Фаг в роли ищейки

Есть такая отрасль медицины - эпидемиология. Однако не надо думать, что врачи-эпидемиологи занимаются только изучением эпидемий, как это может показаться из названия их специальности. Основная задача эпидемиологов в наше время - предотвращение эпидемий. Мы уже рассказывали о роли, которую сыграл бактериофаг в 1938 году, когда вспыхнувшая в Афганистане эпидемия холеры грозила перекинуться в нашу страну. Тогда применение бактериофага остановило распространение заболевания на государственной границе.

Казалось бы, это история. 30 лет в наш век - срок большой. Да и о холере мы знаем в основном по книгам. В нашей стране ее нет. Но холерный вибрион не сгинул начисто. В природе он существует. И время от времени то в одной, то в другой азиатской стране происходят вспышки этого страшного заболевания. Вот и сегодня, когда я пишу эти строки, радио сообщило об эпидемии холеры в одной из провинций Индии.

Для советского человека стало привычным, что эпидемий инфекционных заболеваний в нашей стране не возникает, и мы редко задумываемся над вопросом: а почему? Мы забываем, что, как пограничники охраняют наш мирный труд, целая армия врачей эпидемиологов и бактериологов стоит на страже здоровья.

Вот случай из работы английских эпидемиологов.

Трое детей, проживавших в районе города Винчестер, в июне 1948 года почти одновременно заболели брюшным тифом. Детишки признались, что пили речную воду. Так в руки врачей попала первая нить для поисков источника инфекции. Вскоре удалось установить, что бактерии брюшного тифа, выделенные из организма заболевших, сходны с возбудителями тифа, полученными из воды, которую взяли в местах, где гуляли дети. Поиск пошел дальше. Нужно было выяснить, каким путем бациллы брюшного тифа попадают в реку. Вначале следы привели к одному из речных притоков, потом к стоку нечистот и оттуда через длинную канализационную систему к одинокому домику, где проживал человек, оказавшийся носителем бактерий брюшного тифа.

Работу проделали огромную, обследование продолжалось более года. А источник инфекции был расположен всего в трех километрах вверх по течению от места, где заразились дети.

Каким же. образом бактериологам удалось проследить весь путь распространения возбудителя, исключая многие и многие побочные варианты? Что им давало возможность из десятков присутствовавших в нечистотах, кишечнике больных, речной воде других бактерий брюшного тифа опознать именно виновников этих случаев заболевания?

Здесь на помощь врачу приходит бактериофаг. И если выше мы сравнили бактериологов и эпидемиологов с пограничниками, то фага можно уподобить их верному помощнику, собаке-ищейке, способной среди сотен посторонних следов найти след нарушителя и вести по нему своего хозяина.

Так же безошибочно бактериофаг среди многих штаммов возбудителей отыскивает представителей одной, строго определенной группы и позволяет установить их присутствие в кишечнике человека, нечистотах, речной воде, молоке и т. д.

Исключительно высокая специфичность действия, о которой говорилось выше, необыкновенная привязанность к определенным типам микробов делает фага незаменимым помощником бактериолога в трудной работе выяснения путей распространения инфекций. Сейчас известно 58 различных типов брюшнотифозных бактерий и столько же соответствующих им типовых фагов.

Имея в распоряжении такую коллекцию, можно всегда точно определить фаготип той или иной культуры возбудителя брюшного тифа; прием этот так и называется - фаготипирование и в своем исполнении довольно прост.

Чашку Петри заполняют питательной средой, а дно расчерчивается на отдельные участки. Затем над каждым участком по поверхности среды размазываются капельки испытываемых культур, а через некоторое время в центр подсохших пятен наносятся капельки фага. Теперь остается поместить чашку в термостат при температуре 37 градусов и через несколько часов проверить результаты анализа.

За это время бактерии успеют разрастись и образовать колонии (газоны), видимые простым глазом. Если испытуемые штаммы к фагу нечувствительны, то бактериальные газоны останутся целыми и неповрежденными. В случае же, когда бактериофаг встретился со своим типом, бактериальный газон будет либо растворен бактериофагом, либо окажется поврежденным.

Именно таким методом и был прослежен путь возбудителя в случае заболевания английских детей. Таким способом легко отличить возбудителей паратифа В1 от бактерий брюшного тифа, в то время как симптомы этих болезней очень схожи.

Удалось недавно подобрать фаг, помогающий определять бациллы сибирской язвы. Советский микробиолог Дрожжевкина приготовила смесь фагов (поливалентный фаг), использование которой позволяет отличать возбудителей бруцеллеза - бруцелл от так называемых нетипичных форм. В этом случае фаг выполняет работу, с которой раньше справлялся не каждый бактериолог. Применяется метод фаготипирования для опознавания возбудителей и некоторых других опасных заболеваний.

Но научная мысль работает дальше.

Ведь чтобы определить, к какому типу относится, допустим, брюшнотифозный микроб, его нужно сначала выделить из среды обитания в чистую культуру, разобраться во всем пестром и многообразном микробном населении, скажем, той же речной воды. А представляете, сколь сложна и кропотлива такая работа? И хотя с тех пор, как стало известно, что сотни болезней передаются от человека к человеку бактериями, предложено много методов, с помощью которых можно обнаружить болезнетворных микробов в воде, продуктах питания и других средах, наиболее достоверным до самого последнего времени оставался именно бактериологический анализ.

Методы обнаружения болезней

Но он же и самый трудоемкий.

Вот вроде бы простая задача: установить, есть ли в данной пробе воды дизентерийный микроб. Начинается работа. Прежде всего готовится питательная среда и разливается в чашки Петри. Все делается, разумеется, стерильно, чтобы никакой посторонний микроб не помешал последующему анализу. Наконец питательная среда остыла и затвердела, для микробов готовы и кров и пища. Теперь в чашки помещают капельки воды, которую предстоит исследовать, и ставят их в термостат, где поддерживается температура человеческого тела. Через сутки на питательной среде появляются окрашенные и неокрашенные налеты - колонии размножившихся бактерий. Тогда берут заранее приготовленные пробирки с питательной средой, пересевают в них подозрительные по виду и форме колонии и опять ставят в термостат.

Наконец через сутки наступает последний этап анализа - надо определить: какие же бактерии размножились в пробирке? Однако внешне микробы, как правило, очень сходны, и, чтобы окончательно установить, с кем в данном случае имеешь дело, нередко приходится при-бегать к новой серии трудоемких анализов. Каждый из них в отдельности обычно тоже не дает четкого ответа. О том, какая же найдена бактерия, приходится судить по совокупности признаков. Одним из них является взаимодействие с фагом.

Если дизентерийный фаг уничтожает выделенную бактерию и сам размножается - значит, это была дизентерийная палочка. Все, казалось бы, хорошо.

Однако медлительность и сложность бактериологического анализа почти всегда приходит в столкновение с запросами практики. Врачу важно поскорее узнать, возбудитель какой болезни находится в крови больного, в воде колодца или реки, в пищевых продуктах.

А нельзя ли изменить весь подход и отказаться от предварительного выращивания подозрительных бактерий на питательных средах?

Нельзя ли узнать о присутствии искомой бактерии в воде или продуктах питания по каким-то косвенным при знакам? Мысль исследователей обратилась к бактериофагу.

Метод фагодиагностики болезнетворных микробов кишечной группы был предложен в 1955 году советскими микробиологами Владимиром Дмитриевичем Тимаковым и Давидом Моисеевичем Гольдфарбом и назван авторами реакцией нарастания титра фага. Чувствительность этого метода очень высока и превышает чувствительность обычного бактериологического анализа иногда в 10 тысяч раз. Даже в случаях, когда количество возбудителя брюшного тифа составляет всего несколько бактерий на 0,5 литра воды, их удается обнаружить уже через 16-20 часов. Минимальные количества дизентерийных бактерий в воде определяются через 14-20 часов, а в испражнениях - спустя 9-10 часов. И это когда обычным методом бактерий не удается обнаружить вообще: так мала их концентрация. С успехом применяется реакция нарастания титра фага и для выявления в воде возбудителя холеры.

Так изучение бактериофагов привело к разработке дешевых, быстрых, а главное - точных методов опознавания типов и видов болезнетворных бактерий и в окружающей среде и в организме человека. У врачей-эпидемиологов появился верный союзник, помогающий быстро и безошибочно отыскивать источники инфекции, а значит, и предотвращать развитие эпидемий.

Расшифровав и познав характер взаимоотношений между бактериями и бактериальными вирусами, наука привлекла бактериофагов на службу охраны здоровья человека.

Впрочем, изучение отношений между самими вирусами, по-видимому, может дать медицине также немало. Перспективы здесь многообещающие. .