יישום בקטריופאג'ים ברפואה וביוטכנולוגיה. יישומים מעשיים של פאג'ים

Bacteriophage gi או פאג'ים (מיוונית אחרת "אני זולל") הם וירוסים שמדביקים באופן סלקטיבי תאי חיידקים. לרוב, בקטריופאג'ים מתרבים בתוך חיידקים וגורמים להתמוגגות שלהם. ככלל, בקטריופאג' מורכב ממעטפת חלבון ומחומר גנטי של חד-גדילי או דו-גדילי. חומצות גרעין(DNA או, פחות נפוץ, RNA). המספר הכולל של בקטריופאג'ים בטבע שווה בערך למספר הכולל של חיידקים (1030 - 1032 חלקיקים). בקטריופגים מעורבים באופן פעיל במחזור חומרים כימייםואנרגיה, יש השפעה ניכרת על האבולוציה של חיידקים וחיידקים.

המבנה של בקטריופאג'ים 1 - ראש, 2 - זנב, 3 - חומצת גרעין, 4 - קפסיד, 5 - "צווארון", 6 - כיסוי חלבון זנב, 7 - סיב זנב, 8 - קוצים, 9 - צלחת בסיסית

בקטריופגים שונים במבנה הכימי, סוג חומצת הגרעין, מורפולוגיה ואינטראקציה עם חיידקים. וירוסים חיידקיים קטנים מאות ואלפי מונים מתאי חיידקים. חלקיק פאג' טיפוסי (virion) מורכב מראש וזנב. אורך הזנב הוא בדרך כלל פי 2-4 מקוטר הראש. הראש מכיל חומר גנטי - RNA חד גדילי או דו גדילי או DNA עם האנזים טרנסקריפטאז במצב לא פעיל, מוקף במעטפת חלבון או ליפופרוטאין - קפסיד שמשמר את הגנום מחוץ לתא. חומצת גרעין וקפסיד מרכיבים יחד את הנוקלאוקפסיד. לחיידקים יכול להיות קפסיד איקוסהדרלי המורכב ממספר עותקים של חלבון אחד או שניים ספציפיים. בדרך כלל הפינות מורכבות מחומשים של החלבון, והתמיכה של כל צד מורכבת מהקסמרים של חלבון זהה או דומה. יתר על כן, הפאג'ים יכולים להיות כדוריים, בצורת לימון או בצורת פלאומורפית. הזנב, או התהליך, הוא צינור חלבון - המשך של מעטפת החלבון של הראש, בבסיס הזנב ישנו ATPase שמחדש אנרגיה להזרקת חומר גנטי. ישנם גם בקטריופאג'ים בעלי תהליך קצר, ללא תהליך, וחוטי.

טקסונומיה של בקטריופאג'ים מספר גדול שלבקטריופאג'ים מבודדים ונחקרים קובעים את הצורך בשיטתיות שלהם. זה נעשה על ידי הוועדה הבינלאומית לטקסונומיה של וירוסים (ICTV). נכון לעכשיו, לפי סיווג בינלאומיומינוח של וירוסים, בקטריופאג'ים מחולקים בהתאם לסוג חומצת הגרעין והמורפולוגיה. כרגע נבדלות תשע-עשרה משפחות. מתוכם, רק שתיים מכילות RNA ורק חמש משפחות עטפות. מבין משפחות הנגיפים המכילים DNA, רק לשתי משפחות יש גנום חד-גדילי. בתשע משפחות המכילות DNA, הגנום מיוצג על ידי DNA מעגלי, בעוד שבתשע האחרות הוא ליניארי. תשע משפחות ספציפיות לחיידקים בלבד, התשע הנותרות ספציפיות לארכיאה, ו- (Tectiviridae) מדביקות גם חיידקים וגם ארכאים.

אינטראקציה של בקטריופאג' עם תאים חיידקיים על פי אופי האינטראקציה של בקטריופאג' עם תא חיידקי, מבחינים בין פאג'ים ארסיים וממוזגים. פאג'ים ארסיים יכולים רק להגדיל את מספרם במהלך המחזור הליטי. תהליך האינטראקציה של בקטריופאג ארס עם תא מורכב ממספר שלבים: ספיחה של הבקטריופאג על התא, חדירה לתא, ביוסינתזה של מרכיבי הפאג והרכבתם, יציאת בקטריופאג'ים מהתא. בתחילה, בקטריופאג'ים מתחברים לקולטנים ספציפיים לפאג על פני תא החיידק. זנב הפאג', בעזרת אנזימים הממוקמים בקצהו (בעיקר ליזוזים), ממיס מקומית את קרום התא, מתכווץ, וה-DNA הכלול בראש מוזרק לתא, בעוד שקליפת החלבון של הבקטריופאג' נשארת בחוץ. . DNA המוזרק גורם לשינוי מבנה מלא של חילוף החומרים בתא: סינתזה של DNA חיידקי, RNA וחלבונים נעצרת. הדנ"א של הבקטריופאג מתחיל להיות שעתוק באמצעות אנזים טרנסקריפטאז משלו, אשר לאחר הכניסה לתא החיידק מופעל. מסונתז תחילה מוקדם, ואחר כך מאוחר ו. RNA שנכנס לריבוזומים של התא המארח, שם מסונתזים חלבוני בקטריופאג'ים מוקדם (DNA פולימראזות, נוקלאזות) ומאוחר (חלבוני קפסיד וזנב, ליזוזים, ATPase ואנזימי טרנסקריפטאז). שכפול DNA של בקטריופאג' מתרחש על פי מנגנון חצי שמרני ומתבצע בהשתתפות פולימראזות DNA משלו. לאחר סינתזה של חלבונים מאוחרים והשלמת שכפול ה-DNA, מתרחש התהליך הסופי - הבשלת חלקיקי הפאג או שילוב של DNA של הפאג עם חלבון מעטפת ויצירת חלקיקי פאג זיהומיים בוגרים.

מעגל החייםבקטריופאג'ים מתונים וארסניים על שלבים מוקדמיםלאינטראקציות עם תא חיידק יש אותו מחזור. ספיחה של בקטריופאג' על קולטני תאים ספציפיים לפאג. הזרקה של חומצת גרעין פאג' לתא מארח. שכפול משותף של פאג' וחומצות גרעין חיידקיות. חלוקת תא. יתר על כן, הבקטריופאג' יכול להתפתח על פי שני מודלים: דרך ליזוגנית או ליטית. בקטריופאג'ים ממוזגים לאחר חלוקה נמצאים במצב של פרופאזה (מסלול ליסוגני).בקטריופאג'ים ארסיים מתפתחים לפי מודל פוליטי: חומצת הגרעין של הפאג' מכוונת את הסינתזה של אנזימי הפאג', לשם כך משתמשת במנגנון סינתזת החלבון של החיידק. הפאג משבית בדרך זו או אחרת את ה-DNA וה-RNA של המארח, ואנזימי הפאג מבקעים אותו לחלוטין; RNA הפאג "מכניע" את המנגנון הסלולרי של סינתזת חלבון. חומצת הגרעין הפאג' משכפלת ומכוונת את הסינתזה של חלבוני מעטפת חדשים. חלקיקי פאג חדשים נוצרים כתוצאה מהרכבה עצמית ספונטנית של מעטפת החלבון (קפסיד) סביב חומצת הגרעין הפאג; תחת שליטה של ​​RNA הפאג, ליזוזים מסונתז. תמוגה של תאים: התא מתפרץ בהשפעת ליזוזים; כ-200-1000 פאגים חדשים משתחררים; פאג'ים מדביקים חיידקים אחרים.

יישום ברפואה אחד מתחומי היישום של בקטריופאג'ים הוא טיפול אנטיביוטיחלופה לנטילת אנטיביוטיקה. לדוגמה, נעשה שימוש בקטריופאג'ים: סטרפטוקוקלי, סטפילוקוק, קלבסיאלה, דיזנטריה והשקיה אלנט, פיובקטריופאג', קולי, פרוטאוס וקוליפרוטוס ואחרים. 13 נרשמו והגישו בקשה ברוסיה הכנות רפואיותמבוסס על פאגים. הם משמשים כיום לטיפול זיהומים חיידקייםשאינם רגישים אליהם טיפול מסורתיאנטיביוטיקה, במיוחד ברפובליקה של ג'ורג'יה. בדרך כלל, השימוש בבקטריופאג'ים מוצלח יותר מאשר אנטיביוטיקה, היכן שיש ממברנות ביולוגיותמצופה בפוליסכרידים, דרכם בדרך כלל אנטיביוטיקה לא חודרת. נכון לעכשיו, השימוש הטיפולי בבקטריופאג'ים לא קיבל אישור במערב, אם כי הפאג'ים משמשים להשמדת חיידקים הגורמים הרעלת מזוןכמו ליסטריה. בניסיון רב שנים בהיקף של עיר גדולה ואזורים כפריים, הוכחה יעילות טיפולית ומניעתית גבוהה במיוחד של בקטריופאג הדיזנטריה (P. M. Lerner, 2010). ברוסיה נעשו תכשירי פאג'ים טיפוליים מזה זמן רב, פאג'ים טופלו עוד לפני אנטיביוטיקה. בְּ השנים האחרונותהפאג'ים היו בשימוש נרחב לאחר השיטפונות בקרימסק ובחברובסק כדי למנוע דיזנטריה.

בביולוגיה חיידקים משמשים בהנדסה גנטית כווקטורים המעבירים מקטעי DNA; אפשרית גם העברה טבעית של גנים בין חיידקים באמצעות פאגים מסוימים (טרנסדוקציה). וקטורי פאג' נוצרים בדרך כלל על בסיס בקטריופאג ממוזג λ המכיל מולקולת DNA ליניארית דו-גדילית. לזרועות שמאל וימין של הפאג יש את כל הגנים הדרושים למחזור הליטי (שכפול, רבייה). החלק האמצעי של הגנום של בקטריופאג λ (מכיל גנים השולטים בליזוגניה, כלומר השתלבותו ב-DNA של תא חיידקי) אינו חיוני להתרבותו והוא כ-25 אלף זוגות בסיסים. חלק זה יכול להיות מוחלף על ידי שבר DNA זר. פאגים מתוקנים כאלה עוברים את המחזור הליטי, אך ליזוגניה אינה מתרחשת. וקטורים מבוססי Bacteriophage λ משמשים לשבט שברי DNA אוקריוטיים (כלומר, גנים גדולים יותר) בגודל של עד 23 kb. יתר על כן, פאגים ללא תוספות הם פחות מ-38 kbp. או, להיפך, עם תוספות גדולות מדי - יותר מ-52 קילובייט. לא מפתחים או מדביקים חיידקים. מאחר שרביית בקטריופאג'ים אפשרית רק בתאים חיים, ניתן להשתמש בבקטריופאג'ים כדי לקבוע את כדאיות החיידקים. לכיוון זה יש סיכויים גדולים, שכן אחד הנושאים המרכזיים בתהליכים ביוטכנולוגיים שונים הוא קביעת הכדאיות של התרבויות בהן נעשה שימוש. באמצעות שיטת ניתוח אלקטרו-אופטי של מתלי תאים, הוכח כי ניתן ללמוד את שלבי האינטראקציה בין תא פאג'-מיקרוביאלי

וגם ברפואה וטרינרית ל: מניעה וטיפול מחלות חיידקיותציפורים ובעלי חיים; טיפול במחלות דלקתיות מוגלתיות של הממברנות הריריות של העיניים, חלל הפה; מניעת סיבוכים דלקתיים מוגלתיים בכוויות, פצעים, התערבויות כירורגיות; בהנדסה גנטית: להמרה - העברה טבעית של גנים בין חיידקים; כווקטורים המעבירים קטעים של DNA; באמצעות פאגים, ניתן לבנות שינויים מכוונים בגנום של ה-DNA המארח; בתעשיית המזון: בכמויות גדולות, סוכנים המכילים פאג'ים כבר מעבדים מוצרי בשר ועוף מוכנים לאכילה; בקטריופאג'ים משמשים בייצור מוצרי מזון מבשר, עופות, גבינות, מוצרים צמחיים וכו';

ב חַקלָאוּת: ריסוס תכשירי פאג כדי להגן על צמחים ויבולים מפני ריקבון ומחלות חיידקיות; להגן על בעלי חיים ועופות מפני זיהומים ומחלות חיידקיות; לבטיחות סביבתית: טיפול אנטיבקטריאלי של זרעים וצמחים; ניקיון של מפעלי עיבוד מזון; חיטוי של מרחב העבודה והציוד; מניעה של בית חולים; ביצוע פעילות סביבתית

לפיכך, כיום בקטריופאג'ים פופולריים מאוד בחיי אדם ובעלי חיים. המפעלים מתוכננים שורה שלמהאזורי עדיפות לפיתוח וייצור של בקטריופאג'ים טיפוליים ומניעתיים, המתואמים עם הטרנדים הגלובליים החדשים. תרופות חדשות נוצרות ומוצגות לטיפול במחלות רבות. בקטריולוגים, וירולוגים, ביוכימאים, גנטיקאים, ביופיזיקאים, ביולוגים מולקולריים, אונקולוגים ניסויים, מומחים בהנדסה גנטית וביוטכנולוגיה עוסקים בחקר ושימוש בבקטריופאג'ים.

צובר יותר ויותר מעריצים בקרב הרופאים, דוחף את האנטיביוטיקה לרקע. פעם, הופעת האנטיביוטיקה שינתה לחלוטין את הדרך בה רופאים חושבים על טיפול. חולים חסרי תקווה בעבר החלו להתאושש, אלגוריתמי הטיפול הפכו לפשוטים ביותר, התמותה ירדה בחדות ... ניסים! תרופות קסם! אבל היחס הנלהב לא החזיק מעמד זמן רב. יותר מדי בעיות התחילו לצוץ.

האויב של האויב שלי הוא החבר שלי

כעת הבעיות ה"חלקלקות" של טיפול אנטיביוטי ידועות לכולם. פעולת האנטיביוטיקה מלווה ב:

הרס של המיקרופלורה והריריות הנחוצות, "השימושיות", המעיים;

צמיחה פעילה של זנים חדשים של חיידקים העמידים בפניהם;

הִתהַוּוּת תופעות לוואיעל חשבון פעולה מערכתיתסמים.

בהקשר זה, החיפוש אחר תרופות שונות באופן מהותי לטיפול בזיהומים חיידקיים הפך לרלוונטי. ואז בקטריופאג'ים הגיעו לידי ביטוי.

בקטריופאג'ים הם וירוסים שמדביקים באופן סלקטיבי תאי חיידקים. הנגיף נצמד לדופן התא של החיידק ומחדיר לתא את החומר הגנטי שלו. כתוצאה מכך, מתחילה סינתזה של וירוסים חדשים, ואז מתרחשת התמוגגות של תא החיידק ושחרור של 200-1000 פאגים חדשים שמדביקים חיידקים אחרים. כאשר כל החיידקים של הזן הפתוגני מושמדים, הבקטריופאג'ים מסולקים מהגוף ללא זכר. בקטריופאג'ים רבים הם מאוד ספציפיים, וכל זן של הנגיף מדביק רק סוג מסוים של חיידקים, מבלי להשפיע על מיקרואורגניזמים אחרים ותאי גוף. זה מספק הפחתה משמעותית במספר תופעות הלוואי.

לפיכך, ליתרונות ללא ספק שימוש בבקטריופאג'יםניתן לייחס:

פרופיל בטיחות גבוה, המאפשר שימוש בחולים בכל גיל, מיילודים ועד אנשים מבוגרים מאוד;

הפחתת הסיכון לפתח זנים עמידים של חיידקים;

האפשרות לשילוב שלהם עם כל תרופה אחרת, כולל אנטיביוטיקה.

אולי הדבר היחיד שמגביל את השימוש בבקטריופאג'ים הוא הסלקטיביות שלהם, שבגללה, לפני הטיפול, יש צורך להבהיר את מהות הפתוגן ואת רגישותו ל סוגים שוניםבקטריופאג'ים. ניתוח כזה בשום אופן לא מתבצע בכל מקום ולוקח זמן מה, אך שיפור מערכות האבחון מאפשר לנו לקוות שניתן לפתור בעיה זו בהקדם.

מהתיאוריה לפרקטיקה

קיימים סוגים שוניםבקטריופאג'ים: מונופאגים, שמטרתם הרס של סוג אחד בלבד של חיידקים, ופוליפאג'ים, הפועלים בו זמנית על מספר סוגים של חיידקים פתוגניים. מכיוון שבקטריופאג'ים מבוקשים מאוד כמעט בכל תחומי הרפואה, מכירורגיה וגינקולוגיה ועד ילודים ופרקטיקה אף אוזן גרון, שחרור בקטריופאג'ים ב צורות שונות. הם משמשים לניהול דרך הפה, בצורה של חוקנים, יישומים, השקיות, להחדרה לחלל של פצעים, נרתיק, רחם, אף, סינוסים, כמו גם להחדרה לחללים מנוקזים - בטן, פלאורל, שלפוחית ​​השתן, אגן כליות. משך הקורס תלוי ב אינדיקציות קליניותויכול להיות 7-20 ימים. בקטריופאג'ים בטוחים, יעילים ואמינים הם בדיוק הנשק שכל כך נחוץ במאבק נגד חיידקים פתוגניים.

לא רק רפואה

ההתקדמות בביולוגיה מולקולרית וביוטכנולוגיה אפשרה להשתמש בבקטריופאג'ים לא רק לטיפול, אלא גם למטרות אחרות. בארצות הברית, למשל, משתמשים בקטריופאג'ים כחומר משמר בטוח עבור מוצרי מזון. בתוספת למזונות, בקטריופאג'ים מונעים צמיחה של חיידקים לא רצויים.

עובדות מעניינות

גילוי הבקטריופאג'ים התרחש בשנת 1894, כאשר הבקטריולוג הבריטי ארנסט הנקין הבחין כי לנהרות ההודיים גנגס וג'ומנה יש חשיבות משמעותית פעילות אנטיבקטריאלית, שנעלם לחלוטין לאחר הרתיחה. הוא הציע שיש חומר כלשהו במים שהורג חיידקים. את השם "בקטריופאג" ("אוכל חיידקים"), הוירוסים הללו קיבלו ב-1917 מהמדען הצרפתי פליקס ד'הרל, שגילה "חיידק בלתי נראה שמדביק את חיידק הדיזנטריה". בירור טיבה של "אי-נראות" זה התאפשר רק לאחר הופעתה של מיקרוסקופ אלקטרונים.

שימוש מעשיפאגים.בקטריופאג'ים משמשים באבחון מעבדתי של זיהומים במהלך זיהוי תוך-ספציפי של חיידקים, כלומר, קביעת הפאגובר (סוג הפאג). לשם כך, השיטה משמשת הקלדת פאגים,בהתבסס על הספציפיות הקפדנית של פעולת הפאג'ים: טיפות של פאג'ים ספציפיים לסוג אבחון שונים מוחלים על גביע עם מצע תזונתי צפוף שנזרע עם "מדשאה" של תרבית טהורה של הפתוגן. הפאג' הפאג' של חיידק נקבע לפי סוג הפאג' שגרם להתמוגגתו (היווצרות של כתם סטרילי, "פלאק", או "מושבה שלילית", פאג'). טכניקת הקלדת הפאג משמשת לזיהוי המקור והדרכים להפצת הזיהום (סימון אפידמיולוגי). בידוד של חיידקים של אותו fagovar מחולים שונים מצביע על מקור נפוץ לזיהום שלהם.

פאגים משמשים גם לטיפול ומניעהמספר זיהומים חיידקיים. הם מייצרים טיפוס, סלמונלה, דיזנטריה, פסאודומונס, סטפילוקוק, פאג'ים סטרפטוקוקליים ו הכנות משולבות(קוליפרוטאי, פיובקטריופאג'ים וכו'). בקטריופאג'ים נקבעים על פי אינדיקציות דרך הפה, פרנטרלי או מקומי בצורה של נוזל, צורות טבליות, נרות או אירוסולים.

בקטריופגים נמצאים בשימוש נרחב בהנדסה גנטית וביוטכנולוגיה.כווקטורים להשגת DNA רקומביננטי.

גורמים סיבתיים של Escherichiosis. טקסונומיה ומאפיינים. תפקידה של Escherichia coli במצבים נורמליים ופתולוגיים. אבחון מיקרוביולוגי של escherichiosis enteral. עקרונות טיפול ומניעה.

Escherichiosis- מחלות מדבקות, הגורם הסיבתי שלו הוא Escherichia coli.

יש escherichiosis enteral (מעיים) וparenteral. escherichiosis אנטרלי היא מחלה זיהומית חריפה המאופיינת בנגע דומיננטי של מערכת העיכול. הם מתרחשים בצורה של התפרצויות, הגורמים הגורמים הם זנים שלשולים של E. coli. escherichiosis פרנטרלי - מחלות הנגרמות על ידי זנים אופורטוניסטיים של E. coli - נציגים מיקרופלורה רגילההמעי הגס. עם מחלות אלה, נזק לכל איברים אפשרי.

עמדה טקסונומית. הגורם הסיבתי - Escherichia coli - הוא הנציג העיקרי של הסוג Escherichia, משפחת Enterobacteriaceae, השייכת למחלקה Gracilicutes.

תכונות מורפולוגיות וטינקטוריות. E. coli הם מוטות גראם-שליליים קטנים עם קצוות מעוגלים. במריחות, הם מסודרים באופן אקראי, אינם יוצרים נבגים, פריטריכיים. זנים מסוימים הם microencapsulated, pili.

נכסי תרבות. Escherichia coli - אנאירובי פקולטטיבי, אופטימלי. לִפְסוֹעַ. לצמיחה - 37C. אי - קוליהוא אינו תובעני למדיה תזונתית וגדל היטב על מדיה פשוטה, נותן עכירות מפוזרת על מדיה נוזלית ויוצר מושבות על מדיה מוצקה. לאבחון של escherichiosis, משתמשים באמצעי אבחון דיפרנציאלי עם לקטוז - Endo, Levina.

פעילות אנזימטית. אי - קולייש מגוון רחב של אנזימים שונים. רוב סימן היכר אי - קוליהיא היכולת שלו לתסיס לקטוז.

מבנה אנטיגני. לאי קולי יש סומטי או-,אנטיגנים מסוג H ו-K משטחים. ל-O-antigen יש יותר מ-170 וריאנטים, K-antigen - יותר מ-100, H-antigen - יותר מ-50. מבנה ה-O-antigen קובע את השתייכותו לקבוצת הסרו. זנים אי - קוליבעל קבוצה אינהרנטית של אנטיגנים (נוסחה אנטיגני) נקראים וריאנטים סרולוגיים (סרוברים).

על פי תכונות אנטיגניות, רעילות, נבדלות שתי גרסאות ביולוגיות אי - קולי:

1) פתוגני על תנאי coli;

2) "בוודאי" פתוגני, שלשול.

גורמי פתוגניות. יוצר אנדוטוקסין עם השפעות אנטרוטרופיות, נוירוטרופיות ופירוגניות. Escherichia Diarrheogenic מייצר אקזוטוקסין הגורם להפרעה משמעותית בחילוף החומרים של מים-מלח. בנוסף, בחלק מהזנים, כמו גם בגורמים הגורמים לדיזנטריה, נמצא גורם פולשני המקדם חדירת חיידקים לתאים. הפתוגניות של Escherichia שלשול היא בהתרחשות של דימום, בהשפעה נפרוטוקסית. לגורמי פתוגניות של כל הזנים אי - קוליכוללים פילי וחלבונים קרום חיצוני, קידום הידבקות, כמו גם מיקרוקפסולה המונעת פגוציטוזיס.

הִתנַגְדוּת. אי - קוליבעל התנגדות גבוהה יותר לפעולה גורמים שוניםסביבה חיצונית; הוא רגיש לחומרי חיטוי, מת במהירות בעת רתיחה.

תַפְקִידאי - קולי. E. coli הוא נציג של המיקרופלורה הרגילה של המעי הגס. זהו אנטגוניסט של חיידקי מעיים פתוגניים, חיידקי ריקבון ופטריות מהסוג קִמָחוֹן.בנוסף, הוא מעורב בסינתזה של ויטמינים של הקבוצה ב, Eו ל,מפרק חלקית סיבים.

זנים שחיים במעי הגס והם פתוגניים על תנאי יכולים לחרוג ממערכת העיכול, ועם ירידה בחסינות והצטברותם עלולים לגרום למחלות פיו-דלקתיות שונות לא ספציפיות (דלקת שלפוחית ​​השתן, כיס המרה) - escherichiosis פרנטרל.

אֶפִּידֶמִיוֹלוֹגִיָה.המקור לאשריצ'יוזיס אנטרלי הוא אנשים חולים. מנגנון זיהום - צואה-פה, דרכי העברה - מזון, צור קשר עם משק הבית.

פתוגנזה.חלל הפה, נכנס מעי דק, נספג בתאי אפיתל בעזרת פילי וחלבוני הממברנה החיצונית. חיידקים מתרבים, מתים, משחררים אנדוטוקסין, המגביר את תנועתיות המעיים, גורם לשלשולים, חום ותסמינים אחרים של שיכרון כללי. מקצה אקזוטוקסין - שלשולים קשים, הקאות והפרה משמעותית של חילוף החומרים במים-מלח.

מרפאה. תקופת דגירההוא 4 ימים. המחלה מתחילה בצורה חריפה, עם חום, כאבי בטן, שלשולים, הקאות. יש הפרעות בשינה ובתיאבון, כְּאֵב רֹאשׁ. בצורה הדימומית, דם נמצא בצואה.

חֲסִינוּת.לאחר מחלה, החסינות שברירית וקצרת מועד.

אבחון מיקרוביולוגי . השיטה העיקרית - בקטריולוגי.סוג התרבית הטהורה נקבע (מוטות גרם שליליים, אוקסידאז שליליים, מתסיסים גלוקוז ולקטוז לחומצה וגז, יצירת אינדול, לא יצירת מימן גופרתי) ושייכת לקבוצת הסרו, מה שמאפשר להבחין ב-E. coli אופורטוניסטי. משלשולים. זיהוי תוך-ספציפי, בעל משמעות אפידמיולוגית, מורכב בקביעת הסרובר באמצעות סרה חיסונית ספיחה אבחנתית.

83. מבנה ותפקודי מערכת החיסון.

מאפיינים ייחודיים של בקטריופאג'ים כנציגי ממלכת וירה. פאגים ארסיים, שלבי אינטראקציה עם תא חיידקי. יישום מעשי של בקטריופאג'ים

פאג'ים ארסיים גורמים זיהום פרודוקטיבי, שבו מתרחשת רבייה של פאגים ותמוגה של תא חיידקי.

מנגנון האינטראקציה של פאג' ארס עם תא מיקרוביאלי:

1. ספיחת פאג על תאים רגישים.מתרחש בנוכחות קולטנים משלימים בדופן התא של חיידקים ובקצות החוטים של תהליך הפאג'. ראשית, הפאג מחובר בחוטים, ולאחר מכן מחובר בחוזקה לדופן התא בעזרת השיניים של הצלחת הבנאלית.

2. כניסת DNA של הפאג לתא חיידקי. בעזרת ליזוזים, הממוקם בצלחת הבנאלית, קטע מדופן התא עובר הידרוליזה, מעטפת התהליך מצטמצם ו מוט פנימילנקב קרומי תאים. מולקולת ה-DNA הפאג חודרת לתא דרך ערוץ המוט.

3. פיתוח פאג'ים תוך תאי. שלב DNA מביא מידע גנטי לתוך תא החיידק. יש ביוסינתזה של רכיבים הדרושים לרבייה. בשלבים הראשונים מסונתזים "חלבונים מוקדמים" - אנזימים המשכפלים את ה-DNA הפאג על מנת ליצור עותקים רבים שלו. אז נוצרים "חלבונים מאוחרים" מבניים על הריבוזומים התאיים.

4. מורפוגנזה של פאג. הבשלת הפאג מתרחשת לאורך שלושה ענפים עצמאיים בחלקים שונים של התא, שהוא תהליך מנותק. בנפרד נוצרים ראשי פאג' - קפסיד נבנה סביב מולקולת ה-DNA. באופן עצמאי, התהליך נבנה. חוטי תהליך מסונתזים בנפרד. לאחר מכן כל החלקים המרכיבים של הפאג משולבים ליצירת ויריון.

5. ליזה של תא החיידק ושחרור הפאג'.ליזה מתבצעת תחת פעולת ליזוזים. צא על ידי ניצנים.

הספציפיות הקפדנית של בקטריופאג'ים מאפשרת להשתמש בהם לצורך הקלדת פאג'ים והתמיינות של תרביות חיידקים, כמו גם להתוויה שלהם בסביבה החיצונית, למשל, במקווי מים.

שיטת הקלדת הפאג של חיידקים נמצאת בשימוש נרחב בפרקטיקה מיקרוביולוגית. זה מאפשר לא רק לקבוע את השתייכות המינים של התרבות הנחקרת, אלא גם את הפאגוטיפ שלה (fagovar). זה נובע מהעובדה שלחיידקים מאותו מין יש קולטנים שסופחים פאגים מוגדרים בקפדנות, שגורמים לאחר מכן להתמוגגתם. השימוש בסטים של פאג'ים ספציפיים לסוג כזה מאפשר הקלדת פאג'ים של התרבויות שנחקרו לצורך ניתוח אפידמיולוגי. מחלות מדבקות: (קביעת מקור הזיהום ודרכי העברתו)

II. פאגים משמשים למניעה וטיפול במחלות זיהומיות:

א) מניעת פאג'ים- שיטה למניעת התפתחות של זיהומים חיידקיים מסוימים על ידי בליעת בקטריופאג' ספציפי. משמש למניעת כולרה, דיזנטריה, קדחת טיפוסוכו.

ב) טיפול בפאג' היא שיטה לטיפול בזיהומים חיידקיים על ידי בליעת פאג' ספציפי.(טיפוס, סלמונלה, דיזנטריה, פרוטאוס, פסאודומונס, סטפילוקוק, סטרפטוקוק, קולי-פאג ותרופות משולבות. הם משמשים בטיפול במחלות זיהומיות הנגרמות על ידי המיקרואורגניזמים הנ"ל, כמו גם בטיפול בפצעים וזיהומים אנאירוביים).

שונות גנוטיפית

פתוגניות -

הַדבָּקָה

פְּלִישָׁה

תוֹקפָּנוּת.

4. מבנה המנגנון הגנטי של פרוקריוטים. שונות פנוטיפית וגנוטיפית. בסיסים גנטיים של פתוגניות חיידקית.

המנגנון הגנטי של פרוקריוטים- אין לו מעטפת גרעינית והוא מיוצג על ידי מולקולת DNA עגולה אחת, שהיא כרומוזום; ממוקם בציטופלזמה, אינו מכיל חלבוני היסטון. לא מסוגל למיטוזה

שונות פנוטיפית -שינויים (שינויים ביותר מתכונה אחת או יותר) - אינו משפיע על הגנוטיפ. שינויים פנוטיפיים מתרחשים בהשפעת גורמים סביבתיים שינויים משפיעים על רוב הפרטים באוכלוסייה. הם אינם עוברים בתורשה ודועכים עם הזמן, כלומר חוזרים לפנוטיפ המקורי.

שונות גנוטיפית- שינוי המאפיינים של חיידקים, משפיע על הגנוטיפ שלהם. זה עובר בתורשה, זה לטווח ארוך. מתרחש כתוצאה ממוטציות או החלפה גנטית (טרנספורמציה, צימוד או התמרה)

פתוגניות -תכונת מין שעוברת בתורשה, מקובעת בגנום של מיקרואורגניזם, כלומר היא תכונה גנוטיפית המשקפת את היכולת הפוטנציאלית של מיקרואורגניזם לחדור לתוך מאקרואורגניזם ולהתרבות בו (פולשנות), לגרום לתסביך תהליכים פתולוגייםהמתרחשים בזמן מחלה.

גורמי פתוגניות כוללים את היכולת של מיקרואורגניזמים להיצמד לתאים (הידבקות), להתיישב על פני השטח שלהם (קולוניזציה), לחדור לתאים (פלישה) ולהתנגד לגורמי ההגנה של הגוף (תוקפנות).

חלקם מקודדים ישירות על ידי הגנים הנוקלואידים (לדוגמה, הקפסולה והאנזימים במינים מסוימים). החלק השני מקודד על ידי גורמים חוץ-כרומוזומליים של תורשה - פלסמידים ואפיזומים. גנים פלסמידים קובעים בדרך כלל את האינטראקציה של פתוגנים עם האפיתל, בעוד שגנים כרומוזומליים קובעים את קיומם ורבייה של חיידקים באופן חוץ-תאי באיברים וברקמות.

הַדבָּקָההמבנים האחראים לקשירת מיקרואורגניזם לתא נקראים אדהזינים והם ממוקמים על פניו.בחיידקים גרם שליליים, הידבקות מתרחשת עקב pili I ו סוגים כלליים. בחיידקים גראם חיוביים, אדהזינים הם חלבונים וחומצות טייכואיות של דופן התא. במיקרואורגניזמים אחרים, פונקציה זו מבוצעת על ידי מבנים שונים של המערכת התאית: חלבוני פני השטח, ליפופוליסכרידים וכו'.

פְּלִישָׁההאנזים היאלורונידאז מתפרק חומצה היאלורונית, המהווה חלק מהחומר הבין תאי, ובכך מגביר את החדירות של הריריות ורקמות החיבור. Neuraminidase מפרק חומצה נויראמינית, שהיא חלק מקולטני פני השטח של תאי הממברנה הרירית, התורמת לחדירת הפתוגן לרקמות.

תוֹקפָּנוּתגורמי תוקפנות כוללים: פרוטאזות - אנזימים המשמידים אימונוגלובולינים; קואגולאז - אנזים המקרש את פלזמת הדם; fibrinolysin - המסת קריש פיברין; לציטינאז - אנזים הפועל על הפוספוליפידים של ממברנות סיבי השריר, אריתרוציטים ותאים אחרים .

יישום מעשי של פאג'ים. בקטריופאג'ים משמשים באבחון מעבדתי של זיהומים במהלך זיהוי תוך-ספציפי של חיידקים, כלומר, קביעת הפאגובר (סוג הפאג). לשם כך, נעשה שימוש בשיטת הקלדת הפאג', המבוססת על הספציפיות הקפדנית של פעולת הפאג': טיפות של פאג'ים ספציפיים לסוג אבחון מורחים על גביע עם מצע מזין צפוף עם זרע עם "דשא" של תרבית טהורה של הפתוגן. הפאג' הפאג' של חיידק נקבע לפי סוג הפאג' שגרם להתמוגגתו (היווצרות של כתם סטרילי, "פלאק", או "מושבה שלילית", פאג'). טכניקת הקלדת הפאג משמשת לזיהוי המקור והדרכים להפצת הזיהום (סימון אפידמיולוגי). בידוד של חיידקים של אותו fagovar מחולים שונים מצביע על מקור נפוץ לזיהום שלהם.

פאג'ים משמשים גם לטיפול ומניעה של מספר זיהומים חיידקיים. הם מייצרים טיפוס, סלמונלה, דיזנטריה, פסאודומונס, פאג'ים סטפילוקוקליים, סטרפטוקוקלים ותכשירים משולבים (קוליפרוטים, פיובקטריופאג'ים וכו'). בקטריופאג'ים נקבעים על פי אינדיקציות דרך הפה, פרנטרלי או מקומי בצורה של נוזל, צורות טבליות, נרות או אירוסולים.

חיידקים נמצאים בשימוש נרחב בהנדסה גנטית וביוטכנולוגיה כווקטורים להשגת DNA רקומביננטי.

בשימוש בפועל, תכשירי בקטריופאג'ים הם תסנין של תרבית מרק של החיידקים המקבילים המוליחים על ידי פאג', המכילים חלקיקי פאג חיים, כמו גם אנטיגנים חיידקיים מומסים המשתחררים מתאי חיידקים במהלך התמוגגות שלהם. ההכנה המתקבלת - בקטריופאג נוזלי צריך להיראות כמו לחלוטין נוזל שקוף צבע צהובעוצמה גדולה או פחותה.

למטרות טיפוליות ומניעתיות, ניתן לייצר פאג'ים בצורה של טבליות עם ציפוי עמיד לחומצה. פאג יבש בטבליות יציב יותר במהלך האחסון ונוח לשימוש. טבליה אחת של בקטריופאג' יבש תואמת 20-25 מ"ל הכנה נוזלית. חיי המדף של התכשיר היבש והנוזל הוא שנה. בקטריופאג נוזלייש לאחסן בטמפרטורה של + 2 +10 C, יבש - לא יותר מ +1 ° C, אבל זה יכול להיות מאוחסן במקרר ובטמפרטורה שלילית.

הבקטריופאג' שנלקח דרך הפה נשאר בגוף למשך 5-7 ימים. ככלל, נטילת בקטריופאג' אינה מלווה בתגובות או סיבוכים כלשהם. אין התוויות נגד לקבלה. הם משמשים בצורה של השקיות, שטיפות, קרמים, טמפונים, הזרקות, וגם מוזרקים לחללים - בטן, פלאורל, מפרקי ו שַׁלפּוּחִית הַשֶׁתֶן, תלוי במיקום הפתוגן.

פאג'ים אבחנתיים מיוצרים הן בצורה נוזלית והן בצורה יבשה באמפולות.לפני תחילת העבודה, הבקטריופאג היבש מדולל. אם הטיטר, tr, DRT (מינון טיטר עבודה) מצויין על האמפולות, הוא משמש בבדיקת הפאג' lizability (שיטת אוטו) כדי לזהות חיידקים, אם סוג הפאג מצוין, אז עבור הקלדת פאג - לקביעת המקור של זיהום.

פעולתו של בקטריופאג על תרבית מיקרוביאלית בתווך נוזלי ועל מצע צפוף

השיטה של ​​אוטו (טיפה נופלת)

צור דשא זריעה צפוף של היבול הנבדק. 5-10 דקות לאחר הזריעה, מוחל פאג אבחון נוזלי על פני השטח המיובשים של המדיום התזונתי. המנה מוטה מעט כך שטיפת הפאג' מתפשטת על פני האגר. הכוס מונחת בתרמוסטט למשך 18-24 שעות. התוצאה מובאת בחשבון היעדרות מוחלטתגידול תרבית באתר יישום טיפות הפאג.

ניסוי על מצע תזונתי נוזלי

בצע זריעה של התרבית הנחקרת בשתי מבחנות עם תווך נוזלי. בקטריופאג אבחנתי מתווסף בלולאה למבחנה אחת ("O"). לאחר 18-20 שעות במבחנה שבה לא הוסיפו הבקטריופאג' ("K"), נצפית עכירות חזקה של המרק - תרבית הזרעים גדלה. המרק במבחנה, שבה הוסיפו הבקטריופאג', נותר שקוף עקב תמוגה של התרבית בהשפעתה.

הקלדת פאג של חיידקים

על פי ספקטרום הפעולה, הבקטריופאג'ים הבאים מובחנים: רב ערכי, סוגי חיידקים הקשורים ל-lysing; חיידקים חד ערכיים, ליטרים מסוג מסוים; טיפוסי, ליטוש סוגים בודדים (גרסאות) של חיידקים.

לדוגמה, זן אחד של סטפילוקוקוס פתוגניים יכול לעבור ליטוש על ידי מספר סוגים של פאגים; לכן, כל הפאג'ים האופייניים (24) והזנים של סטפילוקוקוס פתוגניים משולבים ל-4 קבוצות.

לשיטת הקלדת הפאג יש חשיבות רבהלמחקר אפידמיולוגי, שכן הוא מאפשר לזהות את המקור והדרכים להפצת פתוגנים. לשם כך, הפאגובר של תרבית טהורה המבודדת מהחומר הפתולוגי נקבע על גבי מדיה תזונתית צפופה תוך שימוש בפאג'ים אבחנתיים טיפוסיים.

הפאגובר של תרבית מיקרואורגניזמים נקבע על פי סוג הפאג' שגרם להתמוגגות שלו.בידוד החיידקים של אותו פגובר מנבדקים שונים מעיד על מקור הזיהום.