Вопрос 44. Бактериофаги

1. Понятие о бактериофагах

2. Классификация бактериофагов

3. Диагностическая и терапевтическая роль фагов

1. Бактериофаги (фаги) — это вирусы, поражающие бактериальные клетки (в качестве клетки-хозяина). Вирионы фагов состоят из головки, содержащей нуклеиновую кислоту вируса, и более или менее выраженного отростка. Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток — спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии нук-леокапсида.

Большинство фагов содержат кольцевую двунитчатую ДНК, и лишь некоторые - РНК или однонитчатую ДНК. Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические (по ним делятся на серотипы) и типо-специфические антигены. Сыворотки, содержащие антитела к этим антигенам (антифаговые сыворотки), нейтрализуют лити-ческую активность фагов. Взаимодействие бактериофага с клеткой происходит в соответствии с основными типами взаи­модействия, характерными для всех вирусов, — продуктивная (литическая), абортивная вирусная и латентная (лизогения, вирогения) инфекция, а также вирус-индуцированная транс­формация.

По характеру взаимодействия фага с клеткой все бактериофа­ги делятся:

• на вирулентные (литические), вызывающие продуктивную ин­фекцию и лизис бактериальной клетки;

• умеренные, вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой. Умеренные фаги, в отличие от вирулентности, не вызывают ги­бели бактериальных клеток и при взаимодействии с ней пере­ходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. Профаг — геном фага, ассоциированный с бактериальной хромо­сомой. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений. Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. Профаг в лизогенных бактериях са­мопроизвольно или под влиянием различных индуцированных агентов может переходить в вегетативный фаг. В результате та­кого превращения бактериальная клетка лизируется и продуци­рует новые фаговые частицы. В ходе лизогенизации бактериаль­ные клетки могут дополнительно приобретать новые признаки, детерминируемые геномом вируса. Такое явление — изменение свойств микроорганизмов под влиянием профага — называется фаговой, или лизогенной, конверсией (проявление вирус-инду-цироанной трансформации).

Умеренные фаги, неспособные ни при каких условиях перехо­дить из профага в вегетативный фаг (образовывать зрелые фа­говые частицы), называются дефектными, чаще это происходит в результате нарушения стадии сборки вирусных частиц. Неко­торые умеренные фаги называются трансдуцирующими, по­скольку с их помощью осуществляется один из механизмов ге­нетической рекомбинации у бактерий - трансдукции. Такие фаги могут использоваться, в частности, в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК и/или приготовлении рекомбинантных (генно-инженерных) вакцин.

2. Специфичность фагов послужила основанием для их наименова­ния по видовым и родовым названиям чувствительных к ним бак­терий. Так, например, фаги, лизирующие стрептококки, назы­ваются стрептококковыми, лизирующие холерные вибрионы -холерные, стафилококки — стафилококковыми. По признаку специфичности выделяют поливалентные бакте­риофаги, лизирующие культуры одного семейства или рода бактерий, моновалентные (монофаги) — лизирующие культуры только одного вида бактерий, а также отличающиеся наиболее высокой специфичностью — типовые бактериофаги, способные вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бакте­риальной культуры внутри вида бактерий.

Наборы таких типоспецифических фагов используются для дифференцировки бактерий внутри вида — это метод фаготи-пирования бактерий. С помощью этого метода можно устано­вить источник и пути передачи инфекционного заболевания, т. е. провести его эпидемиологический анализ, поскольку он позволяет сравнивать фаготипы (фаговары) чистых культур бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследова­ния от больного и от окружающих его лиц — возможных бак­терионосителей.

Фаги получают индукцией из лизогенных культур или из объек­тов, содержащих соответствующие бактерии, при культивиро­вании на жидкой питательной среде с последующим выделе­нием из культуральной жидкости путем фильтрования через бактериальные фильтры. Активность полученного (выделенно­го) фага определяют путем титрования или определения коли­чества фаговых частиц в единице объема среды методом агаро­вых слоев по Трациа. Суть его состоит в том, что на газон чув­ствительной культуры (первый слой) наносят определенное разведение фага в полужидком агаре (второй слой). Каждая фаговая частица, размножаясь на бактериальном газоне, обра­зует на поверхности выросшей культуры стерильное пятно ("бляшка", или негативная колония фага). Таким образом, по количеству стерильных пятен можно подсчитать количество фаговых частиц в единице среды (титр фага).

3. Фаги могут применяться в качестве диагностических препара­тов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологических исследования. Однако чаще всего их ис­пользуют для лечения и профилактики некоторых инфекцион­ных заболеваний (перорально или местно). Активность фага выражают числом частиц фага, содержащихся в 1 мл или 1 таблетке. Лечебное и профилактическое действие фагов ос­новано на их литической активности.

Отличительной чертой бактериофагов как терапевтических средств является почти полное отсутствие у них побочного дей­ствия, что позволяет назначать эти препараты различным воз­растным группам без каких-либо ограничений, и возможность назначения поливалентных бактериофагов до получения ре­зультатов бактериологического исследования. Препараты диаг­ностических бактериофагов вводить категорически запрещается. В настоящее время в России для фаготерапии и фагопрофилак­тики производятся и используются:

• поливалентный сальмонеллезный бактериофаг;

• моновалентные бактериофаги — брюшнотифозный, дизенте­рийный, протейный, синегнойный, холерный, стафилококко­вый, стрептококковый, коли-фаг (кишечной палочки);

• комбинированные препараты поливалентных бактериофагов — колипротейный, пиобактериофаг (включающий стафилококко­вые, стрептококковые, клебсиеллезные, эшерихиозные, про­тейные и синегнойные бактериофаги) и др.