Бактериофаги. Использование фагов в медицине. Преимущество перед антибиотиками.

______________________________________________________

Бактериофаги - ВИРУСЫ, избирательно поражающие бактериальные клетки

Французские микробиологи Ф. д’Эррель и Ф. Туорт (1915-1917) , наблюдали лизис бактериальной культуры возбудителя дизен терии. Они решили, что бактерий кто-то «пожрал» и назвали его бактериофагом. Когда причина этого явления была установлена было оставлено название, предложенное Ф. д’Эррелем.

• Номенклатура основана на видовом наименовании хозяина. Различают фаги: дизентерийные, сальмонеллёзные, брюшно тифозные, холерные, стафилококковые, стрептококковые, псевдо монадные, коли- и протейные фаги и т.д.
• Фаги способствуют успешному изучению молекулярной генетики и общей вирусологии: простота культивирования, короткий период генерации, высокий выход фагового потомства, возможность точного его количественного учета.
• Структура. Чаще имеют сперматозоидную форму. Состоят из головки, которая содержит нуклеиновую кислоту и отростка. У некоторых фагов отросток очень короткий или вовсе отсутствует.

Размеры фаговой частицы варьируют от 20 до 200 нм.

Бактериофаги (фаги) – вирусы, паразитирующие на определенных видах бактерий («пожиратели» бактерий от греч. phagos- пожирающий).

__________________________________________________________________________________________

Строение бактериофага

обычное фото структуры и его электронная микроскопия

Морфологические типы бактериофагов

• I тип (нитчатые) без головки (только отросток)

• II тип без отростка (только головка)

• III тип головка и отросток, короткий без чехла

• IV тип головка и отросток, длинный с чехлом, несократимый

• V тип головка и отросток, длинный с чехлом, сократимый

Этапы взаимодействия фага с клеткой бактерии

1. Адсорбция - пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов на ножках фага и на клеточной стенке бактерии (обратимая адсорбция ). Ножки фага изгибаются и базальная пластинка при помощи «шипиков» прочно закрепля ется на поверхности бактерии (необратимая адсорбция ).
2. Проникновение– сокращаются белки чехлика хвостика фага, внутренний стержень выдвигается и прокалывает оболочку бактерии, ДНК фага впрыскивается в цитоплазму бактерии. Оболочка фага остаётся снаружи, внутрь проникает только ДНК .
3. Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков фага – происходит разрушение геномной ДНК бактериии и воспроизводство НК и белков вируса на матрице фаговой ДНК.
4. Самосборка фагов - ассоциация путём самосборки реплицирован ных копий фаговой нуклеиновой кислоты с капсидными белками. Головка и хвостик фага собираются отдельно, объединяются и затем, в последнюю очередь, прикрепляются хвостовые нити. За цикл репродукции образуются десятки – сотни потомков.
5. Выход фаговых частиц из клетки происходит путём лизиса бактерии изнутри лизоцимом фага или протеазами бактерии.

Взаимодействие фага и чувствительной бактерии

Литический цикл развития бактериофага

Самосборка фаговой частицы

Практическое применение бактериофагов

Строгая специфичность бактериофагов используется для:

1. фаготипирования и дифференцировки бактериальных культур (в бактериологическом методе диагностики инфекционных болезней),
2. лечения и профилактики бактериальных инфекций,
3. индикации патогенных бактерий во внешней среде в санитарной микробиологии (например, в водоемах),
4. в генной инженерии в качестве переносчика рекДНК (трансдуци рующие бактериофаги).

• Метод фаготипирования бактерий применяется в микробиологической практике. Он позволяет определить видовую принадлежность исследуемой бактериальной культуры и ее фаготип (фаговар).
• У бактерий одного и того же вида имеются рецепторы, адсорбирующие строго определенные фаги, которые затем вызывают их лизис.
• Использование наборов типоспецифических фагов позволяет проводить фаготипирование исследуемых культур с целью эпидемиологического анализа инфекционных заболеваний: путей ее передачи. Установления количества источников инфекции и путей её передачи.
• По наличию фагов во внешней среде (водоемах) можно судить о содержании в них соответствующих бактерий (реакция нарастания титра фага). Индикация пато генов применяется в санитарной микробиологии.
• Её эффективность повышается при постановке реакции нарастания титра фага, которая основана на способности специфических линий фагов репродуцироваться на строго определенных бактериальных культурах.
• При внесении такого фага в исследуемый материал, содержащий искомый возбудитель, происходит нарастание его титра.
• Широкое использование реакции нарастания титра фага осложняется трудностью получения индикаторных наборов фагов.

Основные преимущества бактериофагов перед антибиотиками

• Строгая специфичность (воздействуют на 1 вид чувствительных к ним бактерий);
• Саморегуляция (в отсутствии специфических бактерий удаляются из организма);
• Полная совместимость с другими лекарственными средствами;
• Самовоспроизведение (бактериофаги действуют до момента полного исчезновения бактериальной инфекции);
• Безопасность (можно назначать детям и беременным женщинам).