Фаги что это бактериофаги
Бактериофаги: современные аспекты применения
Бактериофаги: современные аспекты применения
Для современной медицины актуальнейшей проблемой является множественная устойчивость бактериальных возбудителей к антибиотикам и, как следствие, — вопрос: чем лечить больных? Резервы создания новых антибиотиков практически исчерпаны. Заболеваемость, вызванная полирезистентными бактериальными штаммами, в т.ч. госпитального происхождения, наносит колоссальный человеческий и экономический ущерб во всех регионах мира. Совершенно закономерно, что в такой ситуации мировая медицинская общественность вновь обратилась к бактериофагам — вирусам бактерий, их естественным врагам и регуляторам популяции. О них мы беседуем с Ольгой Сергеевной Дарбеевой, кандидатом медицинских наук, главным экспертом управления противобактериальных медицинских иммунобиологических препаратов ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения РФ.
— Ольга Сергеевна, что такое бактериофаги? В чем заключается принцип их действия и какими преимуществами обладают по сравнению с антибиотиками?
— Бактериофаги широко распространены в природе — в пресноводных водоемах, морях и океанах, их выделяют из почвы, сточных вод, из клинического материала от больных. Являясь одними из древнейших обитателей Земли, по численности они достигают 10 в 30 фаговых частиц. По характеру жизненного цикла фаги разделяют на вирулентные и умеренные. Истинно вирулентные фаги (строго литические) убивают бактерию-хозяина. Адсорбируясь на поверхности микробной клетки, проникают в ее цитоплазму, где интенсивно размножаются, используя структурные компоненты клетки, и разрушают ее. Далее зрелые фаговые частицы, готовые к новому заражению, разрывают клеточную оболочку, и литический процесс повторяется с новыми бактериальными клетками. Именно вирулентные бактериофаги обладают наибольшим терапевтическим потенциалом, поскольку только они способны уничтожать клетки бактерий-хозяев.
Умеренные фаги способны к интеграции в геном бактерии в виде профага, или размножаются, не вызывая гибели бактерий. В медицине их используют в диагностических целях для внутривидового типирования.
В качестве антимикробных препаратов бактериофаги гораздо старше антибиотиков. Они активно применялись до открытия антибиотиков, которые быстро вытеснили фаги с рынка. Этому способствовали нестабильные результаты лечения фагами, объясняющиеся низким уровнем диагностики, когда они назначались без бактериологического подтверждения диагноза, определения фагочувствительности возбудителя, а также недостаточный уровень знаний о биологии фагов, условиях производства, хранения и применения.
В нашей стране фаготерапия успешно применялась при лечении и профилактике кишечных и гнойно-септических женских инфекций, в том числе, грибковых инфекций, детских инфекций, а также раневых инфекций, фаговые препараты выпускали несколько предприятий, организованных при НИИ вакцин и сывороток.
Сегодня бактериофаги выпускают на предприятиях по производству медицинских иммунобиологических препаратов, где проводится контроль качества на всех этапах производства. В начале 2000-х гг. крупнейшие фаговые производства вошли в состав ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава РФ, в итоге остались самые сильные производства — филиалы в Нижнем Новгороде, Перми и Уфе.
Если антибиотики можно назвать тяжелой артиллерией, то бактериофаги — это снайперы, действующие направленно. Разрушая опасные микробы, они не подавляют собственную микрофлору, не обладают токсическим действием, не вызывают развития дисбактериоза или аллергических реакций, стимулируют различные механизмы иммунитета. На литическую активность фагов не влияет наличие резистентности бактерий к антибиотикам.
Если антибиотики вызывают массовую гибель бактерий, что может привести к токсическому шоку, то фаги действуют постепенно. Подчеркну, что бактериофаги не следует считать альтернативой антибиотикам. Они прекрасно сочетаются с антибиотиками при одновременном назначении в качестве дополнительной помощи. Как и в случае с антибиотиками, фаги назначают при наличии чувствительности возбудителя к фаговому препарату. Конечно, если состояние больного позволяет, вместо антибиотиков лучше использовать фаги, но если нужна быстрая помощь — необходимо назначение антибиотика.
Препараты бактериофагов — это стерильные очищенные фильтраты фаголизатов гомологичных видов бактерий, освобожденные от продуктов жизнедеятельности бактерий, эндо—и экзотоксинов, продуктов фаголизиса бактериальной клетки. Фаговые штаммы, входящие в состав препаратов, подобраны против наиболее часто встречающихся возбудителей бактериальных инфекций.
Специфическая направленность бактериофагов отражена в их названии: по составу они делятся на монопрепараты, содержащие вирулентные фаги бактерий одного рода или вида — стафилококковый, стрептококковый (в т.ч. энтерококковый), протейный, псевдомонас аэругиноза (синегнойный), клебсиелл пневмонии, коли, дизентерийный поливалентный, брюшнотифозный, сальмонеллезный гр. АВСДЕ), и комбинированные фаги, в составе которых монопрепараты. К комбинированным относятся: коли-протейный, клебсиелл поливалентный, пиобактериофаги поливалентные (очищенный, комплексный и Секстафаг®) — содержащие бактериофаги стафилококковый, стрептококковый, протейный, псевдомонас аэругиноза (синегнойный), клебсиелл, коли, а также Интести-бактериофаг, содержащий бактериофаги против шигелл, сальмонелл, стафилококков, энтерококков, протея, синегнойной палочки и энтеропатогенной кишечной палочки.
Лечебно-профилактические бактериофаги используют для перорального, наружного, местного, ректального применения, интраназального и конъюнктивального введения, введения в дренированные полости при лечении женских инфекций, в том числе, грибковых инфекций, детских инфекций, а также раневых инфекций.
— Ольга Сергеевна, как применяются бактериофаги в педиатрии?
— О бактериофагах как о наиболее щадящих антимикробных препаратах, не имеющих противопоказаний для назначения, лучше всего знали педиатры. В 1970—1990-е гг. ими активно лечили гнойно-воспалительные и кишечные инфекции новорожденных, детей раннего возраста. Бактериофаги, убирая патогенные бактерии, дают восстановиться нормальной микрофлоре. Сегодня в педиатрии, к сожалению, мало используют бактериофаги. Возможно, это недостатки преподавания в медицинских вузах или слабость отечественных производителей бактериофагов по сравнению с агрессивной политикой продвижения антибиотиков зарубежными фирмами. Однозначно это последствия трудных 1990-х годов, когда отечественная фармпромышленность не могла субсидировать пострегистрационные испытания и популяризацию своих препаратов. Очень хотелось бы, чтобы о бактериофагах больше рассказывали студентам-лечебникам медицинских вузов.
Заведуя лабораторией бактериофагов НИИ стандартизации и контроля медицинских иммунобиологических препаратов им. Л.А. Тарасевича более 20 лет, могу сказать, что мы инициировали и координировали клинические исследования по фаговой тематике в московском регионе. Наша лаборатория контролировала не только качество всех выпускаемых препаратов на соответствие нормативной документации, но и диапазон их действия в отношении возбудителей кишечных и гнойно-септических женских инфекций, в том числе, грибковых инфекций, детских инфекций, а также раневых инфекций из стационаров различного профиля.
Мы помогали производствам в сборе бактериальных штаммов современных возбудителей, в т.ч. для преодоления первичной фагоустойчивости, совместно с клиницистами участвовали в испытаниях новых препаратов. Консультировали клинических микробиологов и врачей, помогали госпитальным эпидемиологам крупных московских стационаров в организации использования бактериофагов для лечения и профилактики ВБИ.
Клиницисты ограничены стандартами лечения больных, а эпидемиологи, видя проблему глобально, могут предложить своему стационару или отделениям использовать фаготерапию и фагопрофилактику, в т.ч. с помощью целевых (для данного стационара) серий фаговых препаратов, адаптированных производителем к местным госпитальным штаммам. Особенность бактериофагов — возможность адаптации к циркулирующим среди населения бактериальным штаммам — возбудителям инфекций. Таким образом, преодолевая их первичную фагоустойчивость, можно создать промышленные серии препарата целевой направленности для этого региона.
Это качество фаговых препаратов неоценимо для решения проблемы госпитальных инфекций, поскольку ЛПУ несут большие потери от внутрибольничных инфекций, вызванных полирезистентными бактериальными возбудителями. По данным российских эпидемиологов, в стране ежегодно заболевают ВБИ около 2,5 млн пациентов и 320 тыс. медработников, а наносимый ими экономический ущерб достигает 5 млрд руб.
За этими цифрами стоят человеческие трагедии, когда развитие инфекций нивелирует результаты сложнейших хирургических операций или мероприятий по выхаживанию новорожденных. Отрадно отметить, что сегодня все чаще стали вспоминать о замечательных отечественных антимикробных препаратах. На состоявшихся в ноябре—декабре 2013 г. 3-м Международном конгрессе по профилактике госпитальных инфекций, 12-м Международном конгрессе детских инфекционистов и ежегодной конференции «Инфекции в онкологии» были представлены доклады по фаготерапии и фагопрофилактике.
Вместе с тем возросший интерес к бактериофагам спровоцировал негативную тенденцию в развитии фаговой проблематики — появление БАДов на их основе (в 2013 г. получено свидетельство о госрегистрации специализированного пищевого продукта) для применения работниками пищевых производств, а также в ЛПУ для профилактики госпитальных инфекций, о чем было сообщено на VI Ежегодном Всероссийском конгрессе по инфекционным болезням. В прениях этого форума, а также 3-го конгресса по госпитальным инфекциям специалисты подвергли сомнению саму идею использования бактериофагов в качестве БАДов, поскольку бактериофаги являются препаратами выбора в антибактериальной терапии и применяются после определения фагочувствительности. Их назначают наиболее ослабленному контингенту — детям раннего возраста и хроническим больным, неподдающимся антибиотикотерапии.
Бесконтрольное применение бактериофагов в виде БАДов может привести к формированию фагоустойчивости возбудителей. Кроме того, после регистрации фаговых БАДов за их качество отвечает только производитель, в отличие от лечебных фагов как лекарственных средств, подлежащих сертификации (каждая выпущенная серия) в аккредитованных экспертных структурах.
В заключение нашей беседы хочу еще раз подчеркнуть биологическую перспективность бактериофагов в роли лечебных препаратов при условии их обоснованного применения.
Как работают бактериофаги
Как работают бактериофаги
о ткрытие пенициллина – первого антибиотика природного происхождения, воспринималось поначалу как шанс раз и навсегда победить инфекционные заболевания, уносившие миллионы жизней. Однако во второй половине прошлого века первоначальная эйфория пошла на убыль: выяснилось, что бактерии благодаря мутациям могут приобретать устойчивость к любому антибиотику и даже обмениваться между собой этими генами. Так началась «гонка вооружений» человека и бактерий.
Между препаратами бактериофагов и химическими антибиотиками существует принципиальное различие: антибиотик, в отличие от фагового препарата, убивает всё на своем пути, включая содружество полезных микроскопических обитателей организма.
Cовместная эволюция бактерий и фагов за последние 3 миллиарда лет привела к тому, что практически для любой болезнетворной бактерии имеется соответствующий вирус-«убийца».
В отличие от обычных антибиотиков, бактериофаги модифицируют свои генетические программы сами, что снимает проблему устойчивости. Результат – высокая избирательность: конкретный бактериофаг обычно эффективен в отношении лишь одного определенного бактериального вида или даже штамма бактерий.
Действие бактериофагов
Очень важным является то, что бактериофаги не трогают не «свои» бактерии, поэтому не вызывают гибель «хорошей» микрофлоры и, конечно, абсолютно безопасны для клеток высших организмов, включая человека.
При фаготерапии отсутствуют побочные эффекты, такие как аллергия, дисбактериоз, вторичные инфекции (например, грибковые), что нередко наблюдается при приеме антибиотиков. Бактериофаги могут применяться в комбинированной терапии с любыми лекарственными препаратами, включая антибиотики.
Препараты бактериофагов представляют собой раствор, используют их либо местно (например, на кожу или слизистые), либо принимают внутрь. В организме бактериофаги концентрируются в местах наибольшего поражения и размножаются до тех пор, пока находят бактерии-«мишени». После того, как бактерии-«мишени» закончились, фаги выводятся из организма.
Главная цель фаготерапии – остановить и повернуть вспять инфекционный процесс, чтобы дать иммунной системе организма возможность справиться с болезнью.
С помощью бактериофагов лечат
Инфекции мочеполовой системы
Инфекции органов дыхания
Инфекции желудочно-кишечного тракта
Ожоговые и раневые инфекции
Трофические язвы
Остеомиелит
Гнойно-воспалительные заболевания кожи и слизистых
Внутрибольничные инфекции
В идеальном случае перед началом лечения у конкретного больного следует выделить болезнетворную бактерию в культуру и подобрать бактериофаг из «коллекции» уже известных бактериальных вирусов.
Бактериофаги – альтернатива антибиотикам или помощь им?
В 1896 г. британский химик Э. Ханкин, изучая антибактериальное действие вод индийской реки Ганг и в 1898 году российский ученый Н. Ф. Гамалея впервые наблюдали и описали уничтожение бактерий другими «агентами», а в 1917 году ученым Ф.Д. Эрелем из института Пастера в Париже были открыты микроорганизмы, которые питаются бактериями. Именно он предложил назвать их бактериофагами – пожирателями бактерий. Бактериофаги являются абсолютными внутриклеточными паразитами бактерий разного вида.
Так мир познакомился с микроорганизмами, питающимися бактериями, которые много тысяч лет делали свое дело слаженно, не давая бактериям уничтожить все живое на земле. В 1921 г. Д. Мэйсон и Р. Брайон впервые описали успешное лечение стафилококковой инфекции кожи с помощью стафилококкового бактериофага. Во время Второй мировой войны бактериофаги использовались при гнойно-септических инфекциях, дизентерии, тифе и др.
Бактериофаги еще в прошлом столетии доказали свою эффективность и безопасность. Почему же бактериофаги до сих пор не стали основными средствами борьбы с инфекцией? Это объясняется несколькими причинами. Главная — открытие новой группы препаратов – антибиотиков, надолго оттеснившее интерес к бактериофагам. Плюс:
Что такое бактериофаги
В 1939 году А. Флемингом был открыт антибиотик, и началась эра антибиотиков в лечении бактериальных инфекций. Появилось большое количество антибиотиков 1, 2, 3, 4 поколений, причем антибиотики последнего поколения, которыми пользуются и сейчас, появились еще в 70-е годы прошлого столетия. На Западе и Америке отказались от бактериофагов и активно начали применять антибиотики.
Но А. Флеминг предупреждал о некоторых обязательных моментах применения антибиотиков:
Несоблюдение хотя бы части этих требований могло привести и, как оказалось, приводит к кризису антибиотиковой эры. Бактерии перестают реагировать на препараты. Пока ещё действуют антибиотики последнего поколения, решая труднейшие клинические проблемы, но рассчитывать на появление новых антибиотиков не приходится.
Россия на сегодняшний день оказалась самой развитой страной в области микробиологии изучения бактериофагов. Бактериофаги – это естественные антагонисты бактерий.
Каков механизм действия бактериофагов
Бактериофаг напоминает «паучка» с большой головкой, который чувствителен только для «своих» бактерий. Он высаживается на бактерию, внедряется в неё, проникает внутрь и начинает размножаться. Получается до 1000 таких же бактериофагов. В итоге, бактериофаг разрывает, уничтожает бактериальную клетку и начинает искать новые «свои» бактерии. Это происходит быстро, за считанные минуты. Как только «еда» бактериофагов – бактерии — заканчиваются, бактериофаги в большом количестве выходят из организма, в которых были болезнетворные бактерии.
В организме человека бактериофаги попадают в очаг инфекции, там размножаются до тех пор, пока есть «свои» бактерии, и затем выводятся естественным путем.
Сегодня многие заболевания вызываются стафилококками, стрептококками, клебсиеллами и другими бактериями, и успешно могут лечиться бактериофагами. Это естественная альтернатива антибиотикам, возврат к природе.
Какие преимущества имеют бактериофаги в лечении бактериальных инфекций
Бактериофаги много тысяч лет делали свое дело, не давая бактериям уничтожить все живое на земле.
Бактериофаги могут применяться и у беременных, и у детей, во всех возрастных группах людей. Противопоказаний к их применению нет.
Фаги совместимы с различными лекарствами, в том числе с антибиотиками, причем они уменьшают непереносимость (резистентность) бактерий к антибиотикам.
Курс лечения бактериофагами более короткий (7-14 дней). Фаги практически не дают побочных явлений. Они определяются бактериальной зараженностью и распадом бактерий с выделением эндотоксина, но они значительно меньше, чем при приеме антибиотиков, эти явления легко снимаются приёмом энтеросорбентов. Бактериофаги можно применять при аллергических реакциях на антибиотики.
Бактериофаги, благодаря своей специфичности воздействия на бактерии, не убивают хорошие бактерии и не изменяют нормальную микрофлору кишечника. Они, в отличие от антибиотиков, не нарушают микробиом человека.
Какие виды бактериофагов известны
Известно, что бактериофаги действуют на один штамм бактерий, поэтому производятся препараты бактериофагов, действующих против разных штаммов одного возбудителя:
Производятся препараты против двух и более возбудителей, поливалентные бактериофаги:
Особенность бактериофагов – узкая специфичность, в следствие чего они могут применяться против определенных штаммов бактерий, поэтому необходимо иметь большую коллекцию бактериофагов, из которой можно выбрать подходящий препарат или фаговый коктейль для конкретного пациента. Коллекция бактериофагов составляет более 200 препаратов.
Производителем бактериофагов в России является научно-производственное объединение Микроген — мировой лидер изучения бактериофагов.
При каких заболеваниях применяются бактериофаги
Бактериофаги применяются при:
Инфекции желудочно-кишечного тракта, вызванные сальмонеллой, золотистым стафилококком, протеем, и др. и сопровождающиеся диареей (поносами), успешно лечатся бактериофагами.
Применяться бактериофаги при острых кишечных инфекциях могут:
Используются бактериофаги в дерматологии, в детской практике, хирургии. С профилактической целью — в детских садах и школах для предотвращения эпидемий, например, дизентерии. Бактериофаги уже более 100 лет на службе человека. Может быть, как раз сейчас начинается эпоха бактериофагов. В новосибирском научном центре разрабатываются технологии персонализированного лечения. Медицинские центры Франции, Бельгии, Швейцарии проводят клинические исследования коктейлей бактериофагов.
Важным условием успешного лечения бактериофагами является знание микрофлоры тех органов, где предполагается бактериальная инфекция. Ниже приведены необходимые исследования микрофлоры для различных очагов заражения:
| Участок заражения | Обследование |
| желудочно-кишечный тракт | анализ на микробиом толстой кишки (на дисбактериоз) |
| носоглотка | мазок на микрофлору |
| урологические заболевания | посев мочи, посев секрета простаты |
| гинекологические заболевания | мазки |
| раневые поверхности и язвы, в том числе при диабетической стопе | посев |
В настоящее время при выявлении бактериального возбудителя болезни есть возможность определить его чувствительность к бактериофагу. Перед началом лечения необходимо пройти это обследование.
Как принимаются бактериофаги
Бактериофаги хранятся в холодильнике при температуре 2-8 градусов.
Бактериофаги — это крупные частицы. Они трудно проникают в ткани органов, поэтому лучше вводить их при лечении прямо к месту локализации инфекции. Это могут быть ингаляции при легочной патологии, промывания при лор-заболеваниях, аппликации при трофических язвах, ожогах, ранах. При инфекциях мочевыводящих путей для достижения успеха препараты бактериофагов вводятся в полость мочевого пузыря (хронический цистит).
Для внутреннего употребления есть бактериофаги во флаконах по 20 мл, 4 флакона в упаковке. Перед употреблением флакон следует подержать в руке, согреть, перелить в чистую посуду и принять внутрь. Принимать 2 раза в день натощак и после ужина, курс лечения 6 дней.
Есть упаковки по 50 мл и 100 мл. Поскольку следует максимально сохранять стерильность препарата (при помутнении запрещён его приём), необходимый для однократного приёма объём следует набирать в шприц.
В настоящее время проводят лечение бактериофагами диабетической стопы. Из больных тканей берут мазок для выявления конкретных патогенных бактерий. Затем из коллекции бактериофагов подбирают те, которые способны ликвидировать именно эти бактерии. Бактериофаг наносят на стерильную салфетку, прикладывают к ране. Лечение около недели.
Бактериофаги применяются в медицине местно или внутрь. Еще в 30-ые годы прошлого столетия бактериофаги доказали свою безопасность и высокую эффективность в клинических условиях. Но покупать бактериофаги и лечиться самостоятельно не стоит.
Заключение
Не всегда бактериофаги могут заменить антибиотики. Так, если имеет место острая ситуация, когда заподозрена бактериальная инфекция, но нет времени определить бактериальный фон болезни, чтобы подобрать препарат бактериофаг, то применяется лечение антибиотиками. При хронических инфекционных болезнях, когда установлена нечувствительность бактерий к антибиотикам и бактериальный фон заболевания, предпочтение следует отдать бактериофагам.
Хотя бактериофаги, возможно, не смогут полностью заменить антибиотики, но вместе они могут бороться со многими серьезными болезнями в клинической практике.