În scopuri practice, pot fi utilizați fagi. Utilizarea bacteriofagelor în medicină și nu numai

Realizările medicinei moderne și ale produselor farmaceutice sunt grozave, dar agenții patogeni se îmbunătățesc și se adaptează constant la acțiunea acelor medicamente care erau mortale pentru ei în urmă cu câțiva ani. Acolo unde antibioticele sunt neputincioase, bacteriofagii vor ajuta la combaterea microorganismelor patogene.

Ce sunt bacteriofagii

Tradus literal din greaca veche, bacteriofagii sunt mancatori de bacterii. Acest termen biologic se referă la virușii care infectează selectiv celulele bacteriene.

Bacteriofagii sunt prezenți oriunde trăiesc bacteriile, astfel încât habitatul lor poate fi aerul, apa, solul, corpul uman, hrana, îmbrăcămintea.

Caracteristicile structurale ale unui bacteriofag: un astfel de virus nu are structura celulara, există doar material genetic acoperit cu un strat proteic deasupra. Prin urmare, pentru reproducere, ei trebuie să caute microorganisme celulare adecvate.

Fagul își începe activitatea distructivă pentru bacterie prin injectarea propriei informații genetice în corpul său și apoi trece la reproducerea activă. Când o celulă bacteriană este distrusă, de la 100 la 200 de bacteriofagi noi apar prin fragmentele sale, începând imediat să atace bacteriile din apropiere.

feluri

Cei mai faimoși bacteriofagi:

• dizenterică;
• stafilococic;
• streptococic;
• potasiu;
• pseudomonadic;
• Pseudomonas aeruginosa.

Avantaje

Unii oameni de știință susțin că utilizarea medicamentelor pe bază de bacteriofagi va concura în curând cu utilizarea antibioticelor în tratamentul diferitelor boli.

Baza acestei presupuneri îndrăznețe este dată de următoarele avantaje ale utilizării fagilor:

• lipsa dependenței și contraindicațiile la utilizarea medicamentului;
• fără efect inhibitor asupra sistemului imunitar;
• acțiune selectivă (flora bacteriană benefică rămâne intactă);
• combinație armonioasă cu alte metode de tratament, inclusiv terapia cu antibiotice (conform rezultatelor cercetării, fagii chiar își sporesc efectul);
• efect pronunțat în tratamentul lentului conditii dureroase cauzate de agenți bacterieni insensibili la antibiotice.

Acest lucru permite ca bacteriofagul să fie folosit cu succes pentru copii, vârstnici, femei însărcinate, pacienți debili.

Indicatii

Indicațiile pentru includerea bacteriofagelor în regimul de tratament sunt următoarele infecții:

• chirurgicale (abcese, infracțiuni, paraproctită, osteomielita, furuncule, arsuri, flegmon, carbunculi, răni purulente);
• urogenital (cistita, pielonefrita, colpita, uretrita, endometrita, salpingo-ooforita);
• enterale (colecistită, gastroenterocolită, disbacterioză intestinală);
• intoxicații cu sânge;
• boli ale organelor ORL (amigdalita, sinuzita, otita medie);
• boli tractului respiratorși plămâni (traheită, pleurezie, laringită, bronșită, pneumonie).

Metode de aplicare

Metoda prin care un bacteriofag trebuie aplicat direct depinde de natura și locația focarului inflamației. LA situatii diferite Următoarele utilizări ar fi adecvate:

• oral ( medicament luat pe cale orală)
• rectal (clismă bacteriofag);
• local (sub formă de spălare, loțiuni, irigare, instilare, clătire, introducerea turundelor înmuiate în medicament).

Bacteriofagul funcționează mai eficient dacă tratamentul combină diferite metode de aplicare. Sunt sigure indicatii clinice, conform căruia bacteriofagul se administrează oral în tablete, și acţiune locală face bacteriofag lichid sub formă de loțiune.

Medicamentele pe bază de bacteriofage câștigă popularitate sub formă de soluții, aerosoli, tablete, supozitoare și geluri. Formulare de farmacie preparatele sunt furnizate cu instrucțiuni detaliate despre cum să ia bacteriofage.

Contraindicații

Majoritatea persoanelor cu un anumit grad de neîncredere iau în considerare posibilitatea tratamentului cu bacteriofagi, deși eficacitatea și, cel mai important, siguranța unei astfel de terapii a fost deja dovedită.

singura posibila contraindicatie poate hipersensibilitate la bacteriofagi, deși cazuri reactie alergica pe bacteriofagi nu sunt tipice.

Preparate bacteriofage

Industria farmaceutică oferă multe medicamente, al căror principiu de acțiune se bazează pe orientarea antimicrobiană a bacteriofagelor.

• Intesti-bacteriofag (Intestifag)

  

  Preparat lichid antimicrobian imunobiologic. Inhibă activitatea microorganismelor, cauzatoare de boli tract gastrointestinal(dizenterie bacteriană, febră tifoidă, enterocolită, febră paratifoidă, disbacterioză, salmoneloză). Se folosește intern și ca clismă. Contraindicații: hipersensibilitate la medicament. Efecte secundare: la nou-născuți în primele 2 zile de la internare sunt posibile erupții cutanate și regurgitare.

• Piobacteriofag polivalent (Sextaphage)

  

  Tratând cu succes boli purulent-septice nou-născuți și sugari, boli purulente-inflamatorii ale tractului respirator superior, infecții enterale. Este folosit pentru tratarea rănilor proaspăt infectate. Nu există contraindicații și efecte secundare.

• Bacteriofag al pneumoniei Klebsiella (Klebsifag)

  

  Afectează bacteriile care provoacă pneumonie, ozens, rinoscleroame. De asemenea, ajută la afecțiuni septice generalizate, pentru prevenirea contaminării. tulpini nosocomiale Klebsiell. Nu există efecte secundare. Contraindicație: hipersensibilitate la componente.

• Bacteriofagul Salmonella

  

  Distruge celulele Salmonella și microorganismele asemănătoare acestora în structură antigenică. Potrivit pentru tratamentul salmonelozei la copii și adulți. Nu există contraindicații și efecte secundare.

• bacteriofag Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)

  

  Folosit pentru tratamentul leziunilor diverse corpuri Pseudomonas aeruginosa. Efecte secundare neidentificat. Contraindicație - hipersensibilitate la medicament.

• Bacteriofag streptococic (streptofag)

  

  Omoara bacteriile streptococice, ceea ce face ca preparatele pe baza de ele sa fie indispensabile in tratamentul amigdalitei, amigdalitei, sinuzitei, panaritiului, ranilor purpurente si multor alte afectiuni. Pentru tratamentul sinuzitei, se recomandă îngroparea acestui bacteriofag în nas. Nu există efecte secundare. Contraindicație: hipersensibilitate la medicament.

• bacteriofag coli

  

  Are un specific acțiune antibacteriană direcționată exclusiv împotriva tulpinilor patogene de Escherichia coli. Este prescris pentru leziuni ale tractului gastrointestinal, supurația rănilor, sepsis neonatal, conjunctivită, infecții urogenitale. Contraindicație: hipersensibilitate la medicament. Nu au fost identificate efecte secundare.

• Bacteriofagul Klebsiella polivalent

  

  Eficient în tratamentul peritonitei, pleureziei, bolilor purulent-inflamatorii în ginecologie. De asemenea, este utilizat în tratamentul stomatitei, parodontozei și inflamațiilor sinusurilor. Nu există efecte secundare. Contraindicație - hipersensibilitate la componentele medicamentului.

• Bacteriofagul coliproteus

  

  LA formă lichidăîn cerere pentru prevenirea și tratamentul colpitei, enterocolitei. Sub formă de tablete, este mai des utilizat pentru forme avansate de pielonefrită și cistită, procese inflamatoriiîn organele pelvine. Contraindicație: alergie la oricare dintre componentele medicamentului. Nu există efecte secundare.

• bacteriofag dizenter

  

  Este utilizat pentru tratamentul și prevenirea dizenteriei. Efectele secundare nu au fost identificate. Contraindicații: hipersensibilitate la componente, iar pentru forma medicamentului în tablete - vârsta pacientului este mai mică de 1 an, perioada de sarcină și alăptare.

Nu exagerați pericolul virușilor care alcătuiesc medicamente similareși analogi bacteriofagi. Sunt doar mortale pentru bacteriile care cauzează boli. Dacă medicul consideră că este potrivit să includă bacteriofagi în regimul de tratament, ar trebui să aveți încredere și să vă acordați o recuperare rapidă.

Utilizarea bacteriofagelor se efectuează exclusiv în scopul propus și sub supravegherea medicului curant.

Bacteriofagii gi sau fagii (din altă greacă φᾰγω „Devor”) sunt viruși care infectează selectiv celulele bacteriene. Cel mai adesea, bacteriofagii se înmulțesc în interiorul bacteriilor și provoacă liza acestora. De regulă, un bacteriofag constă dintr-o înveliș proteic și materialul genetic al unui acid nucleic monocatenar sau dublu catenar (ADN sau, mai puțin frecvent, ARN). Numărul total de bacteriofagi din natură este aproximativ egal cu numărul total de bacterii (1030 - 1032 particule). Bacteriofagii sunt implicați activ în ciclu substanțe chimiceși energie, au un efect marcat asupra evoluției microbilor și bacteriilor Structura unui miovirus tipic bacteriofag.

Structura bacteriofagelor 1 - cap, 2 - coadă, 3 - acid nucleic, 4 - capsid, 5 - "guler", 6 - acoperire proteică a cozii, 7 - fibrilă coadă, 8 - vârfuri, 9 - placa bazală

Bacteriofagii diferă în structura chimica, tipul de acid nucleic, morfologia și natura interacțiunii cu bacteriile. La dimensiune virusuri bacteriene de sute și de mii de ori mai mici decât celulele microbiene. O particulă tipică de fag (virion) constă dintr-un cap și o coadă. Lungimea cozii este de obicei de 2-4 ori diametrul capului. Capul conține material genetic - ARN sau ADN monocatenar sau dublu catenar cu enzima transcriptază în stare inactivă, înconjurat de o înveliș proteic sau lipoproteic - o capsidă care păstrează genomul în afara celulei. Acidul nucleic și capsida formează împreună nucleocapsidul. Bacteriofagii pot avea o capsidă icosaedrică asamblată din mai multe copii ale uneia sau două proteine ​​specifice. De obicei, colțurile sunt formate din pentameri ai proteinei, iar suportul fiecărei părți este alcătuit din hexameri ai aceleiași proteine ​​sau ai unei proteine ​​similare. Mai mult, fagii pot avea formă sferică, în formă de lămâie sau pleomorfă. Coada, sau proces, este un tub proteic - o continuare a învelișului proteic al capului, la baza cozii există o ATPază care regenerează energia pentru injectarea materialului genetic. Există și bacteriofagi cu proces scurt, fără proces și filamentoși.

Sistematica bacteriofagelor Un număr mare de bacteriofagi izolați și studiati determină necesitatea sistematizării lor. Acest lucru este realizat de Comitetul Internațional pentru Taxonomia Virușilor (ICTV). În prezent, conform Clasificarea internațională si nomenclatura virusurilor, bacteriofagii sunt impartiti in functie de tipul de acid nucleic si morfologie. Pe acest moment distinge nouăsprezece familii. Dintre acestea, doar două conțin ARN și doar cinci familii sunt învăluite. Dintre familiile de virusuri care conțin ADN, doar două familii au genomi monocatenar. În nouă familii care conțin ADN, genomul este reprezentat de ADN circular, în timp ce în celelalte nouă este liniar. Nouă familii sunt specifice numai bacteriilor, restul de nouă sunt specifice arheilor și (Tectiviridae) infectează atât bacteriile, cât și arheile.

Interacțiunea unui bacteriofag cu celulele bacteriene În funcție de natura interacțiunii unui bacteriofag cu o celulă bacteriană, se disting fagii virulenți și temperați. Fagii virulenți pot crește în număr doar prin ciclul litic. Procesul de interacțiune a unui bacteriofag virulent cu o celulă constă din mai multe etape: adsorbția bacteriofagului pe celulă, pătrunderea în celulă, biosinteza componentelor fagilor și asamblarea acestora și ieșirea bacteriofagelor din celulă. Inițial, bacteriofagii se atașează de receptorii specifici fagilor de pe suprafața celulei bacteriene. Coada fagului, cu ajutorul enzimelor situate la capătul său (în principal lizozima), dizolvă local membrana celulară, se contractă, iar ADN-ul conținut în cap este injectat în celulă, în timp ce învelișul proteic al bacteriofagului rămâne în exterior. . ADN-ul injectat determină o restructurare completă a metabolismului celular: sinteza ADN-ului bacterian, ARN-ului și proteinelor se oprește. ADN-ul bacteriofagului începe să fie transcris folosind propria sa enzimă transcriptază, care, după ce intră în celula bacteriană, este activată. Sintetizată mai întâi devreme, apoi târziu și. ARN care pătrunde în ribozomii celulei gazdă, unde sunt sintetizate proteine ​​bacteriofage precoce (ADN polimeraze, nucleaze) și tardive (proteine ​​capside și coadă, lizozimă, ATPază și enzime transcriptază). Replicarea ADN-ului bacteriofag are loc conform unui mecanism semi-conservator și se realizează cu participarea propriilor ADN polimeraze. După sinteza proteinelor târzii și finalizarea replicării ADN-ului, are loc procesul final - maturarea particulelor fagice sau combinarea ADN-ului fagic cu o proteină de înveliș și formarea particulelor fagice infecțioase mature.

Ciclu de viață Bacteriofagii moderati și virulenți în stadiile inițiale de interacțiune cu o celulă bacteriană au același ciclu. Adsorbția bacteriofagilor pe receptorii celulari specifici fagilor. Injectarea unui acid nucleic fag într-o celulă gazdă. Co-replicarea fagilor și acizilor nucleici bacterieni. Diviziune celulara. Mai mult, bacteriofagul se poate dezvolta după două modele: lizogen sau litic. Bacterofagii temperați după divizare sunt în stare de profază (cale lizogenă).Bacteriiofagii virulenți se dezvoltă după un model politic: Acidul nucleic al fagului direcționează sinteza enzimelor fagice, folosind pentru aceasta aparatul de sinteză a proteinelor al bacteriei. Fagul într-un fel sau altul inactivează ADN-ul și ARN-ul gazdei, iar enzimele fagice îl scindează complet; ARN-ul fagilor „supune” mașinaria celulară a sintezei proteinelor. Acidul nucleic fag se replic și direcționează sinteza de noi proteine ​​de înveliș. Noi particule de fagi se formează ca rezultat al auto-asamblării spontane a învelișului proteic (capside) în jurul acidului nucleic fag; sub controlul ARN-ului fag, se sintetizează lizozima. Liza celulară: celula sparge sub influența lizozimei; sunt eliberați aproximativ 200-1000 de fagi noi; fagii infectează alte bacterii.

Aplicare În medicină Unul dintre domeniile de aplicare ale bacteriofagelor este terapie cu antibiotice alternativă la administrarea de antibiotice. De exemplu, se folosesc bacteriofagi: streptococi, stafilococi, klebsiella, dizenterie și irigații alent, piobacteriofagi, coli, proteus și coliproteus și altele. 13 înregistrate și aplicate în Rusia preparate medicale pe baza de fagi. În prezent sunt folosite pentru a trata infecții bacteriene care nu sunt sensibili la tratament traditional antibiotice, în special în Republica Georgia. De obicei, utilizarea bacteriofagelor are mai mult succes decât antibioticele, acolo unde există membrane biologice acoperite cu polizaharide, prin care antibioticele de obicei nu pătrund. În prezent, utilizarea terapeutică a bacteriofagelor nu a fost aprobată în Occident, deși fagii sunt folosiți pentru a ucide bacteriile care provoacă toxiinfecții alimentare, cum ar fi listeria. În mulți ani de experiență în valoare oraș mareși mediu rural eficacitatea terapeutică și profilactică neobișnuit de ridicată a bacteriofagului dizenteric a fost dovedită (P. M. Lerner, 2010). În Rusia, preparatele terapeutice de fagi au fost făcute de mult timp; fagii au fost tratați chiar înainte de antibiotice. LA anul trecut fagii au fost folosiți pe scară largă după inundațiile de la Krymsk și Khabarovsk pentru a preveni dizenteria.

În biologie, bacteriofagii sunt utilizați în Inginerie genetică ca vectori care transferă segmente de ADN, este posibil și transferul natural de gene între bacterii prin intermediul anumitor fagi (transducție). Vectorii fagi sunt de obicei creați pe baza unui bacteriofag temperat λ care conține o moleculă de ADN liniar dublu catenar. stânga şi umerii drepti fagii au toate genele necesare ciclului litic (replicare, reproducere). partea de mijloc genomul bacteriofag λ (conține gene care controlează lizogenia, adică integrarea sa în ADN-ul unei celule bacteriene) nu este esențial pentru reproducerea sa și are aproximativ 25 de mii de perechi de baze. Această parte poate fi înlocuită cu un fragment străin de ADN. Astfel de fagi modificați trec prin ciclul litic, dar lizogenia nu are loc. Vectorii bacteriofagi bazați pe λ sunt utilizați pentru a clona fragmente de ADN eucariotic (adică gene mai mari) cu dimensiunea de până la 23 kb. Mai mult, fagii fără inserții au mai puțin de 38 kbp. sau, dimpotrivă, cu inserții prea mari - mai mult de 52 kb. nu se dezvoltă și nu infectează bacteriile. Deoarece reproducerea bacteriofagelor este posibilă numai în celulele vii, bacteriofagii pot fi utilizați pentru a determina viabilitatea bacteriilor. Această direcție are perspective mari, întrucât una dintre problemele principale în diverse procese biotehnologice este determinarea viabilității culturilor utilizate. Folosind metoda analizei electro-optice a suspensiilor celulare, s-a demonstrat că este posibil să se studieze etapele de interacțiune dintre o celulă fago-microbiană.

Și, de asemenea, în medicina veterinară pentru: prevenirea și tratamentul bolilor bacteriene ale păsărilor și animalelor; tratamentul bolilor purulent-inflamatorii ale membranelor mucoase ale ochilor, cavității bucale; prevenirea complicațiilor purulent-inflamatorii în arsuri, răni, intervenții chirurgicale; în inginerie genetică: pentru transducție - transmitere naturală gene între bacterii; ca vectori care transferă secțiuni de ADN; folosind fagi, este posibil să se construiască modificări direcționate în genomul ADN-ului gazdă; în Industria alimentară: în cantități mari, agenții care conțin fagi prelucrează deja produse din carne și pasăre gata de consumat; bacteriofagii sunt utilizați la producerea produselor alimentare din carne, păsări de curte, brânzeturi, produse vegetale etc.;

în agricultură: pulverizarea preparatelor fagice pentru a proteja plantele și culturile de putrezire și boli bacteriene; pentru a proteja animalele și păsările de curte de infecții și boli bacteriene; pentru siguranța mediului: tratamentul antibacterian al semintelor si plantelor; curățarea spațiilor întreprinderilor de prelucrare a produselor alimentare; igienizarea spatiului de lucru si a echipamentelor; prevenirea spațiilor spitalicești; desfasurarea activitatilor de mediu

Astfel, astăzi bacteriofagii sunt foarte populari în viața umană și animală. Întreprinderile sunt programate întreaga linie domenii prioritare pentru dezvoltarea și producerea bacteriofagelor terapeutice și profilactice, care se corelează cu noile tendințe globale emergente. Sunt create și introduse noi medicamente pentru tratarea multor boli. Bacteriologi, virologi, biochimiști, geneticieni, biofizicieni, biologi moleculari, oncologi experimentali, specialiști în inginerie genetică și biotehnologie sunt angajați în studiul și utilizarea bacteriofagelor.

bacteriofagi în practică medicală utilizate în diagnostic, tratament și prevenire boli infecțioase.

A. În diagnosticare, bacteriofagul este utilizat în implementarea metodei culturale de cercetare pentru a determina tipul de izolat cultură pură, de asemenea pentru tastarea sa. Metoda descrisă mai jos pentru utilizarea unui bacteriofag pentru a indica prezența unui anumit tip de bacterii într-un material patologic fără a-l izola într-o cultură pură nu a devenit larg răspândită.

1. Reacția de creștere a titrului fagului se bazează pe capacitatea unui anumit bacteriofag de a se replica numai în celulele bacteriene din „propria” specie. Se efectuează după următorul principiu. La materialul patologic se adaugă o anumită cantitate dintr-un bacteriofag specific, este incubată într-un termostat și apoi se determină din nou cantitatea de fag. Dacă a crescut, înseamnă că bacteriofagul „a găsit” celule din „propria” specie pentru replicare, prin urmare, bacteriile din specia dorită sunt prezente în materialul patologic.

2. În procesul de identificare a unei culturi pure se folosesc bacteriofagi de specii și tip.
A. Speciile bacteriofage sunt utilizate pentru indicarea fagilor. Cultura pură izolată este însămânțată cu un gazon pe agar pe placă și se aruncă pe ea o picătură din specia bacteriofag. Dacă cultura aparține speciei dorite, atunci nu va exista creștere la locul de aplicare a picăturii, în caz contrar, fagul va fi observat la locul de aplicare a picăturii. creșterea bacteriană. Uneori, după ce bacteriofagul a fost aplicat, placa de Petri a plăcii de agar este înclinată, permițând picăturii să curgă pe marginea vasului (de aceea această metodă se numește „picătură dribble”).

b. Bacteriofagii tipici sunt utilizați pentru tiparea fagilor. Principiul metodei este următorul.
1. Tulpina de tipat este însămânțată cu un gazon pe agar pe placă.
2. Apoi, picături de bacteriofagi tipici sunt aruncate pe suprafața însămânțată (fiecare în propriul său pătrat, marcat în prealabil, de exemplu, cu un grafic pe sticlă pe fundul unei plăci Petri).
3. Vasul de inoculare este incubat într-un termostat.
4. Se ține cont de experiență prin înregistrarea „petelor sterile” sau „plăcilor” - locuri de lipsă de creștere la locul aplicării unei picături de bacteriofag, la care este sensibil această opțiune bacterii.
5. Fagovar (fagotip) este desemnat prin enumerarea fagilor tipici care lizează această variantă.
B. Utilizarea bacteriofagelor (de obicei specii) pentru tratament este denumită terapie cu fagi. În scopul tratamentului, bacteriofagii sunt aplicați local (sub formă de irigare a suprafeței afectate, injectare într-un focar local). proces patologic etc.), deoarece administrarea lor parenterală duce la dezvoltarea unui răspuns imun la o proteină fagică străină. Dacă un bacteriofag terapeutic este utilizat pe cale orală (pentru a trata infectii intestinale), atunci cel mai bine este să utilizați o formă de tabletă a medicamentului, acoperită cu o coajă rezistentă la acid, care se dizolvă în mediul alcalin al intestinului - bacteriofagii sunt foarte sensibili la pH scăzut și sunt rapid inactivați în mediul acid al stomacului. .
C. Profilaxia fagilor - utilizarea unui bacteriofag (de asemenea, de regulă, o specie) pentru a preveni dezvoltarea unei infecții bacteriene. Folosit în prezent pentru prevenirea situațiilor de urgență febră tifoidăși dizenterie (sub prevenirea urgentelor este înțeles ca un ansamblu de măsuri de prevenire a dezvoltării bolii după ce a avut loc actul de infecție, adică. intrarea agentului patogen în corpul pacientului).

Pentru prima dată s-a făcut presupunerea că bacteriofagii sunt viruși. D. Errel. În viitor, s-au descoperit viruși de ciuperci etc., au început să le numească fagi.

Morfologia fagilor.

Dimensiuni - 20 - 200 nm. Majoritatea fagilor au forma de mormoloci. Cei mai complexi fagi constau dintr-un cap poliedric care conține acid nucleic, un gât și procese. La sfârșitul procesului se află placa bazală, cu filamente și dinți care se extind din aceasta. Aceste fire și dinți servesc pentru a atașa fagul de învelișul bacterian. Cei mai complex fagi organizați în partea distală a procesului conțin o enzimă - lizozimă. Această enzimă contribuie la dizolvarea membranei bacteriene la pătrunderea fagului NK în citoplasmă. La mulți fagi, procesul este înconjurat de o teacă, care la unii fagi se poate contracta.

Există 5 grupe morfologice

1. Bacteriofagi cu un proces lung și o teacă contractantă
2. Fagi cu un proces lung, dar nu o înveliș contractil
3. Fagi cu o coadă scurtă
4. Fagi cu un analog de proces
5. Fagi filamentosi

Compoziție chimică.

Fagii sunt formați din acid nucleic și proteine. Cele mai multe dintre ele conțin ADN cu două catene închise într-un inel. Unii fagi conțin o singură catenă de ADN sau ARN.

înveliș fagic - capside, constă din subunități proteice ordonate - capsomere.

Cei mai complex fagi organizați în partea distală a procesului conțin o enzimă - lizozimă. Această enzimă contribuie la dizolvarea membranei bacteriene la pătrunderea fagului NK în citoplasmă.

Fagii tolerează înghețarea, încălzirea până la 70 și uscarea bine. Sensibil la acizi, UV și fierbere. Fagii infectează bacterii strict definite prin interacțiunea cu receptorii celulari specifici.

După specificul interacţiunii -

Polifage - interacționează cu mai multe specii bacteriene înrudite

Monofagii - specii de fagi - interacționează cu un tip de bacterii

Tip fagi - interacționează cu variante individuale de bacterii din cadrul unei specii.

După acțiunea fagilor tipici, speciile pot fi împărțite în rând de fagi. Interacțiunea fagilor cu bacteriile poate continua tip productiv, aproductiv și integrator.

tip productiv- se formează descendenți de fagi, iar celula este lizată

Cu un productiv- celula continuă să existe, procesul de interacțiune este întrerupt în stadiul inițial

Tip integrativ- genomul fagilor se integrează în cromozomul bacterian și coexistă cu acesta.

În funcție de tipul de interacțiune, există fagi virulenți și temperați.

Virulent interacționează cu bacteriile într-un mod productiv. La început, fagul este absorbit pe membrana bacteriană datorită interacțiunii unor receptori specifici. Există pătrunderea sau pătrunderea acidului nucleic viral în citoplasma bacteriilor. Sub acțiunea lizozimei, se formează o mică gaură în învelișul bacteriei, învelișul fagului este redus și se injectează NK. Învelișul fagului în afara bacteriei. Urmează sinteza proteinelor timpurii. Ele asigură sinteza proteinelor structurale fagice, replicarea acidului nucleic fagic și reprimarea activității cromozomilor bacterieni.

Aceasta este urmată de sinteză componente structurale replicarea fagilor și a acidului nucleic. Din aceste elemente, este asamblată o nouă generație de particule de fagi. Ansamblul se numește morfogeneză, particule noi, dintre care 10-100 pot fi formate într-o singură bacterie. Liza suplimentară a bacteriei și eliberarea unei noi generații de fagi în mediul extern.

bacteriofagi temperati interacționează fie productiv, fie integrativ. Ciclul productiv merge în același mod. Cu interacțiune integrativă, ADN-ul unui fag temperat, după ce intră în citoplasmă, este integrat în cromozom într-o anumită zonă, iar în timpul diviziunii celulare se reproduce sincron cu ADN-ul bacterian, iar aceste structuri sunt transferate celulelor fiice. Un astfel de ADN fag încorporat - profag, iar o bacterie care conține un profag este numită lizogenă, iar fenomenul se numește lizogenie.

În mod spontan sau sub influența unui număr de factori externi, profagul poate fi excizat din cromozom, adică. trece într-o stare liberă, prezintă proprietățile unui fag virulent, ceea ce va duce la formarea unei noi generații de corpuri bacteriene - inducția profagului.

Lizogeneza bacteriană stă la baza conversiei fagice (lizogenă). Acest lucru este înțeles ca o schimbare a trăsăturilor sau proprietăților bacteriilor lizogene, în comparație cu bacteriile non-lizogene din aceeași specie. S-ar putea schimba proprietăți diferite- morfologice, antigenice etc.

Fagii temperați pot fi defecte - nu sunt capabili să formeze descendenți de fagi vivoși în inducție.

Virion - o particulă virală completă, constând din NK și o înveliș proteic

Aplicarea practică a fagilor -

1. Aplicare în diagnosticare. În raport cu un număr de specii bacteriene, monofagii sunt utilizați în reacția de lizabilitate a fagilor, ca unul dintre criteriile de identificare a unei culturi bacteriene, fagii tipici sunt utilizați pentru tiparea fagilor, pentru diferențierea intraspecifică a bacteriilor. Realizat în scopuri epidemiologice, pentru a stabili sursa de infecție și modalitățile de eliminare
2. Pentru tratamentul și prevenirea unui număr de infecții bacteriene - tip abdominal, infecții cu stafilococ și streptococ (tablete cu înveliș rezistent la acid)
3. Bacterofagii temperați sunt utilizați în inginerie genetică ca un vector capabil să introducă material genetic într-o celulă vie.

Genetica bacteriilor

Genomul bacterian este alcătuit din elemente genetice capabile de auto-replicare - replicoane. Repliconii sunt cromozomi și plasmide bacteriene. Cromozomul bacterian formează un nucleoid care nu este asociat cu proteinele într-un inel închis și poartă un set haploid de gene.

Plasmidele sunt, de asemenea, un inel închis al moleculei de ADN, dar mult mai mic decât cromozomul. Prezența plasmidelor în citoplasma bacteriilor nu este necesară, dar acestea conferă un avantaj în mediu inconjurator. Plasmidele mari sunt reduse cu cromozomul și numărul lor în celulă este mic. Iar numărul plasmidelor mici poate ajunge la câteva zeci. Unele plasmide sunt capabile să se integreze reversibil în cromozomul bacterian dintr-o anumită regiune și să funcționeze ca un singur replicon. Astfel de plasmide se numesc integrative. Unele plasmide pot fi transferate de la o bacterie la alta prin contact direct - plasmide conjugative. Acestea conțin gene responsabile de formarea pilulelor F, care formează o punte conjugativă pentru transferul materialului genetic.

Principalele tipuri de plasmide sunt

F - plasmidă congativă integrativă. Factorul sexual determină capacitatea bacteriilor de a fi donatori în timpul conjugării

R - plasmide. Rezistent. Conține gene care determină sinteza factorilor care distrug medicamentele antibacteriene. Bacteriile care posedă astfel de plasmide nu sunt sensibile la multe medicamente. Prin urmare, se formează un factor rezistent la medicamente.

Plasmid tox - factori determinanți ai patogenității -

Ent - plasmidă - conține gena pentru producerea de enterotoxine.

Hly - distruge eritrocitul.

elemente genetice mobile. Acestea includ inserții - elemente de inserare. Denumirea general acceptată este Is. Acestea sunt secțiuni de ADN care se pot mișca atât în ​​interiorul repliconului, cât și între ele. Ele conțin doar genele necesare propriei mișcări.

transpozoni- structuri mai mari care au aceleasi proprietati ca Is, dar in plus contin gene structurale care determina sinteza substante biologice precum toxinele. Elementele genetice transpozabile pot provoca inactivarea genelor, deteriorarea materialului genetic, fuziunea repliconilor și proliferarea genelor într-o populație bacteriană.

variabilitatea bacteriilor.

Toate tipurile de variabilitate sunt împărțite în 2 grupe - neereditare (fenotipică, modificare) și ereditară (genotipică).

Modificări- modificări fenotipice neereditare ale trăsăturilor sau proprietăților. Modificările nu afectează genotipul și, prin urmare, nu sunt moștenite. Sunt răspunsuri adaptive la o schimbare în anumite condiții specifice. Mediul extern. De regulă, ele se pierd în prima generație, după încetarea factorului.

Variabilitatea genotipică afectează genotipul organismului și, prin urmare, este capabil să fie transmis descendenților. Variabilitatea genotipică este împărțită în mutații și recombinări.

Mutații- modificări persistente, moștenite ale caracteristicilor sau proprietăților organismului. Baza mutațiilor este o modificare calitativă sau cantitativă a secvenței nucleotidelor dintr-o moleculă de ADN. Mutațiile pot schimba aproape orice proprietate.

Prin origine, mutațiile sunt spontane și induse.

Mutații spontane are loc în condițiile naturale ale existenței organismului și indexate apar ca urmare a acţiunii dirijate a factorului mutagen. În funcție de natura modificărilor în structura primară a ADN-ului în bacterii, se disting mutațiile genice sau punctiforme și aberațiile cromozomiale.

Mutații genetice apar într-o singură genă și captează minim o nucleotidă. Acest tip de mutație poate rezulta din înlocuirea unei nucleotide cu alta, pierderea unei nucleotide sau inserarea unuia suplimentar.

Cromozomiale- poate afecta mai multi cromozomi.

Poate exista o ștergere - pierderea unui segment de cromozom, o duplicare - dublarea unui segment de cromozom. O rotație de 180 de grade a unui segment de cromozom este o inversare.

Orice mutație apare sub influența unui anumit factor mutagen. Prin natura lor, mutagenii sunt fizici, chimici și biologici. radiații ionizante, raze X, Raze UV. La mutageni chimici - analogi ai bazelor azotate, acidul azotat în sine și chiar unele medicamente, citostatice. La biologic - niște viruși și transfazone

Recombinare- schimb de părți ale cromozomilor

Transducție - transfer de material genetic de către un bacteriofag

Repararea materialului genetic - refacerea daunelor rezultate din mutații.

Există mai multe tipuri de reparații

1. Fotoreactivare - acest proces este asigurat de o enzimă specială care este activată în prezența luminii vizibile. Această enzimă se mișcă de-a lungul lanțului ADN și repară daunele. Combină timerii, care se formează sub acțiunea UV. Rezultatele reparației întunecate sunt mai semnificative. Nu depinde de lumină și este furnizat de mai multe enzime - mai întâi, nucleazele decupează secțiunea deteriorată a lanțului ADN, apoi ADN polimeraza sintetizează un plasture pe matricea lanțului complementar rămas, iar ligazele coase plasturele în zona deteriorată. .

Reparațiile sunt supuse mutații genetice, în timp ce cromozomii de obicei nu

1. Recombinarea genetică în bacterii. Caracterizat prin pătrunderea materialului genetic dintr-o bacterie donatoare într-o bacterie primitoare cu formarea unui genom fiică care conține genele ambilor indivizi originali.

Includerea unui fragment de ADN al donatorului în receptor are loc prin încrucișare

Trei tipuri de transmisie -

1. Transformare- procesul prin care se transferă un fragment de ADN donor izolat. Depinde de competența primitorului și de starea ADN-ului donatorului. Competență- capacitatea de a absorbi ADN-ul. Depinde de prezența proteinelor specifice în membrana celulară a primitorului și se formează în anumite perioade de creștere bacteriană. ADN-ul donatorului trebuie să fie dublu catenar și să nu aibă dimensiuni foarte mari. ADN-ul donatorului pătrunde în membrana bacteriană, unul dintre lanțuri este distrus, celălalt este integrat în ADN-ul primitorului.
2. transducție- realizat cu ajutorul bacteriofagelor. Transducția generală și transducția specifică.

general - apare cu participarea unor factori virulenți. În timpul asamblarii fagilor de particule, capul fagului poate include în mod eronat nu ADN fag, ci o bucată din cromozomul bacterian. Astfel de fagi sunt fagi defecte.

specific- este realizat de fagi moderati. La tăiere, tăierea se efectuează strict de-a lungul graniței.Sunt introduse între anumite gene și le transferă.

1. conjugare- transfer de material genetic de la o bacterie a unui donator la un receptor, în cazul contactului direct al acestora. Stare necesara- prezenţa unei plasmide congative în celula donatoare. În timpul conjugării datorate pili, se formează o punte de conjugare prin care materialul genetic este transferat de la donator la pacient.

Diagnosticul genetic

Un set de metode pentru a identifica genomul unui microorganism sau fragmentul acestuia din materialul studiat. Metoda de hibridizare NC a fost prima propusă. Pe baza principiului complementaritatii. Această metodă face posibilă detectarea prezenței fragmentelor de ADN marker ale agentului patogen în materialul genetic folosind sonde moleculare. Sondele moleculare sunt catene scurte de ADN care sunt complementare unui situs marker. O etichetă este introdusă în sondă - fluorocrom, izotop radioactiv, enzimă. Materialul de testat este supus unui tratament special care permite distrugerea microorganismelor, eliberarea ADN-ului și împărțirea acestuia în fragmente monocatenar. După aceea, materialul este fixat. Apoi este detectată activitatea etichetei. Această metodă nu este foarte sensibilă. Este posibil să se identifice agentul patogen numai cu un număr suficient de mare al acestuia. 10 până la 4 microorganisme. Este destul de complex din punct de vedere tehnic și necesită un numar mare sonde. răspândităîn practică, nu a găsit. A fost proiectat metoda noua - polimeraza reacție în lanț- PCR.

Această metodă se bazează pe capacitatea ADN-ului și a ARN-ului viral de a se replica, de exemplu. la auto-reproducere. Esența pacientului este copierea repetată - amplificarea in vitro a unui fragment de ADN care este un marker pentru un anumit microorganism. Deoarece procesul are loc la un nivel suficient temperaturi mari 70-90, metoda a devenit posibilă după izolarea unei ADN polimeraze termostabile din bacteriile termofile. Mecanismul de amplificare este de așa natură încât copiarea lanțurilor de ADN nu începe în niciun moment, ci doar la anumite blocuri de pornire, pentru crearea cărora se folosesc așa-numiții primeri. Primerii sunt secvențe de polinucleotide care sunt complementare cu secvențele finale ale fragmentului copiat al ADN-ului dorit, iar primerii nu numai că inițiază amplificarea, ci și limitează. Acum există mai multe opțiuni pentru PCR, 3 etape sunt caracteristice -

1. Denaturarea ADN-ului (separarea în fragmente de 1 catenă)
2. Atașarea grundului.
3. Extindere gratuită a catenelor de ADN la 2 catene

Acest ciclu durează 1,5-2 minute. Ca urmare, numărul de molecule de ADN se dublează de 20-40 de ori. Rezultatul este de la 10 la puterea a opta a copiilor. După amplificare, se efectuează electroforeza și se izolează sub formă de benzi. Se realizează într-un dispozitiv special numit amplificator.

Avantajele PCR

1. Oferă indicații directe ale prezenței agentului patogen în materialul de testat, fără a izola o cultură pură.
2. Foarte sensibilitate crescută. Teoretic, puteți găsi primul.
3. Materialul pentru cercetare poate fi dezinfectat imediat după prelevare.
4. 100% specificitate
5. Rezultate rapide. Analiza completa- 4-5 ore. Metoda expresă.

Este utilizat pe scară largă pentru diagnosticul bolilor infecțioase, ai căror agenți cauzali sunt organisme necultivate sau greu de cultivat. Chlamydia, micoplasme, multe virusuri - hepatită, herpes. A fost dezvoltat un sistem de testare pentru a determina antrax, tuberculoza.

Analiza restricțiilor- cu ajutorul enzimelor se împarte molecula de ADN în funcție de anumite secvențe de nucleoizi și se analizează fragmentele în funcție de compoziția lor. În acest fel puteți găsi site-uri unice.

Biotehnologie și inginerie genetică

Biotehnologia este o știință care, pe baza studiului proceselor vitale ale organismelor vii, utilizează aceste bioprocese, precum și obiectele biologice în sine, pentru producerea industrială a produselor necesare omului, pentru reproducerea unor bioefecte care nu se manifestă în condiţii nefireşti. La fel de obiecte biologice cel mai frecvent utilizate sunt microorganismele unicelulare, precum și celulele, animalele și plantele. Celulele se reproduc foarte repede, ceea ce permite un timp scurt cresterea biomasei producatorului. În prezent, biosinteza unor substanțe complexe, precum proteinele, antibioticele, este mai economică și mai accesibilă din punct de vedere tehnologic decât alte tipuri de materii prime.

Biotehnologia folosește celulele în sine ca sursă a produsului țintă, precum și molecule mari sintetizate de celulă, enzime, toxine, anticorpi și metaboliți primari și secundari - aminoacizi, vitamine, hormoni. Tehnologia de obținere a produselor de sinteză microbiană și celulară se reduce la câteva etape tipice - alegerea sau crearea unui sediu productiv. Alegerea mediului nutritiv optim, cultivare. Izolarea produsului țintă, purificarea acestuia, standardizarea, forma de dozare. Ingineria genetică se reduce la crearea unui produs țintă necesar unei persoane. Gena țintă rezultată este fuzionată cu un vector, iar vectorul poate fi o plasmidă și inserat în celula destinatarului. Destinatar - bacterii - Escherichia coli, drojdie. Produsele țintă sintetizate de recombinanți sunt izolate, purificate și utilizate în practică.

Insulina și interferonul uman au fost primele create. Eritropoietina, hormon de creștere, anticorpi monoclonali. Vaccinul împotriva hepatitei B.

Aplicarea practică a fagilor. Bacteriofagii sunt utilizați în diagnosticul de laborator al infecțiilor în timpul identificării intraspecifice a bacteriilor, adică la determinarea fagovarului (tipul de fag). Pentru aceasta se folosește metoda tastarea fagilor, pe baza strictului specific al acțiunii fagilor: picături de diferiți fagi specifici tipului de diagnostic sunt aplicate într-o cană cu un mediu nutritiv dens semănat cu o „gazon” a unei culturi pure a agentului patogen. Fagul fag al unei bacterii este determinat de tipul de fag care i-a cauzat liza (formarea unei pete sterile, „placă” sau „colonie negativă”, fag). Tehnica de tipărire a fagilor este utilizată pentru a identifica sursa și modalitățile de răspândire a infecției (marcaj epidemiologic). Izolarea bacteriilor aceluiași fagovar de la diferiți pacienți indică o sursă comună de infecție.

Fagii sunt utilizați și pentru tratament și prevenire o serie de infecții bacteriene. Ele produc tifoidă, salmonella, dizenterie, pseudomonas, fagi stafilococici, streptococici și preparate combinate (coliproteice, piobacteriofage etc.). Bacteriofagii sunt prescriși conform indicațiilor pe cale orală, parenterală sau locală sub formă de lichide, tablete, supozitoare sau aerosoli.

Bacteriofagii sunt utilizați pe scară largă în inginerie genetică și biotehnologie. ca vectori pentru obţinerea ADN recombinant.

Agenți cauzali ai escherichiozei. Taxonomie și caracteristici. Rolul Escherichia coli în condiții normale și patologice. Diagnosticul microbiologic al escherichiozei enterale. Principii de tratament și prevenire.

Escherichioza- boli infecțioase, al cărui agent cauzal este Escherichia coli.

Există escherichioze enterale (intestinale) și parenterale. Escherichioza enterală este o boală infecțioasă acută caracterizată printr-o leziune predominantă a tractului gastrointestinal. Ele apar sub formă de focare, agenții cauzali sunt tulpinile diareice de E. coli. Escherichioza parenterală - boli cauzate de tulpini oportuniste de E. coli - reprezentanți ai microflorei normale a colonului. Cu aceste boli, este posibilă deteriorarea oricăror organe.

poziţia taxonomică. Agentul cauzal - Escherichia coli - este principalul reprezentant al genului Escherichia, familia Enterobacteriaceae, aparținând departamentului Gracilicutes.

Proprietăți morfologice și tinctoriale. E. coli sunt mici baghete Gram-negative cu capete rotunjite. În frotiuri, acestea sunt aranjate aleatoriu, nu formează spori, peritric. Unele tulpini sunt microîncapsulate, pili.

proprietăți culturale. Escherichia coli - anaerob facultativ, optim. ritm. pentru creștere - 37C. E coli nu cerând să medii nutritiveși crește bine pe medii simple, dând o turbiditate difuză pe lichid și formând colonii pe medii dense. Pentru diagnosticul escherichiozei se folosesc medii de diagnostic diferenţial cu lactoză - Endo, Levina.

activitate enzimatică. E coli are o gamă largă de enzime diferite. Cel mai semn distinctiv E coli este capacitatea sa de a fermenta lactoza.

Structura antigenică. E. coli are un somatic O-, antigenele H flagelate și K de suprafață. Antigenul O are peste 170 de variante, antigenul K - mai mult de 100, antigenul H - mai mult de 50. Structura antigenului O determină apartenența la serogrup. Tulpini E coli având un set inerent de antigene (formulă antigenică) se numesc variante serologice (serovars).

După proprietăți antigenice, toxigene, două variante biologice E coli:

1) condițional patogen coli;

2) „cu siguranță” patogen, diareic.

factori de patogenitate. Formează endotoxină cu efecte enterotrope, neurotrope și pirogene. Escherichia diareogenă produce o exotoxină care provoacă o perturbare semnificativă a metabolismului apă-sare. În plus, la unele tulpini, precum și la agenții cauzatori ai dizenteriei, se găsește un factor invaziv care favorizează pătrunderea bacteriilor în celule. Patogenitatea Escherichiei diareice este în apariția hemoragiei, în efectul nefrotoxic. La factorii de patogenitate a tuturor tulpinilor E coli includ pili și proteine ​​ale membranei exterioare care promovează aderența, precum și o microcapsule care previne fagocitoza.

rezistenţă. E coli are o rezistență mai mare la acțiune diverși factori Mediul extern; este sensibil la dezinfectanti, moare rapid la fiert.

RolE coli. E. coli este un reprezentant al microflorei normale a intestinului gros. Este un antagonist al bacteriilor intestinale patogene, al bacteriilor putrefactive și al ciupercilor din gen Candida.În plus, este implicat în sinteza vitaminelor grupului FIși LA, descompune parțial fibrele.

Tulpinile care trăiesc în intestinul gros și sunt condiționat patogene pot trece dincolo de tractul gastrointestinal și, cu scăderea imunității și acumularea lor, pot provoca diverse boli purulente-inflamatorii nespecifice (cistita, colecistită) - escherichioza parenterală.

Epidemiologie. Sursa escherichiozei enterale sunt persoanele bolnave. Mecanism de infecție - fecal-oral, căi de transmitere - alimentar, contact gospodărie.

Patogeneza. Cavitatea bucală Intră în intestinul subtire, este adsorbit în celulele epiteliale cu ajutorul pili și proteinelor membranei exterioare. Bacteriile se înmulțesc, mor, eliberând endotoxină, care crește motilitatea intestinală, provoacă diaree, febră și alte simptome de intoxicație generală. Aloca exotoxina - diaree severă, vărsături și o încălcare semnificativă a metabolismului apă-sare.

Clinica. Perioadă de incubație este de 4 zile. Boala debutează acut, cu febră, dureri abdominale, diaree, vărsături. Se remarcă tulburări de somn și apetit, dureri de cap. În forma hemoragică, sângele se găsește în scaun.

Imunitate. După boală trecută imunitatea este fragilă și de scurtă durată.

Diagnosticul microbiologic . Metoda principală - bacteriologic. Se determină tipul de cultură pură (bacioare gram-negative, oxidază-negative, fermentarea glucozei și lactozei la acid și gaz, formând indol, neformând hidrogen sulfurat) și aparținând serogrupului, ceea ce face posibilă deosebirea E. coli oportuniste. din cele diareice. Identificarea intraspecifică, care are semnificație epidemiologică, constă în determinarea serovarului cu ajutorul serurilor imune de diagnosticare adsorbite.

83. Structura și funcțiile sistemului imunitar.