Отправить статью по E-mail Определение оптимальной иммунизирующей дозы гетерологической вакцины вируса оспы коз (Poxviridae: Chordopoxvirinae: Capripoxvirus) против узелкового дерматита
- Авторы: Абитаев Р.Т.1, Кондибаева Ж.Б.1, Аманова Ж.Т.1, Саметова Ж.Ж.1, Усембай А.К.1, Булатов Е.А.1
-
Учреждения:
- РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
- Выпуск: Том 67, № 4 (2022)
- Страницы: 304-309
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Дата подачи: 25.08.2022
- Дата публикации: 16.11.2022
- URL: https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/632
- DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-116
- ID: 632
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. Узелковый дерматит, оспа овец и оспа коз являются опасными заболеваниями домашних жвачных животных, оказывающими губительное воздействие на животноводство в эндемичных регионах, нанося колоссальный экономический ущерб государству. Представители рода каприпоксвирусов антигенно схожи и могут использоваться в качестве вакцины для трёх инфекций, как в случае с представителями рода ортопоксвирусов, куда входят вирусы натуральной оспы, оспы обязан, оспы коров, составляющие единое семейство Poxviridae.
Материалы и методы. В данной работе использованы вакцинный штамм G20-LKV вируса оспы коз и вирулентный штамм НИИПББ-2019/К вируса узелкового дерматита. Опыты проводили на клинически здоровом, серонегативном к поксвирусам крупном рогатом скоте (КРС) породы «Казахская белоголовая» 6–8-месячного возраста. При работе использовались вирусологические и серологические методы исследований.
Результаты. Все иммунизированные животные, получившие разные дозы вакцины, проявили устойчивость к контрольному заражению вирулентным вирусом узелкового дерматита КРС без проявления каких-либо клинических признаков болезни. У животных, получивших наименьшие дозы вакцины (15 000, 30 000 и 40 000 ТЦД50), в месте введения не наблюдалось нежелательных явлений, кожной (припухлость) и температурной реакции. А у вакцинированных высокими дозами препарата (60 000 и 80 000 ТЦД50) отмечалась реакция в виде припухлостей в месте введения, которые рассасывались в течение 3–4 суток. Контрольные животные, инфицированные вирулентным вирусом, проявляли клинические признаки болезни узелкового дерматита КРС.
Заключение. Вакцина, приготовленная на основе штамма G20-LKV вируса оспы коз, обладает протективными свойствами в отношении заражения КРС вирулентным вирусом узелкового дерматита. Иммунизирующая доза вакцин от 15 000 до 80 000 ТЦД50 зависит от эпизоотической ситуации узелкового дерматита в определенный момент в конкретном регионе.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Узелковый дерматит (нодулярный дерматит, бугорчатка), оспа овец и оспа коз являются опасными заболеваниями домашних жвачных животных, оказывающими губительное воздействие на животноводство, овцеводство и козоводство в эндемичных регионах, нанося колоссальный экономический ущерб государству [1–3].
Оспа овец (Sheep pox), оспа коз (Goat pox) и нодулярный дерматит (Lumpy skin disease) представляют собой заболевания овец, коз и крупного рогатого скота (КРС), вызываемые штаммами рода Capripoxvirus, входящими в обширное семейство Poxviridae. Вирусы, поражающие овец и коз, не полностью зависят от хозяина – некоторые вызывают заболевания как у овец, так и у коз, как в ситуации с вирусом оспы обезьян, который поражает людей и отнесён к тому же семейству Poxviridae. Штаммы вируса, вызывающие заболевания у КРС, по-видимому, специфичны для него, и это отражается в различном географическом распространении узелкового дерматита, а также оспы овец и коз [3–5]. Все исследованные к настоящему времени штаммы каприпоксвируса антигенно схожи. Из-за этой антигенной гомологии всех штаммов существует возможность использования одного вакцинного штамма для трёх инфекций [3, 6], как при ортопоксвирусах: по данным Всемирной организации здравоохранения, эффективность вакцины от натуральной оспы для профилактики оспы обезьян составляет около 85% [7].
Национальный ветеринарный институт (NVI) Эфиопии производит аттенуированную вакцину Neethling против нодулярного дерматита для КРС и вакцину KSGP O-180 против оспы овец, коз и КРС [8, 9]. Метод производства вакцин в NVI соответствует рекомендациям, установленным органами Африканского союза и Панафриканского контроля качества вакцин (AU-PANVAC). Кроме того, вакцинные штаммы были предоставлены AU-PANVAC [10]. Недавние молекулярные исследования показали, что, несмотря на своё название, в реальности Lumpy skin disease virus идентичен штамму KSGP O-240 [11, 12]. Следует оценивать и учитывать идентичность и аттенуированность штамма вируса при выборе штаммов вакцин для использования у КРС, овец и коз. Защитная доза зависит от используемого вакцинного штамма [13].
Ранее нами были проведены исследования по изучению безопасности и иммуногенности вакцинного штамма НИСХИ вируса оспы овец и штамма G20-LKV вируса оспы коз, используемых для специфической профилактики оспы овец, оспы коз, против узелкового дерматита КРС. При этом для иммунизации КРС данными вакцинами нами были испытаны высокие дозы, которые составляли 80 000 ТЦД50, а для проверки безопасности использовались десятикратные дозы – 800 000 ТЦД50. При этом у вакцинированного обоими препаратами КРС в течение 21 дня наблюдения каких-либо клинических признаков болезней не было выявлено, за исключением местной реакции в виде припухлостей, которые исчезали в течение 2–3 дней. Температура тела оставалась в норме. В крови вакцинированных животных начиная с седьмых суток выявляли вируснейтрализующие антитела [14].
Целью данных исследований являлось определение оптимальной иммунизирующей дозы гетерологической вакцины на основе вируса оспы коз для КРС против узелкового дерматита.
Материалы и методы
В качестве объекта исследований использовали аттенуированный вакцинный штамм G20-LKV вируса оспы коз (GenBank: AY077836.1), полученный путём последовательных пассажей в культуре клеток почки ягнят с биологической активностью 106,00 ТЦД50/см3, и эпизоотический вирус узелкового дерматита, вирулентный штамм НИИПББ-2019/К, полученный из изолята 2016 г., выделенного от КРС во время вспышки инфекции в Атырауской области Республики Казахстан, с инфекционной активностью 105,5 ТЦД50/см3 в культуре клеток тестикулов ягнят.
Для определения оптимальной иммунизирующей дозы гетерологической вакцины использовали КРС породы «Казахская белоголовая» 6–8-месячного возраста живой массой от 75 до 110 кг. Опыты проводили на клинически здоровых, невакцинированных против узелкового дерматита животных (КРС). До вакцинации определяли иммунный фон КРС в реакции нейтрализации на наличие антител к вирусу узелкового дерматита КРС.
Животные были распределены на 6 групп по 3 головы в каждой. Животные 1–5-й групп были иммунизированы подкожно в область средней трети шеи в объеме 2,0 мл гетерологичной вакциной в дозах 15 000, 30 000, 40 000, 60 000 и 80 000 ТЦД50 соответственно. Животные 6-й группы получили инъекцию фосфатно-солевого буфера (PBS) в том же объёме.
На 21-е сутки после вакцинации животных опытных и контрольной групп подвергали контрольному заражению вирулентным штаммом вируса узелкового дерматита КРС из штамма НИИПББ-2019/К. Контрольное заражение проводили методом титрования вирулентного вируса.
Авторы подтверждают соблюдение институциональных и национальных стандартов по использованию лабораторных животных в соответствии с Consensus Author Guidelines for Animal Use (IAVES, July 23, 2010). Протокол исследования одобрен локальной комиссии по биологической этике Научно-исследовательского института проблем биологической безопасности КН МОН РК (протокол № 4 от 14.04.2021 ).
Результаты
Результаты проведённых опытов по определению оптимальной иммунизирующей дозы гетерологической вакцины для КРС представлены в таблице.
Таблица. Реакция животных, вакцинированных разными дозами гетерологической вакцины, после контрольного заражения вирулентным вирусом методом титрования
Table. Reaction of animals vaccinated with different doses of heterologous vaccine after infection challenge with virulent virus by titration method
Группа животных Group of animals | Доза вакцины, ТЦД50 и контрольного вируса Dose of vaccine, TCD50 and challenge virus | Номера иммунизированных животных, гол. IDs of immunized animals | Реакция животных после вакцинации Reaction of animals after vaccination | Реакция животных после контрольного заражения методом титрования Reaction of animals after infection challenge by titration method |
Опытная Experienced | 15 000 | 46131628 | Отсутствует Absent | – – – – – |
39494096 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
39494097 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
30 000 | 61839893 | Отсутствует Absent | – – – – – | |
46021531 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
46021532 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
40 000 | 58645 | Отсутствует Absent | – – – – – | |
38346 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
38365 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
60 000 | 39494098 | Припухлость Swelling | – – – – – | |
61839878 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
46021547 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
80 000 | 46131667 | Припухлость Swelling | – – – – – | |
61840046 | Припухлость Swelling | – – – – – | ||
61839872 | Отсутствует Absent | – – – – – | ||
Контрольная Control | 1000 | 38370 | – | + + + + + |
38345 | – | + + + + + | ||
38366 | – | + + + + + |
Данные таблицы показывают, что все испытанные животные (КРС), получившие разные дозы гетерологической вакцины, по-разному реагировали на её введение. У животных, получивших наименьшие дозы вакцины (15 000, 30 000 и 40 000 ТЦД50), на месте введения препарата кожной реакции не наблюдалось. А у животных, получивших дозы вакцины от 60 000 до 80 000 ТЦД50, в месте введения вакцины наблюдались воспалительные отеки в виде припухлостей до 1–2 см в диаметре, которые постепенно исчезали (рассасывались) в течение 2–3 дней. Температура тела у животных оставалась в пределах нормы. Общее состояние животных было удовлетворительным.
Через три недели после вакцинации все животные оставались клинически здоровыми без каких-либо изменений аппетита и поведения. Побочных явлений, припухлости на месте введения не выявлено.
Через 21 день после вакцинации всех привитых разными дозами (рисунок а) и невакцинированных контрольных животных (рисунок б) инфицировали вирулентным штаммом НИИПББ-2019/К вируса узелкового дерматита КРС. При этом все испытанные животные, получившие разные дозы вакцины, были устойчивы к контрольному заражению. У вакцинированных животных не наблюдалось клинических признаков, характерных для узелкового дерматита КРС, в течение 14 суток наблюдения (рисунок б), тогда как контрольные животные заболели с характерными клиническими признаками узелкового дерматита (рисунок в): повышением температуры тела до 41,5°C на протяжении 4–7 суток, появлением на месте введения вируса сначала припухлостей, которые в дальнейшем переходили в папулы и на 10–12-е сутки превращались в везикулы с развитием некротических узелков (рисунок г). При вскрытии отмечалось, что подкожная клетчатка на месте инфицирования инфильтрирована экссудатом, а окружающие ткани отёчны. Бугорок на разрезе имел творожистую структуру (рисунок д).
Рис. Кожная реакция у вакцинированных и контрольных животных: а – место введения контрольного вирулентного вируса у вакцинированного животного (1-е сутки); б – вакцинированное животное после контрольного заражения (8-е сутки); в – место введения у контрольного животного, инфицированного вирулентным вирусом (1-е сутки); г – некротические узелки на коже контрольного животного (12-е сутки); д – подкожные изменения при вскрытии контрольного животного.
Обсуждение
В борьбе с узелковым дерматитом в качестве вакцин используют живые аттенуированные штаммы каприпоксвирусов [15–17], которые являются кросс-реактивными в пределах рода. Все штаммы каприпоксвируса овец, коз или КРС, исследованные в настоящее время, имеют основной нейтрализующий сайт, так что животные, перенёсшие заражение одним штаммом, становятся резистентными к заражению другими штаммами [18]. Таким образом, существует возможность использования отдельного штамма каприпоксвируса для защиты как овец, так и коз от всех полевых изолятов вируса, независимо от того, имеют они азиатское или африканское происхождение [19, 20].
Ранее в Египте во время вспышки нодулярного дерматита использовали румынский штамм вакцины против оспы овец. Однако перед тем, как вводить в организм новый вакцинный штамм, который обычно не используется для КРС, рекомендуется проводить контрольные пробные испытания. Все штаммы каприпоксвируса, которые обычно используют в качестве вакцин, могут продуцировать сильную локальную реакцию в участке инокуляции у КРС вида Bos taurus [21]. Это препятствует использованию вакцины даже несмотря на то, что последствия вспышки узелкового дерматита всегда более тяжёлые.
Недавние исследования показывают, что высокая доза вакцины оспы овец из штамма RM-65 также может вызвать побочные эффекты [6].
По данным G. Gari и соавт. (2015), испытания эфиопских вакцин Neethling, O-180 вируса оспы овец и изготовленной Иорданским центром биоиндустрии (JOVAC) вакцины штамма Gorgan вируса оспы коз показали, что последняя защищала всех вакцинированных телят от высоковирулентного эфиопского полевого штамма вируса узелкового дерматита КРС. Результаты реакции гиперчувствительности замедленного типа показали, что КРС, вакцинированный данной вакциной, имел высокий уровень клеточного иммунного ответа, что указывает на более высокие уровни иммуногенности [22].
Использованный нами аттенуированный штамм G20-LKV вируса оспы коз был получен из полевого изолята вируса оспы коз путём проведения 20 серийных пассажей в клетках почки ягнят. Вакцина, приготовленная из этого штамма, обеспечивала иммунитет у привитых коз через пять дней, а напряжённый иммунитет сохранялся не менее 12 месяцев [23].
Результаты исследовании показали, что все животные, вакцинированные разными испытанными дозами гетерологической вакцины, были устойчивы к контрольному заражению вирулентным штаммом вируса узелкового дерматита КРС. При этом локальная реакция в участках инокуляции вакцины не отмечалась, кроме незначительной припухлости, которая на 3–4-е сутки рассасывалась без проявления каких-либо клинических признаков болезни.
Заключение
Таким образом, вакцина, изготовленная на основе штамма G20-LKV вируса оспы коз, обладает протективными свойствами в отношении заражения КРС вирулентным вирусом узелкового дерматита при иммунизирующих дозах от 15 000 до 80 000 ТЦД50. Оптимальная иммунизирующая доза для КРС составляет 15 000 ТЦД50, при которой у вакцинированных животных не отмечается поствакцинальных осложнений.
Об авторах
Руслан Т. Абитаев
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5609-2491
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. Гвардейский
Жанат Б. Кондибаева
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8224-8047
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. Гвардейский
Жанат Т. Аманова
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3987-6814
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. Гвардейский
Жанна Ж. Саметова
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2332-2841
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. Гвардейский
Абдурахман К. Усембай
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3639-3793
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. Гвардейский
Ербол Акенович Булатов
РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Автор, ответственный за переписку.
Email: erbol_km@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8543-4219
канд. биол. наук, заведующий лабораторией технологии культивирования микроорганизмов, РГП «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности» Министерства здравоохранения Республики Казахстан
Казахстан, 080409, Жамбылская область, Кордайский район, пгт. ГвардейскийСписок литературы
- Tuppurainen E.S.M., Venter E.H., Shisler J.L., Gari G., Mekonnen G.A., Juleff N., et al. Capripoxvirus diseases: current status and opportunities for control. Transbound. Emerg. Dis. 2017; 64(3): 729–45. https://doi.org/10.1111/tbed.12444.
- Babiuk S. Vaccines against lumpy skin disease virus and vaccination strategies. In: Tuppurainen E., Babiuk S., Klement E., eds. Lumpy Skin Disease. Berlin: Springer; 2018.
- Barnard B.J., Munz E., Dumbell K., Prozesky L. Lumpy skin disease. In: Coetzer J.A.W., Thomson G.R., Tustin R.C., eds. Infectious Diseases of Livestock. Cape Town, South Africa: Oxford University Press; 1994: 604–12.
- Babiuk S., Bowden T.R., Boyle D.B., Wallace D.B., Kitching R.P. Capripoxviruses: An emerging worldwide threat to sheep, goats and cattle. Transbound. Emerg. Dis. 2008; 55(7): 263–72. https://doi.org/10.1111/j.1865-1682.2008.01043.x
- Carn V.M., Kitching R.P. The clinical response of cattle experimentally infected with lumpy skin disease (Neethling) virus. Arch. Virol. 1995; 140(3): 503–13. https://doi.org/10.1007/BF01718427
- Abutarbush S.M., Tuppurainen E.S.M. Serological and clinical evaluation of the Yugoslavian RM65 sheep pox strain vaccine use in cattle against lumpy skin disease. Transbound. Emerg. Dis. 2018; 65(6): 1657–63. https://doi.org/10.1111/tbed.12923
- ВОЗ. Информационный бюллетень. Оспа обезьян. Available at: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/monkeypox
- Ben-Gera J., Klement E., Khinich E., Stram Y., Shpigel N.Y. Comparison of the effcacy of Neethling lumpy skin disease virus and х10 RM65 sheep-pox live attenuated vaccines for the prevention of lumpy skin disease – the results of a randomized controlled field study. Vaccine. 2015; 33(38): 4837–42. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2015.07.071
- Bhanuprakash V., Indrani B.K., Hegde R., Kumar M.M., Moorthy A.R.S. A classical live attenuated vaccine for sheep pox. Trop. Anim. Health Prod. 2004; 36(4): 307–20. https://doi.org/10.1023/B:TROP.0000026661.88631.50.
- Tuppurainen E.S.M., Antoniou S.E., Tsiamadis E., Topkaridou M., Labus T., Debeljak Z., et al. Field observations and experiences gained from the implementation of control measures against lumpy skin disease in South-East Europe between 2015 and 2017. Prev. Vet. Med. 2020; 181: 104600. https://doi.org/10.1016/j.prevetmed.2018.12.006
- Kitching R.P., Bhat P.P., Black D.N. The characterization of African strains of capripoxvirus. Epidemiol. Infect. 1989; 102(2): 335–43. https://doi.org/10.1017/s0950268800030016
- Tulman E., Alfonso C., Lu Z., Zsak L., Sur J.H., Sandybaev N., et al. The genomes of sheep pox and goat pox viruses. J. Virol. 2002; 76(12): 6054–61. https://doi.org/10.1128%2FJVI.76.12.6054-6061.2002
- Kitamura T., Kitamura Y., Tagaya I. Immunogenicity of an attenuated strain of vaccinia virus on rabbits and monkeys. Nature. 1967; 215(5106): 1187–8. https://doi.org/10.1038/2151187a0
- Zhugunissov K., Bulatov Ye., Orynbayev M., Kutumbetov L., Abduraimov Ye., Shayakhmetov Ye., et al. Goatpox virus (G20-LKV) vaccine strain elicits a protective response in cattle against lumpy skin disease at challenge with lumpy skin disease virulent field strain in a comparative study. Vet. Microbiol. 2020; 245: 108695. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2020.108695.
- Brenner J., Haimovitz M., Oron E., Stram Y., Fridgut O., Bumbarov V., et al. Lumpy skin disease (LSD) in a large dairy herd in Israel, June 2006. Isr. J. Vet. Med. 2006; 61(3/4): 73–7.
- Coakley W., Capstick P.B. Protection of cattle against lumpy skin disease. Factors affecting small scale production of tissue culture propagated virus vaccine. Res. Vet. Sci. 1961; 2(4): 369–71. https://doi.org/10.1016/S0034-5288(18)34941-5
- Capstick P.B. Vaccines for lumpy skin disease, sheep pox and goat pox. Dev Biol (Basel) 2003;114:161-7.
- Capstick P.B. Veterinary Department Annual Report. Kenya; 1961: 45–47.
- Kitching R.P., Hammond J.M., Taylor W.P. A single vaccine for the control of capripox infection in sheep and goats. Res. Vet. Sci. 1986; 42(1): 53–60.
- Kitching R.P., Taylor W.P. Clinical and antigenic relationship between isolates of sheep and goat pox viruses. Trop. Anim. Health Prod. 1985; 17(2): 64–74. https://doi.org/10.1007/bf02360774
- Davies F.G., Krauss H., Lund L.J., Taylor M. The laboratory diagnosis of lumpy skin disease. Res. Vet. Sci. 1971; 12(2): 123–7.
- Gari G., Abie G., Gizaw D., Wubete A., Kidane M., Asgedom H., et al. Evaluation of the safety, immunogenicity and efficacy of three capripoxvirus vaccine strains against lumpy skin disease virus. Vaccine. 2015; 33(28): 3256–61. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2015.01.035
- Aбдураимов Е.О. Разработка технологии изготовления вирусвакцины против оспы коз. Диссертация на соискания кандидата ветеринарных наук. Алматы; 2001.
Дополнительные файлы
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).