Применение бактериофагов в клинической практике: эпоха Возрождения

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

Регулярные выпуски «РМЖ» №21 от 09.12.2015 стр. 1258-1262
Рубрика: Гастроэнтерология

Для цитирования: Костюкевич О.И. Применение бактериофагов в клинической практике: эпоха Возрождения // РМЖ. 2015. №21. С. 1258-1262

Взгляд гастроэнтеролога
История изучения бактериофагов – «вирусов, пожирающих бактерии» – началась почти столетие назад. Однако с появлением антибиотиков бактериофаги были незаслуженно забыты на Западе. На фоне возникновения угрозы инфекций, вызванных антибиотикорезистентными бактериями, и скудных перспектив новых антибиотиков фаги в настоящее время рассматриваются в качестве альтернативных методов лечения.

Для цитирования. Костюкевич О.И. Применение бактериофагов в клинической практике: эпоха Возрождения // РМЖ. 2015. № 21. С. 1258–1262.

Предпосылки к применению бактериофагов
На сегодняшний день бактериальные инфекции представляют собой крайне актуальную проблему здравоохранения. И причинами этого являются не только возрастающая антибиотикорезистентность, но и крайне негативные последствия для здоровья нерациональной антибиотикотерапии.

Антибиотикорезистентность
За последние годы практически не появилось новых антибактериальных препаратов (АБП), в то время как устойчивость к «старым» АБП неуклонно растет и во многих случаях уже достигла критической отметки.
ВОЗ обращает внимание на то, что многие открытия в области медикаментозного лечения, сделанные в XX в., могут потерять свою значимость из-за устойчивости к АБП. В результате этого большинство инфекционных болезней могут просто выйти из-под контроля [1]. Наибольшую опасность представляют госпитальные инфекции, ныне обозначаемые как инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи (ИСМП), распространенность которых уже достигает 5–10% от числа пациентов в стационарах, а смертность занимает десятую строку в ряду причин смертности населения [2]. Вместе с тем лечение данных заболеваний крайне затруднено из-за высокой частоты антибиотикорезистентности (50–99%).

Сложности лечения хронических инфекций традиционными АБП
«Хронические инфекции... очень сложно, если вообще возможно, лечить с помощью антибиотиков» [3].
Одной из значимых причин низкой эффективности терапии хронических инфекций является образование ими биопленок, которые препятствуют проникновению антибиотиков. В этой связи возлагаются большие надежды именно на бактериофаги, которые работают в данной ситуации по принципу «троянского коня»: поражая одну бактериальную клетку, проникают вместе с ней под биопленку, и после гибели клетки-носителя в колонию выходит большое количество вновь синтезированных фагов, поражая остальные бактерии [3].
Кроме того, бактериофаги стимулируют активизацию факторов специфического и неспецифического иммунитета [4, 5], что усиливает их эффективность в терапии хронических инфекций.

Побочные эффекты антибиотикотерапии
Кроме того, клиницисты в своей практике все чаще сталкиваются с неудовлетворительной переносимостью АБП. Так, частота антибиотико-ассоциированной диареи за последние годы существенно возросла и составляет от 2 до 30% в зависимости от применяемого антибиотика [6]. Все больше пациентов отказываются от приема АБП в связи с развитием побочных эффектов или вследствие боязни (порой вполне обоснованной) кишечных дисбиозов. И все чаще, к сожалению, мы сталкиваемся с нарушением принципов рациональной антибиотикотерапии со стороны самих врачей, что, безусловно, усугубляет ситуацию и с резистентностью к АБП, и с безопасностью антибиотикотерапии.
В этой связи ключевыми задачами являются разработка и внедрение в клиническую практику дополнительных средств борьбы с инфекционными заболеваниями, в качестве которых, несомненно, можно рассматривать бактериофаги.

Бактериофаг (бактерии + греч. phagos – пожирающий; синоним: фаг, бактериальный вирус) – вирус, избирательно поражающий бактерии. Бактериофаги широко распространены в природе, каждый грамм почвы, каждый кубический сантиметр воды и воздуха, продукты питания, растения и животные содержат миллионы фаговых частиц (от 10 до 100 млн). Это древнейшие обитатели планеты, являющиеся естественными ограничителями распространения бактерий.

История создания и применения бактериофагов
История открытия бактериофагов ведет свое начало с 1896 г., когда британский химик Э. Ханкин, изучая антибактериальное действие вод индийских рек Ганга и Джамны, впервые описал некие агенты, легко проходящие через непроницаемые для бактерий мембранные фильтры и вызывающие гибель микробов.
В 1917 г. сотрудник института Пастера в Париже Ф. Д'Эрелль предложил название «бактериофаги» – пожиратели бактерий, он же в дальнейшем определил, что они представляют собой бактериальные вирусы, способные вызывать специфический лизис бактерий [7].

В 1921 г. Д. Мэйсин и Р. Брайонг впервые описали успешный способ лечения стафилококковых инфекций кожи с помощью стафилококкового фага. До середины ХХ в. на Западе бактериофаги широко изучались и эффективно использовались в качестве лечебного средства против ряда заболеваний, включая дизентерию, тиф, паратиф, холеру и гнойно-септические инфекции.
Однако с момента открытия А. Флемингом в 1928 г. пенициллина началась новая эра борьбы с инфекционными заболеваниями – эра антибиотиков. И бактериофаги, на тот период оказавшиеся менее эффективными, были преданы забвению в западном мире. В СССР же разработки и исследования препаратов бактериофагов не прекращались и активно поддерживались на самом высоком уровне. В 1930-е гг. был создан Институт исследования бактериофагов в Тбилиси, который в 1951 г. вошел в состав группы институтов вакцин и сывороток.
В литературе указывается, что в СССР в 1930–1940 гг. фаготерапия активно использовалась для лечения широкого спектра бактериальных инфекций в области дерматологии (Беридзе, 1938), офтальмологии (Родигина, 1938), урологии (Цулукидзе, 1938), стоматологии (Ручко и Третьяк, 1936), педиатрии (Александрова, 1935; Лурье, 1938), отоларингологии (Ермолиева, 1939) и хирургии (Цулукидзе, 1940, 1941). Эти статьи были опубликованы на русском языке и не были доступны западным ученым. Тем не менее прошлый опыт указывает на высокую эффективность фаготерапии и профилактики.

С гордостью можно признать, что Россия всегда занимала лидирующие позиции в области производства и применения лечебно-профилактических бактериофагов. Производство не прекращалось и в эпоху «всемирного охлаждения» к фаготерапии и активно развивалось даже в период Великой Отечественной войны. Так, в НПО «Микроген» бактериофаги производятся с 1940-х гг. В России и на территории некоторых бывших советских республик терапия бактериофагами активно применяется и по сей день.
Пенициллин оказался первым лекарством, на примере которого было замечено возникновение устойчивости бактерий к антибиотикам, возрастающей теперь в геометрической прогрессии. Скептицизм на Западе по отношению к фаготерапии сменился повышенным интересом к ней, началась новая волна исследований [8]. Помимо России, имеющей самый богатый опыт применения бактериофагов, изучением возможностей фаготерапии активно занялись исследователи и в других странах [9–12].

Клиническое применение препаратов бактериофагов в настоящее время
Фаготерапия с позиций доказательной медицины
За последние 10 лет количество публикаций в ведущих мировых медицинских изданиях, затрагивающих вопросы лечебного и профилактического применения бактериофагов, возросло в несколько раз и превысило уже 3000 (в базе данных PubMed). Количество опубликованных в последнее время работ свидетельствует о возрождении интереса к фаготерапии. Недавно завершившиеся клинические исследования предоставляют убедительные доказательства в отношении безопасности и эффективности фаготерапии у животных и человека [13–15]. Двойная терапия с использованием фагов и антибиотиков приводила к значимо лучшим результатам, чем монотерапия антибиотиками [16]. Показано, что бактериофаги могут быть более эффективными, чем традиционные антибиотики для разрушения бактериальных биопленок [17].

1258-1.gif

Бактериофаги сегодня называют «светлой надеждой в эпоху антибиотикорезистентности». По инициативе ведущей организации по контролю за продуктами и лекарствами США – Food and Drug Administration (FDA) с 2007 г. ведутся активные клинические испытания препаратов бактериофагов [18, 19]. В последние годы FDA одобрила использование фаговых препаратов в качестве пищевых добавок (например, Listex, EcoShield) [20]. Европейские регулирующие органы в настоящее время рассматривают фаги как биологические агенты, требующие проведения дополнительных рандомизированных исследований. Имеющиеся на сегодня данные хотя и обнадеживают, но считаются недостаточными для создания международных клинических рекомендаций по фаготерапии.

Механизм действия бактериофагов
Антибактериальный эффект бактериофагов обусловлен внедрением генома фага в бактериальную клетку с последующим его размножением и лизисом инфицированной клетки. Вышедшие во внешнюю среду в результате лизиса бактериофаги повторно инфицируют и лизируют уже другие бактериальные клетки, действуя до полного уничтожения патогенных бактерий в очаге воспаления.

Достоинства фаготерапии
Таким образом, на основании накопленных данных можно сформулировать следующие предпосылки к широкому применению препаратов бактериофагов в лечебных и профилактических целях:
1. Эффективность в терапии инфекций, вызванных антибиотикорезистентными бактериями, в т. ч. ИСМП.
2. Возможность применения при аллергических реакциях на АБП.
3. Низкая токсичность, позволяющая считать их самыми безопасными препаратами, что определяет возможность их широкого применения у детей, беременных и кормящих женщин.
4. Высокая специфичность (отсутствие влияния на нормальную микрофлору человека) дает существенное преимущество в лечении любых инфекционных заболеваний у пациентов с различными нарушениями кишечной микрофлоры (в т. ч. с синдромом избыточного бактериального роста (СИБР) и другими дисбиозами), распространенность которых в последние годы значимо возросла.
5. Высокая эффективность в терапии хронических инфекций, особенно ассоциированных с образованием бактериальных биопленок.
6. Возможность применения в виде различных форм: местных аппликаций, жидких и таблетированных; парентеральных.

Ограничения фаготерапии
В то же время бактериофаги в настоящее время в реальной практике применяются намного реже, чем можно было бы ожидать, учитывая большой объем позитивной информации.
Можно выделить следующие причины, ограничивающие применение бактериофагов:
1. Прежде всего это отсутствие нормативно-правовых документов и недостаточная информированность специалистов [21].
2. Есть еще некоторые патогенные для человека бактерии (согласно утвержденному перечню биологических агентов [22]), для которых до сих пор не найдены литические фаги, в т. ч. представители 3-го уровня биобезопасности, такие как Rickettsia, Ehrlichia и Coxiella (возбудители эрлихиоза, эпидемического сыпного тифа, лихорадки Скалистых гор).
3. Выработка антифаговых антител. Проблема иммунного взаимодействия организма человека и фагов пока находится на стадии изучения. Наименьшее количество антител к бактериофагам вырабатывается у новорожденных и грудных детей, что определяет наибольшую эффективность фаготерапии именно в этой группе.
4. Довольно редко, но все же встречаются побочные эффекты употребления фагов, которые обычно связаны с массивным распадом бактериальных клеток с выделением эндотоксина. Справедливости ради надо отметить, что подобные эффекты гораздо более значимы при антибиотикотерапии. Нивелировать данные нежелательные явления в большинстве случаев можно при помощи энтеросорбентов.

Принципы рациональной фаготерапии
Необходимо отметить, что применение бактериофагов, как и любых АБП, должно основываться на рациональных принципах.
1. Предварительное определение чувствительности бактерий к препарату и литической активности бактериофагов в лаборатории.
Все бактериофаги можно разделить на умеренные и вирулентные (или литические).
А. Умеренные бактериофаги включают свой генетический материал в хромосомы бактерий и размножаются синхронно с клеткой хозяина, долгое время не вызывая лизиса. Умеренные бактериофаги играют существенную роль в эволюции бактерий, способствуя приобретению возбудителями дополнительных факторов вирулентности и антибиотикорезистентности. В настоящее время доказано, что множество факторов вирулентности у патогенных бактерий закодировано именно с помощью профаговых генов.
Б. Вирулентные фаги всегда приводят к разрушению бактерий (литический эффект) и высвобождению зрелых фаговых частиц, поражающих новые бактериальные клетки.
В связи с этим бактериофаги, применяемые для лечения инфекционных заболеваний, должны быть исключительно вирулентными, т. е. приводить к гибели бактерий. Литическая активность назначаемых для лечения препаратов бактериофагов обязательно должна быть предварительно проверена в лаборатории.
2. Выбор системы доставки играет ключевую роль в успешной фаготерапии.
Последние достижения в области фаготерапии показывают, что местная (адресная) доставка была более успешной для локализованной инфекции, в то время как для системных инфекций рекомендован парентеральный путь введения [23]. При использовании пероральных форм препаратов необходимо учитывать чувствительность фагов к действию соляной кислоты желудка и в этом случае отдавать предпочтение доставке в кислотоустойчивой оболочке.

Препараты бактериофагов и их применение в клинической практике
Сегодня существует обширный перечень фаговых препаратов, применяемых в лечении широкого спектра бактериальных инфекций. На территории РФ единственными препаратами, зарегистрированными как лекарственные средства, являются бактериофаги НПО «Микроген». Основные препараты и спектр их антимикробного действия представлены в таблице 1 [24].

Применение бактериофагов при заболеваниях ЖКТ
Лечение бактериофагами инфекций ЖКТ обладает существенным преимуществом по сравнению с антибиотиками в отношении влияния на нормальную кишечную микрофлору. Показана эффективность фаготерапии в отношении таких возбудителей инфекций ЖКТ, как энтеропатогенные E. coli [25], S. sonnae, flexneri, Salmonella E, P.vulgaris, mirabilis, S. aureus, P. aeruginosa, Enterococcus и др.
В практике гастроэнтеролога можно выделить 2 основные группы пациентов, которым может быть показана терапия бактериофагами:
1) с острыми бактериальными инфекциями (острый гастроэнтерит, гастроэнтероколит);
2) с различными нарушениями нормальной кишечной микрофлоры (СИБР в тонкой кишке, дисбиоз толстой кишки), встречающимися в той или иной степени у большинства пациентов с заболеваниями ЖКТ.

Фаготерапия острых бактериальных диарей
Лечение острых бактериальных диарей представляет порой значительные сложности из-за низкой эффективности АБП и развития побочных эффектов. Показано, что вследствие влияния антибиотиков на нормальную кишечную микрофлору угнетается механизм природной колонизационной резистентности. Кроме того, известен прямой механизм иммуносупрессивного действия антибиотиков. Все это может привести к длительной персистенции возбудителя острой кишечной инфекции (ОКИ) на фоне антибиотикотерапии [26, 27]. Так, по данным некоторых исследований, у пациентов, получавших АБП в острую фазу сальмонеллеза, достоверно чаще впоследствии встречалось бактериовыделение сальмонелл в сравнении с лицами, получавшими только патогенетическую терапию [28].
Показания к использованию бактериофагов при ОКИ на сегодняшний день можно сформулировать следующим образом:
– в качестве монотерапии – при легких формах ОКИ;
– в сочетании с антибактериальной терапией или последовательно – при среднетяжелых и тяжелых формах ОКИ;
– при бактериовыделении (у реконвалесцентных или транзиторных бактерионосителей);
– в комплексе терапии энтероколитов условно-патогенной и стафилококковой этиологии;
– для коррекции нарушений микробиоценоза кишечника [29].
Обязательным условием фаготерапии является посев кала с определением фаговой чувствительности. В случае неверифицированного возбудителя предпочтение следует отдавать комплексным препаратам бактериофагов (интести-бактериофаг), обладающим широким спектром действия в отношении возбудителей основных кишечных инфекций.

Фаготерапия при СИБР
Одним из перспективных, но пока малоизученных направлений является коррекция нарушений нормальной кишечной микрофлоры препаратами бактериофагов.
Как известно, СИБР четко ассоциирован с применением АБП. В то же время при наличии признаков избыточного роста бактерий в кишке единственно рекомендуемой тактикой сегодня является назначение антибиотиков или кишечных антисептиков. Это, безусловно, вызывает недоумение и пациентов, и порой самих врачей. Получается, мы «лечим осложнения антибиотикотерапии антибиотиками»… И в этом случае фаготерапия может иметь значительные преимущества, прицельно действуя на «вышедшие из-под контроля» условно-патогенные микроорганизмы. Обязательным условием перед началом терапии является посев кала с определением чувствительности к фаговым препаратам. Преимущество следует отдавать комплексным препаратам, воздействующим на патогенную и условно-патогенную кишечную микрофлору (интести-бактериофаг).

Перспективы применения бактериофагов
Мы стоим на пороге "Эпохи Возрождения" бактериофаготерапии, которая открывает новые перспективы в лечении антибиотикорезистентной микрофлоры, а также имеет хороший профиль безопасности. В России уже сегодня фаготерапия с успехом применяется при широком спектре заболеваний, и, безусловно, оправдывает себя при различных нарушениях кишечной микрофлоры. Прицельное действие препаратов позволяет сохранить тонкую грань баланса нормофлоры, что крайне важно для наших пациентов.
Литература
1. Информационный бюллетень № 194. Март 2012 г. Всемирная организация здравоохранения: [Электронный ресурс] URL:http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs194/ru.
2. Национальная концепция профилактики инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (утв. главным государственным санитарным врачом РФ 6.11.2011) // Справочно-правовая система «Консультант Плюс»: [Электронный ресурс].
3. Bjarnsholt T. The role of bacterial biofilms in chronic infections // APMIS Suppl. 2013. Vol. 121. Р. 1–51. doi: 10.1111/apm.12099.
4. Бактериофаги – антибактериальные препараты будущего: сб. статей. М., 2009. 66 с.
5. Weber-Dabrowska В., Zimecki M., Kruzel M. et al. Alternative therapies in antibiotic-resistant infection // Advances in Medical Sciences. 2006. Vol. 51. P. 242–244.
6. Пилиев Д.В., Ачкасов С.И., Корнева Т.К., Сушков О.И. Антибиотико-ассоциированная диарея: современное состояние проблемы // РЖГГК. 2014. Т. 24. № 5. С. 54–62.
7. Акимкин В.Г., Дарбеева О.С., Колков В.Ф. Бактериофаги: исторические и современные аспекты их применения: опыт и клинические перспективы // Клиническая практика. 2010. № 4. С. 48–54.
8. Chanishvili N. Phage therapy – history from Twort and d'Herelle through Soviet experience to current approaches // Adv Virus Res. 2012. Vol. 83. Р. 3–40. doi: 10.1016/B978-0-12-394438-2.00001-3.
9. Лазарева Е.Б., Смирнов С.В., Хватов В.Б. и соавт. Эффективность применения бактериофагов в комплексном лечении больных с ожоговыми травмами // Антибиотики и химиотерапия. 2001. № 1. С. 10–14.
10. Kucharewicz-Krukowska A., Slopek S. Immunogenic effect of bacteriophage in patients subjected to phage therapy // Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz). 1987. Vol. 35. No 5. P. 553–561.
11. Акимкин В.Г., Ефименко Н.А. Использование бактериофагов в практике лечения различных патологий хирургического и терапевтического профиля. Методические рекомендации. М.: НМЦ ГВКГ им. акад. Н.Н. Бурденко, 1998. 45 с.
12. Захарова Ю.А., Падруль М.М., Николаева А.М. и соавт. Микробиологическая диагностика инфекций мочевых путей у женщин при беременности и использование препаратов бактериофагов при данной патологии. Методические рекомендации. Пермь, 2007.
13. Sulakvelidze A., Alavidze Z., Morris J.G.Jr. Bacteriophage therapy // Antimicrobal Agents and Chemotherapy. 2001. Vol. 45. No. 3. P. 649–659.
14. Sillankorva S.M., Oliveira H., Azeredo J. Bacteriophages and their role in food safety // Int. J. Microbiol. 2012. 863945. 10.1155/2012/863945.
15. Housby J.N., Mann N.H Phage therapy // Drug Discov. Today. 2009. Vol. 14. Р. 536–540. 10.1016/j.drudis.2009.03.006.
16. Viertel T.M., Ritter K., Horz H.P. Viruses versus bacteria-novel approaches to phage therapy as a tool against multidrug-resistant pathogens // J Antimicrob Chemother. 2014 Sep. Vol. 69 (9). Р. 2326-36. doi: 10.1093/jac/dku173. Epub 2014 May 28.
17. Stephen T. Abedon Ecology of Anti-Biofilm Agents I // Antibiotics versus Bacteriophages Pharmaceuticals (Basel). 2015 Sep. Vol. 8 (3). Р. 525–558.
18. Wright C.H. Hawkins et al. A controlled clinical trial of a therapeutic bacteriophage preparation in chronic otitis due to antibiotic-resistant Pseudomonas aeruginosa; a preliminary report of efficacy y // Clinical Otolaryngology. 2009. Vol. 34. Issue 4. Р. 349–357.
19. U.S. Food and Drug Administration [Электронный ресурс]. URL: http://www.fda.gov/Food/FoodIngredientsPackaging/GenerallyRecognizedasSafeGRAS/GRASListings/ucm154675.htm.
20. FDA (2006). Federal Register 47729 - Approval of Listeria-specific Bacteriophage Preparation on Ready-to-Eat (RTE) Meat and Poultry Products. Rockville, MD. Available online at: http://www.fda.gov/OHRMS/DOCKETS/98fr/E6-13621.pdf.
21. Oliveira H., Sillankorva S., Merabishvili M. et al. Unexploited opportunities for phage therapy // Front Pharmacol. 2015. Vol. 6. Р. 180.
22. Health Safety Executive. The Advisory Committee on Dangerous Pathogens. The Approved List of Biological Agents. London, 2013. Available online at: http://www.hse.gov.uk/pubns/misc208.pdf.
23. Ryan E.M., Gorman S.P., Donnelly R.F., Gilmore B.F. Recent advances in bacteriophage therapy: how delivery routes, formulation, concentration and timing influence the success of phage therapy // J. Pharm. Pharmacol. 2011. Vol. 63. Р. 1253–1264. 10.1111/j.2042-7158.2011.01324.
24. Красильников И.В., Лыско К.А., Отрашевская Е.В., Лобастова А.К. Препараты бактериофагов: краткий обзор современного состояния и перспектив развития. ФГУП «НПО “Микроген”» Минздравсоцразвития России, Москва // Сибирский медицинский журнал. 2011. Т. 26. № 2. Вып. 2. С. 33–37.
25. Callaway T.R., Edrington T.S., Brabban A.D., Anderson R.C., Rossman M.L., Engler M.J. et al. Bacteriophage isolated from feedlot cattle can reduce Escherichia coli O157:H7 populations in ruminant gastrointestinal tracts // Foodborne Pathog. Dis. 2008. Vol. 5. Р. 183–191. 10.1089/fpd.2007.0057.
26. Тец В.В. Микроорганизмы и антибиотики. Сепсис. СПб: Эскулап, 2003.
27. Захаренко С.М. Терапия кишечных инфекций в России: рациональная или эмпирическая? // Журнал инфектологии. 2011. № 3 (2). С. 81–96.
28. Милютина Л.Н., Гурьева О.В., Голубев А.О. и др. Актуальные проблемы и тенденции эволюции современных сальмонеллезов у детей // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2011. № 1. С. 43–48.
29. Бехтерева М.К., Иванова В.В. Место бактериофагов в терапии инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта // Сonsilium medicum. Педиатрия. 2014. № 2. С. 24–29.

Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak