Влияние бактериофагов на иммунитет
Применение бактериофагов для лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам, становится все более привычной процедурой. Продолжаются клинические испытания фаготерапии при различных заболеваниях, и на сегодня уже имеются доказательства безопасности использования вирусов бактерий в клинической практике. Одновременно появляется все больше данных о взаимодействии бактериофагов не только с бактериями-хозяевами, но и с иммунной системой макроорганизма (человека или другого млекопитающего). Изучение механизмов такого взаимодействия может стать основой для создания новых противовоспалительных и иммуномодулирующих агентов. Особенностям взаимодействия различных бактериофагов с иммунной системой млекопитающих посвящен обзор A. Górski и соавт., опубликованный в сентябре 2019 г. в журнале Future Microbiology*.
Еще в 2006 г. авторы обзора выдвинули гипотезу, что фаги из кишечника человека могут мигрировать в кровь, лимфу и различные органы, модулируя противовоспалительные эффекты и влияя на иммунологическую толерантность и иммунный гомеостаз. Эта гипотеза позже была подтверждена, более того, выяснилось, что в норме у каждого человека ежедневно более 30 млрд. фаговых частиц проходят через клетки кишечного эпителия (такой процесс называют трансцитоз) и с кровью и лимфой распространяются по организму. Оказалось также, что фаги путем эндоцитоза могут попадать и в другие клетки человеческого организма, в частности в клетки иммунной системы. Среди важных вопросов, которые предстоит изучить: является ли специфическим влияние фагов на иммунную систему? Если фаги высокоспецифичны в отношении взаимодействия с бактериями, то, возможно, иммунные реакции, которые они вызывают, также не универсальны, а специфичны для различных видов / штаммов фагов.
Читайте также: Синергизм между иммунной системой и бактериофагами при лечении острых инфекций дыхательных путей
Считается, что белки фагового капсида (оболочки) могут отвечать за функции, не связанные с взаимодействием с бактериями. Эти белки отличаются иммуногенностью и, соответственно, вызывают продукцию различных антител, которая зависит к тому же от пути введения фагов. Даже различные штаммы гомологичных фагов, специфичных к одной бактерии, могут экспрессировать различные белки, которые наделяют фаг различными свойствами. Например, мутантный фаг Т4 (НАР1) с нефункциональным белком Нос более чувствителен к уничтожению клетками Купфера (макрофагами печени) и быстрее выводится из организма, чем немутантный штамм Т4.
Есть данные, что действие фагов на иммунную систему может зависеть от их специфичности. Так, изучение фагов, специфичных против Staphylococcus и Pseudomonas, показало, что, хотя все они похожим образом влияют на мононуклеарные клетки периферической крови (усиливают синтез противовоспалительного антагониста рецептора цитокина IL-1 и супрессора цитокиновых сигналов 3), другие их эффекты различаются. В частности, все фаги, специфичные к Pseudomonas, индуцируют синтез противовоспалительного цитокина IL-10, тогда как для стафилококковых фагов это не характерно. Нитчатый фаг Pf, специфический против Pseudomonas, ингибирует продукцию фактора некроза опухолей и фагоцитоз, тогда как нитчатый фаг Fol, специфический против Escherichia coli, такого эффекта не имеет.
Читайте также: Бактериофаги в лечении аутоиммунных заболеваний печени
Иммуномодулирующие и противовоспалительные эффекты фагов могут также зависеть от ткани, в которой они оказались, что было продемонстрировано в многочисленных опытах in vitro на различных культурах клеток.
Как уже упоминалось, фаги могут проникать внутрь клеток млекопитающих, в частности в дендритные клетки, моноциты и В-лимфоциты. Авторы обзора недавно описали стимуляцию бактериофагом в клетках млекопитающих гена Hsp72, кодирующего один из важнейших клеточных шаперонов. Это может быть механизмом защиты клеток, в или через которые проникает фаг, от повреждений, которые он может вызвать. Известно также, что Hsp72 снижает пролиферацию Т-клеток и секрецию цитокинов, следовательно, этот белок может служить иммуномодулятором. Ранее было показано, что Hsp72 подавляет развитие экспериментального артрита у мышей, а позже авторы обзора установили, что такой же эффект имеют и фаги. Следовательно, можно предположить, что фаг-зависимая индукция шаперона Hsp72 по крайней мере частично ответственна за ингибирования патологических иммунных реакций.
Данные о влиянии фагов на иммунную систему млекопитающих, конечно, нуждаются в расширении, но уже сегодня очевидна перспектива использование этих свойств фагов с лечебной целью. Возможно, в скором времени фаги для проведения фаготерапии можно будет подбирать не только по признаку специфичности в отношении конкретной бактерии, но и по определенному типу иммунного ответа, который они вызывают. Это особенно актуально для пациентов с иммунодефицитами, аутоиммунными заболеваниями, пациентов после аллотрансплантаций и др., нуждающихся в иммуностимуляции или иммуносупрессии.
Читайте также: Фаготерапия: не только против бактерий
* Andrzej Górski, Ryszard Międzybrodzki, Ewa Jończyk-Matysiak, Maciej Żaczek, and Jan Borysowski. Phage-specific diverse effects of bacterial viruses on the immune system // Future Microbiol., 2019, 14(14): 1171–1174. doi: 10.2217/fmb-2019-0222
Исследователи заявили, что обнаружили ранее неизвестную способность бактериофагов.
Ученые из Австралии и США заявили: вирусы-бактериофаги (иногда их называют «фаги»), поражающие некоторые бактерии, способны проникать сквозь оболочки внутренних органов человеческого тела. Ранее считалось, что бактериофаги не взаимодействуют с эукариотическими клетками, в том числе с клетками человеческого организма. Исследователи предполагают, что бактериофаги могут быть связаны с работой иммунной системы.
Предыдущие работы под руководством исследователя бактериофагов Джереми Барра (Jeremy J. Barr) показали: значительная часть бактериофагов в многоклеточных организмах находится в слизи, покрывающей слизистые оболочки органов. Барр пришел к выводу, что белковая оболочка фагов способна связывать муцины — компоненты, придающие слизи и слюне гелеобразную консистенцию. Ученый полагает, что взаимодействие со слизью помогает фагам атаковать бактерии. Таким образом, клетки организма оказываются сильнее защищены от воздействия бактерий.
В новой работе Барр и его коллеги заявили, что из слизи фаги способны проникать в эпителий — один из слоев слизистых оболочек. Механизм их перемещения пока неизвестен, но ученые обнаружили бактериофаги, заключенные в везикулы, небольшие внутриклеточные органоиды, в которых обычно запасаются или транспортируются питательные вещества. Опыты проводили, используя бактериофаг T4 (Escherichia virus T4) на тканях, выращенных из клеток собачьей почки. Ученые пришли к выводу, что клетки слизистых постоянно «захватывают» фаги и перемещают их внутрь органа. По мнению Барра, ткани тела могут ежедневно поглощать до 30 миллиардов фагов. «Обратного» движения фагов — из тканей в слизь или просвет внутри органа — ученые не наблюдали.
Исследователи считают, что бактериофаги, обитающие в человеческом теле, составляют единую совокупность — фаго́м. Возможно, она способна влиять на работу иммунной системы. Одним из подтверждений своей гипотезы ученые называют исследование, проведенное в Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Его авторы обнаружили разницу в разнообразии фагов в организмах здоровых людей и пациентов, страдающих диабетом I типа. Барр полагает, что некоторые бактериофаги могут защищать организм и от бактериальных инфекций. Например, в случае заражения фаги могли бы «оповещать» о наличии бактерий-возбудителей болезни и бороться с ними. Так ли это, покажут дальнейшие исследования.
Авторы новой работы подчеркивают, что активность фагов изучена недостаточно. Если выводы новой работы окажутся справедливы, применить их в медицине получится лишь через десятки лет.
Исследование опубликовано в журнале mBio.
Ранее ученые использовали вирус бешенства для уничтожения раковых клеток.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.
В VI веке до нашей эры вавилоняне разрушили Иерусалим. Ученые нашли новые доказательства этого события: они измерили магнитное поле, зафиксированное по артефактам той эпохи.
Эксперименты показали, что кошки могут передавать SARS-CoV-2 друг другу, что создает новый и потенциально важный канал распространения вируса и среди людей — через их домашних животных.
Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.
Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.
Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.
С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.
Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.
Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?
[miniorange_social_login]
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
Бактериофаги – вирусы, заражающие археи и бактерии, «хищники» микромира. Это многочисленная и эволюционно наиболее древняя группа вирусов на планете, жизнь которых построена на контроле численности микробов и уничтожении стареющих клеток.
Их популяция примерно в 10 раз превышает общую численность бактерий и распространены они везде, где обитают уязвимые для них микроорганизмы – в почве, воде, слизистых оболочках человека и животных. В любой природной экосистеме.
Существа способны сохранять смертоносность и выжидать свою жертву десятилетиями. Было подсчитано, что за 1 секунду бактериофаги способны заразить собой септиллион бактерий.
Как устроен хищный мир микроорганизмов и почему бактериофаги называют вторым иммунитетом человека?
Немного истории
Теорию о возможном существовании в природе естественных врагов бактерий впервые высказал русский микробиолог Николай Гамалея в 1897 году. Однако по-настоящему вирусы микробов были открыты лишь в 1910-х годах.
Николай Фёдорович Гамалея – российский и советский врач, микробиолог и эпидемиолог, почётный член АН СССР, академик АМН СССР. Лауреат Сталинской премии.
В 1915 году английский ученый Фредерик Туорт обнаружил в своей лаборатории загадочные существа, перебившие стафилококки в чашках Петри. Спустя два года загадочное явление повторилось в лаборатории французско-канадского исследователя Феликса Д’Эрелля.
Д’Эрелль дал название открытому вирусу и выяснил, что бактериофаг – это паразит, который способен уничтожать патогенные бактерии, а затем создавать специфический иммунитет против них.
С тех пор, «хищные» вирусы оказались на переднем крае в войне против инфекционных заболеваний. Ими лечили всё – от воспаления носовых пазух до ожогов и заражения крови. Особых успехов бактериофаги добились в борьбе с дизентерией, брюшным тифом, холерой и различными гнойными инфекциями.
До появления пенициллиновых антибиотиков в 1940-х годах, бактериофаги были главным оружием медиков.
Правда, не обошлось и без недоразумений. До изобретения микроскопа увидеть вирус было невозможно. А потому его биология, специфичность и степень литической активности были неизвестны. В итоге где-то бактериофаги помогали хорошо, а где-то не очень. Это стало причиной, по которой антибиотики почти полностью вытеснили бактериальные вирусы из медицины.
Сегодня интерес к бактериофагам снова возвращается. Оказалось, что в ряде случаев естественные враги микробов даже более эффективны, чем современные антибиотики.
Как фаговые вирусы уничтожают бактерии?
Процесс уничтожения бактерии фагами напоминает сюжет из фильма «Чужие». Вирусы сами размножаться не могут, поэтому они паразитируют на микробах.
Фаг находит клетку микроба, локально растворяет её оболочку и инъецирует свою ДНК. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки и, фактически, подчиняет её вирусу.
Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки.
С этого момента внутри клетки начинают развиваться новые фаги. Спустя 30-60 минут они созревают и разрывают клетку изнутри. Из одной клетки может высвободиться от 50 до 800 дочерних шаговых частиц, которые тут же атакуют соседние клетки.
Существует огромное количество видов бактериофагов, каждый из которых нацелен на определенную популяцию микробов, то есть уничтожает (лизирует) бактерии только одного конкретного типа.
Почему бактериофаги называют вторым иммунитетом?
В здоровом человеческом организме количество разнообразных бактериофагов в 10-30 раз больше, чем бактерий.
Александр Зурабов, генеральный директор научно-производственного центра «Микромир», компания которого производит комплексные средства на основе бактериофагов, пояснил, что вирусы первыми реагируют на дисбиотический процесс (начало активного размножения бактерий). Если фагов достаточно, то они тут же убивают излишки микробов, не позволяя им достичь критической массы.
Собственная иммунная система не успевает включиться в работу, а человек даже не узнает, что был атакован инфекцией. Поэтому ученые часто сравнивают бактериофаги со вторым иммунитетом.
Кроме того, если в организме всё-таки начался инфекционный процесс, фаги будут активно помогать иммунитету бороться с недугом, взяв на себя часть вредоносных микробов.
Бактериофаг ϕpp2 патогенных вибрионов.
Медицинские препараты, включающие в себя фаги определенного типа, работают именно по такому принципу. Они увеличивают концентрацию полезных вирусов, чтобы «союзники» иммунитета получили численное превосходство над бактериями и сократили их популяцию.
При этом не стоит рассматривать бактериальные вирусы в качестве лекарства, подчеркивает Александр Зурабов. Они не призваны уничтожать бактерии все до одного, как это делают, например, антибиотики. Задача фагов в природе – это лишь поддержание сбалансированной численности микробов.
Применяются ли бактериофаги в современной медицине?
В России зарегистрировано и применяются 13 медицинских препаратов на основе фагов.
Бактериофаги используют в качестве альтернативы антибиотикам. Преимущество полезных вирусов в том, что они способны проникать через биологические мембраны клетки, куда антибиотики обычно не попадают. Кроме того, микроб не может приобрести устойчивость к бактериофагам.
Вирусы не нарушают микрофлору, не взаимодействуют с органами и системой организма, не провоцируют аллергическую реакцию, действуют точечно и полностью безвредны. Излишки размножившихся вирусов выводятся из организма естественным путем.
Несмотря на эффективность бактериальных вирусов, полностью заменить собой антибиотики они не могут. Ученые рассматривают фаги, как средство для профилактики, которое можно использовать в сочетании с лекарствами. Это первая линия обороны, «второй иммунитет», который лучше всего укреплять до болезни.