Aus der Bundesforschungsanstalt fur Viruskrankheiten der Tiere, Tubingen am Neckar

Die antigenen und immunologischen Eigenschaften und Beziehungen von A-Subtypen

des Maul- und Klauenseuchevirus

11. Nach Impfung von Meerschweinchen mit Formalin-Adsorbatimpfstoff en

Von

G. WITTMANN

Mit 3 Abbildwngen

(Eingegangen am 1. Dezember 1961)

Im ersten Teil der Arbeit wurde uber das antigene und immunologische Verhalten von aktiven Virusstammen des Typs A berichtet (1). Es zeigte sich, dai3 die verschiedenen A-Stamme keine ausgesprochene subtypenspezifische, sondern eine allgemeine typenspezifische Immunitat hervorriefen. Andererseits losten sie jedoch eine ziemlich ausgepragte subtypenspezifische Antikorper- bildung aus. Es bestand also hinsichtlich der Subtypenspezifitat keine Paralleli- tat zwischen dem Neutralisations- und dem Immunitatstest. Wir fuhrten diesen Umstand auf die groi3en antigenen und immunogenen Fahigkeiten der ge- pruften A-Stamme zuruck.

Bei der Untersuchung von 0-Stammen haben wir festgestellt, dai3 durch die Formalininaktivierung die antigenen und immunisierenden Fahigkeiten re- duziert worden sind (2). Das Mai3 dieses Ruckganges schien stammesspezifischen Einflussen unterworfen zu sein und pragte sich bei der heterologen Immunitat bzw. Antikorperbildung starker aus als bei der homologen.

Sofern bei der Formalininaktivierung der A-Stamme das gleiche Phano- men auftritt, konnte es zu einer Angleichung zwischen den Ergebnissen des Neutralisations- und des Immunitatstestes kommen. Uber die entsprechenden Versuche sowie iiber die dabei ermittelten Faktoren, die fur das Zustande- kommen einer guten homologen und heterologen Immunitat von Bedeutung sind, mochten wir berichten.

Material und Methoden Virusstamme

Fur die Untersuchungen verwendeten wir die Maul- und Klauenseuche (MKS)-Virusstamme A, Bayern (Al), A, Spanien (A,), A, Mecklenburg (A3), A, Westdeutschland (A,), A, Ingolstadt (A,I), A, Westerwald (A5W), A, Duss- lingen (A,D), A, Ostdeutschland (A,O) und A, Griechenland (A,). Die Typen-

Zbl. Vet. Med., Reihe B, Bd. 13, He6 4 22

322 G. WITTMANN

spezifitat der Neutralisations- und Immunitatsteste pruften wir mit 0, Brescia (0) und C Riems (C).

In bezug auf A 5 0 sei auf folgendes hingewiesen: Fruhere Untersuchungen haben gezeigt, dai3 A,O im Neutralisationstest nicht wie ein A,-Stamm, son- dern wie ein A,-Stamm reagierte. Es durfte deshalb ein A,-Subtyp sein (1). Um aber die Kontinuitat zwischen dem 1. und dem 2 . Teil der Veroffentlichung ZLI wahren, behalten wir die alte Bezeichnung bei, setzen sie aber in Anfiihrungs- zeichen.

Die Herstellung der Versuchssuspensionen ist bereits beschrieben wor- den (1).

Herstellung der Impfstoffe Eine chloroform-gereinigte 10 O/oige Rindervirussuspension in isotonischem

Phosphatpuffer nach PYL (3) wurde init gleichen Teilen 2O/oigein Al(OH), ver- setzt und soviel Formalin (etwa 35 Gew.O/o Formaldehyd. sol.) dazugegeben, dai3 seine Endkonzentration 0,05 O / o betrug. Das Geinisch schuttelten wir 24 Stunden bei etwa 22 O C und liei3en es dann bei 4 C stehen. Bei ihrer Ver- wendung waren die Impfstoffe 3 Wochen alt.

Immunitztstest Zur Feststellung der immunisierenden Eigenschaften der verschiedenen

Virusstamme impften wir entsprechend groi3e Gruppen von Meerschweinchen init den verschiedenen Impfstoffen. Die Tiere erhielten in einer Versuchsserie 1 ml, in einer anderen 4 ml subkutan in die Kniefalte injiziert.

Das weitere Vorgehen sowie die Durchfuhrung der N e u t r a 1 i s a t i o n s - t e s t e , die B e s t i m m u n g d e r s e r o l o g i s c h e n u n d i m m u n o l o g i s c h e n K r e u z r e a k t i o n e n und die A u s w e r t u n g d e r E r g e b n i s s e ist dem 1. Teil der Arbeit zu entnehmen (1).

Versuche und Ergebnisse In der ersten Versuchsserie iinpften wir Meerschweinchen mit Formalin-

Adsorbatiinpfstoffen gegen die verschiedenen A-Subtypen des MKS-Virus. Die Tiere erhielten 1 ml Impfstoff subkutan appliziert. Drei Wochen spater erfolgte die Testinfektion mit den verschiedenen homologen und heterologen A-Stam- men. Die Ergebnisse des Immunitatsversuches zeigen Tabelle 1 und Abbil- dung 1. Die einzelnen Impfstoffe verhielten sich sowohl in bezug auf die all- gemeine Wirksamkeit als auch auf die heterologe Immunitat sehr verschieden. So waren z. B. die mit der A,-Vakzine geimpften Tiere gegenuber dem homo- logen sowie dem heterologen A,-, A,- und A,I-Virus uberhaupt nicht geschutzt. Dagegen waren sie gegen die Virusstamme A, und A, so weit immun, dai3 keine generalisierte Aphthenbildung auftrat. Der A,-Impfstoff immunisierte noch schlechter. Die Al-, A,- und A,-Vakzinen riefen dagegen eine relativ gute homologe, aber eine von Stamm zu Stamm unterschiedlich starke heterologe Immunitat hervor. Der A,-Impfstoff loste als einziger eine gute hoinologe und heterologe Immunitat aus.

Die Ergebnisse des Neutralisationstestes init den kurz vor der Testinfek- tion gewonnenen Seren gibt Abbildung 1 wieder. Man sieht daraus, dai3 die meisten Vakzinen nur eine schwache Antikorperbildung auslosten. Die homo- logen Neutralisationstiter waren jedoch stets hoher als die heterologen, sofern solche uberhaupt auftraten. Sie fehlten bei den mit den Al-, A,- und A,-Vak- zinen geimpften Tieren praktisch ganz. Lediglich die A,-, A,I- und A,-Impf- linge bildeten heterologe, neutralisierende Antikorper, und zwar A, gegen A, und A,I, A,I gegen A, und A, sowie A, gegen A, und A,I.

Man kann die Impfstoffe aufgrund ihrer antigenen Potenz in 3 Gruppen einteilen :

Die antigenen und immunologischen Eigenschaften 323

64 %

10%

32 '1.

1 6 %

58 '1.

7 9 %

1. Impfstoffe, die schlecht Antikorper bildeten: A, (mittlerer homologer Neutralisationstiter aller mit A, vakzinierten Tiere = 1 : 15), A, (1 : 12).

b a

PA + PA PA

0 0

PA 3 r PA 3 + PA 3 + PA 2 t PA + PA PA PA PA

0

PA 3 t PA 3+ PA 2 t PA PA

PA PA PA PA

0

PA PA PA

0 0

PA 3 t PA 3 t PA 3 t PA 31 PA 3 +

2. Impfstoffe, die mittelmagig Antikorper bildeten: A, (1 :67), A, (1 : 44), A,I (1 :57).

80 %

15%

8 0 %

35%

80%

90 '1.

3. Impfstoffe, die gut Antikorper bildeten: A, (1 : 155). Bei der homologen Antikorperbildung machten sich erhebliche individuelle

Unterschiede von Tier zu Tier bemerkbar. So schwankte z. B. bei der A,-Gruppe der homologe Neutralisationstiter der Seren von 1 : 14 bis 1 : 121. Whnlich lagen die Verhaltnisse bei den anderen Impfgruppen.

T a b e l l e I D i e b e i m M e e r s c h w e i n c h e n d u r c h F o r m a l i n - A d s o r b a t i i n p f s t o f f e

v e r s c h i e d e n e r A - S u b t y p e n d e s M K S - V i r u s h e r v o r g e r u f e n e K r e u z i m m u n i t a t ( I m p f d o s i s 1 m l )

b a

PA 3 r PA + PA PA PA

PA 3 r PA 3 t PA 2 1 PA + PA

PA 3 r PA 2 1 PA 2 t PA 21 PA

PA 3 t PA 2 1 PA 2 + PA PA

PA 3 r PA 3 r PA 3 t PA 3 + PA +

PA PA PA PA PA

PA 3 r PA 3 r PA 3 t PA 3 r PA 2 +

lmpfgruppe ') c- - b -

77 -1.

-

77 '1.

-

73 '1.

-

40 "1.

~

100%

-

97 '1.

-

I

I

6 4 %

4 2 %

64%

9 4 '1.

nicht vakzinierte Kontrollliere

PA 3 + PA 2 + PA PA

PA 3 t PA 3+ PA 3 + PA 2 + PA

PA 2 r PA + PA PA PA

PA PA PA PA

0

PA 3r PA 3+ PA 3 r PA 3 * PA 2 1

~

a 3 ) ~

PA 0 0 0 0

PA + PA PA PA PA

PA + PA + PA + PA

0

PA 3 t PA + PA + PA + PA

~

~

~

PA 2 t PA PA PA PA

PA 0 0 0 0

PA 3 t PA 3 + PA 3.1 PA 3 + PA 21

~

~

~

A ,

95 '1. PA

PA 3 r PA 3 r

6 9 % PA 3 + PA 2 r

T e s t i n f e k t i o n ' l

b

53 '1.

26 '1-

~

26 '1.

37Y.

10 %

74 %

~

a

PA 34 PA 34 PA PA

0

PA 3 r PA 2 t PA 2 t PA 2 1 PA

PA 2 + PA PA PA

0

-

~

~

PA 3 + PA +

PA + PA + PA

PA 2 t PA

0 0 0

0 0 0 0 0

PA 3 r PA 3 r PA 3 t

PA 3 t PA 21

~

~

~

I

b

47 "1.

42 %

7 9 "1.

100'1.

- a

~

PA PA PA PA PA

PA PA PA PA PA

PA PA PA PA

0

~

~

PA 2 + PA + PA + PA PA

0 0 0 0 0

PA 0 0 0 0

PA 3 r PA 3 t PA 3 t PA + PA

__

__

~

Zeihenerklirung : l) Meerschweinchen subkutan mit MKS-Formalin-Adsorbatimpfstofien der angefiihrten

Subtypen geim ft. *) TestinEktion der Impflinge 21 Tage nach der Immunisierung. Jeweils 5 Tiere einer

Impfgruppe mit dem angefiihrten Virus testinfiziert. Zugleich Infizierung der nicht immunen Kontrolltiere.

3) Reaktion der immunisierten Tiere bzw. der nicht immunisierten Kontrollen nach der Testinfektion: 0 = keine Reaktion; PA = Primaraphthen an Infektionsstelle; + 2+ 3 + = Zahl der Extremitaten mit generalisierter Aphthenbildung.

4) Immunitatsgrad der Impfgruppe: Ausmai3 in dem die Durchschnittspunktzahl der pathologischen Veranderungen bei der Impfgruppe gegeniiber jener der Kontrollgruppe reduziert worden ist.

22*

324 G. WITTMANN

Neotrasrerende Antihoroer oeoen 21 I tmmunitot aeoen 9)

Abb. 1. Die antigenen und immunologischen Eigenschaften und Beziehungen von verschie- denen A-Subtypen des MKS-Virus nach Impfung von Meerschweinchen mit 1 ml Formalin-

Adsorbatimpfstoff Zeichenerklirung zu den Abbildungen 1-3

l) Meerschweinchen mit MKS-Formalin-Adsorbatimpfstoffen der angefiihrten Sub- typen geimpfl.

2, Jeweiliges Sammelserum der immunen, teilimmunen und nicht immunen Tiere einer Impfgruppe im Neutralisationstest gepriift. Das hierzu verwendete Virus entspricht dem- jenigen, das bei der Immunitatspriifung der 5er-Gruppe zur Testinfektion verwendet wurde. Daneben Neutralisationstest mit dem homologen Virusstamm.

Titer heterofoog Neutralisationstiter = Titer homolog

s, Relationswert: Abweichun des heterologen vom homologen

Die antigenen und immunologischen Eigenschaften 325

*) Relationswert der immunen Tiergruppe. Relationswert der teilimmunen Tiergruppe.

8, Relationswert der nicht immunen Tiergruppe. 7 Signifikanzgrenze des Relationswertes. Werte darunter geben signifikante Unter-

schiede gegeniiber dem homologen System an. *) Neutralisationstiter der Sammelseren einer Testinfektionsgruppe (Mittelwert aus

2 Titrationen). I heterologe Titer der immunen Tiere; I1 heterologer Titer der ceilimmunen Tiere; 111 heterologer Titer der nicht immunen Tiere; in ( ) homologe Titer.

$) Jeweils 5 Tiere einer Impfgruppe mit dem entsprechenden Virusstamm testinfiziert. l") Starke der Gruppeninmmunitat bei den Impfgruppen. I i ) I = Zahl der vollig immunen Tiere.

Bemerkenswert ist, dai3 die stark antigen wirksame A,-Vakzine eine gute homologe und heterologe Immunitat ausloste, wahrend die schwach antigen wirksainen A,- und A,-Vakzinen keine brauchbare Immunitat hervorriefen. Die anderen drei Vakzinen nahmen eine gewisse Mittelstellung ein; die homo- loge Immunitat wurde durch sie starker gefordert als die heterologe.

Diese unterschiedliche antigene und iinmunogene Wirksamkeit der Impf- stoffe konnte zwei Ursachen haben: Entweder war der Antigengehalt der schlechten Vakzinen zu gering um antigen und immunogen wirksam zu sein, oder die verschiedenen MKS-Stamme und Subtypen hatten unterschiedliche antigene und immunisierende Eigenschaften. Betrachten wir zuerst den Antigen- gehalt der Vakzinen. Alle Virusstamme waren vor ihrer Verwendung zur Vakzineherstellung in der Sauglingsmaus und im Meerschweinchen auf ihren Virusgehalt gepriift worden. In Tabelle 2 sind die Vakzinequalitaten und der Virus- bzw. Antigengehalt einander vergleichend gegeniibergestellt worden. Nach den Qualitaten der 1 -ml-Vakzinedosis hatte der Antigengehalt scheinbar keinen entscheidenden Einflui3 auf die Wirksamkeit der Vakzinen, denn die schlechte A,-Vakzine enthielt, auf die Mause- bzw. Meerschweinchentitrationen des Virus bezogen, das meiste und die gute A,-Vakzine das wenigste Antigen.

Um zu prufen, ob die Antigenmenge tatsachlich ohne Einflua ist, setzten wir einen zweiten Versuch an, bei dem wir den Meerschweinchen 4 ml Impf- stoff subkutan verabreichten. Tabelle 3 und Abbildung 2 zeigen die Ergebnisse

V = Zahl der geimpften Tiere.

T a b e l l e 2 V e r g l e i c h z w i s c h e n W i r k s a m k e i t u n d d e r a p p l i z i e r t e n

A n t i g e n m e n g e v o n M K S - F o r m a l i n - A d s o r b a t i r n p f s t o f f e n b e i m M e e r s c h w e i n c h e n

Zeichenerklarung : i, Immunisierende Fahizkeiten der Vakzine bei einer Impfdosis von 1 bzw. 4 ml. e j Antigengehalt von 1-bzw. 4 ml Vakzine, die aus vir&haltigen 1O0/oigem Rinder-

3) ID,, in 1 bzw. 4 rnl Vakzine aufgrund der Titrierung des Ausgangsmaterials in der aphthenextrakt hergestellt worden ist.

Sauglingsmaus.

Meerschweinchen.

Rinderzunge.

4) ID5o in 1 bzw. 4 ml Vakzine aufgrund der Titrierung des Ausgangsmaterials am

5) ID,, in 1 bzw. 4 ml Vakzine aufgrund der Titrierung des Ausgangsmaterials auf der

O) Nicht ge riiR. Fehlerberichqigung: In Spalte 7, Zeile 4, tr i t t lo's0 anstelle von 10503.

326 G. WITTMANN

74 'i.

74 'i.

00 'I.

00 %

74 'i.

83 '1.

dieses Immunisierungsversuches. Alle gepriiften Vakzinen immunisierten nun sowohl homolog als auch heterolog gut. Eine geringe Teilimmunitat war auch gegen den heterologen Typ C, nicht aber gegen Typ 0 vorhanden. Die durch 4 ml Iinpfstoff dosen hervorgerufene Bildung von homologen und heterologeii Antikorpern (siehe Abb. 2) war bedeutend starker als jene der 1-ml-Dosis. Die homologen Titer erreichten ansehnliche Werte; die Durchschnittstiter waren bei den einzelnen Impfgruppen etwa gleich hoch und betrugen bei A, 1 :294, bei A, 1 : 359, bei A, 1 : 344, bei A, 1 : 334, bei AJ 1 : 322 und bei A, 1 : 288. Trotz dieser relativ hohen homologen Antikorpertiter zeigten die Seren nur ver- einzelt Kreuzreaktionen mit den heterologen Subtypen. Die starksten hete- rologen Reaktionen rief die A,-Vakzine hervor.

T a b e l l e 3 D i e b e i r n M e e r s c h w e i n c h e n d u r c h F o r r n a l i n - A d s o r b a t v a k z i n e n

v e r s c h i e d e n e r A - S u b t y p e n d e s M K S - V i r u s h e r v o r g e r u f e n e K r e u z i r n r n u n i t a t ( I m p f d o s i s 4 rn l )

b a

PA PA 0 0 0

PA 0 0 0 *

PA 0 0 0 0 0 0 0 0 *

PA PA

0 0 0 0 0 0 0 *

PA 3 PA 3 PA 3 PA 3 PA 2

A 5 W 0 I 0

91'1.

34%

95 %

00 'i.

91%

00 '1.

icht PA 3 1 a k z i - PA 3 1

ierte PA ontroll- PA T ere PA

b a

PA PA

0 0 0

PA PA 0 0 0

PA PA PA

0 0

0 0 0 0 0

PA PA PA

0 0

PA PA PA

+ + PA PA : PA : PA i PA

88 'I.

88'1.

80'1.

00%

8 3 %

71 *ii.

P

b a

PA PA 0 0 * 0 0 0 0 0

PA 0 0 0 0

PA I

PA 0 0 0

0 0 0 0 0

PA 0 0 0 0

PA 3 + PA 3r PA 3r PA 34 PA 33

T e s l i n f e k l i o n '1 V

8 8 %

100%

95 ' i n

85 'i.

100'1.

95%

b a

PA PA 0 0 0

0 0 0 0 0

PA PA

0 0 0

PA PA PA PA

0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

PA 2 PA PA PA PA

b')

91%

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91 %

100 %

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9 1 %

a

PA PA PA PA

0

PA PA PA PA 0

PA PA PA 0 0 0 0 0 0 0

PA PA PA PA 0

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PA 3 PA 3 PA 2 PA 2 PA

- b -

45 'I.

-

6 'I.

-

0 "I.

-

1 1 %

-

17 'I.

-

33 'I.

-

- Zeichenerklfrung :

l) Meerschweinchen subkutan mit MKS-Forrnalin-Adsorbatirnpfstoffen der angefiihrten Subtypen geim ft.

*) TestinLktion der Irnpflinge 21 Tage nach der Irnrnunisierung. Jeweils 5 Tiere einer Impfgruppe rnit dern angefiihrten Virus testinfiziert. Zugleich Infizierung der nicht imrnunen Kontrolltiere.

s, Reaktion der imrnunisierten Tiere bzw. der nicht irnrnunisierten Kontrollen nach der Testinfektion: 0 = keine Reaktion; PA = Primaraphthen an Infektionsstelle; + 2 f 3 f = Zahl der Extrernitaten rnit generalisierter Aphthenbildung.

4, Imrnunitatsgrad der Impfgruppe: AusrnaB in dern die Durchschnittspunktzahl der pathologischen Veranderungen bei der Irnpfgruppe gegeniiber jener der Kontrollgruppe reduziert worden ist.

Die antigenen und inimunologischen Eigenschaften 327

Vergleicht man in Abbildung 2 die Ergebnisse des Iininunitatstestes init denen des Neutralisationstestes, so fallt auf, daf3 auch jene Vakzinen, die nur eine schwache oder gar keine heterologe Antikorperbildung auslosten, eine gute heterologe Immunitat verursachten.

Die Erhohung der applizierten Antigenmenge hatte also bei den Al-, A2-, A,- und A,-Impfstoff en zu einer erheblichen Verbesserung der Immunitat ge- fuhrt. Bei der A,-Vakzine blieb die hohere Iinpfdosis ohne Einflui3, weil ja

Abb. 2. Die antigenen und immunologischen Eigenschaften und Beziehungen von verschie- denen A-Subtypen des MKS-Virus nach Impfung von Meerschweinchen mit 4 ml Formalin-

Adsorbatimpfstoff

328 G. WITTMANN

schon die 1-ml-Dosis gut immunisiert hatte. In diesem 2. Versuch hatten wir anstelle der A,-Ingolstadt-Vakzine eine A,-Westerwald-Vakzine verwendet, die, wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, auf die Mause- und Meerschweinchentitra- tion bezogen den niedrigsten Antigengehalt aller Vakzinen besai3; trotzdem immunisierte sie ausgezeichnet.

Nach den bisheri en Ergebnissen wurde also sowohl der Antigengehalt einer Vakzine, bzw. dp er Antigengehalt der Impfdosis als auch die immuni- sierenden Fahigkeiten eines Virusstammes eine bedeutende Rolle fur die Wirk- samkeit einer Vakzine spielen. Nun war aber auffallend, dai3 die gut immuni- sierenden A,W- und A,-Viren sehr niedrige Infektiositatstiter in der Maus und im Meerschweinchen hatten, wahrend jene der anderen Stamme im Meer- schweinchen ihnlich niedrig, in der Maus dagegen betrachtlich hoher lagen. Die Vermutung, dai3 die Titrierung von A,W und A, in der Maus nicht empfindlich genug war, um alle tatsachlich vorhandenen infektiosen Einheiten zu erfassen, lag deshalb nahe. Zur Klarung dieser Frage titrierten wir nun die mittelmaaig, bzw. schlecht immunisierenden Stamme A, und A, sowie die gut immunisieren- den Stamme A,W und A, nach der Methode HENDERSON (4) auf der Rinder- zunge. Die Ergebnisse ubertrugen wir auf den Antigengehalt der entsprechen- den Impfstoffe. Wie aus der Tabelle 2 zu ersehen ist, war bei der A,-Vakzine der Antigengehalt nach Rinder-ID,, um 1 Zehnerpotenz hoher als nach Mause- ID,, und urn 1,7 Zehnerpotenzen hoher als nach Meerschweinchen-ID,,. Bei der A,-Vakzine waren Unterschiede zwischen Rinder- und Mause-LD,, nicht vorhanden. Dagegen diff erierten die entsprechenden Werte bei der A,W- und der A,-Vakzine ganz erheblich, namlich um 3,2 bzw. 2,2 Zehnerpotenzen. Ver- gleicht man den Antigengehalt der Vakzinen mit ihrem Immunisierungseffekt, so zeigt sich, dai3 bei der A,-Vakzine ein Antigengehalt von 107e4 Rinder-ID,, zu einer guten homologen, aber erst ein Antigengehalt von 107r9 Rinder-ID,, zu einer brauchbaren heterologen Immunitat fuhrte. Die A,-Vakzine immuni- sierte nur dann gut, wenn eine Antigenmenge, die 108 Rinder-ID,p entsprach, verabreicht wurde. Bei der A,-Vakzine genugte dagegen bereits ein Antigen- gehalt von 1 0 7 ~ 2 Rinder-ID,,, um homolog und heterolog zu immunisieren.

Wegen der besonderen Bedeutung, die A,-Stamme bei den letzten groi3en A-Ausbruchen in Deutschland hatten, pruften wir auch noch Impfstoffe, die aus verschiedenen A,-Stammen hergestellt worden waren. Die Impfdosis fur die Meerschweinchen betrug 4 ml. Tabelle 4 und Abbildung 3 zeigen die Ergebnissc der Immunitats- und Neutralisationsteste. Die AJ-, A,W- und A,D-Vakzinen immunisierten gegeneinander ausgezeichnet und die Seren der Impflinge zeigten im Neutralisationstest starke Kreuzreaktionen. ,,A50" durchbrach dagegen die Immunitat der ubrigen A,-Impfstoffe mehr oder weniger stark. Eine Erklarung hierfur durfte sein, dai3 ,,A,O" in Wirklichkeit nicht zum A,- sondern zum A,-Subtyp gehort (1). Vielleicht noch wichtiger in diesem Zusammenhang ist, dai3 ,,A50" fur die Maus und das Meerschweinchen weitaus der virulenteste aller gepruften A-Stamme war. Die Antikorperbildung der Impflinge gegen ,,A50" war sehr gering. Andererseits immunisierten die ,A,O"-Vakzine so- wohl homolog als auch heterolog sehr gut. Die Seren der Impflinge wiesen jedoch im Neutralisationstest signifikante Unterschiede gegen die heterologen A,-Stamme auf. Die guten heterolog immunisierenden Fahigkeiten der ,,A50"- Vakzine durften auf ihren hohen Antigengehalt (1 08aa Mause-LD) zuruckzu- fuhren sein.

Die ,,A,O"-Vakzinen besai3en auch die hochste antigene Potenz aller ge- pruften A-Vakzinen. Sie rief bei den Meerschweinchen einen homologen Durch- schnitts-Neutralisationstiter von 1 : 1740 hervor. Die AJ- und A,D-Vakzinen folgten mit 1 : 746 bzw. 1 : 872, wahrend die A,W-Vakzine mit 1 : 184 etwas abfiel.

Die antigenen und irnrnunologischen Eigenschaften 329

b

100 "I.

100 "I.

T a b e l l e 4 D i e b e i r n M e e r s c h w e i n c h e n d u r c h F o r m a l i n - A d s o r b a t i r n p f s t o f f e

v e r s c h i e d e n e r A. - S t a m rn e h e r vo r ~e r u f e n e K r e u z i rn m u n i t a t

A5D b a b a

0 PA 0 PA 0 100 "1. PA * PA * i 0 PA 0 PA 0 100 % PA 0 PA

lrnpfgruppe '1

b ')

100 '1.

100 "I.

nichl vakzinierte Kanlrollliere

a

0 0 0 0 0 0 0 0 0

( I m p f d o s i s 4" m l ) T e < t i n f e k l i o n ')

~

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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

PA 3 + PA 3 t

PA I t

PA 3 t

PA 3 +

~

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__

~

~

..

I A

100 ' I . 100 "i.

100 '/. 100 'i.

PA 3t PA 3 + PA 31 PA 3 t PA 2 1

b

74 "1.

79 a/.

89 7.

100 '1.

Zeichenerkllrung : 1) Meerschweinchen subkutan rnit MKS-Formalin-Adsorbatirnpfstofien der angefuhrten

Subtypen geimpfi. *) Testinfektion der Impflinge 21 Tage nach der Irnmunisierung. Jeweils 5 Tiere einer

Impfgruppe rnit dem angefiihrten Virus testinfiziert. Zugleich Infizierung der nicht irnrnunen Kontrolltiere.

Reaktion der irnrnunisierten Tiere bzw. der nicht irnrnunisierten Kontrollen nach der Testinfektion: 0 = keine Reaktion; PA = Prirnfraphthen an Infektionsstelle; + 2+ 3 + = Zahl der Extremitaten mit generalisierter Aphthenbildung.

4, Irnmunitatsgrad der Impfgruppe: Ausrnai3 in dern die Durchschnittspunktzahl der pathologischen Veranderungen bei der Irnpfgruppe gegenuber jener der Kontrollgruppe reduziert worden ist.

Besprehung der Ergebnisse Fur die immunogene, und bis zu einem gewissen MaBe auch fur antigene

Wirksamkeit von Impfstoffen gegen verschiedene A-Subtypen des MKS-Virus waren zwei Faktoren von Wichtigkeit : Einmal spielten die stammesspezifischen immunogenen Eigenschaften des zur Impfstoffherstellung verwendeten Virus eine Rolle. Zum anderen beeinfluate auch die bei der Impfung zugefuhrte Anti- genmenge.

Es gibt MKS-Stamme, wie z. B. A, Griechenland, die ausgesprochen iminunogen wirksam sind. Wurden Meerschweinchen mit einer A,-Vakzine geimpfi, so genugte eine 1 07f2 Rinder-ID,, entsprechende Antigenmenge, um die Tiere gegen das homologe Virus und gegen verschiedene heterologe A-Sub- typen voll zu schutzen. Dagegen rief z. B. dieselbe Antigenmenge der A,- Spanien-Vakzine keine Immunitat hervor. Hier war eine Antigenmenge von 1 07fg Rinder-ID,, notwendig, um zu immunisieren. Die anderen gepruften A-Stamme standen mit ihren immunogenen Fahigkeiten zwischen diesen beiden Extremen.

330 G. WITTMANN

War die stammesspezifische optiinale Antigenmenge erst einmal erreicht, SO fuhrte eine weitere Steigerung zu keiner nachweislichen Verbesserung der Immunitat mehr. Ahnliches haben SCHMIDT und HOLM (5) sowie HENDERSON und GALLOWAY ( 6 ) bei Immunisierungsversuchen am Rind bereits festgestellt. Die optimale Antigenmenge durfte fur die homologe Immunitat niedriger liegen als fur die heterologe. Die Befunde init den Al-, A,- und A,-Vakziiien weisen in diese Richtung. In jedem Fall konnte durch eine entsprechend groi3e Antigen- zufuhr ein wirksamer Schutz gegen die heterologen Subtypen erreicht werden. Dies stimmt weitgehend mit den Befunden von DINTER und TRAUB (7) Leim Meerschweinchen und mit jenen von GIRARD und Mitarbeitern (8) beim Rind uberein.

Bei der Antigengehaltsbestimmung einer Vakzine aufgrund der Infektiosi- tatstitrierung des Ausgangsmaterials konnen je nach den hierzu verwendeten Wirten erhebliche Unterschiede auftreten (siehe Tab. 2). Es mui3 deshalb dafur stets der fur das Virus empfanglichste Wirt herangezogen werden; dies durfte in der Regel das Rind sein.

Die antigene Potenz der Vakzinen machte sich vorwiegend bei der Bildung von homologen neutralisierenden Antikorpern bemerkbar. Selbst wenn durch hohere Antigendosen die homologen Antikorper anstiegen, blieben die hetero- logen haufig unbeeinfluk

I I I loo

Abb. 3. Die antigenen und irnrnunologischen Eigenschaften und Beziehungen von verschie- denen A,-Starnmen des MKS-Virus nach Irnpfung von Meerschweinchen rnit 4 rnl Fornialin-

Adsorbatimpfstoff

Die antigenen und immunologischen Eigenschaften 331

Zwischen der antigenen und der immunogenen Wirksamkeit der Vakzinen bestand keine direkte Parallelitat. So erzeugte z. B. die immunogen am stark- sten wirksame A,-Vakzine den niedrigsten Antikorpertiter von allen Vakzinen. Auch durch hohere Antigengaben konnte der Neutralisationstiter nicht wesent- lich gesteigert werden. Andererseits geniigte jedoch bei dieser Vakzine zur Aus- losung der optimalen Antikorperbildung und Immunitat bereits eine Antigen- menge, die bei den anderen Vakzinen nur fur eine wesentlich schlechtere Anti- korperbildung und Immunitat ausreichte. Direkte Zusammenhange zwischen neutralisierenden Antikorpern und Immunitat traten nur insofern auf, als die Tiere bei homologen Neutralisationstitern von 1 : 155 und dariiber gegen alle gepriiften homologen und heterologen A-Stamme voll immun waren. Dabei spielte es keine Rolle, ob heterologe Antikorper vorhanden waren oder nicht. Bei Titern von 1 : 44 bis 1 : 64 war eine gewisse Teilimmunitat feststellbar. Diese schien sich mehr auf den homologen Virusstamm und weniger auf die hete- rologen Subtypen auszuwirken.

Die Immunseren der mit den Vakzinen geimpften Meerschweinchen zeig- ten in den meisten Fallen keine starkeren heterologen Kreuzreaktionen im Neu- tralisationstest als die Immunseren der mit aktivem Virus geimpften Tiere. Vereinzelt traten allerdings neue Kreuzreaktionen auf. Diese diirften darauf zuruckzufiihren sein, dai3 durch das inaktivierte Virus eine bedeutend schwa- chere homologe Antikorperbildung ausgelost wurde als durch das aktive Virus. Da die heterologen Neutralisationstiter jedoch nicht wesentlich geringer waren, stiegen einzelne Relationswerte an oder iiber die Signifikanzgrenze.

Unsere Untersuchungen haben also gezeigt, dai3 bei den A-Stammen des MKS-Virus, noch starker als bei den 0-Stammen (2), keine Obereinstimmung zwischen den serologischen und immunologischen Befunden bestand. Fur die homologe und heterologe Wirksamkeit einer Vakzine waren nicht der Subtyp, sondern die stammesspezifischen immunogenen Fahigkeiten des zu ihrer Her- stellung verwendeten Virus von Bedeutung. Diese Eigenschaften machten sich nur im Immunitatstest und in der Intensitit der Bildung von homologen neu- tralisierenden Antikorpern, nicht aber in serologischen Kreuzreaktionen be- merkbar. Mangelnde immunogene Fahigkeiten eines Virusstammes konnten durch Erhohung der bei der Impfung applizierten Antigenmenge ausgeglichen werden. Die serologische Subtypenklassifizierung diirfte deshalb keine prak- tische, sondern nur eine theoretische Bedeutung haben.

Zusammenfassung Zur Bestimmung der antigenen Eigenschaften und Beziehungen von

A-Subtypen wurden Meerschweinchen mit Formalin-Adsorbatvakzinen ge- impfi und ihre Seren in1 Neutralisationstest untersucht. Es zeigte sich, dai3 fur die Wirksamkeit der Impfstoffe zwei Faktoren von Wichtigkeit waren. Einmal spielten die stammesspezifischen iinmunogenen Eigenschaften des zur Herstel- lung verwendeten Virus eine Rolle, und zum anderen beeinfluate auch die bei der Impfung zugefuhrte Antigenmenge.

Es wurden A-Stamme ermittelt, die ausgesprochen immunogen wirksam waren und sowohl gegen das homologe Virus als auch gegen verschiedene hete- rologe Subtypen voll immunisierten. Andererseits wurden auch A-Stamme mit schlechten immunogenen Eigenschaften gefunden. Die mangelnden immuno- genen Fahigkeiten eines zur Vakzineherstellung verwendeten Stammes konn- ten durch Erhohung der bei der Impfung zugefiihrten Antigenmenge so aus- geglichen werden, dai3 auch gegen heterologe Subtypen ein Impfschutz ent- wickelt wurde.

Die antigene Potenz der Vakzinen machte sich in der Bildung von homo- logen, nicht aber in der Bildung von heterologen neutralisierenden Antikiirpern

332 G. WITTMANN

bemerkbar. Zwischen der antigenen und der immunogenen Wirksamkeit der Vakzinen bestand keine direkte Parallelitat. Jedoch war mit homologen Neu- tralisationstitern von 1 : 155 und hoher stets eine voll ausgebildete homologe und heterologe Immunitat verbunden.

Es konnte keine Obereinstimmung zwischen den serologischen und den immunologischen Befunden festgestellt werden.

Die Ergebnisse wurden im Hinblick auf ihre Bedeutung fur die Praxis und die serologische Subtypenklassifizierung diskutiert.

Herrn K. STAMPKE danke ich fur seine fleil3ige und gewissenhafte Mitarbeit.

Summary Antigenic and immunological relationships between the A sub-types

of the foot-and-mouth disease virus 2. After inoculation of guinea-pigs with formalin-adsorbed vaccines

Guinea-pigs were injected with formalin-adsorbed vaccines and their sera studied by the neutralisation test. Two factors were shown to be important for the effectiveness of vaccines. The first was the strain-specific immunogenic properties of the virus used; the second was the amount of antigen inoculated.

Some A strains were found to be outstandingly immunogenic and to give complete protection against not only homologous virus but against heterologous sub-types. Other A strains had poor immunogenic properties. The low immuno- genic ability of a strain used to make a vaccine can be so compensated by in- creasing the dose of antigen inoculated that it can give protection against heterologous sub-types.

The antigenic potency of vaccines is manifested by the formation of homo- logous neutralising antibodies and not heterologous ones. There is no parallelism between the antigenic and immunogenic effectiveness of a vaccine, although with homologous neutralisation titres of 1-1 55 and higher there was always a fully developed homologous and heterologous immunity.

There was no correlation between the serological and immunological findings.

The results are discussed in relation to their significance in practice and i n serological classification of the sub-types of virus.

RCsumC Les propriitks antigkniques et immunologiques des sous-types A du virus de la fikvre

aphteuse et leurs rapports 11. Aprks inoculation des cobayes par les vaccins absorb& formof&

Pour dkterminer les propriktks antigkniques et les relations rkciproques des sous-types A, on vaccina des cobayes au moyens de vaccins absorb& formolks et leur sirum fut exainink par le test de neutralisation. I1 en rksulta que deux facteurs sont importants pour l’efficacitk d’un vaccin: d’une part les propriktks immunisantes spkcifiques de la souche de virus employke pour la fabrication, et d’autre part la quantitk d’antigknes introduite lors de l’inoculation.

On dkcouvrit des souches A qui donnaient une immunitk complkte aussi bien envers le virus homologue qu’envers divers sous-types hktkrologues. O n trouva aussi d’autre part des souches A dont les propriktks immunisantes ktaient faibles. Le pouvoir immunisant insuffisant d’une souche employke pour la fabrication d’un vaccin, pouvait 6tre compensk en introduisant une quantitk accrue d’antigknes lors de la vaccination, de telle sorte que la protection s’ktende kgalement aux sous-types hitkrologues.

Die antigenen und immunologischen Eigenschaften 333

Le pouvoir antigknique des vaccins se manifestait par la formation d’anti- corps neutralisants homologues, mais non hktkrologues. I1 n’existait aucun parallklisme direct entre l’efficacitk antigknique et le pouvoir immunisant des vaccins. Pourtant lorsque les titres de neutralisation atteignaient ou dkpas- saient 1 : 155 l’immunitk homologue et l’immunitk hktkrologue ktaient toujours complkteinent developpbes.

O n ne put constater aucune coincidence entre les rksultats des examens skrologiques et immunologiques. L’auteur discute les rksultats obtenus en fonc- tion de leur importance pratique et pour la classification des sous-types skro- logiques.

Resumen Las propiedades antiginicas e inmunolbgicas y las relaciones de 10s subtipos A

del virus aftoso 11. Tras inoculacibn de cobayas con vacunas formalinadas adsorbidas

Para determinar las propiedades antigknicas y las relaciones de 10s sub- tipos A, se inyectaron cobayas con vacunas formalinadas adsorbidas, exami- nlndose sus sueros en la prueba de neutralizaci6n. Se vi6 que para la actividad de las vacunas resultaban importantes dos factores. Por un lado intervenian las propiedades inmun6genas especificas de la cepa del virus empleado en la elaboraci6n, y por otro lado tambikn influia la cantidad antigknica aportada con la vacunaci6n.

Se determinaron cepas A que tenian una marcada actividad inmun6gena y que inmunizaban por completo, tanto frente a1 virus hom6logo como frente a diversos subtipos heter6logos. Por otro lado, tambikn se hallaron cepas A con malas propiedades inmun6genas. Las capacidades inmun6genas insuficientes de una cepa empleada en la preparaci6n de la vacuna se pudieron compensar mediante elevaci6n de la cantidad antigbnica aportada con la vacunacibn, de forma tal que tambikn se desarrollb una inmunidad vacunal frente a 10s sub- tipos heterblogos.

La potencia antigknica de las vacunas se hacia perceptible en la formaci6n de anticuerpos hom6logas, per0 no en la formaci6n de anticuerpos neutralizantes heterdlogos. Entre la actividad antigknica e inmunbgena de las vacunas no existia ninghn paralelismo directo. Sin embargo, con 10s titulos hom6logos de neutral izadn de 1 : 155 y superiores siempre estaba ligada una inmunidad hombloga y heter6loga completamente desarrollada.

No se pudo comprobar coincidencia entre 10s hallazgos serol6gicos y 10s inmunol6gicos. Los resultados se discuten con respecto a su importancia para la prlctica y la clasificacibn serolbgica de 10s subtipos.

Literaturverzeichnis 1. WITTMANN, G., 1966: Zbl.Vet. Med. 3, 225. 2. WITTMANN, G., 1964: Zbl. Bakt.

I Orig. 194, 1. 3. PYL, G., 1952: Arch. exp. Vet. Med. 7, 238. 4. HENDERSON, W. W., 1949: Agric. Res. Counc. Rep. Serie Nr. 8. 5. SCHMIDT, S., und P. HOLM, 1949: Rev. Immunol. 13, 72. 6. HENDERSON, W. W., und J. A. GALLOWAY, 1953: J. Hyg. 51, 546. 7. DINTER, Z., und E. TRAUB, 1946: Mh. Vet. Med. 1, 91. 8. GIRARD, H., C. MACKOWIAK und J. C . ROBIN, 1952: Bull. SOC. sci. vet., Lyon, 54, 83.

Anschrifi des Verfassers: Bundesforshungsanstalt fur Viruskrankheiten der Tiere, 74 Tiibingen, Waldhauser Hohe.