Размножение фага происходит только в живых микробных клетках, в результате чего бактерии гибнут. Процесс взаимодействия фага с микробной клеткой происходит в несколько стадий.

Адсорбция фага. Жизненный цикл фага начинается с прикрепления (адсорбции) фага на поверхностных фагоспецифических рецепторов клеточной стенки бактерий. Фаги с сокращающимися отростками адсорбируются с помощью хвоста

Внедрение фага внутрь клетки. Этот процесс происходит в результате сокращения хвостового чехла и проталкивания стержня сквозь оболочку бактериальной клетки, чему способствует фермент лизоцим, который располагается на конце хвостового отростка. после проникновения стержня в цитоплазму клетки открывается путь для перехода нуклеиновой кислоты из головки фага внутрь микробной клетки.

После проникновения нуклеиновой кислоты в цитоплазму клетки наступает эклипс - фаза, в течение которой не удается обнаружить фаговые частицы. В этот период в клетке разрушается бактериальная ДНК, прекращается производство бактериальных белков.

Репродукция фага. Начинается синтеза ферментов, необходимых для создания фаговой нуклеиновой кислоты. Нуклеиновые кислоты фага в клетке появляются через 5 минут после ее заражения фагом. Через некоторое время происходит синтез структурных белков и других компонентов фага.

Формирование фага. Самая первая частичка, которую можно обнаружить в клетке при морфогенезе фага, - базальная пластинка. После базальной пластинки образуются стержень и чехол. Вначале на базальной пластинке монтируется стержень, а затем закрепляется чехол. К этому времени завершается формирование головки. Полностью сформированный хвостовой отросток присоединяется к головке, и только после этого хвостовые нити могут прикрепляться к базальной пластинке

Цикл размножения фага завершается через 30-40 минут после проникновения фаговой нуклеиновой кислоты в цитоплазму клетки, микробная клетка лизируется и в окружающую среду поступает около 200 новых фаговых частиц.

3.2 Феномен лизогении

Фаги могут быть вирулентными и умеренными. Вирулентные фаги проникают в микробную клетку, размножаются в ней и вызывают ее лизис. Умеренные фаги вступают в своеобразные симбиотические взаимоотношения с микробной клеткой: проникнув в клетку, они включают свой геномом в хромосому бактерий и реплицируются вместе с ней. Бактерии, несущие умеренный фаг, получили название лизогенных; фаг, присутствующий в них, называют профагом, а симбиоз бактериальной клетки с профагом - феноменом лизогении. Лизогения широко распространена и практически выявлена почти у всех видов бактерий. В связи с этим лизогению следует считать не исключительным, а нормальным состоянием микроорганизмов. Фаг (в состоянии профага) может в течение многих лет находится в бактериях, не теряя способности при определенных условиях превратиться в полноценную фаговую частицу. В эволюционном аспекте процесс лизогенизации можно расценивать как выгодный и фагу, и бактериальной клетке. Лизогенная культура приобретает ряд новых полезных для нее свойств: невосприимчивость к повторному заражению гомологичным вирулентным фагом, способность передавать фаг по наследству и продуцировать ряд веществ, синтез которых детерминируется профагом.

Изменение свойств бактериальной клетки, связанное с присутствие профага, получило название феномена лизогенной конверсии или фаговой конверсии. Впервые феномен фаговой конверсии описал Фримен в 1951 г. при наблюдении токсигенности у дифтерийной палочки. Он показал, что продукция экзотоксина у дифтерийных бактерий связана с обязательным присутствием профага в клетке. В настоящее время для многих микроорганизмов доказано, что способность выделять экзотоксин детерминирована фагами, находящимися в клетке.

Из того, что мы узнали, очевидно, что присутствие профага в бактерии, с одной стороны, губительно для нее, а с другой - делает ее иммунной к заражению гомологичным или близкородственным фагом.

4. Практическое использование фагов

Долгое время перед учеными стояла проблема использования фагов для лечения и профилактики инфекционных заболеваний: в одних исследованиях отмечался положительный результат, а в других его не обнаруживали. Полвека назад антибиотики победно распространились по миру. Тогда казалось, что не нужны никакие другие средства, в том числе и бактериофаги, раз существуют надежные антибиотики. Но каждый новый год подтверждает несостоятельность антибиотиков в лечении инфекционных заболеваний, так как повышается устойчивость бактерий к ним.

По сравнению с антибиотиками у фагов есть определенные преимущества. Известно, что применение антибиотиков часто вызывает нежелательные побочные воздействия на организм человека, - иногда такие серьезные, как аллергия. Или другое осложнение: попадая в кишечник больного, антибиотики зачастую губят там всю микрофлору, вредную и полезную, тем самым открывая дорогу вредоносным микробам (недаром в последнее время такое распространение получил дисбактериоз). Фаги же убивают лишь определенные виды бактерий, не затрагивая жизнь нужной человеку микрофлоры.

Второе достоинство фагов: их действие в организме точно укладываются в тот срок, который необходим для уничтожения вторгшейся в него инфекции. С антибиотиками сложнее: врач должен сам определить курс приема лекарства, что не всегда просто. А фаги делают это автоматически. Они размножаются в организме больного за счет материала, взятого из тела бактерии, которая ими атакована. Если в крови растет число возбудителей болезни, то и растет число фагов. Когда же бактерии уничтожены, воспроизводство фагов прекращается само по себе.

Разработана композиция из пяти разновидностей штаммов фагов. Это «пожиратели» тех бактерий, которые, как правило, поселяются на обожженной коже. В отделениях больниц, где исцеляют ожоги, больше всего, опасаются заражения обожженных мест стафилококками, что ведет к сепсису крови, который почти не поддается лечению. Создано лекарство «пирофаг» - надежный помощник именно в таких случаях. Оно составлено из смеси различных фагов. Гнойные раны, обработанные фаговым препаратом, излечивают в течение 5-10 дней. Антибиотики, если и побеждают такие инфекции, то только в месячный срок.

Такие противоречивые данные обусловлены рядом объективных причин. Здесь и слабый учет возможности появления устойчивых к фагу бактерий, и отсутствие единой методики, схемы и дозировки препарата, и несовершенство анализа полученных результатов. Существенную роль в охлаждении ученых к использованию бактериофагов с профилактической и лечебной целью сыграло открытие антибиотиков и сульфаниламидных препаратов.

Положение стало резко меняться, когда врачи обнаружили все более нарастающую устойчивость микроорганизмов ко многим антибиотикам и сульфаниламидам. Резистентные к лекарственным веществам микробы занимают огромный удельный вес во внутрибольничных, послеоперационных, послеродовых инфекциях. Бороться с ними очень трудно. Фаги, обладающие высокой специфичностью действия, совершенно безвредны для организма и при этом наиболее эффективны в борьбе с инфекцией.

Препараты бактериофагов применяются при инфекционных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, органов мочеполовой системы, систем органов кровообращения, дыхания, опорно-двигательного аппарата, гнойно-септических заболеваний новорожденных, дисбактериозов различной локализации, а также при других заболеваниях, вызванных условно-патогенными возбудителями рода Klebsiella, Escherichiae, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus. Streptococcus.

Лечебно-профилактическое действие фагов обуславливается литической активностью самого фага, а также иммунизирующим свойством находящихся в фаголизитах компонентов (антигенов) разрушенных микробных клеток, особенно в случае неоднократного применения.

При получении препаратов фагов используются проверенные производственные штаммы фагов и соответственно типичные культуры микроорганизмов. Бактериальную культуру в жидкой питательной среде, находящуюся в логарифмической фазе размножения, заражают маточной взвесью фага. Лизированную фагом культуру (обычно на следующий день) через бактериальные фильтры и к фильтрату, содержащему фаг, в качестве консерванта добавляют раствор хинозола.

Готовый препарат фага представляет собой прозрачную жидкость желтоватого цвета. Для более длительного хранения некоторые фаги выпускают в сухом виде (в таблетках) При лечении и профилактике кишечных инфекций фаги применяют одновременно с раствором гидрокарбоната натрия, так как кислое содержимое желудка разрушает фаг. Сохраняется фаг в организме недолго (5-7 дней), поэтому рекомендуется применять повторно.

В связи с наблюдаемым снижением терапевтического действия антибиотиков, препараты бактериофагов используются в клинической практике как альтернатива антибиотикам и другим химиотерапевтическим препаратам. Препараты бактериофагов не уступают антибиотикам по эффективности и не вызывают, при этом, побочных токсических и аллергических реакций.

Применение препаратов бактериофагов для лечения инфекционных заболеваний стимулирует факторы специфического и неспецифического иммунитета и, поэтому особенно эффективно для лечения хронических воспалительных заболеваний на фоне иммунодепрессивных состоянии.

Отсутствие побочных патологических реакций позволяет успешно использовать препараты бактериофагов у новорожденных и детей первого года жизни.

Препараты бактериофагов назначают внутрь, а также используют для орошения ран, для введения в дренированные полости - брюшную, плевральную, полости пазух носа, среднего уха, абсцессов, ран, матки, мочевого пузыря, а также использую в виде аэрозолей. При пероральном и аэрозольном применении, а также при нанесении на поверхность слизистых оболочек бактериофаги проникают в кровь и лимфу и выводятся через почки, санируя мочевыводящие пути.

Выпускаются следующие препараты, используемые для лечения и профилактики заболеваний: брюшнотифозный, салльмонелезный, дизентерийный, коли-фаг, стафилококковый фаг и стрептококковый фаг. Препараты бактериофагов могут использоваться в сочетании с любыми другими лечебными препаратами.

Диагностические бактериофаги широко применяются для идентификации бактерий, выделенных от больного или из инфицированных объектов внешней среды. Метод, который позволяет выявить болезнетворные микробы непосредственно в материале от больного (без выделения чистой культуры возбудителя), называется реакцией нарастания титра бактериофага. Он предложен в 1955 г. академиком В. Д. Тимаковым с сотрудниками. Основан он на способности индикаторного штамма бактериофага размножаться на чувствительных бактериях. При добавлении фага к исследуемому материалу, в котором находятся предполагаемые возбудители, происходит нарастание количества бактериофага. Если же в исследуемом материале предполагаемого микроба нет, то нарастание титра бактериофага не наблюдается. Вследствие высокой специфичности бактериофагов можно определить их виды и с большей точность отдельные типы выделенных бактерий. В настоящее время разработаны фагодиагностика и фаготипирование бактерий рода Salmonella, Vibrio и стафилококков. Фаготипирование помогает устанавливать источник инфекции, изучать эпидемиологические связи, отличать спорадические случаи заболеваний от эпидемических.

Список использованных источников

1. Кочемасова З. Н. Микробиология: Учеб. Пособие/З. Н. Кочемасова. - М.: Знание, 1988. - 356с.

2. Покровский В. Н. Бактериофаг - вирус бактерии/ В. Н. Покровский. - М.: Знание,1986. - 64с. - (Медицина).

3. Смородинцев А.А. Беседы о вирусах/ А. А.Смородинцев. - М.: Просвещение, 1975. - 120с.

4. Шаров Г. Антибиотики, бактерии и фаги/ Г. Шаров// Наука и жизнь. - 2001. - №9. - С. 98-100.