Классификация вакцин и их характеристика

Существует несколько групп вакцинных препаратов: живые вакцины, убитые (инактивированные) и субъединичные вакцины, химические вакцины, анатоксины, рекомбинантные вакцины, вакцины с искусственным адъювантом. При этом вакцины для профилактики бактериальных инфекций представлены почти во всех вышеперечисленных группах.

Классификация вакцин и их характеристика

а) Живые вакцины. Живые вакцины представляют собой взвесь вакцинных штаммов микроорганизмов (бактерий, вирусов, риккетсий), аттенуированных в искусственных или естественных условиях. Штаммы для приготовления живых аттенуированных вакцин могут быть получены разными путями.

1. Методом подбора генетически близких видов микроорганизмов. Такие вакцины получили название дивергентных (вакцина Дженера против натуральной оспы, вакцина для профилактики сыпного тифа, полученная из риккетсий— возбудителей крысиного тифа).

2. Путем отбора мутантов с ослабленной вирулентностью, возникающей под воздействием необычной для микроба температуры культивирования, изменения состава питательной среды, в результате пассирования через организм животных и т. д. Таким способом были получены вакцины против туберкулеза, сибирской язвы, бруцеллеза. Л. Пастер, пассируя вирус уличного бешенства, взятый от больной собаки, через мозг кролика, после 133 пассажей получил virus fixe, который используется для приготовления антирабической вакцины.

3. Методом генной инженерии, который используется для встраивания в геном вакцинного штамма ДНК чужеродного антигена. Такие вакцины получили название векторных рекомбинантных вакцин. Они индуцируют иммунитет к векторному вакцинному штамму и встроенному в его геном чужеродному гену. Примером таких вакцин может служить оспенная вакцина, в которую введен ген, кодирующий HBs-антиген гепатита В.

Наряду с генетически закрепленной утратой патогенных свойств и потерей способности вызывать у человека инфекционное заболевание живые вакцинные штаммы сохраняют способность размножаться в месте введения, а в дальнейшем — в регионарных лимфатических узлах и внутренних органах. Вакцинальная инфекция продолжается несколько недель без клинических проявлений заболевания и приводит к формированию иммунитета к патогенным штаммам микроорганизмов.

Лишь в единичных случаях могут возникать вакцинно-ассоциированные заболевания, связанные с остаточной вирулентностью вакцинного штамма, реверсией его вирулентных свойств и наличием у привитого иммунодефицитного состояния. В этом случае появляются клинические признаки инфекционного заболевания, против которого проведена прививка.

Живые вакцины имеют ряд преимуществ перед убитыми и химическими вакцинами. Они создают прочный и длительный иммунитет, по напряженности приближающийся к постинфекционному иммунитету. Для создания прочного иммунитета во многих случаях достаточно одной инъекции вакцины. Такие вакцины могут вводиться в организм достаточно простым способом, например, путем скарификации или приема per os.

Для обеспечения безопасности живых вакцин необходимо иметь генетически стабильный гомогенный аттенуированный штамм и проводить постоянный контроль реверсии вирулентности возбудителя. В связи с тем, что действующим началом вакцин являются живые микроорганизмы, следует строго соблюдать требования, обеспечивающие сохранение жизнеспособности микроорганизмов и специфической активности препарата. Большинство живых вакцин выпускается в сухом лиофилизированном виде. Такие вакцины имеют достаточно длительный (до года и более) срок годности. Живые вакцины следует хранить и транспортировать при температуре 4-8°С. Замораживание не оказывает существенного влияния на их активность.

В живых вакцинах нет консервантов; при работе с ними следует строго соблюдать правила асептики. Нарушение целости ампул и потеря вакуума приводит к инактивации препарата в связи с проникновением воздуха и влаги. Ампулы с трещинами и измененным внешним видом их содержимого подлежат уничтожению.

При вскрытии ампул, растворении вакцин и обработке инструментария следует избегать воздействия на препарат высокой температуры и дезинфицирующих средств, инактивирующих микроорганизмы. При накожном применении вакцины кожу обрабатывают спиртом или эфиром, вакцину наносят после испарения жидкостей.

За 1-2 дня до применения живых вакцин и на протяжении 7 недель после вакцинации следует избегать применения антибиотиков, сульфаниламидов и иммуноглобулинов, которые могут снижать эффект вакцинации вследствие своих бактерицидных свойств.

б) Убитые (инактивированные) вакцины. Убитые вакцины готовятся из инактивированных высоковирулентных и высокоиммуногенных штаммов бактерий и вирусов, имеющих полный набор необходимых антигенов. Для инактивации возбудителей их нагревают при 56-58°С, обрабатывают формалином, ацетоном, спиртом, которые обеспечивают надежную инактивацию и минимальное повреждение структуры антигенов. Высушивание вакцин обеспечивает высокую стабильность препаратов и снижает концентрацию некоторых примесей (формалина, фенола). Храниться вакцины должны при температуре 4-8°С, замораживание жидких убитых вакцин ведет к уменьшению активности препаратов и повышению их реактогенности за счет выхода отдельных компонентов в жидкую фазу. Эффективность убитых вакцин по сравнению с живыми в целом более низкая, но при повторном введении они создают достаточно стойкий иммунитет, предохраняя привитых от заболевания или уменьшая его тяжесть. Применяются убитые вакцины чаще всего парентерально. Следует отметить, что иммунитет, создаваемый инактивированными вакцинами, имеет тенденцию к угасанию, поэтому препарат необходимо вводить несколько раз (обычно 2-3) с последующей ревакцинацией. Трудности производства инактивированных вакцин заключаются в необходимости строгого контроля за полнотой инактивации.

Корпускулярные бактериальные вакцины характеризуются высокой реактогенностью. Субъединичные расщепленные вакцины (сплит-вакцины) лишены липидов, хорошо переносятся и обладают достаточной иммуногенной активностью.

в) Химические вакцины. Химические вакцины состоят из антигенов, полученных из микроорганизмов различными, преимущественно химическими, способами. Основной принцип получения химических вакцин заключается в выделении протективных антигенов, обеспечивающих развитие надежного иммунитета, и освобождении этих антигенов от балластных веществ, например, методом ферментативного переваривания с последующим осаждением спиртом или сернокислым аммонием и очисткой путем диализа. Химические вакцины характеризуются слабой реактогенностью, могут вводиться в больших дозах и многократно. Применение адъювантов усиливает эффективность вакцин. Химические вакцины, особенно сухие, устойчивые к влиянию внешней среды, хорошо стандартизируются и могут применяться в различных ассоциациях, направленных одновременно против ряда инфекций.

г) Анатоксины. Анатоксины готовятся из экзотоксинов различных видов микробов. Токсины подвергаются обезвреживанию формалином, при этом они не теряют иммуногенные свойства и способность вызывать образование антител (антитоксинов). Очищенный от балластных веществ и концентрированный анатоксин сорбируют на гидроксиде алюминия. В случае недостаточной инактивации анатоксина могут возникать признаки интоксикации, характерные для данного заболевания.

Анатоксины обеспечивают формирование антитоксического иммунитета, который, естественно, уступает иммунитету, образующемуся после перенесенного заболевания, и не предотвращают развития бактерионосительства. В связи с этим не прекращаются попытки создания более сложных вакцин, содержащих кроме анатоксина другие антигены бактерий.

д) Рекомбинантные вакцины. Рекомбинантная технология открыла новые перспективы в создании вакцин. К сожалению, из вакцин календаря прививок лишь рекомбинантная вакцина против гепатита В заняла прочное место в прививочной практике.

Получение рекомбинантных вакцин включает следующие этапы: клонирование генов, обеспечивающих синтез необходимых антигенов, введение этих генов в вектор, введение векторов в клетки-продуценты (вирусы, бактерии, грибы и пр.), культивирование клеток in vitro, отделение антигена и его очистка.

В конце культивирования следует определять процент клеток, содержащих вектор. К вирусу-вектору предъявляются строгие требования: он должен иметь достаточную степень аттенуации, не обладать онкогенной активностью, не вызывать побочных явлений.

Рекомбинантные вакцины безопасны, достаточно эффективны, для их получения применяется высокоэффективная технология; они могут быть использованы для разработки комплексных вакцин, создающих иммунитет одновременно против нескольких инфекций.

е) Вакцины с искусственными адъювантами. Принцип создания таких вакцин заключается в использовании естественных антигенов и синтетических носителей.

Известно, что при высокой степени очистки антигена его иммуногенная активность уменьшается. Стремление создать вакцины из высокоочищенных гомогенных антигенов привело к необходимости применения адъювантов. Адъювант — вещество, неспецифически усиливающее иммунный ответ на антигены.

Классификация адъювантов по их происхождению:
1. Минеральные адъюванты: минеральные коллоиды, растворимые соединения, кристаллоиды.
2. Растительные адъюванты: сапонины.
3. Микробные адъюванты: корпускулярные и субъединичные структуры, белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы, липополисахаридобелковые комплексы.
4. Цитокины и пептиды со свойствами цитокинов: естественные цитокины, пептиды.
5. Синтетические вещества: полинуклеотиды (поли—А: У, поли—И: Ц и пр.), пептиды, гликопептиды (мурамилдипептид и его производные), липопептиды, полиэлектролиты (полианионы, поликатионы).
6. Препараты тимусного происхождения (Т—активин, тималин, тимоптин, тимактид, тимостимулин, вилозен).
7. Препараты костномозгового происхождения: миелопид и его пептиды.
8. Сложные искусственные адъювантные системы (липосомы, микрокапсулы и пр.).

Стимулирующее свойство адъюванта проявляется при условии одновременного введения с антигеном или незадолго до его введения. При многократном введении вакцины с адъювантом значение последнего в большой степени утрачивается.

Механизмы действия адъювантов. Универсальных адъювантов нет, каждый из них имеет свои особенности. Существуют два основные способа действия адъювантов: один направлен на изменение свойств антигена, другой—на стимуляцию функций иммунной системы организма.

Влияние адъювантов на свойства антигена определяется изменением структуры, молекулярного веса, полимерности, растворимости и других физико-химических параметров последнего.

Иммуногенность вакцин находится в прямой зависимости от размера и полимерности молекул антигена, а иммуногенность низкомолекулярных антигенов (гаптенов)—от их эпитопной плотности. В связи с этим вещества, не изменяющие физико-химическое состояние антигена (агар-агар, декстран, крахмал, полисахариды, нейтральные соли, соединения, не сорбирующие антигены и пр.), обладают слабым адъювантным действием.

В использовании адъювантов нуждаются высокоочищенные вакцины из бактериальных лизатов, анатоксины, рекомбинантные и синтетические вакцины.

Действие адъювантов зависит от исходного иммунного статуса, предшествующего вакцинации. Адъюванты меняют динамику развития иммунитета—ускоряют развитие, повышают уровень, увеличивают длительность сохранения последнего. Характерны длительный подъем и медленное снижение напряженности иммунитета. Надежный иммунитет достигается малыми дозами антигена и малым числом инъекций препарата.

Адъюванты в зависимости от их свойств стимулируют гуморальный или клеточный иммунитет либо одновременно оба вида иммунитета. Например, полный адъювант Фрейнда способствует преимущественно развитию клеточного иммунитета, а неполный адъювант и минеральные сорбенты—образованию антител. Возможны сочетания адъювантов в одном препарате. Полный адъювант Фрейнда является таким примером, он содержит два вида стимулирующих веществ: масло и микробактерии. Сложные смеси адъювантов не всегда дают желанный эффект, резервные способности организма не являются безграничными.

Трудно разделить адъюванты по их способности усиливать различные виды иммунитета (противоинфекционный, противоопухолевый и пр.), так как иммунологические механизмы развития устойчивости достаточно однотипны. Но адъювант может менять характер иммунного ответа. Например, низкомолекулярный антиген может вызвать толерантность или временную супрессию иммунного ответа, в то время как его введение в смеси с адъювантами вызывает, как правило, стимуляцию этого ответа.

Адъюванты действуют следующим образом:
— создают «депо» антигена, замедляют его всасывание;
— вызывают воспалительную реакцию;
— усиливают реакцию со стороны лимфатических узлов;
— изменяют физико-химические свойства антигена;
— усиливают синтез белков;
— активируют систему комплемента;
— повышают процессинг и презентацию антигена Т-клеткам;
— усиливают функции вспомогательных клеток;
— ускоряют транспорт антигена к иммунокомпетентным клеткам;
— стимулируют пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность Т- и В-клеток и их взаимодействие;
— стимулируют образование цитокинов.

Одним из вариантов таких вакцин является гриппозная вакцина, состоящая из белков вируса гриппа (гемагглютинина и нейроаминидазы) и искусственного стимулятора — полиоксидония, обладающего выраженными адъювантными свойствами. Вакцина внедрена в практику здравоохранения.

ж) Комплексные вакцины. Особенно следует выделить комплексные вакцинные препараты, представляющие собой, фактически, смесь вакцин против различных инфекций. В практике здравоохранения применяются два способа комбинирования вакцин: истинная комбинация — смешивание, а в случае несовместимости антигенов — использование шприцев, имеющих две камеры, позволяющие последовательно вводить компоненты; комплексные химические вакцины и анатоксины могут быть адсорбированы на гидрате алюминия или фосфате кальция.

Классическим примером комплексной вакцины является АКДС—вакцина, представляющая собой смесь дифтерийного, столбнячного анатоксинов и коклюшной вакцины. В настоящее время арсенал комбинированных вакцин постоянно растет. Так, помимо АКДС, имеются следующие комбинации: АКДС + инактивированная полиомиелитная вакцина; АКДС + вакцина против гепатита В; АКДС + вакцина против гепатита В + вакцина из Haemophilus influenzae В; АКДС + Haemophilus influenzae В + инактивированная полиомиелитная вакцина; АКДС с бесклеточным коклюшным компонентом + вакцина из Haemophilus influenzae В и т.д.

Существует также ряд других комбинированных вакцин: вакцина против гепатита А+В, гриппозная вакцина из трех циркулирующих штаммов вируса гриппа, трехвалентная полиомиелитная (живая, инактивированная) вакцина, пневмококковая вакцина, включающая 23 серотипа пневмококка, менингококковая вакцина из антигенов двух серотипов менингококка, комплексные вакцины из условно-патогенных микроорганизмов, живая комплексная вакцина для профилактики кори, паротита и краснухи. Эта тривакцина выпускается также в комбинации с живыми вакцинами против ветряной оспы или полиомиелита.

В России разработка комплексных вакцин проводится крайне недостаточно, до сих пор нет столь необходимой для практики здравоохранения отечественной тривакцины для профилактики кори, паротита и краснухи.

- Вернуться в оглавление раздела "Медицинская микробиология"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 19.08.2019

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.