Bakteriofagien käyttö lääketieteessä ja bioteknologiassa. Faagien käytännön sovellukset

Bakteriofagi gi tai faagit (toisesta kreikkalaisesta sanasta φᾰγω "syön") ovat viruksia, jotka infektoivat selektiivisesti bakteerisoluja. Useimmiten bakteriofagit lisääntyvät bakteerien sisällä ja aiheuttavat niiden hajoamisen. Bakteriofagi koostuu pääsääntöisesti proteiinikuoresta ja yksijuosteisen tai kaksijuosteisen geneettisestä materiaalista. nukleiinihappo(DNA tai harvemmin RNA). Bakteriofagien kokonaismäärä luonnossa on suunnilleen yhtä suuri kuin bakteerien kokonaismäärä (1030 - 1032 hiukkasta). Bakteriofagit ovat aktiivisesti mukana kierrossa kemialliset aineet ja energialla, on merkittävä vaikutus mikrobien ja bakteerien kehittymiseen Tyypillisen bakteriofagimyoviruksen rakenne.

Bakteriofagien rakenne 1 - pää, 2 - häntä, 3 - nukleiinihappo, 4 - kapsidi, 5 - "kaulus", 6 - hännän proteiinikuori, 7 - hännän fibrilli, 8 - piikit, 9 - peruslevy

Bakteriofagit eroavat kemiallisesta rakenteesta, nukleiinihapon tyypistä, morfologiasta ja vuorovaikutuksesta bakteerien kanssa. Bakteerivirukset ovat satoja ja tuhansia kertoja pienempiä kuin mikrobisolut. Tyypillinen faagipartikkeli (virion) koostuu päästä ja hännästä. Hännän pituus on yleensä 2-4 kertaa pään halkaisija. Pää sisältää geneettistä materiaalia - yksijuosteista tai kaksijuosteista RNA:ta tai DNA:ta, jonka transkriptaasientsyymi on inaktiivisessa tilassa, jota ympäröi proteiini- tai lipoproteiinikuori - kapsidi, joka säilyttää genomin solun ulkopuolella. Nukleiinihappo ja kapsidi yhdessä muodostavat nukleokapsidin. Bakteriofageissa voi olla ikosaedrinen kapsidi, joka on koottu yhden tai kahden spesifisen proteiinin useista kopioista. Yleensä kulmat koostuvat proteiinin pentameereistä ja kummankin puolen tuki saman tai samanlaisen proteiinin heksameereistä. Lisäksi faagit voivat olla muodoltaan pallomaisia, sitruunan muotoisia tai pleomorfisia. Häntä tai prosessi on proteiiniputki - pään proteiinikuoren jatko, hännän tyvessä on ATPaasi, joka regeneroi energiaa geneettisen materiaalin injektiota varten. On myös bakteriofageja, joilla on lyhyt prosessi, ilman prosessia ja filamenttisia.

Bakteriofagien taksonomia Suuri määrä eristetyt ja tutkitut bakteriofagit määräävät niiden systematisoinnin tarpeen. Tämän tekee Kansainvälinen virustaksonomiakomitea (ICTV). Tällä hetkellä mukaan Kansainvälinen luokitus ja virusten nimikkeistö, bakteriofagit jaetaan nukleiinihapon tyypin ja morfologian mukaan. Tällä hetkellä erotellaan yhdeksäntoista perhettä. Näistä vain kaksi on RNA:ta sisältäviä ja vain viisi perhettä on vaipallisia. DNA:ta sisältävien virusten perheistä vain kahdella perheellä on yksijuosteisia genomeja. Yhdeksässä DNA:ta sisältävässä perheessä genomia edustaa pyöreä DNA, kun taas yhdeksässä muussa se on lineaarinen. Yhdeksän perhettä on spesifisiä vain bakteereille, loput yhdeksän ovat spesifisiä arkeille, ja (Tectiviridae) tartuttaa sekä bakteereja että arkeeja.

Bakteriofagin vuorovaikutus bakteerisolujen kanssa Bakteriofagin ja bakteerisolun vuorovaikutuksen luonteen mukaan erotetaan virulentit ja lauhkeat faagit. Virulenttien faagien lukumäärä voi kasvaa vain lyyttisen syklin aikana. Virulentin bakteriofagin ja solun vuorovaikutusprosessi koostuu useista vaiheista: bakteriofagin adsorptio soluun, tunkeutuminen soluun, faagikomponenttien biosynteesi ja niiden kokoaminen sekä bakteriofagien poistuminen solusta. Aluksi bakteriofagit kiinnittyvät faagispesifisiin reseptoreihin bakteerisolun pinnalla. Faagin häntä päässään olevien entsyymien (pääasiassa lysotsyymin) avulla liuottaa paikallisesti solukalvon, supistuu ja pään sisältämä DNA ruiskutetaan soluun, kun taas bakteriofagin proteiinikuori jää ulkopuolelle. . Injektoitu DNA aiheuttaa soluaineenvaihdunnan täydellisen uudelleenjärjestelyn: bakteerien DNA:n, RNA:n ja proteiinien synteesi pysähtyy. Bakteriofagin DNA alkaa transkriptoitua käyttämällä omaa transkriptaasientsyymiään, joka aktivoituu bakteerisoluun päästyään. Syntetisoitu ensin aikaisin, sitten myöhään ja. RNA, joka menee isäntäsolun ribosomeihin, joissa syntetisoidaan varhaiset (DNA-polymeraasit, nukleaasit) ja myöhäiset (kapsidi- ja häntäproteiinit, lysotsyymi-, ATPaasi- ja transkriptaasientsyymit) bakteriofagiproteiinit. Bakteriofagi-DNA:n replikaatio tapahtuu puolikonservatiivisen mekanismin mukaisesti ja se suoritetaan omien DNA-polymeraasien osallisuudella. Myöhäisten proteiinien synteesin ja DNA:n replikaation valmistumisen jälkeen tapahtuu lopullinen prosessi - faagipartikkelien kypsyminen tai faagi-DNA:n yhdistäminen vaippaproteiinin kanssa ja kypsien tarttuvien faagihiukkasten muodostuminen.

Elinkaari Lauhkeat ja virulentit bakteriofagit päällä alkuvaiheessa vuorovaikutuksella bakteerisolun kanssa on sama sykli. Bakteriofagien adsorptio faagispesifisiin solureseptoreihin. Faaginukleiinihapon injektio isäntäsoluun. Faagin ja bakteerien nukleiinihappojen yhteisreplikaatio. Solunjako. Lisäksi bakteriofagi voi kehittyä kahden mallin mukaan: lysogeenisellä tai lyyttisellä tavalla. Lauhkeat bakteriofagit jakautumisen jälkeen ovat profaasitilassa (lysogeeninen reitti) Virulentit bakteriofagit kehittyvät poliittisen mallin mukaan: Faagin nukleiinihappo ohjaa faagientsyymien synteesiä käyttämällä tähän bakteerina. Faagi tavalla tai toisella inaktivoi isännän DNA:n ja RNA:n, ja faagientsyymit pilkkovat sen kokonaan; Faagi-RNA "alistaa" proteiinisynteesin solukoneiston. Faagin nukleiinihappo replikoi ja ohjaa uusien vaippaproteiinien synteesiä. Uusia faagipartikkeleita muodostuu faagin nukleiinihapon ympärillä olevan proteiinikuoren (kapsidin) spontaanin itsekokoamisen seurauksena; lysotsyymi syntetisoidaan faagi-RNA:n ohjauksessa. Solujen hajoaminen: solu räjähtää lysotsyymin vaikutuksesta; noin 200-1000 uutta faagia vapautuu; faagit infektoivat muita bakteereja.

Käyttö lääketieteessä Yksi bakteriofagien käyttöalueista on antibioottihoito vaihtoehto antibiooteille. Esimerkiksi käytetään bakteriofageja: streptokokki, stafylokokki, klebsiella, punatauti ja kastelu-alent, pyobakteriofagi, coli, proteus ja coliproteus ja muut. 13 rekisteröityä ja haettua Venäjällä lääketieteelliset valmisteet faagien perusteella. Niitä käytetään tällä hetkellä hoitoon bakteeri-infektiot jotka eivät ole herkkiä perinteinen hoito antibiootit, erityisesti Georgian tasavallassa. Yleensä bakteriofagien käyttö onnistuu paremmin kuin antibioottien, jos niitä on biologiset kalvot päällystetty polysakkarideilla, joiden läpi antibiootit eivät yleensä tunkeudu. Tällä hetkellä bakteriofagien terapeuttinen käyttö ei ole saanut hyväksyntää lännessä, vaikka faageja käytetään tuhoamaan bakteereja, jotka aiheuttavat ruoka myrkytys kuten Listeria. Useiden vuosien kokemuksella suuren kaupungin ja maaseudun volyymeistä punataudin bakteriofagin epätavallisen korkea terapeuttinen ja profylaktinen teho on todistettu (P. M. Lerner, 2010). Venäjällä terapeuttisia faagivalmisteita on tehty pitkään, faagit hoidettiin jo ennen antibiootteja. AT viime vuodet faageja käytettiin laajalti Krymskin ja Habarovskin tulvien jälkeen punataudin estämiseksi.

Biologiassa bakteriofageja käytetään geenitekniikassa DNA-segmenttejä siirtävinä vektoreina, myös luonnollinen geenien siirto bakteerien välillä tiettyjen faagien avulla (transduktio) on mahdollista. Faagivektorit luodaan yleensä lauhkean bakteriofagin λ perusteella, joka sisältää kaksijuosteisen lineaarisen DNA-molekyylin. Faagin vasemmassa ja oikeassa käsivarressa on kaikki lyyttiseen sykliin (replikaatio, lisääntyminen) tarvittavat geenit. Bakteriofagin λ genomin keskiosa (sisältää geenejä, jotka ohjaavat lysogeniaa eli sen integroitumista bakteerisolun DNA:han) ei ole välttämätön sen lisääntymiselle ja on noin 25 tuhatta emäsparia. Tämä osa voidaan korvata vieraalla DNA-fragmentilla. Tällaiset modifioidut faagit käyvät läpi lyyttisen syklin, mutta lysogeniaa ei tapahdu. Bakteriofagi-λ-pohjaisia ​​vektoreita käytetään kloonaamaan eukaryoottisia DNA-fragmentteja (eli suurempia geenejä), joiden koko on enintään 23 kb. Lisäksi faagit ilman inserttejä ovat alle 38 kbp. tai päinvastoin liian suurilla inserteillä - yli 52 kb. eivät kehity eivätkä tartuta bakteereja. Koska bakteriofagien lisääntyminen on mahdollista vain elävissä soluissa, bakteriofaageja voidaan käyttää bakteerien elinkelpoisuuden määrittämiseen. Tällä suunnalla on suuret näkymät, koska yksi tärkeimmistä kysymyksistä erilaisissa bioteknologisissa prosesseissa on käytettyjen viljelmien elinkelpoisuuden määrittäminen. Solususpensioiden sähköoptisen analyysin menetelmällä osoitettiin, että on mahdollista tutkia faagi-mikrobisolun välisen vuorovaikutuksen vaiheita.

Ja myös eläinlääketieteessä: ehkäisyyn ja hoitoon bakteerisairaudet linnut ja eläimet; silmän limakalvojen, suuontelon märkivien tulehdussairauksien hoito; märkivien tulehduskomplikaatioiden ehkäisy palovammoissa, haavoissa, kirurgisissa toimenpiteissä; geenitekniikassa: transduktio - geenien luonnollinen siirto bakteerien välillä; vektoreina, jotka siirtävät DNA:n osia; faageja käyttämällä on mahdollista rakentaa suunnattuja muutoksia isäntä-DNA:n genomiin; elintarviketeollisuudessa: suuria määriä faageja sisältäviä aineita jalostetaan jo syötäväksi valmiita liha- ja siipikarjatuotteita; bakteriofageja käytetään elintarvikkeiden valmistuksessa lihasta, siipikarjasta, juustoista, kasvituotteista jne.;

sisään maataloudessa: faagivalmisteiden ruiskuttaminen kasvien ja viljelykasvien suojaamiseksi lahoamiselta ja bakteeritaudeilta; suojella karjaa ja siipikarjaa infektioilta ja bakteeritaudeilta; ympäristöturvallisuus: siementen ja kasvien antibakteerinen käsittely; elintarvikealan yritysten tilojen siivous; työtilojen ja laitteiden desinfiointi; sairaalatilojen ehkäisy; ympäristötoimien toteuttamisessa

Siten nykyään bakteriofagit ovat erittäin suosittuja ihmisten ja eläinten elämässä. Yritykset ovat aikataulussa koko rivi terapeuttisten ja profylaktisten bakteriofagien kehittämisen ja tuotannon painopistealueet, jotka korreloivat uusien globaalien trendien kanssa. Uusia lääkkeitä luodaan ja otetaan käyttöön monien sairauksien hoitoon. Bakteriologit, virologit, biokemistit, geneettikot, biofyysikot, molekyylibiologit, kokeelliset onkologit, geenitekniikan ja biotekniikan asiantuntijat harjoittavat bakteriofagien tutkimusta ja käyttöä.

Lääkäreiden joukossa saamaan yhä enemmän faneja, työntämällä antibiootit taustalle. Olipa kerran, antibioottien tulo muutti täysin lääkäreiden käsityksen hoidosta. Aiemmin toivottomat potilaat alkoivat toipua, hoitoalgoritmit yksinkertaistettiin äärimmäisen rajusti, kuolleisuus laski jyrkästi... Ihmeitä! Maagiset lääkkeet! Mutta innostunut asenne ei kestänyt kauan. Alkoi tulla liikaa ongelmia.

Viholliseni vihollinen on ystäväni

Nyt antibioottihoidon "liukkaat" ongelmat ovat kaikkien tiedossa. Antibioottien toimintaan liittyy:

Tarvittavan, "hyödyllisen" suoliston mikroflooran ja limakalvojen tuhoaminen;

Uusien niille vastustuskykyisten bakteerikantojen aktiivinen kasvu;

ilmaantuminen sivuvaikutukset kustannuksella systeeminen toiminta huumeita.

Tässä suhteessa pohjimmiltaan erilaisten lääkkeiden etsiminen bakteeri-infektioiden hoitoon on tullut merkitykselliseksi. Ja sitten bakteriofagit nousivat etualalle.

Bakteriofagit ovat viruksia, jotka infektoivat selektiivisesti bakteerisoluja. Virus kiinnittyy bakteerin soluseinään ja ruiskuttaa geneettisen materiaalinsa soluun. Tämän seurauksena uusien virusten synteesi alkaa, ja sitten tapahtuu bakteerisolun hajoaminen ja 200-1000 uuden faagin vapautuminen, jotka infektoivat muita bakteereja. Kun kaikki patogeenisen kannan bakteerit tuhoutuvat, bakteriofagit poistuvat elimistöstä ilman jälkiä. Monet bakteriofagit ovat erittäin spesifisiä, ja kukin viruskanta infektoi vain tietyntyyppisiä bakteereja vaikuttamatta muihin mikro-organismeihin ja kehon soluihin. Tämä vähentää merkittävästi sivuvaikutusten määrää.

Näin ollen kiistattomiin etuihin bakteriofagien käyttö voidaan syyttää:

Korkea turvallisuusprofiili mahdollistaa niiden käytön kaiken ikäisille potilaille vastasyntyneistä erittäin vanhoihin ihmisiin;

Resistenttien bakteerikantojen kehittymisen riskin vähentäminen;

Mahdollisuus yhdistää niitä muihin lääkkeisiin, mukaan lukien antibiootit.

Ehkä ainoa bakteriofagien käyttöä rajoittava asia on niiden selektiivisyys, minkä vuoksi ennen hoitoa on tarpeen selvittää taudinaiheuttajan luonne ja sen herkkyys. erilaisia ​​tyyppejä bakteriofagit. Tällaista analyysiä ei suinkaan tehdä kaikkialla ja se vie jonkin aikaa, mutta diagnoosijärjestelmien parantaminen antaa meille toivoa, että tämä ongelma voidaan ratkaista pian.

Teoriasta käytäntöön

Olla olemassa erilaisia ​​tyyppejä bakteriofagit: monofagit, joiden tarkoituksena on tuhota vain yksi bakteerityyppi, ja polyfagit, jotka vaikuttavat samanaikaisesti useisiin patogeenisiin bakteereihin. Koska bakteriofagit ovat erittäin kysyttyjä lähes kaikilla lääketieteen aloilla kirurgiasta ja gynekologiasta neonatologiaan ja ENT-hoitoon, bakteriofagien vapautuminen useita muotoja. Niitä käytetään oraaliseen antoon reg os, peräruiskeina, sovelluksina, huuhteluina, haavoihin, emättimeen, kohtuun, nenään, poskionteloihin viemiseen sekä valutettuihin onteloihin - vatsan, keuhkopussin, virtsarakon, munuaislantio. Kurssin kesto riippuu mm kliiniset indikaatiot ja voi olla 7-20 päivää. Turvalliset, tehokkaat ja luotettavat bakteriofagit ovat juuri se ase, joka on niin välttämätön patogeenisten bakteerien torjunnassa.

Ei vain lääketiede

Molekyylibiologian ja biotekniikan edistyminen on mahdollistanut bakteriofaagien käytön paitsi hoitoon myös muihin tarkoituksiin. Esimerkiksi Yhdysvalloissa bakteriofageja käytetään turvallisina säilöntäaineina elintarvikkeita. Elintarvikkeisiin lisätyt bakteriofagit estävät ei-toivottujen bakteerien kasvun.

Mielenkiintoisia seikkoja

Bakteriofagien löytö tapahtui vuonna 1894, kun brittiläinen bakteriologi Ernest Hankin huomasi, että Intian Ganges- ja Jumna-joilla oli merkittävä antibakteerinen aktiivisuus, joka katoaa kokonaan keittämisen jälkeen. Hän ehdotti, että vedessä on jotain ainetta, joka tappaa bakteereja. Nimen "bakteriofaagi" ("bakteerien syöjä") nämä virukset saivat vuonna 1917 ranskalaiselta tiedemieheltä Felix d'Herelle, joka löysi "näkymättömän mikrobin, joka tarttuu punatautibasilliin". Tämän "näkymättömyyden" luonteen selvittäminen tuli mahdolliseksi vasta elektronimikroskopian tultua voimaan.

Käytännöllinen käyttö faagit. Bakteriofageja käytetään infektioiden laboratoriodiagnoosissa bakteerien sisäisen spesifisen tunnistamisen, eli fagovarin (faagityypin) määrityksen aikana. Tätä varten käytetään menetelmää faagityypitys, perustuu faagien toiminnan tiukkaan spesifisyyteen: erilaisten diagnostisten tyyppispesifisten faagien tippoja levitetään kuppiin, jossa on tiheä ravinneväliaine, johon on kylvetty patogeenin puhtaan viljelmän "nurmikon". Bakteerin faagifaagi määräytyy sen hajoamisen aiheuttaneen faagityypin mukaan (steriilin täplän, "plakin" tai "negatiivisen pesäkkeen", faagin muodostuminen). Faagityypitystekniikkaa käytetään tartunnan lähteen ja leviämistapojen tunnistamiseen (epidemiologinen merkintä). Saman fagovarin bakteerien eristäminen eri potilaista osoittaa heidän infektionsa yhteisen lähteen.

Faageja käytetään myös hoitoon ja ehkäisyyn useita bakteeri-infektioita. Ne tuottavat lavantautia, salmonellaa, punatautia, pseudomonas-bakteeria, stafylokokki-, streptokokkifaageja ja yhdistetyt valmisteet(koliproteiinit, pyobakteriofagit jne.). Bakteriofageja määrätään ohjeiden mukaan suun kautta, parenteraalisesti tai paikallisesti nesteen, tablettien, peräpuikkojen tai aerosolien muodossa.

Bakteriofageja käytetään laajalti geenitekniikassa ja biotekniikassa. vektoreina rekombinantti-DNA:n saamiseksi.

Escherichioosin aiheuttajat. Taksonomia ja ominaisuudet. Escherichia colin rooli normaaleissa ja patologisissa olosuhteissa. Enteraalisen eskerichioosin mikrobiologinen diagnoosi. Hoidon ja ehkäisyn periaatteet.

Escherichiosis- tarttuvat taudit, jonka aiheuttaja on Escherichia coli.

On enteraalinen (intestinaalinen) ja parenteraalinen eskerichioosi. Enteraalinen eskerikioosi on akuutti infektiosairaus, jolle on ominaista vallitseva maha-suolikanavan vaurio. Ne esiintyvät epidemioiden muodossa, aiheuttajat ovat ripulia aiheuttavia E. coli -kantoja. Parenteraalinen eskerichioosi - opportunististen E. coli -kantojen aiheuttamat sairaudet - edustajat normaali mikrofloora paksusuoli. Näillä sairauksilla minkä tahansa elimen vaurioituminen on mahdollista.

taksonominen asema. Taudin aiheuttaja - Escherichia coli - on Gracilicutes-osastoon kuuluvan Escherichia-suvun Enterobacteriaceae-suvun pääedustaja.

Morfologiset ja sävyominaisuudet. E. coli ovat pieniä gramnegatiivisia sauvoja, joilla on pyöristetyt päät. Levynä ne on järjestetty satunnaisesti, eivät muodosta itiöitä, peritrichous. Jotkut kannat ovat mikrokapseloituja, pili.

kulttuuriomaisuuksia. Escherichia coli - fakultatiivinen anaerobi, optim. vauhti. kasvulle - 37C. E. coli se ei ole vaativa ravintoalustalle ja kasvaa hyvin yksinkertaisilla alustoilla, jolloin nestemäisellä alustalla on hajanaista sameutta ja kiinteälle alustalle muodostuu pesäkkeitä. Escherichioosin diagnosoimiseen käytetään laktoosia sisältäviä differentiaalidiagnostisia väliaineita - Endo, Levin.

entsymaattinen aktiivisuus. E. coli sisältää laajan valikoiman erilaisia ​​entsyymejä. Suurin osa tunnusmerkki E. coli on sen kyky fermentoida laktoosia.

Antigeeninen rakenne. E. colilla on somaattinen O-, flagelloidut H- ja pinta-K-antigeenit. O-antigeenillä on yli 170 varianttia, K-antigeenillä - yli 100, H-antigeenillä - yli 50. O-antigeenin rakenne määrittää kuulumisen seroryhmään. Kannat E. coli joilla on luontainen joukko antigeenejä (antigeeninen kaava). serologiset variantit (serovarsit).

Antigeenisten, toksigeenisten ominaisuuksien mukaan erotetaan kaksi biologista varianttia E. coli:

1) ehdollisesti patogeeninen coli;

2) "varmasti" patogeeninen, ripulia aiheuttava.

patogeenisuustekijät. Muodostaa endotoksiinia, jolla on enterotrooppisia, neurotrooppisia ja pyrogeenisiä vaikutuksia. Ripulit aiheuttavat Escherichia-bakteerit tuottavat eksotoksiinia, joka häiritsee merkittävästi vesi-suola-aineenvaihduntaa. Lisäksi joissakin kannoissa sekä punataudin aiheuttajissa havaitaan invasiivinen tekijä, joka edistää bakteerien tunkeutumista soluihin. Ripulia aiheuttavan Escherichian patogeenisyys on verenvuodon esiintymisessä, munuaistoksisessa vaikutuksessa. Kaikkien kantojen patogeenisyystekijöihin E. coli sisältävät pilit ja proteiinit ulkokalvo, joka edistää kiinnittymistä, sekä mikrokapseli, joka estää fagosytoosia.

vastus. E. coli on korkeampi toimintavastus erilaisia ​​tekijöitä ulkoinen ympäristö; se on herkkä desinfiointiaineille, kuolee nopeasti keitettäessä.

RooliE. coli. E. coli on paksusuolen normaalin mikroflooran edustaja. Se on patogeenisten suolistobakteerien, mätänevien bakteerien ja suvun sienten antagonisti Candida. Lisäksi se osallistuu ryhmän vitamiinien synteesiin B, E ja TO, hajottaa osittain kuidun.

Paksusuolessa elävät ja ehdollisesti patogeeniset kannat voivat päästä maha-suolikanavan ulkopuolelle ja immuunivasteen heikkenemisen ja kertymisen myötä aiheuttaa erilaisia ​​ei-spesifisiä märkiviä tulehdussairauksia (kystiitti, kolekystiitti) - parenteraalinen eskerichioosi.

Epidemiologia. Enteraalisen eskerichioosin lähde on sairaat ihmiset. Infektiomekanismi - uloste-oraalinen, tartuntareitit - ruoka, ota yhteyttä kotitalouteen.

Patogeneesi. Suuontelo, joutuu sisään ohutsuoli, adsorboituu epiteelisoluihin pilien ja ulkokalvon proteiinien avulla. Bakteerit lisääntyvät, kuolevat vapauttaen endotoksiinia, joka lisää suolen motiliteettia, aiheuttaa ripulia, kuumetta ja muita yleisen myrkytyksen oireita. Jakaa eksotoksiinin - vakavan ripulin, oksentelun ja merkittävän vesi-suola-aineenvaihdunnan rikkomisen.

Klinikka. Itämisaika on 4 päivää. Sairaus alkaa akuutisti, kuumeella, vatsakivulla, ripulilla, oksennuksella. Unessa ja ruokahalussa on häiriöitä, päänsärky. Hemorragisessa muodossa ulosteessa on verta.

Immuniteetti. Sairauden jälkeen immuniteetti on hauras ja lyhytikäinen.

Mikrobiologinen diagnostiikka . Päämenetelmä - bakteriologinen. Puhdasviljelmän tyyppi määritetään (gramnegatiiviset sauvat, oksidaasinegatiiviset, fermentoivat glukoosia ja laktoosia hapoksi ja kaasuksi, muodostavat indolia, eivät muodosta rikkivetyä) ja kuuluvat seroryhmään, mikä mahdollistaa opportunistisen E. colin erottamisen. ripulia aiheuttavista. Intraspesifinen tunnistus, jolla on epidemiologista merkitystä, koostuu serovartin määrittämisestä diagnostisten adsorboitujen immuuniseerumien avulla.

83. Immuunijärjestelmän rakenne ja toiminnot.

Bakteriofagien ainutlaatuiset ominaisuudet Vira-valtakunnan edustajina. Virulentit faagit, vuorovaikutuksen vaiheet bakteerisolun kanssa. Bakteriofagien käytännön sovellus

Virulentit faagit aiheuttavat tuottava infektio, jossa faagien lisääntyminen ja bakteerisolun hajoaminen tapahtuu.

Virulentin faagin vuorovaikutusmekanismi mikrobisolun kanssa:

1. Faagiadsorptio herkissä soluissa. Esiintyy komplementaaristen reseptoreiden läsnä ollessa bakteerien soluseinässä ja faagiprosessin filamenttien päissä. Ensin faagi kiinnitetään kierteillä ja kiinnitetään sitten tiukasti soluseinään banaalilevyn hampaiden avulla.

2. Faagi-DNA:n pääsy bakteerisoluun. Lysotsyymin avulla, joka sijaitsee banaalissa levyssä, osa soluseinästä hydrolysoituu, prosessin vaippa pienenee ja sisäpuikko lävistää solukalvot. Faagi-DNA-molekyyli tulee soluun sauvan kanavan kautta.

3. Solunsisäinen faagikehitys. Vaihe-DNA tuo geneettistä tietoa bakteerisoluun. On olemassa lisääntymiselle välttämättömien komponenttien biosynteesi. Alkuvaiheessa syntetisoidaan "varhaisia ​​proteiineja" - entsyymejä, jotka replikoivat faagi-DNA:ta muodostaakseen siitä monia kopioita. Sitten rakenteellisia "myöhäisiä proteiineja" muodostuu solun ribosomeihin.

4. Faagin morfogeneesi. Faagin kypsyminen tapahtuu kolmea itsenäistä haaraa pitkin solun eri osissa, mikä on dissosioitunut prosessi. Faagipäät muodostuvat erikseen - DNA-molekyylin ympärille rakennetaan kapsidi. Prosessia rakennetaan itsenäisesti. Prosessifilamentit syntetisoidaan erikseen. Sitten kaikki faagin osat yhdistetään muodostamaan virioneja.

5. Bakteerisolun hajoaminen ja faagin vapautuminen. Hajotus suoritetaan lysotsyymin vaikutuksesta. Poistu orastelemalla.

Bakteriofagien tiukka spesifisyys mahdollistaa niiden käytön faagien tyypitykseen ja bakteeriviljelmien erottamiseen sekä niiden indikointiin ulkoisessa ympäristössä, esimerkiksi vesistöissä.

Bakteerien faagityypitysmenetelmää käytetään laajalti mikrobiologisessa käytännössä. Sen avulla ei voida määrittää vain tutkittavan kulttuurin lajisidonnaisuutta, vaan myös sen fagotyyppiä (fagovar). Tämä johtuu siitä, että saman lajin bakteereissa on reseptoreita, jotka adsorboivat tiukasti määriteltyjä faageja, jotka sitten aiheuttavat niiden hajoamisen. Tällaisten tyyppispesifisten faagien sarjojen käyttö mahdollistaa tutkittujen viljelmien faagityypityksen epidemiologista analyysiä varten. tarttuvat taudit: (tartuntalähteen ja sen leviämistapojen määrittäminen)

II. Faageja käytetään tartuntatautien ehkäisyyn ja hoitoon:

a) faagien profylaksi- menetelmä tiettyjen bakteeri-infektioiden kehittymisen estämiseksi nielemällä tiettyä bakteriofagia. Käytetään koleran, punataudin, lavantauti jne.

b) faagihoito on menetelmä bakteeri-infektioiden hoitamiseksi nielemällä tietty faagi.(lavantauti, salmonella, punatauti, proteus, pseudomonas, stafylokokki-, streptokokki-, koli-faagi- ja yhdistelmälääkkeet. Niitä käytetään edellä mainittujen mikro-organismien aiheuttamien infektiotautien hoidossa sekä haava- ja anaerobisten infektioiden hoidossa.)

Genotyyppinen vaihtelu

Patogeenisyys -

Tarttuminen

Maahantunkeutuminen

Aggressio.

4. Prokaryoottien geneettisen laitteen rakenne. Fenotyyppinen ja genotyyppinen vaihtelu. Bakteerien patogeenisyyden geneettiset perusteet.

Prokaryoottien geneettinen laite- sillä ei ole tuman vaippaa ja sitä edustaa yksi pyöreä DNA-molekyyli, joka on kromosomi; sijaitsee sytoplasmassa, ei sisällä histoniproteiineja. Ei kykene mitoosiin

Fenotyyppinen vaihtelu - modifikaatiot (muutokset useammassa kuin yhdessä tai useammassa ominaisuudessa) - ei vaikuta genotyyppiin. Fenotyyppiset muutokset tapahtuvat ympäristötekijöiden vaikutuksesta, ja muutokset vaikuttavat valtaosaan populaation yksilöistä. Ne eivät periydy ja haalistuvat ajan myötä, eli palaavat alkuperäiseen fenotyyppiin.

Genotyyppinen vaihtelu- muuttaa bakteerien ominaisuuksia, vaikuttaa niiden genotyyppiin. Se on perinnöllistä, se on pitkäkestoista. Syntyy mutaatioiden tai geneettisen vaihdon (transformaatio, konjugaatio tai transduktio) seurauksena

Patogeenisyys - lajin ominaisuus, joka periytyy, kiinnittyy mikro-organismin genomiin, eli se on genotyyppiominaisuus, joka heijastaa mikro-organismin mahdollista kykyä tunkeutua makro-organismiin ja lisääntyä siinä (invasiivisuus), aiheuttaa kompleksin patologiset prosessit joita esiintyy sairauden aikana.

Patogeenisuustekijöitä ovat mikro-organismien kyky kiinnittyä soluihin (adheesio), asettua niiden pinnalle (kolonisaatio), tunkeutua soluihin (invaasio) ja vastustaa kehon puolustustekijöitä (aggressio).

Joitakin niistä koodaavat suoraan nukleoidigeenit (esimerkiksi kapseli ja joissakin lajeissa entsyymit). Toista osaa koodaavat ekstrakromosomaaliset perinnöllisyystekijät - plasmidit ja episomit. Plasmidigeenit määrittävät yleensä patogeenien vuorovaikutuksen epiteelin kanssa, kun taas kromosomigeenit määräävät bakteerien olemassaolon ja lisääntymisen solunulkoisesti elimissä ja kudoksissa.

Tarttuminen Mikro-organismin soluun sitoutumisesta vastaavia rakenteita kutsutaan adhesiineiksi ja ne sijaitsevat sen pinnalla.Gram-negatiivisissa bakteereissa adheesio tapahtuu pili I:n ja yleiset tyypit. Gram-positiivisissa bakteereissa adhesiinit ovat soluseinän proteiineja ja teikoiinihappoja. Muissa mikro-organismeissa tätä toimintoa suorittavat solujärjestelmän erilaiset rakenteet: pintaproteiinit, lipopolysakkaridit jne.

Maahantunkeutuminen hyaluronidaasientsyymi hajoaa hyaluronihappo, joka on osa solujen välistä ainetta ja lisää siten limakalvojen ja sidekudoksen läpäisevyyttä. Neuraminidaasi hajottaa neuramiinihappoa, joka on osa limakalvosolujen pintareseptoreja, mikä edistää patogeenin tunkeutumista kudoksiin.

Aggressio Aggressiotekijöitä ovat: proteaasit - entsyymit, jotka tuhoavat immunoglobuliineja; koagulaasi - entsyymi, joka koaguloi veriplasmaa; fibrinolysiini - liukeneva fibriinihyytymä; lesitinaasi - entsyymi, joka vaikuttaa lihaskuitujen, erytrosyyttien ja muiden solujen kalvojen fosfolipideihin .

Faagien käytännön sovellus. Bakteriofageja käytetään infektioiden laboratoriodiagnoosissa bakteerien sisäisen spesifisen tunnistamisen, eli fagovarin (faagityypin) määrityksen aikana. Tätä varten käytetään faagityypitysmenetelmää, joka perustuu faagien toiminnan tiukkaan spesifisyyteen: erilaisten diagnostisten tyyppispesifisten faagien tippoja levitetään kuppiin, jossa on tiheä ravintoalusta, johon on kylvetty puhdasviljelmän "nurmikon". taudinaiheuttajasta. Bakteerin faagifaagi määräytyy sen hajoamisen aiheuttaneen faagityypin mukaan (steriilin täplän, "plakin" tai "negatiivisen pesäkkeen", faagin muodostuminen). Faagityypitystekniikkaa käytetään tartunnan lähteen ja leviämistapojen tunnistamiseen (epidemiologinen merkintä). Saman fagovarin bakteerien eristäminen eri potilaista osoittaa heidän infektionsa yhteisen lähteen.

Faageja käytetään myös useiden bakteeri-infektioiden hoitoon ja ehkäisyyn. Ne tuottavat lavantautia, salmonellaa, punatautia, pseudomonas-bakteeria, stafylokokki-, streptokokkifaageja ja yhdistelmävalmisteita (koliproteiini, pyobakteriofaage jne.). Bakteriofageja määrätään ohjeiden mukaan suun kautta, parenteraalisesti tai paikallisesti nesteen, tablettien, peräpuikkojen tai aerosolien muodossa.

Bakteriofageja käytetään laajasti geenitekniikassa ja bioteknologiassa vektoreina rekombinantti-DNA:n saamiseksi.

Käytännössä käytetyt bakteriofagivalmisteet ovat faagin lyysaamien vastaavien mikrobien liemiviljelmän suodos, joka sisältää eläviä faagipartikkeleita sekä liuenneita bakteeriantigeenejä, jotka vapautuvat bakteerisoluista niiden hajoamisen aikana. Tuloksena olevan valmisteen - nestemäisen bakteriofagin tulisi näyttää kokonaan kirkas neste keltainen väri suurempi tai pienempi intensiteetti.

Terapeuttisia ja profylaktisia tarkoituksia varten faageja voidaan valmistaa tablettien muodossa, joissa on haponkestävä päällyste. Tabletoitu kuivafaagi on vakaampi varastoinnin aikana ja kätevä käyttää. Yksi tabletti kuivaa bakteriofagia vastaa 20-25 ml nestemäinen valmistus. Kuivan ja nestemäisen valmisteen säilyvyys on 1 vuosi. Nestemäinen bakteriofagi tulee säilyttää lämpötilassa + 2 +10 C, kuivassa - enintään +1 ° C, mutta se voidaan säilyttää jääkaapissa ja negatiivisessa lämpötilassa.

Suun kautta otettu bakteriofagi pysyy elimistössä 5-7 päivää. Bakteriofagin ottamiseen ei yleensä liity mitään reaktioita tai komplikaatioita. Sisäänpääsyyn ei ole vasta-aiheita. Niitä käytetään kasteluina, huuhteluina, voiteena, tamponeina, injektioina ja myös injektoituna onteloihin - vatsaan, keuhkopussiin, niveliin ja virtsarakon riippuen taudinaiheuttajan sijainnista.

Diagnostisia faageja valmistetaan sekä nestemäisessä että kuivassa muodossa ampulleissa.Kuiva bakteriofagi laimennetaan ennen työn aloittamista. Jos ampulleissa on ilmoitettu tiitteri, tr, DRT (työtiitteriannos), sitä käytetään faagien lisaatiotestissä (Otto-menetelmä) bakteerien tunnistamiseen, jos faagityyppi on osoitettu, niin faagityypitykseen - lähteen määrittämiseen. infektiosta.

Bakteriofagin vaikutus mikrobiviljelmään nestemäisessä alustassa ja tiheässä väliaineessa

Otton menetelmä (putoava pisara)

Tee tutkittavasta sadosta tiheä kylvönurmikko. 5-10 minuuttia kylvön jälkeen ravinnealustan kuivatulle pinnalle levitetään nestemäinen diagnostinen faagi. Maljaa kallistetaan hieman niin, että faagipisara leviää agarin pinnalle. Kuppi asetetaan termostaattiin 18-24 tunniksi. Tulos otetaan huomioon täydellinen poissaolo viljelmän kasvu faagipisaroiden levityskohdassa.

Kokeile nestemäisellä ravintoalustalla

Kylvä tutkittu viljelmä kahteen koeputkeen nestemäisellä alustalla. Diagnostinen bakteriofagi lisätään silmukassa yhteen koeputkeen ("O"). 18-20 tunnin koeputkessa, johon ei lisätty bakteriofagia ("K"), havaitaan liemen voimakas sameneminen - kylvöviljelmä on kasvanut. Koeputkessa oleva liemi, johon bakteriofagi lisättiin, pysyi läpinäkyvänä sen vaikutuksen alaisena olevan viljelmän hajoamisen vuoksi.

Bakteerien faagityyppi

Vaikutusspektrin mukaan erotetaan seuraavat bakteriofagit: moniarvoiset, hajoamiseen liittyvät bakteerityypit; tietyn tyyppiset yksiarvoiset, hajoavat bakteerit; tyypillisiä, lysoivia yksittäisiä bakteerityyppejä (muunnelmia).

Esimerkiksi yksi patogeenisen stafylokokin kanta voidaan hajottaa useilla faagityypeillä, joten kaikki tyypilliset faagit (24) ja patogeenisten stafylokokkien kannat yhdistetään 4 ryhmään.

Faagityypitysmenetelmällä on hyvin tärkeä epidemiologiseen tutkimukseen, koska sen avulla voidaan tunnistaa taudinaiheuttajien lähde ja leviämistavat. Tätä tarkoitusta varten patologisesta materiaalista eristetyn puhtaan viljelmän fagovari määritetään tiheillä ravintoalustoilla käyttäen tyypillisiä diagnostisia faageja.

Mikro-organismiviljelmän fagovar määräytyy sen hajoamisen aiheuttaneen faagin tyypin mukaan. Saman fagovarin bakteerien eristäminen eri koehenkilöistä osoittaa infektion lähteen.