Bakteriofaagide kasutamine meditsiinis ja biotehnoloogias. Faagide praktilised rakendused

Bakteriofaag gi või faagid (muu kreekakeelsest sõnast φᾰγω "ma õgin") on viirused, mis nakatavad valikuliselt bakterirakke. Kõige sagedamini paljunevad bakteriofaagid bakterite sees ja põhjustavad nende lüüsi. Reeglina koosneb bakteriofaag valgukestast ja üheahelalise või kaheahelalise geneetilisest materjalist. nukleiinhape(DNA või harvemini RNA). Bakteriofaagide koguarv looduses on ligikaudu võrdne bakterite koguarvuga (1030 - 1032 osakest). Bakteriofaagid osalevad aktiivselt tsüklis keemilised ained ja energia, avaldavad märgatavat mõju mikroobide ja bakterite evolutsioonile Tüüpilise bakteriofaagi müoviiruse struktuur.

Bakteriofaagide struktuur 1 - pea, 2 - saba, 3 - nukleiinhape, 4 - kapsiid, 5 - "krae", 6 - saba valgukate, 7 - saba fibrill, 8 - naelu, 9 - basaalplaat

Bakteriofaagid erinevad keemilise struktuuri, nukleiinhappe tüübi, morfoloogia ja koostoime poolest bakteritega. Bakteriaalsed viirused on sadu ja tuhandeid kordi väiksemad kui mikroobirakud. Tüüpiline faagiosake (virion) koosneb peast ja sabast. Saba pikkus on tavaliselt 2-4 korda suurem pea läbimõõdust. Pea sisaldab geneetilist materjali – ühe- või kaheahelalist RNA-d või DNA-d, mille transkriptaasi ensüüm on inaktiivses olekus, ümbritsetud valgu või lipoproteiini kestaga – kapsiidiga, mis säilitab genoomi väljaspool rakku. Nukleiinhape ja kapsiid koos moodustavad nukleokapsiidi. Bakteriofaagidel võib olla ikosaeedriline kapsiid, mis on kokku pandud ühe või kahe spetsiifilise valgu mitmest koopiast. Tavaliselt koosnevad nurgad valgu pentameeridest ja kummagi külje tugi sama või sarnase valgu heksameeridest. Lisaks võivad faagid olla sfäärilise, sidrunikujulise või pleomorfse kujuga. Saba ehk protsess on valgutoru - pea valgukesta jätk, saba põhjas on ATPaas, mis regenereerib energiat geneetilise materjali süstimiseks. Samuti on bakteriofaagid lühikese protsessiga, ilma protsessita ja filamentsed.

Bakteriofaagide taksonoomia Suur hulk isoleeritud ja uuritud bakteriofaagid määrab nende süstematiseerimise vajaduse. Seda teeb Rahvusvaheline Viiruste Taksonoomia Komitee (ICTV). Praegu vastavalt Rahvusvaheline klassifikatsioon ja viiruste nomenklatuur, bakteriofaagid jagunevad sõltuvalt nukleiinhappe tüübist ja morfoloogiast. Hetkel eristatakse üheksateist perekonda. Neist ainult kaks on RNA-d sisaldavad ja ainult viis perekonda on ümbritsetud. DNA-d sisaldavate viiruste perekondadest on ainult kahel perekonnal üheahelalised genoomid. Üheksas DNA-d sisaldavas perekonnas esindab genoomi ringikujuline DNA, ülejäänud üheksas aga lineaarne. Üheksa perekonda on spetsiifilised ainult bakteritele, ülejäänud üheksa on spetsiifilised arheedele ja (Tectiviridae) nakatavad nii baktereid kui ka arhee.

Bakteriofaagi interaktsioon bakterirakkudega Vastavalt bakteriofaagi interaktsiooni olemusele bakterirakuga eristatakse virulentseid ja parasvöötme faage. Virulentsete faagide arv võib suureneda ainult lüütilise tsükli jooksul. Virulentse bakteriofaagi ja raku interaktsiooni protsess koosneb mitmest etapist: bakteriofaagi adsorptsioon rakule, tungimine rakku, faagi komponentide biosüntees ja nende kokkupanek ning bakteriofaagide väljumine rakust. Algselt kinnituvad bakteriofaagid faagispetsiifiliste retseptorite külge bakteriraku pinnal. Faagi saba lahustab selle otsas paiknevate ensüümide (peamiselt lüsosüümi) abil lokaalselt rakumembraani, tõmbub kokku ja peas sisalduv DNA süstitakse rakku, bakteriofaagi valgukest jääb aga väljapoole. . Süstitud DNA põhjustab raku metabolismi täieliku ümberstruktureerimise: bakteriaalse DNA, RNA ja valkude süntees peatub. Bakteriofaagi DNA hakkab transkribeerima omaenda transkriptaasi ensüümi abil, mis pärast bakterirakku sisenemist aktiveerub. Sünteesiti esmalt varakult, seejärel hilja ja. RNA, mis siseneb peremeesraku ribosoomidesse, kus sünteesitakse varased (DNA polümeraasid, nukleaasid) ja hilised (kapsiidi- ja sabavalgud, lüsosüüm, ATPaas ja transkriptaasi ensüümid) bakteriofaagi valgud. Bakteriofaagi DNA replikatsioon toimub poolkonservatiivse mehhanismi järgi ja see viiakse läbi oma DNA polümeraaside osalusel. Pärast hiliste valkude sünteesi ja DNA replikatsiooni lõppemist toimub viimane protsess - faagiosakeste küpsemine või faagi DNA kombineerimine ümbrisvalguga ja küpsete nakkusohtlike faagiosakeste moodustumine.

Eluring Parasvöötme ja virulentsed bakteriofaagid peal varajased staadiumid interaktsioonidel bakterirakuga on sama tsükkel. Bakteriofaagide adsorptsioon faagispetsiifilistel rakuretseptoritel. Faagi nukleiinhappe süstimine peremeesrakku. Faagide ja bakteriaalsete nukleiinhapete koosreplikatsioon. Raku pooldumine. Lisaks võib bakteriofaag areneda kahe mudeli järgi: lüsogeensel või lüütilisel teel. Mõõdukad bakteriofaagid pärast jagunemist on profaasis (lüsogeenne rada) Virulentsed bakteriofaagid arenevad lüütilise mudeli järgi: Faagi nukleiinhape juhib faagi ensüümide sünteesi, kasutades selleks bakteri valke sünteesivat aparaati. Faag ühel või teisel viisil inaktiveerib peremeesorganismi DNA ja RNA ning faagiensüümid lõhustavad selle täielikult; Faagi RNA "allutab" valgusünteesi rakumehhanismi. Faagi nukleiinhape replitseerib ja juhib uute ümbrisvalkude sünteesi. Uued faagiosakesed moodustuvad faagi nukleiinhappe ümber oleva valgu kesta (kapsiidi) spontaanse isekoostumise tulemusena; faagi RNA kontrolli all sünteesitakse lüsosüüm. Rakkude lüüs: rakk puruneb lüsosüümi mõjul; vabaneb umbes 200-1000 uut faagi; faagid nakatavad teisi baktereid.

Kasutamine meditsiinis Üks bakteriofaagide kasutusvaldkondi on antibiootikumravi Alternatiiv antibiootikumide võtmisele. Näiteks kasutatakse bakteriofaage: streptokokk, stafülokokk, klebsiella, düsenteeria ja niisutusalent, püobakteriofaag, coli, proteus ja coliproteus jt. 13 registreeritud ja taotletud Venemaal meditsiinilised preparaadid põhinevad faagidel. Praegu kasutatakse neid raviks bakteriaalsed infektsioonid mis ei ole tundlikud traditsiooniline ravi antibiootikumid, eriti Gruusia Vabariigis. Tavaliselt on bakteriofaagide kasutamine edukam kui antibiootikumide kasutamine, kus neid on bioloogilised membraanid kaetud polüsahhariididega, mille kaudu antibiootikumid tavaliselt ei tungi. Praegu ei ole bakteriofaagide terapeutiline kasutamine läänes heakskiitu saanud, kuigi faage kasutatakse põhjustavate bakterite hävitamiseks. toidumürgitus nagu listeria. Paljude aastate kogemused suurlinna ja maapiirkondade mahus on tõestanud düsenteeria bakteriofaagi ebatavaliselt kõrget terapeutilist ja profülaktilist efektiivsust (P. M. Lerner, 2010). Venemaal on terapeutilisi faagipreparaate valmistatud pikka aega, faage raviti juba enne antibiootikume. AT viimased aastad faage kasutati laialdaselt pärast Krõmski ja Habarovski üleujutusi düsenteeria ennetamiseks.

Bioloogias kasutatakse bakteriofaage geenitehnoloogias DNA segmente ülekandvate vektoritena, võimalik on ka loomulik geenide ülekandmine bakterite vahel teatud faagide abil (transduktsioon). Faagivektorid luuakse tavaliselt parasvöötme bakteriofaagi λ alusel, mis sisaldab kaheahelalist lineaarset DNA molekuli. Faagi vasakus ja paremas käes on kõik lüütiliseks tsükliks (replikatsioon, paljunemine) vajalikud geenid. Bakteriofaagi λ genoomi keskmine osa (sisaldab geene, mis kontrollivad lüsogeneesi, st selle integreerumist bakteriraku DNA-sse) ei ole selle paljunemiseks hädavajalik ja on ligikaudu 25 tuhat aluspaari. Selle osa saab asendada võõra DNA fragmendiga. Sellised modifitseeritud faagid läbivad lüütilise tsükli, kuid lüsogeneesi ei toimu. Bakteriofaagi λ-põhiseid vektoreid kasutatakse kuni 23 kb suuruste eukarüootsete DNA fragmentide (st suuremate geenide) kloonimiseks. Lisaks on ilma insertideta faagid alla 38 kbp. või vastupidi, liiga suurte sisestustega - rohkem kui 52 kb. ei arene ega nakata baktereid. Kuna bakteriofaagide paljunemine on võimalik ainult elusrakkudes, saab bakteriofaage kasutada bakterite elujõulisuse määramiseks. Sellel suunal on suured väljavaated, kuna erinevate biotehnoloogiliste protsesside üheks põhiküsimuseks on kasutatavate kultuuride elujõulisuse määramine. Rakususpensioonide elektrooptilise analüüsi meetodil näidati, et on võimalik uurida faagi-mikroobse raku interaktsiooni etappe.

Ja ka veterinaarmeditsiinis: ennetamiseks ja raviks bakteriaalsed haigused linnud ja loomad; silma limaskestade, suuõõne mädaste-põletikuliste haiguste ravi; mädaste-põletikuliste tüsistuste ennetamine põletuste, haavade, kirurgiliste sekkumiste korral; geenitehnoloogias: transduktsiooniks - geenide loomulik ülekandmine bakterite vahel; vektoritena, mis edastavad DNA sektsioone; faagide abil on võimalik konstrueerida suunatud muutusi peremees-DNA genoomis; toiduainetööstuses: suurtes kogustes faagi sisaldavaid aineid töödeldakse juba valmis liha- ja linnulihatooteid; bakteriofaage kasutatakse toiduainete tootmisel lihast, linnulihast, juustudest, taimsetest saadustest jne;

sisse põllumajandus: faagipreparaatide pihustamine taimede ja põllukultuuride kaitsmiseks lagunemise ja bakteriaalsete haiguste eest; kaitsta kariloomi ja kodulinde nakkuste ja bakteriaalsete haiguste eest; keskkonnaohutuse tagamiseks: seemnete ja taimede antibakteriaalne töötlemine; toiduainetööstuse ettevõtete ruumide koristamine; tööruumide ja seadmete desinfitseerimine; haiglaruumide ennetamine; keskkonnaalaste tegevuste läbiviimine

Seega on bakteriofaagid tänapäeval inimeste ja loomade elus väga populaarsed. Ettevõtted on planeeritud terve rida terapeutiliste ja profülaktiliste bakteriofaagide arendamise ja tootmise prioriteetsed valdkonnad, mis korreleeruvad äsja esilekerkivate globaalsete suundumustega. Paljude haiguste raviks luuakse ja võetakse kasutusele uusi ravimeid. Bakteriofaagide uurimise ja kasutamisega tegelevad bakterioloogid, viroloogid, biokeemikud, geneetikud, biofüüsikud, molekulaarbioloogid, eksperimentaalonkoloogid, geenitehnoloogia ja biotehnoloogia spetsialistid.

Arstide seas üha enam fänne kogumas, antibiootikumid tagaplaanile tõrjudes. Kunagi muutis antibiootikumide tulek täielikult arstide suhtumist ravisse. Varem hakkasid lootusetud patsiendid paranema, ravialgoritmid olid äärmiselt lihtsustatud, suremus langes järsult ... Imed! Maagilised ravimid! Kuid entusiastlik suhtumine ei kestnud kaua. Liiga palju probleeme hakkas tekkima.

Minu vaenlase vaenlane on mu sõber

Nüüd on antibiootikumravi "libedad" küsimused kõigile teada. Antibiootikumide toimega kaasneb:

Vajaliku, "kasuliku" soole mikrofloora ja limaskestade hävitamine;

Nende suhtes resistentsete uute bakteritüvede aktiivne kasv;

tekkimine kõrvalmõjud arvelt süsteemne tegevus ravimid.

Sellega seoses on muutunud aktuaalseks põhimõtteliselt erinevate ravimite otsimine bakteriaalsete infektsioonide raviks. Ja siis tulid esiplaanile bakteriofaagid.

Bakteriofaagid on viirused, mis nakatavad selektiivselt bakterirakke. Viirus kinnitub bakteri rakuseinale ja süstib rakku oma geneetilise materjali. Selle tulemusena algab uute viiruste süntees ja seejärel toimub bakteriraku lüüs ja vabaneb 200-1000 uut faagi, mis nakatavad teisi baktereid. Kui kõik patogeense tüve bakterid on hävitatud, eemaldatakse bakteriofaagid kehast jäljetult. Paljud bakteriofaagid on väga spetsiifilised ja iga viiruse tüvi nakatab ainult teatud tüüpi baktereid, mõjutamata teisi mikroorganisme ja keharakke. See vähendab oluliselt kõrvaltoimete arvu.

Seega vaieldamatute eeliste juurde bakteriofaagide kasutamine võib omistada:

Kõrge ohutusprofiil, mis võimaldab neid kasutada igas vanuses patsientidel vastsündinutest kuni väga vanadeni;

Resistentsete bakteritüvede tekke riski vähendamine;

Võimalus neid kombineerida teiste ravimitega, sealhulgas antibiootikumidega.

Võib-olla ainus asi, mis bakteriofaagide kasutamist piirab, on nende selektiivsus, mille tõttu on enne ravi vaja selgitada patogeeni olemust ja tundlikkust selle suhtes. erinevat tüüpi bakteriofaagid. Sellist analüüsi ei tehta sugugi igal pool ja see võtab omajagu aega, kuid diagnostikasüsteemide täiustamine lubab loota, et see probleem saab peagi lahendatud.

Teooriast praktikasse

Olemas erinevad tüübid bakteriofaagid: monofaagid, mis on suunatud ainult ühte tüüpi bakterite hävitamisele, ja polüfaagid, mis toimivad samaaegselt mitut tüüpi patogeensetele bakteritele. Kuna bakteriofaagid on äärmiselt nõutud peaaegu kõigis meditsiinivaldkondades, alates kirurgiast ja günekoloogiast kuni neonatoloogia ja kõrva-nina-kurgu praktikani, on bakteriofaagide tootmine erinevaid vorme. Neid kasutatakse suukaudseks manustamiseks reg os, klistiiri, aplikatsioonide, loputustena, haavaõõnde, vagiina, emaka, nina, põskkoopaõõnde sisestamiseks, samuti kuivendatud õõnsustesse - kõhu, pleura, põie, neeruvaagen. Kursuse kestus sõltub kliinilised näidustused ja võib olla 7-20 päeva. Ohutud, tõhusad ja usaldusväärsed bakteriofaagid on just see relv, mis on patogeensete bakterite vastu võitlemisel nii vajalik.

Mitte ainult meditsiin

Molekulaarbioloogia ja biotehnoloogia areng on võimaldanud bakteriofaage kasutada mitte ainult raviks, vaid ka muudel eesmärkidel. Näiteks USA-s kasutatakse bakteriofaage ohutu säilitusainena toiduained. Toidule lisatud bakteriofaagid takistavad soovimatute bakterite kasvu.

Huvitavaid fakte

Bakteriofaagide avastamine toimus 1894. aastal, kui Briti bakterioloog Ernest Hankin märkas, et India jõgedel Gangese ja Jumna on märkimisväärne antibakteriaalne toime, mis pärast keetmist kaob täielikult. Ta pakkus, et vees on mingi aine, mis tapab baktereid. Nime "bakteriofaag" ("bakterite sööja") said need viirused 1917. aastal prantsuse teadlaselt Felix d'Herelle'ilt, kes avastas "nähtamatu mikroobi, mis nakatab düsenteeriabatsilli". Selle "nähtamatuse" olemuse selgitamine sai võimalikuks alles pärast elektronmikroskoopia tulekut.

Praktiline kasutamine faagid. Bakteriofaage kasutatakse infektsioonide laboratoorsel diagnoosimisel bakterite spetsiifilisel tuvastamisel, st fagovari (faagi tüübi) määramisel. Selleks kasutatakse meetodit faagi tüpiseerimine, lähtudes faagide toime rangest spetsiifilisusest: erinevate diagnostiliste tüübispetsiifiliste faagide tilgad kantakse tassi koos tiheda toitekeskkonnaga, mis on külvatud patogeeni puhaskultuuri "muruga". Bakteri faagifaag määratakse selle lüüsi põhjustanud faagi tüübi järgi (steriilse laigu, "naastu" või "negatiivse koloonia", faagi moodustumine). Faagi tüpiseerimise tehnikat kasutatakse nakkuse allika ja levikuviiside tuvastamiseks (epidemioloogiline märgistus). Sama fagovari bakterite eraldamine erinevatest patsientidest viitab nende ühisele nakkusallikale.

Faage kasutatakse ka raviks ja ennetamiseks mitmed bakteriaalsed infektsioonid. Nad toodavad tüüfuse, salmonella, düsenteeria, pseudomonase, stafülokoki, streptokoki faage ja kombineeritud preparaadid(koliproteiin, püobakteriofaagid jne). Bakteriofaagid määratakse vastavalt näidustustele suukaudselt, parenteraalselt või paikselt vedelate, tablettide, suposiitide või aerosoolide kujul.

Bakteriofaage kasutatakse laialdaselt geenitehnoloogias ja biotehnoloogias. vektoritena rekombinantse DNA saamiseks.

Escherichioosi tekitajad. Taksonoomia ja omadused. Escherichia coli roll normaalsetes ja patoloogilistes tingimustes. Enteraalse escherichioosi mikrobioloogiline diagnoos. Ravi ja ennetamise põhimõtted.

Escherichioos- nakkushaigused, mille põhjustajaks on Escherichia coli.

On enteraalne (soole) ja parenteraalne escherichioos. Enteraalne escherichioos on äge nakkushaigus, mida iseloomustab valdav seedetrakti kahjustus. Need esinevad puhangutena, põhjustajateks on E. coli diarröa tüved. Parenteraalne escherichioos - E. coli oportunistlike tüvede põhjustatud haigused - esindajad normaalne mikrofloora jämesool. Nende haiguste korral on võimalik kahjustada mis tahes organeid.

taksonoomiline positsioon. Haigusetekitaja - Escherichia coli - on Gracilicutes'i osakonda kuuluva perekonna Enterobacteriaceae perekonna Escherichia peamine esindaja.

Morfoloogilised ja toonilised omadused. E. coli on väikesed ümarate otstega gramnegatiivsed vardad. Määrdudes paiknevad need juhuslikult, ei moodusta eoseid, peritrichous. Mõned tüved on mikrokapseldatud, pili.

kultuuriväärtused. Escherichia coli - fakultatiivne anaeroob, optim. tempos. kasvu jaoks - 37C. E. coli ta ei ole nõudlik toitekeskkonnale ja kasvab hästi lihtsal söötmel, andes vedelal söötmel hajusa hägususe ja moodustades tahkel söötmel kolooniaid. Escherichioosi diagnoosimiseks kasutatakse laktoosiga diferentsiaaldiagnostilist söödet - Endo, Levin.

ensümaatiline aktiivsus. E. coli sisaldab laias valikus erinevaid ensüüme. Enamik tunnusmärk E. coli on selle võime laktoosi kääritada.

Antigeenne struktuur. E. coli-l on somaatiline O-, flagelleeritud H ja pinna K-antigeenid. O-antigeenil on üle 170 variandi, K-antigeenil - üle 100, H-antigeenil - üle 50. O-antigeeni struktuur määrab kuuluvuse serorühma. Tüved E. coli millel on omane antigeenide komplekt (antigeenne valem), nimetatakse seroloogilised variandid (serovarid).

Vastavalt antigeensetele, toksikogeensetele omadustele eristatakse kahte bioloogilist varianti E.coli:

1) tinglikult patogeenne coli;

2) "kindlasti" patogeenne, kõhulahtisust tekitav.

patogeensuse tegurid. Moodustab enterotroopse, neurotroopse ja pürogeense toimega endotoksiini. Diarrheogenic Escherichia toodab eksotoksiini, mis põhjustab vee-soola metabolismi olulise häire. Lisaks leitakse mõnedes tüvedes ja ka düsenteeria tekitajates invasiivne tegur, mis soodustab bakterite tungimist rakkudesse. Kõhulahtisuse Escherichia patogeensus seisneb hemorraagia esinemises, nefrotoksilises toimes. Kõigi tüvede patogeensusteguritele E. coli hõlmavad pili ja valke välimine membraan, soodustades adhesiooni, samuti mikrokapslit, mis takistab fagotsütoosi teket.

vastupanu. E. coli on suurema vastupanuga toimele erinevaid tegureid väliskeskkond; see on tundlik desinfitseerimisvahendite suhtes, sureb keetmisel kiiresti.

RollE. coli. E. coli on jämesoole normaalse mikrofloora esindaja. See on patogeensete soolebakterite, putrefaktiivsete bakterite ja perekonna seente antagonist Candida. Lisaks osaleb see rühma vitamiinide sünteesis B, E ja TO, lagundab osaliselt kiudaineid.

Jämesooles elavad tüved, mis on tinglikult patogeensed, võivad jõuda seedetraktist kaugemale ning immuunsuse vähenemise ja nende kuhjumisega võivad põhjustada mitmesuguseid mittespetsiifilisi püopõletikulisi haigusi (tsüstiit, koletsüstiit) - parenteraalne escherichioos.

Epidemioloogia. Enteraalse escherichioosi allikaks on haiged inimesed. Nakkuse mehhanism - fekaal-suu kaudu, leviku teed - toit, kontaktleibkond.

Patogenees. Suuõõne.Saabub peensoolde, adsorbeerub epiteelirakkudes pili ja välismembraani valkude abil. Bakterid paljunevad, surevad, vabastades endotoksiini, mis suurendab soolestiku motoorikat, põhjustab kõhulahtisust, palavikku ja muid üldise mürgistuse sümptomeid. Eraldab eksotoksiini - tõsist kõhulahtisust, oksendamist ja vee-soola metabolismi olulist rikkumist.

Kliinik. Inkubatsiooniperiood on 4 päeva. Haigus algab ägedalt, palavik, kõhuvalu, kõhulahtisus, oksendamine. On une- ja söögiisu häired, peavalu. Hemorraagilise vormi korral leitakse verd väljaheites.

Immuunsus. Pärast haigust on immuunsus habras ja lühiajaline.

Mikrobioloogiline diagnostika . Peamine meetod - bakterioloogiline. Määratakse puhaskultuuri tüüp (gramnegatiivsed pulgad, oksüdaasnegatiivsed, käärivad glükoosi ja laktoosi happeks ja gaasiks, moodustavad indooli, ei moodusta vesiniksulfiidi) ja serorühma kuulumine, mis võimaldab eristada oportunistlikku E. coli't. kõhulahtisust tekitavatest. Liigisisene identifitseerimine, millel on epidemioloogiline tähtsus, seisneb serovari määramises diagnostiliste adsorbeeritud immuunseerumite abil.

83. Immuunsüsteemi struktuur ja funktsioonid.

Bakteriofaagide kui Vira kuningriigi esindajate eristavad omadused. Virulentsed faagid, interaktsiooni etapid bakterirakuga. Bakteriofaagide praktiline rakendamine

Virulentsed faagid põhjustavad produktiivne infektsioon, mille käigus toimub faagide paljunemine ja bakteriraku lüüs.

Virulentse faagi ja mikroobiraku interaktsiooni mehhanism:

1. Faagi adsorptsioon tundlikel rakkudel. Tekib komplementaarsete retseptorite juuresolekul bakterite rakuseinas ja faagiprotsessi filamentide otstes. Esiteks kinnitatakse faag niitide abil ja seejärel banaalse plaadi hammaste abil kindlalt rakuseina külge.

2. Faagi DNA sisenemine bakterirakku. Banaalses plaadis paikneva lüsosüümi abil hüdrolüüsitakse osa rakuseinast, protsessi kest väheneb ja sisemine varras läbistada rakumembraane. Faagi DNA molekul siseneb varda kanali kaudu rakku.

3. Intratsellulaarsete faagide areng. Faas-DNA toob geneetilise teabe bakterirakku. Toimub paljunemiseks vajalike komponentide biosüntees. Algstaadiumis sünteesitakse "varajased valgud" - ensüümid, mis replitseerivad faagi DNA-d, et moodustada sellest palju koopiaid. Seejärel moodustuvad raku ribosoomidel struktuursed "hilised valgud".

4. Faagi morfogenees. Faagi küpsemine toimub raku erinevates osades kolme sõltumatu haru kaudu, mis on dissotsieerunud protsess. Eraldi moodustuvad faagipead – DNA molekuli ümber ehitatakse kapsiid. Sõltumatult ehitatakse protsessi üles. Protsessi filamendid sünteesitakse eraldi. Seejärel ühendatakse kõik faagi koostisosad virioonideks.

5. Bakteriraku lüüs ja faagi vabanemine. Lüüsimine toimub lüsosüümi toimel. Väljuge pungudes.

Bakteriofaagide range spetsiifilisus võimaldab neid kasutada faagide tüpiseerimiseks ja bakterikultuuride diferentseerimiseks, samuti väliskeskkonnas, näiteks veekogudes, näidamiseks.

Mikrobioloogilises praktikas kasutatakse laialdaselt bakterite faagitüübi määramise meetodit. See võimaldab mitte ainult määrata uuritava kultuuri liigilist kuuluvust, vaid ka selle fagotüüpi (fagovar). See on tingitud asjaolust, et sama liigi bakteritel on retseptorid, mis adsorbeerivad rangelt määratletud faage, mis seejärel põhjustavad nende lüüsi. Selliste tüübispetsiifiliste faagide komplektide kasutamine võimaldab epidemioloogilise analüüsi eesmärgil faagitüpiseerida uuritud kultuure. nakkushaigused: (nakkuse allika ja selle edasikandumise viiside kindlaksmääramine)

II. Faage kasutatakse nakkushaiguste ennetamiseks ja raviks:

a) faagi profülaktika- meetod teatud bakteriaalsete infektsioonide tekke ennetamiseks spetsiifilise bakteriofaagi allaneelamise teel. Kasutatakse koolera, düsenteeria, kõhutüüfus ja jne.

b) faagiteraapia on meetod bakteriaalsete infektsioonide raviks konkreetse faagi allaneelamise teel.(tüüfus, salmonella, düsenteeria, proteus, pseudomonas, stafülokokk, streptokokk, koli-faag ja kombineeritud ravimid. Neid kasutatakse ülaltoodud mikroorganismide põhjustatud nakkushaiguste ravis, samuti haava- ja anaeroobsete infektsioonide ravis.)

Genotüübi varieeruvus

Patogeensus -

Adhesioon

Invasioon

Agressioon.

4. Prokarüootide geneetilise aparaadi ehitus. Fenotüübiline ja genotüübiline varieeruvus. Bakterite patogeensuse geneetilised alused.

Prokarüootide geneetiline aparaat- ei oma tuumaümbrist ja seda esindab üks ringikujuline DNA molekul, milleks on kromosoom; asub tsütoplasmas, ei sisalda histooni valke. Ei ole võimeline mitoosiks

Fenotüübiline varieeruvus - modifikatsioonid (muutused rohkem kui ühes või mitmes tunnuses) – ei mõjuta genotüüpi. Fenotüübilised muutused toimuvad keskkonnategurite mõjul.Modifikatsioonid mõjutavad enamikku populatsiooni isendeid. Need ei ole päritud ja tuhmuvad aja jooksul, st naasevad algse fenotüübi juurde.

Genotüübi varieeruvus- bakterite omaduste muutmine, nende genotüübi mõjutamine. See on päritav, see on pikaajaline. Tekib mutatsioonide või geneetilise vahetuse (transformatsioon, konjugatsioon või transduktsioon) tulemusena

Patogeensus - liigitunnus, mis on pärilik, fikseeritud mikroorganismi genoomis, s.t see on genotüübiline tunnus, mis peegeldab mikroorganismi potentsiaalset võimet tungida makroorganismi ja selles paljuneda (invasiivsus), põhjustada kompleksi. patoloogilised protsessid mis tekivad haiguse ajal.

Patogeensustegurid hõlmavad mikroorganismide võimet kinnituda rakkude külge (adhesioon), settida nende pinnale (kolonisatsioon), tungida rakkudesse (invasioon) ja seista vastu organismi kaitseteguritele (agressioon).

Mõnda neist kodeerivad otseselt nukleoidgeenid (näiteks kapsel ja mõne liigi ensüümid). Teist osa kodeerivad pärilikkuse ekstrakromosomaalsed tegurid – plasmiidid ja episoomid. Plasmiidgeenid määravad tavaliselt patogeenide interaktsiooni epiteeliga, kromosomaalsed geenid aga bakterite rakuvälise olemasolu ja paljunemise elundites ja kudedes.

Adhesioon Struktuure, mis vastutavad mikroorganismi sidumise eest rakuga, nimetatakse adhesiinideks ja need paiknevad selle pinnal.Gramnegatiivsetel bakteritel tekib adhesioon pili I ja üldised tüübid. Grampositiivsetes bakterites on adhesiinid rakuseina valgud ja teikhoiinhapped. Teistes mikroorganismides täidavad seda funktsiooni rakusüsteemi erinevad struktuurid: pinnavalgud, lipopolüsahhariidid jne.

Invasioon ensüüm hüaluronidaas laguneb hüaluroonhape, mis on osa rakkudevahelisest ainest ja suurendab seeläbi limaskestade ja sidekoe läbilaskvust. Neuraminidaas lagundab neuramiinhapet, mis on osa limaskestade rakkude pinnaretseptoritest, mis aitab kaasa patogeeni tungimisele kudedesse.

Agressioon Agressioonifaktoriteks on: proteaasid – ensüümid, mis hävitavad immunoglobuliine; koagulaas - ensüüm, mis koaguleerib vereplasma; fibrinolüsiin - lahustav fibriini tromb; letsitinaas - ensüüm, mis toimib lihaskiudude, erütrotsüütide ja teiste rakkude membraanide fosfolipiididel .

Faagide praktiline rakendamine. Bakteriofaage kasutatakse infektsioonide laboratoorsel diagnoosimisel bakterite spetsiifilisel tuvastamisel, st fagovari (faagi tüübi) määramisel. Selleks kasutatakse faagide tüpiseerimise meetodit, mis põhineb faagide toime rangel spetsiifilisusel: erinevate diagnostiliste tüübispetsiifiliste faagide tilgad kantakse tassile tiheda toitesöötmega, millele on külvatud puhaskultuuri "muru". patogeenist. Bakteri faagifaag määratakse selle lüüsi põhjustanud faagi tüübi järgi (steriilse laigu, "naastu" või "negatiivse koloonia", faagi moodustumine). Faagi tüpiseerimise tehnikat kasutatakse nakkuse allika ja levikuviiside tuvastamiseks (epidemioloogiline märgistus). Sama fagovari bakterite eraldamine erinevatest patsientidest viitab nende ühisele nakkusallikale.

Faage kasutatakse ka mitmete bakteriaalsete infektsioonide raviks ja ennetamiseks. Nad toodavad tüüfuse, salmonella, düsenteeria, pseudomonase, stafülokoki, streptokoki faage ja kombineeritud preparaate (koliproteiid, püobakteriofaagid jne). Bakteriofaagid määratakse vastavalt näidustustele suukaudselt, parenteraalselt või paikselt vedelate, tablettide, suposiitide või aerosoolide kujul.

Bakteriofaage kasutatakse laialdaselt geenitehnoloogias ja biotehnoloogias vektoritena rekombinantse DNA saamiseks.

Praktikas kasutatavad bakteriofaagipreparaadid on faagi poolt lüüsitud vastavate mikroobide puljongikultuuri filtraat, mis sisaldab elusfaagi osakesi, aga ka nende lüüsimise käigus bakterirakkudest eraldunud lahustunud bakteriantigeene. Saadud preparaat - vedel bakteriofaag peaks välja nägema täielikult selge vedelik kollast värvi suurema või väiksema intensiivsusega.

Terapeutilistel ja profülaktilistel eesmärkidel võib faage valmistada happekindla kattega tablettidena. Tabletitud kuivfaag on ladustamise ajal stabiilsem ja mugavam kasutada. Üks tablett kuiva bakteriofaagi vastab 20-25 ml-le vedel preparaat. Kuiva ja vedela preparaadi säilivusaeg on 1 aasta. Vedel bakteriofaag tuleks hoida temperatuuril + 2 +10 C, kuivas - mitte kõrgemal kui +1 ° C, kuid seda võib hoida külmkapis ja negatiivsel temperatuuril.

Suukaudselt manustatud bakteriofaag püsib organismis 5-7 päeva. Reeglina ei kaasne bakteriofaagi võtmisega mingeid reaktsioone ega tüsistusi. Vastunäidustused vastuvõtmiseks puuduvad. Neid kasutatakse niisutamise, loputamise, losjoonide, tampoonide, süstide kujul ning süstitakse ka õõnsustesse - kõhu-, pleura-, liigese- ja põis, olenevalt patogeeni asukohast.

Diagnostilisi faage toodetakse nii vedelal kui ka kuival kujul ampullides Enne töö alustamist lahjendatakse kuiv bakteriofaag. Kui ampullidele on märgitud tiiter, tr, DRT (working titer dose), kasutatakse seda faagi lisability testis (Otto meetod) bakterite tuvastamiseks, kui on näidatud faagi tüüp, siis faagi tüpiseerimisel - allika määramiseks. infektsioonist.

Bakteriofaagi toime mikroobikultuurile vedelas keskkonnas ja tihedal söötmel

Otto meetod (kukkuv tilk)

Tehke uuritavast kultuurist tihe külvimuru. 5-10 minutit pärast külvi kantakse toitekeskkonna kuivatatud pinnale vedel diagnostiline faag. Nõu kallutatakse veidi, nii et faagi tilk levib agari pinnale. Tass asetatakse 18-24 tunniks termostaadi. Tulemust arvestatakse täielik puudumine kultuuri kasv faagi tilkade pealekandmise kohas.

Katsetage vedelal toitainekeskkonnal

Tehke uuritud kultuuri külvamine vedela söötmega kahte katseklaasi. Diagnostiline bakteriofaag lisatakse silmusena ühte katseklaasi (“O”). Pärast 18-20 tundi katseklaasis, kuhu bakteriofaagi ei lisatud (“K”), täheldatakse puljongi tugevat hägusust - külvatud kultuur on kasvanud. Katseklaasis olnud puljong, kuhu bakteriofaag lisati, jäi selle mõju all oleva kultuuri lüüsi tõttu läbipaistvaks.

Bakterite faagitüüpimine

Toimespektri järgi eristatakse järgmisi bakteriofaage: polüvalentsed, lüüsivad sarnased bakteriliigid; teatud tüüpi monovalentsed, lüüsivad bakterid; tüüpilised, lüüsivad bakterite üksikud tüübid (variandid).

Näiteks võib ühte patogeense stafülokoki tüve lüüsida mitut tüüpi faagide poolt, seetõttu on kõik tüüpilised faagid (24) ja patogeensete stafülokokkide tüved ühendatud 4 rühma.

Faagide tüpiseerimise meetodil on suur tähtsus epidemioloogilisteks uuringuteks, kuna see võimaldab kindlaks teha patogeenide allika ja leviku viise. Sel eesmärgil määratakse patoloogilisest materjalist eraldatud puhaskultuuri fagovar tihedal toitainekeskkonnal, kasutades tüüpilisi diagnostilisi faage.

Mikroorganismikultuuri fagovar määratakse selle lüüsi põhjustanud faagi tüübi järgi Sama fagovari bakterite eraldamine erinevatest subjektidest näitab nakkusallikat.