob a mikrobiologie FVL VFU Brno
Imunologický proces • Soubor pochodů v organizmu, jejichž cílem je zjednodušeně: - Obrana makroorganizmu proti choroboplodným mikroorganizmům • Způsob obrany: - rozpoznat „své“ a „cizí“ a pomocí specifických buněk a protilátek to „cizí“ zneškodnit
Stav, kdy je organizmus schopen zajistit ochranu imunita • Kromě ochrany proti patogenním bakteriím, virům a parazitům zajišťuje také: • Imunitní dohled - průběžné odstraňování starých poškozených či zmutovaných buněk • Autotolerance - tolerance vůči vlastním tkáním
Hlavní lymfatické orgány tkáně, které se podílejí na zajištění imunity
• Primární lymfatické orgány – kostní dřeň, thymus, u ptáků Fabriciova burza. Místo vzniku, diferenciace a zrání imunokompetentních buněk.
• Sekundární lymfatické orgány – slezina, lymfatické uzliny, tonsily, apendix, Peyerovy plaky ve střevě.
Buňky imunitního systému • Podstatnou část imunitního systému tvoří různé druhy bílých krvinek (leukocyty) – pocházejí z pluripotentních kmenových buněk přítomných v kostní dřeni.
• Z nich vznikají dvě linie – myeloidní (monocyty, eozinofily, bazofily) – lymfoidní (NK buňky, lymfocyty B a T)
• Z B lymfocytů se tvoří plazmatické buňky, tvořící protilátky.
Druhy imunitních mechanismů • Nespecifická imunita (obrana) – vrozená, evolučně starší, účinná proti mnoha patogenům
• Specifická imunita – získaná, po setkání s konkrétním antigenem • humorální imunita • buňkami zprostředkovaná imunita
Nespecifická imunita 1/4 • Je vlastní každému jedinci, je dědičná • Reaguje na přítomnost většiny škodlivin rychle, řádově v minutách • Má 2 složky - buněčnou a humorální • Buněčná složka – kůže, sliznice, sekrety, exkrety – lymfatický systém – zánět a fagocytóza
Fagocytóza 2/4 • Pohlcování cizích částic, eliminace • Neutrofilní a eozinofilní granulocyty • Monocyty - jejich tkáňová forma makrofágy • Chemotaxe - interleukin 8 • Likvidace - baktericidní látky • Příprava pro imunokompetentní buňky
Zánět 3/4 • Cílem zánětu je eliminace poškozujících faktorů • Klasické projevy – rubor, tumor, dolor, calor, functio laesa
• • • • •
Zvýšení průtoku krve Zvýšení propustnosti cévní stěny Migrace leukocytů Zvýšená sekrece cytokinů Buněčná infiltrace zánětlivého ložiska
Humorální složka 4/4 • Ústřední úlohu hrají – interleukin a další cytokiny – komplement
• Další systémy – koagulační systém - trombin, plazmin – interferony - α, β a γ, produkované buňkami infikovanými některými viry
Specifická imunita • Zahrnuje získanou ochranu proti jednomu druhu nebo skupině patogenů • Výsledek reakce imunokompetentních buněk na podaný antigen • Většinou jde o faktory nedědičné
Antigen • Je látka, kterou jedinec (buňka) dovede specificky rozpoznat jako cizí a dokáže na ni specificky reagovat • Dobrými imunogeny jsou většinou – bílkoviny, glykoproteiny, komplexní polysacharidy
• Špatné imunogeny – fosfolipidy, glykolipidy, jednoduché polysacharidy – hapteny - malé molekuly - nutná vazba na nosič
Specifická imunitní odpověď • Začíná vazbou antigenu na specifický receptor na povrchu imunokompetentní buňky • Nejdůležitějšími dvěma skupinami imunokompetentních buněk jsou – B lymfocyty – T lymfocyty
• B lymfocyty – zajišťují humorální imunitu – po styku s antigenem se mění na lymfoblasty – některé z nich se potom mění na plazmatické buňky, které tvoří protilátky – jiné se mění v paměťové buňky (tvoří protilátky při nové infekci) – B buňky nesou na svém povrchu imunoglobuliny
• T lymfocyty – zajišťují buňkami zprostředkovanou imunitu – mají zásadní úlohu při eliminaci buněk, infikovaných intracelulárními patogeny – regulují vývoj B lymfocytů na plazmatické buňky, produkující protilátky
• Řada T buněk – T h(elper), T s(upresorové), T c(ytotoxické), T k(illery), T dth(opožděná přecitlivělost) – dnes značeno: TH1, TH2, TH3, TH0, NK atd.
Protilátky • Především v gamaglobulinové frakci krevního séra a na povrchu B lymfocytů • Jsou tvořeny plazmatickými buňkami • Stavba imunoglobulinové molekuly – čtyři polypeptidové řetězce; dva těžké (H), dva lehké (L), spojené disulfidickými můstky tvaru písmene Y
Typy protilátek • IgG, IgM, IgA, IgD, IgE • IgG tvoří 80 % sérového imunoglobulinu, neutralizují toxiny, viry, usnadňují fagocytózu aglutinací a opsonizací mikrobů a aktivují komplement • IgM - tvoří se hlavně po prvním kontaktu organismu s antigenem
• IgA se nachází většinou v sekretech (mléko, sliny, slzy, hlen) – chrání sliznice vazbou mikroorganismů – zabraňuje adhezi mikroorganismů – usnadňuje jejich eliminaci
• Ve střevech jej chrání tzv. sekreční komponenty • IgE - nachází se u alergických chorob • IgD - na povrchu většiny B lymfocytů, asi jako receptor pro rozpoznávání antigenů
Druhy imunity • Pasivní – především kolostrem (žloutkový váček u ptáků) – podáním protilátek (hyperimunní séra) – u některých zvířat rovněž přestupem protilátek přes placentu (primáti, hlodavci, šelmy+člověk) – Důležité: u skotu, prasat a koní protilátky přes placentu neprostupují
• Aktivní – po infekci – po vakcinaci
K navození imunity a ochraně proti infekcím se používají: • VAKCÍNY vakcinace - první vakcinace - Jenner 1796 (1798) - první hromadné využití v praxi – Pasteur 80. léta devatenáctého století • SPECIFICKÁ ANTISÉRA
Vakcinace • Cíl: zvýšení specifické imunity vůči infekčnímu agens • Předpoklad – – – –
kvalitní vakcína správná aplikace imunologicky vyzrálý jedinec zdravý, nestresovaný jedinec bez pasivně přijatých protilátek
Typy vakcín • Tradiční vakcíny (I. generace) – inaktivované – živé atenuované
• Vakcíny II. generace – subjednotkové (antigen purifikovaný nebo syntetický) – rekombinantní – markerové s deletovaným genem – vektorové s nosičem
• Vakcíny III. generace - DNA vakcíny
Inaktivované vakcíny • Umrtvený mikroorganismus; nevyvolává onemocnění • Inaktivovaný toxin - toxoid, anatoxin • Nižší imunitní odezva, proto se přidává adjuvans – hydroxid hlinitý, Freundovo adjuvans, minerální oleje, saponin, muramyl dipeptid
• Bezpečnější než živé vakcíny; nižší imunitní odezva, proto nutná revakcinace
Živé vakcíny • Obsahují živé oslabené viry či bakterie • Atenuace (oslabení) patogenů dlouhodobým pasážováním • Nevyvolávají onemocnění • Dobrá protilátková odezva i buňkami zprostředkovaná imunita • Potencionální nebezpečí zvratu ve virulentní kmen
Subjednotkové vakcíny • Obsahují jeden nebo několik klíčových imunogenních antigenů • Získávání tradiční kultivací i synteticky • Výhoda: imunita jen proti žádanému antigenu, ne proti balastním látkám • Nevýhoda: nízká imunogennost • Proto nosiče typu ISCOMů, liposomů či mikrosférických částic
Deletované (markerové) vakcíny • Většinou u virů, z jejichž genomu byl odstraněn jeden nebo více genů • Výhody: – možnost vývoje živé avirulentní vakcíny – navození humorální i buněčné imunity – rozlišení postinfekčních a postvakcinačních protilátek; využití v ozdravovacích programech
• Nevýhody: – ztráta virulence může znamenat ztrátu protekce
Princip markerové vakcíny • Možnost rozlišení postvakcinačních a postinfekčních protilátek • Chybí část virionu
Kompletní virus terénní kmen - vyvolává tvorbu protilátek proti všem glykoproteinům
Markerový (deletovaný) virus vakcinační kmen - nevyvolá protilátky proti glykoproteinu E
Rekombinantí (subjednotkové) vakcíny • Antigeny jsou produkovány bakterií, do které byl vnesen gen pro produkci požadovaného antigenu • Výhody: – cílená imunitní odezva na vybraný antigen – snadná velkovýroba
• Nevýhody: – stereochemie antigenu může být změněná – navozená imunita je kratší
Rekombinatní (vektorové) vakcíny • Gen pro produkci protektivního antigenu vnesen do nepatogenního viru (vektora) – obsahuje jak antigeny vektora, tak i příslušný antigen
• Výhody: – příprava vakcíny u málo imunogenního druhu – nehrozí nebezpečí zvratu – možnost přípravy kombinovaných vakcín
• Nevýhody: – potencionální nebezpečí vlastního vektora
DNA vakcíny • Neobsahují antigenní proteiny, ale DNA kódující protekční antigeny infekčního ag. – Ty se tvoří přímo v buňkách hostitele
• Výhody: – nadějné: vysoce imunogenní, stabilní, dlouhodobá stimulace organismu
• Nevýhody: – doposud malé zkušenosti, obavy z inzerce do genomu hostitele – navození imunopatologických reakcí
Druhy adjuvans • Tradiční – minerální - hydroxid hlinitý – olejové emulze
• Nového typu - cílené – liposomy – ISCOMy – mikročástice • biodegradabilní • nebiodegradabilní
Adjuvans - stimulační látky • Mikrobiální produkty – stěny G+ bakterií (MDP, cord-faktor) – stěny G- bakterií (LPS - lipid A) – produkty hub (glukany, lentinan, bestatin)
• Povrchově aktivní látky – saponin - Quil A, emulgátory
• Cytokiny – IL 2, IL 12
Aplikace vakcín • Subkutánně nebo intramuskulárně (nejčastěji) • Intravenózně - většinou při hyperimunizacích • Intradermálně – výhoda nižší vakcinační dávky, dobrá stimulace imunity buněčného typu
• Imunizace na sliznicích (perorální, intranazální, intrakonjunktivální) – především u živých virových vakcín
• Vhodné aplikační schéma (doba aplikace a revakcinace)
Nežádoucí postvakcinační reakce • Lokální reakce – místní dráždění, tvorba granulomu, infekce
• Systémové reakce – antigen specifické (alergie, anafylaxe - po předchozím podání ) – anafylaktoidní - bez přímé souvislosti s antigenem – horečnatého typu
• Aborty • Imunosuprese
Příčiny nežádoucích reakcí 1/2 • Samotná vakcína – – – – – – –
antigenní komponenty adjuvans zbytky kultivačních médií kontaminace přetrvávající virulence nedostatečná inaktivace nevhodně skladovaná vakcína
Příčiny nežádoucích reakcí 2/2 • Stav vakcinovaného zvířete – – – – –
zvýšená reaktibilita interkurentní infekce inkubační, prodromální stádium infekce imunodeficience stres a jiné oslabení
Pasivní imunita • Fyziologická – kolostrální imunita u savců (u ptáků ze žloutkového váčku) – chrání proti sepsi a systémovým infekcím – laktogenní imunita - především u prasat po celou dobu kojení
• Uměle navozená – rekonvalescentní séra – hyperimunní séra
Pasivní imunoprofylaxe • Léčebné i preventivní podávání již hotových protilátek • Výhoda: – specifická chráněnost nastupuje již krátce po aplikaci
• Nevýhoda: – krátkodobé trvání
Příklady vakcín • Největší výrobce vakcín v ČR: Bioveta Ivanovice – řada vakcín, např: • KOLIBIN – vakcína proti rota, korona a koliinfekcím novorozených telat • TRICHOBEN – vakcína proti trichofytóze skotu • ERYSAN – vakcína proti července prasat a dlouhá řada dalších pro malá i velká (hospodářská) zvířata
Veterinární diagnostika Kromě vakcín se na imunologickém základě připravuje i řada diagnostických souprav, nejčastěji • ELISA soupravy k průkazu – protilátek – antigenu
• Další soupravy k – imunofluorescenční diagnostice – imunoprecipitačnímu průkazu protilátek – rychlé aglutinační testy a řada dalších
