Изобретение относится к ветеринарии, а именно к вакцинам, регулирующим половое поведение сельскохозяйственных и домашних животных. Вакцины могут быть использованы на промышленных комплексах по выращиванию и откорму животных, в арендных коллективах и фермерских хозяйствах.
Животные мужского пола, выращиваемые на мясо, дают более высокую интенсивность роста с меньшим содержанием костей и жира в туше. Но они более подвержены влиянию стрессов, их тяжело (и даже связано с риском) обслуживать и проводить различные профилактические обработки при привязном содержании, еще труднее при свободно-групповом и даже опасно при пастбищном.Значительные затруднения при групповом содержании связаны с частыми выяснениями иерархических взаимоотношений, проявлениями половых рефлексов. Все это приводит к травматизму, к преждевременным выбраковкам, вынужденному убою, недополучению продукции. К тому же мужские особи, например хряки, имеют специфический неприятный запах мяса, что резко снижает его вкусовые и товарные качества. Не меньше беспокойство доставляют и домашние животные в периоды (сезоны) половой активности.
Женские особи из-за наличия у них половых циклов периодически во время экстральной фазы (охоты) проявляют сильное возбуждение, беспокойство, агрессивность, сопровождающиеся потерей аппетита и даже отказом от пищи (особенно это выражено у свинок), что в конечном итоге приводит к падению продуктивности.
Известно, что хирургическая кастрация животных значительно снижает в крови содержание половых стероидов и как следствие этого их агрессивность, возбудимость, раздражительность, приводя в результате к снижению травм и к случаям преждевременной выбраковки (Фомичев Ю.П. Левантин Д.Л. Дзюба Н.Ф. и др. Производство продуктов животноводства на промышленной основе. Сб. научных трудов. ВИЖ Дубровицы. 1975. Вып. 2. с.103-111).
Однако использование хирургической кастрации снижает интенсивность роста бычков на 7,8% и снижает убойный выход туши, способствует повышению в туше содержания жира на 15,5% и снижению протеина на 6-7% Хирургическая же кастрация женских особей полостная операция и трудно выполнимая.
В последнее десятилетие большое внимание уделяется разработке специфических вакцин для контроля сексуальной активности животных. Поскольку сексуальная активность является физиологическим процессом, зависимым от концентрации половых гормонов в организме, то может быть практически полностью заблокирована или подавлена с помощью специфических антител, образующихся при иммунном ответе на вводимую вакцину и связывающих эндогенный гонадолиберин (иммунокастрация, иммунонейтрализация, иммуноконтрацепция, биологическая кастрация). Иммунокастрированные животные по своему поведению подобны хирургически кастрированным животным. Преимуществом таких вакцин является легкость введения и возможность быстрого проведения массовой обработки животных. Кроме того, в отличие от хирургической кастрации устраняется опасность кровотечений, инфекций и травм.
Было показано, что активная иммунизация различных животных против гонадолиберина приводит в случае с самцами к атрофии семенников, снижению секреции тестостерона и исчезновению спематозоидов, а в случае с самками к нарушениям цикла и регрессии яичников. При сравнительном изучении хирургически кастрированных телят и иммунологически кастрированных телят способом активной иммунизации против гонадолиберина было обнаружено, что иммунокастраты по состоянию костяка близки к некастрированным животным, поскольку у них анаболическое влияние семенников устранено не полностью (Robertson et.al.Veterinary Record, 1982, III, 529-531).
В австралийском патенте АИ-В-11017/88 (заявка PCT 88/05308, кл. А 61 К 39/295) описан антирепродуктивный гормон, представляющий собой иммуногенный коньюгат пиптид-белок, в котором пептид является последовательностью, выбранной в группе, состоящей из любых непрерывных фрагментов, из 5, 6 или 7 аминокислот декапептида.
ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-Гли-Лей-Арг-Про-Гли-NH2,
а белок выбран в группе, состоящей из сывороточных альбуминов, тироглобулина, яичного альбумина, желатина, сывороточного глобулина. Вакцина на основе этого коньюгата содержит подходящий иммуноадьювант, такой как диэтиламиноэтилдекстран или его эмульсию в минеральном масле. Все аминокислоты, за исключением глицина, который не является оптически активным, находится в L-конфигурации.
В патенте США N 3963691 (1976 г. 260-112,5LH) описаны синтетические антигены, родственные гонадолиберину, которые при введении в организм млекопитающих, таких как кролики, вызывает образование к нему антител. Наличие таких антител контролирует секрецию гонадолиберина и других гормонов, находящихся под его контролем, вызывая изменения овариального цикла и других важных гипофизарных и гонадных эффектов. Эти антигены являются полезными в ветеринарии как альтернатива удалению яичников у домашних животных, таких как кошки и собаки. Их вводят инъекцией, в результате чего образуются антитела к гонадолиберину и подавляется продукция гонадотропинов гипофизом. Антиген получают путем химического сочетания пептидной связи с подходящим носителем. Примерами подходящих носителей являются полимеры, полученные из L-аминокислот или смеси D- и L-аминокислот, предпочтительным носителем является поли-L-лизин. В патенте описаны антигены общей формулы: Глу-Гис-Три-Сер-Тир-Гли-Лей-Арг-Про-Гли-NH2, связанные с носителем пептидной связью между карбоксильной группой лиганда и аминогруппами носителя, в частности ε аминогруппами поли -L-лизина. Антиген вводят домашним животным каждые 5-7 месяцев в дозе около 1 мг/кг веса тела, подкожно или внутримышечно.
В Европейской заявке на патент N 0293530 (кл. СО7 К 7/20, 1987) описаны аналоги гонадолиберина, имеющие аминокислотную последовательность ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-X-Лей-Арг-Про-Гли-Y-Z, где X является Гли или Д-аминокислотой, например Д-Ала, У является одним или более аминокислотными остатками, которые могут быть одинаковыми или различными, и Z является Цис или Тир, так что конформация указанного аналога в растворе является практически подобной конформации нативного гонадолиберина. Аналоги могут быть использованы для вакцин, снижающих фертильность млекопитающих или как таковые, или в виде конъюгатов с полипептидными носителями. Получение таких конъюгатов (аналог гонадобиберина-носитель) может быть осуществлено модификацией одной или более лизиновых боковых цепей полипептидного носителя малеимидом. Примеры предпочтительных носителей включают очищенные протеиновые производные столбнячные токсина и анатоксина туберкулина, последний является предпочтительным.
Недостатком известных вакцин является их дороговизна, отсутствие испытаний или недостаточно высокая эффективность их применения сельскохозяйственным животным.
Целью изобретения является расширение арсенала вакцин, лишенных этих недостатков и сферы их применения.
Поставленная задача решается с помощью вакцины для подавления половой функции у млекопитающих, состоящей из конъюгата пептида-аналога гонадолиберина с фармацевтически приемлемым иммуногенным носителем, отличающейся тем, что в качестве пептида она содержит аминокислотную последовательность формулы:
ПирГлу-X-Сер-Тир-Y-Лей-Арг-Про-Z,
где X Три или Гис-Три, Y Д-Ала или Д-Лиз и Z NHC2H5 или ОН, который конъюгирован с тетра -и/или октамером лизина или бычьим сывороточным альбумином в исходной или закапсулированной форме, а фармацевтически приемлемы наполнитель инъекционной формы вакцины стеарат или гидрогель алюминия.
Предлагаемые вакцины были проверены на молодых бычках и половозрелых свинках. Так бычкам дважды в возрасте 5,5 и 8,5 месяцев вводили по 3 мг конъюгата в одном миллилитре гидрогеля алюминия. Половозрелых свинок обрабатывали трехкратно, в течение трех половых циклов, по 1,5 мг конъюгата также в гидрогеле алюминия. При этом наблюдалось в крови животных уменьшение концентрации половых стероидов, приводящее к снижению их агрессивности, стресс-реактивности, проявлению половых рефлексов, и вместе с тем к повышению интенсивности роста или сохранению ее на уровне интантных животных, а также устранению признаков, сопутствующих периоду эстрального цикла самок.
Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие получение конъюгатов и вакцин согласно изобретению, а также их применению при выращивании домашних животных. Примеры приведены только для иллюстрации и не имеют ограничивающего характера.
Пример 1. Конъюгат со структурой
Na, Ne-[(ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-Д-Ала-Лей-Арг-Про)2Лиз] 4 (Лиз)2-ЛизNH2 ( конъюгат 1).
К охлажденному до 0oС раствору 496 мг (0,4 ммоль) ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-Д-Ала-Лей-Арг-Про-OH в 10,7 мл диметилформамида (ДМФ) прибавляют охлажденный раствор 50 мг (0,05 ммоль) тетрамера лизина (ЛИЗ)4(Лиз)2Лиз-OH и 137,5 мг (0,48 ммоль) азида дифенилэфира фосфорной кислоты (С6H5O)2P(O)N3 в 0,4 мл ДМФ.
Колбу с реакционной массой на 30 мин помещают в морозильную камеру (-10oC), а потом перемешивают при 20oC в течение 48 ч. В ходе реакции с помощью триэтиламина поддерживают pH среды ≈8-8,5.
После завершения реакции к смеси добавляют 250 мл этилацетата. Выпадает белый осадок конъюгат. Фильтруют и сушат на воздухе.
Сухой продукт растворяют в 15 мл ДМФ и осаждают 300 мл этилацетата. Получают 550 мг конъюгата.
Степень конверсии в ходе реакции контролируют с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ). Сухой конъюгат содержит по УФ-поглащению при 280 нм 83,7 вес. аналога гонадолиберина.
Пример 2. Конъюгат со структурой
где БСА бычий сывороточный альбумин, являющийся природным лизинсодержащим продуктом, и конъюгирование которого с октапептидом происходит также через ε аминогруппы лизинов (конъюгат II).
Имелось несколько вариантов конъюгата октамера с бычьим сывороточным альбумином, отличающихся способом сшивки октапептида с альбумином, которые описываются одной химической формулой. В качестве примера приводится один способ.
К охлажденном до 0oC раствору 490 мг (0,382 ммоль) ПироГлу-Три-Сер-Тир-Д-Лиз-Лей-Арг-Про-NHC2H5 в 18 мл ДМФ при перемешивании добавляют охлажденный до 0oC раствор 200 мг (0,418 ммоль) ди-пентафторфенилового эфира адипиновой кислоты (C6F5OOC-(CH2)4-COOC6F5) в 3 мл ДМФ. Перемешивание продолжают до полного завершения реакции ≈ 1 ч (реакционная масса становится прозрачной).
К раствору бычьего сывороточного альбумина (БСА (400 мг,≈ 6 ммоль) в 30 мл ДМФ) добавляют раствор полученного активированного пептида. Реакционную смесь перемешивают в течение 48 ч при 4oC. По ходу реакционной смеси добавляют N-метилморфолин, чтобы поддерживать pH среды 7,5-8,0.
После окончания реакции раствор фильтруют и полученный конъюгат очищают диализом, который проводят в течение 48 ч при 4oC.
Полученный таким образом раствор конъюгата очищают фильтрацией через мембрану и лиофилизируют. Получают 310 мг конъюгата.
Пример 3. Конъюгат со структурой
[Na, Ne -(ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-Д-Ала-Лей-Арг-Про)2Лиз]8 (Лиз)4(Лиз)2-Лиз-Ала-NHC2H5 (конъюгат III).
К охлажденному до 0oC раствору 496 мг (0,4 ммоль) ПироГлу-Гис-Три-Сер-Тир-Д-Ала-Лей-Арг-Про-OH в 6 мл ДМФ прибавляют охлажденный раствор 102 мг (50 ммоль) октамера лизина (Лиз)8(Лиз)4(Лиз)2Лиз-Ала-NHC2H5 и 137,5 мг (480 ммоль) азида дифенилэфира фосфорной кислоты (C6H5O)2P(O)N3 в 4 мл ДМФ.
Колбу с реакционной массой на 30 мин помещают в морозильную камеру, а потом перемешивают при 4oC в течение 36 ч. В ходе реакции с помощью триэтиламина поддерживают pH ≈ 8,0-8,5.
После завершения реакции к смеси добавляют 200 мл этилацетата. Выпадает белый осадок конъюгат. Получают 505 мг конъюгата.
Сухой конъюгат содержит по УФ-поглащению при 280 нм 78 вес. аналога гонадолиберина.
Пример 4. Приведено испытание влияния вакцин на основе синтетических аналогов гонадолиберина, конъюгированных с иммуногенным носителем - гетерологичным белком (бычьим сывороточным альбумином природным лизинсодержащим продуктом) или синтетическим носителем полилизином на задержку эструса (охоты) у половозрелых свинок.
Были испытаны две вакцины, приготовленные на основе конъюгатов синтетических аналогов гонадобиберина, на проявление признаков охоты у свинок.
Опыт проведен на трех группах половозрелых свинок по 10 голов в каждой.
I группа животные содержались по технологии, используемой в хозяйстве, с инъекцией плацебо (физраствор с 25% гидрогеля алюминия), 1 1,2 мл (контроль).
II группа животные получали вакцину на основе конъюгата 1 (пример 1) на протяжении трех половых циклов по одной инъекции в цикл. Инъекционную форму вакцины готовили следующим образом. Конъюгат 1 растворяли в физрастворе с добавлением 25% гидрогеля алюминия (общий объем 1-1,2 мл с содержанием 1,5 мг конъюгата на инъекцию, вариант 1).
III группа животные получали вакцину на основе конъюгата II (пример 2). Вакцину для инъекции готовили, как по варианту 1, растворением конъюгата в физрастворе с добавлением 25% гидрогеля алюминия (общий объем 1-1,2 мл с содержанием 1,5 мг конъюгата на инъекцию) и вводили также на протяжении трех половых циклов по одной инъекции в цикл (вариант II).
Благодаря тому, что использованная аминокислотная последовательность представляет собой биологический аналог гонадолиберина, ее конъюгаты вызывают образование антител, связывающие эндогенный гонадолиберин, что приводит к снижению в крови концентрации гонадолиберина, что в свою очередь приводит через цепь последующих биохимических процессов в организме к снижению синтеза и секреции половых стероидов и в конечном счете к задержке эструса, что и наблюдали в опыте.2 У половозрелых свинок, обработанных вакцинами на основе как конъюгата I, так и конъюгата II, в течение трех половых циклов наблюдали задержку эструса. Свинки были спокойны, не проявляли внешних признаков охоты. В контрольной же группе у свинок наблюдалась регулярность половых циклов.
Таким образом, испытанные вакцины, в состав которых входят пептид-пептидные конъюгаты синтетических аналогов гонадолиберина, способны задерживать эструс у половозрелых особей, в частности свинок.
Пример 5. Изучали влияние вакцин, основой которых являются пептидные конъюгаты, содержащие синтетические аналоги гонадолиберина с гомологичным лизинсодержащим белком, бычьим сывороточным альбумином, или синтетическим полилизином октамером лизина (конъюгаты II и III, примеры 2 и 3) на состояние гонад и концентрацию половых стероидов, поведение животных и их интенсивность роста при введении их в дополовозрелый период жизни и в начале половой зрелости.
Было испытано две вакцины для снижения уровня тестостерона и эстрадиола в крови с последующим изменением поведения животных и сохранением интенсивности роста.
Было сформировано 3 группы бычков по 5 животных в каждой:
I группа (контрольная) введение плацебо (гидрогель алюминия в физрастворе);
II группа (вариант I) введение вакцины на основе конъюгата II (пример 2);
III группа (вариант II) введение вакцины на основе конъюгата III (пример 3).
Вакцину вводили в область шеи по 3 мг на голову с 1 мл гидрогеля алюминия в физрастворе в возрасте 5,5 месяцев (дополовозрелый возраст) и в 8,5 месяцев (начало половой зрелости).
Животные находились на хозяйственном рационе, рассчитанном на получение 1200 г среднесуточного прироста живой массы, содержание привязное.
Для выявления влияния вакцин на развитие семенников и секрецию половых стероидов проводили ежемесячное определение концентрации в крови тестостерона, эстрадиола и прижизненное определение веса тестикул. В конце опыта, в 10,5 месяцев, при убое животных брали из 5 участников семенников кусочки тестикулярной ткани для проведения морфологических исследований. Периодически животных выгоняли в загон для визуального наблюдения за их поведением. С целью изучения влияния вакцин на интенсивность роста животных проводили ежемесячное определение их живой массы. В конце опыта был проведен убой животных и выявлено влияние вакцин на морфологический состав туши и химический состав мяса.
Прижизненное определение массы семенников не выявило существенных различий, за исключением снижения их массы в 8,5-месячном возрасте во II и III группах соответственно на 9,8 и 5,5%
Морфологическое исследование тестикулярной ткани, взятой у животных в 10,5-месячном возрасте, показали значительные изменения в ней под влиянием вводимых конъюгата. В семенных канальцах возникли нарушения сперматогенеза, возможно необратимые. Кроме того, наблюдалась их атрофия, а также произошла частичная деструкция специфических структур органа, перерождение интерстициальной ткани в соединительную. Сказанное свидетельствует о нарушении функции спермо- и гормонопродуцирующих структур аппаратов тестикул, которые находятся под контролем гонадотропинов.
Прижизненное изменение в тестикулярной ткани подтверждены ежемесячными изменениями в концентрации половых стероидов (тестостерона и эстрадиола, табл.1).
Сложившееся соотношение половых гормонов и, по-видимому, определенное соотношение разных форм андрогенов, а также промежуточных продуктов синтеза стероидов и их метаболизма, имеющие различную андрогенную и анаболическую активность, способствовало не только формированию определенного состояния репродуктивных структур организма, но вызывало наращивание и укрепление мышечной ткани и костяка и, кроме этого, также повлияло на концентрацию других гормонов, например соматотропина. Концентрация соматотропина с большей интенсивностью увеличивалась у животных, получавших заявленную вакцину до 7,5-месячного возраста (соответственно в 6,5 и 7,5 месяцев в I группе 67,3 и 126,3% во II 70,7 и 222,8% в III 124,6 и 185,9%).
Поэтому полученный статус этих гормонов при выращивании бычков с использованием предлагаемых вакцин для биостерилизации внес коррегирующее изменение в интенсивность роста бычков, что и подтверждено их динамикой прироста живой массы (табл.2).
За период опыта среднесуточный прирост живой массы у бычков контрольной группы составил 1229 г, по I варианту 1315 (107,0%) и по второму 1385 (112,7% по сравнению с бычками контрольной группы).
Бычки, обработанные заявленными вакцинами, по визуальным наблюдениям отличались меньшей агрессивностью, спокойнее реагировали на внешние раздражители, отличались меньшим проявлением сексуальных рефлексов, их легче было обслуживать и легче проводить запланированные для исследования процедуры.
Пример 6. Для подтверждения положительного влияния вакцин для биостерелизации на основе синтетических аналогов гонадолиберина на интенсивность роста и поведенческие реакции животных проведено исследование введения вакцины половозрелым животным, находящимся при групповом беспривязном содержании и имеющим интенсивность роста, обусловленную условиями кормления и содержания, характерными для большинства рядовых хозяйств, проводящих выращивание и откорм скота.
Была испытана вакцина, пептидная часть которой, как и в примерах 4 и 5, представлена нонапептидом синтетическим аналогом гонадолиберина. Однако, в отличие от использованных в примерах 4 и 5 вакцинах, препарат, испытываемый в данном примере, состоял из двух равных по весу конъюгатов I и III (примеры 1 и 3). Заявленная вакцина отличалась от предлагаемых по примерам 4 и 5 и вводимой формой. Смесь конъюгатов, составная часть вакцины использовалась в пролонгированной форме. Конъюгаты были введены в капсулы, приготовленные на основе бычьего сывороточного альбумина по известному способу. Иным был и наполнитель инъекционной формы вакцины стеарат алюминия.
На опыт были поставлены бычки с живой массой 263 кг. Под опытом находилось 50 голов. В зимнем периоде при сильных морозах (конец ноября - конец января) животные находились в неутепленном помещении со сквозняками. Содержание групповое, беспривязное, по 25 голов в группе. Кормление групповое с постоянным доступом к кормам с фронтом кормления, достаточным для кормления одновременно животных все группы. Силос из расчета 10-15 кг на голову в сутки задавался в кормушки с тракторной тележки в два приема:утром и вечером. Комбикорм по 1-2 кг животные получали с перебоями. Дача зависела от его наличия в хозяйстве. Бычки имели постоянный доступ к воде.
Было сформировано 2 группы.
I группа (контрольная) интактные животные;
II группа (с использованием заявленной вакцины) однократная инъекция вакцины (инкапсулированных иммуногенных конъюгатов синтетического аналога гонадолиберина), равная по весу смесь конъюгатов I и II (примеры 1 и 3), носителем которых служит стеарат алюминия, по 1,5 мл на голову с содержанием 6 мг смеси конъюгатов в дозе. С целью контроля интенсивности роста животных ежемесячно взвешивали.
Вакцинированные животные отличались более спокойным нравом, их легче было отлавливать и фиксировать, с меньшей опасностью производили взятие крови, взвешивание, обслуживание. В меньшей степени проявлялись сексуальные рефлексы.
Для выявления влияния вакцины на эндокринную систему, ответственную за половую мотивацию, провели морфологическое исследование ткани семенников, синтезирующей гормоны и осуществляющей спермогенез. Для этого через 1,5 месяца после введения вакцины была проведена кастрация бычков в контрольной и иммунизированной группах и взяты для анализа образцы ткани тестикул.
Результаты контрольных взвешиваний показали, что животные имели низкую, но различную по группам интенсивность роста.
В табл.3 представлены данные по изменению живой массы и среднесуточного прироста у интактных животных и вакцинированных.
Как видно из данных табл.3, за период опыта контрольные животные дали нулевой прирост живой массы. За 1-й месяц опыта бычки имели 200 г прироста на голову за сутки, но за 2-й месяц опыта был получен отвес и в итоге животные имели живую массу,равную постановочной. Вакцинированные животные за 1-й месяц опыта дали среднесуточный прирост живой массы, равный 467 г на голову, сохранив тенденцию положительного прироста живой массы и за 2-й месяц опыта. В итоге за период опыта среднесуточный прирост живой массы их составил 246 г на голову.
Морфологическое исследование тестикулярной ткани показало, что несмотря на то, что введение вакцины было проведено половозрелым бычкам, когда гормоно- и спермопродуцирующие структуры уже были сформированы, введенная вакцина все же повлияла на структуру ткани. Отмечены начальные этапы замены секреторной ткани на соединительно-тканную. Уже этого, видимо, было достаточно для нарушения эндокринной секреции, что привело к нарушениям спермогенеза, синтеза и секреции половых гормонов, что в свою очередь привело к изменениям поведенческих реакций животных.
Эти изменения подтверждают ту цепь изменений в организме, которая была выявлена и подтверждена с помощью биохимических и морфологических исследований в примере 5.
В итоге общая совокупность измененных признаков в организме и привела к более высокой интенсивности роста бычков, выращиваемых с использованием предлагаемой вакцины. На фоне нулевого прироста живой массы у бычков контрольной группы за два месяца опыта введение вакцины привело к получению дополнительного прироста живой массы за этот период на 246 г на голову в сутки.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|
Использование: сельское хозяйство, биотехнология. Сущность изобретения: вакцина для подавления половой функции млекопитающих содержит конъюгат пептида формулы ПироГлу - X - Сер-Три - У -Лей-Арг-Про-Z, где X = Три или Гис-Три, У = Д-Ала или Д-Лиз и Z = NHC2H5 или ОН с тетра- и/или октамером лизина, или бычьим сывороточным альбумином в исходной или закапсулированной форме. В качестве фармацевтически приемлемого наполнителя используют стеарат или гидрогель алюминия. Применение вакцины понижает половые рефлексы, возбудимость животного, при этом интенсивность роста сохраняется на уровне интактных животных или даже повышается. 3 з.п.ф-лы, 3 табл.
ПироГлу-Х-Сер-Тир-У-Лей-Арг-Про-Z,
где Х Гис -Три или -Три;
У -Д-Ала или -Д-Лиз;
Z NHC2H5 или -OH,
а в качестве полипептида тетра- или октамер лизина или бычий сывороточный альбумин.
| EP, заявка, 0298530, кл | |||
| Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
| WO, заявка, 88/05308, кл | |||
| Устройство для сортировки каменного угля | 1921 |
|
SU61A1 |
