Бактериофа́ги

Бактериофаги (от «бактерия» и греч. phagos — пожирающий)—вирусы бактерий, специфически проникающие в бактерии, паразитирующие в них вплоть до гибели (лизиса) бактериальной клетки.
Роль бактериофагов в природе — контроль количества микробной флоры и сдерживание ее патологического роста. Как хищники, поедающие грызунов, являются санитарами леса, так и бактериофаги — своеобразные санитары, защищающие мир от инфекций.

История открытия бактериофагов
1896 год -открытие бактериофагов Британским бактериологом Эрнестом Ханкин
1898 год – бактериофаги исследованы российским ученым Николаем Гамалея. В этом же году фаги стали использовать при лечении ран и различных инфекций. 1920-е годы – Феликс д'Эрель – канадский сотрудник Института Пастера (Париж) назвал бактериофаги «бактериофагами» и охарактеризовал их: «вирусы, размножающиеся в бактериях».
1940-е годы. Везде, кроме СССР разработки бактериофагов вычеркнуты из числа перспективных исследований.
1980-е годы Эффективность лечения антибиотиками значительно понизилась Бактерии выработали лекарственную устойчивость.
Начало 2000-х г – Гленн Моррис – сотрудник Университета Мэриленд (США) совместно с НИИ бактериофагов, микробиологии и вирусологии в Тбилиси наладил испытания фаговых препаратов для получения лицензии на их применение в США.
Июль 2007 года - бактериофаги одобрены для использования в США На протяжении последних нескольких лет исследования свойств бактериофагов проводятся в России, Грузии, Польше, Франции, Германии, Финляндии, Канаде, США, Великобритании, Мексике, Израиле, Индии, Австралии.

Французско-канадский микробиолог Феликс Д'Эрелль 3 сентября 1917 года сообщил об открытии бактериофагов. После открытия явлений бактериофагии Д’Эрелль развил учение о том, что бактериофаги патогенных бактерий, являясь их паразитами, играют большую роль в патогенезе инфекций, обеспечивая выздоровление больного организма, а затем создания специфического иммунитета. Это положение привлекло к явлению бактериофагии внимание многих исследователей, которые предполагали найти в фагах важное средство борьбы с наиболее опасными инфекционными болезнями человека и животных.
Также Феликс Д’Эрелль выдвинул предположение, что бактериофаги имеют корпускулярную природу. Однако только после изобретения электронного микроскопа удалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов.

Свойства бактериофагов
1.Общий признак всех бактериофагов- внутриклеточный паразитизм;
2. не растет на искусственных питательных средах, размножаясь только внутри клеток микробов;
3. Вирусы обладают определенной наследственностью, воспроизводя себе подобных;
4. Генетический материал фагов– двунитевые ДНК или однонитевые ДНК;
5. обладает высокой специфичностью в отношении поражаемой клетки;
6. имеет антигенную обособленность от клетки хозяина;
7. имеет элементарные частицы величиною в пределах от 20 до 200 нм.

Достоинства фагов
Целенаправленно уничтожают микробы, малочувствительные к антибиотикам
Быстро действуют и глубоко проникают в очаг инфекции
Не вызывают привыкания и побочных эффектов
Не подавляют и не нарушают действия человеческого организма
Не оказывают негативного воздействия на иммунитет
Не вызывают привыкания патогенных бактерий
Их можно сочетать со всеми лекарственными препаратами;
Рекомендованы взрослым и детям;
Изготавливаются с применением природного сырья

По специфичности взаимодействия различают следующие бактериофаги:
поливалентные, взаимодействующие с родственными видами бактерий;
моновалентные, взаимодействую­щие с бактериями определенного вида;
типовые, взаимодействующие с отдельными типа­ми (вариантами) бактерий данного вида.

Взаимодействие фагов с бактериями может протекать, как и у других вирусов, по:
продуктивному
абортивному
интегративному типам
При продуктивном типе взаимодействия образуется фаговое потомство, бактерии лизируются; при абортивном типе — фаговое по­томство не образуется и бактерии сохраняют свою жизнедеятельность; при интегративном типе — геном фага встраивается в хромосому бактерии и сосуществует с ней.
Типы фагов по характеру влияния фага на инфицированную клетку
вирулентные фаги
умеренные фаги

Взаимодействуют с бактерией по продуктивному типу. Проникнув в бактерию, они репродуцируются с образованием 200—300 новых фаговых частиц и вызывают лизис бактерий. Взаимодействие бактериофага с бактерией напоминает взаимодействие вирусов человека с клеткой хозяина. Специфическая адсорбция фагов на бактериальной клетке происходит при наличии комплементарных рецепторов липопротеиновой или липополисахаридной природы в ее клеточной стенке. На бактериях, лишенных клеточной стенки (протопласты, сферопласты), бактериофаги не адсорбируются. Некоторые фаги в качестве рецепторов используют половые пили бактерий.
Вирулентные фаги

В отличие от вирулентных взаимодействуют с чувствительными бактериями либо по продуктивному, либо по интегративному типу. Продуктивный цикл умеренного фага идет в той же последовательности, что и у вирулентных фагов, и заканчивается лизисом клетки. При интегративном типе взаимодействия ДНК умеренного фага встраивается в хромосому бактерии, реплицируется синхронно с геномом размножающейся бактерии, не вызывая ее лизиса. ДНК бактериофага, встроенная в хромосому бактерии, называется профагом, а культура бактерий —лизогенной. Такое сосуществование бактерии и умеренного бактериофага называется лизогенией (от греч. lysis —разложение, genea — происхождение). Профаг, ставший частью хромосомы бактерии, при ее размножении передается по наследству потомкам.
Умеренные фаги

Строение бактериофага
1 — головка, 2 — хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 — капсид, 5 — «воротничок», 6 — белковый чехол хвоста, 7 — фибрилла хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка.

Морфологические типы фагов
I – нитевидные фаги II – фаги без отростка III- фаги с аналогом отростка IV – фаги с коротким отростком V – фаги с длинным несокращающимся отростком VI– фаги с длинным сокращающимся отростком

Механизм действия бактериофагов