У 1896 р. російський Володимир Ааронович Хавкін виявив антимікробну активність водних зразків із річок Індії. Ці препарати, попередньо пропущені через бактеріальні фільтри, пригнічували зростання культури холерного вібріона .

У 1898 р. російська Н.Ф. Гамалея спостерігав розчинення культури збудника сибірки під дією фільтрату цього мікроорганізму і назвали його (фільтрат) бактеріолізин.

У 1915 р. англієць Едвард Творт описав агент, що проходить через бактеріальний фільтр і викликає лізис стафілококів.

У 1917 р. француз Фелікс Д"Еррель - виявив феномен літичної дії фільтрату випорожнень перехворілого дизентерією , що виявилося у просвітленні бульйонної культури та утворенні «стерильних плям» на агаровій культурі збудника. Він назвав це явище бактеріофагією, а літичний агент, здатний розмножуватися на гомологічних бактеріях, - бактеріофагом (від латів. phagos - пожираючі бактерії).У книзі " Бактеріофаги" (1922) Д"Еррель розглянув природу фага,методи виділення.Вся його подальша діяльність була присвячена вивченню бактеріофагів, їх використанню у лікуванні інфекційних захворювань. фаготерапії.

В даний час бактеріофаги застосовують у медицині для діагностики, лікування та профілактики інфекційних захворювань.

Володимир Ааронович Хавкін (15.03 1860, Одеса, Росія, - 26.10.1930, Лозанна, Швейцарія), бактеріолог	Микола Федорович Гамалея (5 (17) лютого 1859 , Одеса - 29 березня 1949 , Москва), радянський мікробіолог, епідеміолог	Фредерік Туорт ( 22.10.1877, Камберлі, Англія - ​​20.03.1950, там же), англійська мікробіолог.	Фелікс Д"Ерелль ( 25.04.1873, Монреаль, - 22.02.1949, Париж), бактеріолог.

Специфіка взаємодії фагів з бактеріями.

Для бактеріофагів характерна строга специфічність, що може виражатися у здатності лізувати бактерії лише одного виду. видова специфічність,або усередині виду – типова специфічність. Якщо фаги лізують бактерії близьких видів, що входять в один рід, наприклад, у рід Shigella (збудники дизентерії), то їх називають полівалентними. Типова специфічність застосовується для типування (фаготипування) бактерій з виявлення джерела інфекції.

За кінцевим результатом взаємодії з клітиною все ф аги можна розділити на вірулентніі помірні.

Типування штамів стафілококів

(Н.Р. Іванов, Л.М. Скитева, Н.С. Солун «Бактеріологічна діагностика та профілактика стафілококових захворювань»

До ультура засівається в бульйон (Хоттінгер або Мартен), інкубується три години, а потім пересіюється «газоном» на чашки з МПА, що містить 0,025-0,04% хлористого кальцію. Дно чашки попередньо розграфляють на квадрати, кількість яких відповідає числу фагів.

Стандартний набір включає 21 фаг (80, 79, 52А, 52, 29, 71, 55, 3С, 3В, 3А, 53,47,42Е, 7, 6, 42Д, 77,75, 83А, 54, 81, 187).

Засіяні чашки підсушують при температурі 37° протягом 30-40 хвилин, потім петлею наносять краплю відповідного фага завжди в тому самому порядку.

Якщо культур багато, чашки розставляють на столі (у боксі) і знімають кришки. Пастерівської піпетки набирають першу, а потім чергову по порядку расу тест-фага і наносять невеликі краплі на відповідний квадрат у кожній чашці. При цьому торкатися агару не можна, щоб уникнути перенесення досліджуваних культур з однієї чашки на іншу. Після висихання крапель фагів чашки поміщають у перевернутому положенні на 5-6 годин в термостат (температура 37 °) і до ранку залишають при кімнатній температурі. Облік результатів роблять простим оком і за допомогою лупи, відзначаючи номер фага, що дав лізис на + + і вище, а в дужках відзначають номер фага, що дав лізис на +.

Бактеріофаги (від «бактерія» і грец. phagos – пожирач) – віруси бактерій, які мають здатність специфічно проникати в бактеріальні клітини, репродукуватись у них і викликати їх розчинення (лізис).

Історія відкриття бактеріофагів пов'язана з ім'ям канадського дослідника Ф. д'Ерелля (1917), який виявив ефект лізису бактерій, виділених із випорожнень хворого на дизентерію. Такі явища спостерігали інші мікробіологи [Гамалея Н. Ф., 1898; Туорт Ф., 1915], але лише Ф. д"Ерелль, припустивши, що має справу з вірусом, виділив цей "літичний фактор" за допомогою бактеріальних фільтрів і назвав його бактеріофаг.

Надалі з'ясувалося, що бактеріофаги поширені у природі. Їх виявили у воді, ґрунті, харчових продуктах, різних виділеннях з організму людей та тварин, тобто. там, де трапляються бактерії. Нині ці віруси виявлено в більшості бактерій, як хвороботворних, і неболезнетворных, і навіть інших мікроорганізмів (наприклад, грибів). Тож у широкому значенні їх почали називати просто фагами.

Фаги розрізняються за формою, структурною організацією, типом нуклеїнової кислоти та характером взаємодії з мікробною клітиною.

МорфологіяБільшість фагів під електронним мікроскопом мають форму пуголовка або сперматозоїда, деякі – кубічну та ниткоподібну форми. Розміри фагів коливаються від 20 до 800 нм у ниткоподібних фагів. Найбільш повно вивчені великі бактеріофаги, що мають форму сперматозоїда. Вони складаються з витягнутої ікосаедричної головки розміром 65.100 нм і хвостового відростка довжиною більше 100 нм. Усередині хвостового відростка є порожнистий циліндричний стрижень, сполучений отвором з головкою, зовні - чохол, здатний до скорочення як м'язи. Хвостовий відросток закінчується шестикутною базальною платівкою з короткими шипами, від яких відходять ниткоподібні структури - фібрили.

Існують також фаги, що мають довгий відросток, чохол якого не здатний скорочуватися, фага з короткими відростками, аналогами відростків без відростка.

Хімічний склад.Фаги складаються із двох основних хімічних компонентів – нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) та білка. У фагів, що мають форму сперматозоїда, двонитчаста ДНК щільно упакована у вигляді спіралі всередині головки. Структурні білки фага розрізняються за складом поліпептидів і представлені у вигляді безлічі ідентичних субодиниць, покладених за спіральним або кубічним типом симетрії. Крім структурних білків, у деяких фагів виявлені внутрішні (геномні) білки, пов'язані з нуклеїновою кислотою, та білки-ферменти (лізоцим, АТФ-аза), що беруть участь у взаємодії фага з клітиною.

резистентність.Фаги стійкіші до дії хімічних та фізичних факторів, ніж бактерії. Ряд дезінфікуючих речовин (фенол, етиловий спирт, ефір і хлороформ) не суттєво впливають на фаги. Високочутливі фаги до формаліну та кислот. Інактивація більшості фагів настає за температури 65-70ºС. Тривалий час вони зберігаються при висушуванні в запаяних ампулах, заморожуванні при температурі -185 С в гліцерині.

Взаємодія фага із бактеріальною клітиною.За механізмом взаємодії розрізняють вірулентні та помірні фаги. Вірулентні фаги, проникнувши в бактеріальну клітину, автономно репродукуються в ній та викликають лізис бактерій. Процес взаємодії вірулентного фага з бактерією протікає у вигляді кількох стадій і дуже схожий на процес взаємодії вірусів людини і тварин з клітиною господаря (див. 3-5.1). Однак для фагів, що мають хвостовий відросток з чохлом, що скорочується, він має особливості. Ці фаги адсорбуються на поверхні бактеріальної клітини за допомогою фібрил хвостового відростка. В результаті активації фагового ферменту АТФази відбувається скорочення чохла хвостового відростка та впровадження стрижня у клітину. У процесі «проколювання» клітинної стінки бактерії бере участь фермент лізоцим, що знаходиться на кінці хвостового відростка. Після цього ДНК фага, що міститься в голівці, проходить через порожнину хвостового стрижня і активно впорскується в цитоплазму клітини. Інші структурні елементи фага (капсид і відросток) залишаються поза клітиною. Після біосинтезу фагових компонентів та їх самоскладання в бактеріальній клітині накопичується до 200 нових фагових частинок. Під дією фагового лізоциму та внутрішньоклітинного осмотичного тиску відбувається руйнування клітинної стінки, вихід фагового потомства у навколишнє середовище та лізис бактерії. Один літичний цикл (від моменту адсорбції фагів до виходу з клітини) триває 30-40 хв. Процес бактеріофагії проходить кілька циклів, поки не будуть лізовані всі чутливі до даного фагу бактерії.

Взаємодія фагів із бактеріальною клітиною характеризується певним ступенем специфічності. За специфічністю дії розрізняють полівалентні фаги, здатні взаємодіяти з спорідненими видами бактерій, моновалентні фаги, що взаємодіють із бактеріями певного виду, і типові фаги, що взаємодіють з окремими варіантами (типами) даного виду бактерій.

Помірні фаги лізують в повному обсязі клітини у популяції, з частиною їх вступають у симбіоз, у результаті ДНК фага вбудовується в хромосому бактерії. У такому разі геномом фага називають профаг. Профаг, що став частиною хромосоми клітини, при її розмноженні синхронно реплікується з геном бактерії, не викликаючи її лізису, і передається у спадок від клітини до клітини необмеженому числу нащадків. Біологічне явище симбіозу мікробної клітини з помірним фагом (профагом) називається лізогенією, а культура бактерій, що містить профаг, отримала назву лізогенної. Ця назва (від грец. lysis - розкладання, genea - походження) відображає здатність профагу мимоволі або під дією ряду фізичних і хімічних факторів виключатися з хромосоми клітини і переходити в цитоплазму, тобто поводитися як вірулентний фаг, що лізує бактерії. Лізогенні культури за своїми основними властивостями не відрізняються від вихідних, але вони несприйнятливі до повторного зараження гомологічним або близьким спорідненим фагом і, крім того, набувають додаткових властивостей, які знаходяться під контролем генів профагу. Зміна властивостей мікроорганізмів під впливом профагу одержала назву фагової конверсії. Остання має місце у багатьох видів мікроорганізмів і стосується різних їх властивостей: культуральних, біохімічних, токсигенних, антигенних, чутливості до антибіотиків та ін. цю частину хромосоми до іншої клітини. Якщо мікробна клітина стане лізогенною, вона набуває нових властивостей (див. розділ 5). Таким чином, помірні фаги є сильним чинником мінливості мікроорганізмів.

Помірні фаги можуть завдати шкоди мікробіологічному виробництву. Так, якщо мікроорганізми, що використовуються як продуценти вакцин, антибіотиків та інших біологічних речовин, виявляються лізогенними, існує небезпека переходу помірного фага у вірулентну форму, що неминуче призведе до лізису виробничого штаму.

Практичне використання фагів.Застосування фагів ґрунтується на їх суворій специфічності дії. Фаги використовують у діагностиці інфекційних хвороб: за допомогою відомих (діагностичних) фагів проводять ідентифікацію виділених культур мікроорганізмів. Внаслідок високої специфічності фагів можна визначити вид збудника чи варіанти (типи) усередині виду. Фаготипування має велике епідеміологічне значення, оскільки дозволяє встановити джерело та шляхи поширення інфекції; – за допомогою тест-культури можна визначити невідомий фаг у досліджуваному матеріалі, що вказує на присутність у ньому відповідних збудників.

Фаги застосовують для лікування та профілактики інфекційних хвороб. Виробляють черевнотифозний, дизентерійний, синьогнійний, стафілококовий фаги та комбіновані препарати. Способи введення в організм: місцево, ентерально чи парентерально. Помірні фаги використовують у генетичній інженерії та біотехнології як вектори для отримання рекомбінантних ДНК (див. розділ 6).

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Віруси: види, пристрій та способи зараження клітини

✪ Неклітинні форми життя. Віруси та бактеріофаги. Відеоурок з біології 10 клас

✪ Лікування бактеріофагами: коли антибіотики вже не допомагають

✪ ІНВІСТРА. Мікробіолог Чубатова Бактеріофаги. mp4

✪ Великий стрибок. Переможці бактерій

Субтитри

Вірус – це неклітинний інфекційний агент. Живий це організм чи ні? У нас досі немає однозначної відповіді на це запитання. Сьогодні нам відомо 6000 вірусів, але їх існує кілька мільйонів. Віруси не схожі один на одного і можуть мати форму сфери або спіралі, так і форму складного асиметричного сплетення. Розмір вірусів варіюється від 20 до 300 нанометрів у діаметрі. Як влаштований вірус? У центрі агента – генетичний матеріал – РНК або ДНК. Навколо розташовується білкова структура – ​​капсид. Капсид служить захисту вірусу і допомагає при захопленні клітини. Деякі віруси додатково покриті ліпідною оболонкою – жировою структурою, яка захищає їх від змін навколишнього середовища. Вірусолог Девід Балтімор об'єднав усі віруси у 8 груп. Деякі групи вірусів містять у собі один або два ланцюжки ДНК, інші - один ланцюжок РНК, який може подвоюватись або добудовувати на своїй матриці ДНК. При цьому кожна група вірусів відтворює себе у різних органелах зараженої клітини. Кожен вірус має певний діапазон господарів, тобто небезпечний для одних видів та нешкідливий для інших. Наприклад, на віспу хворіє лише людина, а чумкою - деякі м'ясоїдні. В організм людини вірус зазвичай потрапляє через кров та секрецію. Кожен вірус по-різному заражає клітину. Герпес-віруси вбудовуються в мембрану, після чого генетичний матеріал відкидає капсид та проникає в ядро. Вірус гепатиту З цілком проникає у клітину, а бактеріофаги впорскують свій генетичний матеріал усередину бактерії та залишають білкову оболонку зовні. Геном вірусу вбудовується в одну з органел або цитоплазму та перетворює клітину на справжній вірусний завод. Природні процеси в клітині порушуються, і вона починає займатися виробництвом та збиранням геному та білка вірусу. Цей процес називається реплікацією, та його основна мета – захоплення територій. Під час реплікації генетичний матеріал вірусу поєднується з генами клітини господаря. Це призводить до активної мутації вірусу та підвищує його виживання. Коли процес реплікації налагоджений, вірусна частка відбруньковується та заражає нові клітини, а інфікована клітина продовжує виробництво. За іншим сценарієм відбувається лізис, тобто клітина розривається, а заражений організм наповнюється новими вірусами. Чому з вірусами так тяжко боротися? Еволюція вірусів відбувається на наших очах. Йде постійна гонка озброєнь між вірусами та живими організмами, і коли вірус винаходить нову зброю, виникає пандемія. Людям вже вдалося перемогти деякі віруси, такі як вірус чорної віспи, але інші вимагають щорічної розробки чи відкриття нових вакцин.

Історія

Також Фелікс Д’Ерелль висунув припущення, що бактеріофаги мають корпускулярну природу. Однак тільки після винаходу електронного мікроскопа вдалося побачити та вивчити ультраструктуру фагів. Довгий час уявлення про морфологію та основні особливості фагів ґрунтувалися на результатах вивчення фагів групи Т - Т1, Т2,…, Т7, які розмножуються на Е. coliштаму B. Проте з кожним роком з'являлися нові дані щодо морфології та структури різноманітних фагів, що зумовило необхідність їхньої морфологічної класифікації.

Роль бактеріофагів у біосфері

Шаблон:Біофото Бактеріофаги є найбільш численною, широко поширеною в біосфері і, імовірно, найбільш еволюційно стародавньою групою вірусів. Приблизний розмір популяції фагів становить понад 1030 фагових частинок.

У природних умовах фаги зустрічаються у тих місцях, де є чутливі до них бактерії. Чим багатший той чи інший субстрат (грунт, виділення людини і тварин, вода і т. д.) мікроорганізмами, тим у більшій кількості в ньому трапляються відповідні фаги. Так, фаги, що лізують клітини всіх видів ґрунтових мікроорганізмів, перебувають у ґрунтах. Особливо багаті фагами чорноземи та ґрунти, до яких вносилися органічні добрива.

Бактеріофаги виконують важливу роль у контролі чисельності мікробних популяцій, в автолізі старіючих клітин, у переносі бактеріальних генів, виступаючи як векторні «системи».

Дійсно, бактеріофаги є одним з основних рухливих генетичних елементів. За допомогою трансдукції вони привносять до бактеріального генома нові гени. Було підраховано, що за 1 секунду може бути інфіковано 10 24 бактерій. Це означає, що постійне перенесення генетичного матеріалу розподіляється між бактеріями, що мешкають у подібних умовах.

Високий рівень спеціалізації, довгострокове існування, здатність швидко репродукуватись у відповідному господарі сприяє їх збереженню в динамічному балансі серед широкого різноманіття видів бактерій у будь-якій природній екосистемі. Коли відповідний господар відсутній, багато фагів можуть зберігати здатність до інфікування протягом десятиліть, якщо не будуть знищені екстремальними речовинами або умовами зовнішнього середовища.

Будова бактеріофагів

Шаблон:Біофото Бактеріофаги розрізняються за хімічною структурою, типом нуклеїнової кислоти, морфологією та характером взаємодії з бактеріями. За розміром бактеріальні віруси в сотні та тисячі разів менші за мікробні клітини.

Типова фагова частка (віріон) складається з голівки та хвоста. Довжина хвоста зазвичай у 2-4 рази більша за діаметр головки. У головці міститься генетичний матеріал - одноланцюжкова або дволанцюжкова РНК або ДНК з ферментом транскриптазою в неактивному стані, оточена білковою або ліпопротеїновою оболонкою - капсидом , що зберігає геном поза клітиною .

Нуклеїнова кислота та капсид разом становлять нуклеокапсид. Бактеріофаги можуть мати ікосаедральний капсид, зібраний з безлічі копій одного або двох специфічних білків. Зазвичай кути складаються з пентамерів білка, а опора кожної сторони гексамерів того ж або подібного білка. Більше того, фаги за формою можуть бути сферичні, лимонні або плеоморфні.

Хвіст, або відросток, є білковою трубкою - продовження білкової оболонки головки, в основі хвоста є АТФаза, яка регенерує енергію для ін'єкції генетичного матеріалу. Існують також бактеріофаги з коротким відростком, що не мають відростка та ниткоподібні.

Головка округлої, гексагональної або паличкоподібної форми діаметром 45-140 нм. Відросток завтовшки 10-40 і довжиною 100-200 нм. Одні з бактеріофагів округлі, інші ниткоподібні розміром 8x800 нм. Довжина нитки нуклеїнової кислоти у багато разів перевищує розмір голівки, в якій перебуває у скрученому стані, та досягає 60-70 мкм. Відросток має вигляд порожнистої трубки, оточеної чохлом, що містить скорочувальні білки, подібні до м'язових. У ряду вірусів чохол здатний скорочуватися, оголюючи частину стрижня. На кінці відростка у багатьох бактеріофагів є базальна пластинка, від якої відходять довгі тонкі нитки, що сприяють прикріпленню фага до бактерії. Загальна кількість білка в частинці фага – 50-60 %, нуклеїнових кислот – 40-50 %.

Систематика бактеріофагів

Велика кількість виділених та вивчених бактеріофагів визначає необхідність їх систематизації. Цим займається Міжнародний комітет по таксономії вірусів (ICTV). В даний час, згідно з Міжнародною класифікацією та номенклатурою вірусів, бактеріофаги поділяють залежно від типу нуклеїнової кислоти та морфології.

На даний момент виділяють дев'ятнадцять сімейств. З них лише два РНК-містять і лише п'ять сімейств мають оболонку. З сімейств ДНК-вірусів тільки два сімейства мають одноланцюгові геноми. У дев'яти ДНК-містять сімейств геном представлений кільцевої ДНК, а в інших дев'яти - лінійної. Дев'ять сімейств специфічні лише бактерій, інші дев'ять лише архей, а ( Tectiviridae) інфікує як бактерій , і архей .

ICTV класифікація вірусів бактерій та архей

Порядок	Сімейство	Морфологія	Нуклеїнова кислота	приклад
Caudovirales	Myoviridae	Без, оболонки, скорочувальний хвіст	Лінійна дцДНК	Фаг Т4 , фаг μ, PBSX, P1Puna-like, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43, Bcep 78
	Siphoviridae	Без оболонки, нескорочувальний хвіст (довгий)	Лінійна дцДНК	Фаг λ , фаг T5, phi, C2, L5, HK97, N15
	Podoviridae	Без оболонки, нескорочувальний хвіст (короткий)	Лінійна дцДНК	Фаг T7, фаг T3, P22, P37
Ligamenvirales	Lipothrixviridae	В оболонці, паличкоподібні	Лінійна дцДНК	Вірус "Acidianus filamentous" 1
	Rudiviridae		Лінійна дцДНК	Паличкоподібний вірус "Sulfolobus islandicus" 1
Невідомий	Ampullaviridae	В оболонці, пляшкоподібні	Лінійна дцДНК
	Bicaudaviridae	Без оболонки, лемоподібні	Кільцева дцДНК
	Clavaviridae	Без оболонки, паличкоподібні	Кільцева дцДНК
	Corticoviridae	Без оболонки, ізометричні	Кільцева дцДНК
	Cystoviridae	В оболонці, сферичні	Сегментована дцРНК
	Fuselloviridae	Без оболонки, лемоподібні	Кільцева дцДНК
	Globuloviridae	В оболонці, ізометричні	Лінійна дцДНК
	Guttaviridae	Без оболонки, яйцеподібні	Кільцева дцДНК
	Inoviridae	Без оболонки, ниткоподібні	Кільцева оцДНК
	Leviviridae	Без оболонки, ізометричні	Лінійна оцРНК	MS2, Qβ
	Microviridae	Без оболонки, ізометричні	Кільцева оцДНК	ΦX174
	Plasmaviridae	В оболонці, плеоморфні	Кільцева дцДНК
	Tectiviridae	Без оболонки, ізометричні	Лінійна дцДНК

Взаємодія бактеріофага з бактеріальними клітинами

Шаблон:Біофото За характером взаємодії бактеріофага з бактеріальною клітиною розрізняють вірулентні та помірні фаги. Вірулентні фаги можуть лише збільшуватися у кількості за допомогою літичного циклу. Процес взаємодії вірулентного бактеріофага з клітиною складається з кількох стадій: адсорбції бактеріофага на клітині, проникнення в клітину, біосинтезу компонентів фага та їх збирання, виходу бактеріофагів із клітини.

Спочатку бактеріофаги прикріплюються до фагоспецифічних рецепторів на поверхні бактеріальної клітини. Хвіст фага за допомогою ферментів, що знаходяться на його кінці (в основному лізоциму), локально розчиняє оболонку клітини, скорочується і ДНК, що міститься в головці, ін'єктується в клітину, при цьому білкова оболонка бактеріофага залишається зовні. Ін'єктована ДНК викликає повну перебудову метаболізму клітини: припиняється синтез бактеріальної ДНК, РНК та білків. ДНК бактеріофага починає транскрибуватися за допомогою власного ферменту транскриптази, який після потрапляння до бактеріальної клітини активується. Синтезуються спочатку ранні, а потім пізні іРНК, які надходять на рибосоми клітини-господаря, де синтезуються ранні (ДНК-полімерази, нуклеази) та пізні (білки капсиду та хвостового відростка, ферменти лізоцим, АТФаза та транскриптаза) білки бактеріофага. Реплікація ДНК бактеріофага відбувається за напівконсервативним механізмом і здійснюється за участю власних ДНК-полімераз. Після синтезу пізніх білків та завершення реплікації ДНК настає заключний процес - дозрівання фагових частинок або з'єднання фагової ДНК з білком оболонки та утворення зрілих інфекційних фагових частинок.

Тривалість цього процесу може становити від кількох хвилин до кількох годин. Потім відбувається лізис клітини, і звільняються нові зрілі бактеріофаги. Іноді фаг ініціює лізуючий цикл, що призводить до лізису клітини та звільнення нових фагів. Як альтернатива фаг може ініціювати лізогенний цикл, при якому він замість реплікації оборотно взаємодіє з генетичною системою клітини-господаря, інтегруючись у хромосому або зберігаючись у вигляді плазміди. Таким чином, вірусний геном реплікується синхронно з ДНК господаря та розподілом клітини, а подібний стан фага називається профагом. Бактерія, що містить профаг, стає лізогенною доти, поки за певних умов або спонтанно профаг не буде стимульований здійснення лізуючого циклу реплікації. Перехід від лізогенії до лізису називається лізогенною індукцією чи індукцією профагу. На індукцію фага сильно впливає стан клітини господаря що передує індукції, також як наявність поживних речовин та інші умови, що мають місце в момент індукції. Убогі умови для зростання сприяють лізогенному шляху, тоді як хороші умови сприяють лізуючої реакції.

Життєвий цикл

Помірні та вірулентні бактеріофаги на початкових етапах взаємодії з бактеріальною клітиною мають однаковий цикл.

• Адсорбція бактеріофага на фагоспецифічних рецепторах клітини.
• Ін'єкція фагової нуклеїнової кислоти у клітину господаря.
• Спільна реплікація фагової та бактеріальної нуклеїнової кислоти.
• Розподіл клітини.
• Далі бактеріофаг може розвиватися за двома моделями: лізогенний чи літичний шлях. Помірнібактеріофаги після поділу клітини перебувають у стані профагу (лізогенний шлях). Вірулентнібактеріофаги розвиваються за політичною моделлю:
• Нуклеїнова кислота фага спрямовує синтез ферментів фага, використовуючи при цьому білоксинтезуючий апарат бактерії. Фаг тим чи іншим способом інактивує ДНК та РНК господаря, а ферменти фага дуже розщеплюють її; РНК фага «підпорядковує» собі клітинний апарат синтезу білка.
• Нуклеїнова кислота фага реплікується та спрямовує синтез нових білків оболонки. Утворюються нові частки фага в результаті спонтанного самоскладання білкової оболонки (капсид) навколо нуклеїнової фагової кислоти; під контролем РНК фагу синтезується лізоцим.
• Ліза клітини: клітина лопається під впливом лізоциму; вивільняється близько 200-1000 нових фагів; фаги інфікують інші бактерії.

Застосування

В медицині

Однією з областей використання бактеріофагів є антибактеріальна терапія, альтернативна прийому антибіотиків. Наприклад, застосовуються бактеріофаги: стрептококовий, стафілококовий, клебсієлезний, дизентерійний полівалентний, піобактеріофаг, коли, протейний та коліпротейний та інші. У Росії зареєстровано та застосовується 13 медичних препаратів на основі фагів. В даний час їх застосовують для лікування бактеріальних інфекцій, які не чутливі до традиційного лікування антибіотиками, особливо в республіці Грузія. Зазвичай застосування бактеріофагів супроводжується більшим, ніж антибіотики, успіхом там, де присутні біологічні мембрани, вкриті полісахаридами, через які антибіотики зазвичай не проникають. В даний час терапевтичне застосування бактеріофагів не отримало схвалення на Заході, хоча й застосовуються фаги для знищення бактерій, що викликають харчові отруєння, таких як листерії. У багаторічному досвіді в обсязі великого міста та сільської місцевості доведено надзвичайно високу лікувальну та профілактичну ефективність дизентерійного бактеріофага (П.М.Лернер, 2010) [ ]. У Росії її терапевтичні фагові препарати роблять давно, фагами лікували ще до антибіотиків. В останні роки фаги широко використовували після повеней у Кримську та Хабаровську, щоб запобігти дизентерії.

У біології

Бактеріофаги застосовуються в генній інженерії як вектори, що переносять ділянки ДНК, можлива також природна передача генів між бактеріями за допомогою деяких фагів (трансдукція).

Фагові вектори зазвичай створюють на базі помірного бактеріофага λ, що містить дволанцюгову лінійну молекулу ДНК. Ліве та праве плечі фага мають усі гени, необхідні для літичного циклу (реплікації, розмноження). Середня частина геному бактеріофага λ (містить гени, що контролюють лізогенію, тобто його інтеграцію в ДНК бактеріальної клітини) не суттєва для його розмноження і становить приблизно 25 тисяч пар нуклеотидів. Ця частина може бути замінена на чужорідний фрагмент ДНК. Такі модифіковані фаги проходять літичний цикл, але лізогенію не відбувається. Вектори на основі бактеріофага λ використовують для клонування фрагментів ДНК еукаріотів (тобто більших генів) розміром до 23 тисяч пар нуклеотидів (т. п. н.). Причому фаги без вставок - менше 38 т. п. н. або, навпаки, із надто великими вставками - понад 52 т. п. н. не розвиваються і не вражають бактерії.

Оскільки розмноження бактеріофага можливе лише у живих клітинах, бактеріофаги можуть бути використані для визначення життєздатності бактерій. Даний напрямок має великі перспективи, оскільки одним з основних питань при різних біотехнологічних процесах є визначення життєздатності використовуваних культур. За допомогою методу електрооптичного аналізу клітинних суспензій була показана можливість вивчення етапів взаємодії фаг-мікробної клітини.

Див. також

Примітки

1. Сергій ГоловінБактеріофаги: “вбивці” в “ролі” рятувальників // Наука” і” життя. – 2017. – № 6. – С. 26-33
2. Félix d'Hérelles (1917). Comptes rendus Acad Sci Paris. 165 : 373-5. Архівовано з оригіналу (PDF) 4 December 2010 . Дата звернення 5 September 2010.
3. Віруси бактерій
4. Бактеріофаг
5. Ackermann H.-W. // Res. Microbiol., 2003. – V. 154. – P. 245-251
6. Hendrix R.W. // Theor. Popul. Biol., 2002. – V. 61. – P. 471-480
7. Suttle C.A. (September 2005), Vuiruses in the sea. Nature 437:356-361.
8. Шестаков С. В.Як відбувається і чим лімітується горизонтальне перенесення генів у бактерій. Екологічна генетика 2007. – Т. 5. – № 2. – C. 12-24.
9. Tettelin H., Masignani V., Cieslewicz M. J., Donati C., Medini D., Ward N. L., Angiuoli S. V. L., Durkin A. S., Deboy R. T., Davidsen T. M., Mora M., Scarselli M., Margarit y Ros I., Peterson J. D., . P., Nelson W. C., Madupu R., Brinkac L. M., Dodson R.J.,Rosovitz M.J.,SullivanS. J., Gwinn M. L., Zhou L., Zafar N., Khouri H., Radune D., Dimitrov G., Watkins K., O'Connor K. J., Smith ite O., Rubens C. E ., Grandi G., Madoff L. C., Kasper D. L., Telford J. L.,. Wessels M. R, Rappuoli R., Fraser C. M. Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: pan-genome.» Proc. Natl. Acad. SCI. USA 2005. 102: 13950-13955

Доброго дня, дорогі читачі! Багато хто з нас проходив курс антибактеріальної терапії хоч раз у житті. Однак у більшості випадків йшлося про антибіотики. З бактеріофагами доводилося стикатися не всім. Водночас, медики схильні говорити про те, що сьогодні ці медикаменти можуть стати гарною альтернативою. Бактеріофаги, види та призначення цих унікальних за своєю природою препаратів ми й розглянемо.

Бактеріофаг: що це за ліки?

Історія виникнення

Історія бактеріофагів налічує близько 100 років. У 1915 -1917 роках їхнє відкриття відбулося майже одночасно у Франції, Англії та Росії, де три біологи, незалежно один від одного, спостерігали явище лізису бактерій.

Після вивчення властивостей мікроскопічних вірусом вчений Фелікс Д"Ерелль висловив думку про те, що вони відіграють велику роль у процесі одужання організму, ураженого бактеріальною інфекцією. Відтоді виникла посилена увага до фагів, почалося їхнє стрімке вивчення.

Будова фага

Фаги не є продуктом генної інженерії. Вони трапляються й у природі, у тих місцях, де є чутливі до них бактерії. Будова вірусу нагадує пуголовка: у ньому є хвостик та голівка. В останній закладено генетичний матеріал. До складу фага входить білкова оболонка та нуклеїнові кислоти, з яких складається ДНК.

Особливості кожного бактеріофага залежать від того, проти яких бактерій він спрямований. Помічені випадки, коли віруси не можуть впливати навіть на бактерії свого класу, оскільки деякі особини виявляються резистентними до бактеріофагів. Щоб лікуватись цими медикаментами, потрібно бути точно впевненими у діагнозі: на інші бактерії та мікроорганізми віруси не діють.

Як використовуються?

Досить часто фаги використовують у комплексній антибактеріальній терапії. Їм надається перевага, якщо немає смертельної небезпеки для пацієнта. На відміну від антибіотиків, які «змітають» все на своєму шляху, медикаменти з мінівірусами не вбивають корисну мікрофлору, діють вибірково та безболісно виводяться з організму.

Їхня сумісність з будь-якими ліками 100%-на, оскільки вони не вступають у реакцію з іншими хімічними речовинами і не викликають ускладнень. Єдиним винятком є ​​прийом ліків, що включають бактерії, наприклад Лінекс, Аципол, Біфідум-бактерин.

Тим не менш, в рамках екстреної терапії фаги поки що не можуть замінити антибіотики, оскільки не завжди є можливість точно встановити збудника. Багато фагів можна давати дітям навіть у грудному віці, коли більшість антибіотиків заборонені. У дитячій терапії медикаменти на основі вірусних агентів кращі, оскільки мають менший обсяг побічних ефектів.

Види бактеріофагів

У сучасній медицині бактеріофаги використовують у багатьох сферах:

• гастроентерології;
• отоларингології;
• хірургії;
• гінекології;
• урології;
• пульмонології

Вибір конкретного медикаменту залежить від захворювання та його збудника.

Кожен фаг може бути спрямований лише проти конкретної бактерії, причому має місце територіальна вибірковість. Це означає, що бактерії та віруси піддаються мутаціям залежно від території, на якій вони знаходяться.

Класифікація фагів здійснюється за збудниками. За наявності однієї інфекції використовують:

Стафілококовий бактеріофаг

Діє лише проти стафілокока, охоплюючи різні його види, включаючи золотистий.

Інтесті

Ефективний проти кількох видів бактерій: кишкова паличка, ентерокок, стафілокок, синьогнійна паличка, протей.

Полівалентний

Діє проти кишкової палички, синьогнійної палички, клебсієл, протею.

Стрептококовий

Діє виключно при стрептококовій моноінфекції.

Коліпротейний

Застосовується при комбінованих інфекціях, а саме: ентеропатогенної кишкової палички, протеїв, синьогнійної палички, стрептококів та стафілококів.

Сальмонельозний

Бактеріофаг проти сальмонели.

Синьогнійний

Діє ефективно проти синьогнійної палички.

Коли

Чинить проти кишкової палички. Існує коліпротейний бактеріофаг, ефективний проти протеїв.

Вважається, що більшу ефективність мають бактеріофаги, що діють проти однієї інфекції. Медикаменти, що поєднують у собі кілька типів вірусів, допомагають значно меншою мірою. Бактеріофаги випускаються як у рідкій формі, так і таблетками. Якщо йдеться про лікування дітей, то найкращою є рідка форма випуску.

Лікування бактеріофагами

Призначення медикаменту має здійснювати лише лікар виключно після аналізів виявлення конкретної інфекції. Самостійне застосування в домашніх умовах може бути неефективним, оскільки без спеціального дослідження виявити збудника та визначити його чутливість до фагів не можна.

Схема лікування кожної окремої інфекції розробляється для клієнта індивідуально. Найчастіше до цих медикаментів вдаються до терапії кишкового дисбактеріозу. Курс лікування у разі становить близько 5 днів, але у окремих випадках може бути продовжений до 15 діб. Для більшої ефективності курси повторюють 2-3 рази.

Ось приклад одного з таких курсів терапії стафілококової інфекції:

• немовлятам до півроку – по 5 мл;
• від півроку до року – по 10 мл;
• від року до трьох років дають 15мл;
• від трьох до восьми років – 20 мл;
• після восьми років – 30 мл.

Грудничкам можна давати фаги трьома способами:

• перорально (до рота);
• у формі клізми;
• краплями у ніс.

У віці після півроку третій варіант вже неможливий, тому призначають у вигляді клізми, або перорально. При цьому дозування для клізми в середньому вдвічі більше, ніж обсяг, запропонований для прийому через рот.

Щодо дітей у педіатрії існують різні відгуки медиків щодо застосування бактеріофагів. Одні стверджують, що мінівіруси абсолютно безпечні, тому поки що по-старому фаги призначають і немовлятам.

2016 року з'явилася оновлена ​​інформація. Головний дитячий гастроентеролог Захарова І.М. заявила про те, що терапія бактеріофагами може призвести до раку. Віруси вбудовуються в генну систему організму та можуть зруйнувати її.

Наскільки справедливе таке твердження, складно сказати, але статус заявника багато про що говорить. Бактеріофаги до кінця ще не вивчені, і застосовуватись для терапії вони стали порівняно недавно. Тривалих спостережень їх впливом на окремі покоління поки немає.

Дорогі читачі, ми розглянули з вами дію бактеріофагів на інфекції та організм людини. Якщо вам сподобалася стаття, рекомендуйте її своїм знайомим у соц. мережах. Інформація надана для ознайомлення.