Een pil als vaccin tegen bacteriële darminfecties bij biggen

Lijkt het niet gemakkelijk, een vaccin toedienen door gebruik van een simpele pil? Het spijsverteringsstelsel is echter een goed bewaakt kasteel waar lichaamsvreemde stoffen niet gemakkelijk binnen raken. Met brute kracht is deze bescherming moeilijk te doorbreken. Zou het niet handig zijn als er een geheime deur bestond, een verborgen ingang waardoor de actieve bestanddelen van het vaccin doorheen de darmwand zouden kunnen sluipen?

Bacteriële darminfecties bij dieren zijn met de huidige vaccinatietechnieken moeilijk te voorkomen. Daardoor worden antibiotica nog massaal gebruikt in de varkensteelt om biggen te redden van een hevige diarree die deze kleine dieren vaak fataal wordt. Wanneer de gewone vaccinatietechnieken niet in staat zijn bescherming te bieden tegen deze infecties, kunnen andere lichaamsmechanismen gebruikt worden om een natuurlijke bescherming op te bouwen.

Beter voorkomen dan genezen

Nog te vaak worden infectieziekten bij dieren bestrijd met antibiotica. Door het veelvuldige gebruik ontstaan meer en meer antibioticaresistenties, waardoor verdere infecties niet langer behandeld kunnen worden. Om dit te voorkomen zijn alternatieven nodig. Iedereen is wel bekend met het gezegde: ‘beter voorkomen dan genezen’. Vaccins werken volgens dit principe. Ze zorgen ervoor dat het lichaam een eigen bescherming opbouwt tegen later contact met de ziekteverwekker.

Een pil als vaccin

De meeste vaccins worden ingespoten in het bloed of in een spier. Doorgaans is dit de meest efficiënte methode. Voor ziekteverwekkende darmbacteriën is het echter moeilijk om een goede bescherming te krijgen met een dergelijk vaccin. Bescherming in de darm is noodzakelijk, maar het immuunsysteem krijgt de boodschap zich te beschermen tegen een ziekteverwekker in het bloed of een spier. Hierdoor ontstaat een algemene bescherming van het lichaam, verwezenlijkt door antilichamen. Deze antilichamen zijn echter heel gevoelig voor de enzymen in de darm, waardoor net hier weinig bescherming optreedt. Secretorisch immunoglobuline A is een antilichaam dat een beschermende jas draagt tegen deze enzymen en wel darmpathogenen (ziekteverwekkende bacteriën) kan bestrijden. Om de aanmaak hiervan te stimuleren moet het lichaam de juiste informatie meekrijgen, namelijk dat bescherming in de darm gewenst is. Dit wordt verwezenlijkt door de werkende bestanddelen van het vaccin, antigenen genoemd, rechtstreeks in de darm binnen te brengen via orale vaccinatie.

Een vaccin in pilvorm toedienen lijkt echter gemakkelijker dan het is. De darm zit vol met bacteriën. De meeste hiervan zijn onschadelijk en hebben net een positieve invloed op het lichaam. Het is dus belangrijk dat het lichaam deze ‘goede’ bacteriën niet aanvalt. Het immuunsysteem is daarom getraind om minder vlug te reageren op lichaamsvreemde stoffen uit de darm. Om wel een immuunreactie te krijgen moeten de antigenen van het vaccin door de darmwand geraken en in aanraking komen met de juiste cellen van het immuunsysteem.

CD13, de sleutel tot orale vaccinatie

Vergelijk de darm met een goed verdedigd kasteel. Enkel als de soldaten binnen raken en de juiste personen vinden kan de nodige bescherming opgestart worden. Een eerste mogelijkheid bestaat erin het kasteel te overrompelen door een heel groot leger erop af te sturen, in dit geval een heel hoge dosis antigeen. Enkele soldaten zullen zo het kasteel binnen raken, maar de kans is groot dat ze de verkeerde personen tegenkomen die de waarschuwing niet serieus nemen. Voor het lichaam is een grote dosis immers vaak een teken dat het een stof is die veel voorkomt, bijvoorbeeld voedsel, en dus niet gevaarlijk is.

Stel nu dat de soldaten via een geheime ingang het kasteel zouden kunnen binnendringen en onopgemerkt de juiste personen zouden kunnen benaderen. CD13, ook wel aminopeptidase N genoemd, is een eiwit dat doelgericht specifieke antigenen doorheen de darmwand transporteert. Bij biggen werd reeds aangetoond dat het immuunsysteem deze antigenen ook als ‘gevaarlijk’ gaat herkennen en een reactie opbouwt.

Praktische toepassingen

CD13 kan gebruikt worden bij orale vaccinatie tegen F4+ E. coli bacteriën, die speendiarree bij biggen veroorzaken. Niet alle E. coli zijn gevaarlijk. Integendeel, E. coli is een veel voorkomende darmbacterie, die meestal geen ziekte veroorzaakt. Enkel de bacteriën die bepaalde infectieuze componenten bevatten, zoals F4 fimbriae bij F4+ E. coli, zijn in staat een mens of dier ziek te maken. Indien deze F4 fimbriae opgezuiverd worden en oraal worden toegediend aan biggen transporteert CD13 deze componenten naar de andere kant van de darm, waar het immuunsysteem een reactie opbouwt. Op deze manier kan een oraal vaccin tegen infectie door F4+ E. coli bij biggen aangemaakt worden.

De toepassingen van CD13 gaan echter breder dan enkel F4+ E. coli. Ook antilichamen gericht naar CD13 worden door dit eiwit herkend en doorheen de darm getransporteerd. Dit biedt mogelijkheden om de antilichamen te koppelen aan antigenen van andere darmpathogenen. Op deze manier kunnen ook orale vaccins tegen andere darmbacteriën ontwikkeld worden, op voorwaarde dat de darm van het individu voldoende CD13 bevat.

Hoewel CD13 bekend is in veel processen in het lichaam, is er nog niet veel gekend over welke signalen ervoor zorgen dat darmcellen met CD13 bepaalde antigenen opnemen. Om dit fenomeen optimaal te kunnen gebruiken is het belangrijk om te weten wat er in de cel gebeurt.

Nog even samengevat

Het lijkt nog surrealistisch: een simpele pil die via een geheime ingang de darmwand kan doorkruisen en het lichaam kan vertellen welke bescherming hier nodig is. Dankzij het eiwit CD13 behoort dit niet langer tot de verbeelding. Het laat toe biggen oraal te vaccineren en te beschermen tegen latere darminfecties. Hierdoor kan het antibioticagebruik verminderd worden en ontwikkelen de bacteriën minder vlug resistenties.