НАНОайболиты. Бактериофаги как альтернатива антибиотикам в ветеринарии

Среди болезней сельскохозяйственных животных на первом месте стоят инфекционные заболевания, которые приносят существенный экономический ущерб из-за гибели животных и потери продуктивности, а также немалых затрат на организацию мер профилактики и борьбы. Особое значение имеют инфекции, которым наряду с животными подвержен и человек: сибирская язва, бешенство, бруцеллез, лептоспироз, сальмонеллез и т. д.

Одной из ключевых, наиболее активно развивающихся отраслей сельского хозяйства во многих странах мира сегодня является птицеводство. Ежегодно производится около 300 млн т мяса, для чего выращивается более 500 млрд бройлеров. И примерно 5 % этой птицы погибает, т. е. каждую секунду от различных болезней умирает более 800 цыплят! Одной из основных причин смертности сельскохозяйственной птицы служат болезнетворные бактерии, в том числе опасные для человека. Для нашей страны наиболее актуальны такие патогены, как листерии, иерсинии, сальмонеллы, кампилобактерии и некоторые штаммы кишечной палочки.

Нужно заметить, что с проблемой инфекционных болезней рано или поздно сталкивается любое животноводческое предприятие, вне зависимости от того, на чем оно специализируется, будь то крупный или мелкий рогатый скот, свиньи, пушные животные и т. д. Обеспечение здоровья животных и безопасности продуктов питания требует активного противодействия патогенным микроорганизмам. С момента открытия пенициллина в 1928 г. основным средством борьбы с бактериальными инфекциями стали антибиотики. Однако несмотря на постоянное появление на рынке все новых препаратов, появление мультирезистентных форм бактерий, устойчивых практически ко всем антибиотикам, стало серьезной проблемой не только в здравоохранении, но и в ветеринарии.

Применение антибиотиков в животноводстве и птицеводстве постоянно подвергается критике, так как, с одной стороны, они могут попадать в продукты питания человека, с другой – стимулировать возникновение новых лекарственно-устойчивых возбудителей инфекций. К тому же использование антибиотиков в сельском хозяйстве не всегда является обоснованным, а порой даже вредит. К примеру, при заболеваниях свиней применение антибиотиков часто является «палкой о двух концах». Так, при клостридиозе бактерия, защищаясь от антибиотика, иногда может образовывать споры и вырабатывать токсины, вызывая токсикоинфекцию и повреждая слизистую кишечника. А в случае репродуктивно-респираторного синдрома антибиотики часто усугубляют течение этой вирусной инфекции, провоцируя воспаление в легких.

Но если мы ограничим применение антибиотиков для животных, не приведет ли это к росту заражения людей патогенными бактериями и, соответственно, росту потребления антибиотиков уже в человеческой популяции? Кроме того, сегодня известны механизмы, которые могут приводить к появлению у бактерий антибиотикорезистентности даже при отсутствии контакта с этими препаратами.

Сложная ситуация подогревает интерес к поиску новых терапевтических средств, которые могут заменить или дополнить антибиотики в борьбе с инфекционными заболеваниями. Поиски альтернативных путей лечения бактериальных инфекций сразу выдвинули на первое место фаготерапию и фагопрофилактику (Акимкин и др., 2010).

От лаборатории – ​к птицефабрике

Пионерами в использовании фагов для лечения животных можно считать английских ученых У. Смита и его коллег из Института исследования заболеваний животных (Smith et al., 1987). В своих исследованиях на лабораторных мышах, экспериментально зараженных кишечной палочкой, они обнаружили, что даже единичное введение препарата бактериофага значительно уменьшало количество жизнеспособных клеток E. coli в пищеварительном тракте. Позже они повторили этот опыт на телятах, ягнятах и морских свинках, зараженных вирулентным штаммом кишечной палочки, вызывающим диарею. И в этих случаях фаготерапия снижала численность бактерий в желудочно-кишечном тракте, а также смягчала такие связанные с инфекцией симптомы, как обезвоживание. В результате практически все инфицированные животные выжили.

Применение препаратов бактериофагов в условиях крупных агрокомплексов имеет свои особенности, благоприятствующие подобной терапии. Системы обеспечения биологической безопасности на больших сельскохозяйственных предприятиях достаточно эффективно ограничивают разнообразие инфекций и, соответственно, число видов патогенных микроорганизмов там намного меньше, чем в человеческой популяции. По этой причине инфекции на таких предприятиях высоко воспроизводимы, и диагноз, поставленный в одном птичнике, можно экстраполировать на другие. Но при этом надо помнить, что бактерии могут защититься от фагов. Так, эксперименты на бактериальных монокультурах показали, что в результате применения фагов уже через несколько часов возникают бактериальные клетки, устойчивые к их действию. Кроме того, в отличие от антибиотиков с их относительно широким спектром действия, не существует такого «супербактериофага», который будет атаковать большое число различных штаммов и видов микроорганизмов. Поэтому в практике обычно используют сложные коктейли бактериофагов.

В наши дни становится технически и экономически возможным вести поиск бактериофагов и производство соответствующего биопрепарата для отдельно взятого предприятия. Уничтожить таким образом весь спектр патогенных бактерий нельзя, однако против наиболее важных в санитарном или эпидемическом плане бактерий вполне реально подобрать и применить эффективные бактериофаги.

На сегодня уже имеется успешный опыт применения препаратов бактериофагов против сальмонелл и кишечной палочки на крупных птицефабриках. Например, на одной из отечественных птицефабрик, где наблюдался аномально высокий (50—70 %) уровень инфицированности цыплят-бройлеров сальмонеллой, за несколько месяцев удалось снизить этот показатель до нерегистрируемых значений. К тому же на крупных птицефабриках и свинокомплексах, где имеется высокая скученность животных, распространение бактериофагов, вакцинных штаммов вирусов и полезных, пробиотических штаммов бактерий идет по типу эпидемического процесса, что значительно удешевляет и повышает эффективность борьбы с инфекциями.

В приведенном выше примере с сальмонеллой в процессе фаготерапии произошла смена серотипа бактерий, в результате чего появился новый штамм Infantis, оказавшийся устойчивым к используемому бактериофагу. Этот факт наводит на мысль, что бактериофаги могут выступать для бактерий как фактор межвидовой конкуренции. Ведь бактерии рода Salmonella встречаются в кишечнике в относительно низкой концентрации, и можно ожидать, что между разными видами и подвидами этого рода конкуренция будет отсутствовать (Antunes et al., 2016). Однако последовательная смена различных серотипов сальмонелл в популяциях кур позволяет предполагать неслучайный характер этого явления.

Так, в настоящее время сальмонеллы серотипов Gallinarum и Pullorum практически не обнаруживаются в отличие от серотипа Enteritidis, который, в свою очередь, по частоте встречаемости намного уступает новому серотипу Infantis. Интересно, что именно в период роста инфицированности кур сальмонеллами серотипа Infantis сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» выделили из образцов довольно много бактериофагов, активных в отношении сальмонелл серотипа Enteritidis, но с очень большим трудом удалось обнаружить штамм бактериофага против сальмонелл серотипа Infantis. Конечно, этому явлению может быть найдено немало объяснений, но и версия участия бактериофагов в вытеснении бактерий близкородственных генетических групп выглядит весьма правдоподобной.

Для меньших братьев

В научной литературе достаточно широко освещены и явление полигостальной специфичности (способности заражать широкий спектр видов бактерий) в отношении разных видов бактерий, и феномен разной фагорезистентности у разных штаммов внутри одного вида бактерий по отношению к одному и тому же бактериофагу. Очевидно, что штамм бактерии, способный поддерживать существование бактериофага без гибели клетки-хозяина, может получить эволюционное преимущество, так как станет причиной гибели бактерий-конкурентов, чувствительных к бактериофагу. Этот пример показывает, как много различных биологических идей можно извлечь, наблюдая взаимоотношения бактерий с бактериофагами. Кроме того, изучая спонтанное распространение бактериофагов по птицефабрикам и свинофермам, мы можем совершенно безопасно моделировать эпидемии.

Безусловно, в ближайшем будущем бактериофаги не смогут заменить антибиотики. Но в ситуациях, когда антибиотики уже не помогают, а также, когда нужно снять риск возникновения антибиотико-устой­чивых штаммов бактерий, бактериофаги должны занять свое законное место.

В ветеринарии использование бактериофагов намного перспективнее, чем в медицине. Ведь новые ветеринарные лекарства быстрее выводятся на рынок, чем лекарства для человека. К тому же в крупных животноводческих хозяйствах специалисты сталкиваются с меньшим разнообразием инфекций при диагностике, чем у людей, что упрощает этап формирования коллекций бактерий и подбора бактериальных вирусов.

Андреева И. С., Соловьянова Н. А., Афонюшкин В. Н. и др. Перспективы фаготерапии сальмонеллезов птицы в сельскохозяйственном производстве // Современное общество, образование и наука: Сб. науч. тр. по материалам Международной научно-практической конференции. 2013. С. 10—13.

Акимкин В. Г., Дарбеева О. С., Колков В. Ф. Бактериофаги: исторические и современные аспекты их применения: опыт и клинические перспективы // Клиническая практика. 2010. Т. 4. С. 48—54.

Antunes P., Mourão J., Campos J., Peixe L. Salmonellosis: the role of poultry meat // Clin. Microbiol Infect. 2016. V. 22. P. 110—121.

Klaas M. Pos, Trinity revealed: Stoichiometric complex assembly of a bacterial multidrug efflux pump // PNAS. V. 106. N. 17. P. 6893—6894, doi: 10.1073/pnas.0902837106

Бактериофаг стафилококковый — инструкция по применению

ИНСТРУКЦИЯ
по медицинскому применению лекарственного препарата

Торговое наименование препарата

Лекарственная форма

раствор для приема внутрь, местного и наружного применения

Состав

В 1 мл лекарственного препарата содержится активного вещества — стерильного фильтрата фаголизатов бактерий рода Staphylococcus до 1 мл.

Вспомогательные вещества: Консервант-8-гидроксихинолина сульфат — 0,0001 г/мл (содержание расчет­ное); или 8-гидроксихинолина сульфата моногидрат — 0,0001 г/мл (в пересчете на 8-гидроксихинолина сульфат, содержание расчетное).

Описание

Препарат представляет собой прозрачную жидкость желтого цве­та различной интенсивности.

Фармакотерапевтическая группа

Фармакодинамика:

Препарат вызывает специфический лизис бакте­рий Staphylococcus.

Показания:

Лечение и профилактика гнойно­воспалительных и энтеральных заболеваний вызванных бактериями рода Staphylo­coccus у взрослых и детей.

— заболевания уха горла носа дыхательных путей и легких (воспаления пазух носа среднего уха ангина фарингит ларингит трахеит бронхит пневмо­ния плеврит);

— хирургические инфекции (нагноения ран ожоги абсцесс флегмона фурункулы карбункулы гидроаденит панариции парапроктит мастит бурсит остеомиелит);

— урогенитальные инфекции (уретрит цистит пиелонефрит кольпит эндометрит сальпингоофорит);

— энтеральные инфекции (гастроэнтероколит холецистит) дисбактериоз кишечника;

— генерализованные септические заболевания;

— гнойно-воспалительные заболевания новорожденных (омфалит пио­дермия конъюнктивит гастроэнтероколит сепсис и др.);

— другие заболевания вызванные стафилококками.

При тяжелых проявлениях стафилококковой инфекции препарат назначается в составе комплексной терапии.

С профилактической целью препарат используют для обработки послеопе­рационных и свежеинфицированных ран а также для профилактики внутриболь­ничных инфекций по эпидемическим показаниям.

Важным условием эффективной фаготерапии является предварительное оп­ределение чувствительности возбудителя к бактериофагу и раннее применение препарата;

Противопоказания:

Индивидуальная непереносимость или чувствитель­ность к любому из компонентов препарата.

Беременность и лактация:

Це­лесообразно применение препарата при наличии инфекций вызванных фагочувст­вительными штаммами стафилококков (по рекомендации врача).

Способ применения и дозы:

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.

Рекомендуемые дозировки препарата.

Доза на 1 прием (мл)

от 1 года до 3 лет

от 8 лет и старше

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 09 %.

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).

Побочные эффекты:

Передозировка:

Взаимодействие:

Особые указания:

Не пригоден к применению препарат во флаконах с на­рушенной целостностью или маркировкой при истекшем сроке годности при по­мутнении.

Вследствие содержания в препарате питательной среды в которой могут развиваться бактерии из окружающей среды вызывая помутнение препарата не­обходимо при вскрытии флакона соблюдать следующие правила:

— тщательно мыть руки;

— обработать колпачок спиртсодержащим раствором;

— снять колпачок не открывая пробки;

— не класть пробку внутренней поверхностью на стол или другие предметы;

— не оставлять флакон открытым;

— вскрытый флакон хранить только в холодильнике.

Вскрытие флакона и извлечение необходимого объема препарата может про­водиться стерильным шприцем путем прокола пробки. Препарат из вскрытого флакона при соблюдении условий хранения вышеперечисленных правил и отсутствии помутнения может быть использован в течение всего срока годности.

Влияние на способность управлять трансп. ср. и мех.:

Форма выпуска/дозировка:

Раствор для приема внутрь местного и наружного приме­нения.

Упаковка:

Условия хранения:

Срок годности:

Срок годности 2 года. Препарат с истекшим сроком годно­сти применению не подлежит.

Условия отпуска

Производитель

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение по медицинским иммунобиологическим препаратам «Микроген» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ФГУП «НПО «Микроген» Минздравсоцразвития России), 614089, Пермский край, г. Пермь, ул. Братская, д. 177, Россия

Владелец регистрационного удостоверения/организация, принимающая претензии потребителей:

ФГУП «НПО «Микроген» Минздравсоцразвития России