# data[].attributes.headline
Наше тело плотно зас

# data[].attributes.body
Наше тело плотно заселено микроорганизмами. В нем живут 10¹³—10¹⁴ представителей 500—1000 видов. На разных участках тела — на коже, во рту, в пищеводе и кишечнике, на слизистой оболочке половых органов — свои микробы, их соотношение у разных людей различно, поэтому микробиом человека уникален, как его подпись. Степень персонализации настолько высока, что ее можно применять даже в криминалистике.

Микробное сообщество, при всем своем постоянстве, очень пластично. На его структуру влияет множество факторов, например изменение диеты или тщательная очистка кожи. Но стоит вернуться к прежнему рациону или снова запачкаться, восстановится и прежний микробиом.

На составе кишечных бактерий сказывается скорость прохождения пищи через кишечник; если пища проходит быстро, преимущество получают микроорганизмы, которые быстро делятся или образуют биопленки.

Стресс увеличивает проницаемость кишечника и коррелирует с изменениями численности населяющих его Bacteroidetes и Actinobacteria. Недосып тоже изменяет соотношение кишечных бактерий, но других. На микробиом влияет и род занятий. У фермеров один набор бактерий, у городских рабочих – другой. После 120 дней в море меняется состав микрофлоры ротовой полости моряков, в ней, в частности, возрастает количество стрептококков.

Постоянные члены человеческого микробиома, точнее, продукты их метаболизма, влияют на настроение, вызывают сердечно-сосудистые заболевания, инфекционные и воспалительные болезни кишечника или, напротив, подавляют рост патогено. Очевидно, состав микробного сообщества может служить индикатором определенных заболеваний. При общей пластичности микробиома использовать его как маркер физиологического состояния сложно, но возможно. Вот лишь несколько примеров.

Есть такая бактерия Clostridioides difficile. Она вызывает псевдомембранозный колит — тяжелое инфекционное заболевание прямой кишки, порой смертельное. Вылечить его сложно, потому что бактерия образует споры, которые выдерживают курс лечения антибиотиками. У людей, зараженных C. difficile, фекальный микробиом отличается от здорового сообщества кишечника и других частей тела. Пересадка здорового фекального микробиома вылечивает заболевание эффективнее стандартных антибиотиков.

Обилие бактерий Christensenella в кишечнике с вероятностью более 90% позволяет предположить, что их обладатель худощав. Специалисты Корнеллского университета и Королевского колледжа в Лондоне, проводившие это исследование, пересадили Christensenella в кишечник мышей, лишенных собственной микрофлоры. В результате такие мыши прибавляли в весе меньше, чем грызуны с микробами, полученными от пациентов, страдающих ожирением.

У самых разных женщин при заболевании бактериальным вагинозом или при беременности микробные сообщества приобретают характерные общие черты, позволяющие безошибочно определить их состояние.

С нарушением кишечной микрофлоры связаны и расстройства аутического спектра. Это заболевание имеет множество симптомов, и роль бактерий в его развитии трудно оценить. Однако трансплантация фекальной микробиоты здоровых людей улучшала поведение больных аутизмом.

Высокая численность лактобацилл коррелирует с большим количеством иммунных клеток T-хелперов, что указывает на важную связь между Lactobacillales и адаптивным иммунитетом хозяина. С изменением состава микробиоты связывают аллергические и иммунные заболевания, в том числе детскую астму, пищевую и кожную аллергию, воспалительные заболевания кишечника и сахарный диабет второго типа. Международная группа исследователей наблюдала детей из Финляндии, России и Эстонии. Финские и эстонские дети чаще российских болеют аутоиммунными заболеваниями. В их кишечном микробиоме обнаружили в большом количестве Bacteroides sp, а у российских детей преобладала кишечная палочка. С иммунной системой взаимодействуют липополисахариды — молекулы, расположенные на поверхности бактериальной клетки. Инъекции липополисахаридов кишечной палочки защищают мышей от развития аутоиммунных заболеваний, а липополисахариды Bacteroides их провоцируют. Таким образом, ранняя колонизация правильной микробиотой может помешать развитию иммунного заболевания.

# data[].attributes.headline
Своевременное восста

# data[].attributes.body
Своевременное восстановление правильной микрофлоры позволяет улучшить самочувствие и порой помогает там, где не справляются лекарства. Но куда сильнее на физиологию человека влияют вирусы.  Их в организме раз в десять больше, чем бактерий, причем подавляющее большинство вирусного сообщества (вириома) составляют не вирусы, поражающие человеческие клетки, а вирусы бактерий — бактериофаги. У здорового взрослого человека вириом, как и набор микроорганизмов, относительно индивидуален и постоянен.

Фаги подразделяются на литические и умеренные. Литические фаги внедряют свой геном в клетку-хозяина и используют ее ресурсы, чтобы синтезировать собственные нуклеиновые кислоты и белки. Очень скоро клетка оказывается набитой вирусными частицами и разрушается (лизируется), а новые фаги отправляются заражать новые клетки. В отличие от литических фагов, умеренные не убивают бактерию немедленно. Их геном встраивается в бактериальную хромосому или существует в цитоплазме (в таком виде он называется профагом). Профаг удваивается при каждом клеточном делении и переходит в обе дочерние клетки. Так может продолжаться очень долго, если фаг не перейдет внезапно в литическое состояние. За миллиарды лет совместной эволюции бактерии обзавелись множеством профагов.

Гены профагов кодируют токсины, ферменты и молекулы адгезии, которыми пользуются бактерии, усиливают их устойчивость к заражению другими фагами. Нередко они придают клеткам устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды и настолько увеличивают их вирулентность, что зараженные фагами бактерии сильно отличаются от неинфицированных. Экзотоксины, кодируемые профагами, определяют вирулентность кишечной палочки, синтезирующей шига-токсин, возбудителей холеры, ботулизма и дифтерии. Штаммы этих бактерий, не содержащие фагов, по существу не опасны.

Вирус — необязательно болезнь. Большинство вирусов, населяющих человеческий организм, в том числе живущих в клетках человека, не вызывают явных заболеваний. Тем не менее увеличение количества бактериофагов Caudovirales связывают с болезнью Крона и язвенным колитом, а уменьшение обилия и разнообразия фагов — с диабетом второго типа. У больных колоректальным раком разнообразие кишечных бактериофагов больше, чем у здоровых людей.

Некоторые болезни, связанные с состоянием кишечной микрофлоры, также вызваны фаговой инфекцией. К ним относится тяжелое острое недоедание — детское заболевание, которое лечат специальным готовым питанием (ready-to-use therapeutic food, RUTF). У больных детей недоразвита кишечная микрофлора, и в некоторых случаях RUTF ее не восстанавливает. Оказалось, что на созревание здоровой кишечной микрофлоры влияет набор фагов.

Специалисты Национального института рака в Бетесде, США, под руководством Кристофера Бака проанализировали данные о нескольких тысячах последовательностей бактериальной ДНК, выделенных из разных частей тела. Они использовали программу Cenote-Taker 2, которая позволяет находить вирусные последовательности в бактериальных геномах. В итоге ученые отыскали последовательности более 45 тысяч видов умеренных фагов и примерно три четверти образцов им удалось идентифицировать.

Затем Кристофер Бак и его коллеги рассмотрели несколько масштабных исследований больных и здоровых людей, в которых анализировали ДНК стула или слюны. В этих работах изучали болезнь Паркинсона, ожирение, рак толстой кишки, аденому толстой кишки, цирроз печени, диабет первого и второго типа, анкилозирующий спондилит, атеросклероз, гипертонию и неалкогольную жировую болезнь печени. Во всех случаях здоровые и больные люди отличались набором бактерий и фагов.

Ученые обнаружили более 2200 ассоциаций «вирус — болезнь», однако ассоциация необязательно подразумевает причинно-следственную связь. Например, обилие вирусов при том или ином недуге может отражать обилие зараженных ими бактерий, особенности генетики человека и его предрасположенность к заболеванию, которые создают более благоприятную для вирусов среду. Или вирус может способствовать болезни, но сам по себе ее не вызывает.

Фаги и бактерии часто встречаются на поверхности слизистой оболочки. Это основное место проникновения патогенов и защиты от инфекции. У фагов есть специальные белки, с помощью которых они «приклеиваются» к слизи. Бактериям, стремящимся внутрь, приходится преодолевать фаговый заслон, и многие заражаются литическими вирусами. Недавно американские исследователи под руководством Фореста Ровера, профессора Государственного университета Сан-Диего, предположили, что прилипание бактериофагов к слизи представляет собой результат совместной эволюции слизистой оболочки и фагов. Надежное прилипание обеспечивает вирусу более частое взаимодействие с бактериями, а хозяина слизистой оболочки защищает от непрошенных патогенов.

# data[].attributes.headline
Честь открытия фагов

# data[].attributes.body
Честь открытия фагов принадлежит двум микробиологам: англичанину Фредерику Туорту (1877—1950) и канадцу Феликсу Д’Эреллю  (1873— 1949). Туорт в 1915 году впервые описал лизис бактерий, а в 1917 году Д’Эрелль выделил из них вирус и назвал бактериофагом. Он сразу понял, что фаги можно использовать для лечения бактериальных инфекций и в 1919 году успешно вылечил цыплят, зараженных Salmonella gallinarum. В 1927 году, проводя клинические исследования, ученый обнаружил, что смертность от холеры в Индии в результате фаговой терапии снижается с 62,8% до 8,1%.

# data[].attributes.headline
Фредерик Туорт

# data[].attributes.subject
Фредерик Туорт

# data[].attributes.headline
Феликс Д’Эрелль

# data[].attributes.subject
Феликс Д’Эрелль

# data[].attributes.headline
Идею фаговой терапии

# data[].attributes.body
Идею фаговой терапии подхватил грузинский микробиолог Георгий Элиава (1892—1937), который в 1923 году при содействии Д’Эрелля организовал в Тифлисе институт для изучения бактериофагов. Сейчас этот институт носит имя своего создателя.

Сначала бактериофаги использовали при острых кишечных заболеваниях и кожных инфекциях, позже — для лечения гнойных ран и послеоперационных инфекционных осложнений.  В СССР фаговую терапию применяли во время Финской компании 1939—1940 годов и Второй мировой войны. Смесь бактериофагов, активных против Clostridium perfringens, стафилококков и стрептококков предотвращала и вылечивала газовую гангрену. Препараты использовали наружно, вводили подкожно, внутримышечно и внутривенно, в зависимости от очага заболеваний.

После открытия антибиотиков на Западе утратили интерес к фаговой терапии, однако в СССР и странах Восточной Европы ее продолжали использовать, хотя и в меньших масштабах, особенно для лечения гнойных инфекций.

И сейчас в Российской Федерации, Грузии и Польше применяют фаголизаты — очищенную смесь разрушенных фагом бактерий, содержащую вирусные частицы.

На Западе о фагах вспомнили, когда стала нарастать устойчивость бактерий к антибиотикам. Фаги казались прекрасной альтернативой традиционным лекарствам.  Их очень много, и найти новый фаг легче, чем новый антибиотик. Эти природные создания, в отличие от синтетических и полусинтетических антибиотиков, не загрязняют окружающую среду. Спектр действия фагов уже, чем у антибиотиков, большинство лизируют один вид бактерий, а некоторые — лишь несколько штаммов одного вида. Благодаря такой высокой специфичности фаги не вредят представителям нормальной микрофлоры, тогда как антибиотики широкого спектра действия убивают микроорганизмы без разбора. Фаги, в отличие от антибиотиков, эффективно справляются с бактериями, образующими биопленки. Фаговая терапия лишена нежелательных побочных эффектов.  И наконец, размножаясь в бактерии, фаг сам поддерживает свою численность: чем больше патогенов, тем больше фагов. А концентрация антибиотиков со временем снижается, их нужно принимать регулярно.

К сожалению, фаги справляются не со всеми инфекциями. Они не проникают внутрь эукариотической клетки и потому бессильны против бактерий — внутриклеточных паразитов. Антитела больного могут нейтрализовать фаги, что сделает терапию неэффективной.

Увы, бактерии со временем становятся устойчивы и к фагам тоже, однако фаги могут эволюционировать и эту устойчивость преодолеть. К тому же устойчивость бактерий напоминает Тришкин кафтан: повышая устойчивость к вирусам, они проигрывают в вирулентности и невосприимчивости к антибиотикам.

Для контакта с бактериями у фагов есть специальные связывающие белки, которые распознают определенные молекулы на поверхности клетки, но эти же молекулы обычно служат бактериям для других целей, в их числе белки, обеспечивающие адгезию клеток или транспорт веществ через мембрану, жгутики, сахара клеточной оболочки. Чтобы стать неуязвимыми для фагов, бактериям приходится менять эти структуры, отчего некоторые их функции неизбежно страдают. Приобретая устойчивость к фагу, клетки замедляют скорость деления, снижают потребление питательных веществ и вирулентность, у них ухудшается подвижность и способность к образованию биопленок, меняется устойчивость к антибиотикам.

Устойчивость к антибиотикам — проклятие современной медицины. Бактерии наловчились откачивать лекарство из клетки. Роль насоса выполняют белковые комплексы, пронизывающие мембраны некоторых бактерий, в том числе кишечной и синегнойной палочки. Поверхностные белки комплексов имеют петлистую структуру, и фаги часто цепляются за эти петли. Если структура насосных белков меняется таким образом, что мешает адсорбции фагов, может нарушиться функция оттока антибиотиков, что потенциально повышает чувствительность бактерий к лекарствам. Например, кишечная палочка, приобретя устойчивость к фагу U136B, стала чувствительнее к антибиотикам тетрациклину и колистину.

Помимо насоса, устойчивость к антибиотикам обеспечивают полисахариды и липополисахариды бактериальной стенки. Кроме того, от липополисахаридов зависят антигенность, вирулентность и специфичность бактерии. Эти же молекулы фаги используют как рецептор. И в этом случае устойчивость к фагам приобретается за счет невосприимчивости к антибиотикам.

Обретение устойчивости к фагу не всегда требует от бактерии компромисса. Бывают и исключения. Фаги проникают в клетку несколькими путями, U136B, например, может взаимодействовать не только с белком, откачивающим лекарство, но и с липополисахаридом клетки. В случае, когда устойчивость к фагу возникает за счет изменений липополисахаридов, а не белка, бактерии становятся чувствительнее к антибиотику колистину, но проявляют повышенную устойчивость к тетрациклину.

Но чаще взаимоотношения антибиотиков и фагов представляют собой компромисс: когда один усиливается, другой слабеет, поэтому фаговую терапию обычно сочетают с лекарством. Такой комплексный подход часто дает хорошие результаты. В одном исследовании фаг в сочетании с ципрофлоксацином снизил бактериальную нагрузку у крыс, зараженных синегнойной палочкой, в 10 тысяч раз по сравнению с лечением крыс только фагом или ципрофлоксацином.

Вообще, фаговая терапия гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. На взаимодействие фага и бактерии влияет множество факторов: способность к образованию биопленки, доступность питательных веществ, иммунитет хозяина, множество видов других бактерий и фагов, населяющих его тело, лекарства, которые он принимает. Бактерии могут конкурировать за ресурсы, а практика показывает, что в этих условиях число мутаций устойчивости к фагам сокращается. Все эти обстоятельства влияют на эволюцию бактерий, и направление этих изменений невозможно предсказать в лаборатории.

Самая действенная фаговая терапия индивидуальна. В идеале из организма больного нужно выделить патоген и подобрать чувствительный к нему фаг 1. Получить мутант, устойчивый к фагу 1, и подобрать фаг 2, к которому чувствителен этот мутант. Использование коктейля из нескольких видоспецифичных вирусов затрудняет возникновение фаговой устойчивости. Составление индивидуального фагового коктейля требует времени, и, чтобы его не терять, специалисты рекомендуют начинать лечение готовыми фаголизатами.

Лечение может быть долгим. Инфицированные трофические язвы, например, излечиваются за несколько недель. За это время в ране могут смениться патогены, поэтому придется менять и бактериофаги, а для этого нужно иметь большую коллекцию терапевтических вирусов, чтобы было из чего выбирать.

Фаги не смогут полностью заменить антибиотики, но в некоторых случаях они помогают там, где лекарства бессильны. В 1981—1986 годах польский ученый Стефан Слопек оценил фаготерапию 550 пациентов с гнойными бактериальными инфекциями, 518 из них были устойчивы к антибиотикам. В 92% случаев больные исцелились, в 6,9% достигнуто временное улучшение, и лишь в 0,7% случаев лечение не помогло.

Сейчас интерес к фаговой терапии возродился. На Западе по большей части ставят опыты на крысах, клинические испытания немногочисленны и проходят с переменным успехом. В России, Грузии и  Польше ситуация иная. Фаговые препараты производят в промышленных масштабах. В российских аптеках продаются фаголизаты кишечной и синегнойной палочки, бактерий из рода Proteus, клебсиелл — возбудителей пневмонии, сальмонелл, стрептококков и стафилококков, шигелл — возбудителей дизентерии, Секстафаг — препарат, предназначенный для лечения и профилактики заболеваний, вызванных стафилококками, стрептококками, протеями, клебсиеллами, синегнойной и кишечной палочкой.  Помимо растворов, которые можно использовать наружно и для инъекций, появились гели и таблетки, которые растворяются в кишечнике, — кислый желудочный сок убивает вирусы. В Грузии разработали биоразлагаемую раневую повязку, содержащую антибиотик, обезболивающее и фаговый коктейль, действующий против нескольких патогенов. Повязка медленно высвобождает фаговые частицы в течение длительного времени.

Конечно, фаговая терапия не панацея, как и любое лечение, ее методы имеют свои преимущества и недостатки. Будем надеяться, что ученые и методы усовершенствуют, и необходимые коллекции создадут.