Бактеріофаг

Бактеріофаг (бактеріальний вірус, фаг) - субмикроскопический інфекційний агент, який є внутрішньоклітинним паразитом бактерій.
До складу бактеріофага входить нуклеїнова кислота, що несе в своїй структурі спадкову інформацію бактеріофага, і білок, що захищає нуклеїнову кислоту від зовнішніх впливів і забезпечує проникнення бактеріофага всередину бактерії. Інфекційний цикл бактеріофага складається з наступних етапів: 1) взаємодія з поверхнею бактеріальної клітини (адсорбція); 2.) проникнення нуклеїнової кислоти бактеріофага всередину бактерії; 3) синтез компонентів частинок потомства бактеріофага всередині клітини; 4) руйнування інфікованих клітин і вихід в середу потомства бактеріофага. Інший шлях розвитку бактеріофага полягає у формуванні між ним і клітиною-господарем симбіотичних взаємин.
Для підрахунку числа частинок бактеріофага (титрування бактеріофага) використовують метод агаровых шарів Ґраціа: 1 мл сильно розведеного препарату бактеріофага додають до 3-5 мл розплавленої живильного середовища, що містить 0,7% агару і зараженої попередньо 1 - 2 краплями густий культури бактерій, чутливих до бактериофагу (індикаторна культура). Суміш перемішують і розливають рівним шаром на поверхні щільної агарового середовища в чашки Петрі. Коли верхній шар агару застигне, чашки інкубують протягом ночі при t° 37°. На поверхні середовища утворюється суцільний газон бактеріального росту з невеликою кількістю прозорих стерильних плям (негативні колонії). Кожне таке пляма виникає в результаті розмноження однієї частинки бактеріофага. Множачи кількість негативних колоній в чашці на ступінь розведення вихідного препарату бактеріофага, підраховують концентрацію в ньому фаговых частинок. Кожен бактеріофаг здатний розмножуватися тільки в певному типі господаря.
На цій властивості бактеріофагів засноване їх використання для діагностики (фагодиагностика) і профілактики (фагопрофилактика) ряду бактеріальних інфекцій (наприклад, дизентерія, черевний тиф, холера та ін). Використання бактеріофагів в терапевтичних цілях (фаготерапія) малоефективно. См. також Лізогенія, Фаготипирование.

Бактеріофаг (бактерії і грец. phagos - пожирає; синонім: фаг, бактеріальний вірус) - ультрамикроскопический агент корпускулярної природи, що володіє основними властивостями вірусів, розчиняє бактерії і актиноміцети. Вперше явище бактериофагии спостерігали Н. Ф. Гамалія (1898), Туорт (F. Twort, 1915).
У 1917 р. д Эрелль (F. d Herelle) виділив з випорожнень хворих на дизентерію фільтрівний литический агент, пассирующийся на культурі дизентерійних мікробів і розчиняє їх клітини. Д Эреллем і був введений термін «бактеріофаг» (пожирач бактерій).
Будучи вірусом бактерій, бактеріофаг здатний репродуцироваться (розмножуватися) виключно всередині бактеріальної клітини і в позаклітинній (вільному) стані неактивний. З-за дуже малих розмірів бактеріофага (тисячні частки мікрона) його морфологія вивчається в електронному мікроскопі. Більшість вивчених бактеріофагів має форму пуголовка або сперматозоїда і складається з сферичної або гексагональної головки і прямого або кілька вигнутого відростка (хвоста) різної довжини (рис. 1 і 2). На кінці відростка у багатьох фагів є розширення у вигляді шестигранної пластинки, від якої відходить до шести довгих ниток, які відіграють важливу роль при взаємодії фага з бактеріальною клітиною, зокрема визначають специфічність щодо кола господарів. Описані бактеріофаги, частинки яких мають палочковидну форму, і Б. з дуже короткими відростками. Phage частинка складається з білкової оболонки і вмісту, представленого нуклеїнової кислотою (рис. 3). Більшість фагів містить ДНК; останнім часом відкриті бактеріофаги, до складу яких входить РНК.
Б. володіє специфічними антигенами (див.), відмінними від антигенів клітини хазяїна (бактерії, у яких репродукується фаг). Антифаговая сироватка, що отримується шляхом імунізації лабораторних тварин, має високоспецифічного інактивуючої активністю. Антифаговые
сироватки нейтралізують лише той фаг, проти якого вони отримані, і певною мірою серологічно споріднені Б., не діючи на клітини господаря. У антифаговых сироватках виявляються вируснейтрализующие, комплементсвязывающие і агглютинирующие антитіла. Серологічними дослідженнями встановлено, що частка бактеріофага представляє складний антигенний комплекс, що складається з декількох різних антигенів.
Взаємодія Б. з мікробною культурою може завершитися двома різними результатами. У першому випадку (це стосується так званих вірулентних фагів) відбувається розчинення (лізис) бактеріальних клітин, що супроводжується виходом великої кількості знов сформованих фаговых частинок (рис. 4). У другому випадку (це притаманне помірним фагам) взаємодія Б. з бактеріями обумовлює лизогенизацию культури, не супроводжується лизисом бактеріальних клітин; при цьому більшість бактерій набуває здатність зберігати внутрішньоклітинно і передавати з покоління в покоління бактеріофаг без прояву його активності (див. Лізогенія).


Б. має велике значення в медичній практиці. Незважаючи на величезні успіхи, досягнуті в результаті застосування антибіотиків і сульфаніламідів, бактеріофаг використовується для лікування - фаготерапии - і профілактики - фагопрофилактики - таких інфекційних захворювань, як дизентерія, черевний тиф, холера, чума, стафілококові та анаеробні інфекції та ін Велике значення має Б. для діагностики деяких кишкових захворювань (дизентерія, черевний тиф). Метод фагодиагностики заснований на швидкому виявленні в досліджуваному матеріалі незначних кількостей патогенних бактерій за допомогою реакції наростання титру фага (РНФ), запропонований радянськими мікробіологами Ст. Д. Тимаковым і Д. М. Гольдфарбом. Титром Б. називається кількість фаговых частинок, що містяться в 1 мл препарату (суспензії бактеріофагів). Визначення титру Б. проводиться на рідких або щільних поживних середовищах за методом агаровых шарів або двошарового методу Ґраціа (рис. 5), який дає можливість точно судити про біологічної активності досліджуваного Б. і в якому визначення титру Б. ґрунтується на підрахунку негативних колоній Б. («бляшок»), що розвиваються на газоні чутливого до нього мікроорганізму (рис. 6).
Бактеріофаг - потужний фактор мінливості мікроорганізмів (див. Мінливість мікроорганізмів). Під його впливом можуть виникати форми бактерій і актиноміцетів, що володіють ознаками, раніше їм не притаманні. Б. широко поширені в природі. Їх можна виділити з відкритих порожнин організму тварин і людини, грунту, водойм, рослинних залишків і т. п. Особливо багато Б. там, де існують сприятливі умови для розмноження мікроорганізмів, в яких вони паразитують (кишечник людини і тварин, унавоженные грунту, стічні води, виділення хворих в період одужання і т. д.).
Відомі Б., що паразитують у різних аеробних і анаеробних патогенних і сапрофітних мікроорганізмів - кокках, паличках, вибрионах, мікобактеріях і актиномицетах. См. також Віруси, Фаготипирование.

Рис. 1. Бактеріофаг Т2: головка гексагональної форми з коротким відростком (електронна мікроскопія, х ЗЗ 000).
Рис. 2. Частинки бактеріофага до Staphylococcus aureus. Стовщення на кінці відростка (електронна мікроскопія, X 100 000).
Рис. 3. Схематична реконструкція фаговой частки (розміри - середні величини вимірювань): 1 - білкова оболонка головки; 2 - ниткоподібних молекула ДНК, що знаходиться всередині головки; 3 - оболонка відростка (сократимая); 4 - серцевина відростка з порожниною в середині; 5 - область лизоцимная активності, пов'язаної з цистальным ділянкою відростка; в - нитка (частина її закручена навколо стрижня відростка, інша - вільна).
Рис. 4. Лізис зараженої бактериофагом клітини Е. coli: «вибух» - розпад клітинної оболонки на дрібні частинки; видно залишки оболонки, цитоплазми і кілька сотень частинок бактеріофага (електронна мікроскопія, X 15 000).
Рис. 5. Техніка визначення титру бактеріофага за методом агаровых шарів.
Рис. 6. Результат титрування бактеріофага методом агаровых шарів (негативні колонії бактеріофага).