УДК 619:578.828.11:616-079.4
DOI 10.33861/2071-8020-2020-1-3-6
Донник И.М. Российская академия наук, г. Москва
Коваленко А.М. ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный
университет им. В. Я. Горина», г. Белгород
Гулюкин М.И. ФГБНУ «Всероссийский институт экспериментальной ветеринарии», г. Москва
Бусол В.А. ННЦ ИЭКВМ, г. Харьков, Украина
Кривоногова А.С., Исаева А.Г., Петропавловский М.В. ФГБНУ «Уральский федеральный
аграрный научный центр Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург
Среди болезней сельскохозяйственных животных опухолевой природы наибольшую опасность представляет лейкоз крупного рогатого скота. До начала 60-х годов ХХ века это инфекционное заболевание динамично распространялось на разных континентах, в большинстве стран, областях и отдельных хозяйствах, где культивируется молочное и мясное скотоводство, и вследствие этого заболевание приобрело настолько широкое распространение, что обусловило значительную угрозу развития скотоводства, особенно племенного [3, 4, 5, 32, 37].
Это заболевание уже многие десятилетия является актуальнейшей проблемой ветеринарной медицины, а её решение направлено на обеспечение эффективной защиты животных, повышение рентабельности животноводства, а также на производство полноценных и безопасных продуктов животноводства [18, 19, 21, 32].
Лейкоз крупного рогатого скота (энзоотический лейкоз крупного рогатого скота, ЛКРС) - хроническое инфекционное заболевание опухолевой природы, возбудителем которого является вирус лейкоза крупного рогатого скота (далее, ВЛКРС) - В-лимфотропный ретровирус. Распространение лейкоза несёт за собой значительный экономический ущерб, как в племенном, так и в товарном животноводстве, а также в связи с ограничениями торговли скотом и продуктами животного происхождения [3, 4, 5, 7].
Общность закономерностей возникновения и развития неопластического процесса в органах кроветворения человека и крупного рогатого скота обусловливали большую заинтересованность в изучении лейкозной патологии не только исследователей ветеринарного, но и медицинского, биологического и других профилей [22].
В историческом аспекте лейкоз у крупного рогатого скота был впервые описан в 1871 году, а его возбудитель был открыт только в 1969 году. С этого времени берет начало научно обоснованный подход к разработке методов борьбы и профилактики этого заболевания. Было установлено, что инфекция ВЛКРС может проявляться в разных формах - бессимптомным вирусоносительством, гуморальным иммунным ответом на антигены вируса, развитием пеpсистентного лимфоцитоза (гематологическая стадия болезни) или лимфосаpкомы (опухолевая стадия болезни). При этом гематологические изменения развиваются у 30% крупного рогатого скота старше трёх лет, а лимфосаркомы различных внутренних органов - у 0,1-10% инфицированных животных. По течению и проявлению инфекция ВЛКРС отличается от классических вирусных инфекций. С учетом особенностей возбудителя и восприимчивости животных, она может протекать в латентной или персистентной формах. Можно наблюдать, особенно в начале развития инфекции, переход из одной формы в другую. Это объясняет факт исчезновения и повторного появления признаков инфекции у отдельных особей, а также наличие фаз ремиссии в ходе течения персистентного лимфоцитоза [16].
В естественных условиях крупный рогатый скот заражается вирусом лейкоза главным образом горизонтальным путем. Передача возбудителя восприимчивым животным осуществляется с инфицированными лимфоцитами и содержащими их секретами. Трансплацентарная передача вируса лейкоза имеет место в 5-8% случаев при бессимптомном течении инфекции, а у коров с клиническими проявлениями лейкоза в 10-20% случаев. Распространению лейкоза способствует тесный контакт животных и нарушение правил проведения лечебно-профилактических мероприятий. Нельзя исключить и трансмиссивный механизм передачи возбудителя [2, 7, 8, 13, 14].
По результатам наблюдения большинства лейкозологов на основе результатов изучения патогенеза лейкоза, особенностей иммунного ответа у восприимчивых животных и путей передачи возбудителя инфекции, была разработана стратегия ликвидации заболевания, применяемая в разных странах мира.
Но несмотря на это многими научными подразделениями интенсивно ведутся исследования по разработке вакцины против лейкоза.
Разработке вакцины против лейкозной инфекции способствует относительно высокая стабильность ее генома в отличие, например, от ква-зидисперсной дивергенции генома вируса иммунодефицита человека. Другой важной особенностью лейкоза крупного рогатого скота является то, что антитела молозива матери защищают от инфекции, однако титры этих нейтрализующих антител быстро уменьшаются, оставляя открытую дверь для последующего инфицирования [19].
Как свидетельствуют литературные источники, разработка иммуногенных препаратов для специфической профилактики лейкоза крупного рогатого скота началась в 70-х годах ХХ века, фактически сразу после доказательства вирусной этиологии этого заболевания [15].
Так, в СССР была предложена вакцина на основе белка вирусной оболочки р24. В дальнейшем её многократно испытывали и усовершенствовали. В 1994 году эта вакцина под названием «Лейкопол» была рекомендована Государственным Департаментом ветмедицины Украины для широкой производственной апробации, а позднее широкого применения в практике [20].
Было установлено, что при трехкратном её введении крупному рогатому скоту с интервалом в две недели в крови появляются антитела, титр которых в РИД достигает 1:32. После искусственного заражения большой выборки вакцинированных животных установлен защитный эффект на уровне 83%. Этот результат подтвержден и при проведении биопроб на овцах [20].
В 80-е годы ХХ века разработкой средств специфической иммунопрофилактики лейкоза крупного рогатого скота занимались также и медики. Так, М.И. Парфанович и соавторами был получен вариант вируса лейкоза с инактивированной обратнотранскриптазной активностью, но сохраненными антигенными свойствами. Инактивацию вируса проводили с применением аминометилольных производных, которые образовывались при взаимодействии формальдегида и аминокислот. Препарат испытывали на овцах и телятах. Через две недели после иммунизации у всех животных, как правило, наблюдали образование антител к ВЛКРС, титр которых в РСК течение 3-6 месяцев наблюдения составил 1:16-1:64. Для определения иммуногенных свойств вакцины опытных животных заражали вирулентным вирусом или кровью больного лейкозом коровы. За животными наблюдали 1,5 года. Результаты эксперимента свидетельствовали о достаточно высоких иммуногенных свойствах испытуемого инактивированного препарата при лейкозе крупного рогатого скота [30].
Протективные свойства вакцины, изготовленной из линии клеток (LK15) летучих мышей (Bat2cl1; вакцина Bat), подтверждены после заражения. Титры поствакцинальных антител после применения вакцины были 1:16 и выше [34].
Однако, как свидетельствуют данные литературы, эксперименты с применением инактивированных вакцин показали их недостаточную эффективность. Поэтому были предприняты попытки разработки иммунизирующих субъединичных препаратов на основе гликопротеидов оболочки ВЛКРС [33].
Так, в Германии проведены исследования эффективности нативного препарата на основе гликопротеина культурального ВЛКРС (gp51), который является защитным антигеном вируса абсорбированного на Al(OH)3. Телят опытной группы (n=7) иммунизировали трижды. После экспериментального заражения ВЛКРС-инфицированными лимфоцитами больного лейкозом животного было установлено, что у четырех животных в период между 7 и 16 неделями после заражения вырабатывался специфический иммунитет, однако в последующем развивалась типичная лейкозная инфекция.
Таким образом, эффективность разрабатываемого препарата составила 57,2% [30]. Была продемонстрирована возможность защиты овец от заражения путем использования очищенного внешнего гликопротеина gp51, смешанного с полным адъювантом Фрейнда [32].
В 1991 году опубликовано сообщение об изготовлении экспериментальной вакцины на основе иммуноаффинноочищенного gp51, интегрированного в иммуностимулирующий комплекс (ИСК) по оригинальной методике. При этом степень интеграции gp 51 составила 85%, антиген сохранил свои физико-химические свойства, а нейтрализующие эпитопы F, G и H не были повреждены. В эксперименте с помощью ELISA и вестерн-блоттинга было показано, что препарат ИСК индуцирует специфический иммунный ответ на gp51 после инокуляции мышам и телятам [28].
К комплексным вакцинам, содержащим кроме ВЛКРС другие иммуногенные составляющие, можно отнести препарат «Лейкозав». Он содержит инактивированный лизат лейкоцитов и другие компоненты крови больных лейкозом животных, а также продукты жизнедеятельности вакцинного штамма Bacillus anthracis K-79Z, вирулентного штамма возбудителя колибактериоза - Escherichia coli IBM-1, возбудителя пастереллеза - Pasteurella multocida [9].
Было показано, что введение лабораторным животным препарата «Лейкозав» приводит к достоверному увеличению в их крови количества Т-лимфоцитов (общих, активных и теофиллин-резистентных) и В-лимфоци-тов, повышает функциональную активность иммунокомпетентных клеток за счет перераспределения рецепторного аппарата Т- и B-лимфоцитов в сторону увеличения их авидности. При этом зафиксировано снижение количества теофиллин-чувствительных Ts через 30 суток после вакцинации и повышения ФГА-индуцированной пролиферативной активности Т-лимфоцитов в крови исследуемых животных, Также отмечали возрастание таких показателей функциональной активности нейтрофилов как фагоцитарное число и фагоцитарный индекс через 30 суток после иммунизации [10].
Об эффективности этой «вакцины», в частности, свидетельствуют данные о результатах её применения в неблагополучном по лейкозу хозяйстве, в хозяйстве с высоким уровнем (>30%) инфицированного ВЛКРС поголовья. При проведении вакцинации препарат вводили двукратно с интервалом 14-21 день, в течение года коров иммунизировали дважды, молодняк - один раз. В результате было установлено, что в организме вакцинированного крупного рогатого скота формируется специфический противовирусной иммунитет с титром антител преимущественно 1-3 lg2, который надежно защищает их от спонтанного заражения онкогенным вирусом лейкоза. В то же время, как утверждают авторы, иммунизация вакциной «Лейкозав» активно способствует угасанию течения лейкозного процесса среди зараженных ВЛКРС животных и оздоровлению стада (хозяйства) от инфекции. В течение 2-3 лет (срок наблюдения) увеличивалась доля РИД-негативных и уменьшалось выделение гематологически больных животных, а также отсутствовали туши с патологоанатомическими признаками заболевания при убое курпного рогатого скота [27].
В основу создания новых методологических подходов к конструированию инактивированных вакцин против лейкоза крупного рогатого скота Бусолом В.А. и соавторами были положены структура и антигенная активность возбудителя инфекции, особенности этиопатогенеза заболевания, который начинается на уровне генома клетки-мишени. С их учетом в УНИИ экспериментальной и клинической ветеринарной медицины была сконструирована противолейкозная вакцина ИЭКВМ. Основу вакцины составляли антигены вируса лейкоза крупного рогатого скота, культивируемого в перевиваемых культуре клеток почки эмбриона овцы. В технологическом плане антигены сорбированы на эритроцитах и гидроокиси алюминия с последующей инактивацией формалином [11].
В условиях эпизоотологического эксперимента в неблагополучном по лейкозу крупного рогатого скота хозяйстве в течение одного года установлено, что уровень защиты от ВЛКРС среди коров составлял 93,9%, а среди телок - 89,7%. Установлено также, что применение вызывает повышение уровня естественной резистентности в организме животных [12].
Позже в Национальном университете биоресурсов и природопользования Украины была создана вакцина «Профилейк-3», которая содержала два антигена вируса лейкоза крупного рогатого скота: гликопротеидный (gp51) и протеидный (р24). Адсорбцию первого антигена проводили на эритроциты крупного рогатого скота, второго - на гидроокись алюминия. В качестве корректора иммуногенеза впервые в вакцинологии предложен специфический олигорибонуклеопротеид с фактором переноса (СОФП), полученный из лейкоцитов селезенки иммунизированных вакциной «Профилейк-3» овец-доноров по разработанной технологии [29].
Препараты вводили по схеме: СОФП, через 3 суток и 17 после этого - введение вакцины «Профилейк-3». Такая система обусловила формирование у животных иммунитета против ретровируса без проявления поствакцинальной фазы антительной иммунной реакции. Об этом свидетельствовала активная реакция животных на подкожное введение иммунизированным животным крови больной лейкозом коровы на 112-е сутки опыта, когда уровень антиретровирусных антител в сыворотке крови составлял 6,33±1,2 log2 (стадия активизации иммунитета) с последующим снижением титра антител к 1,67±0,67 log2 (стадия регрессии антителообразования) на 190-е сутки (период наблюдения), что является признаком отсутствии инфекционного процесса в организме овец. При этом у овец контрольной группы после инфицирования концентрация антител в сыворотке крови динамично повышалась [4].
На основании полученных результатов авторы сделали вывод, что применение специфического олигорибонуклеопротеида перед вакцинацией против лейкоза обусловливает пассивный перенос иммунологической памяти лимфоцитов доноров к эффекторным клеткам реципиентов и способно формировать в организме особые по соотношению и активностью гуморального и клеточного звеньев иммунитета [24].
Нельзя не отметить в этой связи разработку отечественны ученых во главе с А.А. Евглеским. Способ включает иммунизацию животных вакциной, полученной путём инактивации культурального вируса лейкоза, полимеризации его гликопротеидов 0,2% раствором формалина и сорбции полученной суспензии на гидроокиси алюминия. Вакцину рекомендуют вводить подкожно, трехкратно, с интервалом 14-15 суток, в объеме 3-5 мл. При этом предварительно, за 20-30 суток до вакцинации, подкожно вводят туберкулезный анатоксин и стафилококковую анатоксин-вакцину по 4-5 мл. Через 8-9 месяцев проводят ревакцинацию путем однократного введения лейкозной вакцины с предварительным, за 20 суток, введением туберкулезного анатоксина и стафилококковой анатоксин-вакцины. Такой способ, как указывают авторы, иммунизации повышал эффективность защиты вакцинированных от лейкоза животных [23].
В продолжение этих исследований был усовершенствован способ получения культурной вакцины: инактивацию вируса лейкоза и полимеризацию гликопротеидов вируса производили вначале 0,1% раствором формалина при 40±0,1°С в течение 3-5 суток, а затем 0,1% раствора этония с последующей сорбцией на гидроксиде алюминия (3-5 мг/мл). Был расширен и спектр препаратов «сопроводительной» профилактики - кроме туберкулезного анатоксина и стафилококковой анатоксин-вак-цины, позитивно зарекомендовали себя модифицированный АСД с это-нием, сукцинат натрия и калия, ликопид, левамизол и унитиол. Подкожное двух- или трехкратное введение крупному рогатому скоту противолейкоз-ной вакцины с предварительным введением этих препаратов обеспечивало в течение 18 месяцев повышение титра преципитирующих антител у отрицательных по РИД животных до 1:8-1:12, а у реагирующих по РИД коров - до 1:12-1:16, а также отсутствие патологических изменений и содержание количества лейкоцитов в пределах физиологической нормы (срок наблюдения). Следует отметить, что после однократного подкожного введения туберкулезного анатоксина, стафилококковой анатоксин-вак-цины, АСД с этонием у животных восстанавливался количественный дефицит Т- и В-лимфоцитов, гамма-глобулинов и фагоцитарная активность [15].
За последние 20 лет значительное внимание научной общественности было уделено разработке ДНК-вакцин против лейкоза крупного рогатого скота. Так, ген оболочки ВЛКРС gp51 и трансмембранный гликопротеин gp30 был клонирован в вектор-носитель экспрессии под промежуточным ранним промотором, содержащим гены env и tax цитомегаловируса человека. Внутримышечная инъекция этого препарата вызывала клеточный иммунный ответ, который обеспечил защиту 70% вакцинированных коров после экспериментального заражения в дозе 500 ВЛКРС-инфицированных лимфоцитов [35].
Также было установлено, что вакцина на основе плазмидной ДНК, кодирующей оболочечные белки ВЛКРС способна задержать развитие инфекции ВЛКРС в эпизоотологическом эксперименте на срок до 12 месяцев. При этом авторы подчеркивали необходимость проведения длительных наблюдений за эффективностью вакцин в стадах при промышленном содержании коров [31].
На основе результатов определения эффективности ДНК вакцины в виде катионных липосом с транс-активатором tax-ВЛКРС, встроенным в промотор SRa клеток млекопитающих был сделан вывод, что иммунный ответ Thl-типа, индуцированный этим препаратом, ингибировал размножение ВЛКРС у вакцинированных овец на ранней стадии инфекции [38].
Как указывается в обзоре G. Gutierrez и соавторов, одной из разрабатываемых стратегий профилактики ЛКРС является использование рекомбинантного вируса коровьей оспы в качестве носителя для иммунизации против этого заболевания. Аргументы в пользу этого подхода включали широкую специфичность этого вируса к хозяину, способность нести большой объем генетической информации и, что наиболее важно, способность вызывать как гуморальный, так и клеточный иммунитет. При этом было установлено, что такая вакцина более эффективна для овец, чем для коров [5].
Однако, в работе Листковой Н.А. (2000) было показано, что разработанный ею вакцинный препарат на основе рекомбинантного вируса ос-повакцины, при введении телкам обеспечивает защиту их от заражения ВЛКРС в течение года после прививки, а также уменьшает вероятность развития гематологической стадии лейкоза у крупного рогатого скота [17].
В то же время, не смотря на определенные успехи в создании средств специфической профилактики лейкоза крупного рогатого скота, описанные выше попытки сталкивались с проблемами эффективности (то есть была защищена только часть животных), постоянством (то есть быстрое снижение иммунной защиты), стоимостью (например, производство очищенных белков) или безопасностью (например, генетически модифицированные гибридные вирусы) [39].
В последние десятилетия были получены серии мутантных провирус-ных клонов ВЛКРС и выявлена их потенциальная пригодность в качестве ослабленных вирусных вакцин. Изученные клоны включали в себя гибридные, более простые производные ретровируса дикого типа, с отсутствием регуляторных генов и цис-действующих последовательностей ответа неинфекционного провируса, дефицитного для слияния клеток, а также инфекционный провирус с нарушением способности к размножению [26].
Так, был доказан защитный эффект при введении живого аттенуированного провируса лейкоза крупного рогатого скота с делецией в генах R3 и G4 [36].
Gutierrez G. и соавторы (2015) разработали новую стратегию, основанную на использовании живого ослабленного провируса ВЛКРС с делецией генов, который размножается у крупного рогатого скота в незначительных количествах. Было показано, что такой провирус вызывает сильный анти-ВЛКРС иммунный ответ, на что указывают титры антител дикого типа. Вакцинированные животные активно противостояли заражению вирусом ВЛКРС. Он не распространялся на неинфицированных контрольных животных, содержавшихся в течение 5 лет в одном и том же стаде, что указывает на биобезопасность вакцины. При этом пассивный иммунитет, а не вирусная инфекция, передавался новорожденным телятам через молозиво матери. Авторы указывали на проведение исследований, касающиеся производства, хранения и доставки вакцины, безопасности молока от вакцинированных коров, а также планировали начать широкомасштабные испытания препарата в условиях молочных ферм в Аргентине. Но к настоящему времени в доступной нам литературе результатов этих исследований не найдено. Также не было представлено никаких доказательств концепции, и не было опубликовано предварительных данных, касающихся идентичности мутированных/удаленных генов провируса, а также эффективности иммунной защиты у вакцинированных животных в долгосрочной перспективе [25].
Таким образом, многочисленные попытки создания и внедрения в практику ветеринарной медицины эффективной вакцины против лейкоза крупного рогатого скота, которая вызывала бы продукцию нейтрализующих антител и активацию защитного клеточно-опосредованного иммунного ответа, не достигли заметного общепринятого успеха. Поскольку животные подвергаются реинфекции в течение всей их жизни, для достижения этой цели, достигаемой в основном живыми ослабленными вакцинами, потребуется не только постоянный антигенный стимул безвредного, размножающегося вируса, но и способность вызывать долгоживущий защитный иммунный ответ [1].
Кроме того, несмотря на то, что у восприимчивых животных развивается сильный противовирусный иммунный ответ на первичную инфекцию ВЛКРС, у большинства инфицированных животных ни гуморальный, ни клеточный иммунные ответы не эффективны для уничтожения инфицированных клеток, которые содержат транскрипционно молчащий вирус [9].
Также важно подчеркнуть, что с эпизоотологической точки зрения, применение средств специфической профилактики лейкоза должно обеспечивать различие между вакцинированными и инфицированными животными, и самое главное, препараты должна быть безопасными.
Все вышеизложенное ставит разработку эффективной вакцины против ЛКРС в разряд сложных наукоемких и высокотехнологичных перспективных задач ветеринарной медицины [6].
Работа выполнена по теме № 0773-2019-0001 «Разработка теоретических основ для создания и внедрения программы мониторинга, диагностики, лечебно-профилактических и оздоровительных мероприятий по защите животных от эпизоотически значимых инфекционных болезней» в рамках государственного задания Минобрнауки России.
Список литературы:
Резюме. В данном обзорном материале освещены в хронологическом порядке подходы учёных из России, Украины, дальнего и ближнего зарубежья к наработке противолейкозных вакцин и дана характеристика их протективных свойств как в камеральных условиях, так и в условиях эпизоотологического эксперимента, охарактеризованы возможные способы применения данных вакцинных препаратов в животноводстве в перспективе. Разработка эффективной вакцины против лейкоза крупного рогатого скота является одной из сложных наукоемких и высокотехнологичных перспективных задач ветеринарной медицины.
Ключевые слова: племенное скотоводство, крупный рогатый скот, лейкоз крупного рогатого скота, вирус лейкоза крупного рогатого скота, вакцины, профилактика, титр антител.
Сведения об авторах:
Донник Ирина Михайловна, академик Российской академии наук, доктор биологических наук, профессор, вице-президент РАН; 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 14; e-mail: ktqrjp7@yandex.ru.
Гулюкин Михаил Иванович, академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор ветеринарных наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, заведующий лабораторией лейкозоологии ФГБНУ «Федеральный научный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии им. К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко Российской академии наук»; 109428, г. Москва, Рязанский проспект, д. 24, к. 1; тел.: 8-495-9700368; e-mail: admin@viev.ru.
Бусол Владимир Александрович, доктор ветеринарных наук, профессор, академик РАН, УААН, ННЦ ИЭКВМ; 61023, Украина, г. Харьков, ул. Пушкинская, 83; тел.: +380-57-7072053; e-mail: inform@vet.kharkov.ua.
Кривоногова Анна Сергеевна, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела мониторинга и прогнозирования инфекционных болезней ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2951774; e-mail: info@urnivi.ru.
Исаева Альбина Геннадьевна, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2951774; e-mail: info@urnivi.ru.
Петропавловский Максим Валерьевич, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»; 620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а; тел.: 8-343-2951774; e-mail: info@urnivi.ru.
Ответственный за переписку с редакцией: Коваленко Анатолий Михайлович, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры инфекционной и инвазионной патологии ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина»; 308503, Белгородская область, Белгородский район, п. Майский, ул. Вавилова, 1; тел.: 8-960-6283307; e-mail: mycobacteria@rambler.ru.
http://vetkuban.com/num1_202001.html