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: T H 1, T H 2, T H 3, T H 0, 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
Pasivní Druhy imunity 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
Tradiční Druhy adjuvans 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
Fyziologická Pasivní imunita 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