Пероральные вакцины против респираторных заболеваний: активация общей иммунной системы слизистых оболочек

Введение

Иммунизация свиней крайне важна для продуктивности и благополучия животных. Хотя инъекционные вакцины более распространены, пероральные вакцины стали многообещающей альтернативой не только благодаря простоте массового введения и снижению стресса, но и благодаря способности модулировать иммунную систему слизистых оболочек, являющуюся ключевым барьером против многих кишечных и респираторных патогенов.

Историческая справка и проблемы

Пероральная вакцинация свиней не нова. Живая аттенуированная пероральная вакцина против классической чумы свиней (КЧС), испытанная на свиньях и диких кабанах, обеспечила защиту от заражения без распространения штамма вакцины. Использование привлекательных на вкус приманок подтверждает возможность иммунизации больших популяций, включая диких животных, что может быть одной из стратегий борьбы с заболеванием в полевых условиях (Chenut et al., 1999).

С другой стороны, пероральная вакцинация по-прежнему сталкивается с трудностями. Хотя пероральная иммунизация предпочтительна для индукции кишечного IgA, её эффективность в полевых условиях может быть нестабильной из-за деградации лабильных компонентов, таких как антигены, воздействующие на желудочно-кишечный тракт (pH, ферменты, материнские антитела). Для решения этой проблемы необходимы технологические инновации, обеспечивающие стабильность и защиту антигенов, как показано в примерах ниже.

В данной работе рассматриваются основы иммунитета слизистой оболочки у свиней, общая иммунная система слизистой оболочки (CMIS), потенциал пероральной иммунизации против респираторных и кишечных патогенов, а также технологические достижения, которые помогают преодолеть ее ограничения.

Мукозный иммунитет и CMIS

The Common Mucosal Immune System (CMIS) describes the functional interconnection between mucosal sites. The mucosae (gastrointestinal, respiratory, and reproductive tracts) are the main entry points for pathogens in pigs. The Mucosa-Associated Lymphoid Tissue (MALT), with its specialized components (GALT in the gut and BALT in the bronchi), initiates local immune responses. The activation of T and B lymphocytes by antigen-presenting cells (APCs) leads to the proliferation of effector and memory cells. The migration of immune cells to other mucosal sites is guided by lymphocyte homing mechanisms (Figure 1), allowing antigens administered orally or intranasally to induce immune responses in distant mucosae, such as the nasal, tracheal, intestinal, oral, and vaginal surfaces. Secretory immunoglobulin A (sIgA) is one of the main effectors, neutralizing pathogens in the lumen. However, the efficacy of vaccination depends on the magnitude, location, specificity, and isotype of the antibody responses (Guevarra et al., 2021; Wilson & Obradovic, 2015). A study on PRRSv demonstrated that oral immunization induced IgA in both oral and vaginal mucosae, reinforcing the systemic impact of oral vaccines on mucosal immunity (Hyland et al., 2004).

Общая иммунная система слизистых оболочек (CMIS) описывает функциональную взаимосвязь между участками слизистых оболочек. Слизистые оболочки (желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и репродуктивного тракта) являются основными точками проникновения патогенов у свиней. Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками (MALT), со своими специализированными компонентами (GALT в кишечнике и BALT в бронхах) инициирует локальные иммунные ответы. Активация Т- и В-лимфоцитов антигенпрезентирующими клетками (АПК) приводит к пролиферации эффекторных клеток и клеток памяти. Миграция иммунных клеток в другие участки слизистой оболочки направляется механизмами хоминга лимфоцитов (рис. 1), что позволяет антигенам, вводимым перорально или интраназально, индуцировать иммунный ответ в отдаленных слизистых оболочках, таких как носовая, трахеальная, кишечная, оральная и вагинальная поверхности. Секреторный иммуноглобулин А (sIgA) является одним из основных эффекторов, нейтрализующих патогены в просвете. Однако эффективность вакцинации зависит от интенсивности, локализации, специфичности и изотипа антител (Guevarra et al., 2021; Wilson & Obradovic, 2015). Исследование вируса РРСС показало, что пероральная иммунизация индуцирует выработку IgA как в слизистой оболочке полости рта, так и вагинальной, что подтверждает системное воздействие пероральных вакцин на иммунитет слизистых оболочек (Hyland et al., 2004).

Активация иммунных клеток на одном участке слизистой оболочки может привести к их миграции на другие поверхности слизистой оболочки.

Схема активации общего мукозного иммунитета пероральной вакциной

Оральные вакцины против респираторных патогенов

Пероральные вакцины широко используются против желудочно-кишечных патогенов, имитируя естественную инфекцию и стимулируя местный иммунитет, как это было продемонстрировано на примере коммерческих вакцин против Escherichia coli и Lawsonia intracellularis. Хотя исторически они были ориентированы на кишечные заболевания, в настоящее время пероральные вакцины разрабатываются для более сложных патологий, чему способствуют CMIS и новые технологии.

Пероральная вакцина против Mycoplasma hyopneumoniae (Mhyo) была разработана с использованием диоксида кремния SBA-15 в качестве адъюванта, покрытого pH-чувствительным полимером, который защищает антиген от желудочного сока и высвобождает его в тонком кишечнике. Эта пероральная вакцина уменьшила поражение легких на 90% по сравнению с контрольной группой, индуцировала выработку IgA в дыхательных путях и снизила уровень ИЛ-8 в легочной ткани (Mechler-Dreibi et al., 2021).

Другая инновационная пероральная вакцина против вируса РРСС, основанная на спорах Bacillus subtilis, индуцировала как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ, о чем свидетельствовало повышение уровня IFN-γ и нейтрализующих антител, а также более высокая концентрация специфических антител и цитокинов у свиней (Min et al., 2024).

Аналогичным образом, была разработана пероральная вакцина против ЦВС2 с использованием рекомбинантной Bacillus subtilis, экспрессирующей капсидный белок ЦВС2. У вакцинированных поросят наблюдался повышенный уровень специфичных к ЦВС2 IgA в слизистых оболочках пищеварительного и дыхательного трактов, а также специфичных к ЦВС2 IgG в сыворотке крови, а также повышенный уровень IL-1β, IL-6, IFN-γ и β-дефензина 2 (Zhang et al., 2020).

Заключение

Пероральные вакцины представляют собой перспективное направление в иммунопрофилактике свиней, способное трансформировать профилактические стратегии в современном свиноводстве. Помимо простоты применения в больших масштабах и снижения стресса у животных, они отличаются способностью стимулировать мукоззый иммунитет – важный компонент защиты от кишечных и респираторных патогенов.

Всё больше данных свидетельствует о том, что благодаря инновационным технологиям разработки и доставки вакцин можно преодолеть трудности, связанные с пероральным путём введения вакцин, такие как деградация антигенов в желудочно-кишечном тракте. Положительно модулируя иммунный ответ и даже микробиом кишечника, пероральные вакцины могут стать стратегическим инструментом для более эффективного и устойчивого свиноводства, отвечающего требованиям благополучия животных и биобезопасности.