Was sind Impfstoffe und was sind sie?

Zur gezielten Vorbeugung von Infektionskrankheiten werden Impfstoffe eingesetzt, die die Ausbildung einer aktiven Immunität vor dem natürlichen Kontakt mit dem Erreger ermöglichen.

Impfstoffe zur Vorbeugung einer Infektion werden als Monoimpfstoffe bezeichnet, gegen zwei - Divakzine, gegen drei - Travovakzine, gegen mehrere - Polyvakzine. Assoziierte Impfstoffe sind solche, die eine Mischung aus Antigenen verschiedener Mikroorganismen und Anatoxinen enthalten. Polyvalente Impfstoffe sind solche, die mehrere Arten serologischer Erregertypen einer Infektion (Leptospirose, Kolibazillose, Salmonellose, Nerzepseudomonose, Marek-Krankheit usw.) umfassen.

Zur Immunprophylaxe von Infektionskrankheiten werden verschiedene Arten von Impfstoffen eingesetzt.

Lebendimpfstoffe

Es handelt sich um eine Suspension von Impfstoffstämmen von Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Rickettsien), die auf verschiedenen Nährmedien gezüchtet wurden. Üblicherweise werden zur Impfung Mikroorganismenstämme mit abgeschwächter Virulenz oder ohne Virulenzeigenschaften, jedoch mit vollständig erhaltenen immunogenen Eigenschaften verwendet. Diese Impfstoffe werden auf Basis apathogener Erreger hergestellt, die unter künstlichen oder natürlichen Bedingungen abgeschwächt (attenuiert) wurden. Attenuierte Viren- und Bakterienstämme werden durch Inaktivierung des für die Bildung des Virulenzfaktors verantwortlichen Gens oder durch Mutationen in Genen gewonnen, die diese Virulenz unspezifisch reduzieren.

In den letzten Jahren wurden mithilfe der rekombinanten DNA-Technologie abgeschwächte Stämme einiger Viren hergestellt. Große DNA-Viren, wie das Pockenvirus, können als Vektoren für die Klonierung fremder Gene dienen. Solche Viren behalten ihre Infektiosität, und die von ihnen infizierten Zellen beginnen, Proteine zu sezernieren, die von den transfizierten Genen kodiert werden.

Aufgrund des genetisch fixierten Verlusts pathogener Eigenschaften und des Verlusts der Fähigkeit, eine Infektionskrankheit zu verursachen, behalten Impfstämme die Fähigkeit, sich an der Injektionsstelle und später in regionalen Lymphknoten und inneren Organen zu vermehren. Eine Impfinfektion dauert mehrere Wochen, geht nicht mit einem ausgeprägten Krankheitsbild einher und führt zur Bildung einer Immunität gegen pathogene Mikroorganismenstämme.

Lebendimpfstoffe werden aus abgeschwächten Mikroorganismen gewonnen. Die Abschwächung von Mikroorganismen wird auch durch die Kultivierung unter ungünstigen Bedingungen erreicht. Viele Impfstoffe werden in trockener Form hergestellt, um die Haltbarkeit zu verlängern.

Lebendimpfstoffe haben gegenüber Totimpfstoffen erhebliche Vorteile, da sie den Antigensatz des Erregers vollständig erhalten und eine längere Immunität gewährleisten. Da der Wirkstoff von Lebendimpfstoffen jedoch lebende Mikroorganismen sind, müssen die Anforderungen zur Erhaltung der Lebensfähigkeit der Mikroorganismen und der spezifischen Aktivität der Impfstoffe strikt eingehalten werden.

Lebendimpfstoffe enthalten keine Konservierungsstoffe, bei der Arbeit mit ihnen müssen die Regeln der Asepsis und Antisepsis strikt eingehalten werden.

Lebendimpfstoffe sind lange haltbar (1 Jahr oder länger) und werden bei einer Temperatur von 2–10 °C gelagert.

5–6 Tage vor der Verabreichung von Lebendimpfstoffen und 15–20 Tage nach der Impfung können Antibiotika, Sulfonamide, Nitrofuran-Medikamente und Immunglobuline nicht zur Behandlung eingesetzt werden, da sie die Intensität und Dauer der Immunität verringern.

Impfstoffe erzeugen innerhalb von 7–21 Tagen eine aktive Immunität, die im Durchschnitt bis zu 12 Monate anhält.

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Totimpfstoffe (inaktivierte Impfstoffe)

Zur Inaktivierung von Mikroorganismen werden Erhitzen, Formalin, Aceton, Phenol, UV-Strahlen, Ultraschall und Alkohol verwendet. Solche Impfstoffe sind nicht gefährlich, sie sind weniger wirksam als Lebendimpfstoffe, erzeugen aber bei wiederholter Verabreichung eine relativ stabile Immunität.

Bei der Herstellung inaktivierter Impfstoffe ist es notwendig, den Inaktivierungsprozess streng zu kontrollieren und gleichzeitig den Satz an Antigenen in den abgetöteten Kulturen zu erhalten.

Totimpfstoffe enthalten keine lebenden Mikroorganismen. Ihre hohe Wirksamkeit beruht auf der Konservierung einer Reihe von Antigenen in inaktivierten Mikroorganismenkulturen, die eine Immunantwort auslösen.

Für eine hohe Wirksamkeit inaktivierter Impfstoffe ist die Auswahl der Produktionsstämme von großer Bedeutung. Für die Herstellung polyvalenter Impfstoffe empfiehlt es sich, Mikroorganismenstämme mit einem breiten Antigenspektrum zu verwenden, wobei die immunologische Affinität verschiedener serologischer Gruppen und Varianten von Mikroorganismen berücksichtigt wird.

Das Spektrum der zur Herstellung inaktivierter Impfstoffe verwendeten Krankheitserreger ist sehr vielfältig, am häufigsten werden jedoch bakterielle (Impfstoff gegen Nekrobakteriose) und virale (inaktivierter Trockenkulturimpfstoff gegen Tollwut vom Stamm Shchyolkovo-51) verwendet.

Inaktivierte Impfstoffe sollten bei 2–8 °C gelagert werden.

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Chemische Impfstoffe

Sie bestehen aus Antigenkomplexen mikrobieller Zellen, kombiniert mit Adjuvantien. Adjuvantien dienen der Vergrößerung von Antigenpartikeln und erhöhen die immunogene Aktivität von Impfstoffen. Zu den Adjuvantien gehören Aluminiumhydroxid, Alaun, organische oder mineralische Öle.

Das emulgierte oder adsorbierte Antigen wird konzentrierter. Beim Einbringen in den Körper lagert es sich ab und gelangt in kleinen Dosen von der Injektionsstelle in die Organe und Gewebe. Die langsame Resorption des Antigens verlängert die Immunwirkung des Impfstoffs und reduziert seine toxischen und allergischen Eigenschaften deutlich.

Zu den chemischen Impfstoffen gehören Depotimpfstoffe gegen Schweinerotlauf und Schweinestreptokokkose (Serogruppen C und R).

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Zugehörige Impfstoffe

Sie bestehen aus einer Mischung von Kulturen von Mikroorganismen, die verschiedene Infektionskrankheiten verursachen und deren Immuneigenschaften sich nicht gegenseitig unterdrücken. Nach der Einführung solcher Impfstoffe wird im Körper gleichzeitig eine Immunität gegen mehrere Krankheiten gebildet.

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Anatoxine

Dabei handelt es sich um toxinhaltige Präparate, die zwar keine toxischen Eigenschaften besitzen, aber dennoch antigen wirken. Sie werden eingesetzt, um Immunreaktionen auszulösen, die auf die Neutralisierung von Toxinen abzielen.

Anatoxine werden aus Exotoxinen verschiedener Mikroorganismen hergestellt. Dazu werden die Toxine mit Formalin neutralisiert und mehrere Tage lang in einem Thermostat bei 38–40 °C aufbewahrt. Anatoxine sind im Wesentlichen Analoga inaktivierter Impfstoffe. Sie werden von Ballaststoffen befreit, adsorbiert und in Aluminiumhydroxid konzentriert. Zur Verstärkung der Adjuvanseigenschaften werden dem Anatoxin Adsorbentien zugesetzt.

Anatoxine erzeugen eine lang anhaltende antitoxische Immunität.

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Rekombinante Impfstoffe

Mit gentechnischen Methoden ist es möglich, künstliche genetische Strukturen in Form rekombinanter (hybrider) DNA-Moleküle zu erzeugen. Ein rekombinantes DNA-Molekül mit neuer genetischer Information wird mithilfe von Trägern genetischer Information ( Viren, Plasmide), die als Vektoren bezeichnet werden, in die Empfängerzelle eingebracht.

Die Herstellung rekombinanter Impfstoffe umfasst mehrere Schritte:

• Klonen von Genen, die die Synthese notwendiger Antigene gewährleisten;
• Einführung geklonter Gene in einen Vektor (Viren, Plasmide);
• Einbringen von Vektoren in Produzentenzellen (Viren, Bakterien, Pilze);
• In-vitro-Zellkultur;
• Isolierung des Antigens und dessen Reinigung oder Verwendung von Produzentenzellen als Impfstoffe.

Das fertige Produkt muss im Vergleich zu einem natürlichen Referenzarzneimittel oder zu einem der ersten Serien eines gentechnisch hergestellten Arzneimittels getestet werden, das die präklinischen und klinischen Tests bestanden hat.

BG Orlyankin (1998) berichtet, dass eine neue Richtung in der Entwicklung gentechnisch veränderter Impfstoffe eingeschlagen wurde, die auf der Einführung von Plasmid-DNA (Vektor) mit integriertem Schutzproteingen direkt in den Körper basiert. Darin vermehrt sich Plasmid-DNA nicht, integriert sich nicht in Chromosomen und löst keine Antikörperbildung aus. Plasmid-DNA mit integriertem Schutzproteingenom induziert eine vollwertige zelluläre und humorale Immunantwort.

Verschiedene DNA-Impfstoffe können auf Basis eines Plasmidvektors konstruiert werden, wobei lediglich das Gen für das Schutzprotein verändert wird. DNA-Impfstoffe bieten die Sicherheit inaktivierter Impfstoffe und die Wirksamkeit lebender Impfstoffe. Derzeit wurden mehr als 20 rekombinante Impfstoffe gegen verschiedene menschliche Krankheiten entwickelt: ein Impfstoff gegen Tollwut, Aujeszky-Krankheit, infektiöse Rhinotracheitis, virale Diarrhö, respiratorische Synzytialinfektion, Influenza A, Hepatitis B und C, lymphozytäre Choriomeningitis, humane T-Zell-Leukämie, humane Herpesvirusinfektion usw.

DNA-Impfstoffe haben gegenüber anderen Impfstoffen eine Reihe von Vorteilen.

1. Bei der Entwicklung solcher Impfstoffe ist es möglich, schnell ein rekombinantes Plasmid zu erhalten, das ein Gen trägt, das das notwendige Pathogenprotein kodiert. Im Gegensatz zum langwierigen und teuren Verfahren zur Gewinnung abgeschwächter Stämme des Pathogens oder gentechnisch veränderter Tiere.
2. Technologische Effizienz und niedrige Kosten bei der Kultivierung der erhaltenen Plasmide in E. coli-Zellen und ihrer weiteren Reinigung.
3. Das in den Zellen des geimpften Organismus exprimierte Protein weist eine der nativen Konformation möglichst nahe kommende Konformation auf und besitzt eine hohe antigene Aktivität, die bei der Verwendung von Untereinheitenimpfstoffen nicht immer erreicht wird.
4. Die Eliminierung des Vektorplasmids im Körper der geimpften Person erfolgt innerhalb kurzer Zeit.
5. Bei einer DNA-Impfung gegen besonders gefährliche Infektionen ist die Wahrscheinlichkeit, infolge der Immunisierung an der Krankheit zu erkranken, völlig ausgeschlossen.
6. Eine verlängerte Immunität ist möglich.

Aus all diesen Gründen können wir DNA-Impfstoffe als die Impfstoffe des 21. Jahrhunderts bezeichnen.

Die Idee einer vollständigen Infektionskontrolle durch Impfungen hielt sich jedoch bis in die späten 1980er Jahre, als sie durch die AIDS-Pandemie erschüttert wurde.

Auch die DNA-Immunisierung ist kein Allheilmittel. Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gewinnen Krankheitserreger, die nicht durch Immunprophylaxe kontrolliert werden können, zunehmend an Bedeutung. Die Persistenz dieser Mikroorganismen geht mit dem Phänomen einer antikörperabhängigen Infektionsverstärkung oder der Integration des Provirus in das Genom des Makroorganismus einher. Eine spezifische Prophylaxe kann auf der Hemmung des Eindringens von Pathogenen in empfindliche Zellen durch Blockierung von Erkennungsrezeptoren auf deren Oberfläche (virale Interferenz, wasserlösliche Verbindungen, die Rezeptoren binden) oder durch Hemmung ihrer intrazellulären Reproduktion (Oligonukleotid- und Antisense-Hemmung von Pathogengenen, Zerstörung infizierter Zellen durch ein spezifisches Zytotoxin usw.) beruhen.

Das Problem der Provirusintegration kann durch das Klonen transgener Tiere gelöst werden, beispielsweise durch die Gewinnung von Linien, die das Provirus nicht enthalten. Daher sollten DNA-Impfstoffe für Krankheitserreger entwickelt werden, deren Persistenz nicht mit einer antikörperabhängigen Infektionsverstärkung oder dem Erhalt des Provirus im Wirtsgenom einhergeht.

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Seroprophylaxe und Serotherapie

Seren bilden im Körper eine passive Immunität, die 2–3 Wochen anhält, und werden zur Behandlung von Patienten oder zur Vorbeugung von Krankheiten in einem gefährdeten Gebiet verwendet.

Immunseren enthalten Antikörper und werden daher am häufigsten zu therapeutischen Zwecken zu Beginn der Krankheit eingesetzt, um den größtmöglichen therapeutischen Effekt zu erzielen. Seren können Antikörper gegen Mikroorganismen und Toxine enthalten und werden daher in antimikrobielle und antitoxische Seren unterteilt.

Seren werden in Biofabriken und Biokomplexen durch zweistufige Hyperimmunisierung von Immunserumproduzenten gewonnen. Die Hyperimmunisierung erfolgt mit steigenden Dosen von Antigenen (Impfstoffen) nach einem bestimmten Schema. In der ersten Phase wird der Impfstoff (1-2 Mal) verabreicht, und dann gemäß dem Schema in steigenden Dosen - eine virulente Kultur des Produktionsstamms von Mikroorganismen über einen langen Zeitraum.

So unterscheidet man je nach Art des immunisierenden Antigens antibakterielle, antivirale und antitoxische Seren.

Es ist bekannt, dass Antikörper Mikroorganismen, Toxine oder Viren weitgehend neutralisieren, bevor sie in die Zielzellen eindringen. Daher ist es bei Erkrankungen, bei denen der Erreger intrazellulär lokalisiert ist (Tuberkulose, Brucellose, Chlamydien usw.), bisher nicht gelungen, wirksame Methoden der Serotherapie zu entwickeln.

Serumtherapeutika und -prophylaxe werden hauptsächlich zur Notfallimmunprophylaxe oder zur Beseitigung bestimmter Formen von Immundefizienz eingesetzt.

Antitoxische Seren werden durch Immunisierung großer Tiere mit steigenden Dosen von Antitoxinen und anschließend Toxinen gewonnen. Die resultierenden Seren werden gereinigt und konzentriert, von Ballastproteinen befreit und hinsichtlich ihrer Aktivität standardisiert.

Antibakterielle und antivirale Medikamente werden durch Hyperimmunisierung von Pferden mit entsprechenden Totimpfstoffen oder Antigenen hergestellt.

Der Nachteil der Wirkung von Serumpräparaten ist die kurze Dauer der gebildeten passiven Immunität.

Heterogene Seren erzeugen eine Immunität für 1–2 Wochen, homologe Globuline für 3–4 Wochen.

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Methoden und Reihenfolge der Verabreichung von Impfstoffen

Es gibt parenterale und enterale Methoden, um Impfstoffe und Seren in den Körper einzuführen.

Bei der parenteralen Methode werden Medikamente subkutan, intradermal und intramuskulär verabreicht, wodurch der Verdauungstrakt umgangen werden kann.

Eine der Arten der parenteralen Verabreichung biologischer Präparate ist die Aerosolgabe (Respiratorisch), bei der Impfstoffe oder Seren durch Inhalation direkt in die Atemwege verabreicht werden.

Bei der enteralen Methode werden Biopräparate oral mit Nahrung oder Wasser verabreicht. Dies erhöht den Impfstoffverbrauch aufgrund ihrer Zerstörung durch die Mechanismen des Verdauungssystems und der Magen-Darm-Barriere.

Nach der Einführung von Lebendimpfstoffen bildet sich innerhalb von 7–10 Tagen eine Immunität, die ein Jahr oder länger anhält, und bei der Einführung von inaktivierten Impfstoffen endet die Immunitätsbildung am 10.–14. Tag und ihre Intensität hält 6 Monate an.

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