Die Aktivimmunisierung gegen Maul- und Klauenseuche als kolloidchemischer Vorgang

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    10-Jul-2016

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  • Band 101 -] Langenbeck, Aktivimmunisierung gegen Maul- und K lauenseuche 313 Heft 3 (1942)1

    Aus dem lnstitut fiir Organische Chemie der Technischen Hochschule Dresden (Direktor: Pro]. Dr. W. Langenbeck).

    Die Aktivimmunisierung gegen Maul- und Klauenseuche als kolloidchemischer Vorgang.

    Won kVol fgang Langenbeclr (Dresden). (Eingegangen am 10. September 1942)

    Wenn ich es im folgenden unternehme, die Aktivimmunisierung gegen Maul- und Klauen- seuche kurz yore Standpunkt des Chemikers zu betrachten, so glaube ich mich dazu um so mehr verpflichtet, als ich diesen Dingen in den ent- scheidenden Jahren yon 1936 bis 1939 sehr nahe gestanden habe. Zwei meiner Doktoranden, Herr K.O. Hobohm und Frfiulein A. Ender l ing , haben damals an den Staatlichen Forschungs- anstalten auf der Insel Riems bei Greifswald den chemischen Teil des Problems bearbeitet, und ich babe die auszuffihrenden Forschungsarbeiten regelmfigig mit ihnen besprochen.

    Die Maul- und Klauenseuche (MKS.) ist wohl die bekannteste und auch die geffirchtetste Tier- seuche. Sie fiugert sich in einer Blasenbildung in der MundhShle, an den Klauen und am Euter der Rinder. Die wirtschaftlichen Schiiden ent- stehen weniger dutch Todesf~ille unter dem er- krankten Vieh, als vielmehr durch die Ausf/ilIe und die schlechtere Beschaffenheit der Milch wfihrend der Erkrankung und auch nach der Aus- heilung. So sch/itzt man den Schaden der Seuche yon 1920/21 in Deutschland auf etwa eine halbe Milliardel). In der heutigen Zeit ist es nicht in erster Linie der finanzielle Verlust, sondern die Verminderung an inlfindischen Molkereiproduk- ten, welche die Bedeutung der Seuche ausmacht und ihre Bekfimpfung fordert.

    Die erfolgreiche Erforschung der MKS. be- ginnt im Jahre 1897, Damals machte Loeff ler , ein Schtiler yon Robert Koch, die fiberraschende und folgenreiche Entdeckung, dab der Erreger der MKS. durch bakteriendichte Filter hindurch- geht. Damit war tier erste Vertreter der ,,filtrier- baren Virusarten" gefunden.

    Schon sehr frtihzeitig wurde yon Loeff ler die MSglichkeit der pass iven Immunisierung gegen MKS. erkannt. Es zeigte sich, dab das Serum yon erkrankten und wieder gesundeten Tieren, in gentigender Menge injiziert, die Rinder mit Sicherheit gegen Ansteckung schfitzte. Zur Herstellung des Serums wurde im jahre 1910 auf

    1) O. Waldmann, Klin. Wschr. 15, 1705 (1936).

    der Insel Riems ein besonderes Institut gegrfindet, und im Laufe tier Zeit gelang es, das Serum we- sentlich zu verbessern und zu verbilligen. Die Beobachtung yon O. Waldmann, dab das Meer- schweinchen ein geeignetes Versuchstier zur Er- forschung der Mt(S. ist, hat zu diesen Fortschrit- ten erheblich beigetragen.

    Der Nachteil der passiven Immunisierung ist die geringe Dauer ihrer Wirksamkeit. Man hat deshalb yon Anfang an tier Akt iv immunis ie - run g eine besondere Aufmerksamkeit geschenkt, lange Zeit allerdings, ohne mit diesen Versuchen Erfolg zu haben. Bei der Herstellung eines Impf- stoffes zurAktivimmunisierung kommt es darauf an, eine geeignete Abschw~ichungsmethode zu finden. Der t(rankheitserreger oder sein Toxin soll so verfindert werden, dab er nicht mehr die Krankheitserseheinungen hervorruft, wohl aber noch ffihig ist, die Bildung yon AntikSrpern aus- zul/Jsen. Bei der MKS. ist man zu diesem Zweeke einen sehr eigenartigen Weg gegangen. Man be- wirkt n~imlich die Abschw~chung durch Adsorp- tion des MKS.-Virus an Aluminiumhydroxyd-Gel. Die ersten Versuche in dieser Richtung stammen yon S. Schmidt 2) in Kopenhagen. Es gelang ibm, einen Adsorbatimpfstoff 2a) herzustellen, mit dem sich Meerschweinchen zu 100 Proz. immuni- sieren liegen. Trotzdem blieb ihm der endgfiltige Erfolg noch versagt. Versuche an Rindern zeigten n/imlich, dab der Adsorbatimpfstoff tells noch infektiSs war, teils nicht immunisierte. Das Rind ist eben wesentlich empfindlicher gegen die MKS.- Infektion als alas Meerschweinchen.

    Zu dieser Zeit, Herbst 1936, setzten nun die Versuche mlt Adsorbatimpfstoffen auf der Insel Riems ein. Zur Hauptsache waren daran O. Wa ldmann und t( . t (Sbe als Veterinfir- mediziner, !K. O. Hobohm, A. Ender l ing und

    ~) S. Schmidt, Z. Immunit~itsforschg. 92, 392 (1938); Arch. Virusforschg. 1, 215 (1939).

    2a) Der Ausdruck ,,Adsorbat" (statt ,,Adsorpt") wird hier beibehalten, da die Adsorbatimpfstoffe be- felts Eingang in das medizinische Schrifttum gefun- den haben.

  • 314 Langenbeck, Akt ivimmunisierung gegen Maul- und Klauenseuche r Kollotd- [ Zeltschrift

    ich als Chemiker beteiligt~). Ferner konnten frfihere Ergebnisse von G. Pyl fiber die Asdorp- tion des MKS.-Virus verwertet werden.

    Zunfichst galt es, das Adsorptionsverhalten des MKS.-Virus an Aluminiumhydroxyd genauer zu studieren4). Dabei diente als Arbeitshypothese die Voraussetzung, dab eine miJglichst vollstfin- dige Adsorption auch einen um so weniger infek- tiiJsen Impfstoff liefern wfirde. An die Aufstellung einer quantitativen Adsorptionsisotherme war selbstverstfindlich nieht zu denken, da zur Be- stimmung des Virus nur ein sehr ungenauer bio- logischer Test zur Verffigung steht. Man bestimmt den ,,Titer", d. h. die Verdfinnung, die eben noch an der oberflfichlich eingeritzten (skarifizierten) Sohle der Meerschweinchenpfote eine Infektion (Blasenbildung) bewirktS). Die Empfindlichkeit des Virusnachweises bei MKS. ist zwar ungeffihr die einer Mikroreaktion, d. h. das Virus lfigt sich im gfinstigsten Falle noch bis zu einer Verdfinnung von 10 .6 nachweisen. Erschwerend ist abet die bei allen biologischen Versuchen anzutreffende Fehlerbreite, die einerseits durch wechselnde Infektiositfit und Virulenz des Erregers, anderer- ,seits dutch die individuellen Verschiedenheiten der Versuchstiere bedingt sind.

    Als Adsorptionsmittel dienfe ein Aluminium- hydroxyd, dab durch Ffillen von Aluminium- sulfat mit der erforderlichen Menge Ammoniak hergestellt und elektrolytfrei gewaschen worden war. Es wurde zwecks Sterilisation im Auto- klaven auf 127 o erhitzt. Die Eigenschaften der Suspension, die auch ffir das sp/iter fabrikm~igig verwendete Aluminiumhydroxyd gelten, waren folgende:

    1. Gehalt an Aluminiumoxyd: 2 Proz. 2. Quellungszustand: 5 ccm der Suspension

    ergaben, mit 20ccm Wasser gemiseht, nach 24stfindigem Absitzen ein Sedimen- tationsvolumen yon etwa 5 ccm.

    3. Adsorptionsverm6gen: 70 cem einer Kon- gorotl6sung (0,77 g pro Liter) wurden von 4ccm der Aluminiumhydroxyd-Suspen- sign fast vollst~ndig entf~rbt.

    4. px = 7,6.

    8) O. Waldmann und K. K6be, Berl. tier~irztl. Wschr. 1938, 317; O. Waldmann, daselbst 1938, 685; O. Waldmann, G. Pyl, K.O. Hobohm und H. M6hlmann, Zbl. Bakt. 148, 1 (1941); W. Lan- genbeck, Lehrb. d. Organischen Chemie, 2. Aufl. (1940), S. 330; 3. Aufl. (Dresden 1942), S. 329.

    4) A. Enderling, Dissertation (Greifswald 1939), S. 5--17.

    8) N~iheres bei K.O. Hobohm, Dissertation (Greifswald 1939), S. 13.

    Als Virusl6sung wurde der Inhalt der Blasen (Primfiraphthen) verwendet, die sich an den Pfoten yon MKS.-infizierten Meerschweinchen ge- bildet hatten.

    Wit begannen mit Adsorptionsversuchen ohne Pufferung. Die Versuchsanordnung war dabei folgende: Defibrinierte 24stfindige Primfiraph- then-Lymphe wurde im Verh~iltnis 1:10 mit destilliertem Wasser verdfinnt, um den Elektro- lytgehalt der UJsung zu vermindern. Zur Ent- fernung der ausgeffillten Globuline wurde die Li3sung 15 Minuten bei 15000 Umdrehungen pro Min. zentrifugiert. Dutch Zusatz dieser 10proz. Virusl/Jsung zu wechselnden Mengen Aluminium- hydroxyd wurde die Adsorption bei gleichzeitigem Rfihren und unter Eiskfihlung vorgenommen. Nach 30 Min. wurde die Suspension 15 Min. bei 15000 Umdrehungen zentrifugiert und Adsorbat und Restl~sung auf Infektiositfit geprfift. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammenge- stellt.

    Es Zeigt sich daraus, dab bei dem ffir die Halt- barkeit des Virus gfinstigen p~ yon 7,6 bis 8,0 in den meisten Ffillen nur eine sehr unvollstfindige Adsorption zu beobachten war. Pyl 6) hatte bereits bei Adsorptionsversuchen mit MKS.- Lymphe an Aluminiumhydroxyd unter anderen Bedingungen festgestellt, dab das Virus bei einem PH yon 7,6 schlecht adsorbiert wird. Eine opti- male Adsorption findet bei p~ = 9,2 statt. Dieses im alkalischen Bereich adsorbierte Virus liel~ sich bei PH 716 ohne groge Verluste wieder eluieren. Die Versuche waren allerdings mit anderem Aluminiumhydroxyd, in wesentlich geringerer Konzentration und unter anderen Oesichtspunk- ten vorgenommen worden, n~imlich um eine An- reicherung des Virus zu erzielen. Bei den bier beschriebenen Versuchen mugten im Hinblick auf den Zweek, eine mbgliehst vollst~indige Ad- sorption zu erreichen, die Konzentration des Ad- sorptionsmittels wesentlich h~her gewfihlt werden. Daher waren nun unter diesen Bedingungen neue Adsorptionsbestimmungen unter Zusatz yon Put- fern erforderlich.

    Phosphatpuffer erwies sich als weniger geeig- net, da dutch Bildung yon Aluminiumphosphat die Oberflfiche des Gels ver~indert und anscheinend weniger adsorptionstauglich wird. Dagegen war m/10-Olykokoll-Natriumchlorid-Puffer nach S o e- rensen yore p~9,2 sehr gut brauchbar (er hat sich auch bei der spfiteren Herstellung tier MKS.- Vakzine im grogen bew~ihrt). Tabelle II zeigt die

    6) G. Pyt, Zbl. Bakt. 121, 10 (1931); G. Pyl und L. Klenk, Zbl. Bakt. 128, 161 (1933).

  • Band 101 -] Langenbeck, Aktivimmunisierung gegen Maul- und Klauenseuche 315 Heft 3 (1942)_1

    Tabe l le I. Adsorpt ion vom MKS.-Virus an A lumin iumhydroxyd ohne Puffer .

    Ltd. A1. H. Nr. Proz.

    1 90

    2 87

    3" 85

    4 83

    5 83

    6 80

    7 80

    8 75

    9 66

    10 66

    11 66

    12 66

    13 66

    14 60

    15 50

    16 56

    I7 50

    18 40

    19 30

    20 20

    Lymphe Proz.

    8,04 1,0

    1,20

    1,42

    1,60

    1,60

    2,00

    2,00

    2,5

    3,3

    3,3

    3,3

    3,3

    3,3

    2,0

    5,0

    5,0

    2,5

    1,0

    1,1

    8,0

    H~O Proz.

    9,0 . + + ++

    ll,i~ + + ++

    13,58 -t- + ++

    15,4 + + ++

    15,4 d- + ++

    18,0 + + +--

    18,0 + -t- ++

    22,5 -t- + ++

    30,7 + + ++

    30,7 + + ++

    30,7 + + ++

    30,7 + + +.+

    30,7 + + ++

    38,O + + ++

    45,0 + + ++

    45,0 + + ++

    47,5 + + ++

    59,0 + + ++

    68,9 + + ++

    72,0 + + ++

    Uberst.

    ++ +- - ++ - t -+

    ++ ++ ++ +- - ++ ++ ++ ++

    _ _

    +--

    ++ ++ ++ +- - ++ ++

    Adsorbat

    ++ - t -+ ++ ++ +- t - ++

    Stamm- , 16sung

    10-4

    10-4

    10-5

    10-4

    10-4

    10-6

    10-5

    10 4

    10-~

    10-5

    10-5

    10-4

    10-5

    10-4

    i0-4

    10-5

    10-5

    10-5

    10-~

    10-~

    A1. H. = Aluminiumhydroxyd-Suspension. -t- bedeutet positives Impfergebnis. - - bedeutet negatives Impfergebnis.

    Unter Stamml6sung ist der eben noch infekti6se Titer der zu dem jeweiligen Versuch verwandten unbehandelten Lymphe zu verstehen (Kontrollversuch).

    Ergebnisse unserer Versuche. Der Gehalt der Adsorptionsgemische an Lymphe betrug hier 1 Proz. Mit 0,1 Proz. Lymphe wurden ~hnliche Ergebnisse erhalten.

    Um zu priifen, ob bei tier Adsorption etwa ein Teil des Virus irreversibel inaktiviert wfirde, haben wir auch Elutionsversuche angestellt. In Olykokollpuffer hergestellte Absorbate wurden nach dem Zentrifugieren in Phosphatpuffer vom PH= 7,6 suspendiert und in einer Schfittel- maschine 30 Min. krfiftig geschfittelt. Die Sus- pension wurde dann wieder bei 15000 Umdrehun-

    gen zentrifugiert und das Eluat austitriert. Aus der Tabelle I l l geht hervor, dab sich das Virus auch bei Gegenwart yon sehr viel Adsorp- tionsmittel weitgehend durch Elution wieder- gewinnen 15gt.

    E in gewisses Interesse hatte die Frage, ob gereinigtes MKS.-Virus sich bei der Adsorption und Elution grunds~itzlich ebenso verhalten wfirde wie die Rohlymphe. Eine Reinigung war nach Gal loway und E l ford 7) durch Ultrafiltra-

    7) Gal loway und Elford, Brit. J. exp. Pathol. 17, I87 (1936).

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    247

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    7247

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