Бактериофаг стрептококковый и стафилококковый чем отличается
Лечение бактериофагами: за и против
Бактериофаг — это вирус, который размножается в живых клетках хозяина. Он состоит из ДНК и белковой оболочки. Важное преимущество бактериофагов перед антибиотиками в том, что они не нарушают нормальную микрофлору организма. Это возможно за счет целевого воздействия: бактериофаги присоединяются лишь к одному типу микробов.
ДНК фага размножается, проникая внутрь болезнетворной клетки, далее разрывает оболочку клетки-хозяина и поражает микробы. Бактериофаги часто используют в комплексной антибактериальной терапии. Если нет смертельной угрозы для пациента, этому альтернативному средству борьбы с болезнями отдается предпочтение. В настоящее время создано многообразие фагов, выпущено большое количество лекарственных форм — свечи, аэрозоли, растворы, таблетки и пр.
Бактериофаги используют во многих сферах медицины:
В зависимости от возбудителя болезней и вида заболевания назначается определенный медикамент.
Преимущества бактериофагов перед антибиотиками:
В то же время использовать бактериофаги самостоятельно, без назначения и наблюдения специалиста может быть не менее опасно, чем антибиотики. Ведь для того, чтобы выявить возбудителя болезни и понять, насколько он чувствителен к фагам, требуется специальное исследование.
Однако бактериофаги используют не только в лечении, но и в профилактике заболеваний бактериальной природы, например, вызванных:
На протяжении длительного времени бактериофаги успешно используются при лечении:
Также их используют для профилактики в случае осложнений бактериального характера при ОРЗ, гриппе. При раннем выявлении возбудителя, при грамотно назначенной профилактике эффективность фаговых препаратов наибольшая.
Несмотря на все плюсы, вряд ли можно предположить, что бактериофаги способны полностью исключить использование антибиотиков на данном этапе развития науки и медицины. Оба этих препарата применяются в разных ситуациях и, скорее, дополняют друг друга. Как и в случае с антибиотиками, важно следить за тем, чтобы их использование не вышло из-под контроля специалистов. Только так они останутся важным подспорьем в борьбе с инфекциями.
Алешкин А. В. Бактериофаги в инфекционной патологии: прошлое, настоящее и будущее // Лекции по исследованию и применению бактериофагов. 2016. Ульяновск. С. 11—51.
Бактериофаги: биология и применение. 2012. М: «Научный мир». Ред.: Э. Каттер и А. Сулаквелидзе.Górski A. et al. Phages targeting infected tissues: novel approach to phage therapy. // Future Microbiol. 2015. V. 10. P. 199—204.
Międzybrodzki R. et al. Clinical aspects of phage therapy // Adv. Virus. Res. 2012. V. 83. P. 73—121.
Отоларинголог, врач высшей категории, к.м.н. директор «СМЦ» Катеринчева Ольга Александровна
Золотистый стафилококк и стафилококковый бактериофаг из 2D в 3D
Автор
Редакторы
Видео на конкурс «Био/Мол/Текст»: В школе на уроках биологии, в книжках и на плакатах мы часто видели разные типы клеток. Но видели их только как картинки. Однако сейчас, с помощью виртуальной реальности, можно погрузиться в мир, где идет борьба между вирусами и бактериями. Приглашаем вас окунуться в этот микромир и насладиться им сполна.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Немного о VR
В видео есть часть, где представлена VR-работа. Чтобы лучше понять, что где находится — прочитайте, пожалуйста, описание ниже:
Золотистый стафилококк
Стафилококки — грамположительные и не спорообразующие кокки, которые образуют пары, короткие цепочки или гроздья. Род Staphylococcus содержит много видов, которые отделяются друг от друга на основе продукции фермента коагулазы [1].
Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) — коагулазоположительный вид, является одним из самых вирулентных видов.
Вирулентность (от лат. virulentus — «ядовитый») степень способности инфекционного агента (штамма микроорганизма или вируса) вызывать заболевание или гибель организма.
Золотистый стафилококк — часто безвредный обитатель эпителия кожи и слизистых оболочек человека, но также связан с серьезными системными и местными инфекциями [2] и является одной из наиболее распространенных причин пищевых инфекций во всем мире. S. aureus производит 15 энтеротоксинов.
Энтеротоксины бактериальные токсины, которые вызывают секрецию жидкости из клеток кишечника.
Борьба с золотистым стафилококком
Борьба с бактериями велась издавна. Люди пробовали лечить раны растениями. И методом проб и ошибок подбирали нужные противомикробные лекарства [3].
Однако настоящая борьба с бактериями началась после открытия Александром Флемингом пенициллина в 1928 году. А уже в 1929 году вышла статья Флеминга в British Journal of Experimental Pathology. Хотя до Флеминга пенициллин «открывали» уже несколько раз, но ученые того времени всего лишь писали доклады, делали заметки, но не публиковали результаты в научных журналах [4]. Открытый гриб убивал стафило- и стрептококков и даже дифтерийную палочку [5].
Уже в 1940 году появились первые сведения об устойчивости бактерий к пенициллину.
Бактериофаг
В 1919 году, еще до обнаружения пенициллина, Феликс Д’Эрелль открыл совершенно другой метод борьбы с бактериями. Но потом он так и не смог конкурировать с антибиотиками. Речь идет о бактериофаговой терапии.
Бактериофаги (фаги) — это вирусы, которые используют для размножения только прокариотические клетки. Эти вирусы встречаются в природе повсеместно [6]. S. aureus был одним из первых организмов, использованных для демонстрации существования бактериофага [2].
В 1920–1940-е годы проводили множество исследований по клиническому применению бактериофагов, но стабильных результатов получено не было. На Западе от бактериофаговой терапии начали отказываться [7].
Борьба золотистого стафилококка и бактериофага
Сейчас фаговые препараты представляют собой смеси нескольких бактериофагов. Мы остановимся на одном из стафилококковых фагов.
Фаг 80α — умеренный бактериофаг лямбда семейства Siphoviridae с геномом в виде двухцепочечной ДНК. 80α способен к генерализованной трансдукции, а также может выступать в качестве помощника для мобилизации островков патогенности SaPI [2], которые, как было показано, кодируют такие факторы вирулентности, как токсины синдрома токсического шока и коагулаза [1].
Как и у других бактериофагов, капсид 80α собирается в виде пустого предшественника — прокапсида. Горсти фаговой ДНК упаковываются в прокапсиды через портальную вершину в АТФ-зависимом процессе, который требует малых и больших субъединиц фермента терминазы. Упаковка ДНК сопровождается расширением капсида и структурной перестройкой оболочки.
Для бактериофаговой терапии рекомендуется использовать те бактериофаги, которые идут по литическому пути развития (с разрывом клетки).
Бактериофаговые препараты
Сейчас с развитием современных методов генной инженерии и молекулярной биологии бактериофаговая терапия оживает в новых исследованиях. И на данный момент бактериофаговая терапия применяется очень осторожно и строго контролируемо, во избежание повторения истории с антибиотиками.
Однако не везде соблюдаются такие строгие стандарты. В Западной Европе после открытия антибиотиков от использования бактериофагов довольно быстро отказались. В Восточной Европе, несмотря на отсутствие крупных и контролируемых клинических испытаний, они оставались относительно популярным лечением в XX веке [8].
В СССР продолжали изучение бактериофагов. Это привело к тому, что в странах постсоветского пространства накопилась большая их коллекция. Сейчас, когда западные страны только начинают присматриваться к бактериофаговой терапии для лечения золотистого стафилококка и выписывают их заболевшему человеку в редких случаях под строгим наблюдением врача [9], в России бактериофаги в качестве лекарственного препарата используют довольно активно. И могут выписывать такие препараты «с легкой руки» при том, что их эффективность не доказана [10–16]: большинство российских исследований бактериофагов ограничено 30–40 участниками — такие исследования не являются доказательными. К сожалению, такое халатное использование препаратов может привести к увеличению случаев резистентности бактерий.
Очень важно относиться к бактериофагам с особой осторожностью. Иначе в скором времени мы увидим новость «Бактерии резистентны к бактериофаговой терапии».
Бактериофаг стрептококковый и стафилококковый чем отличается
Заболевания ЛОР-органов отличаются значительной распространенностью и активной ролью в формировании многочисленных, порой тяжелых, осложнений.
Высокая частота этих заболеваний во многом связана с острой респираторной инфекцией (ОРИ), занимающей ведущее место в структуре современной патологии человека. По самым скромным подсчетам, ежегодно в мире регистрируется до 10 млрд заболевших ОРИ, а в России — от 27,3 до 41,2 млн человек [1]. Острые респираторные заболевания составляют почти 90% всех инфекционных болезней [2].
Этиологически значимыми возбудителями ОРИ, кроме вирусов, являются стрептококки, стафилококки, гемофильная палочка и другие микроорганизмы [3].
Наряду с типичными и хорошо известными неспецифическими признаками инфекционного заболевания — недомоганием, повышением температуры тела, головной болью, ОРИ проявляется и симптомами, характерными для поражения начальных отделов респираторного тракта и уха.
Одними из наиболее частых заболеваний, ассоциированных с ОРИ, являются воспалительные изменения слизистой оболочки носа (острый ринит) и околоносовых пазух (острый синусит, риносинусит), которые регистрируются у 5—10% больных с ОРИ и входят в десятку наиболее часто встречающихся в амбулаторной практике заболеваний. Риносинусит отличается склонностью к рецидивам и в 10—15% случаев приобретает хроническое течение [4, 5].
Другим не менее частым заболеванием, связанным с ОРИ, является острый тонзиллофарингит (ОТФ), по поводу которого за медицинской помощью ежегодно обращается примерно 10% населения развитых стран [6]. Среди бактериальных возбудителей ОТФ наиболее значимым является бета-гемолитический стрептококк группы, А (БГСА), вызывающий до 30% случаев ОТФ у детей в возрасте 5—15 лет. Реже возникновение ОТФ связано со стрептококками других серологических групп, а также Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Arcanobacterium hаemolyticum, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis и др. [7].
Клиническими проявлениями стрептококкового ОТФ являются воспаление небных миндалин, шейный лимфаденит, лихорадка и отсутствие кашля. Наличие у пациента всех четырех симптомов или трех симптомов и положительного теста на БГСА рассматривается в качестве основания для антибактериальной терапии. Для вирусного фарингита, кроме изменений в глотке, характерны так называемые респираторные симптомы — ринит, дисфония, кашель. Прием антибиотиков в этих случаях, как правило, неэффективен.
Нередко на фоне ОРИ развивается воспаление наружного и/или среднего уха. Удельный вес наружного отита (НО) в структуре обращаемости составляет около 12% [8]. Наиболее распространенными патогенами при бактериальном, НО являются Pseudomonas aeruginosa (50—70%), Staphylococcus aureus (10%), Staphylococcus epidermidis (8—10%), бета-гемолитический стрептококк (5%) [9].
Еще одним частым осложнением инфекции верхних дыхательных путей является острый средний отит (ОСО), занимающий лидирующее положение в структуре современной патологии, в особенности детского возраста. Например, к 3-летнему возрасту 83% детей переносят хотя бы 1 эпизод ОСО, а у 46% — диагностируется 3 и более случаев этого заболевания [10].
Таким образом, актуальность проблемы ОРИ обусловлена, с одной стороны, значительной распространенностью и высокой вероятностью их осложненного течения, а с другой — быстрым формированием на этом фоне бактериально-ассоциированных заболеваний верхних дыхательных путей, в первую очередь острого риносинусита, ОТФ и острого отита.
В практическом отношении поставить этиологически правильный диагноз, т. е. дифференцировать конкретные нозологические формы в зависимости от возбудителя, учитывая только клинические признаки заболевания, крайне сложно. Это обстоятельство нередко является источником ошибочного применения антибактериальных препаратов, до 75% которых, по данным экспертов ВОЗ, используются нерационально [11]. Достаточно яркой иллюстрацией необоснованного применения антибиотиков является их назначение 95% пациентов с симптомами ОТФ [12]. В определенной степени это подтверждается и данными многоцентрового исследования, проведенного в России, — у 95% пациентов боль в горле являлась основанием для назначения антибиотиков [13]. В США этот показатель составил 73% [14].
Очевидно, что эффективное лечение бактериально-ассоциированной патологии ЛОР-органов зачастую невозможно без адекватной антибиотикотерапии. Вместе с тем четкие дифференциально-диагностические критерии, позволяющие с высокой степенью достоверности говорить о наличии вирусной или бактериальной инфекции, например, при остром риносинусите, за исключением культурального исследования аспирата из синуса, отсутствуют. Как правило, в качестве основного признака бактериальной этиологии синусита рассматривается временнoй фактор — сохранение или прогрессирование симптомов заболевания на протяжении 5—7 дней. В связи с этим современные клинические рекомендации и согласительные документы экспертов, представляющих различные медицинские специальности, отмечают важность исключения антибактериальных средств из протоколов лечения неосложненного острого риносинусита в течение первых 5—7 дней развития заболевания, поскольку назначение антибиотиков, как известно, не оказывает влияния на течение и исход вирусной инфекции, а нерациональное применение антибактериальных препаратов способствует быстрой селекции резистентных штаммов этиологически значимых возбудителей инфекционной патологии ЛОР-органов [15, 16].
Следует отметить, что значительные изменения в профиле микробной резистентности отмечаются у наиболее вероятных возбудителей острых заболеваний ЛОР-органов, в частности S. pneumoniae. Устойчивость пневмококков, например, к b-лактамным антибиотикам связана с изменением пенициллинсвязывающих белков, которые являются ферментами, обеспечивающими строительство клеточной стенки бактерий. В то же время пенициллинрезистентные пневмококки часто демонстрируют одновременную устойчивость к макролидам, ко-тримоксазолу, тетрациклинам и в отдельных случаях — к цефалоспоринам III поколения (цефотаксиму, цефтриаксону). Отмечено, что за период с 1994 по 1999 г. резистентность пневмококков к макролидам в США выросла почти в три раза. Рост устойчивости пневмококков к макролидам объясняют, в первую очередь, наличием гена mefE, обусловливающего эффлюкс (активное выведение) макролидов из клетки. В 4 исследованиях, опубликованных в 90-х годах, показано, что более 30% штаммов S. pneumoniaе отличались умеренной устойчивостью к пенициллину по сравнению с 0,02% в период с 1979 по 1987 г. [17]. Схожая ситуация наблюдается и в отношении распространенности антибиотикорезистентных штаммов H. influenzae и M. catarralis [15, 18, 19]. Перечисленные обстоятельства крайне отрицательно сказываются на эффективности антибактериального лечения воспалительных заболеваний ЛОР-органов.
В связи с этим одним из перспективных направлений в лечении инфекций верхних дыхательных путей и уха является применение бактериофагов. Несмотря на то что первые сообщения о бактериофагах появились более 100 лет назад, а первое сообщение об успешном лечении стафилококковым бактериофагом инфекций кожи было сделано в 1921 г. Брийонгом и Майсином, масштабы применения фаготерапии в оториноларингологии имеют, к сожалению, достаточно ограниченный характер. Однако в последнее время наблюдается растущий интерес к возможностям этого вида лечения.
Как известно, механизм действия бактериофагов заключается в их проникновении в бактериальные клетки и взаимодействии с геномом, что приводит, в зависимости от природы фага, к лизогенному или литическому эффекту. При литическом действии бактериофаги начинают размножаться и разрушать бактериальную клетку, а при лизогенном геном фага интегрируется в бактериальный геном и передается из поколения в поколение. При этом в некотором количестве клеток периодически синтезируются вирионы, лизирующие эти клетки и выходящие затем во внешнюю среду. Такие фаги называются умеренными, а фаги, вызывающие литический эффект, — вирулентными [21]. Именно вирулентные бактериофаги используются в лечении и профилактике. Определенные перспективы в повышении эффективности лечения хронического отита связываются с применением поливалентного препарата бактериофагов, предназначенного для воздействия на антибиотикорезистентные штаммы P. aeruginosa [22], интраназальных форм (мази и капли) бактериофагов для профилактики и лечения внутригоспитальных инфекций, вызываемых метициллин-резистентными S. aureus (MRSA) [23].
Получены обнадеживающие результаты изучения активности муреиновой гидролазы (лизина), которая продуцируется стрептококковым бактериофагом С (1), в отношении стрептококков групп А, С и Е. В иследованиях на экспериментальных животных показано, что лизин (муреиновая гидролаза) оказывает летальное действие на стрептококки группы, А in vitro и in vivo без воздействия на другие микроорганизмы. В частности, 1000 единиц (10 нг) этого фермента было достаточно для эрадикации 10 7 стрептококков в течение 5 с. При введении лизина орально в дозе 500 ЕД мышам с высокой степенью колонизации ротоглотки стрептококками, микроорганизмы не обнаруживались уже через 2 ч после начала лечения лизином [24]. Авторы полагают, что применение лизина может быть использовано для элиминации и снижения количества бактерий, колонизирующих слизистую оболочку верхних дыхательных путей как при клинически выраженном заболевании, так и при носительстве, способствуя снижению заболеваемости стрептококковыми инфекциями. Однако бактериофаги обладают более высокой специфичностью действия.
В нашей стране бактериофаги для лечения и профилактики различных инфекций производятся ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава России с 40-х годов XX столетия. Областью их применения традиционно являются гнойно-инфекционные заболевания различной локализации [20].
Результаты клинического исследования свидетельствуют о положительном влиянии фаготерапии на клинические проявления хронического тонзиллита и высеваемость S. аureus с поверхности небных миндалин [25]. В частности, на фоне монотерапии стафилококковым бактериофагом у больных, имевших до лечения скудный рост золотистого стафилококка, после применения бактериофага S. аureus не выделялся в течение 1 мес. У 8 пациентов с умеренным ростом на следующий день после окончания фаготерапии наблюдался очень скудный и скудный рост стафилококка у 4 обследованных; у остальных 4 пациентов сохранился умеренный характер роста. В дальнейшем S. aureus не высевался у 2 пациентов через 10 и 30 дней после фаготерапии. Умеренный рост на протяжении всего времени наблюдения сохранился у 1 обследованного. Однако в этом случае, как и у всех пациентов этой группы, по окончании фаготерапии отсутствовали жалобы на боли и дискомфорт, наблюдалась положительная динамика фарингоскопических изменений. У пациентов с обильным ростом S. aureus (7 человек) после применения бактериофага золотистый стафилококк не высевался на следующий день у 1, через 10 дней у 3, через 30 дней у 1 пациента. Очень скудный и скудный рост S. aureus регистрировался у 3 пациентов через 10 и 30 дней после фаготерапии, умеренный — у 2 пациентов на следующий день, у 1 — через 10 и 30 дней после завершения фаготерапии. Обильный рост S. aureus сохранялся у 2 пациентов в течение 1 мес наблюдения. При этом авторы наблюдали снижение степени выделения золотистого стафилококка (с 10 6 до 10 3 КОЕ/мл) и регресс клинической симптоматики хронического тонзиллита. Положительные результаты регистрировались и при сочетании фаготерапии с другими методами лечения хронического тонзиллита, в частности в комбинации с применением аппарата Тонзиллор (10 процедур по стандартной методике). Отмечается эффективность применения внутригортанных инстилляций раствора бактериофага при ларингите [26]. Согласно полученным авторами данным, использование в комплексном лечении таких пациентов специфического бактериофага в виде инстилляций в гортань, а в случае тяжелого обострения — в виде приема внутрь, позволяет существенно сократить продолжительность лечения, повышая его качество, достичь более длительной ремиссии болезни и снизить частоту обострений.
Показано значение местного (внутрипазушного) применения пиобактериофага комплексного (ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава России), представляющего собой смесь стерильных фильтратов фаголизатов стафилококков, стрептококков, энтерококков, протея, клебсиелл пневмонии и окситока, синегнойной и кишечной палочек, при лечении больных риносинуситом [27].
В отличие от антибиотикотерапии, на фоне которой сохранялись признаки воспаления в виде активации нейтрофильного звена иммунной системы, увеличения внеклеточной пероксидазной активности и угнетения процесса фагоцитоза, применение пиобактериофага сопровождалось улучшением показателей завершенности фагоцитоза, что свидетельствует о снижении интенсивности воспаления с восстановлением адекватного иммунного ответа слизистой оболочки носа, а также положительной динамике клинических проявлений заболевания [27].
Пиобактериофаг поливалентный — Секстафаг (ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава России) способен специфически лизировать наиболее значимые возбудители заболеваний ЛОР-органов, в частности стафилококки и другие микроорганизмы. В связи с этим показаниями к применению этого препарата являются гнойно-воспалительные заболевания верхних дыхательных путей и уха — риносинусит, средний отит, тонзиллофарингит, ларингит, а также их осложнения — паратонзиллярный абсцесс и др. Способ применения препарата Секстафаг (пиобактериофаг поливалентный) зависит от характера и локализации патологического процесса. Согласно инструкции производителя, препарат может применятся местно, в виде полосканий, орошений, аппликаций; для введения в околоносовые пазухи, полость среднего уха, промывания полости абсцесса. Доза определяется индивидуально. Для внутриполостного введения при инфекциях ЛОР-органов рекомендуется использовать от 2,0 до 20,0 мл 1—3 раза в день. Длительность лечения пиобактериофагом поливалентным составляет от 5 до 15 дней. При необходимости возможно проведение повторных курсов лечения.
Включение в схему лечения препарата пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг) стимулирует повышение способности Нф к завершенности фагоцитоза и уменьшению уровня ВПА (маркера воспаления). Монотерапия препаратом пиобактериофаг поливалентный не сопровождается снижением фагоцитарных свойств Нф, а показатели местного иммунитета соответствуют ПЗЛ и свидетельствуют о завершении воспалительного процесса. Следовательно, препарат пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг), обладает противовоспалительными и иммунорегуляторными свойствами, что проявляется нормализацией показателей местного иммунитета [27].
Еще одним средством для профилактики на основе бактериофагов является гель Отофаг (ООО НПЦ «МикроМир»). Это новый топический препарат с бактериофагами (50 мл, концентрация 10 5 —10 6 БОЕ/см 3 ): S.aureus spp., M. catarrhalis, P. aeruginosa spp., Morganella morganii, Proteus vulgaris spp., Escherichiacoli spp., Streptococcus pyogenes spp., Klebsiella spp., H. sinfluenzae spp., Providencia rettgeri spp., Bacteroides spp., Neisseria spp., с широким спектром профилактической активности, способный осуществлять эффективный специфический лизис бактерий, в частности — этиологически значимых возбудителей инфекционно-воспалительных заболеваний ЛОР-органов [28].
Гель рекомендуется применять местно (в виде аппликаций) на слизистую оболочку полости носа, поверхности небных миндалин, кожу наружного слухового прохода 2—3 раза в день до исчезновения патологических изменений.
Таким образом, применение бактериофагов при лечении часто встречающихся инфекций ЛОР-органов является одним из перспективных разделов клинической оториноларингологии. Во многом это связано с реальными преимуществами бактериофагов — их высокой специфичностью, отсутствием воздействия на нормальную микрофлору организма, стимулирующим влиянием на гуморальное и клеточное звенья иммунитета, отсутствием токсичности, аллергогенности и тератогенного действия.
К преимуществам бактериофаговой терапии следует отнести и такие ее характеристики, как эффективность против антибиотикорезистентных возбудителей, возможность применения при аллергии к антибиотикам. В связи с этим есть основания полагать, что дальнейшие исследования этого направления будут способствовать повышению эффективности лечения воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей и уха.