Вирусы бактерий вызывающие их лизис

Обновлено: 28.03.2024

Быков А.С., Быков С.А.

ГОУ ВПО “Первый МГМУ им. И.М. Сеченова” Минздравсоцразвития РФ, Москва

Рассматриваются биологические свойства бактериофагов, данные об их структуре, разновидностях, механизмах действия. Представлена информация о препаратах бактериофагов против возбудителей кишечных инфекций, таких как интести-бактериофаг жидкий, бактериофаг дизентерийный поливалентный, бактериофаг сальмонеллезный, бактериофаг брюшнотифозный, бактериофаг колипротейный жидкий. Подчеркиваются безопасность, стабильность, специфичность бактериофагов и препаратов на их основе.

Бактериофаги (от слов “бактерия” и греч. phagos – пожирающий; БФ), или фаги, – специфические вирусы бактерий, вызывающие их лизис (разрушение клеток) или изменяющие их свойства. Они впервые были обнаружены микробиологами Ф. Туортом (1915) в Великобритании и Ф. д’Эрелем (1917) во Франции. Однако изучить их морфологию удалось только после изобретения электронного микроскопа.

Биология бактериофагов

Широкое распространение БФ в природе связано с повсеместным распространением их основных хозяев – бактерий. БФ могут поражать не только бактерии, но и грибы, и простейшие, поэтому их также называют фагами. По степени специфичности различают: поливалентные БФ, взаимодействующие с родственными видами бактерий; моновалентные БФ, взаимодействующие с бактериями определенного вида; типовые БФ, взаимодействующие с отдельными типами (вариантами) данного вида бактерий.

БФ состоят из белка – капсида, защищающего один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, одно или двунитевые). Различают БФ с длинным отростком, имеющие сокращающийся или несокращающийся чехол, а также БФ с короткими отростками, аналогами отростков, без отростков и нитевидные (рис. 1, 2). Размер БФ колеблется от 20 до 800 нм (у нитевидных форм). БФ, имеющие форму сперматозоида, достигают до 200 нм длиной, состоят из хвостового отростка и головки икосаэдрического типа, содержащей нуклеиновую кислоту. Капсид головки и чехол хвостового отростка БФ состоят из полипептидных субъединиц, уложенных по икосаэдрическому (головка) или спиральному (отросток) типу симметрии. Хвостовой отросток имеет внутри полую трубку (стержень), через которую при инфицировании нуклеиновая кислота фага проходит из головки в бактерию. Чехол отростка заканчивается шестиугольной базальной пластинкой с шипами, от которых отходят фибриллы (нити). Базальная пластинка и хвостовые фибриллы участвуют в прикреплении БФ к бактериальной ячейке. Не все БФ имеют базальные пластинки и хвостовые фибриллы. В зависимости от жизненного цикла БФ могут быть вирулентными (литическими) или умеренными.

Вирулентные (литические) БФ для внедрения в бактерию адсорбируются на специфических рецепторах клетки, в т. ч. на липополисахариде, липопротеине, тейхоевых кислотах, протеинах, или даже на пилях. Специфичность рецепторов означает, что БФ может инфицировать только определенные бактерии. Попав в бактерию, БФ репродуцируется, формируя 200–500 фаговых частиц, и вызывает гибель бактерии. Это продуктивный (литический) тип взаимодействия. БФ с сокращающимся чехлом адсорбируются на клеточной стенке с помощью фибрилл хвостового отростка. Чехол хвостового отростка сокращается, и стержень с помощью ферментов (лизоцима) как бы просверливает оболочку клетки. Через канал трубки БФ нуклеиновая кислота инъецируется из головки в бактериальную клетку, а капсид БФ остается снаружи бактерии (рис. 2). Нуклеиновая кислота БФ направляет синтез его ферментов. При этом инактивируются ДНК и РНК хозяина. Нуклеиновая кислота БФ реплицируется и направляет синтез новых белков капсида. Происходят самосборка капсида вокруг фаговой нуклеиновой кислоты и формирование БФ, которые выходят из бактерии в результате ее лизиса, выталкивания или в некоторых случаях почкованием. Из бактерии высвобождается 200–1000 новых БФ, которые инфицируют другие бактериальные клетки.

Умеренные БФ взаимодействуют с бактериями по продуктивному или интегративному типу. Продуктивный тип умеренного фага, как и у вирулентных фагов, заканчивается лизисом бактерий. При интегративном типе ДНК умеренного фага встраивается в хромосому бактерии, реплицируется синхронно с бактериальным геномом, не вызывая ее лизиса (передается при делении бактерии). ДНК фага, встроенная в хромосому бактерии, называется профагом, а культура бактерий – лизогенной, сам процесс – лизогенией (от греч. lysis – разложение, genea – происхождение).

Хромосома умеренного фага лямбда, введенная в бактерию, вызывает либо лизис, либо лизогенизацию (проникшая в бактерию ДНК умеренного фага приобретает форму кольца и интегрирует в строго определенную область хромосомы). Ультрафиолетовое облучение индуцирует литический процесс с выходом фага. При лизогении фаги не образуются в результате “выключения” фаговых генов репрессором, кодируемым одним геном фага.

Профаги могут спонтанно или под действием индуцирующих агентов (ультрафиолетовые лучи, митомицин С и др.) дерепрессироваться, исключаться из хромосомы. Этот процесс заканчивается продукцией фагов (индукцией профага) и лизисом бактерий. Профаг придает бактерии новые свойства, что получило название фаговой конверсии (лат. conversio – превращение). Конвертироваться могут морфологические, культуральные, биохимические, антигенные и другие свойства бактерий. Например, наличие профага в холерном вибрионе обусловливает его способность продуцировать холерный экзотоксин.

БФ применяют для профилактики, лечения инфекций, а также для диагностики (например, для фаготипирования с целью выявления источника инфекции). Кроме того, БФ используют в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК; возможна также естественная передача генов между бактериями посредством трансдукции.

Фаготипирование – один из методов эпидемиологического маркирования. Применяется для выявления источника инфекции. Выделение бактерий одного фаговара от разных больных указывает на общий источник их заражения. При внутривидовой идентификации бактерий, т. е. при определении фаговара (фаготипа) бактерий с помощью фаготипирования, на чашку Петри с плотной питательной средой, засеянную чистой культурой возбудителя в виде “газона”, наносят капли различных диагностических типоспецифических фагов. Бактерии, чувствительные к фагу, лизируются (образуется стерильное пятно, “бляшка”, или т. н. негативная колония фага).

БФ – уникальное явление; они участвуют в разнообразных процессах:

  • в передаче лекарственной резистентности при трансдукции, особенно у стафилококков;
  • лизогенная конверсия приводит к приобретению новых характеристик бактерий;
  • случайная инсерция (вставка) в бактериальную хромосому может вызывать инсерционную мутацию;
  • в эпидемиологическом типировании бактерий (фаготипировании);
  • в лямбде БФ – модельной системе для изучения латентной инфекции;
  • БФ используются в генной инженерии как векторы и библиотеки генов;
  • БФ ответственны за естественное удаление бактерий; используются для профилактики и лечения некоторых инфекций.

Получение эффективных лечебно-профилактических БФ связано с тщательным и постоянным поиском штаммов с широким спектром (валентностью) действия на бактерии и высокой степенью их литической активности. Литическая активность и, следовательно, лечебная, а также профилактическая эффективность препаратов БФ зависят от видовой, инфравидовой принадлежности возбудителя, его рецепторных особенностей и факторов его микроокружения. Например, антитела и другие гуморальные белки могут заблокировать участки связывания бактерий с БФ, что исключает возможность парентерального введения последних. Кроме того, возможно быстрое формирование резистентности бактерий к применяемым БФ. Для получения лечебного эффекта при неблагоприятных бактериальных ассоциациях препараты БФ выпускают либо поливалентными, направленными против различных видов и сероваров одного возбудителя, либо комбинированными, содержащими БФ против различных видов возбудителя.

БФ не вызывают побочных реакций, не нарушают нормальную микрофлору. При дисбактериозе, нарушениях функций кишечника, обусловленных развитием местных воспалительных процессов, подавлении резидентной микрофлоры, происходит активация ряда условно-патогенных микроорганизмов и транзиторной микрофлоры. Эти обстоятельства поднимают значимость селективной деконтаминации, проводимой с помощью антибиотиков направленного действия и литических БФ.

БФ, обладая специфичностью действия против определенных возбудителей острых кишечных инфекций, могут также вносить вклад в развитие оральной толерантности. Известно, что организм человека проявляет пероральную (региональную) толерантность к собственной нормальной микрофлоре. Эта толерантность обусловлена блокадой активации сигнальных рецепторов (например, толл-подобных рецепторов – TLR и др.) к компонентам микрофлоры человека и активностью регуляторных T-лимфоцитов (Treg), которых в свою очередь активируют NKT-клетки (natural killer T cells). Компоненты (паттерны) БФ и разрушенных ими бактерий могут активировать определенные сигнальные рецепторы клеток организма, стимулирующие синтез антимикробных пептидов, подавляющих развитие наиболее агрессивных микробов (рис. 3). Срыв оральной толерантности влечет развитие различных нарушений, в т. ч. хронического гастрита, болезни Крона, неспецифического язвенного колита, некротизирующего энтероколита у детей, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

Препараты БФ хранят при температуре 2–10 °С в сухом темном месте. БФ чувствительны к ультрафиолетовым лучам; даже их непродолжительное пребывание на свету приводит к утрате литической активности. Для защиты БФ от действия желудочного сока их выпускают в капсулах или таблетках, покрытых кислотоустойчивой оболочкой. Материалом защитного покрытия является нетоксичная целлюлоза, эстерифицированная уксусной и фталевой кислотами, образующая гладкую прозрачную пленку. Для детей из-за проблем проглатывания таблеток используют пектиновое покрытие. Пектин, обволакивая БФ, защищает их от разрушающего действия желудочного сока.

Нормализация микрофлоры, возможное участие БФ в поддержании колонизационной резистентности и оральной толерантности обеспечивают стабилизацию гуморального и клеточного звеньев иммунитета. Изредка применение БФ совпадает с ухудшением качества стула из-за массовой гибели чувствительных к нему бактерий. В этом случае для уменьшения интоксикации целесообразно назначать на ночь энтеросорбент – не ранее 3–4 часов после последнего приема БФ.

Препараты бактериофагов против возбудителей кишечных инфекций

Интести-бактериофаг жидкий содержит стерильные фильтраты фаголизатов шигелл (S. flexneri сероваров 1, 2, 3, 4, 6 и S. sonnei), сальмонелл (S. paratyphiA, S. paratyphiB, S. typhimurium, S. choleraesuis, S. infantis, S. oranienburg, S. enteritidis), энтеропатогенных кишечных палочек наиболее этиологически значимых сероваров (Escherichia coli О111, О55, О26, О125, О119, О128, О18, О44, О25, О20), протея (вульгарис и мирабилис), стафилококков, энтерококков и синегнойной палочки (Pseudomonas aeraginosa). Интести-бактериофаг (Bacteriophagum intestinalis fluidum) представляет собой прозрачную жидкость желтого цвета различной интенсивности.

Препарат предназначен для лечения и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта, вызванных вышеуказанными бактериями, их сочетанием (в т. ч. бактериальной дизентерии, сальмонеллеза, брюшного тифа, паратифа, дисбактериоза, энтероколита, колита, диспепсии). Его назначают в остром периоде болезни: монотерапия при легких и стертых формах, при бактериовыделении; комбинированная терапия с другими антибактериальными средствами (при среднетяжелом течении) или иммуномодуляторами (при затянувшемся бактериовыделении). Залогом эффективности использования интести-бактериофага является определение фагочувствительности возбудителя и раннее применение препарата, который назначают перорально или ректально при помощи клизмы. Перорально интести-бактериофаг назначают 3–4 раза в сутки натощак за 1,0–1,5 часа до еды в течение 7–10 дней и в разовой дозе: детям до 6 месяцев – 5–10 мл, 6–12 месяцев – 10–15 мл, 1–3 года – 15–20 мл, старше 3 лет – 20 – 40 мл (см. таблицу). Для детей первых месяцев жизни назначенный препарат в первые двое суток разводят кипяченой водой в 2 раза. Если побочные осложнения отсутствуют (срыгивания, высыпания на коже), препарат назначают неразведенным. Перед приемом интести-бактериофага детям старше 3 лет и взрослым назначают раствор питьевой соды (0,5 чайной ложки на 0,5 стакана воды) или щелочную минеральную воду. В отсутствие колитического синдрома препарат назначают ректально 1 раз в день после опорожнения кишечника.

Бактериофаг дизентерийный поливалентный (в таблетках с кислотоустойчивым покрытием и в свечах) содержит стерильные фильтраты фаголизатов шигелл (S. flexneri и S. sonnei). Применяют с 6-месячного возраста для лечения и профилактики бактериальной дизентерии. Для лечения его применяют перорально 3 раза в сутки за час до еды в течение 5–7 дней и в разовой дозе: для детей от 6 месяцев до 3 лет – по 1 таблетке, 3–8 лет – по 1–2 таблетки, старше 8 лет – 2–3 таблетки. При слабовыраженном колитическом синдроме и в период реконвалесценции третий прием БФ внутрь можно заменить его ректальным применением: с 6 месяцев до 3 лет – 20–40 мл, с 3 до 8 лет – 40–60 мл, старше 8 лет – 60–80 мл.

С профилактической целью рекомендуют ежедневный прием препарата в зависимости от возраста: по 10–40 мл или 1–2 таблетки.

Бактериофаг сальмонеллезный групп A, B, C, D, E в таблетках с кислотоустойчивым покрытием, в свечах, жидкий содержит стерильные фильтраты фаголизатов сальмонелл (S. paratyphi A, S. paratyphi B, S. typhimurium, S. heidelberg, S. newport, S. choleraesuis, S. oranienburg, S. infantis, S. dublin, S. enteritidis, S. anatum, S. newlands). Для лечения его применяют перорально 3 раза в день за час до еды в течение 7–10 дней и в разовой дозе: для детей 6–12 месяцев – по 0,5 таблетки; 1–3 лет – по 0,5–1,0; 3–8 лет – по 1,0; старше 8 лет – по 2 таблетке. Третий пероральный прием можно заменить ректальным введением препарата. С профилактической целью БФ назначают детям по 1 таблетке и взрослым по 2 таблетке 2 раза в неделю.

Бактериофаг брюшнотифозный в таблетках с кислотоустойчивым покрытием содержит стерильный фильтрат фаголизата сальмонелл брюшного тифа (S. typhi). Препарат назначают для профилактики брюшного тифа внутрь за час до еды детям от 6 месяцев до 3 лет по 1 таблетке, а старше 3 лет и взрослым – по 2 таблетке 1 раз в 3 дня или каждый день до выздоровления.

Бактериофаг колипротейный жидкий содержит стерильные фильтраты фаголизатов энтеропатогенных (диареегенных) кишечных палочек (Escherichia coli наиболее распространенных серологических групп O20, O26, O33, O44, O55, O111, O119, O26, O124, O125, O127, O151), Proteusvulgarisи Proteusmirabilis. Препарат предназначен для лечения и профилактики заболеваний, вызванных вышеуказанными бактериями, а также дисбактериоза.

Сфера применения других препаратов бактериофагов многообразна; они используются как для местного применения (“раневые” бактериофаги), так и для приема перорально или ректально, в т. ч. в зависимости от формы выпуска:

  • бактериофаг клебсиелл пневмонии очищенный жидкий;
  • бактериофаг клебсиеллезный поливалентный очищенный жидкий;
  • бактериофаг коли жидкий;
  • бактериофаг протейный жидкий;
  • бактериофаг псевдомонас аэругиноза (синегнойный) жидкий;
  • бактериофаг сальмонеллезный групп ABCDE в свечах;
  • бактериофаг сальмонеллезный групп ABCDE жидкий;
  • бактериофаг сальмонеллезный групп ABCDE жидкий и сухой с кислотоустойчивым покрытием;
  • бактериофаг стафилококковый в аэрозольной упаковке;
  • бактериофаг стафилококковый в свечах;
  • бактериофаг стафилококковый для инъекций жидкий;
  • бактериофаг стафилококковый жидкий;
  • бактериофаг стрептококковый жидкий.

В заключение следует отметить, что БФ и препараты БФ характеризуются многими положительными сторонами, они:

  • безопасны, в т. ч. не токсичны, для человека;
  • высокостабильны при длительном хранении;
  • обладают строгой специфичностью действия на определенные виды бактерий и эффективностью как в качестве монотерапии, так и в сочетании с антибиотиками;
  • не нарушают нормальную микрофлору;
  • способны к самовоспроизведению и саморегуляции численности.

Литература

1. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / 2-е изд. Под ред. А.С. Быкова, А.А. Воробьева, В.В. Зверева. М., 2008. C. 272.

2. Дарбеева О.С., Жиленков Е.Л. Бактериофаги. Общая и санитарная микробиология с техникой микробиологических исследований: учебное пособие / Под ред. А.С. Лабинской, Л.П. Блинковой, А.С. Ещиной. М., 2004. C. 576.

3. Урсова Н.И., Минухина А.М. Бактериофаги. Клинико-иммунологическая эффективность иммунобиологических препаратов / Под. ред. М.П. Костинова, Н.В. Медуницина. М., 2008. C. 256.

Механизм действия бактериофагов; применение в медицине.
Лекарственные препараты – бактериофаги; т ребования при обращении в аптеках.
Косметические средства с бактериофагами; п ерспективы дальнейшего использования.

ЧТО ТАКОЕ БАКТЕРИОФАГИ. МЕХАНИЗМ ИХ ДЕЙСТВИЯ

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.

Позже в 1915 году английский микробиолог Туорт описал явление перевиваемого лизиса у стафилококков и высказал предположение о вирусной природе этого явления.

Структура бактериофага (рисунок ниже):
- головка, которая состоит из нуклеиновой кислоты (или ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой;
- может быть отросток – трубчатая белковая структура, через которую нуклеиновая кислота внедряется в клетку, к которой прикрепился бактериофаг;
- могут быть дополнительные структуры – например, базальные пластинки, концевые нити и т.д.

Бактериофаги широко распространены в природе. Почти везде, где условия обитания благоприятны для размножения бактерий, удается обнаружить паразитирующие в их клетках бактериофаги. Их можно выделить из открытых полостей организма человека и животных, различных водоемов, сточных вод, из влажной, унавоженной почвы, из соответствующих культур бактерий и актиномицетов. Много бактериофагов находится в выделениях больных людей и животных, особенно в период выздоровления от инфекционных заболеваний. Большую роль в распространении и сохранении бактериофагов в природе играют так называемые лизогенные бактерии и актиномицеты, постоянно выделяющие бактериофаги во внешнюю среду.

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. Не выявлены вирусы, активные против простейших, а также спирохет.

Номенклатура бактериофагов основана на видовом наименовании хозяина (стафилококковый, стрептококковый, сальмонеллезный, дизентерийный бактериофаги, коли-бактериофаг и т.п.).

Классификация бактериофагов:
1. По типу нуклеиновой кислоты:
- ДНК-содержащие;
- РНК-содержащие.

2. По характеру взаимодействия с бактериями:
- вирулентные, вызывающие лизис клетки бактерии;
- умеренные (симбиотические), которые не вызывают лизиса бактерий, а остаются в клетке. Микробная клетка становится носителем бактериофага (явление получило название лизогении). Под влиянием фага меняется свойство бактерии (конверсия).

3. По специфичности взаимодействия:
- видовые (моновалентные) – лизируют бактерии одного вида;
- поливалентные – лизируют бактерии разных видов;
- типовые (Т-фаги) – лизируют бактерий разных типов/вариантов (поражают не всех особей данного вида, а только часть из них - делят бактерии в пределах вида на фаговары).

4. По морфологии:
- однонитевые РНК/ДНК-содержащие с аналогом отростка;
- двунитевые ДНК-содержащие;
- в зависимости от наличия и характера основных структурных компонентов – головки и отростка (рисунок ниже): I палочковидные или нитевидные фаги, II фаги, состоящие из одной головки, III фаги, состоящие из головки и короткого отростка, IV фаги, имеющие головку и длинный отросток, чехол которого не может сокращаться, V фаги, имеющие головку и длинный отросток, чехол которого может сокращаться и т.д.

строение бактериофагов

Взаимодействие бактериофага с оболочкой бактерии, а также этапы и исход взаимодействия фагов с бактериальной клеткой представлены на рисунке ниже.

взаимодействие бактериофага и бактерии

Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно — растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно. Если потенциальных жертв мало или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, часто внедряясь в бактериальный геном. В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь, когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами — организмами без клеточных ядер.

ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИОФАГОВ В МЕДИЦИНЕ

Исторически сложилось, что СССР занимал лидирующие позиции в области производства и применения лечебно-профилактических бактериофагов. 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. Этому способствует и развитие новых представлений в конце ХХ - начале ХХI в. как о молекулярной биологии, так и об экологических взаимоотношениях бактериофагов и их хозяев.

Сейчас бактериофаги в медицинской практике применяется в диагностике, лечении и профилактике инфекционных заболеваний.

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).

Фаготерапия – применение бактериофагов с целью лечения инфекционных заболеваний (например, пиобактериофаг, дизентирийный и синегнойный бактериофаги).

Фагопрофилактика – применение бактериофагов с целью предупреждения заболеваний в эпидемическом очаге (например, дизентерийный, сальмонеллезный и стафилококковый бактериофаги). В настоящее время фаги применяются для экстренной профилактики брюшного тифа и дизентерии. Под экстренной профилактикой понимается комплекс мероприятий для предотвращения развития болезни до и/или непосредственно после процесса инфицирования.

Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество, но и недостатков не мало. К несомненным достоинствам относится, во-первых, их большое количество, на фоне этого всегда можно подобрать подходящий бактериофаг. Во‑вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека. В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий.

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.

Сравнительные возможности терапии фагами и антибиотиками представлены в таблице ниже.

фаги против антибиотиков

Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями. Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен. Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в противомикробной терапии — перспективное направление.

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ - БАКТЕРИОФАГИ

Отечественное производство бактериофагов базируется на следующих критериях:
- препараты должны включать только вирулентные бактериофаги;
- фаги, входящие в препарат, должны обладать высокими показателями активности репликации;
- фаги, входящие в препарат, должны сохранять литическую активность при длительном хранении;
- фаги, входящие в препарат, не должны взаимодействовать с представителями облигатной симбиотической микробиоты человека.

Организация производства лечебно-профилактических бактериофагов осуществляется согласно действующим государственным санитарным правилам с учетом требований системы обеспечения качества надлежащей практики производства. В производственных условиях для изготовления препарата бактериофага применяются только апробированные штаммы бактериофагов (маточные бактериофаги) и культуры соответствующих микробов (производственные штаммы бактерий-продуцентов), обладающих типичными морфологическими, биохимическими и серологическими свойствами.

Бактериофаги проходят контроль на стерильность, безвредность (аномальную токсичность) и литическую активность (вирулентность).

Стерильность бактериофага проверяют обычными способами согласно Государственной фармакопеи. Безвредность препарата проверяют путем его введения белым мышам подкожно. Наблюдение за животными ведется в течение 2 суток; если препарат безвреден, мыши должны оставаться живыми и бодрыми. Литическая активность бактериофага, его вирулентность определяются методом титрования на жидкой и плотной питательной среде. За титр бактериофага при определении методом Аппельмана принимают то наибольшее разведение его, которое вызывает полное растворение соответствующих микробов.

Современные лечебно-профилактические бактериофаги представляют собой комплекс поликлональных бактериальных вирусов, обладающих высокой литической активностью в отношении наиболее эпидемиологически значимых групп возбудителей бактериальных инфекций (бактерий сем. Enterobacteriaceae, родов Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas и пр.). Бактериофаги выпускают в виде растворов и таблеток. Способы применения – аппликационный, орошение, введение в полости, ректально и перорально.

Парентеральный путь введения сейчас не используется, так как он приводит к развитию иммунного ответа на чужеродный фаговый белок.

Лечебно-профилактические бактериофаги, область их применения представлены в таблице ниже.

При попадании возбудителей инфекции в организм их основная цель – не только вызвать заболевание, но и ускользнуть от иммунной системы 1 .

Любая бактериальная клетка имеет определенную структуру, заключенную в клеточную оболочку. Химическое или механическое разрушение клеточной оболочки вызывает гибель микроорганизма. Сам процесс разрушения клеточной оболочки называется лизисом. Лизаты – это продукт лизиса бактериальных клеток.

Применение бактериальных лизатов для профилактики острых респираторных заболеваний по механизму действия схоже с действием вакцин. Попадая в организм человека, они воспринимаются как чужеродные агенты и провоцируют выработку как специфических, так и неспецифических факторов защиты. Препараты на основе бактериальных лизатов могут быть местными и системными. Местные лизаты применяют в ротовой полости и верхних дыхательных путях. Целью местного применения лизатов является активация иммунного ответа непосредственно в очаге инфекции.

Бактериальные лизаты для местного применения подходят для лечения детей. Важно, что эти препараты восстанавливают баланс слизистой и ее микрофлоры, практически не вызывают побочных реакций, хорошо сочетаются с другими лекарствами: жаропонижающими, сосудосуживающими, антибиотиками и не вмешиваются в работу общей иммунной системы. При лечении неосложненных бактериальных инфекций лизаты помогают избежать или сократить применения антибиотиков. Местные препараты на основе лизатов бактерий применяются на любой стадии болезни 3 :

  • В начале, чтобы не разболеться.
  • В разгар заболевания, чтобы не допустить осложнений.
  • В качестве профилактического средства ОРВИ. Применение лизатов для профилактики ОРВИ также снижает риск развития неприятных осложнений.

Лизаты не могут вызывать воспалительную реакцию, т.к. не являются живыми микроорганизмами, однако распознаются вполне однозначно рецепторами иммунных клеток как угроза развития заболевания, после чего и активируются защитные реакции.

Препарат ИРС®19 состоит из смеси лизатов бактерий – специально выделенных частей бактерий-вредителей. Принцип действия ИРС®19 заключается в том, что лизаты активируют местный иммунитет слизитой носа, направляя его на борьбу с бактериями и вирусами. Препарат имеет высокий профиль безопасности и может назначаться для профилактики инфекций как у взрослых, так и у детей с 3-х месяцев 4 . ИРС®19 – помощник на пути к здоровому и крепкому иммунитету.

Топические бактериальные лизаты в лечении и профилактике респираторных инфекций

Высокий уровень заболеваемости детей острыми респираторными вирусными инфекциями (ОРВИ) – одна из острейших медико-социальных проблем современности.

Существующие методы профилактики (в том числе вакцинация против вирусов гриппа, пневмококка и гемофильной палочки) недостаточны для достижения существенного снижения заболеваемости ОРВИ ввиду большого разнообразия иных респираторных патогенов 1 .

Чем опасны частые респираторные заболевания в детском возрасте 2-5 ?

  • развитием обострений (отитов, синуситов, аденоидитов, инфекционно-воспалительных заболеваний горла);
  • риском формирования бронхиальной астмы (БА);
  • развитием и обострением фоновых заболеваний (рахит, дистрофия, анемия и др.), отставанием в физическом и психомоторном развитии;
  • полипрагмазией, при этом многие препараты (антибиотики, жаропонижающие и др.) сами обладают иммуносупрессивным действием и усиливают нарушение иммунологической резистентности, способствуя развитию аллергии;
  • нарушением социальной адаптации детей.

В этой связи возрастающую актуальность приобретают неспецифические иммунопрофилактические препараты – иммуномодуляторы. В настоящее время используются как синтетические, так и природные иммуномодуляторы. Большой интерес у медико-научного сообщества вызывают топические иммуномодуляторы бактериального происхождения (бактериальные лизаты). Они известны уже более 40 лет, и за это время хорошо себя зарекомендовали в отношении лечения и профилактики ОРИ 6,7 .

Бактериальные лизаты: механизм действия

В свою очередь, взаимодействие TLR иммунных клеток с PAMP бактериальных лизатов приводит к следующим биологическим эффектам 11 :

  • Активация клеток врожденного иммунитета. Главным образом, это нейтрофилы, макрофаги, моноциты и дендритные клетки.
  • Повышение продукции цитокинов – интерлейкина 2, интерлейкина 10, а также интерферона-гамма. Кроме того, повышается и чувствительность лимфоцитарных рецепторов к интерлейкину 2.
  • Активация натуральных киллеров, которые активно секретируют интерферон γ (INF-γ) и другие цитокины. INF-γ, продуцируемый NK-клетками, повышает способность макрофагов убивать поглощённые ими бактерии (фагоцитоз).
  • Увеличение продукции бактерицидного фермента лизоцима.
  • Запуск процесса презентации антигенов и дифференцировка Т- и В-лимфоцитов. В дальнейшем В-лимфоциты, чьи рецепторы комплементарны к антигенам лизатов, трансформируются в плазмоциты, которые начинают синтезировать специфические антитела, такие как иммуноглобулин А.

Важно!
Установлено, что повышение выработки специфических антител (главным образом, иммуноглобулин А) плазмоцитами при использовании бактериальных лизатов осуществляется в основном в системе местного иммунитета 8 .

ИРС®19 и Имудон® – уникальные бактериальные лизаты в профилактике и лечении респираторных инфекций Поскольку в лечении и иммунопрофилактике особое значение имеет иммунитет дыхательных путей, то среди бактериальных лизатов интерес вызывают препараты местного действия. Особенность этой группы препаратов в том, что они действуют непосредственно в местах введения. В частности, в отношении препаратов ИРС®19 и Имудон® это слизистые носоглотки и ротоглотки соответственно. Именно в этих зонах осуществляется первичная иммунная защита, которая заключается в увеличении выработки интерферона, секреторного иммуноглобулина А, бактерицидного фермента лизоцима, а также увеличения количества иммунокомпетентных клеток и активации фагоцитоза 13 .

Усиливая звенья местного иммунитета (главным образом, за счет активации выработки интерферона и секреторного иммуноглобулина А), можно существенно снизить вероятность развития инфекционно-воспалительного заболевания. Именно на активацию иммунитета верхних дыхательных путей направлены топические иммуномодуляторы ИРС®19 и Имудон®, фармакологические эффекты которых осуществляются в слизистых носо- и ротоглотки. В том числе речь идет и о финальном этапе иммунологической защиты – выработке специфических антител 7 .

В состав ИРС®19 и Имудон® входят лизаты самых распространенных патогенных возбудителей респираторных инфекций. Для ИРС®19 это, в частности, St. pneumonie I, II, III, V, VIII, XII типов, а также несколько типов пиогенного стрептококка А, С, G.24. ИРС®19 состоит из смеси лизатов 13 штаммов бактерий и грибов. Это возбудители, которые наиболее часто вызывают воспалительные процессы в полости рта и глотки: Lactobacillus acidophilus, Streptococcus pyogenes, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Corynebacterium pseudodiphtheriticum, Candida albicans и другие 23 . Процедура лизиса бактерий осуществляется по методикам, которые позволяют сохранять антигенные и иммуногенные свойства лизатов 20 .

ИРС®19 и Имудон®, полученные в результате разрушения бактериальных клеток, содержат большое число как антигенов (АГ), так и ассоциированных с микробами молекулярных паттернов (МАМП), благодаря чему способны не только индуцировать/активировать адаптивный ответ против бактерий, АГ которых входят в состав препарата, но и потенцировать врожденные механизмы защиты от множества других патогенов, принадлежащих самым разнообразным таксономическим группам и не входящим в состав препаратов 13 .

Исследование эффективности топических бактериальных лизатов

В отношении препаратов ИРС®19 и Имудон® проведен ряд исследований, подтверждающих их клинико-иммунологические, лечебные и профилактические свойства. Наряду с этим также были продемонстрированы высокие профили безопасности препаратов и хорошая переносимость, что позволяет использовать их в педиатрической практике (ИРС®19 с 3-месячного возраста 24 , Имудон® – с 3 лет 23 ) 21-16 .

В одном из исследований, проводимом Карауловым А.В. и соавт 14 . изучалась эффективность топического бактериального лизата ИРС®19 у детей и взрослых. Под наблюдением исследователей находился 21 ребенок в возрасте от 3 до 14 лет и 19 взрослых с респираторными рецидивирующими заболеваниями, которые проявлялись в виде синусита и бронхита.

Анализ полученных результатов в исследовании Коровиной Н.А. и соавт. 17 показывает, что при использовании ИРС®19 в профилактических целях у детей снижается заболеваемость ОРВИ. Кроме того, значительно снижается частота обострений хронических инфекционно-воспалительных патологий носоглотки. В частности, установлено, что у 2/3 детей опытной группы нормализовалась продукция интерферона-альфа (ИФНα) в то время, как в контрольной группе такой эффект отмечался только у 1/3 детей.

Важным показателем для исследователей была и частота эпизодов острых респираторных заболеваний. За первый год наблюдений дети опытной группы болели на 42,6% реже, чем годом ранее (до терапии). В контрольной группе этот показатель составил лишь 14,8%. Кроме того, у детей, принимавших ИРС®19, заметно снизилась и частота бактериальных инфекций, что позволило реже применять антибиотики 17 . Авторы исследования резюмируют, что применение топических бактериальных лизатов позволяет заметно снизить количество пропусков в школах и детских садах, а также поддерживать детский, еще неокрепший организм.

В лечении и профилактике респираторных заболеваний немаловажное значение имеет усиление местной защиты ротоглотки. Для этих задач применяется топический иммуномодулятор Имудон®. В открытом рандомизированном исследовании по изучению терапевтической эффективности и безопасности препарата Имудон® у детей с тонзиллофарингитом на фоне ОРЗ была выявлена способность препарата сокращать длительность симптомов (ринит, отечность слизистой носа, гиперемия зева) в 2 раза при добавлении к симптоматической терапии. Что немаловажно, Имудон® воздействует на причину – снижает обсемененность микроорганизмами, а также предупреждает развитие кандидоза 18 .

Имудон® способствует не только сокращению сроков лечения заболевания, но и ускорению купирования основных симптомов, таких как боль, сухость, садненые, першение в горле, дисфония. Лучихин Л.А. и соав. 19 установили, что выраженность болевого синдрома через 5 дней после начала терапии уменьшилась на 65,7%, в то время как в контрольной группе, которая получала традиционную терапию, только на 20,3%, а на 10-й день процентное соотношение было 93,5% и 76,3% соответственно. Ощущение сухости, першения, саднения в горле, дисфония на 5 и 10 дни лечения в основной группе снизилось на 57,5% и 84,5% от исходного, а в контрольной – всего на 22,2% и 61,7% соответственно.

Проведенные исследования позволяют применять топические бактериальные лизаты как для лечения, так и для профилактики. Сегодня топические иммуномодуляторы ИРС®19 и Имудон® применяются у взрослых и детей, начиная с 3-месячного возраста для ИРС®19 24 и 3-летнего возраста для Имудон® 23 . Препараты стимулируют различные звенья врожденного и адаптивного иммунитета, в том числе активацию макрофагов, выработку интерферонов, лизоцима, а также продукцию секреторного иммуноглобулина А. Профилактический эффект после курсового приема препаратов сохраняется до 4-х месяцев 17,21 .

  • Предотвращение развития бактериальных осложнений;
  • Ускорение процессов выздоровления;
  • Уменьшение клинических проявлений воспалительного процесса;
  • Снижение потребности в антибиотикотерапии.
  • Ускорение процессов выздоровления;
  • Повышение эффективности антибактериальной терапии;
  • Снижение риска сохранения в организме антибиотикорезистентных штаммов бактерий;
  • Уменьшение клинических проявлений заболевания;
  • Ограничение дальнейшей генерализации инфекции;
  • Профилактика хронического воспаления.
  • Ускорение репаративных процессов;
  • Профилактика рецидивов и хронизации заболевания.
  • Стойкая защита слизистой оболочки дыхательных путей от патогенов;
  • Предотвращение повторных острых респираторных инфекций и прогрессирования;
  • Предотвращение обострений и прогрессирования хронических респираторных заболеваний.

Подробнее

Материал разработан при поддержке компании abbott в целях повышения осведомлённости пациентов о состоянии здоровья. информация в материале не заменяет консультацию специалиста здравоохранения. Обратитесь к лечащему врачу.

Читайте также: