Перспективы применения цитокинов в птицеводстве

В настоящее время картина инфекционной патологии птиц кардинально изменилась по сравнению с началом промышленного производства и применения химиотерапевтических средств. Выявляются новые нозологические формы инфекционных заболеваний, наблюдается возвращение ранее редко встречавшихся инфекционных болезней и форм клинического течения, регистрируются эпизоотические вспышки особо опасных инфекций, сохраняется высокая заболеваемость вирусными и бактериальными инфекциями, увеличивается частота выявления изолятов генетически трансформированных и антибиотикорезистентных возбудителей.

Стратегия применения лекарственных средств при инфекционных заболеваниях традиционно ориентирована на использование всего арсенала современных химиотерапевтических препаратов в качестве средств этиотропной терапии. Повсеместное использование этих лекарственных средств, широко и не всегда адекватно применяемых на протяжении нескольких последних десятилетий, привело к существенной трансформации сообщества инфекционных патогенов и резкому снижению резистентности к их воздействию как на индивидуальном, так и на популяционном уровнях, возрастанию количества и выраженности осложнений.

Хорошо известно, что инфекционный процесс любой этиологии отражает сложные взаимоотношения, складывающиеся между возбудителем и организмом. При этом факторы внешней среды оказывают разнообразное влияние как на патоген, так и на организм.

Течение инфекционного процесса и его последствия определяются не только особенностями возбудителя, но и исходным состоянием систем иммунореактивности. При адекватном ответе и достаточных резервах систем иммунореактивности происходит полное освобождение организма от патогена и последующее выздоровление. Недостаточность систем иммунореактивности приводит либо к летальному исходу, либо к формированию носительства или хронической инфекционной патологии. Вместе с тем персистирование инфекции способствует усугублению уже имеющегося иммунодефицитного состояния. Между инфекциями и иммунодефицитом существуют тесные двусторонние связи. Некоторые инфекционные агенты, инфицируя иммунокомпетентные клетки, приводят к нарушению их пролиферации, дифференцировки и функционирования.

Попытки преодоления обозначенных проблем путем оптимизации только этиотропной терапии не приводят к желаемым результатам, поэтому предпринимаются соответствующие усилия, предусматривающие разработку принципов и способов лечения инфекционных болезней с использованием комбинаций этиотропных и патогенетических средств. Одно из активно разрабатываемых и практически реализуемых направлений — воздействие на реактивность организма с целью повышения его устойчивости к потенциальным этиопатогенам, так как неизбежным следствием инфекционного процесса, а часто и предшествующим состоянием организма, является та или иная форма иммунной недостаточности. В результате иммунодепрессивного воздействия микроорганизмов снижается общая резистентность птиц, что приводит к уменьшению эффективности прививок против инфекционных болезней и повышению чувствительности организма к другим заболеваниям.

В ветеринарии, в частности в птицеводстве, экзогенные цитокины применяют в качестве адъюванта в вакцинах или в ассоциации с ними для усиления иммунитета и нормализации дисбаланса иммунной системы, вызванного патогенными микроорганизмами, а также для повышения защитных сил организма в неонатальный период развития.

Известно, что значительная часть клеточных и молекулярных реакций, вызываемых использованием адьювантов, регулируется цитокинами. Более того, технология современных, так называемых субъединичных вакцин такова, что при их производстве используется микроорганизм не целиком, а лишь определенная его химическая структура. Основным недостатком этих вакцин является их низкая иммуногенная активность, поэтому цитокины, влияющие на уровень иммунной реакции, активно используются в качестве адъювантов при разработке субъединичных вакцин для профилактики вирусных, бактериальных и паразитарных болезней птицы.

Бесклеточный супернатант лимфобластоидной линии клеток — SMV-1, содержащий цитокины, используется для создания активного иммунитета против высокопатогенного изолята вируса болезни Марека. В дальнейшем защитный эффект супернатанта SMV-1 был выявлен в отношении вируса ретикулоэндотелиоза. По мнению авторов, в основе данного эффекта лежит стимулирующая активность NK-клеток.

Рекомбинантный ИФН-945 и ИФН-947 кур были испытаны для профилактики и лечения саркомы Рауса. По предварительным данным, введение ИФН-945 предупреждало развитие вируса саркомы Рауса (ВСР), но не вызывало регрессии опухоли у больной птицы. ИФН-947 оказывал как профилактический, так и лечебный эффект. Полученные результаты опыта свидетельствуют, что действие ИФН-945 связано с антивирусной активностью, а ИФН-947 — с антивирусной и противоопухолевой активностью. Применение рекомбинантного интерлейкина-2 (ИЛ-2) кур с вакциной против болезни Марека усиливает иммунный ответ у птиц, но не защищает их от контрольного заражения вирусом.

Лимфобластоидная культура клеток иммунных Т-лимфоцитов (SMV-1), как и конковалин-стимулированные нормальные клетки селезенки, выделяет лимфокины, обеспечивающие защиту птицы от заражения кокцидиями рода Eimeria за счет неспецифических факторов, в основе которых лежат механизмы клеточного иммунитета. К аналогичному выводу в своих исследованиях пришли Lillehoj H.S. и др. в 1998 г., а также Lowenthal J.W. и др. в 1997 г., оценившие профилактический эффект применения рекомбинантного ИФН-947 кур при кокцидиозе птиц.

В опытах по изучению эффективности ряда цитокинов, например, колониестимулирующих факторов (КСФ) и интерферонов, сразу после заражения кокцидиями и в разгар развития болезни было установлено, что на начальной стадии инвазии защита птицы связана с активностью КСФ, а интерферонная активность проявляется на поздней стадии развития эймериозов.

Иммунная защита цыплят в первую неделю полностью не сформирована, отсутствуют специфические антитела ко многим возбудителям, особенно в случаях, когда родительское стадо не привили убитыми вакцинами. В силу этих обстоятельств в неонатальном периоде для птиц характерно отсутствие пролиферации Т-клеток, их неспособность секретировать цитокины, а также низкая активность В-клеток и, как следствие, продолжительный срок выработки иммуноглобулинов и функциональная недостаточность нейтрофилов и макрофагов. Поэтому существует прямая взаимосвязь между функциональной незрелостью молодых цыплят и их повышенной чувствительностью к инфекциям.

Способность цитокинов активизировать или праймировать первичные клетки врожденного иммунитета (гранулоциты, макрофаги, NK-клетки–киллеры) позволяет их активно использовать для стимуляции врожденного иммунитета. Как известно, чувствительность цыплят к сальмонеллам наиболее ярко выражена в первые четверо суток их жизни, а затем появляется возрастная устойчивость, поэтому использование цитокинов в раннем возрасте наиболее актуально.

Иммунные к S. enteritidis Т-лимфоциты селезенки птиц, стимулированные конковалином при внутрибрюшинном введении суточным индюшатам и цыплятам, усиливают функциональную активность (фагоцитоз и бактериальный цитолиз) нейтрофилов в течение 7-ми суток. Наблюдаемая при этом цитокинозависимая функциональная активность защитных механизмов организма эквивалентна (сопоставима) активности, характерной для иммунологически более зрелого возраста (2–3 недели). В дальнейшем профилактический эффект цитокинов против S. enteritidis был выявлен при введении их in ovo на 18-е сутки эмбриогенеза, а также при пероральном, подкожном и интраназальном применении.

Трансформированные иммунные Т-лимфоциты, как и иммунные Т-лимфоциты кур и индеек, выделяют лимфокины, способные предохранять суточных индюшат от заражения S. enteritidis. Иммунные Т-лимфоциты индеек вызывают аналогичный эффект у цыплят при внутрибрюшинном, подкожном, пероральном и интраназальном их введении. Такая перекрестно-видовая активность лимфокинов кур и индеек связана с общими механизмами развития иммунореактивности у разных видов птиц и реализуется в отношении всех сероваров S. enteritidis в отличие от существующих противосальмонеллезных вакцин.

Применение лимфокинов в раннем возрасте значительно снижает риск заражения суточных цыплят и индюшат S. enteritidis, что позволяет использовать их в качестве превентивной меры для профилактики сальмонеллеза у домашней птицы. Иммуномодулирующий эффект цитокинов, продуцируемых, в частности, конковалин-стимулированными иммунными Т-лимфоцитами, лимфоцитами и макрофагами от иммунизированной птицы против сальмонелл, способствует повышению устойчивости цыплят в раннем возрасте и предохраняет их от вертикального и горизонтального заражения сальмонеллезной инфекцией. По мнению авторов, эта защита связана с активностью иммунных Т-лимфоцитов, а не макрофагов. Иммунные лимфокины, введенные суточным цыплятам, обеспечивают устойчивость к S. enteritidis в течение последующих 5-ти суток — периода наибольшей чувствительности к данному возбудителю.

Введение in ovo иммуномодулирующего препарата — CpG-олигодезоксинуклеотида (CpG-ODN) — снижает уровень колонизации кишечника S. enteritidis более чем в 10 раз за счет усиления функций нейтрофилов.

Введение рекомбинантного МФРк in ovo снижает смертность цыплят от E. coli, тогда как его внутрибрюшинное введение суточной птице не предохраняет от заражения S. enteritidis. Показано, что биологическая активность цитокиновой «смеси» птиц соответствует Г-КСФ млекопитающих. Введение цитокиновой «смеси» не вызывает иммунопатологических изменений в организме птицы, так как ее действие кратковременно (не более 5–10 сут.) и строго ограничено.

Существенным оказалось то, что супернатант Т-клеток S. enteritidis обеспечивает защиту цыплят при заражении возбудителями колибактериоза и пастереллеза.

В работе Yu L. и др. выявлена стимуляция противовирусного иммунитета у птиц при одновременном введении ДНК-вакцины против ИББ и цитокина — интерлейкина-2 (ИЛ-2) цыплят. Последний активизирует пролиферацию и дифференциацию клеток, участвующих в развитии адаптивного иммунитета за счет избирательной активизации иммунного ответа на конкретный антиген. Вакцинация цыплят против инфекционного бронхита с использованием ИЛ-2 кур усиливает иммунный ответ у привитой птицы.

Иммуномодулирующий эффект плазмид, кодирующих ген интерлейкина-18 кур, выявлен при одновременном их введении с вакциной против ньюкаслской болезни. Использование ИЛ-6 в качестве адъюванта показало, что его введение с вакциной из штамма Ла-Сота повышает иммуногенность биопрепарата. Повышение иммуногенности вакцины коррелировало с интенсификацией клеточного иммунного ответа. Положительные результаты были получены при введении вакцины против ньюкаслской болезни одновременно с интерлейкином птиц, который существенно повышал иммуногенность вакцины. Это подтверждалось снижением процента выделения патогенного вируса из организма и свидетельствовало о перспективности использования интерлейкина для эффективной профилактики болезни.

Рекомбинантный вирус оспы птиц, несущий гены вируса инфекционного бронхита и ИЛ-2 птиц стимулирует специфический иммунитет и защищает привитую птицу от заражения гомологичным вирулентным вирусом.

В производственных опытах, проведенных на цыплятах мясных и яичных кроссов, одновременное применение аналога эндогенного ИЛ-2 человека — ронколейкина — с вакциной против болезни Марека позволило снизить гибель птиц от болезни Марека и повысить производственные показатели.

По данным Lowenthal и др. (1998), совместное введение птицам рекомбинантного ИФН-947; кур и эритроцитов барана вызывало 10-кратное увеличение первичного и вторичного иммунных ответов по сравнению с контрольной группой птиц, где эритроциты вводили без цитокина.

Данные, полученные в ходе экспериментов с использованием возбудителей разных инфекций, свидетельствуют, что эффективная защита цыплят при введении цитокинов вызвана не специфическим иммунитетом, а, скорее всего, действием активизированных Т-клеток на начальной стадии иммуногенеза.

Эффективность стимулирующего действия цитокинов существенно различается, что, по-видимому, определяется как природой антигена, так и ролью определенного цитокина в системе иммуннорегуляции.

Во многих странах ведутся исследования с использованием методов генной инженерии и современной биотехнологии по получению рекомбинантных препаратов, полностью идентичных эндогенным белкам в количестве, достаточном для их практического применения. Однако следует учесть, что цитокины отличаются универсальностью позитивных эффектов при нормальной их продукции и способностью вызывать тяжелую системную патологию при избыточной активацию цитокиновой сети.