К иммуностимуляторам относятся агенты, которые, будучи вводимые по одному, стимулируют неспецифические механизмы иммунитета, либо специфический иммунитет, если вводятся вместе с антигенами. Иммуностимуляторы активируют иммунитет животных и делают их более стойкими к заражению вирусами, бактериями, грибками или паразитами. Кроме того, они обладают противоопухолевой активностью, потому что активируют выработку белых кровяных телец, распознающих и уничтожающих раковые клетки.

Разнообразие иммуностимуляторов

Широкий спектр веществ демонстрирует иммуностимулирующую активность. К ним относятся бактериальные производные, экстракты растений и животных, витамины и гормоны, а также синтетические соединения. Основным эффектом данных веществ является стимуляция фагоцитирующих клеток и, таким образом, повышение их антибактериальной активности. Некоторые соединения также стимулируют естественные клетки киллеры, систему комплемента, выделение лизоцима и реакцию организма на присутствие антител.

Благодаря своей способности укреплять неспецифический иммунитет, часто используются глюканы и синтетический наркотик левамизол. Кроме того, распространены животные продукты, например, хитин и экстракт из морских ушек (Haliotis); бактериальные производные — мурамил-дипептид; растительные альгинаты, такие как каппа-карраген; спирулина.

Производные грибов

Глюканы

Иммуностимуляторы, присутствующие в клеточной стенке высших грибов и дрожжей, преимущественно β-глюканы. Эти соединения являются одними из наиболее многообещающих иммуностмулирующих средств в аквакультивировании рыбок и креветок. Бета-глюканы представляют собой молекулу полиглюкозы, связанные в длинные цепи с помощью с β-1,3 связей, с множеством β-1,6 ветвей единичных молекул глюкозы. Глюканы существуют в различных структурных формах и могут быть водорастворимыми олигомерами, водорастворимыми или нерастворимыми макромолекулами, либо взвесью.

Экстрагируемые из пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), они представлены полисахаридами, состоящими из маленьких единиц, связанных вместе β-1,3 связями. Обозначение β-1,3 глюкан появилось вследствие скрепляющих его молекулы вида связей. В клеточной стенке дрожжей слой глюкана прикрыт слоем богатого маннозой белка и липидами. Для его выделения требуется удаления жиров и белков.

Механизм действия глюканов

В конце 1980-х годов доктор Джойс Кзоп (Joyce Czop) из Гарвардского универсистета описал значение β-1,3 глюкана в стимуляции иммунной системы. На мембране некоторых макрофагов, имеются специфические рецепторы к данному соединению. Под воздействием глюкана запускается каскад реакций, вызывающих активацию данных клеток. Высокоспецифичные рецепторы представлены на макрофагах человека и других теплокровных, а также рыб и креветок. Они реагируют только с олигосахаридами, имеющими более чем 3-5 единиц β-1,3 глюкана в цепочке, и ни с каким другим углеводом. С эволюционной точки зрения предполагается, что глюкан наиболее распространенный и часто используемый активатор макрофагов в природе. У ракообразных имеется, так называемая, фенолоксидазная система, играющая роль в защите организма от инфекции. Однако ключевым аспектом успешности этой системы является идентификация реального патогенного организма и отсутствие реакции на действие других раздражителей. Ракообразные используют бактериальный липополисахарид и β-1,3 глюкан в качестве специфических сигналов для активации профенолоксидазной системы. Кровь ракообразных содержит белок, который при связывании с β-1,3 глюканом, активирует рецептор на гемоцитах, приводя к их дегрануляции и выделению профенолоксидазы. Последняя способна переходить в активную форму, фенолоксидазу, за счет действия бактериальных липополисахаридов или β-1,3 глюкана. Связывающий β-1,3 глюкан белок также активирует опсонин, который стимулирует фагоциты.

Коммерчески доступные формы глюкана

Лентинан, шизофилан и склероглюкан являются растворимыми полимерами глюкозы с β-1,3-связями и с ветвями единичных молекул глюкозы, прикрепленных с помощью β-1,3-связей. Все они имеют форму трехцепочечной спирали.

Лентинан представляет собой полисахарид, выделяемый из съедобного гриба Сиитаке (Lentinula edodes). Химически он является β-1,3 глюканом с 1,6- β ответвлениями. На каждую β-1,3 гликозильную единицу приходится две ветви. Инъекция 2-10 мг/кг массы тела приводит к возрастанию сопротивляемости эдвардсиелезу (возбудитель Edwardsiella tardaу) карпа (Cyprinus carpio), что связано с возрастанием фагоцитарной активности и стимуляции почечных лейкоцитов.

Шизофилан

является продуктом экстрагирования из отвара с базидиомицетом Шизофиллом обыкновенным (Schizophyllum commune). Структура шизофилана схожа с лентинаном, но имеется одна ветвь глюкозы на каждой третей молекуле глюкозы в цепи β-1,3.

Склероглюкан

экстрагируется из базидиомицета Sderolium glucamim. Подобно шизофилану, он имеет β-1,6 ветви на каждой третей молекуле глюкозы в β-1,3 цепи. Показано, что данное вещество, также как и шизофилан, повышает иммунитет к заболеваниям у карпа и Seriola lalandi.

SSG

— сильноветвистый β-1,3 глюкан готовится из грибов Scleruiina sclerotionini. Данное соединение обладает иммуностимулирующим эффектом, повышает активность макрофагов в условиях in vivo (в условиях целостного организма) и функционирует как противоопухолевый агент.

Биоактивные глюканы. Аббревиатуры: возрастание (↑) ответов; нет реакции (→); снижение (↓).
n.i – информация не представлена (www.omicsonline.org/2155-9910/2155-9910-2-104.php?aid=3085).

Производные водорослей

Ламинаран

является β-1,6 ветвистым β-1,3-D- глюканом, главным компонентом сублиторальных бурых водорослей (Phaeophyceae). Практически все β-1,3-D- глюканы демонстрируют плохую растворимость в воде, которая делает их менее пригодными для использования по сравнению с водорастворимыми ламинаранами. Ламинаран, получаемый из Морской капусты (Laminaria hyperborea), при его внутривенном введении повышает активность макрофагов переднего сегмента почки в условиях in vitro. Его внутрибрюшинные инъекции пятнистому гурами (Trichogaster trichopterus) снижают смертность от Aeromonas hydrophila.

Биоактивный альгинат (M альгинат) и Эргозан

Иммунитет очень слаб у рыбок на начальных стадиях их развития, поэтому для повышения выживаемости личинок применяются иммуностимуляторы и пробиотики. Очень перспективными в данной области являются альгинаты. Эти соединения представляют собой остатки β-D-маннуроновой кислоты (M) и α-L-гулуроновой кислоты (G), связанных 1,4-гликозидными связями. Мономеры обычно выровнены в M-блоки, G-блоки, либо MG-блоки. Как правило, альгинаты содержат различные катионы, например, Mg2+, Sr2+, Ba2+, и Na+, захваченные из морской воды. Доступные на рынке формы выделены из трех видов бурых водорослей: Laminaria hyperborean, Ascophyllum nodosum и Macrocystis pyrifera, в которых содержание альгинатов составляет более 40% от сухой массы. Значительно реже встречаются бактериалные альгинаты, полученные из Azotobacter vinelandii и различных видов Pseudomonas.

Коммерческие формы в основном содержат 30-70% M-остатков, однако даже их повышение до 80% не мешает альгинатам стимулировать моноциты и укреплять врожденный иммунитет.

Эргозан

– продукт водорослевого происхождения, включающий 1% альгиновой кислоты, выделяемой из Laminaria digitata. В исследовании с радужной форелью показано, что единичные инъекции 1 мг эргозана повышают число нейтрофилов в брюшинной стенке, активизируют фагоцитоз, вызывают окислительный всплеск и экспрессию интерлейкинов-1β (IL-1β), интерлейкинов-8 (IL-8), а также появление одной из двух изоформ фактора некроза опухоли (TNF-α) в брюшинных лейкоцитах на первый день после введения.

Синтетические вещества

Мурамилпептиды

входят в состав клеточной стенки микобактерий и отвечают за иммуностимулирующую активность полного адъюванта Фрейнда. Минимальным компонентом, проявляющим такую активность, является N-ацетилмурамил-L-аланил-D-изоглутамин. Он воздействует непосредственно на T и B-лимфоциты, а также стимулирует макрофаги. К настоящему времени синтезировано множество химических производных N-ацетилмурамил-L-аланил-D-изоглутамина, имеющих различную растворимость в жирах и биологическую активность. Данные препараты преимущественно испытывались как противоопухолевые у человека и в качестве адъювантов в составе вакцин.

---

Адъювант — вещество или комплекс веществ, используемое для усиления иммунного ответа при введении одновременно с иммуногеном. В отличие от иммуномодуляторов, они применяются для усиления конкретного иммунного ответа (например, при вакцинации) чаще всего в здоровом организме, а не для нормализации нарушенных реакций иммунной системы при патологии.

---

Показано, что N-ацетилмурамил-L-аланил-D-изоглутамин является антибиотиком против различных бактериальных инфекций.

Левамизол

имеет химическое обозначение — L-2,3 ,5,6-тетра- гидро-6-фенилимидазо-{2,1-b}-тиазол. Данное соединение используется для лечения человека и животных от паразитических круглых червей. Левамизол повышает метаболическую и фагоцитарную активность нейтрофилов, а также количество фагоцитов, лейкоцитов и лизоцима в сыворотке. В экспериментах in vitro он проявил иммуностимулирующее действие на клетки форели.

FK-565

– пептид, структурно связанный с тетрапептидом (FK-156), изолированным из культуры Streptomyces olivaceogriseus. Он проявляет антимикробную активность у мышей. Инъекции FK-565 радужной форели повышает сопротивляемость к Aeromonas salmonicida, что обусловлено активностью фагоцитарных клеток.

Экстракт животных и растительных тканей

Хитин

— полисахарид, являющийся компонентом экзоскелета ракообразных и насекомых, а также клеточной стенки грибов. Инъекция хитина радужной форели оказывает стимулирующий эффект на активность макрофагов, а также повышение сопротивляемости инфицированию Vibrio anguillarum. Представители вида Seriola lalandi после инъекции на протяжении 45 дней после введения демонстрировали повышенный иммунитет к заражению Pfiesteria piscicida.

Хитозан

– продукт деацетилирования хитина. Наряду с хитином используется как иммуностимулятор для защиты от бактериальных инфекций и в качестве пищевой добавки. Высокоэффективен против A. salmonicida. Укрепляет иммунитет при добавлении в концентрации 0.5 г на 100 г корма в течение недели.

Глицирризин

— гликозилированный сапонин, содержащий одну молекулу глицирризиновой кислоты, которая обладает противовоспалительной и противоопухолевой активностью.

Некоторые иммуностимуляторы не используются по причине несовершенства технологии производства, высокой стоимости и низкой эффективности при парентеральном введении. С другой стороны, многочисленные растения долгое время применяются в традиционной медицине для лечения и профилактики различных заболеваний. Лекарственные растения обладают минимальными побочными эффектами, легко распадаются и распространены повсеместно. В связи с этим, они активно изучаются в отношении своих эффектов на врожденный и приобретенный иммунитет рыб и моллюсков.

В частности, в работе Дюгенса (Dügenci) [Dügenci S.K, Arda N., Candan A. (2003) Some medicinal plants as immunostimulants for fish. J Ethnopharmacol 88: 99-106] с коллегами проводилось исследование иммуностимулирующего влияния омелы, крапивы и имбиря в рационе питания радужной форели. Трехнедельная диета включала 0,1 или 1 % сухого экстракта данных растений. В конце эксперимента измерялся внеклеточная и внутриклеточная окислительная активность, фагоцитоз кровяных лейкоцитов, общий белок плазмы, специфичные ростовые показатели и условия содержания. Введение растительной добавки приводило к возрастанию окислительного всплеска. Кроме того, диета, включающая 1% корня имбиря, значительно повышала реакции врожденного иммунитета. Возрастал фагоцитарная и внеклеточная окислительная активность кровяных лейкоцитов. Все экстракты, за исключением 0,1% корня имбиря, повышали общий белок плазмы.

В другой работе [Christybapita D, Divyagnaneswari M, Michael RD (2007) Oral administration of Eclipta alba leaf aqueous extract enhances the non-specific immune responses and disease resistance of Oreochromis mossambicus. Fish Shellfish Immunol 23: 840-852] изучались эффекты от орального введения лекарственной Эклипты белой (Eclipta alba) на неспецифические иммунные ответы тиляпии (Oreochromis mossambicus). Результаты показали значительное возрастание иммунитета. Более того, питающиеся рационом с Eclipta alba особи по сравнению с контрольной группой демонстрировали гораздо меньшую смертность после заражения их Aeromonas hydrophila.

Лектины

– белки и гликопротеины, обладающие способностью высокоспецифично связывать остатки углеводов на поверхности клеток, в частности, вызывая их агглютинацию. Лектины нередко участвуют в клеточном распознавании, например, некоторые патогенные микроорганизмы используют лектины для прикрепления к клеткам поражённого организма. В качестве примера можно назвать лектиновый путь активации системы комплемента и лектин, связывающий маннозу. Последний способен распознавать специфические углеводные цепи на поверхности мембраны ряда патогенных микроорганизмов, включая вирусов, бактерий и простейших.

В недавнем исследовании [Galina J, Yin G, Ardo, Jenny Z (2009) The use of immunostimulating herbs in fish. An overview of research. Fish Physiol Biochem 35: 669-676], посвященном изучению роли травяных экстрактов в модуляции иммунных систем рыб, было показано, что такие травы как Astragalus, Ganoderma, Lonicera, а также китайские и индийские лекарственные травы (Archangelica officinalis и др.) обладают иммуностимулирующим эффектом и потенциально могут применяться в аквакультивировании.

Витамины

являются органическими питательными веществами, которые необходимы живым организмам в минимальных количествах для осуществления ряда биохимических процессов. В основной своей массе, они не могут быть синтезированы и должны поступать с пищей. Для иммунной системы особую важность представляют витамины C и E.

Витамин C

– водорастворимый антиоксидант, поддерживающий многие металлы в восстановленном состоянии. Недостаток аскорбиновой кислоты повышает восприимчивость различных видов рыб к заболеваниям, например, радужной форели и атлантического лосося. Докладывалось о нескольких эффектах, вызванных недостатком витамина C, в частности, о снижении продукции антител, активности системы комплемента (неспецифический иммунитет) у атлантического лосося, а также снижение числа макрофагов у канального сома.

Витамин E

(токоферол) является природным антиоксидантом. Необходим для нормального размножения многих животных, поэтому известен как витамин против стерильности. Витамин E укрепляет гуморальный и клеточный иммунитет у млекопитающих.

Гормоны, цитокины и другие вещества

Взаимосвязь нейроэндокринной регуляции и иммунной системы стали объектом интенсивного изучения. Известно, что соматостатин и пролактин непосредственно влияют на иммунокомпетентные клетки (макрофаги, лимфоциты и естественные клетки киллеры). У рыб экзогенный соматостатин вызывает митоз лимфоцитов и активирует клетки киллеры.

Меланоцит стимулирующий и меланин-концентрирующий гормоны стимулируют фагоцитоз лейкоцитов головной почки у радужной форели в условиях in vitro.

——
Bright Singh, I S and Philip, Rosamma (2002) Use of immunostimulants in aquaculture management — Winter school on recent advances in diagnosis and management of diseases in mariculture, 7th to 27th November 2002, Course Manual.

Sajid Maqsood, Prabjeet Singh, Munir Hassan Samoon and Gohar Bilal Wani. Use Of Immunostimulants In Aquaculture Systems. aquafind.com/articles/Immunostimulants-in-aquaculture.php

Einar Ringø, Rolf Erik Olsen, Jose L. Gonzalez Vecino, Simon Wadsworth and Seong Kyu Song. Use of immunostimulants and nucleotides in aquaculture: a review. www.omicsonline.org/2155-9910/2155-9910-2-104.php?aid=3085