24.Бактериофаги: строение, химический состав, значение

Бактериофаги − это вирусы, поражающие бактерии.

В 1896 г. Н.Ф. Гамалей обработал дистиллированной водой культуру бактерий сибирской язвы и получил вещество, которое при добавлении к свежей культуре этих микроорганизмов растворяло их за 6−12 часов. В 1915 г. американский ученый Туорт описал инфекционную болезнь стафилококков. Он выдвинул гипотезу о фильтрующем вирусе, аналогичном вирусам животных и человека.

В 1917 г. Д. Эрелль (французский ученый), работавший в институте Пастера сделал в печати сообщение об открытии бактериофага. Работая с дезинтерийной палочкой, он обнаружил, что некоторые культуры оказывались стерильными. Этими опытами он доказывал наличие ультравируса бактерий, то есть фага.

Бактериофаги являются наиболее изученными вирусами. Они обнаружены почти у всех бактерий. Фаг состоит из головки 60-100 нм и отростка или хвоста 100-120 нм. Головка имеет кубический тип симметрии и состоит из белковой оболочки (состоящей из ) и заключенной в ней DNK. Отросток состоит из полого стержня, на который нанизан сократительный чехол. На конце стержня имеется базальная пластинка с шипами и нитями (от них зависит адсорбция на клетке хозяина).

Некоторые фаги имеют более простое строение. По своей форме зрелые фаги разделяются на несколько типов:

1. нитевидные;

2. гексогональные;

3. октаэдрические и т.д.

 

 

Химический состав:

40-50% DNK и 50-60% - белки. DNK большинства фагов двухцепочечная. Однако обнаружены и одноцепочечные DNK и двухцепочечная РНК. DNK фагов отличаются от DNK бактерий наличием 5- оксиметилцитозина.

Белки фагов мало изучены, существенных различий в аминокислотном составе не обнаружено. В концевой части отростка обнаружено наличие лизоцима и аденозинтрифосфатазы, вызывающей сокращение отростка. Бактериофаг может существовать в трех состояниях: профаг, вегетативный фаг и зрелый фаг.

 

Зрелые фаги существуют вне клетки хозяина, они инертны, не активны и напоминают споры бактерий. После адсорбции часть фаговой частицы проникает во внутрь бактерии и начинает усиленно размножаться. Такая, размножающаяся внутри клетки фаговая частица называется вегетативным фагом. Этот процесс всегда сопровождается гибелью клетки хозяина.

Некоторые фаги после проникновения внутрь бактериальной клетки вступают с ней в «симбиотические» взаимоотношения и могут находиться в клетке неограниченно долгое время. Такое состояние называется профагом, а бактерии в таком состоянии называются лизогенными. Лизогенные бактерии в природе представляют основной резервуар бактериофагов.

Различают фаги умеренные и вирулентные. В «симбиотические» отношения вступают умеренные фаги. Большинство фагов специфичны, однако есть и поливалентные, которые могут поражать и близкородственные бактерии.

Цикл взаимодействия фага с клеткой разделяться на 4 этапа:

1. адсорбция;

2. внедрение;

3. внутриклеточное размножение;

4. освобождение фага из клетки.

Фаг прикрепляется к клетке хвостовым концом. При этом положительно заряженные аминогруппы фагового белка соединяются с карбоксильными группами белка клеточной стенки. Под действием литического фермента хвостовой части растворяется клеточная стенка, сокращается хвостовой участок и DNK с некоторым количеством белка вливается во внутрь клетки. На поверхности клетки остаются пустые белковые оболочки - тени фагов.

Внутреклеточное размножение начинается с того, что под действием DNK фага изменяется клеточный обмен, начинается синтез фагового материала. Многократно удваиваются нити фаговой DNK . Длительность внутриклеточного размножения от 15 минут до 2 часов. Большое накопление фаговых частиц приводит к разрыву бактериальной клетки и освобождению зрелых фагов.

 

Значение фагов.

1. Фаги являются хорошим материалом для изучения наследственности и изменчивости, фаготерапии, фагопрофилактики инфекционных заболеваний, вопросов экспериментальной онкологии.

2. Приносят вред производствам, основанным на жидкости микроорганизмов (производство вакцин, молочных продуктов, антибиотиков, бактериальных удобрений). Фаги широко применялись во время Великой отечественной войны для лечения газовой гангрены (затем их заменили антибиотиками). На основе специфичности фаговопределяют вид бактерий, чистоту водоёмов. Так, наличие в воде фага кишечной палочки сигнализирует о загрязнении источника. С помощью фага можно определить культуру бактерий от больного.

хорошим материалом для изучения наследственности и изменчивости, фаготерапии, фагопрофилактики

25. Риккетсии и микоплазмы

Грамм-отрицательные, мелкие бактерии. Прокариоты (отсутствие оформленного ядра, отсутствие митохондрий, наличие мезосом). Риккетсии имеют мелкие размеры, по-крайней мере они бывают около 1 мкм. На некоторых стадиях развития могут быть разные формы - бациллярные, нитевидные. Они являются облигатными внутриклеточными паразитами. Все эти стадии измененния формы они проходят внутри клеток. Риккетсии не имеют спор, нет жгутиков - не подвижны. При нахождении их внутри клеток они образуют что-то наподобие капсулы. Кроме основной формы, могут образовывать малые формы. Малые формы образуются в организме человека при неблагоприятных условиях (при иммунной защите). Эти малые формы обеспечивают сохранение их в организме, даже в некоторых случаях до 10 лет, иногда активируются.

Метаболизм. Риккетсии - внутриклеточные паразиты. Существовать и размножаться могут только в живой клетке с активным метаболизмом. На питательной среде конечно же не культивируются. Они являются аутотрофами НАД+, не могут получать это соединение, а должны получать его извне, поэтому не способны к существованию вне клетки. Из клеток это чаще эпителиальные клетки, клетки эндотелия сосудов и макрофагальные клетки.

Переносчиками их являются насекомые. У насекомых они паразитируют в эндотелии сосудов кишечника. У человека поражают самые разные органы и ткани.

Находясь внутри клеток, делятся делением пополам (бинарное деление). Не смотря на очень маленькие размеры, обладают некоторыми антигенами:

• У большинства риккетсий имеет место поверхностно расположенный группоспецифический термостабильный АГ, имеющий липополисахаридную природу. Он является протективным. Перенеся одно риккетсионное заболевание, человек получает защиту от него, но также получает иммунитет и для других риккетсий.

• Термолабильный видоспецифический - расположен в клеточной стенке.

Риккетсии могут иметь общие АГ с достаточно далеко расположенными от них бактерий. Так Proteus имеет такой же АГ, как и у риккетсий. Когда микробиологи не могли выращивать риккетсии, тогда было предложено использовать АГ протея. Этот АГ используется в качестве диагностики. Сейчас риккетсии можно культивировать на питательных средах. Но лучше - в желточном мешке куриного эмбриона (как вирусы).

Резистентность. Большинство риккетсий мало устойчивы во внешней среде в силу того, что они являются внутриклеточными паразитами. При 50*С погибают за несколько минут. При кипячении - мгновенно. Легко поддаются действию антисептиков, дезинфектантам, антибиотикам (тетрациклин).

Патогенность связана с адгезией и инвазией. Они связываются с теми клетками, у которых есть холестерин-содержащий рецептор. После адгезии - эндоцитоз. Риккетсии оказываются в цитоплазме, где в большинстве случаев происходит их размножение. Однако оно может быть и в ядре. При размножении риккетсий гибнет клетка. Происходит это прежде всего в эндотелии мелких сосудов, поэтому характерны кровоизлияния, воспалительные процессы, сыпи. Наиболее опасно когда повреждаются сосуды внутренних органов, серого вещества головного мозга. Токсическое действие - за счёт эндотоксина. Токсин действует по-разному, одно из действий - сосудорасширяющее.

Классификация. Имеется несколько родов, многие названия даны по имени авторов. Изучать их опасно, отмечалось много случаев заражения.

• Ricketsia

• Rochalina

• Coxiella

• Bortenella

• Ehrlichia

Пути передачи. Так как они малоустойчивы во внешней среде, то для передачи требуется переносчик (вши, клещи). Если вши, то заболевание носит эпидемический характер. Если клещи, то эндемический, т.к. клещи тяготеют к определённому ареалу (природная очаговость). Coxiella, которая более устойчива во внешней среде, может передаваться алиментарным, воздушно-капельным путём и вызывать Ку-лихорадку. Человек чаще всего является случайным звеном, попав в очаг, где распространены возбудители. В том случае, когда переносчиком являются вши, то возбудитель вместе с фекалиями попадает на кожу, потом при втирании попадает в кожу и лимфу. Здесь нет укуса, через укус больного человека вши сами получают возбудителя. В тех случаях, когда переносчиками являются клещи, человек получает возбудителя либо через укус, либо посредством втирания. У клещей возбудители находятся в слюнных железах. У них возможна трансовариальная передача. И их можно рассматривать не только как переносчиков, но и как хозяев.

В естественных условиях риккетсиозы наблюдаются только у членистоногих, а также диких и домашних животных. У членистоногих чаще протекает бессимптомно, у животных очень часто даёт летальные исходы. Риккетсиозы делят на антропонозы (болеет только человек) и зоонозы. Антропонозы - только два - вшивый сыпной тиф и волынская лихорадка. Все остальные - эндемические зоонозы с природной очаговостью. Могут передаваться не только клещами (напр. блохами).

Обычно, риккетсиоз - это лихорадочное заболевание, протекающее остро. Характеризуется высыпаниями на коже, васкулитами, тромбоваскулитами. Наиболее опасен эпидемический сыпной тиф, который не имеет очагов распределения. Так как переносчиком является вши, то эти заболевания встречаются во время войны, низкой экологии и гигиены.

Есть заболевание, которое называется рецидивом эпидемического сыпного тифа - оно называется спародический сыпной тиф (болезнь Брилла-Цинсерса). В этом случае риккетсии сохраняются в малой форме и заболевание может проявиться через год, два или 25 лет. Оно будет наблюдаться у старых людей в отсутствие завшивости.

Перенесённые риккетсиозы создают прочный напряжённый иммунитет. Иммунитет является перекрёстным (т.е. перенеся одно инфекционное заболевание, создаётся иммунитет и против других риккетсий). По характеру - антимикробный и антитоксический, в основном гуморальный.

Профилактика. В настоящее время используется атенуированная вакцина против эпидемического сыпного тифа. Есть вакцина против Ку-лихорадки.