Що ви про них знаєте?

Наприкінці ХХ століття стало зрозуміло, що бактерії, безумовно, домінують у біосфері Землі, становлячи понад 90% її біомаси. Кожен вид має безліч спеціалізованих типів вірусів. За попередніми оцінками, число видів бактеріофагів становить близько 10 до 15 ступеня. Щоб зрозуміти масштаб цієї цифри, можна сказати, якщо кожна людина на Землі щодня відкриватиме по одному новому бактеріофагу, то на опис всіх їх знадобиться 30 років. Таким чином, бактеріофаги – найменш вивчені істоти у нашій біосфері. Більшість відомих сьогодні бактеріофагів належить до загону Caudovirales – хвостатих вірусів.

Їхні частинки мають розмір від 50 до 200 нм. Хвіст різної довжини та форми забезпечує приєднання вірусу до поверхні бактерії-господаря, головка (капсид) служить сховищем для геному. Геномна ДНК кодує структурні білки, що формують «тіло» бактеріофага, та білки, які забезпечують розмноження фага всередині клітини в процесі інфекції. Можна сказати, що бактеріофаг – це природний високотехнологічний нанооб'єкт. Наприклад, хвости фагів є «молекулярний шприц», який протикає стінку бактерії і, скорочуючись, впорскує свою ДНК всередину клітини.

Як діє бактеріофаг

Бактеріофаги для розмноження використовують апарат бактеріальної клітини, перепрограмуючи його на виробництво нових копій вірусів. Останній етапцього процесу - лізис, знищення бактерії та звільнення нових бактеріофагів.

Якщо потенційних жертв замало або зовнішні умови не надто підходять для ефективного розмноження фагів, перевагу отримують фаги з лізогенним циклом розвитку. У цьому випадку після впровадження всередину бактерії ДНК фага не відразу запускає механізм інфекції, а до певного часу існує всередині клітини в пасивному стані, часто впроваджуючись в бактеріальний геном. У такому стані профагу вірус може існувати довго, проходячи разом із хромосомою бактерії цикли поділу клітини. І лише коли бактерія потрапляє у сприятливе для розмноження середовище, активується літичний цикл інфекції. При цьому коли ДНК фага звільняється з бактеріальної хромосоми, часто захоплюються і сусідні ділянкибактеріального геному, а їх вміст надалі може перенестися в наступну бактерію, яку заразить бактеріофаг. Цей процес (трансдукція генів) вважається найважливішим засобом перенесення інформації між прокаріотами – організмами без клітинних ядер.

Фотографія, зроблена за допомогою електронного мікроскопа, Показує процес закріплення бактеріофагів (коліфагів T1) на поверхні бактерії E. coli.

Усі ці молекулярні тонкощі були відомі у другому десятилітті ХХ століття, коли було відкрито «невидимі інфекційні агенти, що знищують бактерій». Але і без електронного мікроскопа, за допомогою якого наприкінці 1940-х вперше вдалося отримати зображення бактеріофагів, було зрозуміло, що вони здатні знищувати бактерії, у тому числі хвороботворні. Ця властивість була негайно затребувана медициною. Перші спроби лікування фагами дизентерії, ранових інфекцій, холери, тифу і навіть чуми були проведені досить акуратно, і успіх виглядав цілком переконливо. Але після початку масового випуску та використання фагових препаратів ейфорія змінилася розчаруванням. Про те, що таке бактеріофаги, як виробляти, очищати та застосовувати їх лікарські форми, було відомо ще дуже мало. Досить сказати, що за результатами в США в кінці 1920-х років перевірки в багатьох промислових фагопрепаратах власне бактеріофагів взагалі не виявилося.

Проблема з антибіотиками

Другу половину ХХ століття в медицині можна назвати "ерою антибіотиків". Однак ще першовідкривач пеніциліну Олександр Флемінг у своїй нобелівській лекції попереджав, що стійкість мікробів до пеніциліну виникає досить швидко. До певного часу антибіотикостійкість компенсувалася розробкою нових типів протимікробних ліків. Але з 1990-х років стало зрозумілим, що людство програє «гонку озброєнь» проти мікробів. Винне передусім безконтрольне застосування антибіотиків у лікувальних, а й у профілактичних цілях, причому у медицині, а й у сільському господарстві, харчової промисловостіта побуті.

В результаті стійкість до цих препаратів почала вироблятися не тільки у хвороботворних бактерій, а й у звичайних мікроорганізмів, що живуть у грунті та воді, роблячи з них «умовних патогенів». Такі бактерії комфортно існують у медичних закладах, заселяючи сантехніку, меблі, медичну апаратуру, деколи навіть дезінфікуючі розчини. У людей з ослабленим імунітетом, яких у лікарнях більшість, вони викликають тяжкі ускладнення.

Бактеріофаг – не жива істота, а молекулярний наномеханізм, створений природою. Хвіст бактеріофага - це шприц, який протикає стінку бактерії і впорскує вірусну ДНК, яка зберігається в головці (капсиді) всередину клітини.

Не дивно, що медична спільнота б'є на сполох. Минулого, 2012 року гендиректор ВООЗ Маргарет Чен виступила із заявою, яка передбачає кінець ери антибіотиків і беззахисність людства перед інфекційними захворюваннями. Втім, практичні можливості комбінаторної хімії — основи фармакологічної науки далеко не вичерпані. Інша річ, що розробка протимікробних засобів — дуже дорогий процес, який не приносить таких прибутків, як багато інших ліків. Так що страшилки про «супербактерії» — це радше застереження, що спонукає людей шукати альтернативні рішення.

На медичній службі

Цілком логічним виглядає відродження інтересу до використання бактеріофагів – природних ворогів бактерій – для лікування інфекцій. Справді, за десятиліття «ери антибіотиків» бактеріофаги активно служили науці, але не медицині, а фундаментальній молекулярної біології. Досить згадати розшифрування «триплетів» генетичного кодута процесу рекомбінації ДНК. Зараз про бактеріофаги відомо достатньо, щоб обґрунтовано вибирати фаги, які підходять для терапевтичних цілей.

Переваг у бактеріофагів як потенційних ліків безліч. Насамперед — це їхня незліченна кількість. Хоча змінювати генетичний апаратбактеріофага теж набагато простіше, ніж у бактерії, і тим більше у вищих організмів, в цьому немає необхідності. Завжди можна підібрати щось, що підходить у природі. Йдеться швидше про селекцію, закріплення затребуваних властивостей та розмноження необхідних бактеріофагів. Це можна порівняти з виведенням порід собак — їздових, сторожових, мисливських, гончаків, бійців, декоративних… Усі вони при цьому залишаються собаками, але оптимізовані під певний вид дій, потрібних людині. По-друге, бактеріофаги суворо специфічні, тобто знищують лише певний вид мікробів, не пригнічуючи у своїй нормальну мікрофлору людини. По-третє, коли бактеріофаг знаходить бактерію, яку має знищити, він у процесі свого життєвого циклу починає розмножуватися. Таким чином, не таким гострим стає питання дозування. По-четверте, бактеріофаги не викликають побічних ефектів. Усі випадки алергічних реакцій під час використання терапевтичних бактеріофагів були викликані або домішками, яких препарат був недостатньо очищений, або токсинами, які виділяються при загибелі бактерій. Останнє явище, ефект Герксхаймера, нерідко спостерігається і при застосуванні антибіотиків.

Дві сторони медалі.

На жаль, недоліків у медичних бактеріофагів теж є чимало. Сама головна проблемапоходить з гідності - високої специфічності фагів. Кожен бактеріофаг інфікує строго певний тип бактерій, навіть не таксономічний вигляд, а ряд вужчих різновидів, штамів. Умовно кажучи, ніби сторожовий собака починав гавкати тільки на одягнених у чорні плащі громив двометрового зросту, а на підлітка, що ліз у будинок, у шортах ніяк не реагував. Тому для нинішніх фагових препаратів нерідкі випадки не ефективного застосування. Препарат, зроблений проти певного набору штамів і чудово лікує стрептококову ангіну в Смоленську, може виявитися безсилим проти всіх ознак такої ж ангіни в Кемерові. Хвороба та ж, викликається тим самим мікробом, а штами стрептокока в різних регіонах виявляються різними.

Костянтин Мірошников:
Оскільки бактеріофагів у природі незліченну кількість і вони постійно потрапляють до організму людини з водою, повітрям, їжею, то їх імунітет просто ігнорує. Більше того, існує гіпотеза про симбіоз бактеріофагів у кишечнику, що регулює кишкову мікрофлору. Досягти якоїсь імунної реакції можна тільки при тривалому введенні в організм великих доз фагів. Але таким чином можна досягти алергії на майже будь-які речовини. І нарешті, дуже важливо те, що бактеріофаги недорогі. Розробка та виробництво препарату, що складається з точно підібраних бактеріофагів з повністю розшифрованими геномами, культивованих за сучасними біотехнологічними стандартами на певних штамах бактерій у хімічно чистих середовищах і високих очищеннях, на порядки дешевше, ніж для сучасних складних антибіотиків. Це дозволяє швидко пристосовувати фаготерапевтичні препарати до мінливих наборів патогенних бактерій, а також застосовувати бактеріофаги у ветеринарії, де дорогі ліки економічно не виправдані.

Для максимально ефективного застосування бактеріофага потрібна точна діагностика патогенного мікроба, аж до штаму. Найпоширеніший зараз метод діагностики - культуральний посів - займає багато часу і потрібної точності не дає. Швидкі методи- Типування за допомогою полімеразної ланцюгової реакціїабо мас-спектрометрії — впроваджуються повільно через дорожнечу апаратури та вищі вимоги до кваліфікації лаборантів. В ідеалі підбір фагів-компонентів лікарського препарату можна було б робити проти інфекції кожного конкретного пацієнта, але це дорого і практично неприйнятно.

Інший важливий недолік фагів - їхня біологічна природа. Крім того, що бактеріофаги для підтримки інфекційності вимагають особливих умов зберігання та транспортування, такий метод лікування відкриває простір для багатьох спекуляцій на тему «сторонньої ДНК у людині». І хоча відомо, що бактеріофаг у принципі не може заразити людську клітину та впровадити в неї свою ДНК, поміняти громадську думку непросто. З біологічної природи і досить великого, порівняно з низькомолекулярними ліками (теми антибіотиками), розміру випливає третє обмеження — проблема доставки бактеріофага в організм. Якщо мікробна інфекція розвивається там, куди бактеріофаг можна прикласти безпосередньо у вигляді крапель, спрею чи клізми, - на шкірі, відкритих ранах, опіках, слизових оболонках носоглотки, вух, очей, товстого кишечника - то проблем не виникає.

Але якщо зараження відбувається у внутрішніх органах, ситуація складніша. Випадки успішного лікування інфекцій нирок або селезінки при звичайному пероральному прийомі препарату бактеріофага відомі. Але сам механізм проникнення щодо великих (100 нм) фагових частинок зі шлунка в кровотік внутрішні органививчений погано і сильно відрізняється від пацієнта до пацієнта. Бактеріофаги безсилі і проти тих мікробів, що розвиваються всередині клітин, наприклад збудників туберкульозу та прокази. Через стінку людської клітини бактеріофаг пробратися не може.

Слід зазначити, що протиставляти застосування бактеріофагів та антибіотиків у медичних цілях не слід. При спільній їх дії спостерігається взаємне посилення протибактеріального ефекту. Це дозволяє, наприклад, знизити дози антибіотиків до значень, що не викликають побічних ефектів. Відповідно, і механізм вироблення у бактерій стійкості до обох компонентів комбінованих ліків майже неможливий. Розширення арсеналу протимікробних препаратів дає більше ступенів свободи у виборі методик лікування. Таким чином, науково обґрунтований розвиток концепції застосування бактеріофагів у протимікробній терапії – перспективний напрямок.

Бактеріофаги служать не так альтернативою, як доповненням і посиленням у боротьбі з інфекціями.

А ось ще подивіться, як

Варіант 1

А1. Як називається наука про будову людини та її органів?

1) анатомія 3) біологія

2) фізіологія 4) гігієна

А2. Який відділ мозку називають малим мозком?

1) середній мозок 3) довгастий мозок

2) спинний мозок 4) мозок

А3. До якої групи м'язів належать скроневі м'язи?

1) до мімічних 3) до дихальних

2) до жувальних 4) до рухових

А4. Як називається процес знищення мікробів клітинами-пожирачами?

1) імунітет 3) фагоцитоз

2) бруцельоз 4) імунодефіцит

А5. Як називається фермент шлункового соку, здатний діяти тільки в кислому середовищі та розщеплюючий білок на більш прості з'єднання?

1) гемоглобін 3) мозочок

2) гіпофіз 4) пепсин

А6. Як називають нервові утворення, що перетворюють сприйняті подразнення на нервові імпульси?

1) чутливими нейронами 3) вставковими нейронами

2) рецепторами 4) синапсами

А7. Як називається надмірне підвищення артеріального тиску?

1) гіпертонія 3) гіпотонія

2) алергія 4) аритмія

В1. Які функції виконують органи нервової та ендокринної системи?

В2. Як називається постійний склад рідин, що складають внутрішню

В3. Як називають рідину, що містить ослаблені мікроби чи їх отрути?

В4. Хто відкрив центральне гальмування?

В5. Як називаються ритмічні коливання стінок артерій?

С1. До залоз якої секреції належить підшлункова залоза? Поясніть чому?

С2. Які наслідки призводить порушення роботи нирок у людини?

Контрольна робота з біології за курс 8 класу

Варіант 2

А1. Як називається тепла солона рідина, що зв'язує всі органи людини між собою, що забезпечує їх киснем та харчуванням?

1) тканинна рідина; 3) лімфа.

2) кров 4) міжклітинна рідина

А2. Як називається відділ головного мозку, що забезпечує координацію та узгодженість рухів, а також рівновагу тіла?

1) довгастий мозок 3) мозок

2) гіпоталамус 4) середній мозок

А3. До якого типу тканини належить кісткова тканина?

1) сполучної 3) м'язової

2) епітеліальної 4) нервової

А4. Що становить основну частину плазми?

1) лімфа 3) еритроцити

2) вода 4) формні елементи

А5. Як називається найбільша залоза нашого тіла, розташована у черевній порожнині під діафрагмою?

1) щитовидна 3) підшлункова

2) селезінка 4) печінка

А6. За допомогою чого здійснюється контакт між нейронами та клітинами робочих органів?

1) за допомогою синапсів 3) за допомогою блукаючого нерва

2) за допомогою альвеол 4) за допомогою рецепторів

А7. З чого утворюється лімфа?

1) із крові 3) із тканинної рідини

2) із міжклітинної речовини 4) із шлункового соку

В1. Як називається прозора напіврідка маса, що заповнює внутрішній простір очного яблука?

В2. З чого складається сіра речовина мозку?

В3. Як називається нестача вітамінів в організмі?

В4. Де відбувається газообмін?

В5. Як називається здатність органу ритмічно збуджуватися під впливом виникаючих у ньому імпульсів без зовнішніх подразників?

С1. Назвіть не менше 3 критеріїв, які дозволяють віднести людину до класу ссавців.

С2. Чи можна людині з ІІ групою крові перелити ІІІ групу крові і чому? Чому кров І групи можна переливати всім чотирьом групам?

Відповіді

Варіант 1

А3 - 2
А4 – 3

А5 - 4
А6 - 2

В1 – регуляторні
В2 – гомеостаз

В3 – вакциною

В4 – І.М.Сєченов

В5 – пульс

С1 - Змішаної секреції. Частина клітин підшлункової залози виділяє безпосередньо в кров гормони (інсулін), інша частина – підшлунковий сік, що надходить у дванадцятипалу кишку по протоках.

С2 – Нирки – орган видільної системи. Порушення їх роботи може призвести до порушення гомеостазу (зміни складу внутрішнього середовища) та до отруєння організму продуктами обміну

Варіант 2

А3 - 1
А4 - 2

А5 - 4
А6 - 1

В1 – склоподібне тіло
В2 – з тіл нейронів

В3 – гіповітаміноз

В4 – в альвеолах легень та тканинах

В5 – автоматизм

С1 – наявність матки та молочних залоз, легені альвеолярного типу, серце включає 4 камери, постійна температура тіла, грудна та черевна порожнини розділені діафрагмою.

С2 – не можна, тому що зустріч аглютинінів β, що містяться в крові ІІ групи, з аглютиногенами В, що містяться в крові ІІІ групи, призведе до аглютинації. У крові групи немає аглютиногенів А та В, тому її можна перелити всім групам крові.

Критерії оцінки відповідей

За кожне правильно виконане завдання під літерою А нараховується 1 бал, лише 7 балів.

За кожне правильно виконане завдання під літерою нараховується 2 бали, всього 10 балів.

За кожне правильно виконане завдання під літерою нараховується 3 бали, всього 6 балів.

Разом – 23 бали

80-100% – оцінка «5»

60-80% – оцінка «4»

40-60% - оцінка «3»

0-40% - оцінка»2».

Пояснювальна записка

Для проведення проміжної атестації з біології у 8-му класі складено комплект тестових завдань(2 варіанти). Вони складені з урахуванням державного освітнього стандарту. Зміст навчального матеріалуспіввіднесено з обсягом часу, що відводиться на вивчення біології у 8 класі базовим навчальним планом(2 години на тиждень/68 годин на рік).

Всі питання та завдання розділені на три рівні складності (А, В, С).

Рівень А – базовий (А1-А7). До кожного завдання наводиться 4 варіанти відповіді, тільки один з яких є вірним.

Рівень містить 5 завдань (В1-В5). Кожне завдання цього рівня потребує короткої відповіді (у вигляді одного-двох слів).

Рівень С – підвищеної складності містить 2 завдання (С1-С2). Під час виконання цього завдання потрібно написати розгорнуту відповідь.

На виконання контрольної роботивідводиться 45 хвилин (1 урок).

в. о. завідувача лабораторії молекулярної біоінженерії Інституту біоорганічної хімії ім. Шемякіна та Овчиннікова РАН
«Популярна механіка» №10, 2013

Наприкінці ХХ століття стало зрозуміло, що бактерії, безумовно, домінують у біосфері Землі, становлячи понад 90% її біомаси. Кожен вид має безліч спеціалізованих типів вірусів. За попередніми оцінками, кількість видів бактеріофагів становить близько 10 15 . Щоб зрозуміти масштаб цієї цифри, можна сказати, якщо кожна людина на Землі щодня відкриватиме по одному новому бактеріофагу, то на опис всіх їх знадобиться 30 років.

Таким чином, бактеріофаги – найменш вивчені істоти у нашій біосфері. Більшість відомих сьогодні бактеріофагів належить до загону Caudovirales – хвостатих вірусів. Їхні частинки мають розмір від 50 до 200 нм. Хвіст різної довжини та форми забезпечує приєднання вірусу до поверхні бактерії-господаря, головка (капсид) служить сховищем для геному. Геномна ДНК кодує структурні білки, що формують «тіло» бактеріофага, та білки, які забезпечують розмноження фага всередині клітини в процесі інфекції.

Можна сказати, що бактеріофаг – це природний високотехнологічний нанооб'єкт. Наприклад, хвости фагів є «молекулярний шприц», який протикає стінку бактерії і, скорочуючись, впорскує свою ДНК всередину клітини. З цього моменту розпочинається інфекційний цикл. Його подальші етапи складаються з перемикання механізмів життєдіяльності бактерії обслуговування бактеріофага, розмноження його геному, побудова безлічі копій вірусних оболонок, упаковки у яких ДНК вірусу і, нарешті, руйнація (лізис) господарської клітини.

Крім постійного еволюційного змагання механізмів захисту у бактерій і нападу у вірусів, причиною рівноваги можна вважати і те, що бактеріофаги спеціалізувалися за своєю інфекційною дією. Якщо є велика колонія бактерій, де своїх жертв знайдуть і наступні покоління фагів, знищення бактерій літичними (вбивають, дослівно - розчиняють) фагами йде швидко і безперервно.

Якщо потенційних жертв замало або зовнішні умови не надто підходять для ефективного розмноження фагів, перевагу отримують фаги з лізогенним циклом розвитку. У цьому випадку після впровадження всередину бактерії ДНК фага не відразу запускає механізм інфекції, а до певного часу існує всередині клітини в пасивному стані, часто впроваджуючись в бактеріальний геном.

У такому стані профагу вірус може існувати довго, проходячи разом із хромосомою бактерії цикли поділу клітини. І лише коли бактерія потрапляє у сприятливе для розмноження середовище, активується літичний цикл інфекції. При цьому коли ДНК фага звільняється з бактеріальної хромосоми, часто захоплюються і сусідні ділянки бактеріального геному, а їх вміст надалі може перенестися в наступну бактерію, яку заразить бактеріофаг. Цей процес (трансдукція генів) вважається найважливішим засобом перенесення інформації між прокаріотами – організмами без клітинних ядер.

Усі ці молекулярні тонкощі були відомі у другому десятилітті ХХ століття, коли було відкрито «невидимі інфекційні агенти, що знищують бактерій». Але і без електронного мікроскопа, за допомогою якого наприкінці 1940-х вперше вдалося отримати зображення бактеріофагів, було зрозуміло, що вони здатні знищувати бактерії, у тому числі хвороботворні. Ця властивість була негайно затребувана медициною.

Перші спроби лікування фагами дизентерії, ранових інфекцій, холери, тифу і навіть чуми були проведені досить акуратно, і успіх виглядав цілком переконливо. Але після початку масового випуску та використання фагових препаратів ейфорія змінилася розчаруванням. Про те, що таке бактеріофаги, як виробляти, очищати та застосовувати їх лікарські форми, було відомо ще дуже мало. Досить сказати, що за результатами в США в кінці 1920-х років перевірки в багатьох промислових фагопрепаратах власне бактеріофагів взагалі не виявилося.

Проблема з антибіотиками

Другу половину ХХ століття в медицині можна назвати "ерою антибіотиків". Однак ще першовідкривач пеніциліну Олександр Флемінг у своїй нобелівській лекції попереджав, що стабільність мікробів до пеніциліну виникає досить швидко. До певного часу антибіотикостійкість компенсувалася розробкою нових типів протимікробних ліків. Але з 1990-х років стало зрозумілим, що людство програє «гонку озброєнь» проти мікробів.

Винне передусім безконтрольне застосування антибіотиків у лікувальних, а й у профілактичних цілях, причому у медицині, а й у сільське господарство, харчової промисловості та побуті. В результаті стійкість до цих препаратів почала вироблятися не тільки у хвороботворних бактерій, а й у звичайних мікроорганізмів, що живуть у грунті та воді, роблячи з них «умовних патогенів».

Такі бактерії комфортно існують у медичних закладах, заселяючи сантехніку, меблі, медичну апаратуру, деколи навіть дезінфікуючі розчини. У людей з ослабленим імунітетом, яких у лікарнях більшість, вони викликають тяжкі ускладнення.

Не дивно, що медична спільнота б'є на сполох. Минулого, 2012 року гендиректор ВООЗ Маргарет Чен виступила із заявою, яка передбачає кінець ери антибіотиків і беззахисність людства перед інфекційними захворюваннями. Втім, практичні можливості комбінаторної хімії – основи фармакологічної науки – далеко не вичерпані. Інша річ, що розробка протимікробних засобів – дуже дорогий процес, який не приносить таких прибутків, як багато інших ліків. Так що страшилки про «супербактерії» - це радше застереження, що спонукає людей шукати альтернативні рішення.

На медичній службі

Цілком логічним виглядає відродження інтересу до використання бактеріофагів – природних ворогів бактерій – для лікування інфекцій. Справді, за десятиліття «ери антибіотиків» бактеріофаги активно служили науці, але з медицині, а фундаментальної молекулярної біології. Досить згадати розшифрування «триплетів» генетичного коду та процесу рекомбінації ДНК. Зараз про бактеріофаги відомо достатньо, щоб обґрунтовано вибирати фаги, які підходять для терапевтичних цілей.

Переваг у бактеріофагів як потенційних ліків безліч. Насамперед - це їх незліченна кількість. Хоча змінювати генетичний апарат бактеріофага теж набагато простіше, ніж у бактерії, і тим більше у вищих організмів, в цьому немає необхідності. Завжди можна підібрати щось, що підходить у природі. Йдеться швидше про селекцію, закріплення затребуваних властивостей та розмноження необхідних бактеріофагів.

Це можна порівняти з виведенням порід собак - їздових, сторожових, мисливських, гончаків, бійців, декоративних... Усі вони при цьому залишаються собаками, але оптимізовані під певний вид дій, потрібних людині. По-друге, бактеріофаги суворо специфічні, тобто знищують лише певний вид мікробів, не пригнічуючи у своїй нормальну мікрофлору людини.

По-третє, коли бактеріофаг знаходить бактерію, яку має знищити, він у процесі свого життєвого циклу починає розмножуватися. Таким чином, не таким гострим стає питання дозування. По-четверте, бактеріофаги не викликають побічних ефектів. Усі випадки алергічних реакцій під час використання терапевтичних бактеріофагів були викликані або домішками, яких препарат був недостатньо очищений, або токсинами, які виділяються при загибелі бактерій. Останнє явище, ефект Герксхаймера, нерідко спостерігається і при застосуванні антибіотиків.

Дві сторони медалі

На жаль, недоліків у медичних бактеріофагів теж є чимало. Найголовніша проблема походить з гідності - високої специфічності фагів. Кожен бактеріофаг інфікує строго певний тип бактерій, навіть не таксономічний вигляд, а ряд вужчих різновидів, штамів. Умовно кажучи, ніби сторожовий собака починав гавкати тільки на одягнених у чорні плащі громив двометрового зросту, а на підлітка, що ліз у будинок, у шортах ніяк не реагував.

Тому для нинішніх фагових препаратів трапляються випадки неефективного застосування. Препарат, зроблений проти певного набору штамів і чудово лікує стрептококову ангіну в Смоленську, може виявитися безсилим проти всіх ознак такої ж ангіни в Кемерові. Хвороба та ж, викликається тим самим мікробом, а штами стрептокока в різних регіонах виявляються різними.

Для максимально ефективного застосування бактеріофага потрібна точна діагностика патогенного мікроба, аж до штаму. Найпоширеніший зараз метод діагностики – культуральний посів – займає багато часу і необхідної точності не дає. Швидкі методи - типування за допомогою полімеразної ланцюгової реакції або мас-спектрометрії - впроваджуються повільно через дорожнечу апаратури та вищі вимоги до кваліфікації лаборантів. В ідеалі підбір фагів-компонентів лікарського препарату можна було б робити проти інфекції кожного конкретного пацієнта, але це дорого і практично неприйнятно.

Інший важливий недолік фагів – їхня біологічна природа. Крім того, що бактеріофаги для підтримки інфекційності вимагають особливих умов зберігання та транспортування, такий метод лікування відкриває простір для багатьох спекуляцій на тему «сторонньої ДНК у людині». І хоча відомо, що бактеріофаг у принципі не може заразити людську клітину та впровадити в неї свою ДНК, поміняти громадську думку непросто.

З біологічної природи і досить великого, порівняно з низькомолекулярними ліками (теми антибіотиками), розміру випливає третє обмеження - проблема доставки бактеріофага в організм. Якщо мікробна інфекція розвивається там, куди бактеріофаг можна прикласти безпосередньо у вигляді крапель, спрею чи клізми, – на шкірі, відкритих ранах, опіках, слизових оболонках носоглотки, вух, очей, товстого кишечника – то проблем не виникає.

Але якщо зараження відбувається у внутрішніх органах, ситуація складніша. Випадки успішного лікування інфекцій нирок або селезінки при звичайному пероральному прийомі препарату бактеріофага відомі. Але сам механізм проникнення щодо великих (100 нм) фагових частинок зі шлунка в кровотік та у внутрішні органи вивчений погано та сильно відрізняється від пацієнта до пацієнта. Бактеріофаги безсилі і проти тих мікробів, що розвиваються всередині клітин, наприклад збудників туберкульозу та прокази. Через стінку людської клітини бактеріофаг пробратися не може.

Слід зазначити, що протиставляти застосування бактеріофагів та антибіотиків у медичних цілях не слід. При спільній їх дії спостерігається взаємне посилення протибактеріального ефекту. Це дозволяє, наприклад, знизити дози антибіотиків до значень, що не викликають побічних ефектів. Відповідно, і механізм вироблення у бактерій стійкості до обох компонентів комбінованих ліків майже неможливий.

Розширення арсеналу протимікробних препаратів дає більше ступенів свободи у виборі методик лікування. Таким чином, науково обґрунтований розвиток концепції застосування бактеріофагів у протимікробній терапії – перспективний напрямок. Бактеріофаги служать не так альтернативою, як доповненням і посиленням у боротьбі з інфекціями.

Перш ніж розпочати обговорення методів боротьби з мікроорганізмами, хотілося б відзначити, що багато з них дуже корисні для людського організму. Знищення бактерій, які в нормі живуть у товстому кишечнику, зазвичай призводить до бурхливого розмноження різних патогенів. Тому все популярнішими стають диференціальні методи, що дозволяють прицільно знищувати шкідливі бактерії, не зачіпаючи або своєчасно відновлюючи нормальну мікрофлору, якою людина зобов'язана своїм здоров'ям.

Методи боротьби з бактеріальним поголів'ям поділяють на хімічні, біологічні та фізичні, а також на методи асептики та антисептики. Асептика – повне знищення бактерій та вірусів, антисептика – заходи, спрямовані на максимально можливе зниження активності розмноження шкідливих мікроорганізмів. До фізичних відносять такі способи:

1. Пропарювання та автоклавування. Дозволяє суттєво зменшити кількість бактерій у продуктах харчування. Цей метод успішно застосовується і в рослинництві, дозволяючи зменшити вміст небажаних мікроорганізмів у землі. Вижили бактерії і віруси можуть бути у вигляді суперечка.
2. Пастеризація – тривале прогрівання при температурах нижче за температуру кипіння води. Дозволяє зберегти деякі вітаміни та органічні сполукита смак харчових продуктів. Вигадана Луї Пастером і названа на його честь.
3. Обробка ультрафіолетовим випромінюванням. Передбачає застосування спеціальної лампи, що випромінює світло у короткохвильовому (ультрафіолетовому) діапазоні. Дозволяє не тільки позбавити від бактерій, що живуть на поверхнях, а й від шкідливих мікроорганізмів, що знаходяться у повітрі. Останнім часом створені лампи, здатні працювати в приміщеннях, не завдаючи шкоди людині, рослинам і тваринам, які у них.

1. Вплив високими температурами. Дозволяє ефективно позбавлятися термочутливих мікробів, а також знищувати суперечки бактерій.
2. Вплив низьких температур. Ефективно для термофільних бактерій та вірусів. Перевага надається методам швидкого заморожування, використання яких не дає мікробам часу для утворення спор. Швидке заморожування також застосовується для вивчення нативної (живої) структури грибків, бактерій та вірусів.

Хімічне знищення бактерій також поділяють на асептику та антисептику. Спектр речовин, що застосовуються, дуже широкий і щорічно поповнюється новими, все більш безпечними для людей і тварин засобами. Їх створення засноване на знаннях про будову бактерій та вірусів та їх взаємодію з різними хімічними речовинами. Постійно покращуються та способи поширення хімічних дезінфектантів. Так, може застосовуватися:

• замочування (санація),
• розпилення (відмінний спосіб знищувати мікроби в повітрі),
• миття посуду та поверхонь,
• поєднання з фізичними методамиборотьби проти бактерій, грибків, вірусів та суперечка (використання гарячих розчинів, кип'ятіння, включення бактерицидної лампи тощо).

Операційні зали та лабораторії. Асептика

У даному випадкузастосовуються найбільш жорсткі способи, що дозволяють позбутися майже всіх бактерій у приміщенні. Обробка приміщень дезінфікуючими засобами поєднується із застосуванням кварцювання. У приміщенні включаються лампи з жорстким ультрафіолетовим випромінюванням, згубним для всіх живих клітин, у тому числі тих, що знаходяться у повітрі.

Враховуючи агресивність та токсичність застосовуваних способів для людини, обробка проводиться з використанням спецодягу, а включення ламп передбачає відсутність людей та тварин у приміщенні.

Виборче знищення мікроорганізмів. Харчова промисловість

Виготовлення багатьох корисних продуктів неможливе без мікроорганізмів. Культури корисних мікробів, що підтримуються для отримання кисломолочних продуктів, твердих сирів, квасу, пива, вина, випічки, ферментації чаю та кави та інших цілей, мають властивість забруднюватись сторонньою мікрофлорою. Це призводить до порушення технології виробництва та зниження якості продуктів харчування. Для боротьби із забруднюючої мікрофлорою використовуються спеціальні середовища, контроль складу яких є запорукою чистоти культур, що вирощуються. При цьому посуд та обладнання у проміжках між технологічними циклами піддаються такій же обробці, як лабораторії та операційні зали (дезінфікуючі речовини та кварцові лампи). Контроль вмісту мікробів і суперечка поверхнях і повітря робочих приміщень може проводитися з допомогою посівів на живильні середовища.

Знищення мікроорганізмів лікарськими препаратами. Інфекції та дисбактеріози

Поява антибіотиків дозволила лікарям зробити суттєвий прорив щодо лікування тяжких інфекційних хвороб людини і тварин. Однак невдовзі стало зрозуміло, що знищення бактерій, чутливих до антибіотиків, у товстому кишечнику людини загрожує виникненням розладів травлення і за своєю симптоматикою може бути схожим на кишкові інфекції. Мало того, деякі стани, які не піддавалися лікуванню антибіотиками, легко виліковувалися застосуванням бактеріальних культур, що живуть у товстому кишечнику людини.
З іншого боку, виявлення у шлунку бактерій, відповідальних за розвиток гастриту, зруйнувало міф про те, що бактеріальна мікрофлора не може існувати у кислому середовищі шлункового соку. Вивчення механізмів, що захищають цих збудників від знищення та перетравлення у шлунку, відкрило нову сторінкуу вивченні бактерій. Поява тестів на чутливість патогенної мікрофлори до антибіотиків дозволила вибирати ті з них, які є найбільш ефективними та завдають мінімальної шкоди корисним жителям товстого кишечника. Препарати, що складаються із спор корисних мікробів, та живі кисломолочні продукти, що відновлюють мікрофлору товстого кишечника, стали завершальним етапом лікування всіх інфекцій. Окремим напрямкомє розробка синтетичних матеріалів для капсул, здатних витримувати високу кислотність у шлунку та розчинятися у лужному середовищі кишечника.

На прицілі у вірусів

Завдання збереження мікрофлори товстого кишечника чудово виконує лікування бактеріальних інфекцій за допомогою бактеріофагів. Це дуже специфічні за своєю будовою віруси, які мають високий ступіньвибірковості знищення бактерій-мішеней Особливо ефективні фагові препарати для дітей у період новонародженості, коли антибіотики можуть завдати більше шкоди, ніж користі, знищивши молоду мікрофлору товстого кишечника малюка, що ще не сформувалася.

А що наш організм?

Вивчення способів, якими організм людини захищається від інфекцій, дуже корисне розуміння процесів, взаємодії бактеріальної екосистеми товстого кишечника з імунної системою. Як відомо, мікроорганізми та їх суперечки, що живуть у товстому кишечнику, здатні захищатися від знищення нейтрофілами, оскільки на поверхні цих клітин відсутні рецептори, на які вони реагують.
Маючи здатність до хемотаксису (спрямованого руху у бік певних хімічних речовин) і фагоцитозу, нейтрофіли здійснюють основний захист організму від бактерій та їх суперечка, пробираючись крізь стінки судин у вогнище запалення. Подробиці взаємин імунної системи з жителями товстого кишечника все ще вивчаються.Відомо, що здорова мікрофлора в товстій кишці покращує імунітет організму, а також конкурентно витісняє хвороботворних поселенців та їх суперечки, тримаючи їхню кількість під строгим контролем.

Переробка органічних відходів та землеробство

Мікроби, що живуть у товстому кишечнику, цілком ефективно працюють і за його межами, витісняючись із компостів у міру зникнення їх поживної бази. Деяка їх кількість зберігається у вигляді суперечок, здатних пережити несприятливі умови та сформувати нове покоління бактерій при зміні складу живильного середовища. Всі перелічені вище методи застосовуються для одержання чистих культур мікроорганізмів та суперечок, здатних покращити родючість ґрунту – як вільноживучих, так і симбіонтів. Контроль органічного та калового забруднення ґрунтів найчастіше проводять за наявності в них протеїв (Proteus), які охоче поселяються у товстому кишечнику та вважаються його умовно патогенною мікрофлорою.

Працюю лікарем ветеринарної медицини. Захоплююсь бальними танцями, спортом та йогою. У пріоритет ставлю особистісний розвитокта освоєння духовних практик. Улюблені теми: ветеринарія, біологія, будівництво, ремонт, подорожі. Табу: юриспруденція, політика, IT-технології та комп'ютерні ігри.

Підсумковий тест за навчальний рік

Варіант 1

А1. Як називається наука про будову людини та її органів?

1) анатомія

2) фізіологія

3) біологія

4) гігієна

А2. Який відділ мозку називають малим мозком?

1) середній мозок

2) спинний мозок

3) довгастий мозок

4) мозочок

A3. До якої групи м'язів належать скроневі м'язи?

1) до мімічних

2) до жувальних

3) до дихальних

4) до рухових

А4. Як називається процес знищення мікробів клітинами-пожирачами?

1) імунітет

2) бруцельоз

3) фагоцитоз

4) імунодефіцит

А5. Як називається фермент шлункового соку, здатний діяти тільки в кислому середовищі і білок, що розщеплює, на простіші сполуки?

1) гемоглобін

2) гіпофіз

3) мозок

А6. Як називають нервові утворення, що перетворюють сприйняті подразнення на нервові імпульси?

1) чутливими нейронами

2) рецепторами

3) вставковими нейронами

4) синапсами

В1. Встановіть послідовність відділів травного каналу у людини.

A) тонка кишка

Б) ротова порожнина

B) товста кишка

Д) шлунок

Е) стравохід

Відповідь: ________________________

В2. Виберіть правильну відповідь: Якими ознаками характеризуються лікувальні сироватки?

1) 1) використовуються для профілактики інфекційних захворювань

4) 4) в організмі антитіла зберігаються недовго

5) 5) використовуються для лікування інфекційних захворювань

3. Виберіть правильну відповідь: Чим утворено внутрішнє середовище організму людини?

6) тканинною рідиною

В4. Виберіть правильну відповідь:Чим скелет людини відрізняється від скелета тварин?

1) хребет без вигинів

2) стопа склепінчаста

С1. У чому полягає функція органів дихання?

С2. Що видаляється з організму через нирки?

Підсумковий за навчальний рік

Варіант 2

А1. Як називається тепла солона рідина, що зв'язує всі органи людини між собою, що забезпечує їх киснем та харчуванням?

1) тканинна рідина

4) міжклітинна речовина

А2. Де починається розподіл мозку на праву та ліву половини?

1) на рівні мозочка

2) на рівні довгастого мозку

3) лише на рівні середнього мозку

4) на рівні спинного мозку

A3. До якого типу тканини належить кісткова тканина?

1) сполучної тканини

2) епітеліальної тканини

3) м'язової тканини

4) нервової тканини

А4. Що становить основну частину плазми?

3) еритроцити

4) формені елементи

А5. Як називається найбільша залоза нашого тіла, розташована у черевній порожнині під діафрагмою?

1) щитовидна залоза

2) селезінка

3) підшлункова залоза

А6. За допомогою чого здійснюється контакт між нейронами та клітинами робочих органів?

1) за допомогою синапсів

2) за допомогою альвеол

3) за допомогою блукаючого нерва

4) за допомогою рецепторів

В1. Якими ознаками характеризуються лікувальні сироватки?

1) використовуються для профілактики інфекційних захворювань

4) в організмі антитіла зберігаються недовго

5) використовуються для лікування інфекційних захворювань

6) після введення викликають захворювання у легкій формі

В2 Встановіть послідовність відділів травного каналу у людини.

A) тонка кишка

Б) ротова порожнина

B) товста кишка

Д) шлунок

Е) стравохід

Відповідь: |________________________

2. ВЗ. Чим скелет людини відрізняється від скелета ссавців?

1) хребет без вигинів

2) стопа склепінчаста

3) хребет S-подібно вигнутий

4) лицьовий відділ черепа переважає над мозковим

5) грудна клітина стиснута у спинно-черевному напрямку

6) рудна клітина стиснута з боків

В4. Чим утворено внутрішнє середовище організму людини?

2) органами грудної та черевної порожнин

3) вмістом шлунка та кишечника

4) цитоплазмою, ядром та органоїдами

6) тканинною рідиною

С1. Назвіть головний критерій, який дозволяє віднести людину до класу ссавців.

С2. Яким чином головний мозок з'єднується зі спинним?