Красочко Петр Альбинович1, д. в. н.- д. б. н., профессор, заведующий кафедрой
эпизоотологии и инфекционных болезней,
Юнусов Худайназар Бекназарович2, д. б. н., профессор, ректор,
Шапулатова Зумрат Жахонгировна2, к.в.н, доцент кафедры «Микробиологии,
вирусологии и иммунологии»,
Понаськов Михаил Александрович1, магистр, ассистент кафедры акушерства,
гинекологии и биотехнологии размножения животных.
1 -УО Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной
медицины, г. Витебск, Республика Беларусь,
2-Самаркандский государственный университет ветеринарной медицины,
животноводства и биотехнологий, г.Самарканд Республика Узбекистан
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНСОВАРИАЛЬНЫХ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
(IgY) ПРИ ЛЕЧЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКИ ТЕЛЯТ,
БОЛЬНЫХ ЭНТЕРИТАМИ (ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ)
Аннотация
В статье представлена анализ литературных данных об использовании препаратов на основе трансовариальных иммуноглобулинов,
которые являются безопасными и эффективными средствами борьбы с различными патогенами ряда инфекционных болезней и могут
успешно использоваться наряду с антибактериальными препаратами и средствами специфической профилактики. В статье даны материалы о структурном сходствеIgG млекопитающих и трансовариальных иммуноглобулинов IgY, а также данные многочисленных исследований и накопленного научных материалов о преимуществах IgY, эффективности использования трансовариальных иммуноглобулинов (IgY) в виде яичного порошока, водорастворимых фракции желтков или очищенных IgY для профилактики и лечении инфекционных заболеваний, вызванных различными патогенами на различных животных.
Аnnotation
The article presents an analysis of literature data on the use of drugs based on transovarial immunoglobulins, which are safe and eff ective means of combating various pathogens of a number of infectious diseases and can be successfully used along with antibacterial drugs and specifi c prophylaxis. The article presents materials on the structural similarity of mammalian IgG and transovarial immunoglobulins IgY, as well as data from numerous studies and accumulated scientifi c materials on the benefi ts of IgYB, the eff ectiveness of using transovarial immunoglobulins (IgY) in the form of egg powder, water-soluble fraction of yolks or purifi ed IgY for the prevention and treatment of infectious diseases caused by various pathogens in various animals.
Ключевые слова: трансовариальные иммуноглобулины, препарат, IgY птиц, яичный желток, иммунизация, диарея, антитела, куры, патогены, профилактика.
Введение. Сохранение и выращивание здорового молодняка сельскохозяйственных животных, в частности, телят является основной задачей воспроизводства и увеличения стада, гарантией получения достаточного количества качественной продукции животноводства. Решения этой задачи возможно только при правильной организации комплекса ветеринарно-санитарных и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на создание условий, исключающих занос возбудителей инфекционных болезней на ферму, использование средств и методов повышающих резистентность организма и своевременное проведение профилактики и борьбы. Профилактика и лечение желудочно-кишечных заболеваний телят препаратами на основе транс овариальных иммуно-
глобулинов представляет весьма актуальным.
Среди болезней крупного рогатого скота широкое распространение имеют энтериты вирусно-бактериальной этиологии, которые наносят огромный экономический ущерб животноводству. Особенно тяжело болеют животные, при смешанном течении инфекции. Успешная борьба с этими заболеваниями возможна только при наличии надежных средств специфической терапии и профилактики. Особенно заслуживает внимания разработка способа лечения и профилактики энтеритов телят вирусно-бактериальной этиологии с использованием иммуноглобулинов, выделяемые из желтка вакцинированных кур — IgY (yolkimmunoglobulin). Анализ литературы показывает что для специфической терапии вирусных респираторных и желудочно-кишечных инфекций телят вирусно-бактериальной этиологии можно использовать препараты на основе транс овариальных иммуноглобулинов.
Нерациональное использование антибактериальных препаратов (несоблюдение кратности, дозировки, курса лечения), применения в качестве стимуляторов роста приводит к длительному накоплению в организме, что способствует развитию антибиотико-резистентных форм микроорганизмов [1]
На современном этапе наиболее перспективным и эффективным признано конструирование препаратов на основе транс овариальных иммуноглобулинов.
Материалы и методы исследований. Работа выполнена на кафедре эпизоотологии и инфекционных болезней УО ВГАВМ и на кафедре микробиологии, вирусологии и иммунологии Самаркандского государственного университета ветеринарной медицины, животноводства и биотехнологий. Проведен анализ литературных источников отечественных и зарубежных авторов.
Результаты исследований. Анализ литературных источников отечественных и зарубежных авторов позволил получить следующие сведения. Яичный желток является источником иммуноглобулинов (в основном класса IgY, также IgA и IgM но в меньшем количестве), общее количество на одно куриное яйцо превышает 100 мг[2, 3]
Трансовариальный иммуноглобулин IgY птиц состоит из пяти доменов и не обладает генетически кодируемым шарниром. Вместо него имеются зоны «включения» с ограниченной пластичностью в доменных интерфейсах, что может быть полезно для некоторых важных биохимических свойств [4].
Молекулярная структура IgY в целом аналогична структуре IgG млекопитающих (см рис 1.).
Трансовариальные иммуноглобулины (IgY) состоит из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. Тяжёлая цепь IgY представлена одним вариабельным и четырьмя константными доменами, в отличие от IgG, имеющего три константных домена. Молекулярная масса IgY определена в 167 200 Да (IgG – 160 000 Да).
Несмотря на структурное сходство двух аналогов (IgG млекопитающих и IgY), трансовариальные иммуноглобулиныIgY обладает рядом преимуществ:
– высокая иммунореактивность трансовариальных иммуноглобулинов IgYотношению к чужеродным белкам инфекционного происхождения (вирусным, бактериальным, паразитарным), а также к белкам токсинов и ядов;
– низкаяперекрёстная реактивность с белками млекопитающих за счёт большой филогенетической дистанции между птицами и млекопитающими: неспособность IgY систему комплемента млекопитающих и связываться с ревматоидным фактором, Fcрецепторами обеспечивает низкий уровень неспецифических реакций;
– феноменально высокое содержание IgY в желтке, т. е. возможность получения IgY в препаративных количествах – из одного яйца можно получить 50–100 мг тотального IgY и до 10% от этой суммы – специфического IgY, что соответствует величине IgG, полученного из сыворотки 50–100 мышей (учитывая тот факт, что курица кладёт одно яйцо в 1–2 дня, общее количество IgY за полный цикл иммунизации может достигать десятков граммов);
– дешевизна и лёгкость процедуры иммунизации кур, а также принципиальная простота получения препаратов IgY из желтка[5,6,7]
Очищенные желточные иммуноглобулины (IgY) способны сохранять свою активность в течение полугода при комнатной температуре. Кроме того, аффинно-очищенный и биотинилированныйIgY сохраняет высокую активность после пяти лет хранения при 4 °C[8].
О возможности использования трансовариальных (желточных) иммуноглобулинов в качестве профилактического и терапевтического средства стало известно в 1893 г. из статьи F. Klemperer «Естественный иммунитет и его использование в иммунотерапии», в которой описывалось явление передачи специфических антител против столбнячного токсина в желток иммунизированных кур. F. Klemperer проводил исследования по пассивной иммунизации мышей против столбняка (Clostridiumtetani) с использованием в качестве доноров кур. Иммунизация столбнячным токсином кур проводилась двукратно. Через 4 недели после второй иммунизации куриные желтки от вакцинированных кур вводились мышам внутрибрюшинно. По итогам эксперимента, антитела из желтков яиц дали 100%-ную защиту мышам, получившим смертельную дозу столбнячной палочки[9, 10].
Но данная публикация не нашла позитивные отзывы в широких научных кругах и исследования в данной области были приостановлены вплоть до середины 20 века. Только после публикации W. M. S. Russell, R. L. Burch. в 1959 г. «Принципов гуманной и экспериментальной техники», ученые вновь обратили свое внимание на данное направление.
Начиная с 60-ых годов ХХ века начинается активное развития данного направления. В это время было проведено большое количество клинических и лабораторных исследований, которые показали, что трансовариальные иммуноглобулины является безопасным и эффективным средством борьбы с различными патогенами и могут использоваться наряду с антибактериальными препаратами и средствами специфической профилактики[11, 12].
В 1969 г. было предложено название для обозначения желточных иммуноглобулинов – «IgY» (Yolk – желток), так как не было доказательства различия между иммуноглобулинами птиц и млекопитающих.
Кроме изучения свойств иммуноглобулинов кур, начиная с 1970-ых г. проводятся исследования свойств трансовариальных иммуноглобулинов других видов птиц (уток, гусей, страусов), а также иммуноглобулинов некоторых видов рептилий и земноводных.
На сегодняшний день проведены многочисленные исследования и накоплен большой объём материалов о эффективности использования трансовариальных иммуноглобулинов (IgY) для профилактики и лечении инфекционных заболеваний, вызванных различными патогенами, на различных животных моделях.
В 1996 г. Европейский центр по оценке альтернативных методов (ECVAM) рекомендовал использование антител класса Y (IgY) вместо антител класса G (IgG) млекопитающих как альтернативный подход к исследовательской практике [15].
Несмотря на структурное сходство двух аналогов (IgG млекопитающих и IgY), трансовариальные иммуноглобулиныIgY обладает рядом преимуществ:
– высокая иммунореактивность трансовариальных иммуноглобулинов IgYотношению к чужеродным белкам инфекционного происхождения (вирусным, бактериальным, паразитарным), а также к белкам токсинов и ядов;
– низкаяперекрёстная реактивность с белками млекопитающих за счёт большой филогенетической дистанции между птицами и млекопитающими: неспособность IgY систему комплемента млекопитающих и связываться с ревматоидным фактором, Fcрецепторами обеспечивает низкий уровень неспецифических реакций;
– феноменально высокое содержание IgY в желтке, т. е. возможность получения IgY в препаративных количествах – из одного яйца можно получить 50–100 мг тотального IgY и до 10% от этой суммы – специфического IgY, что соответствует величине IgG, полученного из сыворотки 50–100 мышей (учитывая тот факт, что курица кладёт одно яйцо в 1–2 дня, общее количество IgY за полный цикл иммунизации может достигать десятков граммов);
– дешевизна и лёгкость процедуры иммунизации кур, а также принципиальная простота получения препаратов IgY из желтка[5,6,7]
Очищенные желточные иммуноглобулины (IgY) способны сохранять свою активность в течение полугода при комнатной температуре. Кроме того, аффинно-очищенный и биотинилированныйIgY сохраняет высокую активность после пяти лет хранения при 4 °C[8].
О возможности использования трансовариальных (желточных) иммуноглобулинов в качестве профилактического и терапевтического средства стало известно в 1893 г. из статьи F. Klemperer «Естественный иммунитет и его использование в иммунотерапии», в которой описывалось явление передачи специфических антител против столбнячного токсина в желток иммунизированных кур. F. Klemperer проводил исследования по пассивной иммунизации мышей против столбняка (Clostridiumtetani) с использованием в качестве доноров кур. Иммунизация столбнячным токсином кур проводилась двукратно. Через 4 недели после второй иммунизации куриные желтки от вакцинированных кур вводились мышам внутрибрюшинно. По итогам эксперимента, антитела из желтков яиц дали 100%-ную защиту мышам, получившим смертельную дозу столбнячной палочки[9, 10].
Но данная публикация не нашла позитивные отзывы в широких научных кругах и исследования в данной области были приостановлены вплоть до середины 20 века. Только после публикации W. M. S. Russell, R. L. Burch. в 1959 г. «Принципов гуманной и экспериментальной техники», ученые вновь обратили свое внимание на данное направление.
Начиная с 60-ых годов ХХ века начинается активное развития данного направления. В это время было проведено большое количество клинических и лабораторных исследований, которые показали, что трансовариальные иммуноглобулины является безопасным и эффективным средством борьбы с различными патогенами и могут использоваться наряду с антибактериальными препаратами и средствами специфической профилактики[11, 12].
В 1969 г. было предложено название для обозначения желточных иммуноглобулинов – «IgY» (Yolk – желток), так как не было доказательства различия между иммуноглобулинами птиц и млекопитающих.
Кроме изучения свойств иммуноглобулинов кур, начиная с 1970-ых г. проводятся исследования свойств трансовариальных иммуноглобулинов других видов птиц (уток, гусей, страусов), а также иммуноглобулинов некоторых видов рептилий и земноводных.
На сегодняшний день проведены многочисленные исследования и накоплен большой объём материалов о эффективности использования трансовариальных иммуноглобулинов (IgY) для профилактики и лечении инфекционных заболеваний, вызванных различными патогенами, на различных животных моделях.
В 1996 г. Европейский центр по оценке альтернативных методов (ECVAM) рекомендовал использование антител класса Y (IgY) вместо антител класса G (IgG) млекопитающих как альтернативный подход к исследовательской практике [15].
А в конце 1990-ых начале 2000-ых данная технология была одобрено в большинстве стран Еропы и США.
Использование трансовариальных иммуноглобулинов для лечения телят, больных бактериальными энтеритами
Колибактериоз (эшерихиоз) исследованиями многих ученых (Erhard M.H. et. al.(1996), Terzolo H. et. al. (2003), Bellingeri R. et. al.(2013) и др.) было доказано эффективность использования трансовариальных иммуноглобулинов для лечения и профилактики телят и поросят, больных колибактериозом [13,14, 16, 18].
В результате опытов желтки вакцинированных кур, после сублимационной сушки, добавлялись в корм подопытным животным. Данные эксперименты доказали, что пероральное введение трансовариальных иммуноглобулинов существенно снижает риск появления и развития колибактериозу молодых телят и поросят.
В опытах на телятах использовали энтеротоксигенный штамм Escherichia coli. По условиям эксперимента телятам контрольной группы получали с молоком яичный порошок от не иммунизированных кур. В данной группе отмечалась интоксикация, дегидратация, тяжелая диареяи смертность составляла 100% через 72 часа после заражения. В отличие от этого, у телят опытной группы, которых кормили молоком, содержащим порошок яичного желтка от иммунизированных кур, была диарея в лёгкой форме, 100% выживаемость и высокие средне суточные привесы на протяжении всего исследования [19].
Было установлено, что рост колоний Escherichiacoli тормозится действием специфических трансовариальных иммуноглобулинов (IgY). Это торможение роста было вызвано связыванием куриных антител с бактериальными антигенами, что привело к значительному изменению структуры бактериальных поверхностей. По мнению MarquardtR.R. et. al. (1999) данное явление связано с ослаблениями адгезии бактерий к слизистой оболочке кишечника.
Таким образом, использования трансовариальных иммуноглобулинов (IgY) позволяет уменьшить использования антибактериальных препаратов, свисти к минимум у риск бактериального инфицирования [20].
Также антибактериальные свойства трансовариальны-химмуноглобулиновIgYбылиизученынатакихбактериях, как Salmonellatyphimurium, Clostridiumdiffi cile, Helicobacterpylori, Acinetobacterbaumannii, Prevotellain termedia, Fusobacteriumnucleatumи Streptococcusmutans[23]..
Использование трансовариальных иммуноглобулинов для лечения телят, больных вирусными энтеритами
Ротавирусная инфекция телят. В опытах Vega C.et. al.была определена оценка защитной реакции и иммуномодуляции, вызванных пероральным введением яичного желтка, от вакцинированных кур. По условиям опыта телятам опытной группы выпаивали молозиво с нейтрализующими IgG1-антителами до закрытия кишечника. После закрытия кишечника, телятам два раза в день на протяжении 14 суток данной группы выпаивали молоко, дополненное 6% иммунными яичными желтками (IgY- антителами). Телятам контрольной группы выпаивали молозиво или молоко без специфических антител. Телятам обеих групп инокулировали 105 единиц ротавируса
в возрасте двух дней. У телят контрольной группы диагностировалось интоксикация, дегидратация, тяжелая диарея и высокая смертность. У животных опытной групп отмечалась 80%-ная защита. Специфические IgY- антитела были выявлены в фекалиях телят опытной группы, что свидетельствует о том, что трансовариальные иммуноглобулины устойчивы к прохождению через желудочно-кишечный тракт телёнка. Проведенные исследования свидетельствуют, что данное направление является перспективная стратегия профилактики диареи [21,22].
КромеэтоготрансовариальныеиммуноглобулиныIgY обладают против о грибковой активностью в отношении пат огенныхдрожжейCandidaalbicansиCandidaglabrata, противопаразитарнойпротивTrypanosomaevansiиTrypanosom
acruziипротивоопухолевойактивностью[23].
Выводы. На основе выше изложенного, можно считать, что трансовариальные иммуноглобулины являются высокоактивным и рентабельным источником антител против вирусных и бактериальных инфекций для животных, позволяющий получать эффективные лекарственные средства для пассивной профилактики и терапии больных пневмо энтеритами животных.
Список использованной литературы:
- Woodford, N. Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae and non Enterobacteriaceae from animals and the environment: an emerging
public health rick of our own making? / N. Woodford // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. – 2014. – Vol. 69. – P. 287–291. - Каплин, В.С. IgY -технологии. Желточные антитела птиц / В.С. Каплин, О.Н. Каплина // Биотехнология, 2017.– T. 33. – № 2. – С. 2940
- K.E. Magor, D.A. Higgins, // Immunol. Today. – 1995. № 16. – Р. 392–398.
- Warr, G.W. IgY: clues to the origins of modern antibodies. / G.W. Warr, K.E. Magor, D.A. Higgins, // Immunol. Today. – 1995. № 16. – Р.
392–398. - Egg yolk antibodies (IgY) and their applications in human and veterinaryhealth: A review. / E.P.V. Pereira[et al.] // International Immunopharmacology. 2019. –№ 79. – Р.293-303.
- K.E. Magor, D.A. Higgins, // Immunol. Today. – 1995. № 16. – Р. 392–398.
- .E gg yolk antibodies (IgY) and their applications in human and veterinaryhealth: A review. / E.P.V. Pereira[et al.] // International Immunopharmacology. 2019. –№ 79. – Р.293-303.
- Наak-Frendscho M. Why IgY Chicken polyclonal antibody, an appealing alternative. Наak-Frendscho M. // Promega Notes Magazine.–
- – № 46. – Р. 11-14.
- E gg yolk antibodies (IgY) and their applications in human and veterinaryhealth: A review. / E.P.V. Pereira[et al.] // International
Immunopharmacology. 2019. –№ 79. – Р.293-303. - Klemperer, F. UebernaturlicheImmunitat und ihreVerwerthung fur die Immunisirungstheraie / F. Klemperer // Arch. Exptl. Pathol. Pharmakol.
– 1893. – Vol. 34. – P. 356–382. - Russell, W. M. S. The principles of human experimental technique / W. M. S. Russell, R. L. Burch. – London, UK. – 1959. – P. 1–238.
- Mine Y. Chicken egg yolk antibodies as therapeutics in enteric infectious disease: a review. / Mine Y., Kovacs-Nolan J. / / J. Med. Food.
- V. 5. P. 159-169.
- Bellingeri R. Characterization of egg yolk immunoglobulin (IgY) against enterotoxigenic Escherichia coli and evaluation of its eff ects on
bovine intestinal cells. / Bellingeri R., Busso L., Alustiza F., Picco N. et al. / / African Journal of Microbiology Research. 2013. V. 7. № 5. P. 398-405. - Erhard M.H. Prophylactic eff ect of specifi c egg yolk antibodies in diarrhea caused by Escherichia coli K88 (F4) in weaned piglets / Erhard
M.H., Bergmann J., Renner M., Hofmann A. and Heinritzi K. / / Journal of Veterinary Medicine. 1996. V. 43. № 4. P. 217-223. - Sitnik O. Production and characterization of egg yolk antibodies against bovine alimentary tract pathogens. / Sitnik O., Jawor P., Kopec W.,
Skiba T., Stefaniak T. / / Polish Journal of Veterinary Sciences. 2013. V. 16. № 2. P. 283-291. - Terzolo H. IgY technology in Argentina. / Terzolo H., Chacana P., Vivas A., Greco C. et. al. / / ALTEX. 2003. V. 20. P. 202 -203.
- Mine Y. Chicken egg yolk antibodies as therapeutics in enteric infectious disease: a review. / Mine Y., Kovacs-Nolan J. / / J. Med. Food.
- V. 5. P. 159-169.
- Sunwoo H.H. Growth Inhibitory Eff ect of Chicken Egg Yolk Antibody (IgY) on Escherichia coli O157:H7 / Sunwoo H.H., Lee E.N., Menninen K., Suresh M.R. and Sim J.S. / / J. Food Sci. 2002. V. 67. № 4. P. 1486-1494.
- Passive protective effect of egg-yolk antibodies against enterotoxigenic Escherichia coli K88+ infection in neonatal and earlyweaned piglets. / Marquardt R.R. et. al. / FEMS Immunology and Medical Microbiology. // 1999. V. 23. № 4. P. 283 — 288.
- Egg yolk antibodies (IgY) and their applications in human and veterinaryhealth: A review. / E.P.V. Pereira[et al.] // International Immunopharmacology. 2019. –№ 79. – Р.293-303.
- Vega C. Egg Yolk IgY: Protection against Rotavirus induced Diarrhea and Modulatory eff ect on the systemic and mucosal antibody responses in newborn calves. / Vega C. et. al. // Vet Immunol Immunopathol.
- – V. 142. – № (3-4). – P. 156-169.
- Thu H.M. Chicken Egg Yolk Antibodies (IgY) for Prophylaxis and Treatment of Rotavirus Diarrhea in Human and Animal Neonates: A Concise
Review. / Thu H.M. et. al. / / Korean J. Food Sci. Anim. Resour. – 2017. – V. - – № 1. – P. 1 -9.
- Suppressive eff ect of functional drinking yogurt containing specifi c egg yolk immunoglobulin on Helicobacter pylori in humans / Horie K. et. // Journal Of Dairy Science. – 2004. – V. 87. – № 12. – P. 4073–4079.