Zygmunt Pejsak
Wydział Medycyny Weterynaryjnej
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Od czego zależy skuteczność szczepień świń?
Profilaktyka swoista stała się w ostatnich 20 latach jednym z najważniejszych narzędzi ochrony zwierząt przed chorobami. Z każdym kolejnym rokiem dysponujemy rosnącą liczbą coraz lepszych i bezpieczniejszych szczepionek (biopreparatów). Jednocześnie bezwzględnie wprowadzane ograniczenia w stosowaniu chemioterapeutyków, w tym antybiotyków, jednoznacznie ukierunkowują ochronę zdrowia zwierząt przede wszystkim w stronę skutecznej bioasekuracji stad, zabezpieczenia zwierzętom dobrostanu oraz profilaktyki swoistej.
Celem profilaktyki swoistej w odniesieniu do stad podstawowych jest w pierwszym rzędzie stabilizacja immunologiczna stada podstawowego loch w aspekcie określonego czynnika patogennego uzyskiwana poprzez swoiste – czynne uodpornienie samic. Często szczepienia loch ukierunkowane są przede wszystkim na bierne uodpornienie ich potomstwa przed chorobotwórczymi czynnikami zakaźnymi.
Z reguły pełne programy swoistej ochrony zwierząt przed chorobami zakaźnymi wykorzystywane są przez najlepszych producentów i hodowców świń; tych którzy zauważyli korzystne efekty takiego postępowania.
Podstawą skutecznej immunoprofilaktyki jest precyzyjne określenie sytuacji zdrowotnej stada w tym identyfikacja – na poziomie serotypu – krążących w stadzie czynników chorobotwórczych. W dalszej kolejności ważny jest dobór biopreparatu (biopreparatów) i opracowanie programu szczepień. Niezbędne jest ustalenie właściwych terminów wykonania szczepień oraz profesjonalnego wykonania immunizacji zwierząt.
Jak wspomniano, program szczepień stada podstawowego loch zależy od sytuacji zdrowotnej, która może być obiektywnie oceniona poprzez prawidłowo wykonane badania kliniczne, sekcyjne i laboratoryjnie. Dopiero na podstawie wyników wielokierunkowych badań możliwe jest prawidłowe określenie zakresu koniecznych szczepień.
Bez badań można przyjąć, że wszystkie lochy wchodzące w skład stad podstawowych powinny być szczepione przeciwko różycy i parwowirozie. W zasadzie każde stado świń jest zainfekowane tymi dwoma czynnikami patogennymi. Ponadto dla ochrony stad podstawowych prowadzone powinny być najczęściej szczepienia przeciwko: PRRS, zakażeniom cirkowirusowym, grypie świń, zakażeniom beztlenowcami i inne.
Warto dodać, że o celowości szczepień powinna decydować sytuacja epizootyczna stada oraz dokładne przeanalizowanie skali strat rejestrowanych w danym obiekcie, związanych z występowaniem określonego czynnika chorobotwórczego. Niekiedy, mimo krążenia w populacji zwierząt patogenów potencjalnie chorobotwórczych, straty są minimalne lub żadne. W takiej sytuacji celowość inwestowania w szczepienia powinna być dokładnie oszacowana.
Niejednokrotnie zasadniczym celem szczepienia loch jest uodpornianie bierne prosiąt. W wielu przypadkach (ale nie zawsze) postępowanie takie jest uzasadnione, także ze względów ekonomicznych. Lepiej immunizować lochę 3 lub nawet 5 razy w roku, by uodpornić biernie np. 30 urodzonych przez nią noworodków, niż uodparniać prosięta. Powyższe proste wyliczenie uwidacznia nie tylko immunologiczną, ale także ekonomiczną zasadność immunizacji loch – w celu uodpornienia prosiąt – zawsze, kiedy jest to potrzebne i możliwe. Niestety, niejednokrotnie oparcie się wyłącznie na ochronie zdrowia świń poprzez ich uodpornianie bierne jest niewystarczające.
Należy pamiętać, że mechanizmy przekazywania odporności biernej od matek do ich potomstwa różnią się zależnie od gatunku zwierzęcia. U ludzi przeciwciała matczyne przekazywane są płodom poprzez łożysko, a karmienie noworodków piersią, poza ochroną błony śluzowej przewodu pokarmowego, praktycznie nie ma wpływu na poziom odporności ogólnej przeciw zakażeniom.
U świń, koni, owiec, kóz i krów odporność bierna (siarowa, laktogenna) przekazywana jest wyłącznie za pośrednictwem siary. U psów i kotów bierna odporność przekazywana jest potomstwu zarówno przez łożysko, jak i z siarą. Warto przypomnieć, że otrzymane od matki przeciwciała interferują z efektywnością indukowania odporności czynnej, co należy brać pod uwagę w strategii programów szczepienia młodych zwierząt. W tym przypadku pamiętać należy o tak zwanym oknie immunologicznym, to znaczy okresie, w którym zanika odporność bierna, a nie doszło jeszcze do infekcji zwierząt. Szczepienia świń powinny być wykonywane właśnie w tym czasie. Moment ten można określić przez wykonanie badania profilu serologicznego stada w odniesieniu do poszczególnych czynników patogennych.
Odporność bierna odgrywa kluczową rolę jako ochrona przed chorobami zakaźnymi w pierwszym okresie życia świń. Ten sposób zabezpieczania młodych organizmów uznać należy za prawie wyłączny, ponieważ nie są one zdolne wytwarzać odporności czynnej ze względu na niedojrzałość układu immunologicznego.
Determinujące odporność bierną, indukowane poprzez szczepienia loch immunoglobuliny koncentrują się w wydzielinie gruczołu mlekowego samic świń i innych ssaków (siara) w okresie końcowych tygodni ciąży.
W siarze w pierwszych kilkudziesięciu godzinach po porodzie, oprócz immunoglobulin klasy IgG, stwierdza się także zróżnicowane, ale znacznie mniejsze ilości IgA, IgM i IgE. Ilość immunoglobulin poszczególnych klas zależy między innymi od gatunku zwierzęcia oraz jego cech indywidualnych. Wchłanianie przeciwciał siarowych po pobraniu ich przez noworodki odbywa się drogą pokarmową, poprzez ścianę jelita do naczyń chłonnych i układu krwionośnego w okresie do 72 godzin po porodzie, przede wszystkim w pierwszych 16 godzinach życia oseska. Główną wchłanianą immunoglobuliną jest IgG, ale absorbowane są też immunoglobuliny innych klas. Ilość wchłanianych immunoglobulin zależy między innymi od ich zawartości w siarze, ilości pobranej siary oraz czasu jej pobrania, licząc od momentu urodzenia do przyjęcia siary. Szczyt absorpcji immunoglobulin u prosiąt przypada na 2-4 godzinę po pobraniu siary.
Ważną rolę w procesie kreowania odporności biernej odgrywa znajdujący się w siarze siarowy inhibitor trypsyny – chroniący pobrane z siarą immunoglobuliny przed ich strawieniem w przewodzie pokarmowym. Zawartość wspomnianego inhibitora spada gwałtownie wraz z każdą kolejną godziną życia prosiąt.
Poziom odporności biernej u poszczególnych osesków związany jest również z czasem trwania akcji porodowej. W przypadku wyraźnie przedłużających się porodów (ponad 3 godziny) poziom odporności biernej u ostatnich rodzących się prosiąt jest zazwyczaj niższy niż u tych prosiąt, które urodziły się pierwsze i wcześniej pobrały siarę.
W kolejnych dniach laktacji wraz ze zmianą charakteru wydzieliny i wytwarzaniem mleka u loch dominujące w wydzielinie gruczołu mlekowego stają się przeciwciała klasy IgA. Immunoglobulina ta, nie wchłaniając się do krwiobiegu, spełnia ochronną rolę miejscowo w obrębie przewodu pokarmowego.
Z siarą mogą być przekazywane noworodkom także niektóre ważne białka, związane z odpornością komórkową, między innymi mediatory całego układu immunologicznego określane nazwą cytokin, w tym interleukiny (np. IL-1, IL-2, TNF-α, TNF-γ i inne). Poza cytokinami w siarze obecnych jest wiele komórek immunokompetentnych. Komórki te przeżywają w przewodzie pokarmowym noworodków przez kilka dni, pozostając w tym czasie czynne immunologicznie. Wspomagają one nie tylko ochronę przed zakażeniami, ale także rozwój własnych mechanizmów odpornościowych rosnących zwierząt.
Przeciwciała z siary i w niewielkim stopniu z mleka, chroniąc organizm przed namnażaniem się w nim chorobotwórczych patogenów, blokują rozwój odporności indukowanej czynnie przez aplikację szczepionek. W konsekwencji szczepienia prosiąt należy przeprowadzać wtedy, kiedy odporność bierna, z uwagi na obniżanie się z upływem czasu jej poziomu, nie jest w stanie przeciwdziałać wytwarzaniu się silnej i długotrwałej odporności czynnej.
Ze wspomnianego powodu w większości przypadków szczepionki należy podawać prosiętom nie wcześniej niż w wieku 3-6 tygodni, a niekiedy nawet powyżej 10-12 tygodnia życia. W przypadku konieczności podania 2 dawek szczepionki, co ma miejsce najczęściej, drugie podanie biopreparatu powinno być dokonane w odstępie 2-4 tygodni. W przypadku zwierząt starszych – lochy, knury – kolejne szczepienia należy powtarzać co 4-6 miesięcy.
Do tzw. podstawowych szczepionek dla świń zalicza się biopreparaty przeciw: różycy, parwowirozie, zakażeniom cirkowirusowym, mykoplazmowemu zapaleniu płuc, pleuropneumonii świń, PRRS, grypie, kolibakteriozie, zakaźnemu zanikowemu zapaleniu nosa, i chorobie obrzękowej.
Warto pamiętać, że u niektórych osobników obserwuje się niekiedy genetycznie determinowane upośledzenie (zróżnicowanie) odpowiedzi immunologicznej po immunizacji. Odsetek takich zwierząt jest niewielki, indywidualnie zróżnicowany i zależny od rasy świń. Należy podkreślić, że w praktyce przyczyną nienabycia odporności poszczepiennej częściej są błędy popełniane w procesie immunizacji niż wspomniane defekty genetyczne.
Omawiając korelację między poziomem odporności humoralnej, czyli wysokością miana przeciwciał a odpornością na zakażenie – warto zauważyć, że występuje ona tylko w przypadku niektórych zakażeń.
Dodatkowo miano (poziom) i czas utrzymywania się swoistych przeciwciał jest zróżnicowany w zależności od czynnika patogennego i kondycji zwierzęcia, w tym jego żywienia. Ważną rolę w omawianym aspekcie odgrywają często występujące jednoczesne zakażenia świń kilkoma różnymi czynnikami patogennymi, w tym drobnoustrojami mającymi właściwości immunosupresyjne. Zaliczyć należy do nich między innymi wirus choroby Aujeszkego (chA), wirus PRRS, drobnoustroje Mycoplasma hyopneumoniae czy też cirkowirusa świń (PCV2). Immunosupresyjnie na układ immunologiczny świń oddziaływają również niektóre mikotoksyny.
W profilaktyce swoistej dostępne i powszechnie stosowane szczepionki dzielimy na inaktywowane – zawierające zabite antygeny bakterii czy wirusów oraz szczepionki żywe osłabione, czyli atenuowane. W zależności od czynnika patogennego konieczne jest stosowanie określonego rodzaju szczepionek.
Dla przykładu w profilaktyce salmonellozy przydatne są szczepionki atenuowane (żywe), podczas gdy w ochronie przed kolibakteriozą szczepionki inaktywowane.
Szczepionki atenuowane:
1) stymulują odporność humoralną i komórkową,
2) indukują powstanie komórek pamięci immunologicznej (zarówno B, jak i T),
3) determinują powstanie długowiecznych komórek plazmatycznych.
Należy pamiętać, że podanie szczepionki żywej może prowadzić do przejściowej immunosupresji (określanej też jako faza negatywna), czyli zwiększonej wrażliwości na infekcję. Może ona trwać od kilku do kilkunastu dni. Czas utrzymywania się immunosupresji zależy od rodzaju i składu szczepionki. Żywe, atenuowane szczepy szczepionek zazwyczaj wydalane są okresowo do środowiska, co może trwać do kilku tygodni. Przykładem na powyższe jest stwierdzone u świń siewstwo atenuowanych szczepów wirusa zespołu rozrodczo-oddechowego (PRRS) – w przypadku stosowania żywych szczepionek przeciwko tej chorobie. Atenuacja na ogół pozbawia szczep szczepionkowy zjadliwości, przede wszystkim dla określonego gatunku zwierząt. Wykorzystywanie szczepionki żywej u innego gatunku może stanowić ryzyko dla zdrowia. Przykładem jest zastosowanie u lisów lub owiec żywej szczepionki przeciw chA, pierwotnie przeznaczonej do uodporniania świń. Podanie takiego rodzaju biopreparatu wymienionym gatunkom zwierząt prowadzi do ich śmierci.
Poszczepienna odporność przeciwzakaźna przekazywana od loch noworodkom polega m.in. na neutralizacji czynników patogennych lub ich toksyn na powierzchni błon śluzowych. Ma to miejsce zwłaszcza w pierwszej fazie zakażenia. Odnosi się to przede wszystkim do zakażeń bakteryjnych. W przypadku zakażeń wirusowych sytuacja jest bardziej złożona. Przeciwciała nie są bowiem w stanie zablokować namnażania się wirusa wewnątrz komórki ale mogą, jak ma to miejsce w przypadku wirusa grypy świń, blokować jego wnikanie do komórki (przeciwciała antyhemaglutyninowe).
Badania dotyczące sprawności układu immunologicznego w okresie neonatalnym, prowadzone przede wszystkim u ludzi, psów, kotów oraz na modelu myszy, wskazują, że rozwój mechanizmów obronnych jest w tym okresie życia stosunkowo wolny. Jakkolwiek u wielu gatunków ssaków, w tym u świń, wykazano zdolność do odpowiedzi immunologicznej po podaniu antygenu już u płodów (u świń powyżej 70 dnia życia płodowego), to jednak znaczenie tego rodzaju odporności w obronie przeciwzakaźnej jest minimalne i niewystarczające. Na ogół im młodsze są organizmy, tym wytwarzanie przez nie swoistych immunoglobulin klas IgG lub IgA w odpowiedzi na wprowadzone do organizmu antygeny wirusowe i bakteryjne jest słabsze. Z wielu badań wynika, że z każdym kolejnym tygodniem życia uzyskuje się wyraźnie skuteczniejszą odpowiedź na antygen podany w szczepionce. Dlatego też podanie szczepionki prosiętom należy przesunąć na termin możliwie jak najpóźniejszy po urodzeniu, ale tak, by jej aplikacja miała miejsce przynajmniej 2 tygodnie przed prawdopodobnym zakażeniem zwierząt.
Niewydolności układu immunologicznego w okresie noworodkowym nie udaje się zmniejszyć, mimo kilkukrotnego podawania szczepionki w krótkich odstępach czasu. Podobnie nie ma na to wpływu znaczne zwiększenie dawki antygenu. Badając wiele różnych biopreparatów wykazano, że przesunięcie na późniejszy okres terminu szczepień, w tym przede wszystkim podanie przypominającej (drugiej) dawki szczepionki kilka tygodni później, wpływa istotnie zwiększająco na ilość wytwarzanych przeciwciał (booster efect). Efekt ten jest wynikiem progresywnego dojrzewania układu odpornościowego, w tym zwiększania się kompetencji limfocytów B. Niepełna sprawność układu immunologicznego młodych organizmów uwidacznia się nie tylko w zakresie ilości wytwarzanych przeciwciał, ale także w ich powinowactwie (awidność), co znajduje swoje odbicie w zdolności do wiązania się z antygenami. Jak wynika z badań doświadczalnych oraz obserwacji terenowych, podanie noworodkom, dysponującym wysokim poziomem odporności biernej, pierwszej dawki szczepionki nie wyzwala z ich strony czynnego wytwarzania przeciwciał.
Powyższe nie stanowi istotnej przeszkody przy szczepieniach przeciwko M. hyo czy PCV2, które są zalecane w pierwszych tygodniach życia świń. Pozostawia jednak, co jest niezwykle ważne, swoiste piętno – doprowadza bowiem do powstania populacji limfocytów B, rozpoznających antygeny szczepionki, wywołując efekt nazywany uczuleniem (priming) limfocytów. Skutki tego zjawiska uwidaczniają się po powtórnym podaniu biopreparatu. Wtedy wytwarzanie przeciwciał następuje szybko i jest bardziej intensywne.
Co istotne w przypadku noworodków, swoista antygenowo odpowiedź komórek T, reprezentujących odporność komórkową, powstaje wcześniej niż odpowiedź humoralna, czyli już po pierwszym podaniu szczepionki. Innymi słowy, jej rozwój i wystąpienie nie są hamowane lub są hamowane – przez immunoglobuliny siarowe w wyraźnie mniejszym stopniu.
Z tego powodu wielokrotnie wykazano, że przy braku poszczepiennych przeciwciał humoralnych młode zwierzęta odporne były na zakażenie krążącymi w stadzie drobnoustrojami, co spowodowane było dostatecznym poziomem poszczepiennej odporności komórkowej.
Mechanizm blokowania w organizmie noworodka rozwoju poszczepiennej odporności przez przeciwciała siarowe można, w uproszczeniu, przedstawić następująco. W pierwszym etapie antygeny zawarte w szczepionce łączą się z krążącymi w organizmie oseska przeciwciałami matczynymi, czego rezultatem jest powstawanie kompleksów immunologicznych: antygen szczepionkowy – przeciwciało siarowe. Stopień aktywacji tym sposobem aktywności immunogennej antygenów zależy od ilości przeciwciał z jednej strony i od dawki antygenu szczepionkowego z drugiej. W przypadku gdy dawka antygenu jest wysoka i nie dochodzi do zablokowania wszystkich determinant antygenowych, czyli epitopów szczepu szczepionkowego, ma miejsce indukcja wytwarzania swoistych przeciwciał. Jeżeli dawka antygenu jest zbyt niska i ogromna większość lub wszystkie determinanty antygenu są niedostępne dla generujących odporność komórek oseska, produkcja przeciwciał jest niemożliwa lub produkowane są one w niewielkiej ilości.
Przedstawione dane wskazują, że wysoki poziom przeciwciał matczynych – z jednej strony bardzo korzystny – może ograniczać efektywność zarówno szczepionek inaktywowanych, jak i żywych (w mniejszym stopniu) w przypadku stosowania ich u młodych zwierząt, zwłaszcza w odniesieniu do odporności humoralnej. Badając blokujący wpływ przeciwciał matczynych na efektywność szczepień noworodków wykazano, że najważniejszym czynnikiem determinującym to zjawisko jest ich miano w momencie czynnej immunizacji noworodka.
Sposobem ominięcia hamującego wpływu przeciwciał matczynych na odpowiedź immunologiczną noworodka jest podawanie szczepionek na powierzchnię błon śluzowych (doustnie lub donosowo) i indukowanie tą metodą miejscowej „odporności śluzowej”.
W związku z tym, że u noworodków i młodych zwierząt miano przeciwciał na powierzchni błon śluzowych jest istotnie niższe niż we krwi, a odpowiedź immunologiczna na podany na błony śluzowe antygen jest sprawna, istnieją duże szanse uzyskania, mimo odporności siarowej, pożądanej miejscowej ochrony przed zakażeniem. Skuteczność takiego postępowania wykazano między innymi przy szczepieniach przeciwko herpeswirusom. W tym przypadku przez podawanie szczepionki na błonę śluzową nosa prosiąt.
Rozważając czynniki wpływające na efektywność szczepień nie można pominąć prawdopodobnych interakcji zachodzących między odpowiedzią układu immunologicznego na podany równocześnie ze stosowaniem antybiotyków antygen szczepionkowy. Równoczesne podanie szczepionki i antybiotyków może modulować odpowiedź poszczepienną. W badaniach eksperymentalnych z użyciem świń wykazano, że podanie tetracyklin lub chinolonów czy też cefalosporyn osłabia odpowiedź układu odpornościowego na podaną szczepionkę. Z drugiej strony aplikacja tulatromycyny lub amoksycyliny wzmacnia reakcję układu immunologicznego na podany biopreparat.
Przedstawione dane uwidaczniają złożoność zagadnienia immunoprofilaktyki – szczególnie w przypadku prowadzenia szczepień u młodych zwierząt. By uniknąć nierzadko zdarzających się niepowodzeń, przed szczepieniami konieczne jest między innymi wykonanie badań profilu serologicznego. Badaniem takim powinny być objęte poszczególne grupy wiekowe świń. Ważne jest zwrócenie uwagi na skład biopreparatu (m.in. rodzaj adjuwantu), który ma być wykorzystany w immunizacji młodych zwierząt.
