Поиски вакцин против сибирской язвы. Поиски вакцины против сибирской язвы. Поиски вакцины против сибирской язвы

• Название: Поиски вакцины против сибирской язвы
• Анкор: Поиски вакцин против сибирской язвы
• Дата: 09.04.2023
• Размер: 116 Kb.
• Имя файла: Поиски вакцины против сибирской язвы.doc
• Тип: Доклад; #1048474

ДОКЛАД

на тему «Поиски вакцины против сибирской язвы»

Омск – 2021

Оглавление

Глава 1. История открытия сибирской язвы 3

1.1 Определение сибирской язвы 3

1.2 Открытие сибирской язвы 3

1.3 Характеристика возбудителя 5

1.4 Типы сибирской язвы и источники заражения возбудителем 6

1.5 Симптомы сибирской язвы 8

Глава 2. Поиски вакцины против сибирской язвы 11

Список литературы 16

Глава 1. История открытия сибирской язвы

1.1 Определение сибирской язвы

Сибирская язва — серьезное инфекционное заболевание, вызываемое грам-позитивными палочковидными бактериями Bacillus anthracis. Возбудители сибирской язвы обычно находятся в почве и поражают домашних и диких животных по всему миру. Хотя эта болезнь редко встречается в США, люди могут заболеть сибирской язвой в случае контакта с зараженными животными или продуктами. Контакт с возбудителем сибирской язвы может привести к серьезному заболеванию как у людей, так и у животных.

Сибирская язва — не заразная болезнь, что означает, что она не передается подобно простуде или гриппу.

Наиболее распространена сибирская язва в сельскохозяйственных регионах Центральной и Южной Америки, Центральной и Юго-Западной Азии, Южной и Восточной Европы, а также в странах Карибского бассейна.

1.2 Открытие сибирской язвы

Описания болезни с признаками сибирской язвы известны с древних времён. Однако приоритет в установлении болезни, свойственной животным и человеку с карбункулёзными признаками, отличающиеся от чумы принадлежит русским врачам, работавшим на Алтае Абраму Эшке и Никите Ножевщикову (1758 г.), которые представили подробное научное описание болезни. В конце 18 века Паллас П.С. описал эту болезнь на Урале, вдоль реки Иртыш. Русский учёный Андреевский С.С. в 1788 году, после 3-х летней экспедиции в Челябинском округе представил русской медицинской коллегии работу «О сибирской язве», которая содержала карту распространения болезни, описание признаков у человека и животных, доказал её тождественность у человека и животных. Ему принадлежит авторство в названии болезни «Сибирская язва» по месту её изучения. В дальнейшем, до установления этиологии болезнь была описана врачами в России (Петерсон И.,1790; Гамалея М.Л., 1792; Хотовицкий С.Ф., 1831), Европе (Уден Ф.,1807; Гейрот Ф.,1807; Эллизен, 1807).

 Впер­вые возбудитель об­на­ру­жили К.Да­вэн и Райе (Фран­ция) в 1850 г. в кро­ви по­гиб­ших овец с признаками сибирской язвы в виде ни­те­вид­ных, не­под­виж­ных палочек, но их зна­че­ние ос­та­валось не­вы­яс­нен­ным и только в 1863 г. авторы окон­ча­тель­но ус­та­но­вили, что обнаруженная палочка являлась причиной заболевания овец си­бир­ской яз­вой. Этот год счи­та­ют офи­ци­аль­ной да­той от­кры­тия ба­цил­лы си­бир­ской яз­вы.

         В 1876 немецкий микробиолог Роберт Ко­х сообщил, что обнаруженные при сибирской язве палочки являются микроорганизмом, способным размножаться делением в питательных средах и окончательно установил этиологию сибирской язвы.

В это же время (1877 г.) Л.Пастер получил чистую культуру возбудителя сибирской язвы, доказав при этом длительное сохранение «заразного начала» в почве. Впервые он создал вакцину против сибирской язвы.

В Рос­сии куль­ту­ру си­би­ре­яз­вен­но­го мик­ро­ба впер­вые по­лу­чил В.К.Вы­со­ко­вич (1882), а в 1883 году Ценковский Л.С. впервые в России создал вакцину для овец, положив тем самым начало вакцинопрофилактики животных против сибирской язвы.

Современная история исследований возбудителя сибирской язвы, создания средств диагностики и вакцин в России связана с такими именами ветеринарных микробиологов как Терентьев Ф.А., Колесов С.Г., Коляков Я.Е., Бакулов И.А.

В прошлом и в настоящее время сибирскую язву регистрировали на всех континентах, в отдельных регионах болезнь приобретала характер эпизоотий (Африка, страны Ближнего Востока, Юго-Восточной Азии). В России, до революции 1917 года число вспышек было в среднем 35 тысяч ежегодно, а в отдельные годы (1889-1890 г.г.) - 146-100 тысяч, соответственно. По данным Департамента ветеринарии в 1997 году в России установлен 21 неблагополучный пункт.

1.3 Характеристика возбудителя

 По современной классификации по Берджи (1986) воз­бу­ди­тельси­бир­ской яз­вы от­но­сит­ся к группе зоонозных болезней, свойственных преимущественно животным, но передающихся в соответственных условиях и человеку, к порядку Eubacterisales, се­мей­ст­ву Bacillaceae, ро­ду Bacillus, типовому виду Bacillus anthracis.

Bacillus anthracis - неподвижная, грам-положительная, спорообразующая аэробная палочка, длиной 5-8 мкм, толщиной 1-1,5 мкм, часто соединяющиеся в цепочки по 2-4 членика или в виде нитевидных волокон.

В организме восприимчивых животных и человека, а также при росте на богатых белком искусственных питательных средах образует капсулу, что характерно для вирулентных штаммов. Споры образуются при неблагоприятных для жизнедеятельности вегетативной формы условиях — вне организма, и могут долго сохраняться при самых неблагоприятных условиях.  Вегетативные формы неустойчивы во внешней среде, быстро погибают при нагревании и кипячении, под действием обычных дезинфицирующих средств.

Bacillus anthracis размножается на обычных питательных средах при температуре 35-37⁰С. При температуре ниже 12⁰С и выше 45⁰С бациллы не растут. Оптимальная рН среды 7,2-7,6. В жидких средах (мясо-пептонный бульон, бульон Мартена, бульон Хоттингера) наблюдают на дне пробирки рост в виде хлопьев ваты, при этом бульон остается прозрачным; в твёрдых средах, на МПА (мясо-пептонный агар) образует колонии с волнистыми краями, напоминающие «голову медузы». При выращивании в средах, содержащих пенициллин, бациллы выглядят в виде шаров (феномен «жемчужного ожерелья»). В результате внесения бацилл уколом в столбик 10-12 % желатины, на 2-5 сутки наблюдают разжижение желатины (форма ёлочки, затем воронки).

Различают R-формы, S-формы и переходные формы. Вирулентные капсульные штаммы бациллы, размножаясь на твёрдых питательных средах, содержащих сыворотку, формируют колонии S-формы, авирулентные, бескапсульные -R-формы.

Bacillus anthracis - уникальный патоген для животных и человека. Впервые занесённый в какую-либо местность он может укорениться и сохранять угрозу для вспышек болезни на многие десятилетия. 

1.4 Типы сибирской язвы и источники заражения возбудителем

Тип заболевания, проявляющегося у человека, зависит от способа попадания сибирской язвы в организм. Обычно сибирская язва попадает внутрь через кожу, легкие или ЖКТ. Все виды сибирской язвы могут в итоге распространиться по организму и вызвать смерть, если не будет проведено лечение антибиотиками.

1. 
   Кожная форма сибирской язвы
   

Когда споры сибирской язвы попадают на кожу, обычно через порез или царапину, у человека может развиться кожная форма сибирской язвы. Это может произойти, когда человек контактирует с зараженными животными или продуктами, например, шерстью или шкурой. Кожная форма сибирской язвы обычно проявляется на голове, шее, предплечьях и кистях. Она поражает кожу и ткань возле места заражения. Кожная форма сибирской язвы — самая распространенная форма заболевания, которая также считается наименее опасной. Инфекция обычно развивается через 1–7 дней после заражения. Отсутствие лечения людей с кожной формой сибирской язвы может привести к летальным исходам в количестве равном или меньше 20%. Однако при соответствующем лечении практически все пациенты с кожной формой сибирской язвы выживают.

2. 
   Легочная форма сибирской язвы
   

Когда человек вдыхает споры сибирской язвы, то у него может развиться легочная форма этого заболевания. Люди, работающие на производстве шерсти, бойнях и кожевенных заводах, могут вдохнуть споры при работе с зараженными животными или их продуктами. Легочная форма сибирской язвы начинается преимущественно в грудных лимфоузлах, прежде чем распространиться по всему организму, в итоге вызывая серьезные проблемы с дыханием и шок. Легочная форма сибирской язвы считается самой опасной. Инфекция обычно развивается в течение недели после заражения, но инкубационный период может длиться до двух месяцев. Без лечения выживает только около 10–15% пациентов с легочной формой сибирской язвы. Однако при агрессивном лечении уровень выживания составляет около 55%.

3. 
   Желудочно-кишечная форма сибирской язвы
   

Если человек съест сырое или недостаточно приготовленное мясо животного, зараженного сибирской язвой, у него может развиться желудочно-кишечная форма заболевания. Оказавшись в желудке, споры сибирской язвы поражают верхний ЖКТ (глотку и пищевод), желудок и кишечник. Желудочно-кишечная форма сибирской язвы очень мало распространена в США. Инфекция обычно развивается через 1–7 дней после заражения. Без лечения более половины пациентов с желудочно-кишечной формой сибирской язвы умирает. Однако при надлежащем лечении 60% пациентов выживает.

4. 
   Инъекционная форма сибирской язвы
   

Недавно среди инъекционных героиновых наркоманов Северной Европы выявили еще одну форму сибирской язвы. О появлении этого типа инфекции ни разу не сообщали в США. Симптомы иногда напоминают кожную форму сибирской язвы, однако инфекция может локализироваться глубоко под кожей или в мышце, получившей инъекцию наркотика. Инъекционная форма сибирской язвы может распространяться по организму быстрее. Ее труднее выявлять и лечить. Заражение кожи и участков инъекции может быть вызвано многими другими распространенными бактериями, поэтому такие инфекции у наркоманов не обязательно означают, что это сибирская язва.

Крайне редко люди заражаются от укуса насекомого.

1.5 Симптомы сибирской язвы

Симптомы сибирской язвы зависят от типа инфекции. Инкубационный период может длиться от одного дня до более чем двух месяцев. Все типы сибирской язвы при отсутствии лечения могут распространяться по организму и вызывать серьезное заболевание и даже смерть.

Симптомы кожной формы сибирской язвы:

• 
  Скопление небольших пузырьков или припухлостей, которые могут чесаться
  
• 
  Вокруг поражения может возникать припухлость
  
• 
  Безболезненное кожное поражение (язва) с черным центром, которое появляется после небольших пузырьков или припухлостей. Чаще всего поражению подвержены лицо, шея или руки
  

Симптомы легочной формы сибирской язвы:

• 
  Повышенная температура и озноб
  
• 
  Дискомфорт в области грудины
  
• 
  Одышка
  
• 
  Спутанность сознания или головокружение
  
• 
  Кашель
  
• 
  Тошнота, рвота или желудочные боли
  
• 
  Головная боль
  
• 
  Потливость (часто сильная)
  
• 
  Повышенная утомляемость
  
• 
  Ломота в теле
  

Симптомы желудочно-кишечной формы сибирской язвы:

• 
  Повышенная температура и озноб
  
• 
  Опухание шеи или шейных лимфоузлов
  
• 
  Боль в горле
  
• 
  Боль при глотании
  
• 
  Охриплость
  
• 
  Тошнота и рвота, особенно рвота с кровью
  
• 
  Диарея или диарея с кровью
  
• 
  Головная боль
  
• 
  Жар (покраснение лица) и красные глаза
  
• 
  Боль в желудке
  
• 
  Обмороки
  
• 
  Опухание брюшной полости (желудка)
  

Симптомы инъекционной формы сибирской язвы:

• 
  Повышенная температура и озноб
  
• 
  Скопление небольших пузырьков или припухлостей, которые могут чесаться, появляются в месте инъекции наркотика
  
• 
  Безболезненное кожное поражение с черным центром, которое появляется после пузырьков или припухлостей
  
• 
  Припухлость вокруг поражения
  
• 
  Развитие абсцессов глубоко под кожей или в мышце, куда был введен наркотик
  

Сибирской язвой нельзя заразиться от другого человека как простудой или гриппом. В редких случаях сообщается о передаче кожной формы сибирской язвы от человека к человеку, поскольку выделения из поражений на коже могут быть заразными.

Сибирская язва у животных характеризуется следующими особенностями:

• 
  короткий инкубационный период, обычно не превышающий 3—4 дня;
  

• 
  выраженная клиника в виде тяжёлого лихорадочного состояния, упадка сердечно-сосудистой деятельности, менингеальных явлений, кровавой диареи и рвоты;
  
• 
  стремительное развитие инфекционного процесса, заканчивающегося гибелью животных в течение, как правило, первых 2—3 суток.
  

Крупный рогатый скот и лошади: как правило протекает остро и подостро. Характеризуется: (септическая форма) резким повышением температуры, апатией, снижением продуктивности, отеками головы, шеи и подгрудка; (кишечная форма) апатией, отказом от корма, кровавой диареей и рвотой, тимпанией. Свиньи: (ангинозная форма) встречается только у свиней и протекает бессимптомно; изменения можно обнаружить только при ветеринарно-санитарной экспертизе туш по характерному катарально-геморрагическому воспалению лимфатических узлов.

Глава 2. Поиски вакцины против сибирской язвы

Роберт Кох в 1876 году первым выделил чистую культуру возбудителя сибирской язвы, что дало очевидное преимущество в изучении данного возбудителя. В 1881 году Луи Пастер, в ходе наблюдений и экспериментов установивший, что B. Anthracis утрачивает способность продуцировать споры при температуре 42-43°С, создал первую в мире противосибиреязвенную вакцину путем аттенуации (ослабления) изначально вирулентного штамма. Культивирование проводилось при повышенной температуре, с ежедневным определением её вирулентности в опытах на лабораторных животных. В ходе эксперимента были получены две культуры различной степени ослабления, получившие название I и II вакцины Пастера. Опыт, поставленный на ферме Pouilly-le-Fort в мае 1881 года, показал высокую эффективность вакцины: ни одно из вакцинированных животных не погибло после заражения вирулентным штаммом, в то время как в контрольной группе погибли или тяжело переболели все.

Несмотря на то, что вакцины Пастера использовались во всем мире, они обладали существенными недостатками. Штаммы сохраняли один из основных факторов патогенности – капсулообразование, за счет чего некоторые серии вакцины обладали повышенной вирулентностью. Отмечались случаи заболевания животных от введенной вакцины. В связи с этим различными исследователями были предприняты попытки дальнейшей аттенуации возбудителя и получения новых, более эффективных и менее опасных вакцин.

Это привело к получению I и II вакцин Ценковского в 1883 году, вакцины Ланге в 1891, которые долгое время применялись на территории Российской империи и, впоследствии, СССР. Для них была характерна сниженная, в сравнении с вакцинами Пастера, реактогенность. Использование в качестве основы при изготовлении вакцин капсульных штаммов сибиреязвенного микроба

неизбежно приводило к высокому проценту поствакциональных осложнений в сериях вакцин с повышенной экспрессией этого признака и создавало риск заболевания специалистов, проводивших специфические профилактические мероприятия.

Но, несмотря на все недостатки, иммунизация животных вакцинами приводила к существенному снижению заболеваемости скота и людей, в связи с чем развитие вакцинопрофилактики сибирской язвы на продолжительное время было сконцентрировано на усовершенствовании методов проведения вакцинации. Так, для вакцин Ценковского не раз изменялась рецептура вводимого препарата, кратность и сезоны ее применения.

В Северной Америке, где вакцины на основе штаммов Пастера использовались на протяжении более полувека, они также были неоднократно модифицированы аналогичным образом: споры заключались в глицерин, что повышало иммуногенность вакцины и позволяло снизить число доз с двух до одной. С целью предотвращения развития инфекционного процесса, за счет развития реакции в месте введения вакцины, в ее состав стали добавлять сапонин в различных концентрациях (от 1 до 10%). Кроме того, были продолжены работы по дальнейшей аттенуации штамма, что привело к существенному снижению вирулентности для кроликов, вплоть до ее полной потери.

В совокупности, все вышеописанные мероприятия приводили к снижению риска осложнений и повышению иммуногенности вакцин, но не решали главной проблемы – остаточной вирулентности капсульных штаммов. Прогресса в этом направлении удалось добиться лишь к середине 30-х годов ХХ века, когда было убедительно доказано отсутствие связи между продукцией капсулы и иммуногенностью возбудителя. К тому времени были созданы среды, позволявшие с легкостью обнаруживать продукцию капсулы, и доказано, что авирулентные штаммы не вырабатывают капсулу на этой среде. В результате в 30-40-х годах появилось сразу несколько живых вакцин на основе аттенуированных бескапсульных штаммов.

Наконец, в 1940 году, используя успешный опыт получения авирулентных штаммов в других странах, Н.Н. Гинсбург выделил бескапсульный мутант, названный СТИ-1, от культуры вирулентного штамма «Красная Нива». После того, как в опытах была доказана его безвредность и высокая иммуногенность для кроликов и овец, было запущено производство вакцины, состоящей из взвеси спор в 30%-ном растворе глицерина. Вакцины на основе СТИ-1 более 40 лет использовались для иммунизации человека и животных на территории СССР, однако с 1972 года в культурах штамма стали наблюдатьпроцессы диссоциации и

снижение иммуногенности. В 80-х годах прошлого века положение ухудшилось, что привело к практике двукратного введения вакцины СТИ.

Изменение свойств штамма СТИ-1 и низкая иммуногенность вакцин на основе штаммов СТИ-1 и Шуя-15 обусловили необходимость создания новой, более эффективной вакцины против сибирской язвы. В 1983-1986 гг. во ВНИИВВиМ была создана и апробирована вакцина на основе штамма No55, выделенного из трупа свиньи, и представляющего собой природно ослабленный бескапсульный штамм. Штамм не обладал реверсибельностью при прямых пассажах на чувствительных животных, был однороден и обладал сниженной, в сравнении со СТИ-1, реактогенностью. Вакцины на его основе и в настоящее время используются для поголовной вакцинации животных на всей территории Российской Федерации и ряда стран СНГ.

В последние десятилетия с учетом накопленных знаний о биологии возбудителя и развития научно-технического прогресса разработку иммунопрепаратов против сибирской язвы ведут в следующих направлениях:

1. Создание рекомбинантных вакцин на основе близкородственных сапрофитов,

различных про- и эукариотических векторов и генно-модифицированных растений.

Вакцины на основе близкородственных сапрофитов разрабатываются еще с середины 80-х годов прошлого века, однако успехи на этом поприще сомнительны ввиду более низкой продукции антигена (в сравнении с живыми вакцинами) и примесей белков самого сапрофита, не способствующих выработке иммунитета к сибирской язве. Оригинальный опыт использования для разработки рекомбинантных вакцин генно-модифицированных растений был продемонстрирован на табаке, в геном хлоропластов которого был встроен ген, отвечающий за продукцию ПА. Инъекция полученного и очищенного ПА из этих растений защитила всех мышей от заражения летальной дозой токсина. Данное направление представляет особый интерес в области разработки пероральных вакцин, однако все разработки в данный момент являются сугубо академическими в силу высокой нестабильности получаемых продуктов;

2. Выделение клонов вакцинных штаммов, обладающих специфическими свойствами. На фоне широко применения антимикробных препаратов в животноводстве, а также при лечении сибирской язвы возникает необходимость создания вакцин, способных индуцировать выработку напряженного иммунитета на фоне проводимой антибиотикотерапии. С этой целью в Ставропольском НИПЧИ были получены несколько штаммов-мутантов (СТИ-ПР-3, СТИ-ПР-4, СТИ-АР и др.), устойчивых к различным антимикробным препаратам. Для решения проблем остаточной вирулентности и реактогенности штаммов исследователи планируют использовать подходы, основанные на отборе мутантов, продуцирующих исключительно один из компонентов сибиреязвенного токсина, либо неспособных активировать ПА для его соединения с летальным или отечным фактором. Подобные разработки, в первую очередь, направлены на создание безопасной для человека живой вакцины, но потенциально могут быть задействованы и для нужд сельского хозяйства.

3. Поиск новых авирулентных штаммов, перспективных в качестве вакцинных. О продолжающейся эволюции возбудителя сибирской язвы и несовершенстве применяемых на территории РФ вакцин на основе штамма 55-ВНИИВВиМ свидетельствует вовлечение в эпизоотический процесс вакцинированных животных. Это, в свою очередь делает актуальными работы по поиску новых штаммов на основе авирулентных бескапсульных вариантов сибиреязвенного микроба. Открытие дополнительных белков-иммуногенов, не входящих в состав токсина, но увеличивающих продукцию антител к нему, позволяет сосредоточить поиск на штаммах, обладающих усиленной продукцией данных компонентов.

4. К середине 1990-х гг. сформировалось еще одно направление профилактики заболеваний сибирской язвой – ДНК-вакцинация. Этот принципиально новый подход основан на способности нуклеиновых кислот существовать несколько недель и даже месяцев в цитоплазме клеток организма-хозяина, не встраиваясь в его геном, но поддерживая синтез закодированных в них белков. Следовательно, если в профилактических целях иммунизировать человека, например, фрагментом гена pag, то в его клетках будет синтезироваться эпитоп протективного антигена, который и вызовет иммунный ответ. Такая вакцинация может быть предпочтительной для людей, страдающих аллергией.

С ДНК-вакцинацией, развивающейся огромными темпами, связывают надежды на профилактику и лечение многих заболеваний, в том числе и особо опасных инфекций. Сегодня экспериментально подтверждена ее эффективность в создании полноценного иммунитета не только к вирусам гепатита, гриппа и др., но и к возбудителям сальмонеллеза, туберкулеза, коклюша, а также сибирской язвы. Некоторые ДНК-вакцины уже проходят клинические испытания. Все это позволяет утверждать, что одним из главных направлений развития медицины XXI в. станет вакцинация генами.

Специалисты разного профиля продолжают поиск по созданию безопасных и высокоиммунных вакцин.

Таким образом, очевидно, что, несмотря на многолетнюю историю развития вакцинопрофилактики сибирской язвы, полное ее искоренение в настоящее время недостижимо, как вследствие наличия на территории РФ большого количества почвенных очагов, так и выявленного иммунологического несоответствия некоторых полевых изолятов применяемым вакцинным штаммам. Новые знания о биологии возбудителя и достижения научно-технического прогресса открывают возможности для создания более совершенных средств иммунопрофилактики сибирской язвы.

   

Список литературы

1. 
   Пособие по сибирской язве [Электронный ресурс]. URL: https://www.cdc.gov/anthrax/pdf/evergreen-pdfs/anthrax-evergreen-content-russian-508.pdf
   
2. 
   ГБУЗ НАО «ЦРПЗРНАО» [Электронный ресурс]. URL: http://crpnao.ru/infektsionnye-bolezni/35-sibirskaya-yazva
   
3. 
   Учебные материалы [Электронный ресурс]. URL: https://works.doklad.ru/view/pDnVrmw6bEA.html
   
4. 
   Севских Т.А. “ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКИ СИБИРСКОЙ ЯЗВЫ” [Электронный ресурс]. URL: https://publikacia.net/archive/2014/8/1/93