УДК 619:616:576.8.094.29
Борис Григорьевич Орлянкин, д.в.н., профессор, заведующий лабораторией
Анастасия Николаевна Власова, профессор, доцент
Алексей Николаевич Мухин, к.б.н., старший научный сотрудник,
Тарас Иванович Алипер, д.б.н., профессор, директор по производству и инновациям, coronavirus@yandex.ru
Коронавирусные инфекции широко распространены у разных видов животных и часто сопровождаются поражением желудочно-кишечного и респираторного трактов. Местный иммунитет, представленный иммунной системой слизистых оболочек, играет решающую роль в развитии устойчивости организма к энтеропатогенным и респираторным вирусам. В связи с этим следует рассмотреть его структурные и функциональные особенности.
Иммунная система слизистых оболочек включает лимфоидные ткани пищеварительного, дыхательного и мочеполового трактов, а также различных желез – молочных, слюнных и слезных. Она составляет более половины всех лимфоидных тканей организма. Различают два типа организованных лимфоидных структур слизистых оболочек – пейеровы бляшки и одиночные фолликулы. Первые представляют собой структурные и функциональные аналоги лимфатических узлов и содержатся только в слизистой оболочке тонкого кишечника, вторые – в тонком и толстом кишечнике. В собственной пластинке кишечника и между энтероцитами с базальной стороны имеется большое количество лимфоидных клеток, составляющих диффузную лимфоидную ткань [3].
Лимфоидные клетки слизистых оболочек, в отличие от таковых системных лимфоидных органов, рециркулируют в пределах этой же системы. Специфическая рециркуляция лимфоцитов, стимулированных в лимфоидной ткани слизистых оболочек, осуществляется за счет рецепторов хоминга («возврата домой»), которые взаимодействуют с молекулами адгезии (адрессинами) на поверхности эндотелиальных клеток. Адрессины локализуются только на клетках эндотелия посткапиллярных венул лимфоидной ткани слизистых, что обеспечивает избирательную рециркуляцию лимфоцитов.
Недавно установлено, что различные антигены и микроорганизмы в норме непрерывно поступают в организм через слизистые оболочки. Их транспортировку осуществляют специализированные микроскладчатые клетки (М-клетки), составляющие около 10 % поверхности пейеровых бляшек. Механизм транспорта пока не выяснен. Иммунная система слизистых оболочек различает безвредные антигены пищи и симбиотических микроорганизмов от антигенов патогенов. Иммунный ответ на пищевые антигены и симбиотические микроорганизмы не развивается. Патогенные микроорганизмы на своей поверхности содержат «образы» патогенности – разнообразные чужеродные молекулы – липополисахарид, липопептид, пептидогликан и др. Клетки врожденной иммунной системы с помощью рецепторов распознают ограниченное число молекул, и развивается иммунный ответ. Кишечные симбиотические микроорганизмы обеспечивают нормальное функционирование иммунной системы слизистых.
Ведущая роль в защите животных от вирусных инфекций желудочно-кишечного тракта принадлежит секреторному IgA, который является продуктом кооперации двух типов клеток – плазматических и эпителиальных. Синтезированный в плазматических клетках IgA в димерной форме связывается с полииммуноглобулиновым рецептором, образованным в эпителиальных клетках, и в везикулах транспортируется на поверхность слизистой оболочки. В момент выхода IgA в просвет кишечника рецептор частично разрушается и в составе IgA остается только его фрагмент – секреторный компонент. Последний предохраняет IgA от расщепления протеолитическими ферментами. Около 90 % плазматических клеток в собственной пластинке кишечника продуцируют IgA, в то время как в лимфатических узлах доля их составляет 2 – 5 %. Только 10 % IgA поступает в молозиво и молоко из плазмы крови посредством транссудации (выхода жидкой части крови из капилляров в молочные железы), а остальное количество синтезируется в молочных железах [3, 6].
Ниже будут рассмотрены живые, инактивированные и рекомбинантные вакцины и стратегия иммунизации животных против распространенных и важных коронавирусных инфекций свиней, крупного рогатого скота, птиц, собак и кошек.
Коронавирусные инфекции свиней
Из 5 коронавирсных инфекций свиней вакцины разработаны только против трансмиссивного гастроэнтерита (ТГС) и эпизоотической диареи свиней (ЭДС). Поскольку заражение поросят вирусами ТГС и ЭДС происходит в первые часы и сутки после рождения, основу стратегии вакцинопрофилактики составляет активная иммунизация супоросных свиноматок с целью обеспечения пассивной защиты потомства [6].
Для специфической профилактики ТГС в некоторых странах широко применяли живые, инактивированные и рекомбинантные субъединичные вакцины. Аттенуированные штаммы вируса ТГС при пероральном, интраназальном, внутримышечном и внутривымянном введении не обеспечивали прочного иммунитета. Рекомбинантные субъединичные и генно-инженерные векторные вакцины оказались недостаточно эффективными. Все использованные вакцины не создавали 100%-ной защиты потомства, но снижали его смертность. Высокая эффективность иммунизации была достигнута только при пероральном введении супоросным свиноматкам вирулентного вируса ТГС [1].
В США на основании генетически модифицированных штаммов вируса ТГС создали две коммерческие вакцины (Merck Animal Health), предназначенные для одновременного внутримышечного и перорального использования. Препарат при внутримышечном введении индуцирует системный иммунитет, а при пероральном – местный (иммунную систему слизистых) [1].
В нашей стране разработана инактивированная эмульгированная вакцина против ТГС и ротавирусной болезни свиней (Вакцина ТР), которую широко применяют в свиноводческих хозяйствах [7].
В Европе вакцин для профилактики ЭДС не создавали, поскольку среди свиней циркулировали только классические штаммы вируса, не причиняющие значительного экономического ущерба хозяйствам. В Азии ЭДС протекала в очень тяжелой форме и вызывала высокую смертность новорожденных поросят (в среднем 50 %, а в отдельных случаях 100 %). Разработанные живые вакцины на основе классических штаммов вируса позволяли в значительной степени контролировать ЭДС. Однако они не обеспечивали защиту животных от эмерджентных высоковирулентных штаммов, возникших в Китае в 2010 году. Смертность среди новорожденных поросят достигала 50 – 100 % [1, 21]. В последнее время в ряде стран (США, Китай, Южная Корея) созданы вакцины против ЭДС на основе эмерджентных штаммов [10, 12, 23]. В Российской Федерации для специфической профилактики ЭДС в промышленном свиноводстве используют живую вакцину «ВЕРРЕС-ЭДС» (ООО «Ветбиохим») [8].
Коронавирусные инфекции крупного рогатого скота
Поскольку коронавирусную диарею наблюдают у телят в подсосный период, то необходима вакцинация матерей для обеспечения пассивного (лактогенного) иммунитета у потомства. Пассивный иммунитет к вирусным кишечным инфекциям у молодняка коррелирует с высоким уровнем иммуноглобулина G1 в молозиве и молоке коров.
С помощью вакцин нельзя создать стерильный иммунитет при респираторных и кишечных вирусных инфекциях и предотвратить повторное заражение. Интраназальная иммунизация телят живыми аттенуированными вакцинами при постановке на откорм снижает риск развития комплекса респираторных заболеваний. Вакцинация коров позволяет снизить уровень выделения коронавируса крупного рогатого скота во внешнюю среду их потомством [11, 20]. В настоящее время лицензировано несколько безопасных живых модифицированных вакцин против коронавирусных инфекций крупного рогатого скота, однако протективная активность их изучена недостаточно [2].
В нашей стране для профилактики коронавирусных инфекций и других важных инфекционных болезней крупного рогатого скота применяют комбинированные вакцины серии Комбовак (Комбовак, Комбовак-А, Комбовак-К) производства в ООО «Ветбиохим».
Коронавирусные инфекции птиц
Для специфической профилактики инфекционного бронхита птиц (ИБП) широко используют живые, инактивированные и мультивалентные вакцины. Живые вакцины готовят из аттенуированных штаммов вируса, полученных в результате серийных пассажей на свободных от специфических патогенов эмбрионах, а инактивированные – из убитых вирулентных штаммов вируса [18]. Живые вакцины применяют для первичной иммунизации цыплят 1 – 14-дневного возраста методом распыления, выпаивания или закапывания в глаза и для ревакцинации их в 7 – 12- или 16 – 18-недельном возрасте (практикуют в большинстве хозяйств). Инактивированную масляно-эмульсионную вакцину используют в основном при иммунизации племенного поголовья и несушек для предотвращения снижения яйценоскости и ухудшения качества яиц [5].
Эффективность профилактических мероприятий при ИБП во многом зависит от правильного выбора вакцинного штамма вируса. В США чаще применяют живые вакцины на основе штаммов Massachusetts, Connecticut, Arcansas и Delaware, в то время как в Европе, Азии и Южной Америке – из штаммов 793/В, QX и Q1 [5, 17]. Постоянное появление новых штаммов вируса затрудняет борьбу с ИБП и требует создание новых вакцин и стратегий их использования [18].
Разработанные экспериментальные рекомбинантные (векторные) вакцины, экспрессирующие отдельные антигены вируса ИБП или в комбинации с антигенами других патогенов, не обеспечивали того же уровня защиты, что живые. Пока нет и коммерческих векторных вакцин на основе рекомбинантных белков [19, 24, 25].
В настоящее время не существует коммерческой вакцины против коронавирусной инфекции индеек, однако уже проходит испытания живая аттенуированная и рекомбинантная вакцина на основе вируса болезни Марека. Вакцины против дельтакоронавирусной инфекции птиц не разработаны в связи с недавним открытием этих вирусов.
Коронавирусные инфекции собак
Первые инактивированные вакцины против коронавирусного энтерита собак появились в 1980-е годы. Они защищали от заболевания, но не от инфицирования и выделения животными вируса в окружающую среду. Спустя 3 года была создана живая трехвалентная вакцина против чумы плотоядных, парвовирусного и коронавирусного энтерита собак. Однако ее отозвали с рынка из-за множественных осложнений, а также нервных расстройств и гибели большого количества животных [15]. Почти 20 лет спустя в США был лицензирован безопасный и эффективный аттенуированный штамм коронавируса собак. Однако в составе живой бивалентной вакцины против чумы плотоядных (штамм Rockborn) и коронавирусного энтерита собак он приводил к развитию энцефалита у большого числа особей. Бивалентная вакцина против чумы плотоядных, разработанная с помощью вектора на основе вируса оспы канареек, поствакцинальных осложнений не вызвала [9].
В настоящее время на рынке доступны инактивированные вакцины от производителей Merc и Zoetis и живая вакцина от Boehringer Ingelheim. Их вводят подкожно или внутримышечно собакам в возрасте от 6 недель. Они считаются безопасными и эффективными, снижают заболеваемость и выделение вируса инфицированными животными [22].
Для защиты от коронавирусной инфекции большое значение имеет секреторный IgA, поэтому создана живая аттенуированная вакцина против коронавирусного энтерита собак для ороназального применения. Эффективность ее коррелирует с уровнем секреторного IgA в фекалиях вакцинированных животных [13].
В нашей стране для профилактики коронавирусного энтерита и других важных инфекционных болезней собак применяют комбинированные вакцины серии Мультикан (Мультикан-4, Мультикан-6, Мультикан-8), не уступающие по эффективности зарубежным аналогам. Вакцины производят в ООО «Ветбиохим» (Москва) [4].
Защиту от респираторного коронавируса собак вакцины против коронавирусного энтерита собак не обеспечивают. Поскольку респираторный коронавирус собак обычно обнаруживают в сочетании с другими респираторными патогенами, относящимися к комплексу инфекционных респираторных заболеваний, необходима разработка мер защиты от всех респираторных патогенов.
Коронавирусные инфекции кошек
В настоящее время имеется одна коммерческая вакцина для профилактики коронавирусной инфекции кошек. Она приготовлена из термочувствительного мутанта коронавируса кошек, вводят ее интраназально. Данный мутант размножается только в клетках верхних дыхательных путей и не может выжить при более высокой температуре, характерной для нижних отделов. Вакцину не рекомендуют вводить серопозитивным к коронавирусу кошкам, поскольку есть риск развития инфекционного перитонита. Она не лицензирована для котят менее 16 недель, так как для этой возрастной группы не показана защита. Однако интраназальная вакцинация серонегативных к коронавирусу котят и кошек в возрасте от 16 недель до 10 лет безопасна и эффективна [14, 16].
Заключение. Коронавирусные инфекции животных часто сопровождаются поражением желудочно-кишечного и респираторного трактов, поэтому индукция иммунной системы слизистых оболочек играет решающую роль в развитии иммунитета к энтеропатогенным и респираторным вирусам. Против некоторых важных и распространенных коронавирусных инфекций животных разработаны живые, инактивированные и векторные вакцины. Перспективны живые вакцины, индуцирующие системный иммунитет при внутримышечном введении и местный при ороназальном применении.
Литература
1. Власова А.Н., Сайф Л.Дж. Коронавирусы свиней. Актуальные инфекционные болезни свиней. Под ред. проф. Т.И. Алипера. М.: «Зооветкнига», 2019; 226 – 256.
2. Власова А.Н., Сайф Л.Дж. Коронавирусы КРС и вызываемые ими заболевания. Актуальные болезни крупного рогатого скота: Руководство. Под ред. проф. Т.И. Алипера. М.: «Сельскохозяйственные технологии», 2021; 325 – 351.
3. Мерфи К., Уивер К. Иммунная система слизистых оболочек. Иммунобиология по Джанвэю. М.: «Логосфера», 2020; 613 – 663.
4. Мухин А.Н. Вакцины для профилактики инфекционных болезней собак и кошек. Диагностика и профилактика инфекционных болезней собак и кошек. Под ред. проф. Т.И. Алипера. М.: «Зооветкнига», 2017; 183 – 219.
5. Норкина С.Н., Гребенникова Т.В., Алипер Т.И. Инфекционный бронхит кур. Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. Под ред. акад. Д.К. Львова. М.: «МИА», 2013; 1086 – 1088.
6. Орлянкин Б.Г., Алипер Т.И. Особенности функционирования иммунной системы слизистых оболочек и стратегия специфической профилактики вирусных гастроэнтеритов поросят. Сельхоз. биология. 2001; 2:10 – 19.
7. Орлянкин Б.Г., Алипер Т.И. Коронавирусы свиней. Ветеринария. 2021; 8:3 – 10.
8. Сергеев О.В., Логинов Н.В., Гордеева З.В. и др. Применение живой вакцины против эпизоотической диареи свиней в производственных условиях. Ветеринария. 2011; 6:8 – 11.
9. Appel M.J. Forty years of canine vactination. Adv. Vet. Med. 1999; 41:309 – 324.
10. Baek P.S., Choi H.W., Lee S. et al. Efficacy of an inactivated genotype 2b porcine epidemic diarrhea virus vaccine in neonatal piglets. Vet. Immunol. Immynopathol. 2016; 174:45 – 49.
11. Castells M., Giannitti F., Caffarena R.D. et al. Bovine coronavirus in Uruguay: genetic diversity, risk factors and transboundary introduction from neighboring countries. Arch. Virol. 2019; 164:2715 – 2724.
12. Crawford K., Lager K.M., Kulshreshtha V. et al. Status of vaccines for porcine epidemic diarrhea virus in the United States and Canada. Virus. Res. 2016; 226:108 – 116.
13. Decaro N., Pratelli A., Ninelli A. et al. Fecal immunoglobulin A antibodies in dogs infected or vaccinated with canine coronavirus. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 2004; 11:102 – 105.
14. Fehr D., Holznagel E., Bolla S. et al. Placebo-controlled evaluation of a modified life virus vaccine against feline infectious peritonitis: safety and
efficacy under field conditions. Vaccine. 1997; 15:1101 – 1109.
15. Green C.E., Decaro N. Canine viral enteritis. Infectious Diseases of the Dog and Cat. 4th edition. Elsevier, 2012; 67 – 80.
16. Hoskins J., Taylor H., Lomax T. Independent evaluation of a modified live feline infectious peritonitis virus vaccine under experimental conditions (Louisiana experience). Feline Pract. 1995; 23:72, 73.
17. Jackwood M.W. Review of infectious bronchitis virus around the world. Avian Dis. 2012; 56:634 – 641.
18. Jordan B. Vaccination against infectious bronchitis virus: A continuous challenge. Vet. Microbiol. 2017; 206:137 – 143.
19. Li H., Wang Y., Han Z. et al. Recombinant duck enteritis viruses expressing major structural proteins of the infectious bronchitis virus provide protection against infectious bronchitis in chickens. Antiviral Res. 2016; 130:19 – 26.
20. Plummer P.J., Rohrbach B.W., Daugherty R.A. et al. Effect of intranasal vaccinations against bovine enteric coronavirus on the occurrence of respiratory tract disease in a commercial backgrounding feedlot. J. Am. Vet. Med. Assoc. 2004; 225:726 – 731.
21. Sun R.Q., Cai R.J., Chen Y.Q. et al. Outbreak of porcine epidemic diarrhea in suckling piglets, China. Emerg. Infect. Dis. 2012; 18:161 – 163.
22. Tizard I.R. Vaccination against coronaviruses in domestic animals. Vaccine. 2020; 38:5123 – 5130.
23. Wang D., Fang L., Xiao S. Porcine epidemic diarrhea in China. Virus Res. 2016; 226:7 – 13.
24. Yang X., Zhou Y., Li J. et al. Recombinant infectious bronchitis virus (IBV) H120 vaccine strain expressing the hemagglutinin-neuraminidase (HN) protein of Newcastle disease virus (NDV) protects chickens against IBV and NDV challenge. Arch. Virol. 2016; 161:1209 – 1216.
25. Yin L., Zeng Y., Wang W. et al. Immunogenicity and protective efficacy of recombinant fusion proteins containing spike protein of infectious bronchitis virus and hemagglutinin of H3N2 influenza virus in chickens. Virus Res. 2016; 223:206 – 212.