Кишечные бактериофаги
В 1917 г. Д’Эрелль выделил из испражнений больных дизентерией людей особый агент, обладающий способностью просветлять (лизировать) молодые бульонные культуры возбудителя дизентерии. Агент, растворяющий бактерии, Д’Эрелль назвал бактериофагом — «пожирателем бактерий», а феномен лизиса культуры — бактериофагией.
Морфология. С помощью электронного микроскопа установлено, что фаг состоит из головки и отростка (хвоста). Размеры фагов колеблются от 20 до 200 им. Отросток состоит из внутреннего стержня и наружного сокращающегося футляра. На дистальном конце отростка расположена базальная пластинка с зубцами, от которых отходят длинные нити. Базальная пластинка и нити осуществляют процесс адсорбции частицы фага на бактериальной клетке (рис. 4).
Химический состав. Фаги, как и другие вирусы, состоят из белка и нуклеиновой кислоты. Большинство фагов содержит молекулу ДНК, которая располагается внутри головки. Снаружи головка фага и отросток покрыты белковыми субъединицами. На дистальном конце отростка расположен лизоцимоподобный белок типа энзима, способствующий внедрению фага в клетку.
Устойчивость. Фаги более устойчивы к действию физических и химических факторов, чем бактерии. Большинство фагов инактивируется при 65—70°С. Они хорошо переносят замораживание и высушивание. На фаг не оказывают существенного влияния 0,5%-ный раствор сулемы и 1%-ный раствор фенола; 1%-ный раствор формалина инактивирует фаг через несколько минут. Бактериофаги обладают высокой чувствительностью к кислотам. К действию активного хлора они в 2—3 раза устойчивее, чем кишечная палочка.
Антигенные свойства и специфичность действия фагов. Фаги обладают различными антигенами: одни из них являются общими для родственных фагов (групповые антигены), другие — строго специфическими для определенного вида или даже типа фага (типоспецифические антигены).
Литическое действие бактериофага характеризуется определенной степенью специфичности, т. е. каждый фаг вызывает лизис бактерий определенного вида. Полифаги лизируют родственные бактерии, монофаги — бактерии одного вида, типовые фаги — только определенный тип данного вида бактерий.
Специфичность действия бактериофагов на гомологичные бактерии (например, кишечный фаг лизирует только кишечную палочку, холерный — вызывает лизис холерного вибриона и т. д.) широко используют в санитарно-бактериологической диагностике для индикации (обнаружения) патогенных микробов в почве и воде.
Санитарно-показательное значение бактериофагов. Фаги — это вирусы, паразиты микробов. Их можно найти везде, где живут гомологичные (соответствующие) им микробы. Бактериофаги постоянно содержатся в кишечнике человека и животных, в объектах внешней среды, загрязненных фекалиями и навозом. Следовательно, кишечные фаги являются показателями фекального загрязнения почвы, воды энтеробактериями, в том числе и патогенными. Д’Эрелль еще в 1928 г. отмечал зависимость между содержанием холерных фагов в воде и возникновением эпидемии холеры.
Однако долгое время бактериофаги не использовали в качестве санитарно-показательных микроорганизмов. Это объясняется тем, что фаги во внешней среде выживают значительно дольше, чем энтеробактерии, и могут быть обнаружены как при свежем фекальном загрязнений объекта, опасном в эпидемиологическом отношении, так и после отмирания всех патогенных микробов кишечной группы. Поэтому фаги используют в качестве дополнительного показателя фекального загрязнения воды патогенными энтеробактериями.
Санитарно-показательное значение бактериофагов особенно возросло в связи с водными вспышками вирусных заболеваний (полиомиелита, инфекционного гепатита и др.). Установлено, что многие энтеровирусы и аденовирусы более стойки во внешней среде, нежели кишечная, брюшнотифозная и дизентерийная палочки. Из этого следует, что в условиях, неблагоприятных для выживания патогенных и сапрофитных энтеробактерии, ряд вирусов может сохранять жизнеспособность и представлять существенную опасность для человека. В частности, не все эти вирусы погибают при очистке сточных вод. Следовательно, по высокому колититру и низкому микробному числу, характеризующими безопасность воды в отношении возбудителей бактериальных кишечных инфекций, нельзя судить о ее безопасности в отношении возбудителей вирусных заболеваний. В связи с этим в качестве индикаторов загрязнения воды патогенными энтеро-вирусами было предложено использовать фаги, которые по своим биологическим свойствам стоят к энтеровирусам ближе, чем кишечная палочка или какой-либо другой санитарно-показательный микроорганизм.
Таким образом, обнаружение кишечных бактериофагов в водоеме свидетельствует о фекальном загрязнении, опасном в отношении распространения вирусных инфекций.
Во Франции и Югославии фаговый тест введен в число стандартных методов исследования воды. При этом одновременное обнаружение в водоеме фага и Е. coli указывает на свежее, эпидемиологически опасное фекальное загрязнение, а обнаружение одного фага — на давнее фекальное загрязнение и не имеет большого санитарно-показательного значения.
Нормы количественного содержания в объектах внешней среды фагов, лизирующих энтеробактерии пока не установлены.