БАКТЕРІОФАГИ

БАКТЕРІОФАГИ (лат. bастеtіо — паличка, бактерія + рhаgеіn — пожирач) — віруси, адаптовані до паразитування на бактеріях, які спричиняють їх розчинення (бактеріоліз). Термін «бактеріофаг» для позначення літичного агента ввів у 1917 р. французький вчений Д’Ерелл. Б. поширені у воді, ґрунті, травному тракті тварин і людини, виявлені як серед хвороботворних, так і нехвороботворних бактерій. Б. характеризуються певною мірою специфічності, тобто лізують бактерії одного виду (моновалентні фаги), окремі варіанти одного й того ж виду (типові фаги) або бактерії різних, але близьких між собою видів (полівалентні фаги). За хімічною будовою Б. складаються з двох основних хімічних компонентів — нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) і білка. За морфологічними особливостями розрізняють декілька варіантів Б. Більша частина з них має форму сперматозоїда, але існують Б. кубічної і ниткоподібної форми, розміри коливаються від 20 до 800 нм. За механізмом дії Б. поділяються на вірулентні та помірні. Вірулентні Б. спричиняють літичну інфекцію серед бактерій, яка проходить у декілька етапів: адсорбція Б. на бактеріальній клітині, подальше його внутрішньоклітинне розмноження, лізис бактерій і вихід багаточисленної популяції нової генерації фага, яка повторно інфікує інші бактеріальні клітини. Помірні Б. викликають абортивну лізогенну інфекцію, тобто вона не супроводжується лізисом клітини-хазяїна і появою нових віріонів фага. У такому випадку геном фага інтегрує з хромосомою бактерії хазяїна і може у такому вигляді передаватися потомству та іншим клітинам бактеріальної популяції, однак і у них інфекція проходить за лізогенним типом — без загибелі клітини-хазяїна. Тільки серед невеликої кількості лізогенних бактерій спонтанно або внаслідок дії мутагенних факторів лізогенна інфекція може перейти в літичну, яка закінчується загибеллю клітини-хазяїна. Бактерії, що носять помірний фаг, називають лізогенними; сам фаг, присутній в них, — профагом, а симбіоз бактеріальної клітини з фагом — лізогенією. Лізогенізація бактерій супроводжується зміною їхніх морфологічних, культуральних, ферментативних, антигенних і біологічних властивостей, чутливості до антибіотиків, що отримало назву фагової конверсії. Для деяких бактерій (коринебактерій дифтерії та ін.) здатність виробляти екзотоксини детермінована саме фагами, що знаходяться в клітинах збудників інфекції. Таким чином, помірні Б. є суттєвим фактором мінливості мікроорганізмів, тому їх широко використовують як модель при вивченні питань генетики. Сучасні методи генної інженерії і біотехнології також засновані на широкому використанні помірних фагів, зокрема як векторів для отримання рекомбінантних ДНК. Водночас помірні фаги можуть завдавати шкоди мікробіологічним виробництвам. Якщо мікроорганізми — продуценти антибіотиків, вакцин та інших препаратів біологічного походження є лізогенними, існує небезпека щодо переходу помірного фага у вірулентну форму з подальшим лізисом виробничого штаму. Препарати вірулентних Б. використовують для лікування і профілактики гострих кишкових інфекцій, а також гнійно-септичних і ентеральних захворювань різної локалізації, викликаної умовно патогенними бактеріями декількох родів (Escherichia, Salmonella, Shigella, Staphylococcus та ін.). Їх призначають для обробки ран, вводять у порожнини тіла (черевну, плевральну, пазухи носа, середнього вуха), внутрішньо. Вони є альтернативою антибіотиків та інших хіміотерапевтичних препаратів, іноді перевищують їх за ефективністю, не викликаючи побічних токсикоалергічних реакцій. Внаслідок суворої родо- і видоспецифічності Б. не пригнічують нормальну мікрофлору кишечнику і, як наслідок, нездатні спричиняти дисбактеріоз; вони не мають протипоказань до застосування і використовуються для лікування дітей раннього віку та вагітних, а також у комплексній терапії разом з іншими лікувальними препаратами. Б. застосовують у діагностиці інфекційних захворювань — для фаготипування і визначення фагочутливості при ідентифікації мікроорганізмів. Б. використовують також у ветеринарії, в основному для фагопрофілактики інфекційних захворювань тварин (коліентеритів телят, пулорозу курчат тощо). Головний недолік фагів як антимікробних препаратів полягає у їхній суворій селективній специфічності (штамоспецифічності). Для досягнення терапевтичного чи профілактичного ефекту необхідною умовою повинна бути універсальність дії препарату Б., тобто він повинен викликати лізис всієї популяції чутливого до нього виду бактерій. Однак процес взаємодії фагів із бактеріальними клітинами, заснований на принципах компліментарності рецепторів фага і відповідних рецепторів, що містяться на поверхні бактеріальної клітини, не забезпечує такої універсальності внаслідок відсутності рецепторів у більшої або меншої кількості клітин бактеріальної популяції або слабкої їх спорідненості. Тому чутливість бактерій одного й того ж виду у мікропопуляції людей — мешканців різних територій до виробничих фагів коливається від дуже високої чутливості до повної стійкості. Однак цей недолік виробничих Б. усувається культивуванням фага на суміші бактеріальних популяцій, ізольованих в різних біотопах, або виробництвом фагів, адаптованих до регіональних варіантів бактерій. Але і такі фаги не призводять до повного лізису всієї популяції бактерій. Вузька специфічність Б. спричиняє швидку появу фагорезистентних штамів бактерій. Б. погано адсорбуються бактеріями в колоїдному середовищі, що перешкоджає реалізації бактерицидної дії в товстому кишечнику, де бактерії оточені слизом і змішані з фекаліями. Незважаючи на недоліки, Б. є цінними антимікробними препаратами. Препарати Б. отримують в результаті селекції бактеріофагів, що мають широкий спектр антибактеріальної активності відносно вірулентних для людини клінічних штамів бактерій. Виробництво Б. складається з декількох етапів. Спочатку Б. культивують на бактеріальних клітинах клінічних штамів бактерій. У процесі декількох циклів внутрішньоклітинного розмноження, що супроводжується лізисом бактерій, у фаголізат виходять зрілі фагові віріони. Далі за допомогою комплексу мембранних методів фаголізат звільняють від лізованих бактеріальних клітин, бактеріальних антигенів і токсинів, отримуючи таким чином очищений препарат. Ступінь очищення становить 98–99%. У країнах СНД фармацевтична промисловість випускає такі препарати бактеріофагів: дизентерійний, сальмонельозний, черевнотифозний, колі-протейний, інтестибактеріофаг, піобактеріофаг, стафілококовий та ін.

Справочник по антисептике / Под ред. А.П. Красильникова. — Минск, 1995; Дисбактериоз: современный взгляд на проблему // Новые мед. технологии. — 2002. — № 2; Шлегель Г. Общая микробиология — М., 1987.