Зачем нужно повышать уровень защиты свиней от гриппа

Вирус гриппа H1N1 вызывает эпидемии на свиноводческих фермах по всему миру. Это приводит к значительным экономическим потерям в хозяйствах: инфицированные животные теряют вес и репродуктивные функции. У заболевших хряков ухудшается качество семени, у свиноматок увеличивается количество выкидышей, а число живорожденных поросят становится меньше. Больные животные страдают лихорадкой, одышкой, сильным кашлем, выделением слизи из носа и глаз.

Эпидемии гриппа H1N1 в свиноводческих хозяйствах способствуют появлению новых штаммов вируса. Это связано с наличием у свиней рецепторов не только к свиному гриппу, но и к птичьему и человеческому гриппу. Поэтому ученые рассматривают этих животных как «сосуд для смешивания», в котором вирусы обмениваются генетическим материалом, — а это может вызвать появление новых пандемических штаммов, способных к межвидовой передаче.

Вакцинация — традиционный метод защиты свиней от H1N1, он применяется во всем мире. Однако вспышки заболевания среди иммунизированных животных все равно случаются, хоть заболевание и протекает легче, а экономические потери меньше.

Ученые Китайской академии наук исследовали на поросятах адъювантную способность интерферона альфа (ИФН-α) повышать эффективность вакцины от гриппа H1N1.

Научные предпосылки для исследования

Китайские ученые использовали интраназальный способ введения вакцины. Существующие коммерческие вакцины для свиней вводятся внутримышечно и стимулируют выработку нейтрализующих антител во всем организме. Однако вирус гриппа проникает в животное в основном через слизистую оболочку дыхательных путей. В 2001 году ученые из Нидерландов показали, что при внутримышечном способе вакцинации свиней уровень антител в слизистых дыхательных путей недостаточен для защиты от вируса. А интраназальное введение вакцины стимулирует выработку большего количества антител в слизистой оболочке дыхательных путей, вызывает эффективный гуморальный ответ, предотвращающий инфицирование животных вирусом гриппа.

В качестве адъюванта для вакцины китайские ученые использовали интерферон альфа. Он запускает противовирусный иммунный ответ и стимулирует выработку антител. Более раннее исследование на мышах показало, что интраназальное введение вакцины от гриппа вместе с интерфероном альфа лучше защищает от инфекции, чем вакцина без интерферона.

При выборе дозировки интерферона китайские специалисты опирались на исследование 2000 года итальянских ученых из Национального института здоровья. Итальянские специалисты установили, что при вакцинации высокая доза интерферона в 4000 Ед/кг стимулирует выработку большого количество антител у мышей. Основываясь на этой цифре, китайские ученые своим исследованием продолжили поиск оптимальной дозы интерферона в качестве адъюванта противогриппозной вакцины.

Дизайн исследования

6-недельные поросята для исследования были здоровы: их выращивали в условиях без специфических патогенов. Дополнительно ученые провели ПЦР-анализ каждого животного на наличие распространенных у свиней вирусов: грипп H1N1, вирус респираторного синдрома свиней, вирус свиной чумы, вирус бешенства.

Все свиньи были случайным образом разделены на 5 групп:

  • Группа, получавшая высокую дозу ИФН-α и инактивированную вакцину от H1N1. Доза интерферона — 3000 Ед/кг. Свиней иммунизировали интраназально, а через 21 день также интраназально инфицировали гриппом H1N1. Сокращенное название группы — HIH (High-dose PoIFNα and H1N1).
  • Группа, получавшая низкую дозу ИФН-α и инактивированную вакцину от H1N1. Доза интерферона — 600 Ед/кг. Свиней иммунизировали интраназально, а через 21 день также интраназально инфицировали гриппом H1N1. Сокращенное название группы — LIH (Low-dose PoIFNα and H1N1)
  • Группа животных, получавшая только вакцину от H1N1. Свиней иммунизировали интраназально, а через 21 день также интраназально инфицировали гриппом H1N1. Сокращенное название группы — H1N1.
  • Контрольная группа животных, получавших плацебо (физ. раствор). Через 21 день свиней также интраназально инфицировали гриппом H1N1. Сокращенное название группы — PBS (Phosphate buffered saline).
  • Контрольная группа, получающая только низкую дозу ИФН-α: 600 Ед/кг. Сокращенное название группы — PoIFNα (porcine interferon alpha).

Свиной интерферон альфа ученые получили генно-инженерным способом. Сначала из лейкоцитов периферической свиной крови был выделен нужный ген. Затем этот ген ученые встроили в геном бактерии Escherichia coli (кишечная палочка). После этой операции бактерия стала способна производить свиной ИФН-α. Полученный таким способом, рекомбинантный свиной интерферон был идентичен интерферону, получаемому из клеток крови свиней, но без риска заражения инфекциями, передающимися через кровь.

Ученые объединили полученный свиной ИФН-α с инактивированным вирусом гриппа H1N1. Полученную смесь использовали для иммунизации поросят с помощью интраназальной инфузии.

Результаты исследования

Клинические признаки после заражения вирусом H1N1

Лучший клинический результат был в группе поросят, которые сначала получали низкую дозу интерферона альфа и инактивированную вакцину от гриппа H1N1, а спустя 21 день были инфицированы вирусом H1N1. На графиках температуры животных и их клинических показателей эта группа обозначена LIH:

Ученые наблюдали в группе LIH только небольшую лихорадку и незначительное повышение температуры на 4 и 5 день после инфицирования. На 6 день начиналось снижение температуры. На 7 день лихорадка закончилась. Других симптомов в этой группе поросят не было. Животные демонстрировали лучшие показатели по шкале клинических признаков: кашель, респираторный дистресс-синдром, частота дыхания, депрессия.

Для сравнения, у поросят, не получавших ИФН-α (группы H1N1, PBS), развилась высокая температура, а ее повышение начиналось на два дня раньше. У животных были одышка, сильный кашель, выделения слизи из глаз и носа, депрессия, сниженный аппетит.

Гуморальный иммунный ответ

Самый высокий уровень антитела к вирусу H1N1 был также в группе LIH (низкая доза интерферона + вакцина). Иммуноферментный анализ (IFA) показал, что в группах поросят, получавших интерферон и вакцину, был более высокий уровень антител, чем в группе получавших только вакцину (фотографии А). Коммерческий тест ELISA (график В) подтвердил, что в группах, получавших интерферон (группы LIH и HIH), количественный уровень антител значительно выше, чем в контрольных группах, не получавших интерферон (группы H1N1 и PBS):

Кроме того, ученые установили, что комбинация низкой дозы интраназального ИФН-α и вакцины H1N1 лучше всего способствует сильному врожденному иммунному ответу слизистых оболочек. Эта комбинация примерно в 25 раз повышает активность генов иммунорегуляторных сигнальных молекул IL-2, IL-18, IFN-γ, IL-6 и IL-10.

Также низкая доза свиного ИФН-α и вакцина от гриппа H1N1 способствуют выработке сигнальных молекул адаптивного иммунитета, которые стимулируют образование антител. В группе LIH, по сравнению с другими группами, уровень сигнальных молекул CCR10 вырос в 18 раз, а уровень CCR9 — в 190 раз:

Ученые отмечают, что именно этот эффект от низкой дозы ИФН-α приводит к выработке более высоких уровней антител к гриппу H1N1.

Выводы

Китайские ученые показали, что интраназальная вакцинация свиней низкой дозой ИФН-α в сочетании с вакциной от H1N1 активирует сильный системный врожденный иммунный ответ. Ученые определили оптимальную дозу ИФН-α в качестве адъюванта для иммунизации свиней – 600 Ед/кг.

Такая схема иммунизации усиливает синтез сигнальных молекул, стимулирующих выработку антител и выполняющих иммунорегуляторные функции. В совокупности это облегчает ранние клинические признаки вируса H1N1 у поросят.

Ученые отмечают, что назальная иммунизация может быть включена в протоколы профилактики H1N1 на свинофермах. Это — удобный и дешевый способ защиты свиней от гриппа.

Источник

Interferon as a Mucosal Adjuvant for an Influenza Vaccine in Pigs