Слайд 1Бактериофаги - вирусы бактерий
СПбГУ
2011
Слайд 2Вопросы
1. Актуальность проблемы
2. Фаги - определение и терминология. История открытия
фагов
3. Строение фагов
4.Стратегия поведения фагов
5. Жизненный цикл вирулентных фагов
6. Жизненный
цикл умеренных фагов
7. Вирусная конверсия
8. Классификация фагов
9. Нитевидные фаги
10.Полиэдрические фаги
11. Профилактика и терапия лечебными бактериофагами.
Слайд 31вопрос. Актуальность проблемы Повышенный интерес к бактериофагам
Ведущую роль в этиологии
гнойно-воспалительных заболеваний играют лекарственноустойчивые (резистентные) штаммы условно-патогенных бактерий.
Применение АМП
может быть мало эффективным, сопровождаться нарушениями нормальной микрофлоры и вести к формированию резистентных штаммов бактерий, а также иммунодефицитных состояний и аллергизации макроорганизма.
Слайд 4Активизация патогенных свойств условно-патогенных бактерий (УПБ) – микробиоты проявляется:
Колонизация слизистых
оболочек с образованием биопленок и развитием гнойно-септических состояний.
Стимуляция образования медиаторов
воспаления.
Повреждение тканей: гипоксия, нарушение микроциркуляции и свертываемости крови.
Формирование лекарственноустойчивых штаммов УПБ.
Аллергические проявления.
Рецидивирующее течение и хронизация процесса.
Слайд 5КРИТЕРИИ ЭТИОЛОГИЧЕСКОЙ
ЗНАЧИМОСТИ УПБ при гнойно-воспалительных заболеваниях
Высокий популяционный уровень УПБ
и способность к формированию биопленок.
Наличие фенотипических и генетических маркеров вирулентности,
ответственных за адгезивную, колонизирующую, цитотоксическую активность и способность к размножению in vivo.
Слайд 6Преимущества лечебных бактериофагов при сравнении с АМП
Поражение как
чувствительных, так и лекарственноустойчивых клеток возбудителей заболеваний.
Каскадная способность к повторному
избирательному лизису остающихся в очаге воспаления бактерий до полной их элиминации из очага воспаления.
Участие в восстановлении нормальной микрофлоры (микробиоценоза).
Слайд 7ОСОБЕННОСТИ ЛЕЧЕБНЫХ БАКТЕРИОФАГОВ
Высокая специфичность к бактериальным клеткам-мишеням
Хорошая совместимость с другими
лекарственными средствами при терапии кишечных, респираторных и урогенитальных инфекций у
детей и взрослых.
Противопоказаний к приему бактериофагов не существует.
Слайд 8СПЕЦИФИЧНОСТЬ ФАГОТЕРАПИИ
Циклы репродукции специфических бактериофагов с их накоплением в зоне
локализации воспалительного процесса -важная особенность фаготерапии, отличающая ее от действия
этиотропных химиотерапевтических препаратов, часто нарушающих нормальную микрофлору организма хозяина.
Слайд 92вопрос. Фаги - определение и терминология
Сокращенно "Фаги"- вирусы бактерий
Облигатные паразиты
на молекулярном уровне
Нападают на своих хозяев-бактерий
Вне бактериальной клетки - не
активны
Полностью зависят от жизнедеятельности бактерий и существуют за их счет:
для репликации генома и образования новых фагов используют белки и ферменты бактерий.
высвобождение фагов сопровождается гибелью клеток-хозяев.
Слайд 10История открытия фагов
Феликс д’Эррель открыл бактериофаги в 1917 г.
Наблюдал опосредованно,
изучая лизис бактерий
Слайд 11Феликс д’Эррель (1873-1949).
военный врач (Франция)
Слайд 12Наблюдения Ф. д’Эрреля:
Изучал возбудителей дизентерии
Выделил чистую культуру Shigella dysenteriae
Наблюдал их
исчезновение
Агента, вызвавшего этот эффект назвал бактериофагом
Доказал, что наблюдал лизис бактерий
S. dysenteriae фильтрующимся вирусом
Слайд 13Негативные колонии бактериофагов
результат лизиса бактерий
Shigella dysenteriae
Слайд 14Визуализация фагов
Первый электронный микроскоп
изобрели в Германии
в 1940 г.
братья Руска (один – врач, другой - физик)
1942 г. –
впервые увидели фаги
Это событие послужило началом развития вирусологии
Слайд 15Бактериофаг Т4
(компьютерная графика )
Слайд 163 вопрос. Строение фагов
Строение фагов определяет их характер поведения:
Доставляют НК
в клетку-хозяина
Сами остаются вне клетки в виде "тени"
"Тень" – пустая
головка фага
Головка содержат генетический материал: ДНК или РНК
НК - линейная 2Н, реже 1Н
Головка - чаще только белковый капсид,
реже содержит мембрану от клетки-хозяина
Капсид - 2 функции: защитная и адсорбция
Специализированное приспособление для адсорбции - отросток с базальной пластиной (может отсутствовать)
Рецепторы (нити) – специфические к определенным бактериям
Слайд 184вопрос. Стратегия поведения фагов
Наличие специфических рецепторов определяет возможность заражения бактериальных
клеток
Доставка нуклеиновой кислоты в клетку-хозяина
Пустой капсид фаговой частицы ("тень")
остается с внешней стороны бактериальной клетки
Стратегия поведения связана с особенностями строения бактериальной клетки и их клеточной стенки
Слайд 19Инфицирование фагом Т4 клетки E.coli K12
Слайд 20Этапы инфекционного процесса
1. Адсорбция к соответствующим бактериальным рецепторам
На поверхности бактерий
есть рецепторы (элементы клеточной стенки), соответствующие рецепторам фага.
Адсорбция:
1. обратимая (фаг
отрывается) и
2. необратимая (плотное присоединение)
На этом свойстве основан метод диагностики бактерий - фаготипирование
Имея набор фагов, можно определить их хозяев.
Слайд 21Стадии адсорбции бактериофагов:приземление, прикрепление, сокращение отростка, проникновение отростка, инъекция ДНК
Слайд 22Адсорбция фага Т4 и проникновение ДНК в клетку E. coli
Слайд 23События после адсорбции
В зависимости от свойств и стратегии поведения фаги
делят на 2 группы:
1.Вирулентные фаги – литический цикл
2.
Умеренные фаги – лизогенный цикл
Слайд 24Варианты развития вирусной инфекции
Вирулентные фаги
Умеренные фаги
Слайд 255 вопрос. Жизненный цикл вирулентного фага
(литический цикл)
вызывают реальную инфекцию
разрушение
бактериальной клетки (литический процесс):
1. адсорбция
2. проникновение НК в
клетку
3. репликация НК
4. синтез новых компонентов фаговых частиц и их сборка (морфопоэз)
5. высвобождение фаговых потомков
Вирулентные фаги реплицируются только в результате литического процесса
Слайд 26Выход бактериофагов из лизированной бактерии
Слайд 276 вопрос. Жизненный цикл умеренного фага
(лизогенный процесс)
1. Вместо синтеза
новых фагов и лизиса бактерии - репликация фаговой НК вместе
с геномом клетки-хозяина - лизогения
При лизогении фаг называется профагом
2. Существование в клетке-хозяина в виде профага в:
а) свободном состоянии (плазмидоподобном)
б) интегрированном состоянии в хромосому клетки-хозяина
3. Интеграция в геном клетки-хозяина происходит:
в случайных участках, например фаг-μ (фаг-мю)
в специфических участках, например фаг-λ (фаг-лямбда)
4. Активация профага в лизогенных бактериях
5.Образование новых фаговых частиц и лизис бактериальной клетки
Слайд 28Механизмы торможения литического процесса
В составе генома умеренного фага содержатся гены,
ответственные за образование белка-репрессора
Белок-репрессор подавляет активность других генов умеренного фага,
что
тормозит развитие литического процесса в бактериальной клетке
Именно поэтому умеренные фаги могут долгое время существовать в виде профага в клетке бактерии как плазмида или быть интегрированными в геном клетки-хозяина
Бактерии, содержащие фаг в виде профага, называются лизогенными
В любой момент профаг может активизироваться, что приведет к лизису бактериальной культуры
Слайд 29Индукция литического процесса умеренных фагов
Лизис может быть запущен:
УФ-облучение
Действие химических веществ
(метамицин С)
Изменение температуры
Спонтанный процесс
При этом происходит:
1. Разрушение белка-репрессора
2. индукция репликации
фаговой НК
3. образование фаговых частиц - реализация литического процесса
Слайд 30 7 вопрос. Вирусная конверсия
С умеренными фагами связано явление вирусной
конверсии -
Изменение свойств лизогенных бактерий, содержащих профаг
Трансдукция – передача
определенных признаков, напр. о выработке токсинов:
1.Corynebacterium diphtheriae – содержат 11 умеренных фагов, 5 из них несут информацию о дифтерийном токсине
2. род Clostridium
Слайд 318 вопрос. Классификация фагов
Основана на морфологической характеристике:
Размеров
Формы вириона
Природе НК
Числе и
функции белков
Наличии или отсутствии липидов (мембраны от клетки-хозяина)
Слайд 32Морфологические типы фагов
2 формы капсида: нитевидные и полиэдрические
I тип
– нитевидные, ДНК-содержащие,
II тип – полиэдрические с аналоговым отростком (РНК
или 1Н ДНК),
III тип – полиэдрические с коротким отростком (Т3, Т7),
IV тип – полиэдрические с несокращающимся отростком 2Н ДНК (Т1, Т5),
V тип – полиэдрические с сокращающимся отростком с базальной пластинкой (Т2, Т4, Т6)
Слайд 33I тип - нитевидные ДНК-содержащие фаги
Слайд 34II тип: фаги с аналоговым отростком (РНК или 1Н ДНК)
Слайд 35III тип: Фаги с коротким отростком (Т3, Т7)
Слайд 36IV тип: Фаги с несокращающимся отростком 2Н ДНК (Т1, Т5)
Слайд 37V тип: Фаги с сокращающимся отростком с базальной пластинкой (Т2,
Т4, Т6)
Слайд 389 вопрос.
Нитевидные фаги (fd, M13)
Содержат кольцевую 1-цепочечную ДНК -
хромосому
Хромосома окружена белковым капсидом (оболочкой) продолговатой формы
Ср. диаметр – 6
нм
Ср. длина – 89 нм
Капсид состоит из 1-го белка (сотни тысяч субъединиц)
Длина нитевидного капсида определяется длиной ДНК
Несколько молекул специального белка, прикрепленного к одному из концов фага, формируют комплекс адсорбции
Слайд 3910 вопрос. Полиэдрические фаги
Сложное строение капсида:
Октаэдр (8-гранник)
Икосаэдр (20-гранник)
В капсиде
заключена плотно упакованная ДНК
От основания капсида отходит отросток – "органелла"
адсорбции
Типичный представитель – сем. Myoviridae
Слайд 40сем. Myoviridae
Т-четный фаг Т-4
Фаги Т-серии, относятся к вирусам E.
coli
Состоит:
из головки-капсида (диаметр 115 нм)
отростка – сократительная структура из актиноподобного
белка (в полосочку) (длина 100 нм)
Базальной пластинки – 6 игл, в основе шестигранник:
100 молекул АТФ, ионы кальция, лизоцим
Слайд 4211вопрос. КЛИНИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ после воздействия препаратов лечебных бактериофагов
Выделение этиологического агента
Подбор
специфического высокоактивного фага (из коллекции более 250 фагов) с постоянным
контролем в ходе лечения 550 человек с заменой фага при необходимости.
Положительные результаты лечения составляли от 75 до 100% случаев.
Слайд 43ОСТ 91 500.11.004-2003
В Отраслевом Стандарте «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника»
(Приказ МЗ РФ № 231, 2003), внимание педиатров ориентировано на
профилактику и терапию дисбиотических состояний у детей пробиотиками и специфическими лечебными бактериофагами.
Слайд 44ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ
Ведущими в мировой практике по разработке лекарственных форм бактериофагов
в последние десятилетия были работы отечественных ученых, позволивших расширить ассортимент
производственной продукции и перейти от жидких бактериофагов к таблетированным формам, а в настоящее время – к концентратам, линиментам и гелям
Слайд 45СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ
Очищенные концентраты бактериофагов более эффективны и менее реактогенны,
чем исходные жидкие формы
Для увеличения срока годности препараты лиофильно высушивают
Предпочтительнее использовать кислотоустойчивые таблетки
Более удобен линимент, приготовленный на ланолине и касторовом масле
Слайд 46СПОСОБЫ ПРИМЕНИЯ лечебных БАКТЕРИОФАГОВ
аппликации на месте поражения,
пероральный,
подкожный,
внутримышечный,
внутрибрюшинный
способы введения,
клизмы,
аэрозоли,
(введение в полость легких, в перикард и
т.д.)
Слайд 47МОНОВАЛЕНТНЫЕ БАКТЕРИОФАГИ
стафилококковый
стрептококковый
бактериофаг коли жидкий
клебсиеллезный
протейный
синегнойный жидкий
Слайд 48Комбинированные
препараты лечебных бактериофагов
Из нескольких видов бактериофагов:
коли-протейный,
пиобактериофаг (против
стафилококков, стрептококков, клебсиелл, протеев, синегнойной и кишечной палочек),
интести-фаг (против
шигелл, сальмонелл, стафилококков, энтерококков, протеев, кишечной и синегнойной палочек).
Слайд 49ВЫВОДЫ: Лечебные бактериофаги - альтернатива химиотерапевтическим этиотропным препаратам (АМП)
Лечебные бактериофаги
подавляют как чувствительные, так и антибиотикоустойчивые бактерии.
Рекомендовано использовать комплексные
бактериофаги с высокой специфической литической активностью, способные элиминировать возбудителей без подавления индигенной нормофлоры.
Важным является идентификация и определение чувствительности возбудителя к бактериофагу с целью выбора эффективного препарата.
