бактериофаги текст. Бактериофаг
 Скачать 34.5 Kb.
|
|
Бактериофаг - ультрамикроскопический, внутриклеточный паразит - вирус, лизирующий бактерии. Одним из первых, кто наблюдал и детально описал явление лизиса у бактерий, был один из основоположников отечественной медицинской микробиологии — Н. Ф. Гамалея. В 1896 —1898гг. появились его работы, посвященные изучению явления лизиса у сибиреязвенной палочки. Фактор, вызвавший лизис этой бактерии, он назвал бактериолизином. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала - одноцепочечной или двуцепочечной РНК. Размер частиц приблизительно от 20 до 200 нанометров. Современная классификация бактериофагов включает 13 семейств, подразделенных более чем на 140 родов, которые содержат более 5300 видов фагов. Фагам присущи все биологические особенности, которые свойственны вирусам. Их геном представлен либо ДНК, либо РНК и заключен в белковую оболочку (капсид), структурные субъединицы которой уложены по типу либо спиральной, либо кубической симметрии. Крупные фаги, имеющие хвостик, устроены по типу бинарной симметрии (головка - икосаэдр, хвостик - спиральная симметрия). Фаги различаются по форме - нитевидные, сферические; фаги, имеющие головку и хвостик; по размерам - мелкие, среднего размера и крупные Фаги состоят из двух основных химических компонентов - нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка. У фагов, имеющих форму сперматозоида, двунитчатая ДНК плотно упакована в виде спирали внутри головки. Белки входят в состав оболочки (капсида), окружающей нуклеиновую кислоту, и во все структурные элементы хвостового отростка. Структурные белки фага различаются по составу полипептидов и представлены в виде множества идентичных субъединиц, уложенных по спиральному или кубическому типу симметрии. Кроме структурных белков, у некоторых фагов обнаружены внутренние (геномные) белки, связанные с нуклеиновой кислотой, и белки - ферменты (лизоцим, АТФ - аза), участвующие во взаимодействии фага с клеткой.[2] Фаги более устойчивы к действию химических и физических факторов, чем бактерии. бактериофаг – «пожиратель бактерий» (в переводе с греческого). Бактериофаг обладает всеми основными свойствами, присущими вирусам, а именно: 1) имеет элементарные частицы величиною в пределах от 20 до 200 нм; 2) содержит в своем составе нуклеиновую кислоту и белок; 3) не растет на искусственных питательных средах, размножаясь только внутри клеток микробов; 4) обладает высокой специфичностью в отношении поражаемой клетки; 5) имеет антигенную обособленность от клетки хозяина. Применение бактериофагов при лечении инфекционных заболеваний началось почти сразу после открытия самих бактериофагов, однако широкие испытания этих противобактериальных средств начали проводиться в СССР только в конце 1930-х гг. В результате была доказана эффективность препаратов бактериофагов как профилактического средства при борьбе с эпидемиями дизентерии и холеры, а использование их при лечении ран и гнойно-воспалительных процессов показало их потенциал как альтернативы антибиотикам. Однако результаты исследований тех времен были зачастую противоречивы: иногда фаги сразу подавляли развитие инфекционных процессов, но иногда оказывались бесполезными. Специалисты сразу поняли, в чем причина: лечение было успешным лишь тогда, когда использовались фаги, способные инфицировать именно тот бактериальный штамм, который и вызвал заболевание. Поэтому при возникновении эпидемии требовалось выделить инфекционный агент, проверить на нем имеющиеся фаговые препараты и запустить в производство в качестве препарата наиболее эффективный бактериофаг. Столетняя история фаготерапии бактериальных инфекций такова, что основные клинические испытания были проведены задолго до разработки надежной экспериментальной модели инфекционной патологии на лабораторных животных и внедрения в медицинскую практику для вновь регистрируемых лекарственных средств высоких стандартов двойного слепого плацебо-контролируемого исследование. С появлением антибиотиков интерес к фагам был утрачен, но после появления антибиотикоустойчивых штаммов бактерий в разных странах начали разрабатывать фаговые препараты и вновь проводить их испытания. Фагодиагностика (фагоиндикация) – выделение бактериофагов из организма больного и объектов внешней среды (что косвенно свидетельствует о наличии в материале соответствующих бактерий). В процессе диагностики важно проводить фагоидентификацию, которая включает в себя: - фагодифференцировку - установление вида (идентификация) бактерий по их чувствительности к известному фагу; - фаготипирование – установление типа - внутривидовое типирование бактерий по их чувствительности к типовым бактериофагам (важно для эпидемиологического анализа заболевания – установление источника и путей распространения заболевания). Фагопрофилактика — специфическая профилактика инфекционных болезней в эпидемических очагах путем перорального введения бактериофага лицам с высоким риском заражения. Бактериофаги, являющиеся вирусами бактерий, обнаружены более чем у 100 видов бактерий, в том числе и патогенных для человека (шигеллы, сальмонеллы и др.). Предпринимались попытки использовать пероральное введение бактериофагов для профилактики некоторых бактериальных кишечных инфекций. Так, поливалентный сухой дизентерийный бактериофаг с кислотоустойчивым покрытием применялся в детских дошкольных учреждениях и на пищевых предприятиях; в детских учреждениях рекомендовался также жидкий коли-протейный бактериофаг. В настоящее время в литературе нет данных об эффективности фагопрофилактики, полученных с соблюдением строго контролируемых эпидемиологических наблюдений. Противопоказаний нет, но действие не доказано. Фаговая конверсия — один из видов изменчивости бактерий, обусловленный геномом бактериофага, внедрившимся в полинуклеотидную последовательность ДНК бактериальной клетки. Приобретение клеткой нового фенотипического признака в результате фаговой конверсии не связано с нарушением имеющейся в ней генетической информации (см. Бактерии, генетика), а является следствием добавления к геному бактерий генов бактериофага (см.). Первоначально эта форма изменчивости была описана у лизогенных бактерий (см. Лизогения), поэтому она получила название лизогенной конверсии. Позже было установлено, что конверсию могут обусловливать и вирулентные (то есть убивающие бактериальную клетку) мутанты конвертирующих фагов, поэтому это явление было переименовано в фаговую конверсию. Гены (см. Ген), ответственные за фаговую конверсию, расположены в составе генома бактериофага аналогично генам, обеспечивающим специфическую трансдукцию (см.).( ТРАНСДУКЦИЯ (лат. transductio перемещение) — явление переноса генетического материала из одной бактериальной клетки в другую с помощью бактериофагов. ) Фенотипические проявления фаговой конверсии очень разнообразны. Ею обусловлена способность к синтезу токсинов у Clostridium botulinum, Clostridium tetani, Corynebacterium diphtheriae и Corynebacterium ulcerans, изменение фаготипов и продукция гемолизинов у Staphylococcus aureus, синтез новых компонентов антигенов у различных групп Salmonella. Наиболее ярким примером фаговой конверсии, имеющей медицинское значение, является конверсия нетоксигенных штаммов С. diphtheriae в токсигенные. Фаговая конверсия происходит либо вследствие лизогенизации бактерий умеренными дифтерийными фагами, либо в результате литического (то есть приводящего к лизису) цикла в ходе фаговой инфекции. Установлено, что способность вызывать конверсию детерминирована геном tox, входящим в состав фагового генома. При утрате бактериями профага их способность продуцировать токсин исчезает. Особенностью фаговой инфекции С. diphtheriae является то, что образование токсина идет наиболее активно при росте бактерий в среде с ограниченным содержанием ионов железа. Другим примером фаговой инфекции является возникновение у бактерий лекарственной устойчивости (см. Лекарственная устойчивость микроорганизмов). Установлено, что способность бактериофагов сообщать бактериям устойчивость к действию антибиотиков (см.) и других лекарственных средств обусловлена присутствием в геномах бактериофагов генетических элементов, способных к транспозиции (то есть изменению своей локализации в геноме бактерий) и называемых транспозонами (см.). Они могут сообщать бактериям не только устойчивость к каким-либо лекарственным средствам, но и не свойственную им ранее способность утилизировать некоторые углеводы либо синтезировать энтеротоксины. Проблемы применения бактериофагов проистекают из их достоинств. Прежде всего высокая специфичность бактериофагов требует точной диагностики патогенного микроба вплоть до штамма. Например, препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерово, так как болезнь могут вызывать разные штаммы бактерий. Фагодиагностика с использованием быстрых методов типирования внедряется медленно из-за дороговизны аппаратуры. В идеальных условиях терапия бактериофагами должна проводиться с использованием принципов персонализированной медицины, к чему современная отечественная медицина практически не готова. Другой важный недостаток фагов — их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания жизнеспособности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто. Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение — проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, — на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника — то проблем не возникает. Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги бессильны и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например, возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может. |