Человек живет в постоянном контакте и сложнейшем взаимодействии с неисчислимым множеством микроорганизмов. Жить без микробов невозможно, но и с многими из них — тоже. Ежегодно, по самым скромным оценкам, не учитывающим недоступные для статистики ВОЗ данные многих развивающихся стран, погибает от пневмонии 3,9 млн человек, от диареи — 1,6 млн, от туберкулеза — 1,6 млн [1].

По данным Департамента здравоохранения г. Москвы за 2007—2008 гг., заболеваемость пневмонией на 100 тыс. населения составляла у взрослых 59,3, у подростков 15–17 лет — 327,3, у детей — 420,5. Длительность пребывания на койке для взрослых достигала 16,2 дня, для детей до 17 лет — 11,7. Летальность (в ‰) от пневмонии остается высокой: взрослые — 4,8, дети до 17 лет — 0,21. В условиях социальной и экономической нестабильности распространенность пневмонии среди детей младше 5 лет составляет 26. Несмотря на широкое применение антибиотиков и в амбулаторных, и в стационарных условиях, инфекционные заболевания (в т. ч. синуситы, бронхиты, пневмонии и др.) занимают первое место в структуре заболеваемости. Наиболее подверженными заболеванию оказываются дети, старики и иммунокомпрометированные пациенты. Поэтому в современных условиях увеличилось число работ по экспериментальному и клиническому применению лечения бактериофагами, в т. ч. и в педиатрии, где оно, по образному выражению W. Fortuna et al. [2], «переживает ренессанс».

С учетом нарастающей резистентности флоры к антибиотикам, вероятности аллергических и токсических реакций возникает проблема: что применять вместо антибиотиков или в комплексе с ними?

В авторитетном журнале Science [3] сказано следующее: «Терапия бактериофагами, впервые использованная в России в сталинскую эру, вновь привлекла внимание на Западе как вероятное оружие против лекарственно-устойчивых и резистентных в лечении инфекций».

История наших знаний о фагах начинается с российского микробиолога-долгожителя Н. Ф. Гамалея, сообщившего в 1897 г. о лизисе сибиреязвенной палочки2 неизвестным перевиваемым агентом. Спустя 18 лет англичанин F. Twort описал аналогичный феномен на примере стафилококков. F. D’Herelle в 1917 г. сформулировал понятие бактериофаг («невидимый микроб, являющийся антагонистом дизентерийного»), изучая лизис кишечной палочки [4].

Строение и микробиология фага

Бактериофаги — древнейшие вирусы, наиболее распространенный в биосфере биологический объект. Чистая природная вода содержит в 1 мл 2×108 фагов, т. е. на каждую бактериальную единицу приходится не менее 10 фаговых [5, 6].

Длительное время фаги изучали на примере фагов Т1-Т7, размножающихся на Escherichia (Е.) coli штамма В. Внедрение и совершенствование электронной микроскопии позволили говорить о разнообразии форм фагов. Принципиально фаг вне зависимости от вида построен из белковой или липопротеиновой оболочки, внутри которой заключены ДНК (2-спиральная чаще, 1-спиральная реже), еще реже 1- или 2-спиральная РНК и ферменты. Выделяют головку фага (возможны нитчатая, сферическая, полигональная, плеоморфная формы фага), где и заключены генетическая информация и ферменты, и хвост фага, прикрепляющийся за счет специфических рецепторов на поверхности клетки. Фаг является облигатным внутриклеточным паразитом, он растворяет оболочку клетки, впрыскивает в клетку свой геном. Последний полностью за счет транскриптаз переключает метаболизм клетки, и начинается синтез ДНК или, соответственно, РНК фага, и капсида. За 1–24 ч образуется 100–300 новых фагов. Клетка разрушается, выделившиеся в окружающее пространство фаги инфицируют новые клетки. Экспоненциальное размножение фагов завершается только после уничтожения специфических для них клеток. Во внешней среде фаги способны переживать десятилетия [7].

Принципы выбора терапии бактериофагами

В многочисленных отечественных и зарубежных публикациях продемонстрирована эффективность применения бактериофагов, в т. ч. генетически модифицированных, в лечении поверхностной и системной инфекций [8, 9]. Лечение фагами привлекательно по следующим причинам:

1. Бактериофаги высокоспецифичны и лизируют только «вредные микробы». Специфичность фагов варьирует от крайне избирательной к определенным бактериям (используется в типировании микробов) до относительно широкого спектра лизируемых бактерий. Но даже в этом случае широта воздействия не достигает широты действия антибиотиков. Поэтому, например, при лечении фагами не изменяется естественная флора кишечника, а для лечения инфекций требуется препарат, содержащий несколько фагов (по аналогии с поливалентным препаратом Секстафаг® (пиобактериофаг поливалентный)).

2. Бактериофаги — естественные природные средства. Бактериофаг не может длительно циркулировать в макроорганизме — длительность его жизни лимитирована наличием микроба-субстрата.

3. Бактериофаги эффективны против лекарственно-устойчивых микробов. Частота выделения мультирезистентной флоры варьирует, по данным разных клиник, от менее 1 до 42% [10, 11], что определяется, по нашему мнению, только профилем клиники и контингентом пациентов. В условиях нарастающей резистентности бактериальной флоры к антибиотикам многие авторы рассматривают фаготерапию как решение проблемы. Бактериофаги «чисты», безопасны в применении.

При применении бактериофагов следует учитывать, что специфичность фагов может ограничивать их применение в острых случаях.

Соотношение бактериофаго- и антибиотикотерапии представлено в таблице 1.

Фаготерапия покровных и барьерных структур тканей

В эксперименте [14, 15] была показана эффективность фагов в лечении кожных инфекций и внутримышечных абсцессов (Pseudomonas (Ps.) aeruginosa, Staphylococcus (S.) aureus). В клинической практике эффективность лечения инфекций ран, инфицированных пострадиационных некрозов была продемонстрирована K. Markoishwili et al. [16] и другими представителями школы грузинского ученого Г. Элиавы.

В нашей стране для наружного применения используют комплексные фаговые препараты. Препарат пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг®) для приема внутрь (20 мл 3 р./сут, 7–15 дней), местно или наружно способен лизировать стафило- и стрептококки, патогенные кишечные и синегнойные бактерии (Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae). Это позволяет применять его при гнойно-воспалительных заболеваниях уха, горла, носа, дыхательных путей, легких и плевры (воспалении пазух носа, среднего уха, ангине, фарингите, ларингите, трахеите, бронхите, пневмонии, плеврите). Секстафаг®, являясь эффективной альтернативой антибиотикам, может также применяться с ними комплексно. Крайне важно, что препарат может применяться при гнойно-септических заболеваниях у новорожденных и детей грудного возраста (омфалит, гастроэнтероколит), беременных и рожениц. Все это подчеркивает безопасность препарата.

Также существует гель с бактериофагами Отофаг производства НПЦ «МикроМир». Гель Отофаг содержит 32 вида бактериофагов, лизирующих Bacteroides spp., E. coli spp., Haemophilus influenzae spp., Klebsiella spp., Moraxella catarrhalis, Morganella morganii, Neisseria spp., Proteus vulgaris spp., Providencia rettgeri spp., Ps. aeruginosa spp., S. aureus spp., Streptococcus pyogenes spp. Таким образом, препарат эффективен по отношению к большой группе гноеродных бактерий и используется местно для профилактики бактериальных воспалительных заболеваний уха (наружный и средний отит) и их рецидивов, заболеваний носа (гайморит, ринит), горла (фарингит, абсцессы, ангина, хронический тонзиллит) и других респираторных заболеваний (бронхит, эпиглоттит, грипп, ОРВИ), а также для профилактики бактериальных осложнений при хирургических вмешательствах и других лечебных манипуляциях в области ЛОР-органов. Очень важно применение препарата при наличии хорошего дренажа пораженного участка: быстрый лизис бактерий при отсутствии оттока может привести к обострению воспаления. Показано применение препарата с целью профилактики инфекционных осложнений у пациентов с сахарным диабетом, при иммунокомпрометации.

Гель Отофаг применяют местно в дозировке 1–2 мл: для профилактики рецидивов заболеваний — 2–3 р./сут в течение 7–10 дней, при наличии бактериального воспалительного заболевания ЛОР-органов — 2–3 р./сут в течение 7–14 дней.

Применение фагов как профилактического, лечебного и противорецидивного средства продемонстрировало свою эффективность в самой частой педиатрической группе: пациенты с инфекционной патологией верхних дыхательных путей (риносинуситы, тонзиллиты, ларингиты, фарингиты). Обычно эти инфекции трактуются как вирусные, хотя достаточно часто причиной бывают и бактерии, или бактериальная флора активируется в процессе манифестации вирусной инфекции.

Подавляющее большинство всех случаев острых заболеваний детей, особенно младшего возраста, вызваны острой респираторной инфекцией (ОРИ). Первичная заболеваемость детей и подростков по г. Москве за 2004—2008 гг. колебалась от 1680,2‰ до 1763,6‰3. Заболеваемость болезнями органов дыхания за этот же период составила 1147,4–1188,8‰. Общий экономический ущерб от заболеваний гриппом детей и взрослых в 2008 г. составил 375,2 млрд руб. Заболеваемость ОРВИ детей и подростков до 17 лет в 8,3 раза выше, чем взрослых. Так, при совместных исследованиях с М. А. Мельниковой [17] было показано, что на первом году жизни частота эпизодов ОРИ составляет 1535,9:1000, у 3-летних детей достигает 3796,29:1000. Даже если первоначально заболевание разворачивается как вирусное, то впоследствии часто присоединяется бактериальная флора или активируется собственная, что требует взвешенного решения о выборе препарата или сочетании антибиотиков с иными препаратами, в т. ч. бактериофагами.

Инфекционный ринит дебютирует первоначально, как правило, как вирусный с типичным водянистым или водянисто-слизистым отделяемым. Появление слизисто-гнойного отделяемого, лихорадки, боли в области придаточных пазух говорит о присоединении бактериальной флоры. В качестве профилактики такого развития заболевания можно обсуждать местное применение поливалентного бактериофага.

Присоединение бактериальной инфекции с ее распространением на придаточные пазухи носа приводит к синуситу. Любые нарушения цилиарного клиренса, вентиляции, местного или системного иммунного ответа создают условия для хронизации синусита, вылечить который без воздействия на первоначальные причины невозможно. Признаки синусита:

• сохранение симптомов респираторной инфекции на протяжении 7–10 дней;
• дневной кашель и ринорея;
• заложенность носа;
• нередко низкий субфебрилитет;
• средний отит (у 60–70% больных);
• беспокойство;
• головные боли.

К признакам тяжелого течения синусита или его осложнений относятся гнойная ринорея, лихорадка выше 39ºС и периорбитальный отек. При остром и подостром синусите чаще обнаруживают Streptococcus pneumoniae, реже — Haemophilus (H.) influenzae, Moraxella catarrhalis, Streptococcus pyogenes (β-гемолитический). Хронический синусит чаще полимикробный, вызывается α-гемолитическим стрептококком, S. aureus, коагулазонегативными стафилококками, нетипичными H. influenzae, а также Moraxella catarrhalis и анаэробными бактериями (Peptostreptococcus spp., Prevotella, Bacteroides, Fusobacterium spр.), после многих курсов антибиотиков (или у иммунокомпрометированных пациентов) — Pseudomonads. Эти сведения еще раз заставляют оценить место и роль поливалентных бактериофагов в комплексном лечении синуситов.

При лечении риносинуситов препаратом пиобактериофаг путем его местного введения в пазухи отмечено значительное улучшение, нормализовались показатели завершенности фагоцитоза, что указывало на снижение интенсивности воспаления с восстановлением адекватного иммунного ответа слизистых оболочек носа. Таким образом, препарат пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг®) обладает противовоспалительными и иммунорегуляторными свойствами, что проявляется нормализацией показателей местного иммунитета. В то же время применение антибиотиков при лечении больных хроническим гнойным риносинуситом сопровождается сохранением признаков воспаления в виде активации нейтрофильного звена иммунной системы, увеличением внеклеточной пероксидазной активности и угнетением процесса фагоцитоза с нарушением механизмов завершенности в клетках [18]. Пиобактериофаг при местном введении в пазухи улучшает показатели завершенности фагоцитоза, что свидетельствует о снижении интенсивности воспаления с восстановлением адекватного иммунного ответа слизистых оболочек носа [19].

Большой проблемой педиатрии являются тонзиллофарингиты, аденоидиты. За 1 год не менее 10% всей детской популяции переносят тонзиллофарингит, из них у 25–50% причиной является стрептококк группы А. 20% здоровых детей являются носителями стрептококка, А [20, 21]. Хроническая гипертрофия аденоидных вегетаций может приводить к нарушению естественного дренирования евстахиевых труб и восхождению инфекции в среднее ухо. Рецидивирующий аденоидит — самая частая причина кашля у детей: стекающая с воспаленной поверхности небной миндалины слизь («постназальная капель») раздражает верхние дыхательные пути и вызывает кашель. Чаще всего на аденоидных вегетациях обнаруживают H. influenzae, Streptococcus (S.) β-hemolytic гр. А, S. aureus, Moraxella (M.) catarrhalis, Streptococcus (S.) pneumoniae (по убывающей). При аденоидитах причинами среднего отита и риносинусита у детей чаще бывают антибиотикорезистентные H. influenzae, M. catarrhalis, S. pneumoniae [22]. Безусловно, это служит основанием для топического применения специфических фагов, хотя и отечественные авторы, с надеждой указывающие на это направление, ссылаются на недостаточную доказательность фаготерапии хронического аденоидита в детской практике [23]. Другие исследователи более оптимистичны. Показано, что введение в комплекс терапии при хроническом аденоидите местного бактериофага приводило к существенному улучшению результатов [24]. Но непосредственный эффект лечения и отдаленные последствия, видимо, во многом определяются генетически. В сравнительном исследовании по проверке гипотезы положительного влияния хирургического удаления аденоидов и миндалин на вероятность развития осложнений, связанных со стрептококковой инфекцией, показано, что значительной разницы в титре антистрептококковых антител, связанных со S. β-hemolytic гр. А детских аутоиммунных нейропсихиатрических нарушений, обсессивно-компульсивных расстройств и тиков между оперированными и неоперированными детьми нет [25].

При обследовании пациентов с компенсированной формой хронического тонзиллита S. aureus выделен у 92,5%. Чувствительность культур золотистого стафилококка к стафилококковому бактериофагу оказалась очень высокой (97,4%). По результатам монотерапии специфическим бактериофагом и комбинированного лечения зарегистрированы клиническое улучшение и уменьшение высеваемости S. aureus со слизистой оболочки миндалин [26].

Обострения хронического ларингита сопровождается обсеменением слизистой гортани патогенной микрофлорой. Использование в комплексном лечении таких пациентов специфического бактериофага в виде инстилляций в гортань, а в случае тяжелого обострения — в виде приема внутрь позволяет существенно сократить продолжительность лечения, значительно повышая его качество, достичь более длительной ремиссии болезни и снизить частоту обострений [27].

Эффективность бактериофаготерапии у иммунокомпрометированных пациентов доказана в зарубежных исследованиях [28].

Бактериофаги продемонстрировали эффективность при лечении инфекции, находящейся под биопленкой. Биопленка — плотная колония микроорганизмов на поверхности биологических или небиологических сред, окружающих себя секретируемым экстрацеллюлярным полимером, практически непроницаемым для антибиотиков. Способность бактерий образовывать биопленку — важнейшее условие их выживания на поверхности тканей или медицинских объектов (катетеры, имплантаты). Структурно-физиологические свойства биопленок позволили выдвинуть идею о кооперированных микробных группах как аналогах многоклеточных организмов и социобиологических общностей [29]. Разрушение биопленки возможно при применении фагов [30]. В частности, обработка катетеров перед их постановкой коагулазонегативными фагами резко снижает вероятность образования биопленки Staphylococcus epidermidis [31].

Применение бактериофагов известно также при собственно кишечных инфекциях [32] и при сепсисе, вызванном кишечной инфекцией Ps. aeruginosa [33]. При этом в эксперименте прием бактериофага per os привел к 67% выживаемости в экспериментальной группе животных и к 0% в контрольной.

Особое внимание привлекает возможность бактериофаготерапии при внутренних и системных инфекциях. Большинство таких исследований принадлежит отечественным ученым. Показано, что совместное применение бактериофагов и антибиотиков в лечении детей с осложненной инфекцией мочевыводящих путей значительно эффективней, чем изолированная антибиотикотерапия [34].

А. Г. Баляновой [35] пролечено 36 детей в возрасте от 14 дней до 3 лет с тяжелыми гнойно-воспалительными заболеваниями бронхолегочной системы с наличием в мокроте синегнойной и кишечной палочек, клебсиеллы, энтерококка, стафилококка, которые, будучи нозокомиальной флорой, в большинстве случаев были нечувствительны к большинству известных антибиотиков. Путем ингаляций вводили моно- или поливалентные бактериофаги, в т. ч. пиобактериофаг. Курс антибактериальной терапии сократился с 13–17 до 8–11 дней. Элиминация возбудителя и уменьшение воспаления в трахеобронхиальном дереве подтверждались контрольным бактериологическим посевом и цитологическим исследованием мокроты: клинико-бактериальная эффективность составила 88,8%. Использование поливалентных фагов явилось более оправданным по сравнению с монофагами т. к. на фоне элиминации основного бактериального агента в меньшей мере происходила параллельная контаминация другими, не менее вирулентными, микробами. Таким образом, применение небулайзеротерапии бактериофагами в комплексном лечении острых и хронических обструктивных бронхолегочных заболеваний, включая муковисцидоз, показало высокую клиническую эффективность, позволило сократить сроки лечения дорогостоящими антибиотиками широкого спектра, уменьшить риск развития кандидоза. В эксперименте на животных, моделирующем лечение муковисцидоза, введение бактериофага при тяжелой пневмонии, вызванной Ps. aeruginosa, сопровождалось резким повышением выживаемости в подопытной группе [36].

Есть много нерешенных проблем, которые сводятся к организации многоцентровых исследований по принципам доказательной медицины, соотношению антибиотиков и бактериофагов при лечении.

В любом случае можно утверждать, что это направление перспективно и достаточно обнадеживающе, особенно при инфицировании резистентными штаммами.

Разнообразие лекарственных форм бактериофагов (таблетки, гели, растворы) позволяет применять их как перорально, так и наносить на раневые поверхности, вводить в полости организма. Препараты бактериофагов широко применяются в педиатрии, акушерстве и гинекологии, офтальмологии и т. д. Например, назначение по поводу кесарева сечения препарата Секстафаг®, предварительно адаптированного к флоре, циркулирующей в конкретном учреждении, приводило к снижению гнойно-септических осложнений (18,7%) в большей степени (26,7%), чем в группе женщин, получавших антибиотикопрофилактику.

Заключение

История изучения бактериофагов и анализ их применения в медицине позволяют с уверенностью сказать, что бактериофаги могут оказаться чрезвычайно востребованными в лечении самых разнообразных инфекционных заболеваний человека, особенно при антибиотикорезистентных возбудителях. Каждый препарат, тем более обладающий качествами живого и вводимый в организм человека, имеет свои положительные и вероятностные отрицательные эффекты. В частности, литический эффект фагов, приводящий к разрушению клеточной стенки микроба, сопровождается выбросом в кровь большого количества эндотоксинов, что приводит к эффекту септицемии. Обсуждается необходимость приема активированного угля или иных адсорбентов. Более перспективным направлением кажется генетическая инженерия фага, которая сохраняла бы свой киллинг-эффект, но фаг был бы лизис-дефективным. Такой фаг мог бы использоваться в клинической практике как эффективный антимикробный агент, лишенный побочных эффектов [37]. Кроме того, бактериофаги, как и любые другие вирусы, способны переносить гены вирулентности от одной бактерии к другой [38].

В настоящее время в большинстве публикаций указывается на безопасность фаготерапии; хорошо организованные двойные слепые рандомизированные контролируемые исследования позволят определить безопасность и эффективность фагов как альтернативы антибиотикам при инфекциях с полирезистентной флорой [39]. Дальнейшее изучение возможностей бактериофаготерапии будет зависеть от объективной заинтересованности медицинского сообщества, проведения многоцентровых независимых исследований, развития вирусологии с ее возможностями получения новых чистых препаратов фагов.

1 Сборник среднемосковских основных показателей деятельности лечебно-профилактических учреждений Департамента здравоохранения г. Москвы за 2007—2008 гг. М., 2009. 87 с.

2 Выбор инфекционного агента для опытов не был случайным: отец Н. Ф. Гамалеи был известным микробиологом, написавшим монографию о сибиреязвенной палочке, переведенную и на немецкий язык.

3 Департамент здравоохранения г. Москвы. Доклад о состоянии здоровья населения г. Москвы в 2008 г.