Бактериофаги - Фаг
Бактериофаги (лат. Bастеrio - палочка, бактерия + рhаgеun - пожиратель) - вирусы, адаптированные к паразитирования на бактериях, вызывающих их растворения (бактериолиз). Термин «бактериофаг» для обозначения литическоuj агента ввел в 1917 г. французский ученый ДьЕрелл. Бактериофаги распространены в воде, почве, пищеварительном тракте животных и человека, обнаруженные как среди болезнетворных, так и неболезнетворных бактерий. Бактериофаги характеризуются наличием определенной степени специфичности, то есть лизируют бактерии одного вида (моновалентные фаги), отдельные варианты микроорганизмы одного и того же вида (типичные фаги) или бактерии разных, но близких между собой видов (поливалентные фаги). По химическому строению бактериофаги состоят из 2 основных химических компонентов, а именно:- нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и протеина. По морфологическим особенностям различают несколько вариантов бактериофагов. Большая часть из них имеет форму сперматозоида, но существуют бактериофаги нитевидной и кубической формы, размеры от 20 до 800 нм. По механизму действия бактериофаги делятся на умеренные и вирулентные. Вирулентные бактериофаги вызывают литическую инфекцию среди бактерий, которая проходит в несколько этапов: адсорбция бактериофагов на бактериальной клетке, дальнейшее его внутриклеточное размножение, лизис бактерий и выход многочисленной популяции нового поколения фага, которая повторно инфицирует другие бактериальные клетки. Умеренные бактериофаги вызывают абортивную лизогенных инфекцию, то есть она не сопровождается лизисом клетки-хозяина и появлением новых вирионов фага. В таком случае геном фага интегрирует с хромосомой бактерии хозяина и может в таком виде передаваться потомству и другим клеткам бактериальной популяции, однако и в них инфекция проходит по лизогенному типу - без гибели клетки-хозяина. Только среди небольшого количества лизогенных бактерий спонтанно или вследствие действия мутагенных факторов лизогенная инфекция может перейти в литическую, которая заканчивается гибелью клетки-хозяина. Бактерии, которые носят умеренный фаг, называют лизогенные; сам фаг, присутствующий в них, - профагом, а симбиоз бактериальной клетки с фагом - лизогенией. Лизогенизации микроорганизмов манифестируется изменением их культуральных, морфологических, ферментативных, биологических и антигенных свойств, чувствительности к антибиотикам, что получило название фаговой конверсии. Для некоторых бактерий (коринебактерий дифтерии и др.) Способность производить экзотоксины детерминирована именно фагами, находящихся в клетках возбудителей инфекции. Таким образом, умеренные бактериофаги является существенным фактором изменчивости микроорганизмов, поэтому их широко используют в качестве модели при изучении вопросов генетики. Современные методы биотехнологии и генной инженерии также основаны на широком использовании умеренных фагов, в частности как векторы для получения рекомбинантной ДНК. При этом умеренные фаги могут наносить вред микробиологическому производству. Если микроорганизмы - продуценты вакцин, антибиотиков, пробиотиков и других препаратов биологического происхождения является лизогенными, существует опасность при переходе умеренного фага в вирулентную форму с последующим лизисом производственного штамма.
Препараты вирулентных бактериофагов применяют с целью терапии и профилактики острых кишечных инфекций, а также энтеральных и гнойно-септических заболеваний различной локализации, вызванной условно патогенными бактериями нескольких родов (Escherichia, Salmonella, Shigella, Staphylococcus и др.). Их назначают для обработки ран, вводят в полости тела (брюшную, плевральную, пазухи носа, среднего уха), внутрь. Они являются альтернативой антибиотикам и другим противомикробными химиотерапевтическим препаратам, иногда превышают их по эффективности, не вызывая побочных токсикоалергичних реакций. Вследствие строгой родо- и видоспецифичности бактериофаги не подавляют нормальную микрофлору (аутофлору) кишечника и, как следствие, не способны вызывать дисбактериоз; они не имеют противопоказаний к применению и используются для лечения детей раннего возраста и беременных, а также в комплексной терапии вместе с другими лечебными препаратами. См. геноинженерия
Бактериофаги применяют в диагностике инфекционных заболеваний - для фаготипирования и определения фагочутливости при идентификации микроорганизмов. Бактериофаги используют также в ветеринарии, в основном для фагопрофилактики инфекционных заболеваний животных (колиэнтеритов телят, пуллороза цыплят и т.д.). Главный недостаток фагов как антимикробных препаратов заключается в их строгой селективной специфичности (штаммоспецифичности). Для достижения терапевтического или профилактического эффекта необходимым условием должна быть универсальность действия препарата бактериофага, то есть он должен вызвать лизис всей популяции чувствительного к нему вида бактерий. Однако, чледует отметить, что процесс взаимодействия фагов с клетками бактерий, основанный на принципах комплементарности рецепторов фага и соответствующих рецепторов, находящихся на поверхности клетки бактерий, не обеспечивает такой универсальности вследствии отсутствия рецепторов у большего или меньшего количества клеток бактериальной популяции или слабой их родства. Поэтому чувствительность бактерий одного и того же вида в микропопуляции людей - жителей разных территорий у производственных фагов варьирует от очень высокой чувствительности до полной устойчивости. Однако этот недостаток производственных бактериофагов устраняется культивированием фага на смеси популяций бактерий, изолированных в различных биотопах, или производством и селекцией фагов, адаптированных к региональным вариантам бактерий. Но есть и такие фаги, которые не приводят к полному лизису всей популяции бактерий. Узкая специфичность бактериофагов вызывает скорое появление фагорезистентных штаммов бактерий. Бактериофаги плохо адсорбируются бактериями в коллоидной среде, препятствуют реализации бактерицидного действия в толстом кишечнике, где бактерии окружены слизью и смешанные с фекалиями. Несмотря на недостатки, бактериофаги являются ценными антимикробными препаратами. Препараты бактериофагов получают в результате селекции фагов, имеющих широкий спектр антибактериальной активности в отношении вирулентных для человека клинических штаммов бактерий.
Производство бактериофагов состоит из нескольких этапов. Сначала бактериофаги культивируют на бактериальных клетках клинических штаммов бактерий. В процессе нескольких циклов внутриклеточного размножения, сопровождается лизисом бактерий, в фаголизат выходят зрелые фаговые вирионы. Далее с помощью комплекса мембранных методов фаголизат освобождают от лизированных бактериальных клеток, бактериальных антигенов и токсинов, получая таким образом очищенный препарат. Степень очистки составляет 98-99%. В странах СНГ фармацевтическая промышленность выпускает такие препараты бактериофагов: дизентерийный, сальмонеллезный, брюшнотифозный, коли-протейный, интестибактериофаг, пиобактериофаг, стафилококковый и др.
^Наверх