Как выглядит вирус бактериофаг

Поскольку бактериофаги не инфицируют клетки человека, они используются в медицинской терапии для лечения бактериальных заболеваний.

Факт 1: Бактериофаги имеют три основных типа структуры

Поскольку бактериофаги являются вирусами, они состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенной в оболочку белка или капсид. У бактериофага также может быть хвост белка, прикрепленный к капсиду, с хвостовыми волокнами, простирающимися от хвоста.

Хвостовые волокна помогают фагу присоединяться к хозяину, а хвост обеспечивает ввод вирусных генов в хозяина. Бактериофаги могут иметь следующее строение:

вирусные гены в капсидной головке и без хвоста;
вирусные гены в капсидной головке с хвостом;
нитевидный или стержневидный капсид с круглой одноцепочечной ДНК.

Факт 2: Бактериофаги упаковывают свой геном

Как вирусы укомплектовывают объемный генетический материал в свои капсиды? РНК-бактериофаги, вирусы растений и вирусы животных имеют механизм саморасширения, который позволяет вирусному геному вмещаться в контейнер капсида.

Похоже, что только у РНК вирусов этот механизм включает самосгибания. ДНК вирусы помещают свой геном в капсид с помощью специальных ферментов, известных как упаковочные ферменты.

Факт 3: Бактериофаги имеют два жизненных цикла

Бактериофаги способны воспроизводить либо лизогенные, либо литические жизненные циклы. Лизогенный цикл также известен как умеренный цикл, потому что хозяин не погибает. Вирус вводит свои гены в бактериальную хромосому. В этом цикле бактериофаг реплицируется внутри хозяина. Хозяин погибает, когда вновь реплицированные вирусы ломают или лизируют клетку-хозяина и освобождаются.

Факт 4: Бактериофаги переносят гены между бактериями

Бактериофаги помогают переносить гены между бактериями посредством генетической рекомбинации. Этот тип передачи генома известен как трансдукция. Трансдукция может быть достигнута либо литическим, либо лизогенным циклом. В литическом цикле, фаг вводит свою ДНК в бактерию, и ферменты разделяют бактериальную ДНК на кусочки. Гены фага направляют бактерии для получения большего количества вирусных генов и вирусных компонентов (капсиды, хвост и т.д.).

По мере того как новые вирусы начинают собираться, бактериальная ДНК может непреднамеренно входить в вирусный капсид. В этом случае фаг обладает бактериальной ДНК вместо вирусной. Когда этот фаг заражает другую бактерию, он вводит ДНК из предыдущей бактерии в клетку-хозяина. Затем донорская бактериальная ДНК встраивается в геном вновь инфицированной бактерии путем рекомбинации. В результате гены из одной бактерии переносятся в другую.

Факт 5: Бактериофаги могут создавать бактерии, вредные для человека

Бактериофаги играют роль в заболевании людей, превращая некоторые безвредные бактерии в возбудителей болезни. Некоторые виды бактерий, включая кишечную палочку, стрептококк пиогенес, холерный вибрион и шигеллы становятся вредными, когда гены, которые производят токсичные вещества, передаются им через бактериофаги. Эти бактерии могут заразить людей и вызвать пищевое отравление или даже смертельные заболевания.

Факт 6: Бактериофаги используются для борьбы с вредоносными бактериями

Ученые выделили бактериофагов, которые разрушают клостридиум диффициле, влияющих на пищеварительную систему, вызывая диарею и колит. Лечение этого типа инфекций бактериофагами дает возможность сохранить хорошие кишечные бактерии, уничтожая только клостридиум диффициле.

Бактериофаги рассматриваются в качестве отличной альтернативы антибиотикам. Из-за чрезмерного употребления антибиотиков устойчивые штаммы бактерий становятся все более распространенными. Бактериофаги также используются для уничтожения других вредоносных бактерий, включая лекарственно-устойчивые кишечную палочку и золотистый стафилококк.

Факт 7: Бактериофаги играют важную роль в углеродном цикле мира

Бактериофаги являются наиболее распространенным вирусами в океане. Фаги, известные как Pelagiphages, заражают и уничтожают бактерии группы SAR11. Эти бактерии превращают молекулы растворенного углерода в углекислый газ и влияют на количество углерода в атмосфере Земли. Pelagiphages играют важную роль в углеродном цикле планеты, уничтожая бактерии SAR11, размножающиеся с высокой скоростью и очень хорошо адаптирующиеся к различным инфекциям.

Микроорганизмы окружают нас и сосуществуют с нами всю жизнь.

Вся поверхность кожи и слизистых оболочек человека покрыта тончайшей микробной пленкой. Ее называют биопленкой, или микробиоценозом.

В микромире живут миллиарды разных микроорганизмов. Бактерии жизненно необходимы человеку для нормального пищеварения, для формирования иммунного ответа, синтеза витаминов, микроэлементов, гормонов, в регуляции обменных процессов и т.д. Человек, как представитель макромира, не может существовать без симбиотических микроорганизмов – представителей микромира.

Сбалансированная микрофлора – нормофлора – защищает человека от болезнетворных микробов, помогает иммунитету контролировать здоровье организма в целом.

Бактериофаги – (от бактерии и греч. fagos – пожиратель) – это представители царства вирусов.

Особенность бактериофагов в том, что они приспособились использовать для своего размножения клетки бактерий. Бактериофаги потрясающе многообразны. Вирусы бактерий, иначе называемые бактериофагами, – крупнейшая из известных групп вирусов. Современная классификация бактериофагов включает 13 семейств, подразделенных более чем на 140 родов, которые содержат более 5300 видов фагов. Применение современных электронных микроскопов позволило детально изучить строение бактериофагов. Оказалось, что многие из бактериофагов устроены сложнее, чем вирусы человека, животных и растений.


Анатомия бактериофагов	Бактериофаг внедряется в бактерию	Бактериофаги атакуют бактерию

Бактериофаги имеют размер 0,1-0,2 миллимикрона (миллионные доли миллиметра), что примерно составляет 1/1,000 часть от бактериальной клетки величиной около 5 микрон. Выглядят бактериофаги необычно. Есть среди бактериофагов такие, что похожи на маленькие космические станции: аккуратные кристаллы с четкими гранями, стоящие на ножках-фибриллах. Стенки корпуса кристалла выстроены из молекул белка, а внутри конструкции находится генная информация бактериофага – ДНК или РНК.

У бактериофагов очень разная морфология и среда обитания. Они живут везде, где есть бактерии: в воде, в почве, в каплях дождя, на поверхностях предметов, овощей, фруктов, на шерсти животных, на коже человека и внутри организма. Чем богаче среда микроорганизмами, тем больше в ней бактериофагов. Особенно много бактериофагов в черноземе и почвах, в которые вносились органические удобрения. В 1 мм3 обыкновенной воды - около миллиарда бактериофагов.

Бактериофаги – естественные ограничители популяции бактерий.

Каждый бактериофаг проникает в "свою" бактерию путем специального механизма и начинает там размножаться. Размножается бактериофаг там до тех пор, пока не разорвет бактерию и не выйдет наружу. И тогда уже много бактериофагов начинают искать себе бактерии для того, чтобы в ней воспроизвестись. От бактерии остаются лишь обломки, зато на свет появляются не менее 100-200 новых бактериофагов, готовых к нападению. Цикл - время с момента заражения бактерии до выхода потомства длится всего от 15 до 40 минут в зависимости от вида бактериофага.

Бактериофаги строго избирательны. Есть бактериофаги стрептококковые, бактериофаги дизентерийные, бактериофаги стафилококковые и т.д., они существуют благодаря бактериям. Где есть бактерии, там есть и бактериофаги: в почве, воде ручья, озера, внутри организма и на коже человека, животного. В микромире бактериофаги играют роль естественных ограничителей численности бактерий. Количество бактериофагов колеблется в зависимости от количества бактерий. Если количество нужных бактериофагу бактерий снижается, то и бактериофагов становится меньше, иначе им негде будет размножаться. Поэтому бактериофаги ограничивают, но не уничтожают полностью популяцию бактерий. Соотношение бактериофагов и соответствующих бактерий находится в таком же балансе, как и соотношение хищников и грызунов в макромире.

— Бактериофаги действуют лишь на определенные бактерии, не нарушают баланса высшего организма, постоянно эволюционируют, не вызывают побочных эффектов, не ослабляют иммунитет, не развивают устойчивость бактерий.

— Бактериофаги – это альтернатива антибиотикам. Почему вредно использовать антибиотики, когда они не показаны, когда человек еще не настолько болен, что ему нужны такие радикальные мощные средства? Потому что антибиотики затрагивают всю популяцию бактерий и нормофлору. То же происходит, когда мы уничтожаем без разбора всех микробов на коже. Мы уничтожаем этим и свою нормофлору, вызывая наружный дисбактериоз, который может стать причиной многих заболеваний.

Преимущества Бактериофагов перед антибиотиками:
— Бактериофаги способны уничтожать бактерии, устойчивые к антибиотикам.
— Определенные виды бактериофагов действуют только на определенные виды бактерий.
— Бактериофаги свободно проникают в ткани организма человека и животного не нарушая баланса высшего организма.
— Постоянно эволюционируют, т.е. улучшают свои способности к уничножению бактерий.
— Бактериофаги не вызывают побочных эффектов, не подавляют рост нормофлоры, не ослабляют иммунитет, не развивают устойчивость (привыкание) бактерий.
— Бактериофаги сочетаются с любыми лекарственными препаратами, оказывают иммуностимулирующее действие.

— В пищевой промышленности бактериофагами обрабатывают готовые к употреблению продукты из мяса и домашней птицы. Бактериофаги применяют в производстве продуктов питания из мяса, мяса птицы, сыров, растительной продукции, и пр.

— В сельском хозяйстве делают распыление бактериофагов для защиты растений и урожая от гниения и бактериальных заболеваний. Применяют бактериофаги для защиты скота и птицы от инфекций и бактериальных заболеваний.

— Бактериофаги применяют для экологической безопасности, обрабатывая ими семена и растения, очищая помещения пищеперерабатывающих предприятий, проводя санитарную обработку рабочего пространства и оборудования, для профилактики в помещениях больниц.

Гели с бактериофагами Инвистра активны в отношении бактерий рода Staphylococcus, Streptococcus, Escherichia, Protei, Klebsiella, Pseudomonas. Они содержат живые бактериофаги одноименных бактерий.

Курьерская доставка по Москве: 8(499)673-33-95 8(903)723-08-62 8(965)423-78-71;
почтовая доставка по России: 8(965)423-78-71;
или вы можете сделать покупку лично в нашем Приходите в наш офис, чтобы задать свои вопросы, лично убедиться в качестве нашего предложения и сделать покупку.

Вы задумывались, почему бактерии еще не захватили власть над природой и почему их количество в окружающей среде всегда приблизительно одинаковое? Что мешает им размножаться в водоемах и почве? Что защищает планету от избытка бактерий?

Ответы на эти вопросы получили еще в прошлом веке, когда наткнулись на род вирусов, которые заражают не человека или животных, а бактерии. Увидев под микроскопом, как под действием этих вирусов среда очищается от бактерий, французский ученый Феликс Д'Эрелль назвал эти микроорганизмы бактериофагами или "пожирателями бактерий".

Бактериофаги были открыты на 20 лет раньше пенициллина, но, когда появился первый антибиотик, успешно убивающий сразу многие бактерии, о бактериофагах забыли, а исследование приостановили. С началом 21 века человечество встало перед серьезной проблемой – бактерии, вызывающие болезни, приобрели устойчивость к антибиотикам. И доктора, в поисках нового антибактериального средства, вспомнили о хорошо забытых бактериофагах – натуральных киллерах бактерий.

От Ганга до лаборатории

На след бактериофагов ученые вышли еще в 19 веке. В 1896 году английский бактериолог Эрнест Ханкин поехал в Индию, чтобы исследовать свойства воды в реке Ганг. Эта река у индусов священна. Местные жители верят в целебные свойства ее вод. Но там, как известно, царила полная антисанитария. Люди купались в реке, сбрасывали в нее трупы больных холерой, но, тем не менее, эпидемии кишечной инфекции не возникало. Что-то препятствовало размножению возбудителя холеры. Ханкин предположил, что вода индийских рек содержит неизвестную субстанцию, которая оказывает антибактериальный эффект и препятствует распространению бактерий. Этим, тогда еще неопознанным, лечащим объектом были именно бактериофаги! Оказалось, что, благодаря им, возбудитель холеры в реке Ганг гибнет за три часа, в то время как в обычном водоеме разрушение занимает почти двое суток.

Фаги широко распространены в природе и обитают не только в водоемах, но и в почве, в организме человека и животных. Словом, там, где есть бактерии, есть и их вирусы-пожиратели. В чистой природной воде на каждую бактерию приходится как минимум 10 фагов. Пока бактерий в среде мало, шансы на то, что фаг найдет "свою" бактерию, небольшие. Но когда обстоятельства позволяют возбудителям инфекции размножаться, рядом с бактериофагом появляется скопление бактерий, и "киллер и жертва" встречаются.

Бактериофаги как лекарство

"Враг моего врага – мой друг". Этой фразой можно описать принцип фаготерапии. Большинство ученых сходятся во мнении, что именно бактериофагам принадлежит будущее в борьбе с инфекциями. Их активное использование может помочь преодолеть устойчивость к антибиотикам, очистить организм и окружающую среду от многих возбудителей.

Даже если человечество в какой-то момент останется без эффективных антибиотиков, мы все еще сможем бороться с возбудителями с помощью натуральных "пожирателей бактерий". Главная особенность бактериофагов в том, что они атакуют только бактерии, не действуя на человеческие клетки.

Фаги используют бактериальную клетку для создания своего потомства, полностью порабощают бактерию, заставляя ее внутренние органы создавать частицы бактериофага. Такое взаимодействие называют абсолютным внутриклеточным паразитизмом.

Почти 96% бактериофагов внешне выглядят как сперматозоиды. У типичного "пожирателя бактерии" есть головка и хвост. Хвост состоит из основного стержня и жгутиков, напоминающих паучьи ножки. В головке содержится генетическая информация бактериофага и ферменты, а хвост предназначен для прикрепления к поверхности бактерий. Кроме классических "хвостатых" бактериофагов, есть и частицы, которые состоят только из головки без отростка или имеют форму палочки или нити, но без головки.

Среди бактериофагов есть два вида – вирулентные и умеренные. Первые настроены радикально, они сразу уничтожают бактерию. Вторые заражают целое семейство бактерий, но убивают не всех.

Бактериофаг уничтожает бактерию следующим образом:

Находит на бактерии нужный белок-мишень или рецептор и "садится" на него своим хвостом.
С помощью шипов на хвосте он плотно прикрепляется к клеточной стенке.
Далее вирус выделяет ферменты, растворяющие наружную оболочку бактерии, и высверливает в ее стенке отверстие.
Через прокол бактериофаг впрыскивает свой геном в бактерию, но оболочка фага остается снаружи бактерии.
Когда ДНК фага проникает в ядро бактерии, последняя теряет свою индивидуальность и перестает контролировать внутриклеточные процессы.
Вирус полностью перестраивает обмен веществ внутри клетки и заставляет бактерию синтезировать белки будущих фагов.
Из белковых молекул собираются новые бактериофаги. Когда их количество становится критичным, бактериальная клетка набухает, а ферменты вируса разрушают ее стенку изнутри. В результате клетка "взрывается", и новое поколение бактериофагов выходит наружу.

Весь цикл длится от нескольких минут до нескольких часов. В среднем бактериофаг воссоздает свое новое поколение за 20 – 40 минут. Это самая высокая скорость размножения, которой обладают живые организмы! За один цикл из одного фага образуется 100 – 300 новых "пожирателей", которые готовы атаковать остальные бактерии в очаге воспаления. Данный цикл бактериофага называют литическим, поскольку инфицированная бактерия подвергается лизису – разрушению.

Но есть еще один вид инфицирования – лизогенный или создающий распад. При нем бактериофаг внедряет свою ДНК в хромосому бактерии, не нарушая функцию клетки. Встроенный в геном бактериофаг еще не собран, а бактерия жива. Незрелая частица вируса, или профаг, после деления бактерии передается по наследству ее потомкам или дочерним клеткам. Из всего потомства профаг может активироваться у нескольких бактерий, не трогая остальных. После активации профаг действует точно так же, как и вирулентный бактериофаг – созревает и разрывает бактериальную клетку. Весь этот цикл называют лизогенным. Он характерен для умеренных, менее агрессивных бактериофагов. В отличие от вирулентных видов, умеренный бактериофаг не уничтожает все бактерии в среде, но подавляет их чрезмерный рост. Таким образом, бактериофаги с умеренной агрессивностью помогают в профилактике болезней, а вирулентные виды – при лечении.

Чем бактериофаги отличаются от антибиотиков?

Антибиотики – это лишь химические соединения, которые в природе выделяют ряд грибов. Бактериофаги являются живыми организмами. По сути, они работают как микроскопические роботы, но запущенные не с помощью нанотехнологий, а самой природой. К бактериофагам чувствительны 70 – 90% штаммов возбудителей различных инфекций. Самые эффективные антибиотики широкого спектра могут подавить 60 – 90% бактерий. То есть по эффективности бактериофаги не уступают антибактериальным препаратам. Но при этом они имеют множество преимуществ.

Первое и самое главное преимущество бактериофагов – отсутствие побочных эффектов. Их прием абсолютно безопасен для человека, но одновременно очень эффективен для борьбы с инфекцией!

Фаги – самостоятельные борцы против бактериальных инфекций. Состояние иммунной системы человека не влияет на работу фагов. Они действует избирательно только на те бактерии, у которых есть особые "сигнальные" белки на поверхности – рецепторы. При этом на одну бактерию может подействовать только ее "личный" бактериофаг. И этот же фаг не сможет уничтожить другой вид или даже группу бактерий, поэтому, если Вы принимаете бактериофаг, Вам не грозит дисбактериоз кишечника и связанные с ним понос, диарея или грибковая инфекция. Вам не потребуется дополнительный прием противогрибковых средств или пробиотиков, как это бывает при приеме антибиотиков. Таким образом, фаготерапия не только эффективна, безопасна, но еще и позволяет сэкономить на лечении.

Сравним антибактериальное действие бактериофагов и антибиотиков в организме. Когда в очаг воспаления попадает бактериофаг, он размножается и уничтожает все чувствительные к нему бактерии, пока орган не будет очищен полностью. После каждой уничтоженной бактерии в среде образуется несколько сотен бактериофагов, а значит, принимать дополнительно дозу не нужно. Когда все вредные бактерии в зоне уничтожаются, бактериофаг также удаляется из организма, не причиняя ему вреда.

Что же происходит, если мы принимаем антибиотики? Чтобы антибиотик подействовал, его должно быть много. Поэтому врачи назначают таблетки несколько раз в день. Так концентрация препарата во всех тканях организма постепенно возрастает и доходит до терапевтической, то есть дающей лечебный эффект, спустя трое суток. Но врачи продолжают прием антибиотиков до 7 - 10 дней, иначе недобитые бактерии приобретут к нему устойчивость. За это время из-за высокой дозы препарата у больного проявляется ряд побочных эффектов, поскольку антибиотик – это яд не только для бактерий, но и для организма.

Вторым главным преимуществом бактериофагов является то, что они эффективны, даже когда антибиотики бессильны. Бактерии, вызывающие у нас инфекцию, постепенно находят способы противостоять препаратам. Они эволюционируют, начинают вырабатывать ферменты, которые разрушают антибиотик, и эта способность передается всему поколению выжившей бактерии. Раньше устойчивость к антибиотикам возникала в течение 20 – 30 лет. За это время ученые успевали создавать новое поколение лекарств, и врачи успешно лечили все виды инфекций. Но сейчас всего за 2 – 3 года возбудители становятся невосприимчивы к антибиотикам, причем устоять перед лекарством способны даже те микробы, которые появляются в стерильных условиях больницы.

Чтобы бактерия приобрела устойчивость к фагу, она должна мутировать, поменять свой "белковый код" и строение рецептора на клеточной стенке, к которому фиксируется ее вирус-пожиратель. Но фаги тоже способны к эволюции, поэтому для любой новой группы ли штамма возбудителей обязательно образуется свой "пожиратель".

Эта гонка за выживание происходит постоянно. Пока существуют бактерии, будут существовать и их убийцы-фаги. Поэтому, когда одна культура бактериофагов становится неэффективна, нужно просто выделить новую группу, чтобы вылечить инфекцию. А сделать это можно не за несколько лет и даже не месяцев. Новый бактериофаг получают за 2 – 3 дня или несколько недель.

Все, что нужно для получения новых фагов – выделить их из той же среды, где обитает возбудитель инфекции, например, из каловых масс, почвы, сточных вод и даже из горячих источников или глубин океана. Производство препарата очень простое и экологически чистое. Чтобы отделить вирус от среды, образец пропускают через фильтр, который задерживает бактерии, но пропускает мелкие частицы бактериофагов.

Несмотря на явные преимущества, бактериофаги уступают антибиотикам по нескольким параметрам. Поскольку фаги действуют, как "снайперы", нацеливаясь на конкретных бактерий, врач должен точно знать возбудителя инфекции. Высокая избирательность бактериофагов не позволяет использовать их, если инфекция вызвана сразу несколькими патогенными микробами. В таких случаях назначают антибиотики широкого спектра, действующие на целый ряд бактерий. Но и эта проблема разрешима. Чтобы фагопрепарат мог уничтожить все вредные бактерии в организме, создают "коктейли" из нескольких видов бактериофагов.

Фаготерапия - маленькие помощники при серьезных инфекциях

На первый взгляд кажется странным, что вирус может быть использован для лечения! Но сегодня большое количество серьезных, гнойных и опасных для жизни инфекций лечатся фагами – вирусами, атакующими бактерии.

По спектру действия, фаги бывают:

моновалентные – поражают бактерии определенного типа;
типовые – действуют против штаммов или группы бактерий одного вида;
поливалентные – разрушают бактерии целого рода;
комбинированные – содержат фаги к нескольким возбудителям, действуют против микробных ассоциаций.

Препараты, содержащие фаги, выпускают в виде мазей, таблеток, суспензий, аэрозолей или свечей. Но чаще всего бактериофаги назначают в жидкой форме. Раствором орошают воспаленную полость органа, смазывают им рану, принимают внутрь или вводят внутривенно.

При лечении бактериофагами важен один нюанс. Самостоятельно подобрать препарат Вы не сможете, поскольку каждый "коктейль" из бактериофагов чувствителен только к определенным группам бактерий, штаммам, и абсолютно неэффективен, если у Вас выявили другие варианты того же вида. Если врач решит назначить Вам фаготерапию, то сперва у Вас возьмут анализы, чтобы выявить возбудителя и подобрать к нему "пожирателя".

В зависимости от воспаленного органа, Вам потребуется сдать следующие анализы:

анализ крови;
анализ мочи;
копрологическое исследование;
исследование мокроты;
мазок с кожи или слизистой оболочки.

Взятый материал осматривают под микроскопом, а затем делают посев на питательную среду. Когда бактериальная колония начинает расти, лаборант уточняет вид возбудителя, и добавляют в среду фаги. Если среда очистилась от возбудителей, значит фаг подобран верно, а лечение будет эффективным.

С помощью бактериофагов лечат инфекции, вызванные следующими бактериями:

кишечная палочка;
стафилококк;
стрептококк;
синегнойная палочка или псевдомонада;
клебсиелла;
протей;
энтерококки;
возбудители дизентерии и сальмонеллеза.

Иногда перед врачами даже не стоит выбор между антибиотиком и бактериофагом. В последние годы регистрируются вспышки кишечных инфекций, при которых ни один из антибиотиков не может помочь.

Например, антибактериальная терапия практически бессильна при псевдомембранозном колите – это воспаление толстой кишки, которое вызывается агрессивной бактерией Clostridium difficile, или клостридией. Из-за нее развивается тяжелая, опасная для жизни диарея. До недавнего времени псевдомембранозный колит можно было вылечить только с помощью пробиотиков. Больному фактически пересаживали новую микрофлору в кишечник. Но оказалось, что бактериофаги могут уничтожить клостридии гораздо быстрее и легче. Эффективность лечения была задокументирована Американским Сообществом Микробиологов в 2016 году. Подробнее об этом читайте, перейдя по ссылке в списке источников литературы.

Еще одной всемирной проблемой медицины являются псевдомонады. Самый распространенный вид псевдомонад – синегнойная палочка. Она часто вызывает внутрибольничную инфекцию или воспаление дыхательных путей, легких, среднего уха, мочевыводящих путей. Палочка устойчива не только к антибиотикам, но и к дезинфицирующим средствам, однако ее успешно уничтожают бактериофаги.

Фаготерапия показана при следующих болезнях:

кишечная инфекция;
инфекция дыхательных путей;
пневмония и воспаление плевры;
гнойная инфекция кожи;
гнойная хирургическая инфекция;
инфицирование послеоперационной раны;
абсцесс легкого;
паратонзиллярные гнойники;
поддиафрагмальный гнойник;
инфекция среднего уха;
воспаление околоносовых пазух;
кишечный дисбактериоз;
перитонит;
остеомиелит;
инфекционно-аллергический ринит, фарингит, дерматит и конъюнктивит;
инфекция желудочно-кишечного тракта;
холециститы;
воспаление спинномозговой оболочки;
любая гнойная инфекция с высоким риском заражения крови;
мочеполовая инфекция;
циститы;
пиелонефриты;
ожоги и травмы.

Бактериофаги применяют не только у взрослых, но и у новорожденных при воспалительных болезнях и высоком риске заражения крови.

Можно ли использовать бактериофаги для профилактики?

При первых признаках простуды или когда рядом есть болеющие инфекцией люди, возникает мысль выпить антибиотики и застать врасплох бактерии, предупредив развитие инфекции. На самом деле так мы не только не помогаем организму, но и вредим ему. Антибиотик не в состоянии предупредить инфекцию. Он просто уничтожит все чувствительные к нему бактерии. Но останутся те, которые приобрели устойчивость. В первую очередь, организм станут атаковать выжившие грибки.

Принципиальная разница фаготерапии в том, что ее можно и нужно использовать, если возникла вспышка какой-либо инфекции. В Московском научно-исследовательском институте эпидемиологии и микробиологии создали "коктейль" из бактериофагов, который можно применять в качестве профилактики кишечных инфекций. Препарат прошел испытания. Оказалось, что он способен восстановить кишечную микрофлору и предупредить размножение условно-болезнетворных микробов в кишечнике.

Если Вы вступили в контакт с больным человеком, и к Вам перешли заразные микробы, прием бактериофагов остановит размножение бактерий. Именно это свойство бактериофагов играет важнейшую роль в лечении и профилактике внутрибольничных инфекций, кишечных инфекций в детских садах и школах, при пищевых токсикоинфекциях или заражении питьевой воды.

Материал несёт информационно-справочную функцию! Перед применением любых средств или услуг необходимо проконсультироваться со специалистом!

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.

Вирусная частичка имеет мельчайшие размеры (20-300 нм) и симметричное структурирование. Строится из постоянно повторяющихся компонентов. Все организмы вирусной природы являются фрагментом РНК или ДНК, заключаются в особую оболочку из белка, называемую капсидом. Они не обладают способностью самостоятельно функционировать и поддерживать жизнедеятельность, находясь вне другой клетки. Проявление свойств живых существ им присуще лишь после внедрения в другой организм, при этом сам вирус будет использовать ресурсы захваченной им клетки для поддержания стабильности в собственном состоянии. Из этого следует, что данный домен таксономии представлен в виде паразитической, внутриклеточной формы жизни. Существуют вирусы, захватывающие участки мембран клетки, в которой они развивались и жили. Они образуют вокруг таких мест еще одну оболочку, покрывающую капсид.

Как правило, вирусы образуют связь с поверхностью клетки, в которой они паразитируют. Далее вирус проникает внутрь и начинает поиск конкретной структуры, которую он способен поразить. Например, возбудители гепатита функционируют и обитают лишь в клеточных единицах печени, а паротит старается проникнуть в околоушные железы.

ДНК (РНК), принадлежащая вирусу, попав внутрь клетки-носителя, начинает взаимодействовать с аппаратом генетической 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.

Вирусы бактерий – бактериофаги-паразиты, играющие огромную роль в процессе патогенеза инфекций. Они заняты обеспечением выздоровления организма многоклеточного типа от многих болезней, и потому образуют специфический тип иммунной системы. Впервые об этом заговорил Д'Эрелль, а позднее развил это в учение. Данное положение привлекло множество ученых, которые начали исследовать эту область и пытаться найти ответы на такие вопросы, как: какое клеточное строение (кристаллы) имеют бактерии-вирусы бактериофаги? Каковы процессы внутри них, их дальнейшая судьба и развитие? Все это и многое другое привлекло внимание множества исследователей.

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 вирусов, содержащих ДНК (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.

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:

Способы эксплуатации

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, дизентерийного фага 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.

Читайте также: