Бактериофаги

Современный взгляд на роль
бактериофагов в эволюции
госпитальных штаммов и
профилактике ИСМП
Л.П. Зуева 1, Б. И. Асланов 1, В.Г. Акимкин2
1Северо-Западный
государствен ный медицинский университет им. И. И. Мечникова, Санкт-Петербург
2Первый Московский государствен ный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва
Глобальная проблема
антибиотикорезистен тности
• ВОЗ: «…Угроза со стороны лекарственной
устойчивости возрастает . Необходимы
срочные действия…»
• CDC «…Уже сейчас мы должны
предпринимать какие-то действия, иначе в
будущем у нас не останется антибиотиков ,
спасающих наши жизни…»
Бактериофаги
• Вирусы, избирательно
поражающие бактериальные клетки
Бактериофаги и эволюция
бактерий
• Применение недостаточно активных фагов
может способствовать формированию
негативных свойств у бактерий!
Эволюция госпитальных
штаммов
В настоящее время доказано, что мобильные
генетические элементы и бактериофаги
переносят гены вирулентности и гены
устойчивости к антибиотикам и,
соответственно , формируют биологические
свойства госпитальных штаммов
Структура возбудителей ИМП за
январь 2008 - декабрь 2011 гг.
12%
Enterococcus faecalis
2%
E. coli
2%
30%
Enterococcus spp.
2%
Klebsiella pneumoniae
3%
Enterococcus faecium
4%
Enterococcus durans
S. aureus
5%
Enterobacter spp.
Morganella morganii
7%
Pseudomonas aeruginosa
7%
другой
26%
Циркуляция бактериофагов в
урологическом стационаре
•
•
•
•
В стационарах наряду с циркуляцией штаммов возбудителей
инфекций происходит циркуляция их бактериофагов
Из 1406 анализа мочи выделено 60 вирулентных
бактериофагов микроорганизмов Ps. aeruginosa (21 фаг), E. coli
(17 фагов), Klebsiella (5 фагов), Enterococcus (6 фагов), Proteus
(11 фагов).
Умеренных фагов было выделено для Pseudomonas
aeruginosa более 32, для E. coli более 38, для Klebsiella
spp. более 39, для Enterococcus spp. более 17 и для
Proteus spp. более 25.
Большинство исследованных штаммов возбудителей ИМП
были фагорезистентными, что косвенно указывает на их
лизогению
Циркуляция синегнойных фагов в
травматологическом стационаре
• Общее количество выделенных фагов – 101
• 85,3% фагов были умеренными
Тройственная паразитарная система
пациент
P.aeruginosa
фаг
Влияние формирования тройственных
ПС на свойства микроорганиз мов
формирование
антибиотикорезистентности
Гены вирулентности, кодируемые
умеренными бактериофагами
Микроб
E. coli
Enterococcus spp.
Klebsiella spp.
Наименование
профагового гена
вирулентности
Автор, описавший ген
stx1, stx2
Brüssow H., 2004
c2418*Prophage P4
integrase
Hagan E.C., 2010
cdt
Brüssow H., 2004
gp2
Yasmin A., 2010
YopX
Yasmin A., 2010
pblA, pblB
Yasmin A., 2010
NC_011283 (гомолог
профагового гена gyfsy1
Salmonella enterica)
Lemire S., 2011
ybcU, гомолог
профагового гена bor
coli
Pseudomonas spp.
ctx
McClelland M., 2010
E.
Brüssow H., 2004
Этапы лизогенного эксперимента (по методике
Yasmin A. и др., 2010 г.)
Лизогенный эксперимент in vitro
•
•
•
Цель: изучить лизогенный потенциал различных профагов
путём оценки передачи между штаммами фагоопосредованных
генов вирулентности
Наибольший лизогенный потенциал (80% и 73,33% передачи)
наблюдается у профага, содержащего ген c2418.
Существенно меньший потенциал наблюдается у профагов,
содержащих ген gp2 (5,56% и 22,22% передачи).
Частота выделения фаговых генов
у E. coli
Профаговый ген
Кол-во
исследованных
штаммов
Кол-во
штаммов, где
ген был
обнаружен
Инцидентнос ть
на 100 штаммов
c2418
115
90
78,3
cdt1
115
27
23,5
Влияние фаговых генов на
эпидемическое распространение E. coli
Влияние фаговых генов у штаммов E. coli на
течение заболевания у пациентов
•
Штаммы с наличием гена c2418 выделялись от
пациентов с пиелонефритом (в 83,3% случаев) и
циститом (в 54,2% случаев)
•
Наблюдается увеличение продолжительности
катетеризации на 7,4% у пациентов инфицированных
штаммами с наличием гена c2418
•
Частота возникновения заболеваний средней тяжести у
пациентов, инфицированных штаммом E. coli с наличием
гена c2418, составила 29,2 на 100 пациентов.
Влияние фаговых генов на эпидемическое
распространение Enterococcus spp.
Принципы использования
бактериофагов
только
высоковирулентных фагов
Использование
пациент
P.aeruginosa
фаг
Бактериофаги в России
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
СЕКСТАФАГ ®
Пиобактериофаг
Интести-бактериофаг
Бактериофаг стрептококковый
Бактериофаг сальмонеллезный групп АВСДЕ
Бактериофаг протейный
Бактериофаг коли
Бактериофаг клебсиелл пневмонии очищенный
Бактериофаг клебсиелл поливалентный очищенный
Бактериофаг дизентерийный поливалентный
Бактериофаг стафилок окковый
Бактериофаг колипротейный
Бактериофаг псевдомонас аеругиноза (синегнойный )
Показания
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Гнойно-воспалительные заболевания
Дисбактериозоы , обусловленные перечисленными
возбудителями
Заболевания уха, горла, носа, дыхательных путей и легких
(воспаление пазух носа, среднего уха, ангина, фарингит,
ларингит, трахеит, бронхит, пневмония , плеврит)
Хирургические инфекции (гнойные раны, ожоги, абсцессы,
флегмоны , фурункулы, карбункулы , гидроаденит ,
панариции , парапроктит , мастит, бурсит, остеомиелит )
Урогенитальные инфекции (уретрит, цистит, пиелонефрит ,
кольпит, эндометрит , сальпингоофорит )
Инфекции желудочно-кишечного тракта
(гастроэнтероколит , холецистит)
Гнойно-воспалительные заболевания у новорожденных
(омфалит, пиодермия , конъюнктивит , гастроэнтероколит ,
сепсис) и другие заболевания , вызванные
чувствительными бактериями
С профилактичес кой целью (в т.ч. для профилактики
внутрибольничных инфекций)
…
Оценка эпидемиологического эффекта в
травматологическом стационаре:
Снижение частоты внутрибольничных заражений
50
45
40
35
30
25
40,8
20
15
10
5
8,93
0
до фаготерапии
до фаготерапии
после начала фаготерапии
после начала фаготерапии
Эффективность бактериофагов :
купирование вспышки S.aureus в отделении
реанимации новорожденных
60
50
40
30
20
10
0
До начала фаготерапии
После начала фаготерапии
Эффективность применения бактериофагов в
качестве биологического дезинфектанта
В контролируемых наблюдениях выявлена различная
эффективность при использовании бактериофагов во
внешней среде. Наибольший эффект был получен при
использовании синегнойного бактериофага : полная
элиминация возбудителя достигалась в течение суток
после однократного применения с последующим
отсутствием новых случаев заболеваний
внутрибольничными синегнойными инфекциями .
Дроздова О. М. Применение бактериофагов в эпидемиологической практике: взгляд через столетие/
О. М. Дроздова, Е. Б. Брусина // Эпидемиология и инфекционные болезни, 2010,N N 5.-С.С. 20 - 24
Сальмонеллезный бактериофаг в
многопрофильной клинике (Акимкин В.Г.)
%
Сальмонеллезный бактериофаг в
многопрофильной клинике (Акимкин В.Г.)
60
40
20
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
месяцы
реальная заболеваемость
прогнозируемая заболеваемость
При сальмонеллезном бактериофаге эффект элиминации из внешней
среды: в короткие сроки достигалось 15-кратное снижение
заболеваемости.
Применение бактериофагов за границей
• Польша :
• 94 пациента с термическими поражениями :
• Летальность в группе без фагов - 15,1%
• В группе с фаготерапией - 3,7%
• Экспериментальные исследования на животных :
индуцированная иммуносупрессия с последующеи ̆
трансплантациеи ̆ костного мозга и инфицированием
сублетальными и летальными дозами бактерий
Staphylococcus aur eus.
• Более чем 90% снижение количества высевов бактерий.
Выживаемость 72% против 8,2%
Применение бактериофагов за границей
• Япония :
• Экспериментальные исследования на
животных: фаготерапия сепсиса, вызванного
Pseudomonas aeruginosa. Оральное
введение защищало 66,7% мышей от
смертности в обработаннои ̆ группе против 0%
– в контрольнои ̆, которой вводили солевой
раствор.
Применение бактериофагов за границей
• Франция :
– Экспериментальные исследования на
животных: кистозонный фиброз,
ассоциированный с полирезистентным
штаммом P. aeruginosa. Одна доза
бактериофага через 2 часа после
инфицирования - 95% выживаемость ; 4 дня
лечения - 100% выживаемость животных.
Применение бактериофагов за границей
• Великобритания :
– Биопленки Proteus mirabilis и E.coli на
мочевых катетерах Фоля
– Импрегнация гелем с литическим
бактериофагом : 90% редукция образования
биопленок на обработанных катетерах при
сравнении с необработанным контролем
Применение бактериофагов за границей
• США:
– Эрадикация носительства стрептококков группы А без
воздействия на нормальную микрофлору слизистых
оболочек.
– Муреиновая гидролаза (эндолизин) из
стрептококкового фага.
– 10 нг эндолизина (1000 ед.) достаточно для
эрадикации 10 млн стрептококков в течение 5 секунд.
Преимущес тва фагов
• Специфичность
• Отсутствие побочных эффектов
• Отсутствие влияния на естественные
биоценозы человека
Перспективы применения фагов
• Активизация процесса адаптации фагов к
актуальным в современный период
возбудителям ИСМП
• Расширение производственных площадок
производителя с целью повышения
эффективности препаратов, актуальных для
конкретных территорий
• Расширение спектра препаратов путем
создания новых актуальных фагов
• Разработка фаговых эндолизинов
Спасибо за
внимание!