Бактериофаги, или сокращенно фаги, – это вирусы бактерий, обладающие способностью проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и при выходе потомства вызывать в большинстве случаев разрушение (лизис) бактерий.
В природе фаги выполняют важную роль как естественные регуляторы популяции бактерий, поддерживая баланс в экосистемах.
По своему механизму взаимодействия с клетками фаги подразделяются на вирулентные и умеренные. Оба вида проникают в бактерию, а далее в зависимости от вида возможен литический или лизогенный путь. О каждом из них мы расскажем далее.
Вирулентные фаги
Эти фаги следуют строго по литическому циклу. После проникновения в бактериальную клетку бактериофаги используют ее для размножения, в результате чего происходит разрушение клетки и высвобождение новых фагов. Этот процесс приводит к быстрой гибели бактерий.
Каждый бактериофаг вызывает лизис определенного вида бактерий. Поэтому бактериофаги обозначают буквами латинского или русского алфавита с цифровым индексом, перед которыми указывают название вида бактерий. Например, фаги E.coli Т2.
После разрушения бактериальной клетки, вновь образованные фаговые частицы выходят наружу в поисках новой бактерии, которую необходимо уничтожить. Затем цикл повторяется до тех пор, пока не будут лизированы все чувствительные к фагу бактерии.
Способность вирулентных бактериофагов разрушать бактериальные клетки позволяет использовать их для диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний. На данный момент единственной компанией в России, которая производит лекарственные препараты бактериофаги является АО «НПО «Микроген». Под брендом «Руфаг» выпускается 14 фагов против распространенных бактерий: стафилококка, стрептококка, кишечной палочки и других видов или штаммов. Благодаря строгому соответствию фармокопейным стандартам качества и контролю на всех этапах производства в препаратах сохраняется специфичность действия бактериофагов, а препараты могут быть рекомендованы как совместно с антибактериальными препаратами (антибиотиками), так и самостоятельно, в том числе, для особых групп лиц (беременным, детям с рождения и др.).
Однако из строгой специфичности действия фагов проистекает необходимость определения чувствительности к фагам. Так, для эффективного лечения, перед терапией необходимо проведение бактериологического исследования с определением чувствительности выявленного возбудителя к препарату-бактериофагу. По результату анализа врач может назначить препарат, который окажется наиболее эффективным против выявленной бактерии.
Умеренные фаги
Такие бактериофаги после проникновения в бактерию встраивают свою ДНК в геном бактерии, а затем в виде профага передаются по наследству от клетки к клетке, не вызывая лизиса бактерий. В этом случае цикл называется лизогенным (лизогения).
При лизогении фагового потомства не образуется, а бактерии приобретают иммунитет (невосприимчивость) к последующему проникновению и размножению в них родственного фага.
В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь при определенных условиях профаг активируется и вступит в литический цикл. Переход от лизогенного цикла к литическому называется лизогенной индукцией, или индукцией профага. При производстве лекарственных препаратов умеренные бактериофаги не используются.
Источники
1. Литусов Н.В. Бактериофаги. Иллюстрированное учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГМА, 2012. - 38 с
2. Бактериофаги – вирусы бактерий: учеб. пособие / авт.- Б19 сост. Н. В. Иконникова. – Минск: ИВЦ Минфина, 2017. – 41 c.
3. Фармакопея / XIV / ОФС.1.7.1.0002.15. Бактериофаги. // Институт фармакопеи и стандартизации в сфере обращения лекарственных средств. https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-7-1-0002-15-bakteriofagi-lechebno-profilakticheskie/