Бактериофаги, их строение, классификация и пути взаимодействия с клеткой

Бактериофа́ги (фаги) (от др.-греч. φᾰγω — "пожираю") — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала. Размер частиц приблизительно от 20 до 200 нанометров.

Бактериофаг состоит из:

1. головки (нуклеиновая кислота ДНК или РНК и белковая оболочка)
2. хвостового отростка (внутренний стержень, сократительный чехол)
3. фибриллы (находятся на базальной пластинке)

Фаг приближается к бактерии, и хвостовые нити связываются с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки. Хвостовые нити изгибаются и "заякоривают" шипы и базальную пластинку на поверхности клетки; хвостовой чехол сокращается, заставляя полый стержень входить в клетку; этому способствует фермент лизоцим, который находится в базальной пластинке; таким образом нуклеиновая кислота фага вводится внутрь клетки. Нуклеиновая кислота фага направляет синтез ферментов фага, используя для этого белоксинтезирующий аппарат бактерии. Фаг тем или иным способом инактивирует ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсем расщепляют её; РНК фага "подчиняет" себе клеточный аппарат синтеза белка.

Нуклеиновая кислота фага реплицируется, и направляет синтез новых белков оболочки. Образуются новые частицы фага в результате спонтанной самосборки белковой оболочки вокруг фаговой нуклеиновой кислоты; под контролем РНК фага синтезируется лизоцим. Лизис клетки: клетка лопается под воздействием лизоцима; высвобождается около 200—1000 новых фагов; фаги инфицируют другие бактерии.

Прогноз инфекционистов: «Фаготерапия в скором времени станет прорывом в борьбе с инфекциями.

Прогноз иммунологов: «Фаготерапия займет ту нишу, где несостоятельна современная иммунотерапия»

Прогноз аналитиков:«В течение пяти лет производство бактериофагов станет одной из лидирующих отраслей в фармацевтической промышленности»

Одной из областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков. Например, применяются бактериофаги: стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллёзный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный и другие.

Бактериофаги применяются также в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК, возможна также естественная передача генов между бактериями посредством некоторых фагов.

Достоинство этих препаратов — бактериофагов заключается в специфичности действия, поскольку они вызывают гибель определенного вида бактерий, в отличие от антибиотиков, не подавляя, в то же время, нормальную микрофлору больных.

Бактериофаги способны уничтожать бактерии, устойчивые к антибиотикам, усложняют выработку бактерией механизма устойчивости, хорошо проникают в ткани организма человека и животного, не подавляют рост нормофлоры, не вызывают побочных эффектов, сочетаются с любыми лекарственными препаратами, оказывают иммуностимулирующее действие.

Активно изучаются новые пути терапии, одним из которых является лечение инфекций не живыми фагами, а использование ферментов, лизирующих бактерии. Действие ферментов, как и фагов, строго специфично. Предполагается использовать их в виде назального спрея. Кроме того, разрабатываются средства личной гигиены (зубная паста), а также продукты питания (йогурт), содержащие бактериофаги. Такое применение бактериофагов направлено на снижение колонизации патогенными микроорганизмами и отвечает концепции профилактической медицины.

В настоящее время препараты бактериофагов применяются при инфекционных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, органов мочеполовой системы, систем органов кровообращения, дыхания, опорно-двигательного аппарата и гнойно-септических заболеваниях новорожденных.