Бактериофаги для поднятия иммунитета
Как известно многие бактерии имеют свойство приспосабливаться к антибиотикам, вырабатывая к ним устойчивость, кроме того антибиотики часто вызывают дисбактериоз и в целом негативно влияют на организм при длительном приеме. Но ученые нашли хорошую альтернативу антибиотикам — это бактериофаги, то есть вирусы — убийцы бактерий. Можно сказать, что хотя они не сильно распространены среди населения, так, как большинство людей по привычке продолжает пользоваться антибиотиками, несмотря на их побочные эффекты. Бактериофаги становятся новым более эффективным средством против различных инфекций.
Скорее всего в будущем антибиотиками постепенно перестанут пользоваться, так как их бесконтрольное применение вызвало у бактерий развитие механизмов защиты, хотя, когда антибиотики создавались, им пророчилась судьба избавителей от всех инфекций. Был даже план согласно которому за определенное время должны были быть побеждены определенные инфекции, но бактерии сумели приспособиться к антибиотикам. И ученые возобновили поиск нового средства против инфекций, их внимание привлекли хорошо забытые, старые бактериофаги. Что такое бактериофаг Бактериофаг — это полезный вирус, который не причиняя вреда организму, охотится на бактерий и убивает их. Выходит, что среди вирусов (как и среди бактерий) существуют полезные организмы, цель которых убивать вредных, патогенных вирусов и бактерий, они являются антагонистами, вредные убивают полезных, полезные — вредных.
Как действуют бактериофаги
Принцип действия бактериофага довольно прост — он внедряет свой генетический материал к клетку — патогенную бактерию, присоединившись к ней с помощью своих хвостовых нитей. И используя ферменты и стержень впрыскивает свою ДНК или РНК внутрь клетки. После чего ферменты бактериофага уничтожают генетический материал бактерии и ее органеллы и начинают синтезировать белки бактериофага. После создания нужного количества белков бактерия распадается и из нее появляются 100-200 новых бактериофагов, готовых продолжать дело.
История развития бактериофагов
Изучение бактериофагов берет свое начало в Индии, в 1896 году Эрнест Ханкин изучал целебные свойства реки Ганг. Эту реку считали священной, так как она имела свойство излечивать различные болезни, в связи с чем местные жители считали ее «продолжением волос бога Шивы». Поэтому Ханкин искал в ней, что-то маленькое, но очень полезное. Дальше эксперименты переместились в Великобританию и открытие этого маленького и полезного лежит на совести Феликса Д, Эреля, в 1917 году он совершил это открытие в институте Пастера и назвал вирусов убийц — бактериофагами. Потом были изобретены антибиотики и про бактериофаги на время забыли. Но в последнее время к ним снова появился интерес, что послужило толчком к новым исследованиям в этой области, и на сегодняшний день применение бактериофагов стало более широким. Например в США управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами широко использует бактериофаги для обеззараживания.
Какой бактериофаг выбрать
В России тоже началось применение бактериофагов и в продаже есть множество препаратов. Например — «Протейный», «Стафилококковый», «Инести», «Пиофаг», «Секстафаг», «Поливалентный». Каждый вид бактериофага соответствует конкретной инфекции, подбирать нужный бактериофаг должен врач, на основе анализов. Поливалентный бактериофаг, Секстафаг и Пиофаг рассчитаны на широкий спектр инфекций, (так как в их состав входят шесть различных фагов от разных возбудителей) и их можно принимать самостоятельно. Но даже если вы купите бактериофаг наугад, вы все равно почувствуете его положительное влияние на организм, так как в любом случае будет укрепляться иммунная система.
Кому можно принимать бактериофаги
Бактериофаги обладают рядом преимуществ перед антибиотиками, так как не вызывают дисбактериоза и у бактерий не вырабатывается к ним резистентность. По сути бактериофаги — это природное лекарство, поэтому они не могут навредить, не может быть передозировки, они не имеют противопоказаний, кроме индивидуальной непереносимости. Поэтому бактериофаги можно принимать беременным и детям с любого возраста.
От чего помогают бактериофаги
Бактериофаги можно применять от множества болезней, причиной которых является инфекция — бактерии, вирусы, грибки. Бактериофаги применяют от лор болезней, ангины, урологических и гинекологических инфекций, для лечения желудка и кишечника, лечения полости рта, лечение кожных болезней. Также помогают бактериофаги и от прыщей. При конкретном заболевании, конечно, лучше будет, если бактериофаг подберет специалист. Самостоятельно бактериофаги можно принимать с целью повышения иммунитета, когда есть признаки его ухудшения, например, хроническая усталость.
Как принимать бактериофаги
Бактериофаги можно принимать всеми известными способами — перорально, ректально и в виде примочек и аппликаций. Например при болезнях уха, горла, носа в бактериофаге смачивают тампоны и закладывают в нос или уши, делают полоскания для горла. В основном бактериофаги применяют местно, но при некоторых заболеваниях пьют во внутрь. Можно добавлять небольшое количество препарата в кипяченную, теплую, но не горячую воду. В этом смысле бактериофаги похожи на жидкие пробиотики, такие, например, как Хилак Форте, который применяют от дисбактериоза. Воздействие идет на весь организм, укрепляется общий иммунитет. Бактериофаги выпускаются в основном во флаконах в жидком виде, но бывают, также и таблетки и аэрозоли.
Полезные бактерии — пробиотики
Приблизительно такими же свойствами обладают и полезные бактерии — пробиотики, и их также, как полезные вирусы можно использовать в борьбе против патогенных бактерий. Также на фармацевтическом рынке существует множество препаратов полезных бактерий — пробиотиков. Аципол, Бификол, Бактисуптил, Нарине, Имудон, Хилак Форте, Бактистатин и др. Бактериофаги и пробиотики можно использовать для укрепления иммунитета, профилактики различных болезней. Но также бактериофаги используются и для лечения разных инфекций. Пробиотики можно принимать самостоятельно, а для лечения бактериофагами желательно нужна консультация врача. Возможно Вам будут интересны и другие статьи
Пожиратели бактерий
Константин Мирошников, «Популярная механика» № 10-2013
У всех существ, обитающих на земле, есть микроскопические паразиты – вирусы. Есть свои вирусы и у бактерий. Цикл размножения бактериальных вирусов неизбежно заканчивается гибелью микроба. Чтобы подчеркнуть такую особенность, один из первооткрывателей этого эффекта, Феликс Д’Эрель, придумал специальное название – «бактериофаги», в переводе с греческого – «пожиратели бактерий».
Фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа,
показывает процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.
В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 1015. Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет.
Таким образом, бактериофаги – самые малоизученные существа в нашей биосфере. Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales – хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции.
Можно сказать, что бактериофаг – это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки. С этого момента начинается инфекционный цикл. Его дальнейшие этапы состоят из переключения механизмов жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножение его генома, построение множества копий вирусных оболочек, упаковки в них ДНК вируса и, наконец, разрушение (лизис) хозяйской клетки.
Бактериофаг – это не живое существо, а молекулярный наномеханизм, созданный природой.
Хвост бактериофага – шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает вирусную ДНК,
которая хранится в головке (капсиде), внутрь клетки.
У каждого этапа существует множество нюансов, имеющих глубокий эволюционный и экологический смысл. Ведь бактерии и их вирусные паразиты сосуществуют сотни миллионов, если не миллиарды лет. И эта борьба за выживание не закончилась ни тотальным уничтожением одноклеточных, ни приобретением тотальной устойчивости к фагам и бесконтрольным размножением бактерий.
Помимо постоянного эволюционного соревнования механизмов защиты у бактерий и нападения у вирусов, причиной сложившегося равновесия можно считать и то, что бактериофаги специализировались по своему инфекционному действию. Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно – растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно.
Если потенциальных жертв маловато или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, зачастую внедряясь в бактериальный геном.
В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами – организмами без клеточных ядер.
Как действует бактериофаг
Все эти молекулярные тонкости не были известны во втором десятилетии ХХ века, когда были открыты «невидимые инфекционные агенты, уничтожающие бактерий». Но и без электронного микроскопа, с помощью которого в конце 1940-х впервые удалось получить изображения бактериофагов, было понятно, что они способны уничтожать бактерии, в том числе и болезнетворные. Это свойство было незамедлительно востребовано медициной.
Первые попытки лечения фагами дизентерии, раневых инфекций, холеры, тифа и даже чумы были проведены достаточно аккуратно, и успех выглядел вполне убедительно. Но после начала массового выпуска и использования фаговых препаратов эйфория сменилась разочарованием. О том, что такое бактериофаги, как производить, очищать и применять их лекарственные формы, было известно еще очень мало. Достаточно сказать, что по результатам предпринятой в США в конце 1920-х годов проверки во многих промышленных фагопрепаратах собственно бактериофагов вообще не оказалось.
Проблема с антибиотиками
Вторую половину ХХ века в медицине можно назвать «эрой антибиотиков». Однако еще первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг в своей нобелевской лекции предупреждал, что устойчивость микробов к пенициллину возникает довольно быстро. До поры до времени антибиотикоустойчивость компенсировалась разработкой новых типов противомикробных лекарств. Но с 1990-х годов стало ясно, что человечество проигрывает «гонку вооружений» против микробов.
Виновато прежде всего бесконтрольное применение антибиотиков не только в лечебных, но и в профилактических целях, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и быту. В результате устойчивость к этим препаратам начала вырабатываться не только у болезнетворных бактерий, но и у самых обычных микроорганизмов, живущих в почве и воде, делая из них «условных патогенов».
Такие бактерии комфортно существуют в медицинских учреждениях, заселяя сантехнику, мебель, медицинскую аппаратуру, порой даже дезинфицирующие растворы. У людей с ослабленным иммунитетом, каких в больницах большинство, они вызывают тяжелейшие осложнения.
Неудивительно, что медицинское сообщество бьет тревогу. В прошедшем, 2012 году гендиректор ВОЗ Маргарет Чен выступила с заявлением, предсказывающим конец эры антибиотиков и беззащитность человечества перед инфекционными заболеваниями. Впрочем, практические возможности комбинаторной химии – основы фармакологической науки – далеко не исчерпаны. Другое дело, что разработка противомикробных средств – очень дорогой процесс, не приносящий таких прибылей, как многие другие лекарства. Так что страшилки о «супербактериях» – это скорее предостережение, побуждающее людей к поискам альтернативных решений.
Бактериофаги и иммунитет
Поскольку бактериофагов в природе несметное количество и они постоянно попадают в организм человека с водой, воздухом и пищей, то иммунитет их просто игнорирует. Существует даже гипотеза о симбиозе бактериофагов в кишечнике, регулирующем кишечную микрофлору. Добиться какой-то иммунной реакции можно лишь при длительном введении в организм больших доз фагов.
Но таким образом можно добиться аллергии на почти любые вещества. И наконец, очень важно, что бактериофаги недороги. Разработка и производство препарата, состоящего из точно подобранных бактериофагов с полностью расшифрованными геномами, культивированных по современным биотехнологическим стандартам на определенных штаммах бактерий в химически чистых средах и прошедших высокую очистку, на порядки дешевле, чем современных сложных антибиотиков.
Это позволяет быстро приспосабливать фаготерапевтические препараты к меняющимся наборам патогенных бактерий и применять бактериофаги в ветеринарии, где дорогие лекарства экономически не оправданы.
На медицинской службе
Вполне логичным выглядит возрождение интереса к использованию бактериофагов – естественных врагов бактерий – для лечения инфекций. Действительно, за десятилетия «эры антибиотиков» бактериофаги активно служили науке, но не медицине, а фундаментальной молекулярной биологии. Достаточно упомянуть расшифровку «триплетов» генетического кода и процесса рекомбинации ДНК. Сейчас о бактериофагах известно достаточно, чтобы обоснованно выбирать фаги, подходящие для терапевтических целей.
Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество. Прежде всего – это их несметное количество. Хотя изменять генетический аппарат бактериофага тоже намного проще, чем у бактерии, и тем более – у высших организмов, в этом нет необходимости. Всегда можно подобрать что-то подходящее в природе. Речь идет скорее о селекции, закреплении востребованных свойств и размножении нужных бактериофагов.
Это можно сравнить с выведением пород собак – ездовых, сторожевых, охотничьих, гончих, бойцовых, декоративных… Все они при этом остаются собаками, но оптимизированы под определенный вид действий, нужных человеку. Во-вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека.
В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.
Две стороны медали
К сожалению, недостатков у медицинских бактериофагов тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства – высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала.
Поэтому для нынешних фаговых препаратов нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же микробом, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными.
Для максимально эффективного применения бактериофага необходима точная диагностика патогенного микроба, вплоть до штамма. Самый распространенный сейчас метод диагностики – культуральный посев – занимает много времени и требуемой точности не дает. Быстрые методы – типирование с помощью полимеразной цепной реакции или масс-спектрометрии – внедряются медленно из-за дороговизны аппаратуры и более высоких требований к квалификации лаборантов. В идеале подбор фагов-компонентов лекарственного препарата можно было бы делать против инфекции каждого конкретного пациента, но это дорого и на практике неприемлемо.
Другой важный недостаток фагов – их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания инфекционности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто.
Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение – проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, – на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника – то проблем не возникает.
Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги бессильны и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может.
Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен.
Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в противомикробной терапии – перспективное направление. Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями.
Автор – и.о. зав.лаб. молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова РАН
Портал «Вечная молодость» https://vechnayamolodost.ru
01.11.2013