История открытия бактериофагов. Бактериофаги что мы знаем о них? Современные возможности фаготерапии в практике врача-педиатра Открытие бактериофагов принадлежит

В 1896 г. русский Владимир Ааронович Хавкин обнаружил антимикробную активность водных образцов из рек Индии. Эти препараты, предварительно пропущенные через бактериальные фильтры, ингибировали рост культуры холерного вибриона .

В 1898 г. русский Н.Ф. Гамалея наблюдал растворение культуры возбудителя сибирской язвы под действием фильтрата этого микроорганизма и назвали его (фильтрат) бактериолизином.

В 1915 г. англичанин Эдвард Творт описал агент, проходящий через бактериальный фильтр и вызывающий лизис стафилококков .

В 1917 г. француз Феликс Д"Эррель – обнаружил феномен литического действия фильтрата испражнений переболевшего дизентерией , что выразилось в просветлении бульонной культуры и образовании «стерильных пятен» на агаровой культуре возбудителя. Он назвал это явлениебактериофагией , а литический агент, способный размножаться на гомологичных бактериях, -бактериофагом (от лат. phagos - пожираюший бактерии). В книге "Бактериофаги" (1922) Д"Эррель рассмотрел природу фага, методы его выделения. Вся его дальнейшая деятельность была посвящена изучению бактериофагов, их использованию в лечении инфекционных заболеваний -фаготерапии .

В настоящее время бактериофаги применяют в медицине для диагностики, лечения и профилактики инфекционных заболеваний.

Владимир Ааронович Хавкин

(15.03 1860, Одесса, Россия, - 26.10.1930, Лозанна, Швейцария), бактериолог

Никола́й Фёдорович Гамалея

(5 (17) февраля 1859 , Одесса - 29 марта 1949 , Москва ), советский микробиолог, эпидемиолог

Фредерик Туорт (22.10.1877, Камберли, Англия, - 20.03.1950,

там же), английский микробиолог.

Феликс Д"Эрелль (25.04.1873, Монреаль, - 22.02.1949, Париж), бактериолог.

Специфичность взаимодействия фагов с бактериями .

Для бактериофагов характерна строгая специфичность, что может выражаться в способности лизировать бактерии только одного вида - видовая специфичность, либо внутри вида – типовая специфичность. Если фаги лизируют бактерии близких видов, входящих в один род, например в род Shigella (возбудители дизентерии), то их называют поливалентными. Типовая специфичность применяется для типирования (фаготипирования) бактерий с целью выявления источника инфекции.

По конечному результату взаимодействия с клеткой все фаги можно разделить навирулентные иумеренные.

Типирование штаммов стафилококков

(Н.Р. Иванов, Л.М. Скитева, Н.С. Солун «Бактериологическая диагностика и профилактика стафилококковых заболеваний»

Культура засевается в бульон (Хоттингера или Мартена), инкубируется три часа, а затем пересевается «газоном» на чашки с МПА, содержащим 0,025-0,04% хлористого кальция. Дно чашки предварительно разграфляют на квадраты, количество которых соответствует числу фагов.

Стандартный набор включает 21 фаг (80, 79, 52А, 52, 29, 71, 55, 3С, 3В, 3А, 53,47,42Е, 7, 6, 42Д, 77,75, 83А, 54, 81, 187.

Засеянные чашки подсушивают при температуре 37° в течение 30-40 минут, затем петлей наносят каплю соответствующего фага всегда в одном и том же порядке.

Если культур много, то чашки расставляют на столе (в боксе) и снимают крышки. Пастеровской пипеткой набирают первую, а затем очередную по порядку расу тест-фага и наносят небольшие капли на соответствующий квадрат в каждой чашке. При этом прикасаться к агару нельзя во избежание переноса исследуемых культур с одной чашки на другую. После -высыхания капель фагов чашки помещают в перевернутом положении на 5-6 часов в термостат (температура 37°) и до утра оставляют при комнатной температуре. Учет результатов производят простым глазом и при помощи лупы, отмечая номер фага, давшего лизис на + + и выше, а в скобках отмечают номер фага, давшего лизис на +.

В статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков, инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой.

Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Д’Эрель, Феликс 3 сентября 1917 год сообщил об открытии бактериофагов. Наряду с этим известно, что российский микробиолог Гамалея, Николай Фёдорович ещё в 1898 году, впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента.

Также Феликс Д’Эрель выдвинул предположение, что бактериофаги имеют корпускулярную природу. Однако только после изобретения электронного микроскопа удалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов. Долгое время представления о морфологии и основных особенностях фагов основывались на результатах изучения фагов Т-группы - Т1, Т2,…, Т7, которые размножаются на Е. coli штамма B. Однако с каждым годом появлялись новые данные, касающиеся морфологии и структуры разнообразных фагов, что обусловило необходимость их морфологической классификации.

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов. Приблизительный размер популяции фагов составляет более 10 30 фаговых частиц.

В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где есть чувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат (почва, выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились органические удобрения.

Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем».

Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены. Было подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 10 24 бактерий. Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование, способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине способствует их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когда подходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами, либо условиями внешней среды.

Строение бактериофагов

1 - головка, 2 - хвост, 3 - нуклеиновая кислота , 4 - капсид , 5 - «воротничок», 6 - белковый чехол хвоста, 7 - фибрилла хвоста, 8 - шипы, 9 - базальная пластинка

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 - 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал - одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой - капсидом , сохраняющим геном вне клетки .

Систематика бактериофагов

Большое количество выделенных и изученных бактериофагов определяет необходимость их систематизации. Классификация вирусов бактерий претерпевала изменения: основывалась на характеристике хозяина вируса, учитывались серологические, морфологические свойства, а затем строение и физико-химический состав вириона .

В настоящее время согласно Международной классификации и номенклатуре вирусов бактериофаги, в зависимости от типа нуклеиновой кислоты разделяют на ДНК- и РНК- содержащие.

По морфологическим характеристикам ДНК-содержащие фаги выделены в следующие семейства: Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, Lipothrixviridae, Plasmaviridae, Corticoviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae, Microviridae, Inoviridae Plectovirus и Inoviridae Inovirus.

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками .

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

По характеру взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой различают вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги могут только увеличиваться в количестве посредством литического цикла. Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складывается из нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из клетки.

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние и РНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс - созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц.

Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Иногда фаг инициирует лизирующий цикл, что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов. В качестве альтернативы фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом. Бактерия, содержащая профаг, становится лизогенной до тех пор, пока при определенных условиях или спонтанно профаг не будет стимулирован на осуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага. На индукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяина предшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другие условия, имеющие место быть в момент индукции. Скудные условия для роста способствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют лизирующей реакции.

Бактериофаги. лечение

Бактериофаги - высокоэффективные иммунобиологические препараты антибактериального действия. Применяются для лечения и профилактики острых кишечных инфекций и гнойно-воспалительных заболеваний. Незаменимы при устойчивости возбудителей к антибиотикам. Применяются также при лечении дисбактериозов кишечника в комплексе с препаратами, нормализующими микрофлору кишечника.

Бактериофаг и - живые агенты, вирусы бактерий, широко распространенные в природе. В медицине используют способность бактериофагов разрушать клетки болезнетворных микроорганизмов. Литическое действие бактериофагов строго специфично. В производстве фаговых препаратов учитывают специфичность бактериофагов и готовят поливалентные фаговые препараты - смеси бактериофагов, активных в отношении различных типов возбудителей. При применении бактериофаги не нарушают нормального биоценоза человека, могут применяться в комплексной терапии с другими лекарственными средствами. Бактериофаги изготавливаются с применением природного сырья и могут быть рекомендованы как взрослым, так и детям.

Бактериофаг брюшнотифозный обладает способностью лизировать сальмонеллы брюшного тифа. Применяют для профилактики брюшного тифа у взрослых и детей.

Бактериофаг дизентерийный поливалентный (Дизфаг) вызывает специфический лизис шигелл Флекснера и Зонне - возбудителей бактериальной дизентерии. Применяется при бактериальной дизентерии: лечение больных бактериальной дизентерией, санация реконвалесцентов (бактерионосительство), профилактика бактериальной дизентерии.
Бактериофаг клебсиелл пневмонии (Клебсифаг) обладает способностью специфически лизировать бактерии клебсиелл пневмонии. Предназначен для лечения гнойно-септических и энтеральных заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл пневмонии: хирургические инфекции, заболевания урогенитальной сферы, желудочно-кишечного тракта, гнойно-воспалительных заболевания уха, горла, носа, дыхательных путей и легких, генерализованные септические заболевания, гнойно-септические заболевания новорожденных.
Бактериофаг клебсиелловый (клебсиеллезный) поливалентный обладает способностью специфически лизировать бактерии клебсиелл озены, риносклеромы и пневмонии. Предназначен для лечения заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл: лечение озены, риносклеромы, гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла и носа клебсиеллезной этиологии; инфицированных ран, абсцессов, цистита, пиелонефрита, энтеральных заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл. Применяется также профилактически при обсемененности внутрибольничными штаммами клебсиелл.
Бактериофаг коли (Колифаг) обладает способностью специфически лизировать энтеропатогенные кишечные палочки (E.coli) наиболее значимые в этиологии гнойно-воспалительных заболеваний. Применяют для лечения и профилактики инфекций кожи и внутренних органов, вызванных кишечной палочкой (гнойно-септические заболевания, гнойно-осложненные раны, ожоги, абсцесс, флегмона, фурункулы, карбункулы, гидрадениты, бурситы, тендовагиниты, остеомиелиты, маститы, плевриты, холецистит, проктит, цистит, пиелит, пиелонефрит, эндометрит, кольпит, сальпингоофорит, энтерит, энтероколит, токсикоинфекции); для профилактики колиинфекций.
Бактериофаг колипротейный (Колипротеофаг) обладает способностью специфически лизировать распространенных энтеропатогенных эшерихий и протея (Pr.mirabilis и Pr.vulgaris). Применяется для лечения и профилактики энтероколитов; для лечения кольпитов колипротейной этиологии и других заболеваний, вызванных коли и протейными бактериями (цистит, пиелит, пиелонефрит, эндометрит, сальпингоофорит, энтеральная патология).
Бактериофаг протейный (Протеофаг) обладает способностью специфически лизировать бактерии протея (Pr. mirabilis и Pr. vulgaris). Применяется для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний, вызванных протейными бактериями видов вульгарис и мирабилис (хирургические инфекции, урогенитальная инфекционная патология, энтеральные инфекции); с профилактической целью при свежеинфицированных ранах; при дисбактериозе кишечника.
Бактериофаг сальмонеллезный групп АВСДЕ способен вызывать лизис сальмонелл и близких к ним по антигенной структуре бактерий. Применяют при сальмонеллезе у детей и взрослых: лечение сальмонеллеза, санация реконвалесцентов (бактерионосительство), профилактика сальмонеллезов по эпидпоказаниям.
Бактериофаг синегнойный (псевдомонас аэругиноза) обладает способностью специфически лизировать бактерии псевдомонас аэругиноза. Применяют для лечения и профилактики гнойно-воспалительных заболеваний различных органов, вызванных синегнойной палочкой (заболевания уха, горла, носа, дыхательных путей и легких, хирургические, урогенитальные, энтеральные инфекции, септические заболевания, гнойно-воспалительные заболевания новорожденных), а также дисбактериозов; с профилактической целью для обработки послеоперационных и свежеинфицированных ран; для профилактики внутрибольничных инфекций.
Бактериофаг стафилококковый (Стафилофаг) обладает способностью лизировать стафилококковые бактерии, выделенные при гнойных инфекциях. Применяется для лечения и профилактики гнойных инфекций кожи, слизистых, висцеральных органов, вызванных стафилококковыми бактериями (синусит, отит, ангина, фарингит, ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, плеврит, гнойные раны, инфицированные ожоги, абсцесс, флегмона, фурункул, карбункул, гидраденит, панариций, парапроктит, мастит, бурсит, остеомиелит, уретрит, цистит, пиелонефрит, кольпит, эндометрит, сальпингоофорит, гастроэнтероколит, холецистит, омфалит, сепсис), а также при дисбактериозе кишечника.
Бактериофаг стрептококковый (Стрептофаг) обладает способностью лизировать стрептококковые бактерии, выделенные при гнойных инфекциях. Применяется для лечения и профилактики гнойных инфекций кожи, слизистых, висцеральных органов, вызванных стрептококками (синуситы, отит, ангина, тонзиллит, фарингит, ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, плеврит, нагноения ран, гнойносложные ожоги, абсцесс, флегмона, фурункул, карбункул, гидраденит, панариций, парапроктит, мастит, бурсит, тендовагинит, остеомиелит, уретрит, цистит, пиелит, пиелонефрит, кольпит, эндометриг, сальпингоофорит, гастроэнтероколит, холецистит, омфалит, пиодермия, сепсис), а также при дисбактериозе кишечника.
Интести-бактериофаг обладает способностью специфически лизировать шигеллезные, сальмонеллезные, стафилококковые и энтерококковые бактерии, энтеропатогенную кишечную палочку, протей, псевдомонас аеругиноза. Применяется для лечения и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта, вызванных чувствительными микроорганизмами: бактериальной дизентерии, сальмонеллеза, брюшного тифа, паратифа, дисбактериозов, энтероколита, колита, диспепсии.
Пиобактериофаг комбинированный (Пиополифаг) способен лизировать стафилококки, стрептококки (в т.ч. энтерококки), протея (мирабилис и вульгарис), синегнойную (псевдомонас аэругиноза) и кишечную палочки. Предназначен для профилактики и лечения гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла, носа, пазух носа, дыхательных путей, легких; хирургических инфекций (нагноения, абсцесс, флегмона, остеомиелит, перитонит); урогенитальных инфекций (уретрит, цистит, пиелонефрит); гинекологических инфекций (кольпит, эндометрит, сальпингоофорит); энтеральных инфекций (гастроэнтероколит, холецистит, дисбактериоз); гнойно-септических заболеваний новорожденных.
Пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг) обладает способностью специфически лизировать стафилококки, стрептококки (в т.ч. энтерококки), эшерихию коли, протея (мирабилис и вульгарис), псевдомонас аэругиноза и клебсиеллу пневмония. Предназначен для профилактики и лечения различных форм гнойно-воспалительных и энтеральных заболеваний: гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла, носа, дыхательных путей, легких и плевры; хирургических, урогенитальных и энтеральных инфекций; генерализированных септических заболеваний, в т.ч. гнойно-септических заболеваний новорожденных и детей грудного возраста.
Пиобактериофаг комплексный жидкий представляет собой смесь фаголизатов стафилококков, стрептококков, энтерококков, эшерихий коли, протея (мирабилис и вульгарис), псевдомонас аэругиноза и клебсиелл (пневмония и окситока). Применяется для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний: заболеваний уха, горла, носа, дыхательных путей и легких; хирургических инфекций; урогенитальных инфекций; энтеральных инфекций; генерализованных и септических заболеваний; гнойно-воспалительных заболеваний новорожденных; для обработки послеоперационных и свежеинфицированных ран.

В новости:
Бактериофаги

Бактериофа́ги (фаги ) (от

Константин Мирошников

Феликс Хьюберт Д’Эрель (Fйlix Hubert d’Hйrelle) французский и канадский микробиолог. Открыл бактериофаги. Детально описал бактериофагию. Предложил использовать бактериофаги для лечения инфекционных заболеваний.

Д’Эрель родился в Монреале, Квебеке (Канада) в 1873 году в семье французских эмигрантов. После смерти отца семья переехала в Париж, где Д’Эрель закончил среднюю школу. Другого образования он не получил, и всю жизнь занимался самообразованием. Д’Эрелль всегда был охвачен страстью к путешествиям: в 16 лет он объездил пол-Европы на велосипеде, в 17 путешествовал по Южной Америке. Эта склонность к перемене мест владела ученым до конца дней - он работал по всему миру. В возрасте 24 лет Д’Эрелль с семьей переехал в Канаду. Для заработка он изучал процессы изготовления шнапса из кленового сиропа, а в свободное время устроил у себя дома лабораторию и занимался микробиологией. Одно время он работал как санитар в геологической экспедиции в Лабрадоре, не имея никакой медицинской степени или реального опыта. В попытке решить финансовые проблемы он уехал с семьей в Гватемалу, получив должность бактериолога при столичной больнице. Там, помимо основной деятельности, Д’Эрелль изучал вопрос о получении виски из бананов. Этот опыт помог ему получить новую работу: мексиканское правительство пригласило его заняться темой «Шнапс из агавы». Мексиканцы послали Д’Эрелля в Париж, наблюдать за изготовлением станков для шнапсового завода, но все свободное время он проводил в крупнейшем научном центре - Институте Пастера, работая волонтером, без оплаты. Он так увлекся, что бросил агавы и шнапс, и в 1911 г перевез семью из Мексики в Париж. Перед этим, в этом же году, он еще раз съездил в Мексику, где выделил микроорганизмы из трупов саранчи, массовая гибель которой от неизвестной болезни наблюдалась на полуострове Юкатан.

Выделенный организм, названный Coccobacillus acridiorum, Д Эрелль размножил и испытал против саранчи в Гватемале, Аргентине и Тунисе. То было не очень удачное, но первое в истории использование биологического способа борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Эта работа впервые привлекла внимание к Д’Эреллю в ученом сообществе. В 1912 и 1913 году он снова пытался использовать Coccobacillus acridiorum для борьбы с саранчой в Аргентине. После первой мировой войны Д’Эрелль занялся темой, которая сделала его знаменитым. Изучая бактерии, вызывающие дизентерию, он обнаружил инфекционный агент, который вызывал их гибель - лизис. Д’Эреллю удалось наладить его размножение: бактерии, зараженные им, погибали, а количество агента увеличивалось. Д’Эрелль предложил для агента название - «бактериофаг» - пожиратель бактерий.

Д’Эреллю принадлежит также идея использовать бактериофаги для лечения бактериальных заболеваний. В 1919 году Д’Эрелль успешно вылечил фагом первого пациента. В то время еще не было антибиотиков, так что любая попытка найти лекарство от бактерий имела огромное значение. Начался настоящий бум фаговой терапии. В 1920 году Д’Эрелль ездил в Индокитай с целью исследовать холеру и чуму. В это время он все еще работал в Институте Пастера в качестве волонтера. В 1921 году ему удалось издать монографию о бактериофагах. Известность его росла и в 1925 году он, наконец, получил звание почетного доктора Лейденского университета и медаль Левенгука. Однако в Лейденском университете ему предложили лишь временную позицию, и когда срок ее истек, Д’Эрелль уехал бороться с чумой и холерой в Египет. В Египте Д’Эрелль с успехом использовал фаги, которые он собрал у зараженных чумой крыс во время посещения им в 1920 году Индокитая, на зараженных чумой людях. Основываясь на его результатах, Великобритания начала обширную кампанию против чумы.

Затем Д’Эрелль выделил и использовал бактериофаги для лечения холеры в Индии. В 1928 году Д’Эрелль становится профессором в Йельском университете в Нью-Хейвене (США). Тем временем европейские и американские фармацевтические компании наладили производство бактериофагов в медицинских целях и обещали всем фантастические эффекты. Противодействуя им, Д’Эрелль создал французскую компанию, производящую фаги. Однако все компании столкнулись с технологическими проблемами производства. Кроме того, неправильные диагнозы часто приводили к использованию неправильного вида фагов. Все это привело к тому, что научное сообщество отвернулось от Д’Эрелля. К тому же Д’Эрелль имел непростой характер и нажил себе много врагов.

В сложившейся ситуации он принял приглашение И. В. Сталина, в 1934 году приехал в Советский Союз и обосновался в Тифлисе, у знакомого ему по пастеровскому институту грузинского ученого Г. Элиава. В Тбилиси он участвовал в создании НИИ бактериофага (впоследствии НИИ вакцин и сывороток). Д’Эрелль уже начал строить себе дом в Тбилиси, но в 1939 году Г. Элиава был репрессирован, и Д’Эрелль, который, по практике того времени должен был быть неминуемо расстрелян в числе друзей Г. Элиава, чудом успел уехать во Францию и спасти семью.

Тем временем начался век антибиотиков, и фаговая терапия на Западе была почти забыта: фаги гораздо дороже и сложнее в производстве чем, например, пенициллин. Лишь в Советском Союзе, особенно в Грузии велись работы по культуре фага - вплоть до наших дней. Д’Эрелль пережил немецкую оккупацию во Франции и умер в Париже 22 февраля 1949 года, практически забытый как ученый. Но имя Д’Эрелля упомянуто в особом списке людей, кому следовало бы присудить Нобелевскую премию. А интерес к фаговой терапии в последнее время вновь возрастает в связи проблемой устойчивости микроорганизмов к антибиотикам.

В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 1015. Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет.

Бактериофаг

Таким образом, бактериофаги — самые малоизученные существа в нашей биосфере. Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales — хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции.

Можно сказать, что бактериофаг — это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки. С этого момента начинается инфекционный цикл. Его дальнейшие этапы состоят из переключения механизмов жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножение его генома, построение множества копий вирусных оболочек, упаковки в них ДНК вируса и, наконец, разрушение (лизис) хозяйской клетки.

Бактериофаг сокращаясь впрыскивается свою ДНК в бактерию

Помимо постоянного эволюционного соревнования механизмов защиты у бактерий и нападения у вирусов, причиной сложившегося равновесия можно считать и то, что бактериофаги специализировались по своему инфекционному действию. Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно — растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно.

Если потенциальных жертв маловато или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, зачастую внедряясь в бактериальный геном.

В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами — организмами без клеточных ядер.

Все эти молекулярные тонкости не были известны во втором десятилетии ХХ века, когда были открыты «невидимые инфекционные агенты, уничтожающие бактерий». Но и без электронного микроскопа, с помощью которого в конце 1940-х впервые удалось получить изображения бактериофагов, было понятно, что они способны уничтожать бактерии, в том числе и болезнетворные. Это свойство было незамедлительно востребовано медициной.

Бактериофаг

Первые попытки лечения фагами дизентерии, раневых инфекций, холеры, тифа и даже чумы были проведены достаточно аккуратно, и успех выглядел вполне убедительно. Но после начала массового выпуска и использования фаговых препаратов эйфория сменилась разочарованием. О том, что такое бактериофаги, как производить, очищать и применять их лекарственные формы, было известно еще очень мало. Достаточно сказать, что по результатам предпринятой в США в конце 1920-х годов проверки во многих промышленных фагопрепаратах собственно бактериофагов вообще не оказалось.

Проблема с антибиотиками

Вторую половину ХХ века в медицине можно назвать «эрой антибиотиков». Однако еще первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг в своей нобелевской лекции предупреждал, что устойчивость микробов к пенициллину возникает довольно быстро. До поры до времени антибиотикоустойчивость компенсировалась разработкой новых типов противомикробных лекарств. Но с 1990-х годов стало ясно, что человечество проигрывает «гонку вооружений» против микробов.

Виновато прежде всего бесконтрольное применение антибиотиков не только в лечебных, но и в профилактических целях, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и быту. В результате устойчивость к этим препаратам начала вырабатываться не только у болезнетворных бактерий, но и у самых обычных микроорганизмов, живущих в почве и воде, делая из них «условных патогенов».

Такие бактерии комфортно существуют в медицинских учреждениях, заселяя сантехнику, мебель, медицинскую аппаратуру, порой даже дезинфицирующие растворы. У людей с ослабленным иммунитетом, каких в больницах большинство, они вызывают тяжелейшие осложнения.

Неудивительно, что медицинское сообщество бьет тревогу. В прошедшем, 2012 году гендиректор ВОЗ Маргарет Чен выступила с заявлением, предсказывающим конец эры антибиотиков и беззащитность человечества перед инфекционными заболеваниями. Впрочем, практические возможности комбинаторной химии — основы фармакологической науки — далеко не исчерпаны. Другое дело, что разработка противомикробных средств — очень дорогой процесс, не приносящий таких прибылей, как многие другие лекарства. Так что страшилки о «супербактериях» — это скорее предостережение, побуждающее людей к поискам альтернативных решений.

На медицинской службе

Вполне логичным выглядит возрождение интереса к использованию бактериофагов — естественных врагов бактерий — для лечения инфекций. Действительно, за десятилетия «эры антибиотиков» бактериофаги активно служили науке, но не медицине, а фундаментальной молекулярной биологии. Достаточно упомянуть расшифровку «триплетов» генетического кода и процесса рекомбинации ДНК. Сейчас о бактериофагах известно достаточно, чтобы обоснованно выбирать фаги, подходящие для терапевтических целей.

Фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, показывает процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli

Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество. Прежде всего — это их несметное количество. Хотя изменять генетический аппарат бактериофага тоже намного проще, чем у бактерии, и тем более — у высших организмов, в этом нет необходимости. Всегда можно подобрать что-то подходящее в природе. Речь идет скорее о селекции, закреплении востребованных свойств и размножении нужных бактериофагов.

Это можно сравнить с выведением пород собак — ездовых, сторожевых, охотничьих, гончих, бойцовых, декоративных… Все они при этом остаются собаками, но оптимизированы под определенный вид действий, нужных человеку. Во-вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека.

В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.

Две стороны медали

К сожалению, недостатков у медицинских бактериофагов тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства — высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала.

Поэтому для нынешних фаговых препаратов нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же микробом, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными.

Для максимально эффективного применения бактериофага необходима точная диагностика патогенного микроба, вплоть до штамма. Самый распространенный сейчас метод диагностики — культуральный посев — занимает много времени и требуемой точности не дает. Быстрые методы — типирование с помощью полимеразной цепной реакции или масс-спектрометрии — внедряются медленно из-за дороговизны аппаратуры и более высоких требований к квалификации лаборантов. В идеале подбор фагов-компонентов лекарственного препарата можно было бы делать против инфекции каждого конкретного пациента, но это дорого и на практике неприемлемо.

Другой важный недостаток фагов — их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания инфекционности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто.

Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение — проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, — на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника — то проблем не возникает.

Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги бессильны и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может.

Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен.

Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в противомикробной терапии — перспективное направление. Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями.

Бактериофаги и иммунитет

Поскольку бактериофагов в природе несметное количество и они постоянно попадают в организм человека с водой, воздухом и пищей, то иммунитет их просто игнорирует. Существует даже гипотеза о симбиозе бактериофагов в кишечнике, регулирующем кишечную микрофлору. Добиться какой-то иммунной реакции можно лишь при длительном введении в организм больших доз фагов.

Но таким образом можно добиться аллергии на почти любые вещества. И наконец, очень важно, что бактериофаги недороги. Разработка и производство препарата, состоящего из точно подобранных бактериофагов с полностью расшифрованными геномами, культивированных по современным биотехнологическим стандартам на определенных штаммах бактерий в химически чистых средах и прошедших высокую очистку, на порядки дешевле, чем современных сложных антибиотиков.

Это позволяет быстро приспосабливать фаготерапевтические препараты к меняющимся наборам патогенных бактерий и применять бактериофаги в ветеринарии, где дорогие лекарства экономически не оправданы.

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты 5 , морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Рис. 2. Строение бактериофага

1 – головка, 2 – хвост, 3 – нуклеиновая кислота, 4 – капсид, 5 – «воротничок», 6 – белковый чехол хвоста, 7 – фибрилла хвоста, 8 – шипы, 9 – базальная пластинка.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 – 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал – одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой – капсидом, сохраняющим геном вне клетки.

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеров белка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка. Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные. Хвост представляет собой белковую трубку - продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками

Рис. 3. Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние иРНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс - созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц.

Полужидкие среды содержат гелеобразующее вещество в низкой (0,3 – 0,7 %) концентрации и имеют мягкую желеподобную консистенцию. Такие среды пригодны для изучения подвижности и хемотаксиса клеток, культивирования микроаэрофилов.

Сыпучие среды представляют собой массу в той или иной степени измельченного и увлажненного сырья (чаще всего, растительного). Основное их назначение – использование в пищевой промышленности (получение соевого соуса или рисовой водки), сельском хозяйстве (силосование кормов) и т. д. В бактериологической практике чаще всего используются сухие питательные среды, которые получают в промышленных масштабах – это триптические гидролизаты дешевых непищевых продуктов (рыбные отходы, мясокостная мука, технический казеин) с добавлением микробиологического агара. Сухие среды являются достаточно дешевым сырьем, могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке, имеют относительно стандартный состав, на их основе быстро и легко готовить питательные среды.

Положение микроорганизмов в системе живого мира

В природе имеются три царства: животные, растения и протисты. Между животными и растениями есть существенные различия: в способе питания (животные – гетеротрофы, растения – автотрофы), по строению клетки и клеточных оболочек, способности к активному передвижению, способности синтезировать определенные вещества.

Царство протистов – главным образом одноклеточные.

В соответствии с современными принципами классификации, все протисты в зависимости от строения клетки, делятся на эукариотические (истинноядерные) и прокариотические (доядерные). К эукариотическим микроорганизмам относятся водоросли, грибы и простейшие, к прокариотическим – бактерии. Выделяют особое царство – вирусы.

Т.о., микроорганизмы в таксономическом отношении это очень неоднородная группа, представители которой отличаются друг от друга морфологией, строением, физиологией, типами конструктивного и энергетического метаболизма, а также особенностями питания клетки, но общим их признаком являются малые размеры особей и одинаковая техника изучения.

Перечислим существенные особенности микроорганизмов:

1. Малые размеры их клеток . Это свойство определяет морфологические, физиологические, биохимические и другие особенности микроорганизмов.

2. Высокая метаболическая активность . У микроорганизмов из-за малых размеров очень велико отношение площади поверхности клетки к ее объему, что создает благоприятные условия для активного обмена с внешней средой. Показано, что метаболическая активность микроорганизмов в расчете на единицу биомассы намного выше, чем у более крупных клеток растений и животных.

3. Высокая пластичность их метаболизма .

Во-первых, данное свойство приводит к быстрому приспособлению к меняющимся условиям окружающей среды. Для микроорганизмов характерно большее разнообразие ферментных систем и более мобильные способы регуляции обмена веществ, чем для макроорганизмов. Из-за малых размеров, клетки микроорганизмов могут вместить в себя только несколько сотен тысяч белковых молекул. Поэтому ненужные в данных условиях существования ферменты не могут содержаться про запас в клетках микроорганизмов. Они синтезируются только тогда, когда соответствующее питательное вещество (субстрат) появляется в среде. Такие ферменты называются индуцибельными , они могут составлять до 10 % общего белка, содержащегося в клетке в данный момент времени.

Во-вторых, следствием высокой пластичности метаболизма микроорганизмов является, по определению В. И. Вернадского, их «всюдность». Микроорганизмы можно обнаружить в арктических областях, горячих источниках, высоких слоях атмосферы, шахтах с большим содержанием сероводорода и этим они отличаются от всех растений и животных, которые часто обитают лишь на отдельных континентах или в географических зонах.

4. Способность к быстрому размножению . В оптимальных условиях, например, бактерии Escherichia coli могут делиться каждые 20 мин.

5. Морфологически слабо дифференцированы . Среди них можно различить лишь ограниченное число форм. В основном это либо сферические формы, либо прямые и изогнутые палочки.Отсутствует дифференцировка на ткани и органы. Это также делает их непохожими на растения и животные.

6.Огромный контраст между внешним морфологическим единообразием и чрезвычайным многообразием метаболических процессов. В то время как животные и растения нуждаются в молекулярном кислороде, многие группы прокариот способны жить без доступа воздуха в анаэробных условиях, получая необходимую для роста энергию в результате брожения или анаэробного дыхания. Другие группы прокариот обладают способностью использовать энергию света и строят нужные им вещества либо из органических соединений, либо из углекислоты (двуокиси углерода). Некоторые бактерии могут получать энергию путем окисления различных неорганических соединений или элементов. Среди бактерий широко распространена также способность к фиксации молекулярного азота.

Вирусология

Вопрос 1. Открытие бактериофагов, бактериофагия, классификация бактериофагов, особенности взаимодействия с клеткой вирулентных и умеренных фагов, три состояния бактериофага

Бактериофаги (или просто фаги) − вирусы бактерий.

Бактериофагия – процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся очень часто их разрушением (от лат. bacteriophaga – пожирающий бактерии).

Явление бактериофагии открыл Ф. Туорт. В 1915 г. он наблюдал «остекленение» (лизис) колоний белого стафилококка. Полученный Туортом фильтрат биомассы таких колоний вызывал аналогичный эффект у свежевыросших нормальных колоний, а на газоне агаровых культур стафилококка вызывал появление точечных прозрачных (стерильных) участков.

Явление бактериофагии наблюдали многие ученые, но приоритет открытия фагов (1916) принадлежит Ф. Д"Эреллю – канадскому ученому, работавшему в Париже в Институте Пастера. Феликс Д"Эрелль задумался над вопросом: почему возбудитель дизентерии, высевающийся в ее начале в большом количестве, в конце заболевания очень часто перестает выделяться? Ученый к свежей бульонной культуре дизентерийной палочки стал добавлять по нескольку капель фильтрата испражнений больного. После одного из таких посевов Д"Эрелль обнаружил агент, способный разрушать дизентерийные бактерии. При добавлении к мутной бульонной культуре он вызвал ее просветление, а при добавлении к культуре, засеянной на плотную среду, появлялись прозрачные (стерильные) пятна - колонии. Способность вызывать такие пятна и размножаться при повторных посевах дали основание считать его живым корпускулярным агентом. Д"Эрелль назвал его Bacteriophagum intestinale, т. е. выделенный из кишечника пожиратель бактерий.

Последующие наблюдения показали, что бактериофаги распространены повсеместно. Они встречаются всюду, где есть бактерии - в почве, воде, кишечном тракте человека и животных, гнойных выделениях и т. п. Особенно много фагов в сточных водах; из этого источника можно выделить практически любой фаг.

Классификация бактериофагов

Фаги, как и вирусы позвоночных, беспозвоночных и растений, по содержанию нуклеиновых кислот подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие, а по характеру взаимодействия с бактериями – на вирулентные и умеренные с полноценным и дефектным геномами.

По спектру действия на бактерии фаги подразделяются на

− поливалентные , лизирующие бактерии нескольких видов;

− монофаги , лизирующие бактерии только одного вида;

− типоспецифические фаги (типовые, Т-фаги), которые избирательно лизируют отдельные варианты бактерий внутри вида.

По способности вызывать инфекцию различают фаги инфекционные , т. е. способные вызвать разные формы фаговой инфекции, и неинфекционные (вегетативные), или незрелые фаги, находящиеся еще в стадии размножения. В свою очередь инфекционные фаги разделяют на покоящиеся (находящиеся вне клетки), вирулентные − способные вызвать продуктивную форму инфекции, и умеренные фаги − способные вызывать не только продуктивную, но и редуктивную фаговую инфекцию.

По размерам различают фаги мелкие, средние и крупные. Чем крупнее фаги, тем больше у них генов и сложнее их жизненный цикл. К самым маленьким относятся фаги М13 и φX174.

Выделяют пять основных морфологических типов бактериофагов:

─ тип I − ДНК-содержащие нитевидные фаги, лизирующие бактерии, содержащие F-плазмиды;

─ тип II − фаги, состоящие из головки и рудимента хвоста. Геном большинства из них образован молекулой РНК и лишь у фага φX174- однонитевой ДНК;

─ Типа III − фаги, имеющие короткий хвост (например, Т-фаги 3 и 7);

─ Тип IV − фаги с несокращающимся хвостом и двухнитевой ДНК (например, Т-фаги 1 и 5);

─ Типа V − фаги, имеющие ДНК-геном, сокращающийся чехол хвоста, который заканчивается базальной пластиной (например, Т-фаги 2 или 4).

Типичный бактериофаг может существовать в трех состояниях: профага, вегетативного фага и зрелого фага. В зрелом состоянии фаги (зрелый фаг) существуют вне клетки – хозяина, метаболически они инертны. После адсорбции на клетке-хозяине часть фаговой частицы проникает внутрь клетки, где начинает размножаться. Такая размножающаяся внутри клетки частица отличается во многих отношениях от зрелого фага; ее называют вегетативным фагом вследствие присущей ей почти безграничной способности к воспроизведению. Умеренные фаги, характеризуются способностью существовать в третьем состоянии – в состоянии профага , когда фаг вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом. Таким образом, профаг – внутриклеточное состояние фага в условиях, когда его литические функции подавлены.

Вопрос 2. Пути передачи вирусов животных и человека (вертикальная и горизонтальная передача), особенности эпидемиологии вирусных инфекций (источники инфекции, пути проникновения вирусов), классификация вирусных инфекций, эпидемический процесс

Экологическая ниша вирусов – это многокомпонентная система взаимосвязанных элементов, включающая клетку, организм, популяцию хозяина, переносчиков, другие вирусы и внешнюю среду. Для сохранения вируса как биологического вида необходима его последовательная передача от хозяина к хозяину. Передача происходит по горизонтальному и вертикальному направлениям, что имеет место не только в популяциях человека и животных, но и среди бактерий, насекомых, растений, грибов.

Горизонтальная передача – рассеивание возбудителей среди восприимчивых хозяев с использованием различных механизмов и путей, во многом определяемых средой обитания и особенностями жизнедеятельности организма-хозяина.

Вертикальная передача – это передача возбудителя от родителей потомству, которая также может осуществляться различными путями, и предполагает сохранение вируса в ряду поколений.

Бактериофаги в природных условиях встречаются в тех местах, где есть чувствительные бактерии (в воде, почве, выделениях человека и животных), которые инфицируются вирусом при случайных контактах и распространяются водными потоками или путями, используемыми хозяином. Применение бактериофагов в качестве лечебных препаратов значительно увеличило интенсивность циркуляции вирусов бактерий в биосфере. Возможно распространение бактериофагов воздушным путем, что создает определенные трудности при работе с бактериальными культурами в научно-исследовательских лабораториях.

Вирусы насекомых инфицируют хозяина в процессе его питания и размножения. Различают трасспермальную, трансовариальную и трансстадийную (в процессе метаморфоза) передачи вируса. Распространяются вирусы в процессе миграций насекомых.

Распространение вирусов позвоночных осуществляется с использованием механизмов, которые реализуются различными путями, и часто включают внешнюю среду и промежуточных хозяев вируса. Важную роль в распространении вирусов играют миграционные процессы, наблюдаемые среди людей и животных.

Распространение вирусов в человеческой популяции имеет свои особенности. В соответствии с четырьмя основными типами локализации возбудителя в организме (дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кровь, наружные покровы) выделены несколько механизмов передачи вирусов.

Трансмиссивный механизм – передача с помощью биологических переносчиков. При любом варианте такой передачи вирус черпается переносчиком из внутренних сред донора и внедряется во внутреннюю среду реципиента.

Парентеральный механизм – передача вирусов через кровь. Вирусы, циркулирующие в крови, могут передаваться в процессе переливаний крови, при использовании загрязненных шприцев и других медицинских инструментов (искусственный путь), в процессе сексуальных контактов (половой путь) и другими путями.

Алиментарный (энтеральный) механизм – вирус проникает через слизистые оболочки органов пищеварения. Разновидностью алиментарного механизма является фекально-оральный механизм передачи вируса.

Аэрогенный механизм –входными воротами инфекции являются слизистые органов дыхания. Реализуется воздушно-капельным или пылевым путем.

Контактный механизм – реализуется через кожные покровы. Такой механизм передачи могут использовать очень немногие вирусы. Так, например, вирус бешенства может проникать в организм животного и человека при ослюнении кожных покровов. Слюна собак содержит гиалуронидазу, которая облегчает проникновение вируса в кровь через кожу.