Золотистый стафилококк и стафилококковый бактериофаг из 2D в 3D

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Немного о VR

В видео есть часть, где представлена VR-работа. Чтобы лучше понять, что где находится — прочитайте, пожалуйста, описание ниже:

1. Для удобства рассмотрения внутренних процессов, происходящих в бактериальной клетке, клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана сделаны прозрачными.
2. В цикле репродукции вируса рассматривается один вид бактериофага. Это стафилококковый бактериофаг 80α (альфа).
3. Процессы репликации, трансляции и транскрипции упрощены, и для лучшего ви́дения этих процессов они немного разнесены в пространстве.

Золотистый стафилококк

Стафилококки — грамположительные и не спорообразующие кокки, которые образуют пары, короткие цепочки или гроздья. Род Staphylococcus содержит много видов, которые отделяются друг от друга на основе продукции фермента коагулазы [1].

Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) — коагулазоположительный вид, является одним из самых вирулентных видов.

Вирулентность (от лат. virulentus — «ядовитый») степень способности инфекционного агента (штамма микроорганизма или вируса) вызывать заболевание или гибель организма.

Золотистый стафилококк — часто безвредный обитатель эпителия кожи и слизистых оболочек человека, но также связан с серьезными системными и местными инфекциями [2] и является одной из наиболее распространенных причин пищевых инфекций во всем мире. S. aureus производит 15 энтеротоксинов.

Энтеротоксины бактериальные токсины, которые вызывают секрецию жидкости из клеток кишечника.

Борьба с золотистым стафилококком

Борьба с бактериями велась издавна. Люди пробовали лечить раны растениями. И методом проб и ошибок подбирали нужные противомикробные лекарства [3].

Однако настоящая борьба с бактериями началась после открытия Александром Флемингом пенициллина в 1928 году. А уже в 1929 году вышла статья Флеминга в British Journal of Experimental Pathology. Хотя до Флеминга пенициллин «открывали» уже несколько раз, но ученые того времени всего лишь писали доклады, делали заметки, но не публиковали результаты в научных журналах [4]. Открытый гриб убивал стафило- и стрептококков и даже дифтерийную палочку [5].

Уже в 1940 году появились первые сведения об устойчивости бактерий к пенициллину.

Бактериофаг стафилококковый жидк 100мл фл вн

Способ применения и дозы: Препарат разрешено применять у новорожденных и детей всех возрастов. Препарат вводится в очаг инфекции. Кратность введений и их размер устанавливают с помощью определения клинической формы заболевания, характера инфекционного очага и стандартных рекомендаций. Средняя длительность лечения составляет 5-15 дней. При случаях рецидивов возможно проведение дополнительных курсов лечения. Инструкция по применению бактериофага стафилококкового для детей и для взрослых несколько отличается. Рекомендации по применению препарата для детей приведены в конце раздела.

Жидкий фаг разрешено применять местно в виде примочек, орошения или тампонирования в объеме до 200 мл учитывая размеры участка поражения. Также для местного применения служит мазь.

Терапию гнойно-воспалительных ограниченных поражений целесообразно проводить как местным, так и пероральным способом в течении 1-4 недель.

При гнойно-воспалительных поражениях горла, уха или носа препарат применяют для полоскания, закапывания, промывания и введения смоченных турунд по 2-10 мл до трех раз в день.

При карбункулах и фурункулах жидкий бактериофаг инъецируется непосредственно в очаг или вокруг него, ежедневно по 0,5-2 мл. Всего за курс лечения производят до 5 инъекций.

Лечение хронических остеомиелитов осуществляют вливанием препарата в рану сразу после хирургической обработки.

При абсцессах бактериофаг инъекционно вводится в полость, опустошенного от гноя очага. При вскрытии абсцесса в рану вводят тампон, смоченный препаратом.

Лечение глубокого пиодермита осуществляют произведением внутрикожных инъекций средства в одно место по 0,1-0,5 мл или в несколько мест в суммарной дозе до 2 мл. Введения производят каждые 24 часа, всего 10 инъекций.

Для введения в брюшную, плевральную, суставную полости используют капиллярный дренаж, вводят до 100 мл бактериофага через день. Всего 3-4 таких введения.

При циститах средство вводят в мочевой пузырь с помощью катетера.

При гнойных бурситах, плевритах или артритах препарат вводят в полость, предварительно опустошенную от гноя по 20 мл через день. Курс лечения составляет 3-4 введения.

Также Стафилококковый бактериофаг используют перорально в виде таблеток при лечении урогенитальных инфекций (цистита, пиелонефрита, пиелита, сальпингоофорита, эндометрита), кишечных инфекций и иных заболеваний, вызванных стафилококком.

Как применять Бактериофаг стафилококковый при кишечных стафилококковых поражениях и дисбактериозе кишечника: препарат используют перорально внутрь натощак трижды в сутки за 2 часа до еды; ректально в виде свечей или клизм препарат назначают один раз вдень. Лечение проводят 7-10 дней.

Бактериофаг

В 1919 году, еще до обнаружения пенициллина, Феликс Д’Эрелль открыл совершенно другой метод борьбы с бактериями. Но потом он так и не смог конкурировать с антибиотиками. Речь идет о бактериофаговой терапии.

Бактериофаги (фаги) — это вирусы, которые используют для размножения только прокариотические клетки. Эти вирусы встречаются в природе повсеместно [6]. S. aureus был одним из первых организмов, использованных для демонстрации существования бактериофага [2].

В 1920–1940-е годы проводили множество исследований по клиническому применению бактериофагов, но стабильных результатов получено не было. На Западе от бактериофаговой терапии начали отказываться [7].

Борьба золотистого стафилококка и бактериофага

Сейчас фаговые препараты представляют собой смеси нескольких бактериофагов. Мы остановимся на одном из стафилококковых фагов.

Фаг 80α — умеренный бактериофаг лямбда семейства Siphoviridae с геномом в виде двухцепочечной ДНК. 80α способен к генерализованной трансдукции, а также может выступать в качестве помощника для мобилизации островков патогенности SaPI [2], которые, как было показано, кодируют такие факторы вирулентности, как токсины синдрома токсического шока и коагулаза [1].

Как и у других бактериофагов, капсид 80α собирается в виде пустого предшественника — прокапсида. Горсти фаговой ДНК упаковываются в прокапсиды через портальную вершину в АТФ-зависимом процессе, который требует малых и больших субъединиц фермента терминазы. Упаковка ДНК сопровождается расширением капсида и структурной перестройкой оболочки.

Для бактериофаговой терапии рекомендуется использовать те бактериофаги, которые идут по литическому пути развития (с разрывом клетки).

Бактериофаговые препараты

Сейчас с развитием современных методов генной инженерии и молекулярной биологии бактериофаговая терапия оживает в новых исследованиях. И на данный момент бактериофаговая терапия применяется очень осторожно и строго контролируемо, во избежание повторения истории с антибиотиками.

Однако не везде соблюдаются такие строгие стандарты. В Западной Европе после открытия антибиотиков от использования бактериофагов довольно быстро отказались. В Восточной Европе, несмотря на отсутствие крупных и контролируемых клинических испытаний, они оставались относительно популярным лечением в XX веке [8].

В СССР продолжали изучение бактериофагов. Это привело к тому, что в странах постсоветского пространства накопилась большая их коллекция. Сейчас, когда западные страны только начинают присматриваться к бактериофаговой терапии для лечения золотистого стафилококка и выписывают их заболевшему человеку в редких случаях под строгим наблюдением врача [9], в России бактериофаги в качестве лекарственного препарата используют довольно активно. И могут выписывать такие препараты «с легкой руки» при том, что их эффективность не доказана [10–16]: большинство российских исследований бактериофагов ограничено 30–40 участниками — такие исследования не являются доказательными. К сожалению, такое халатное использование препаратов может привести к увеличению случаев резистентности бактерий.

Очень важно относиться к бактериофагам с особой осторожностью. Иначе в скором времени мы увидим новость «Бактерии резистентны к бактериофаговой терапии».

Бактериофаг стафилококковый (Bacteriophagum Staphylococcum)

Препарат используют для приема внутрь (че­рез рот), ректального введения, аппликаций, орошений, введения в полости ран, вагины, матки, носа, пазух носа и дренированные полости. Перед употреблением флакон с бактериофагом необходимо взболтать и просмотреть. Препарат должен быть прозрачным и не содержать осадка.

Лечение гнойно-воспалительных заболеваний с локализованными пораже­ниями должно проводиться одновременно как местно, так и приемом препарата внутрь 2-3 раза в день натощак за 1 ч до приема пищи с первого дня заболевания в течение 7-20 дней (по клиническим показаниям).

В случае если до применения бактериофага для лечения ран применялись химические антисептики, рана должна быть тщательно промыта стерильным на­трия хлорида раствором 0,9 %.

В зависимости от характера очага инфекции бактериофаг применяют:

1. В виде орошения, примочек и тампонирования в объеме до 200 мл в зави­симости от размеров пораженного участка. При абсцессе после удаления гнойного содержимого с помощью пункции препарат вводят в количестве меньшем, чем объем удаленного гноя. При остеомиелите после соответствующей хирургической обработки в рану вливают бактериофаг по 10-20 мл.
2. При введении в полости (плевральную, суставную и другие ограниченные полости) до 100 мл, после чего оставляют капиллярный дренаж, через который бактериофаг вводят в течение нескольких дней.
3. При циститах, пиелонефритах, уретритах препарат принимают внутрь. В случае если полость мочевого пузыря или почечной лоханки дренированы, бакте­риофаг вводят через цистостому или нефростому 1-2 раза в день по 20-50 мл в мо­чевой пузырь и по 5-7 мл в почечную лоханку.
4. При гнойно-воспалительных гинекологических заболеваниях препарат вводят в полость вагины, матки в дозе 5-10 мл ежедневно однократно, при кольпи­те — по 10 мл орошением или тампонированием 2 раза в день. Тампоны закладыва­ют на 2 часа.
5. При гнойно-воспалительных заболеваниях уха, горла, носа препарат вво­дят в дозе 2-10 мл 1-3 раза в день. Бактериофаг используют для полоскания, про­мывания, закапывания, введения смоченных турунд (оставляя их на 1 час).
6. При энтеральных инфекциях, дисбактериозе кишечника препарат прини­мают внутрь 3 раза в день за 1 час до приема пищи. Возможно сочетание двукрат­ного приема внутрь с однократным ректальным введением разовой возрастной до­зы бактериофага в виде клизмы после опорожнения кишечника.

Применение бактериофага у детей (до 6 месяцев).

При сепсисе, энтероколите новорожденных, включая недоношенных детей, бактериофаг применяют в виде высоких клизм (через газоотводную трубку, или ка­тетер) 2-3 раза в сутки в дозе 5-10 мл. При отсутствии рвоты и срыгивания возможно применение препарата через рот. В этом случае он смешивается с грудным молоком. Возможно сочетание ректального (в виде высоких клизм) и перорального (через рот) применения препарата. Курс лечения 5-15 дней. При рецидивирующем течении заболевания возможно проведение повторных курсов лечения. С целью профилактики сепсиса и энтероколита при внутриутробном инфицировании или опасности возникновения внутрибольничной инфекции у новорожденных детей бактериофаг применяют в виде клизм 2 раза в день в течение 5-7 дней.

При лечении омфалита, пиодермии, инфицированных ран препарат приме­няют в виде аппликаций ежедневно двукратно (марлевую салфетку смачивают бак­териофагом и накладывают на пупочную ранку или на пораженный участок кожи).