Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Zur Wirksamkeit verschiedener Adjuvantien in bakteriellen bestandsspezifischen Vakzinen für Puten

van der, Heidi

Only a few vaccines against bacterial infections of poultry especially the turkey can be obtained commercially. It is permitted by the German animal epidemic law (TierSG § 17 c Abs. 1 (2) and § 17 d Abs. 2) to produce so-called "herd-specific vaccines" for live stock using pathogen-isolates. Usually adjuvants are added to these vaccines to evoke or increase an immune response to an antigen, although their modes of action differ greatly and are still practically unknown. This was the reason for testing aluminum hydroxide, Freund’s complete and incomplete adjuvant and a mineral oil-Arlacel-Tween-mixture all being licensed adjuvants (Anhang II EWG 2377/90) as compared to the adjuvant Gerbu 100 – a substance licensed for the use on experimental animals - in respect to their suitability for this purpose. Bordetella avium and Pasteurella multocida were used as antigens because with turkeys they are of significance. The produced vaccines contained 109 to 1010 CFU of formaldehyd-inactivated bacteria. A group of animals that was injected with isotonic sodium chloride solution only and another that was vaccinated with the antigen in sodium chloride solution served as controls. Additionally, a commercial Pasteurella-vaccine was used for comparison. The turkeys were vaccinated at the age of three weeks and examined clinically as well as serologically up to their 11th week of age. The damage at the application site was rated by adspection and measurement of the swelling of the tissue. Additionally, the weight of the animals was determined. In their 10th week the animals underwent a challenge-infection. The experiments were repeated once. Concerning the clinical examination and weight-measurements no differences between the different adjuvant-vaccinated groups were detected and no effects caused by the applied antigens were observed. One week after the challenge-infection disease was detected in neither of the groups – including the control-groups. Humoral antibodies were detected quantitatively using ELISA and qualitatively using immuno diffusion. In the serological examination of the Bordetella-vaccinated group both treatments with Freund’s adjuvants showed the highest titres, which differed significantly from the unvaccinated control after 21 days. In the immunodiffusion assay antibodies could be precipitated from the first week after vaccination onwards. There was no correlation between the humoral immune response detected by precipitation and by ELISA. In the Pasteurella-vaccinated group a difference in ELISA-titers as compared to the unvaccinated control group could only be detected after 28 days. Significant differences in titer, however, were seen in both sets of experiments using the commercial vaccine. The titres of the vaccines in combination with different adjuvants differed greatly between the two sets of experiments. In all groups precipitating antibodies were detected at the latest 10 days after vaccination. The measurements of the swelling of the tissue in the Bordetella-vaccinated group in the beginning showed the largest swellings in the animals injected with Freund’s incomplete adjuvant. Both differed significantly from the unvaccinated control. In the Pasteurella-vaccinated group a maximum of tissue thickness was measured in those groups treated with commercial vaccine as well as those treated with Freund’s incomplete adjuvant. As for the adspection of the application site significantly more irritation of tissues was detected in the Bordetella-vaccinated group as a result of both kinds of Freund’s adjuvant than in the unvaccinated control while in the Pasteurella-vaccinated group only the commercial vaccine gave rise to significant irritations. A challenge-infection succeeded only in animals infected with Bordatella avium. In comparison to the unvaccinated animals all vaccinated animals no matter which adjuvant was used showed a distinct and significant reduction of the reisolation rate. In the Pasteurella-group the challenge-infection failed. The disease did not break out in either of the groups. Regarding the suitability of different adjuvants as additives to vaccines for turkeys it can be seen that the highest rise in titer seems to be induced by Freund’s complete and incomplete adjuvant in both antigen-groups. The commercial vaccine in the Pasteurella-vaccinated group also produced a high rise in titres. However, these are the adjuvants that caused most irritations at the application site. Using immuno diffusion no clear differences amongst the tested vaccines were determined. Therefore, these need to be judged to be of equal quality in generating immunity in a Bordetella avium-infection. Because of not causing equally large damage at the site of application aluminum hydroxide and a mineral oil-arlacel-tween-mixture can be judged to be good adjuvants. The adjuvant Gerbu 100 manufactured for use on experimental animals could not be proved to be unambiguously better.  

Nur wenige Impfstoffe gegen bakteriell bedingte Erkrankungen des Geflügels, insbesondere der Pute, sind kommerziell erhältlich. Nach dem Tierseuchengesetz (TierSG § 17 c Abs. 1 (2) und § 17 d Abs. 2) ist es zulässig, unter Verwendung von Erregerisolaten für einen Bestand "bestands-spezifische Vakzinen" herzustellen. Diesen Impfstoffen werden im Allgemeinen Adjuvantien zugesetzt, um die Immunantwort auf ein Antigen zu erreichen oder zu verstärken, obwohl ihre Wirkprinzipien sehr unterschiedlich und teilweise noch unbekannt sind. Dies war der Anlaß, Aluminiumhydroxid, Freund's inkomplettes und komplettes Adjuvans sowie ein Mineralöl-Arlacel-Tween-Gemisch als zugelassene Adjuvantien (Anhang II EWG 2377/90) im Vergleich mit dem bei Versuchstieren verwendeten Adjuvans Gerbu 100 auf ihre Eignung in Impfstoffen für Puten zu prüfen. Als bakterielle Antigene wurden Bordetella avium und Pasteurella multocida wegen ihrer Bedeutung als Krankheitserreger bei Puten verwendet. Die hergestellten Impfstoffe enthielten 109 - 1010 KBE Formalin-inaktivierter Bakterien. Als Kontrollen fungierte eine mit Bakterien ohne Adjuvans immunisierte Tiergruppe und eine, der nur die gleiche Menge isotonischer Kochsalzlösung ohne Antigen injiziert wurde. Zusätzlich zu den den Pasteurella-Vakzinen wurde ein zugelassener kommerzieller Impfstoff zum Vergleich eingesetzt. Die Tiere wurden im Alter von drei Wochen geimpft und zur Überprüfung der Immunität in der 10. Lebenswoche einer Challenge-Infektion unterzogen. Während des gesamten Versuchszeitraumes bis zur 11. Lebenswoche wurden die Puten regelmäßig serologisch untersucht. Zur Beurteilung des Gesundheitsstatus wurde neben der klinischen Beobachtung die Gewichtsentwicklung verfolgt. Die Versuche wurden einmal wiederholt. Zusätzlich wurde der durch die Vakzination verursachte Schaden an der Applikationsstelle adspektorisch und mittels Messung der Gewebeschwellung beurteilt. Das klinische Bild und die Gewichtsentwicklung in den verschiedenen Tiergruppen wurde weder durch die unterschiedlichen Adjuvantien in den Impfstoffzubereitungen, noch durch das jeweils verwendete Antigen beeinflusst. Die Challenge-Infektion löste keine klinische Erkrankung sowohl bei den geimpften als auch bei den nicht geimpften Puten aus. Humorale Antikörper wurden quantitativ mit einem kommerziellen ELISA und qualitativ mittels Immundiffusion nachgewiesen. Impfstoffe mit Bordetella-Antigen induzierten die höchsten Antikörpertiter, wenn Freund’s komplettes oder inkomplettes Adjuvans zugesetzt war. Die Titer waren bereits ab dem 21. Tag nach der Vakzination signifikant höher als in der Kontrollgruppe (Wilcoxon-Test). In der Immundiffusion waren präzipitierende Antikörper bei vielen Tieren bereits ab der 1. Woche nach Vakzination vorhanden. Ihr Auftreten war dabei unabhängig von der Höhe der ELISA-Titer. Bei den gegen Pasteurellen geimpften Putengruppen unterscheiden sich die ELISA-Titer erst 28 Tage nach Impfung von denen der ungeimpften Kontrollgruppe. Der kommerzielle Impfstoff führte reproduzierbar zur besten humoralen Immunantwort. Eine gute Immunreaktion konnte auch mit dem Impfstoff mit Zusatz von Freund’s komplettem Adjuvans erzielt werden. Impfstoffe mit anderen Adjuvantien führten in beiden Versuchsdurchgängen zu variierenden Ergebnissen. Präzipitierende Antikörper sind in den Seren aller Tiergruppen bereits ab dem 10. Versuchstag nachweisbar. Die Messungen der Gewebeschwellung bei den gegen Bordetellen geimpften Tiergruppen ergaben die höchsten Werte anfangs bei dem Impfstoff mit Freund’s inkomplettem Adjuvans, später bei dem mit Freund’s komplettem Adjuvans. Beide unterschieden sich signifikant von der Negativ-Kontrolle (Varianzanlyse). Bei den gegen Pasteurellen immunisierten Putengruppen wurden die signifikant größten Schwellungen nach dem Impfen mit kommerziellen Impfstoff und mit Freund’s inkomplettem Adjuvans erreicht. Bei der adspektorischen Beurteilung der Gewebeirritationen wurden bei den gegen Bordetellen geimpften Tieren von den Impfstoffen mit den Freund’s komplettem bzw. inkompletten Adjuvans im Vergleich zur ungeimpften Kontrolle signifikant stärkere Reaktionen ausgelöst (Varianzanalyse). Nach Impfung gegen Pasteurellen löst nur der kommerzielle Impfstoff in Bezug auf Häufigkeit und Ausmaß Gewebereaktionen aus, die sich statistisch von denen der nicht immunisierten Kontrollgruppe absetzen. Eine Challenge-Infektion gelang nur mit Bordetella avium. Alle getesteten Impfstoffe führten unabhängig vom eingesetzten Adjuvans zu einer in Chi-Quadrat-Test bzw. Fisher’s Exact Test signifikant geringeren Reisolationsrate des Erregers im Vergleich zur nicht immunisierten Kontrolle. Eine nachweisbare Infektion mit Pasteurella multocida gelang nicht. Krankheitsfälle traten in allen Versuchsgruppen zu keinem Zeitpunkt auf. In Bezug auf die Wirksamkeit der verschiedenen Adjuvantien als Zusatz von Vakzinen für Puten zeigt sich, dass Freund’s komplettes Adjuvans und Freund’s inkomplettes Adjuvans unabhängig vom Antigen zu den höchsten im ELISA nachweisbaren Antikörpertitern führen. Der zu Vergleichszwecken mitgeprüfte kommerzielle Pasteurellen-Impfstoff führte ebenfalls zu hohen Antikörpertitern. Allerdings weisen diese Impfstoffe auch die ausgeprägtesten Gewebsreaktionen auf. Da in der Immundiffusion nachweisbare präzipitierende Antikörper unabhängig vom gewählten Adjuvans zu etwa gleichen Zeitpunkten und in ähnlicher Häufigkeit auftraten und außerdem die antiinfektiöse Immunität am Beispiel einer Bordetella avium-Infektion etwa gleichwertig ausgeprägt ist, können auch Aluminiumhydroxid und ein Mineralöl-Arlacel-Tween-Gemisch als gut geeignete Adjuvantien angesehen werden ohne den Nachteil, schwerste Gewebereaktionen auszulösen. Das für Versuchstiere propagierte Adjuvans Gerbu 100 konnte nicht als überlegen beurteilt werden.  

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van der, Heidi: Zur Wirksamkeit verschiedener Adjuvantien in bakteriellen bestandsspezifischen Vakzinen für Puten. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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