И.М. ЩЕРБЕНКОВ , к.м.н., ЦЭЛТ, Москва

Бактерии, резистентные к большинству или ко всем из всех известных антибиотиков, вызывают все более серьезные проблемы. Это увеличивает риск возврата медицинского сообщества к проблемам того периода, когда антибиотики были неизвестны и широко распространены неизлечимые инфекции и эпидемии. Несмотря на интенсивную работу ведущих химиков и фармацевтов всего мира, за последние 30 лет резко снизился синтез новых классов антибиотиков, и в ближайшее время не предвидится поступления в клиническую практику принципиально новых представителей антибактериальных средств. Есть надежда, что вновь обнаруженная возможность полностью секвенировать микробные геномы и определять молекулярные основы патогенности откроет новые пути лечения инфекционных заболеваний, но все с большим рвением идет поиск других подходов к этой проблеме.

Одним из результатов такого поиска является вновь возникший интерес к возможностям терапевтического использования бактериофагов (от бактерии и греч. phagos пожиратель; букв. пожиратели бактерий) специфических вирусов, которые атакуют только бактерии и убивают патогенные микроорганизмы. Бактериофаги обладают способностью проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать их лизис.

История изучения и применения бактериофагов

В 1896 г. Эрнест Ханкин сообщил, что воды рек Ганга и Джамна в Индии обладают значительной антибактериальной активностью, которая сохранялась после прохождения через фарфоровый фильтр с порами очень малого размера, но устранялась при кипячении. Наиболее подробно изучал он действие неизвестной субстанции на Vibrio cholerae и предположил, что она ответственна за предупреждение распространения эпидемий холеры, вызванных употреблением воды из этих рек. Однако в последующем он не объяснил этот феномен.

В 1898 г. впервые перевиваемый лизис бактерий (сибиреязвенной палочки) наблюдал русский микробиолог Н.Ф. Гамалея.

Официально бактериофаги были открыты почти через 20 лет независимо друг от друга Ф. Туортом совместно с А. Лондом и Ф. д"Эрелем как фильтрующиеся, передающиеся агенты разрушения бактериальных клеток. Английский ученый Ф. Туорт в 1915 г. описал явление лизиса у гнойного стафилококка и открыл первый «вирус, пожирающий бактерии», когда наблюдал любопытное дегенеративное изменение  лизис в культурах стафилококков из лимфы теленка. С его именем связано название «феномен Туорта». В 1917 г. Феликс д’Эрель делает аналогичное открытие, именно он дал им название «бактериофаги», используя суффикс «фаг» не в его прямом смысле «есть», а в смысле развития за счет чего-то.

В 1980-е гг. эффективность лечения антибиотиками значительно понизилась, бактерии активно вырабатывают лекарственную устойчивость. Чтобы создать новый сильнодействующий антибиотик, фармацевтические компании сегодня должны в среднем потратить 10 лет и 800 млн долл. Это послужило поводом к повышенному интересу к фаговой терапии. В начале 2000-х гг. Гленн Моррис, сотрудник Университета Мэриленд (США), совместно с НИИ бактериофагов, микробиологии и вирусологии в Тбилиси наладил испытания фаговых препаратов для получения лицензии на их применение в США. И уже в июле 2007 г. бактериофаги одобрены для использования в США. На протяжении последних нескольких лет исследования свойств бактериофагов проводятся в России, Грузии, Польше, Франции, Германии, Финляндии, Канаде, США, Великобритании, Мексике, Израиле, Индии, Австралии.

Характеристика фагов

Применение современных электронных микроскопов, а также усовершенствование методов приготовления препаратов для электронной микроскопии позволили более детально изучить тонкую структуру фагов. Оказалось, что она весьма разнообразна и у многих фагов более сложна, чем структура вирусов растений и ряда вирусов человека и животных. Бактериофаги, как и другие вирусы, несут свою генетическую информацию в форме ДНК либо РНК. Большинство бактериофагов имеют хвостики, кончики которых прикреплены к конкретным рецепторам, таким как молекулы углеводов, белков и липополисахаридов на поверхности бактерии-хозяина. Бактериофаг впрыскивает свою нуклеиновую кислоту в хозяина, где он использует генетический механизм хозяина, чтобы реплицировать свой генетический материал, и считывает его, чтобы сформировать новый фагокапсульный материал для создания частичек нового фага. Число фагов, произведенных в течение единичного цикла инфекции (размер выхода), варьирует между 50 и 200 новыми фаговыми частицами.

Лизогенизация бактерий сопровождается изменением их морфологических, культуральных, ферментативных, антигенных и биологических свойств. Так, например, нетоксигенные штаммы коринебактерий дифтерии в результате лизогенизации превращаются в токсигенные.

Практическое использование фагов

Фаготерапия (применение бактериальных вирусов для лечения бактериальных инфекций) была проблемой, весьма интересующей ученых еще 60 лет назад. Открытие пенициллина и других антибиотиков в 1940-х гг. обеспечило более результативный и многосторонний подход к подавлению вирусных заболеваний и спровоцировало к закрытию работ в данной области.

В связи с катастрофически возрастающей антибиотикорезистентностью и отсутствием в ближайшей перспективе новых антибактериальных средств возродился активный интерес к фаготерапии.

Научные данные последних десятилетий доказывают, что в отличие от антибиотиков препараты бактериофагов имеют следующие положительные качества:

Размножаясь, они самостоятельно регулируют свою численность (увеличивая или уменьшая ее), поскольку размножаются только до тех пор, пока имеются чувствительные бактерии, а затем постепенно элиминируются из организма и окружающей среды;
они гораздо более специфичны, чем большинство антибиотиков; будучи нацелены на конкретные проблемные бактерии, вызывают гораздо меньшее повреждение нормального микробного баланса организма. Бактериальный дисбаланс, или «дисбиоз», вызванный лечением многими антибиотиками, может привести к серьезным вторичным инфекциям с участием достаточно резистентных бактерий, увеличивающим затраты на лечение и летальность. Специфические проблемы, возникающие в результате, включают инфекции, вызванные псевдомонадами, трудно поддающиеся лечению, и Clostridium difficile, причину серьезной диареи и псевдомембранозного колита;
фаги имеют возможность использовать в качестве мишеней рецепторы на бактериальной поверхности, участвующие в патогенезе, а это означает, что вирулентность любых резистентных к ним мутантов ослаблена;
в отношении фаговой терапии описано мало побочных эффектов;
фаговая терапия была бы особенно применима для лиц с аллергией к антибиотикам;
должным образом селекционированные фаги можно легко использовать профилактически, способствуя предотвращению бактериальных заболеваний у людей или животных при контакте с микробами, либо для санации больниц и борьбы с госпитальными инфекциями;
фаг можно использовать либо независимо, либо в сочетании с другими антибиотиками, с целью уменьшения вероятности развития резистентности бактерий;
фаги не воздействуют на нормофлору кишечника и препараты эубиотиков и протобиотиков, что дает возможность для их совместного применения.

Обладая широким спектром антибактериальной активности и клинической эффективности, бактериофаги эффективны против лекарственно-устойчивых организмов, что предоставляет возможность расценивать их как аналоги или заменители антибиотиков и средства противосептической терапии.

Фаготерапия может использоваться профилактически с целью борьбы с распространением инфекционного заболевания там, где источник идентифицирован на ранней стадии, или там, где вспышки случаются внутри сравнительно закрытых организаций, таких как школы или детские сады.

Активность лечебно-профилактических бактериофагов при инфекционных болезнях пищеварительной системы, гнойно-септических заболеваниях кожных покровов, кровеносной системы, дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата, мочеполовой системы (более 180 нозологических единиц заболеваний, вызванных бактериями Klebsiella, Escherichiae, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Serratia, Enterobacter) довольно высока – от 72 до 90% – и часто является единственным эффективным лечебным средством. Также это касается штаммов больничного происхождения, характеризующихся множественной устойчивостью к антибиотикам.

Препараты бактериофагов

Лечебно-профилактические препараты бактериофагов составлены из поликлональных патогенных бактериофагов обширной сферы действия, действенных относительно антибиотикоустойчивых бактерий. По составу различают поливалентные (активные по отношению к различным видам и сероварам одного возбудителя) и комбинированные (с содержанием фагов к нескольким возбудителям) бактериофаги, что позволяет получить лечебный эффект при наличии микробных ассоциаций. ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава России выпускает большой спектр лекарственных бактериофагов: стафилококковый, стрептококковый, коли, протейный, синегнойный, клебсиеллезный, брюшнотифозный, дизентерийный, сальмонеллезный. Имеются и их комбинированные формы: колипротейный бактериофаг, интести бактериофаг (смесь стерильных фильтратов фаголизатов бактерий: Shigella Flexneri 1-6 серогруппы В, Sonnei серогруппы D; Salmonella paratyphi A,B, Typhimurium, Choleraesuis, Oranienburg, Enteritidis, наиболее распространенных серологических групп E. coli – 0111, 055, 026, 125, 0119, 0128, 018, 044, 025, 020, Proteus (vulgaris, mirabilis), Staphylococcus, Pseudomonas, Enterococcus – титр фага не менее 1 х 106).

Препараты бактериофагов представляют собой стерильный фильтрат бактериальных фаголизатов, их прописывают для применения внутрь, местно для орошения повреждений и слизистых, введения в полости матки, мочевого пузыря, уха, придаточных пазух, а также в дренированные полости – брюшную, плевральную, а также в полости нарывов и гнойников после удаления экссудата. Бактериофаги способны стремительно проникать в кровоток, лимфатическую систему, а удаляются из организма вместе с мочой. Соответствие препаратов бактериофагов нынешней атиологической структуре возбудителей достигается производством штаммов, или штаммов-продуцентов, или синтезированного материала, не подлежащего каким-либо трансформациям. Такая пластичность бактериофаговых препаратов обеспечивает продолжительный эффект первичной фагоустойчивости возбудителей. Применение бактериофагов для лечения инфекционных заболеваний инициирует факторы специфического и неспецифического иммунитета, что в особенности результативно для терапии длительных инфекционных заболеваний, возникших в результате ослабления иммунитета на фоне депрессивного расстройства при бактерионосительстве. Научными исследованиями, во время клинических наблюдений, методом эксперимента выявлена несостоятельность плазмид передавать антибиотикам иммунитет к токсигенности профилактико-терапевтическим препаратам бактерионосительства, потому что они являются поликлональными комплексами вирулентных бактериофагов.

При использовании бактериофагов в крупных клиниках целесообразно включать в состав производственных штаммов, на которых готовятся коммерческие препараты, госпитальные штаммы возбудителей гнойно-воспалительных заболеваний, характерных для данного стационара. Отечественными неонатологами показана высокая эффективность фаготерапии гнойно-септических инфекций у детей раннего возраста. Помимо литического действия на микробы, отмечают их значение в механизме антитоксического, клеточного и гуморального иммунитета. Изучение возможности применения бактериофагов как альтернативы антибиотикотерапии для лечения острой кишечной инфекции (ОКИ) у детей в возрасте до 3 лет, проводимое на кафедре детских инфекционных болезней КНМУ, показало высокую эффективность поливалентного Интести-бактериофага. Был сделан вывод о возможности проведения этиотропной терапии поливалентным Интести-бактериофагом без включения антибиотиков больным ОКИ в легкой и средне-тяжелой форме даже в условиях общего кишечного отделения.

Дисбиоз как актуальная проблема у детей

В последние годы актуальной задачей в педиатрии остается рациональная фармакотерапия дисбиозов различного генеза. В особенности актуальна проблема дисбиоза кишечника у детей раннего возраста. Результаты современных исследований свидетельствуют о наличии дисбактериоза кишечника I-II степени у 50% здоровых детей грудного возраста, III-IV степени - у 20-25% детей. Нарушения микробиоценоза кишечника наблюдают практически при всех заболеваниях детского возраста. При формировании дисбактериоза усугубляется общее состояние пациента, снижается резистентность организма к инфекционным и антигенным агентам, толерантность к пищевым продуктам. Все это создает фон для более тяжелого течения заболеваний, возникновения осложнений, перехода острых форм в хронические. Дети первого полугода жизни особенно подвержены дисбиозу, что обусловлено транзиторной недостаточностью ферментов (в основном лактазы), незрелостью вегетативной нервной системы (ВНС), регулирующей моторику кишечника, несформированностью иммунных механизмов.

Основными причинами возникновения дисбиоза кишечника в детском возрасте являются:

Несвоевременное начало и неправильное ведение лактации;
ранний переход и нерациональное искусственное вскармливание на первом году жизни ребенка и нарушение режима питания  в старшем возрасте;
острые кишечные инфекции и заболевания пищеварительного канала неинфекционного характера;
нерациональное применение антибиотиков и других химиотерапевтических препаратов;
аллергическая предрасположенность;
снижение естественной резистентности организма.

Лечение пациентов с дисбиозом кишечника следует проводить дифференцированно и начинать с выявления основного заболевания, без лечения которого признаки дисбиоза рецидивируют. Длительность одного курса лечения детей индивидуальна и колеблется от 10 сут. до 1,52 мес. Повторные курсы проводят после промежуточного бактериологического контроля (исследование кала) не ранее, чем через 2 нед. после окончания курса терапии. Суммарная длительность восстановления (до уровня устойчивой клинической компенсации) зависит от многих сопутствующих факторов и составляет 69 мес.

В современной детской гастроэнтерологии используется широкий арсенал препаратов для коррекции нарушенного микробиоценоза кишечника. В клинической практике педиатры и гастроэнтерологи для коррекции дисбиоза всe чаще используют бактериофаги. Применяют коли-протейный, стафилококковый, синегнойный, поливалентный дизентерийный, сальмонеллезный, комбинированный (смесь стафилококкового, стрептококкового, коли, синегнойного, протейного бактериофагов), поливалентный пиобактериофаг, интестифаг и др. Применение специфических бактериофагов позволяет оптимальным образом осуществить селективную деконтаминацию, проводимую при ряде патологических состояний с целью санирующего эффекта, а также для восстановления нормального микробиоценоза. Являясь безвредным биологическим методом лечения, бактериофаготерапия может применяться у детей раннего возраста. Для получения положительных результатов использования бактериофагов необходимо предварительное исследование чувствительности к ним микроорганизмов.

Коли-протейный бактериофаг жидкий мы применяем при лечении детей с дисбиозом, обусловленным энтеропатогенной кишечной палочкой (эшерихией) и протеем (мирабилис или вульгарным). Бактериофаг назначаем внутрь или в клизме. Суточная доза препарата для применения внутрь: детям в возрасте до 6 мес. 5 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме вместо одного из приемов через рот; от 6 мес. до 1 года 1015 мл 2 раза в сутки внутрь и 20 мл 1 раз в сутки в клизме; в возрасте 13 лет 1520 мл 2 раза в сутки внутрь и 40 мл 1 раз в сутки в клизме; старше 3 лет 20 мл 2 -3 раза в сутки внутрь и 40-60 мл 1 раз в сутки в клизме. Внутрь бактериофаг назначают за 1-1,5 ч до еды. Детям первого месяца жизни бактериофаг разводят кипяченой водой в 2 раза. Детям старше 6 мес. за 5-10 мин до введения препарата дают 10-20 мл (в зависимости от возраста) 2-3%-ного раствора натрия гидрокарбоната для нейтрализации желудочного сока. Курс лечения составляет 5-10 сут. в зависимости от степени выраженности дисбиотических нарушений.

В клизме препарат целесообразно применять при отсутствии синдрома мальабсорбции: детям до 6 мес. - 20 мл, от 6 мес. до 3 лет - 30-40 мл, старше 3 лет - 40–50 мл. Препарат вводят 1 раз в сутки 23 курсами продолжительностью 3-4 сут. С интервалом между курсами 3 сут. Противопоказаний к применению препарата нет. Назначение бактериофага не исключает применения других ЛС.

Стафилококковый бактериофаг жидкий мы назначаем внутрь в суточной дозе: детям до 6 мес. - 20 мл, 6 мес. - 3 года - 40 мл, старше 3 лет - 100 мл. Вводят в 2 приема, натощак, за 1,5-2 ч до еды. В клизме в этих же дозах следует вводить 1 раз в сутки по той же схеме.

Поскольку мы в реальной клинической практике при дисбиозах встречаемся с одновременным ростом различных представителей патогенной микрофлоры, важно назначение в подобных случаях с учетом данных бактериологических исследований комбинированных бактериофагов - смеси стафилококкового, стрептококкового, коли, синегнойного, протейного бактериофагов. Их назначают детям в возрасте до 3 лет по 3-5 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме; старше 3 лет - 5-10 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме. Внутрь назначают за 1 ч до еды. Возможно дополнительное введение комбинированного фага в высокой клизме по 5-20 мл. Курс лечения 5-15 сут.

Интестифаг содержит фаголизаты кишечной палочки, шигеллезы сальмонелл, УПМ. Назначают внутрь за 1 ч до еды детям в возрасте до 3 лет по 3-5 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме; детям старше 3 лет - по 5-10 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме. Курс лечения 5-6 сут.

Поливалентный пиобактериофаг, или секстифаг - смесь фаголизатов кишечной палочки, клебсиеллы, синегнойной палочки, стафилококка, стрептококка, протея. Данный препарат отличается наиболее высокой степенью очистки от бактериальных метаболитов, что значительно улучшает его вкусовые качества и делает средством первого выбора у детей до года. Назначают: детям в возрасте до 3 лет - 3-5 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме; старше 3 лет - 5-10 мл 3 раза в сутки внутрь и 10 мл 1 раз в сутки в клизме. Внутрь применяют за 1 ч до еды. Курс лечения 5-15 сут.

Применение фагов предшествует назначению кислотообразующих препаратов (пребиотиков, пробиотиков и др.).

Заключение
Препараты бактериофагов эффективны при лечении болезней, вызванных антибиотикоустойчивыми штаммами микроорганизмов, в частности при лечении паратонзиллярных гнойников, воспалений пазух носа, а также гнойно-септических инфекций, реанимационных больных, хирургических заболеваний, циститов, пиелонефритов, холециститов, гастроэнтероколитов, дисбактериоза кишечника, воспалительных заболеваний и сепсиса новорожденных. При обширно распространенном формировании стабильности к антибиотикам у патогенных бактерий необходимость в новых антибиотиках и альтернативных технологиях контроля за микробными инфекциями завоевывает все большую значимость. Бактериофагам, вероятно, еще предстоит исполнить свою роль в лечении инфекционных заболеваний как при их независимом применении, так и в сочетании с антибиотико-терапией.

Литература
1. Антибиотики-убийцы: [история открытия, польза и вред, противопоказания, ищем замену, когда нет выхода]. М.: Эксмо, 2007.
2. Приворотский В.Ф., Лупова Н.Е., Шильникова О.В. Логика построения корригирующих медикаментозных программ нарушенного микробиоценоза кишечника у детей // РМЖ. 2007. №1. С. 6–9.
3. Бельмер С.В. Антибиотик-ассоциированный дисбактериоз кишечника // РМЖ. 2004. Т. 12. №3. С. 148–151.
4. Методы нормализации пищеварения у детей с дисбактериозом: пособие для врачей / под ред. академика РАМН А.А. Баранова. М., 2005. С. 38–39.
5. Заболевания кишечника. Справочник для практических врачей «Ремедиум-врач». М.: ООО «Издательство «Ремедиум». С. 74–76.
6. Государственный реестр лекарственных средств. М.: МЗиСР (интернет версия www.drugreg.ru) .
7. Нижевич А.А., Хасанов Р.Ш., Нуртдинова Н.М., Очилова Р.А., Логиновская В.В., Калметьева Л.Р. Антибиотик-ассоциированный дисбактериоз кишечника у детей // РМЖ. 2007. №1. С. 12–15.
8. Щербаков П.Л., Цветков П.М., Нечаева Л.В. Профилактика диареи, связанной с приемом антибиотиков у детей // Вопросы современной педиатрии. 2004. Т. 3. №2.
9. Корман Д.Б. Основы противоопухолевой химиотерапии. М.: Практическая медицина, 2006.
10. Зеленин К.Н. Возникновение и развитие химиотерапии.
11. Урсова Н.И. Дисбактериоз кишечника у детей: руководство для практических врачей / под ред. Г.В. Римарчук. М.: «Компания БОРГЕС», 2006.
12. Ларчини Д., Паренти Ф. Антибиотики / пер. с англ. Ю.В. Дудника. М.: Мир, 1985.
13. Клинико-иммунологическая эффективность иммунобиологических препаратов / под ред. М.П. Костинова и И.В. Медуницына. М.: Миклош, 2004. С. 195–206.
14. Стент Г. Молекулярная биология вирусов бактерий / пер. с англ. М., 1965.
15. Хейс У. Генетика бактерий и бактериофагов / пер. с англ. М., 1965.
16. Шлегель Г. Общая микробиология / пер. с нем. М., 1987. С. 142.

История открытия бактериофагов Одним из первых, кто наблюдал и детально описал явление лизиса у бактерий, был один из основоположников отечественной медицинской микробиологии - Н. Ф. Гамалея. В 1896 - 1898 гг. появились его работы, посвященные изучению явления лизиса у сибиреязвенной палочки. Фактор, вызвавший лизис этой бактерии, он назвал бактериолизином. Название «феномен Туорта» связано с именем английского микробиолога Туорта, который в 1915 г. описал явление перевиваемого лизиса у стафилококков и высказал предположение о вирусной природе этого явления. Для развития исследований в области бактериофагии особое значение имели работы французского ученого Д’Эрелля. В 1917 г. он сообщил, что из фекальных масс больных дизентерией ему удалось выделить особый литический фактор (вирус), способный проходить через бактериальные фильтры, размножаться на дизентерийных бактериях и вызывать при этом их лизис. Для обозначения этого вируса Д’Эрелль впервые предложил название бактериофаг. Кроме названия бактериофаг, или (сокращенно) фаг, в литературе, особенно в более старой, можно встретить также следующие: бактериофагический лизин, феномен Д’Эрелля, феномен Туорта, феномен Д’Эрелля - Туорта.

Бактериофаги Для обозначения фагов (вирусов микроорганизмов), вызывающих лизис актиномицетов, применяется термин актинофаг, микобактерий- микофаг, кишечной палочки - колифаг, водорослей - цианофаг и т. д. Много внимания уделяется изучению фагов, активных против патогенных бактерий: дизентерийной, брюшнотифозной, дифтерийной палочек, стафилококков с целью выяснения возможности использования их для лечения и профилактики инфекционных заболеваний. Фаги отличаются специфичностью, т. е. они способны лизировать только определенные виды и (варианты) фаготипы бактерий. Поэтому такие фаги, названные видовыми и типовыми, успешно применяются при дифференциации и внутривидовом типировании бактерий. Созданы специальные музеи типовых фагов. Фаги оказались моделью для решения ряда теоретических и практических вопросов общей биологии, генетики, молекулярной биологии, биохимии, а также медицины, ветеринарии и вирусологии. В последние годы проблема бактериофагии фактически превратилась в самостоятельную область биологии со своими специфическими разделами.

Распространение фагов В настоящее время найдены, фаги, лизирующие клетки микроорганизмов, принадлежащих ко всем систематическим группам, как патогенных для человека, животных и растений, так и сапрофитных (непатогенных). В последние годы найдены фаги, активные против грибов родов пенициллов, аспергиллов и других, а также против некоторых дрожжей. Вирус удалось выявить и у тех видов пенициллов, которые применяются в промышленности для получения пенициллина. Не выявлены вирусы, активные против простейших, а также спирохет.

Фаги пятого морфологического типа, частица состоит из головки и длинного отростка чехол которого не способен сокращаться. 1, 2 — увел. X 225 000, 3 — увел. X

Фаг шестого морфологического типа, частица состоит из головки и длинного отростка, чехол которого способен к сокращению. Увел. около 400 000.

Типы НК бактериофагов Все известные фаги второго морфологического типа РНК-овые. Среди фагов третьего морфологического типа встречаются как РНК-овые, так и ДНК-овые формы. Фаги остальных морфологических типов - ДНК-овые.

Трансдукция (перенос) При размножении определенных умеренных фагов на чувствительных к ним культурах фаговая частица захватывает какой-нибудь фрагмент генетического материала данной клетки. При воздействии этим же фагом на другую чувствительную к нему культуру он передает новой культуре захваченный фрагмент. Культура, от которой фаг переносит генетический материал, получила название донора, а культура, приобретающая генетический материал, - реципиента. При трансдукции фаг играет роль механического переносчика; лизогенизация клетки не обязательна. Один и тот же фаг может переносить разные гены и свойства. Трансдукция происходит редко: из одного и более миллионов фаговых частиц только одна способна осуществлять трансдукцию. При помощи трансдукции удавалось перенести от клеток-доноров клеткам-реципиентам различные свойства: токсичность, устойчивость к антибиотикам, способность продуцировать определенные ферменты, антигенные и другие свойства.

Лизогенная конверсия В отличие от трансдукции, при которой фаг выступает в роли механического переносчика генетического материала, при лизогенизации нуклеиновая кислота фага является тем генетическим материалом, который в виде профага интегрируется в генетический материал клетки. Наиболее детально лизогенные конверсии изучены у дифтерийной палочки и сальмонелл. Дифтерийная палочка содержит три разных фага. Оказалось, что только один из них (фаг бета) влияет на образование этой культурой токсина. При отсутствии в клетке фага бета культура не продуцирует токсина. Если нетоксичную дифтерийную культуру лизогенизировать фагом бета, то она становится токсигеннной

Фагоиндикация и фаготипирование бактерий Типовые фаги применяются для фаготипирования культур. Есть специальные коллекции типовых фагов, активных против патогенных микроорганизмов. Эти фаги позволяют установить источники ряда инфекций. При помощи видовых специфических фагов можно установить наличие определенных видов патогенных и условно-патогенных микробов в объектах окружающей среды, в воде, в выделениях кишечника и других видах материалов от человека и животных.

В процессе идентификации чистой культуры используют видовые и типовые бактериофаги а. Видовые бактериофаги используются для фагоиндикации. Выделенную чистую культуру засевают газоном на агаризованную питательную среду и наносят на него каплю определенного видового бактериофага. Если культура относится к искомому виду, то в месте нанесения капли наблюдается лизис культуры, если фаг не соответствует культуре, в месте нанесения капли фага будет наблюдаться бактериальный рост. Иногда после нанесения бактериофага чашку Петри наклоняют, давая капле стечь в краю чашки (из-за чего этот метод называют «стекающая капля»). б. Типовые бактериофаги используются для фаготипирования.

Лечебное использование фагов Имеются данные, показывающие несомненную эффективность фагов при лечении дизентерии и холеры. Во время Великой Отечественной войны некоторые хирурги успешно применяли фаги для борьбы с нагноением ран. Бактериофаги выпускают в жидком виде, в виде таблеток и спреев. Способы применения – аппликационно, введение в полости, ректально и перорально. Возможные области применения бактериофагов в медицинской отрасли более чем обширны. Это гастроэнтерология, урология, гинекология, отоларингология, пульмонология, хирургия. Вместе с этим накопились многочисленные данные об отсутствии лечебного эффекта применении фагов. Одна из основных причин низкой эффективности или полного отсутствия лечебного эффекта заключается в неумелом подборе фагов для лечебных целей. Одна и та же болезнь, например дизентерия, может вызываться различными видами и серотипами дизентерийных бактерий. Фаги, активные против одних дизентерийных бактерий, совершенно не влияют на другие. Это не всегда учитывалось в должной мере приготовлении фаговых препаратов для лечения определенных заболеваний. В последние годы фаги для лечебных целей применяются редко. Определенное влияние на отрицательное отношение к использованию фагов в лечебных целях сыграло не только непостоянство результатов, но и появление многочисленных антибиотиков и химиотерапевтических препаратов.

Лечебное использование фагов Фаготерапия — это применение бактериофагов (видовых, смеси видовых или поливалентных) для лечения бактериальных инфекций. С целью лечения бактериофаги применяются местно (в виде орошения пораженной поверхности, введения в локальный очаг патологического процесса и т. п.), так как парентеральный путь приводит к развитию иммунного ответа на чужеродный фаговый белок. Если лечебный бактериофаг применяют перорально (для лечения кишечных инфекций), то целесообразно использовать таблетированную форму препарата, покрытую кислотоустойчивой оболочкой, растворяющейся в щелочной среде кишечника – бактериофаги очень чувствительный к низкому р. Н и быстро инактивируются в кислой среде желудка. Фагопрофилактика – использование бактериофагов для профилактики некоторых бактериальных инфекций. В настоящее время применяется для экстренной профилактики брюшного тифа и дизентерии. Под экстренной профилактикой понимается комплекс мероприятий для предотвращения развития болезни до и/или непосредственно после инфицирования.

Лечебно-профилактическое применение фагов Найдены бактериофаги к возбудителям: синегнойной инфекции, дизентерийной, клебсиелезной, сальмонелезной, стафилококковой, стрептококковой, коли, брюшного тифа, чумы, холеры, а также к бактериям рода Псевдомонас, Протей, Эшерихия и других. Всего найдено около ста видов фагов. Прежде чем включать бактериофаги в курс лечения, врач должен уметь их выбирать и комбинировать в зависимости от найденных при обследовании видов и штаммов бактерий.

Лечебное применение фагов При моноинфекциях: Кишечная палочка (бактериофаги: Колипротейный, Коли, Пиобактериофаг поливалентный, Пиобактериофаг комбинированный, Интести-бактериофаг и их формы в таблетках); Энтерококк (Интести-бактериофаг); Стафилоккок (бактериофаги: Стафилококковый, Интести, Пиобактериофаг поливалентный, Пиобактериофаг комбинированный и их формы в таблетках); Стрептококк (бактериофаги: Стрептококковый жидкий, Пиобактериофаг комбинированный жидкий, Пиополифаг в таблетках); Синегнойная палочка (бактериофаги: Псевдомонас аэругиноза жидкий, Пиобактериофаг комбинированный жидкий, Пиобактериофаг поливалентный очищенный жидкий, Пиополифаг в таблетках, Интести); Клебсиелла пневмонии (бактериофаги: Клебсиелл пневмонии, Клебсиелл поливалентный, Пиобактериофаг поливалентный очищенный жидкий); Протей мирабилис и вульгарис (бактериофаги: Протейный жидкий, Колипротейный жидкий, Колипротеофаг в таблетках, Пиобактериофаг комбинированный жидкий, Пиобактериофаг поливалентный очищенный жидкий, Пиополифаг в таблетках, Интести).

Лечебное применение фагов При сочетанных инфекциях: Энтеропатогенная кишечная палочка, Протей вульгарис и мирабилис (Бактериофаг колипротейный жидкий, Колипротеофаг в таблетках); Энтеропатогенная кишечная палочка, Протей вульгарис и мирабилис, Стафилококк, Энтерококки, Синегнойная палочка (Интести — бактериофаг жидкий); Энтеропатогенная кишечная палочка, Протей вульгарис и мирабилис, Стафилококк, Стрептококк, Синегнойная палочка (Пиобактериофаг комбинированный жидкий, Пиополифаг в таблетках).

Бактериофаготерапия в стоматологии: Методические рекомендации для врачей-стоматологов. – Пермь, 2010. – 17 с. (Бондаренко, Е. А. , Гилёвой О. С. , Либик Т. В. , Гибадуллиной Н. В.). Лекарственный ФП «Секстафаг» рекомендуется к практическому применению в качестве базового антимикробного и противовоспалительного средства в комплексе лечения отдельных форм гингивита (катарального и язвенного) и пародонтита различной степени тяжести; при составлении рациональных лечебно-гигиенических программ для больных с ВЗП. Рациональный подход к выбору оптимальных методик ТФ определяется клинико-топографическими особенностями ВЗП. Для лечения различных форм гингивита рекомендовано использовать монофаготерапию, для лечения пародонтита – комбинированную фаготерапию. Перед проведением ТФ пациентам проводится профессиональная гигиена полости рта и осуществляется рациональный подбор средств индивидуальной гигиены. Топическая монофаготерапия основана на местном применении жидкой формы лекарственного препарата «Секстафаг» у больных с гингивитом, заключается в апплицировании ФП на ткани десны с помощью индивидуальной зубо-десневой капы в клинических условиях. В домашних условиях пациентам рекомендуется дополнительно 2 раза в день, после приема пищи и гигиенических процедур проводить полоскания полости рта 20 мл р-ра ФП. Курс лечения 3 -4 процедуры, проводимых в клинических условиях через день. Комбинированная ФТ рекомендуется в качестве базовой фармакотерапии в комплексном лечении больных пародонтитом и предполагает последовательное использование ФП «Секстафаг» с избирательным антимикробным действием и антибактериального препарата с направленным действием в отношении истинных пародонтопатогенов («Диплен-дента М» с метронидазолом). Методика комбинированной ФТ предполагает введение жидкой лекарственной формы ФП «Секстафаг» в пародонтальные карманы на 15 минут при помощи зубной нити Superfloss методом «косички» с последующей фиксацией на наружной стенке кармана гидрофильной поверхности пленки «Диплен-дента М» размером 1× 3, 1× 5, 1× 7 мм – в зависимости от глубины кармана. Процедура комбинированной ФТ проводится в клинических условиях, через день. Курс лечения 4 -12 процедур, в зависимости от степени тяжести пародонтита. Для введения ФП в труднодоступные пародонтальные сегменты рекомендуется использовать ирригатор для полости рта в режиме моноструи.

Эта статья, словно доклад по биологии для 5 класса о вирусах бактериофагах, поможет читателю узнать основную информацию о данных внеклеточных формах жизни. Здесь мы рассмотрим их таксономическое расположение, особенности строения и жизнедеятельности, проявлении себя при взаимодействии с бактериями и т. д.

Введение

Всем известно, что универсальным представителем единицы жизни на планете Земля является клетка. Однако рубеж между девятнадцатым и двадцатым веками стал эпохой, во время которой был открыт целый ряд болезней, поражающих животных, растения и даже грибы. Анализируя данное явление и учитывая общую информацию о заболеваниях человека, ученые поняли, что существуют организмы, которые могут иметь природу неклеточного характера.

Такие существа имеют чрезвычайно малые размеры, а потому способны проходить сквозь мельчайший фильтр, не задерживаясь при этом там, где даже самая маленькая клетка могла бы остановиться. Это обусловило открытие вирусов.

Общие данные

Прежде чем рассмотреть представителей вирусов - бактериофагов, - ознакомимся с общими сведениями о данном царстве таксономической иерархии.

ДНК (РНК), принадлежащая вирусу, попав внутрь клетки-носителя, начинает взаимодействовать с наследственности так, что сама клетка начинает неконтролируемый процесс синтеза специфического ряда белков, зашифрованных в нуклеиновой кислоте самого возбудителя болезни. Далее происходит репликация, выполняемая непосредственно уже самой клеткой, и таким образом начинается процесс сборки новой вирусной частички.

Бактериофаг

Кто такие вирусы бактериофаги? Это особая форма жизни на Земле, которая избирательно проникает в клетки бактерий. Размножение чаще всего происходит внутри носителя, а сам процесс приводит к лизису. Рассматривая строение вирусов на примере бактериофагов, можно заключить, что они состоят из оболочек, образованных белками, и имеют аппарат по воспроизведению наследственности в виде одной цепочки РНК или двух цепей ДНК. Общее значение числа бактериофагов приблизительно соответствует всей численности бактериальных организмов. Данные вирусы принимают активное участие в химическом обороте веществ и энергии в природе. Обуславливают множество проявлений признаков у бактерий и микробов, развитых или развивающихся в ходе эволюции.

История открытия

Исследователь бактериологии Ф. Туорт создал описание инфекционного заболевания, которое предложил в статье, выпущенной в 1915 году. Данная болезнь поражала стафилококки и могла проходить сквозь любые фильтры, а также могла транспортироваться из одной колонии клеток в другие.

Микробиолог родом из Канады Ф. Д"Эрелль совершил открытие бактериофагов в сентябре 1917 года. Их обнаружение было сделано независимо от трудов Ф. Туорота.

В 1897 г. Н. Ф. Гамалея стал наблюдателем явления лизиса бактерии, который протекал под воздействием процесса прививки агента.

Значение

Строение вирусов на примере бактериофага может нам о многом сказать, особенно для взаимодействия с другой информацией, которой располагает о них человек. Например, они являются, предположительно, самой древней формой вирусных частиц. Количественный анализ указывает нам на то, что их популяция имеет более 10 30 частиц.

В природе их можно обнаружить там же, где обитают и бактерии, к которым они могут проявлять чувствительность. Так как рассматриваемые организмы определяются по месту обитания, предпочтениями бактерий, которых они поражают, то, следовательно, лизирующие почвенных бактерий (фаги) будут жить в почве. Чем больше в субстрате содержится микроорганизмов, тем больше там и необходимых фагов.

В действительности каждый бактериофаг воплощает в себе одну из основных элементных единиц генетической подвижности. Используя трансдукцию, они обуславливают возникновение новых генов в наследственном материале бактерии. За секунду может произойти инфицирование около 10 24 бактериальных клеток. Такая форма ответа на вопрос о том, какие вирусы называются бактериофагами, открыто показывает нам способы распределения наследственной информации, происходящие между бактериальными организмами из общей среды обитания.

Особенности строения

Отвечая на вопрос, какое строение имеет вирус бактериофаг, можно заключить, что их можно различать в соответствии с химической структурой, по виду нуклеиновой кислоты (н. к.), морфологическим данным и форме взаимодействия с бактериальными организмами. Величина такого организма может быть в несколько тысяч раз меньше самой микробной клетки. Типичный представитель фагов образован головкой и хвостом. Длина хвостового отдела может в два-четыре раза превышать величину диаметра головки, в которой, кстати говоря, располагается генетический потенциал, принявший форму цепи ДНК или РНК. Здесь также находится фермент - транскриптаза, погруженный в неактивное состояние и окруженный оболочкой из белков или липопротеинов. Она обуславливает хранение генома внутри клетки и называется капсидом.

Особенности строения вируса бактериофага определяют его хвостовой отсек как трубку из белков, которая служит продолжением оболочки, составляющей головку. В области хвостового основания располагается АТФаза, регенерирующая энергетические ресурсы, расходуемые на процесс инъекции генетического материала.

Систематические данные

Бактериофаг - это поражающий бактерии вирус. Именно так его классифицирует систематика в таблице иерархического порядка. Присвоение им звания в этой науке было обусловлено обнаружением огромного количества данных организмов. В настоящее время эти вопросы решает МКТВ (ICTV). В соответствии с Международными стандартами классификации и распределением таксонов среди вирусов, бактериофаги различают по типу содержащейся в них нуклеиновой кислоты или морфологическим особенностям.

На сегодня можно выделить 20 семейств, среди которых лишь 2 принадлежит к содержащим РНК и 5 с наличием оболочки. Среди ДНК-вирусов лишь у 2 семейств имеется одноцепочечная форма генома. 9 (геном представляется нам в виде кольцевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты) и другие 9 с линейной фигурой. 9 семейств являются специфичными по отношению к бактериям, а другие 9 - к археям.

Влияние на бактериальную клетку

Вирусы бактериофаги, в зависимости от характера взаимодействия с клеткой бактерии, могут различаться на фаги вирулентного и умеренного типа. Первые способны увеличивать свое количество лишь при помощи литических циклов. Процессы, при которых происходит взаимодействие вирулентного фага и клетки, состоит из адсорбции на клеточной поверхности, внедрения в клеточную структуру, процессов по биосинтезу элементов фагов и их приведению в функциональное состояние, а также выход бактериофага за пределы хозяина.

Рассмотрим описание вирусов бактериофагов, опираясь на их дальнейшее воздействие в клетке.

Бактерии имеют на своей поверхности особые фагоспецифические структуры, представленные в виде рецепторов, к которым, собственно, и крепится бактериофаг. Используя хвост, фаг посредством ферментов, содержащихся на его завершении, разрушает оболочку в определенной локации клетки. Далее происходит его сокращение, вследствие которого ДНК вводится внутрь клетки. «Тело» вируса-бактериофага своей белковой оболочкой остается снаружи.

Инъекция, совершенная фагом, вызывает полное перестроение всех метаболических процессов. Синтез бактериальных белков, а также РНК и ДНК, завершается, а сам бактериофаг начинает процесс транскрибирования благодаря деятельности личного фермента, называемого транскриптазой, который активируется лишь после проникновения в клетку бактерии.

Как ранние, так и поздние цепи информационной РНК синтезируются после поступления их на рибосому клетки-носителя. Там же происходит процесс синтеза таких структур, как нуклеаза, АТФаза, лизоцим, капсид, отросток хвоста и даже ДНК-полимераза. Процесс репликации протекает в соответствие с полуконсервативным механизмом и осуществляется лишь при наличии полимеразы. Поздние белки образуются после завершения процессов по репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты. После этого начинается финальная стадия цикла, в котором происходит фаговое созревание. А также может происходить объединение с белковой оболочкой и образование зрелых частичек, готовых к инфицированию.

Циклы жизни

Вне зависимости от строения вируса бактериофага, все они имеют общую характеристику жизненных циклов. В соответствии с умеренностью или вирулентностью оба типа организмов схожи друг с другом в начальных стадиях влияния на клетку с одинаковым циклом:

• процесс адсорбции фага на особом рецепторе;
• введение инъекции нуклеиновых кислот в жертву;
• стартует совместный процесс репликации нуклеиновых кислот, как фага, так и бактерии;
• процесс клеточного деления;
• развитие лизогенным или литическим путем.

Умеренный бактериофаг сохраняет режим профага, следует лизогенному пути. Вирулентные представители развиваются в соответствие с литической моделью, в которой имеется ряд последовательных процессов:

Вирусы бактериофаги находят свое широкое применение в терапии антибактериального типа, которая служит альтернативой антибиотикам. Среди организмов, которые могут быть применимы, чаще всего выделяют: стрептококковых, стафилококковых, клебсиеллезных, коли, протейных, пиобактериофагов, полипротейновых и дизентерийных.

На территории РФ в медицинских целях зарегистрировано и применимо на практике тринадцать медикаментозных веществ, основанных на фагах. Как правило, такие способы борьбы с инфекциями применяются в том случае, когда традиционная форма лечения не приводит к значительным изменениям, что обуславливается слабой чувствительностью возбудителя к самому антибиотику или полному сопротивлению. На практике использование бактериофагов приводит к быстрому и качественному достижению желаемого успеха, но для этого необходимо присутствие биологической мембраны, укрытой слоем полисахаридов, сквозь которые антибиотикам проникнуть не удается.

Терапевтический тип применения представителей фагов не находит поддержания на Западе. Однако часто применяется для борьбы с бактериями, вызывающими пищевое отравление. Многолетние опыты по исследованию деятельности бактериофагов показывают нам, что наличие, например, в общем пространстве городов и сел обуславливает подвергание пространства профилактическим мерам.

Инженеры-генетики эксплуатируют бактериофагов, как векторы, при помощи которых осуществляется перенос участков ДНК. А также с их участием протекает передача геномной информации между взаимодействующими клетками бактерий.

Бактериофаги (фаги) (от греч. φάγος - пожирать) - вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего, бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис.

Бактериофагия - процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся очень часто их разрушением (от лат. bacteriophage - пожирающий бактерии).

1896 год - открытие бактериофагов Британским бактериологом Эрнестом Ханкин.

1898 год - бактериофаги исследованы российским ученым Николаем Гамалея. В этом же году фаги стали использовать при лечении ран и различных инфекций.

1920-е годы - Феликс Д"Эрель - канадский сотрудник Института Пастера (Париж) назвал бактериофаги «бактериофагами» и охарактеризовал их: «вирусы, размножающиеся в бактериях».

1940-е годы - везде, кроме СССР разработки бактериофагов вычеркнуты из числа перспективных исследований. В СССР исследования продолжаются.

Во всем мире популярность приобретает метод применения антибиотиков.

1980-е годы Эффективность лечения антибиотиками значительно понизилась. Бактерии выработали лекарственную устойчивость.

Интерес к фаговой терапии возобновился.

Начало 2000-х годов - Гленн Моррис - сотрудник Университета Мэриленд (США) совместно с НИИ бактериофагов, микробиологии и вирусологии в Тбилиси наладил испытания фаговых препаратов для получения лицензии на их применение в США.

Июль 2007 года- бактериофаги одобрены для использования в США.

На протяжении последних нескольких лет исследования свойств бактериофагов проводятся в России, Грузии, Польше, Франции, Германии, Финляндии, Канаде, США, Великобритании, Мексике, Израиле, Индии, Австралии.

Явление бактериофагии наблюдали многие ученые. Однако до появления краткой, но яркой статьи Туорта (1915) изучением этих явлений не занимались. Английский бактериолог Туорто писал острую инфекционную болезнь стафилококков, которая вызывала значительные изменения морфологии колоний. Инфекционный агент проходил через фильтры, и его можно было пассировать от одной колонии к другой. Туорт выдвинул несколько гипотез для объяснения этого явления, в том числе и гипотезу о фильтрующемся вирусе, аналогичном патогенным вирусам растений и животных. В замечательной статье Туорта заключена сущность современного взгляда на природу бактериофага, однако эта статья в свое время не привлекла внимания ученых, а Туорт не продолжил свою работу, может быть, потому, что служил в это время в армии.

В 1917 г. канадский бактериолог Феликс Д"Эрелль. работавший в институте Пастера в Париже, независимо от Туорта сообщил в печати об открытии «бактериофага». В ряде интересных работ он описал и правильно истолковал многие факты, касающиеся действия бактериофага, а в 1921 г. опубликовал свой классический труд по этому вопросу.

Под влиянием сообщения о том, что чума свиней вызывается синергическим действием микроба и вируса, Д"Эрелль занялся поисками доказательств подобной же смешанной этиологии бациллярной дизентерии человека.

Занимаясь изучением дизентерии, Феликс Д"Эрелль задумался над вопросом: почему возбудитель этой болезни, высевающийся в ее начале в большом количестве, в конце заболевания очень часто перестает выделяться? Заподозрив здесь действие какого - то агента, Д"Эрелль решил его обнаружить. С этой целью к свежей бульонной культуре дизентерийной палочки он стал добавлять по нескольку капель фильтрата испражнений больного. После одного из таких посевов Д"Эрелль и обнаружил этот агент по его способности разрушать дизентерийные бактерии. При добавлении к мутной бульонной культуре он вызвал ее просветление, а при добавлении к культуре, засеянной на плотную среду, появлялись прозрачные (стерильные) пятна - колонии. Способность вызывать такие пятна и размножаться при повторных посевах дали основание считать его живым корпускулярным агентом. Д"Эрелль назвал его Bacteriophagum intestinale, т. е. выделенный из кишечника пожиратель бактерий. Последующие наблюдения показали, что бактериофаги распространены повсеместно. Они встречаются всюду, где есть бактерии - в почве, воде, кишечном тракте человека и животных, гнойных выделениях и т. п. Особенно много фагов в сточных водах; из этого источника можно выделить практически любой фаг. Поскольку естественной средой обитания любого фага является микробная клетка, жизнь фагов связана с бактериями.

В период между 1920 и 1940 гг. было проведено очень много работ, посвященных изучению возможности применения бактериофагов с терапевтической целью. В большинстве случаев результаты оказались сомнительными или неутешительными, но при некоторых заболеваниях, например при холере, удалось получить терапевтический эффект. С открытием более действенных химиотерапевтических препаратов интерес к применению фага значительно уменьшился. Первоначальные надежды на эффективность применения фага в медицине послужили стимулом для проведения многих ценных работ, касающихся специфичности, иммуногенности, стабильности и изменчивости, а также других свойств бактериофагов. В списке литературы по фагу значатся имена многих известных бактериологов и иммунологов - Борде. Круц, Дёрр, А. Флеминг, Одюруа, Левадити, Праусниц, Топлн, но лишь немногие ученые посвятили всю свою деятельность изучению фагов. Кроме ДЭрелля, это были Ашешов. Бронфенбреннер, Флу, Грациа, Е. Вольман и Е. Вольман (старшие). Эти ученые, интересовавшиеся биологией бактериофагов и возможностью их практического применения, внесли большой вклад в учение о фагах. Затем изучением фага занялись ученые, которые сочетали в своей работе биологическую «интуицию» с применением современных количественных методов исследования: Бернет, Шлезингер, Эндрьюс.

Теория происхождения

В своей первой работе Туорт (1915), рассматривая природу открытого им тогда еще не имевшего названия литического фактора, задавался вопросом - подобен ли этот фактор бактериям, простейшим или фильтрующимся вирусам; не является ли он фильтрующейся стадией жизненного цикла пораженного микрококка или, быть может, это бактериальный фермент, образующийся аутокаталитически при разрушении продуцирующего его микроорганизма. Ряд более тщательно разработанных гипотез приведен в к ниге ДЭрелля (1926). Из них только две сохранили свое значение до настоящего времени: «теория предшественника» и «теория вируса». Живая полемика между сторонниками этих двух теорий длилась много лет; она явилась стимулом для проведения многочисленных экспериментальных работ и породила специальную терминологию.

Согласно теории предшественника, бактериофаги возникают эндогенно: они существуют в бактериях в виде предшественников, которые спонтанно или под влиянием какого-то воздействия превращаются в характерные литические вещества, подобно тому как трипсиноген превращается в трипсин. Эту теорию поддерживали Гильдемейстер (1921), Борде (1925), Нортроп (1939а), Крюгер и Скрибнер (1939), а также Феликс (1953). В большинстве случаев экспериментальное подтверждение этой точки зрения получали при изучении лизогенных бактерий, что и будет рассмотрено ниже.

Признание того факта, что умеренные фаги способны существовать в трех различных состояниях, служит основой для объединения теории предшественника и теории вируса. Эндогенный предшественник в лизогенных бактериях - это по сути дела профаг определенного умеренного фага. Возможность такого объединения противоположных взглядов ясно предвидели Вернет и Мак-Ки (1929). Правда, остается невыясненным, в какой степени теория предшественника приложима к объяснению инфекции экзогенными фагами.

Недавно проведенные исследования установили выраженное сходство между физическими, химическими и биологическими свойствами бактериофагов и других вирусов. Благодаря этому сходству бактериофаги часто использовались в качестве модели вирусов животных, как это и было, например, в работах по изысканию противовирусных антибиотиков. Хотя до некоторой степени это было оправдано, вряд ли можно проводить подобную аналогию дальше. Судя по данным, изложенным ниже, вполне возможно, что бактериофаги и другие вирусы произошли от совершенно разных предков. Тому факту, что в известных нам бактериофагах содержится ДНК, тогда как в некоторых типичных вирусах растений и животных содержится РНК, следует, пожалуй, придавать больше значения, чем упомянутому выше, скорее случайному, сходству между бактериофагами и вирусами.

В настоящее время общепризнано, что фаги образуют группу весьма разнообразных по своим свойствам специфических бактериальных вирусов - ультрамикробов, претерпевших длительную эволюцию, связанную с адаптацией и специализацией. Сам Д"Эрелль не полностью разделял эту точку зрения; он считал, что все бактериофаги относятся к одному виду, хотя и представленному большим числом разнообразных форм. Утверждая это, Д"Эрелль и многие другие противники вирусной теории игнорировали или отрицали наиболее веские доводы этой теории, вследствие чего, к сожалению, основные исследования по фагам в течение 10 или более лет оказались бесплодными.

В открытом Д’Эреллем литическом цикле столь ярко выявилась активность бактериофагов, что другие их свойства почти не изучались. И лишь в последние годы, с открытием нелитической фазы фага, в изучении фагов появилось новое направление. Не-которые штаммы бактериофага, попадая в чувствительную культуру бактерий, способны вступать с ней в тесные симбиотические отношения, при которых клетка-хозяин продолжает размножаться, неся в себе вирус в неинфекционном состоянии на протяжении бесконечного числа делений. Это тонко уравновешенная фаза размножения вируса, во время которой инфицированная клетка-хозяин и находящийся в ней профаг размножаются с одинаковой скоростью; данное явление получило название «лизогенности», или «лизогении». Теперь считают, что инфицирование, приводящее к лизогенности, вызывает модификацию генетического аппарата бактериальной клетки и часто приводит к изменению свойств бактерий; в качестве примера укажем на превращение авирулентного штамма дифтерийной бактерии в высокотоксигенный под влиянием заражения соответствующим фагом.

При определенных условиях некоторые бактериофаги поражают и убивают чувствительные бактерии, не вызывая лизиса и не размножаясь. В этом случае фаговая частица ведет себя как антибиотик, а не как вирус. Некоторые антибиотики, продуцируемые бактериями, например колнцины и пиоцины, действительно по ряду свойств напоминают бактериофаги.

Фаги атакуют
Отечественная история производства и применения бактериофагов

В нашей стране бактериофаги для нужд медицины производятся и применяются уже почти 80 лет: еще во время Великой Отечественной войны с их помощью удалось спасти жизнь тысячам раненых и предотвратить эпидемию холеры в осажденном Сталинграде перед знаменитой Сталинградской битвой. Появление и широкое распространение антибиотиков практически свело «на нет» производство бактериофагов в мире, поэтому в течение десятилетий СССР оставался единственной страной, где технологии производства фаговых препаратов не только продолжали развиваться, но были поставлены на промышленную основу.

И сегодня Россия остается мировым лидером по выпуску и терапевтическому применению этих эффективных и безопасных антибактериальных средств

Благодаря сотрудничеству двух великих ученых-микробиологов – француза Феликса д’ Эрелля и грузина Георгия Элиавы – в СССР в 1920-х гг. был создан первый и единственный в мире научно-исследовательский центр бактериофагологии. Несмотря на репрессии, в результате которых его первый директор Г. Г. Элиава был расстрелян, а часть сотрудников отправлены в ссылку, тбилисский Институт бактериофагов выстоял и продолжил свою работу, став ведущим мировым центром терапевтических исследований и производства этих бактериальных «киллеров».

Бактериофаги советского производства были впервые массово использованы в экстренных ситуациях, вызванных вспышками бактериальных инфекций в конце 1930-х гг. Так, в 1938 г. в нескольких районах Афганистана, граничащих с территорией СССР, разразилась эпидемия холеры. Чтобы предупредить распространение этого тяжелейшего бактериального заболевания, было решено использовать на пограничных территориях холерный бактериофаг. Фаговый препарат давали местному населению, добавляли в колодцы и водоемы. В итоге на советской территории не было зарегистрировано ни одного случая заболевания холерой.