УДК: 636.2.082:575.21
DOI: 10.36871/vet.zoo.bio.202601205

Авторы

Вера Евгеньевна Брылина,
Кристина Юрьевна Пермякова,
Наталья Анатольевна Бузмакова,
Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К. И. Скрябина, Москва, Россия

Аннотация

Эффективность антибиотиков, как передовых средств в лечении бактериальных инфекций, в последние десятилетия значительно снижается в связи с распространением антибиотикорезистентных штаммов бактерий. В качестве перспективной альтернативы для лечения инфекций, вызванных мутирезистентными штаммами бактерий, рассматривается фаготерапия. Бактериофаги считаются наиболее распространенными организмами в природе. Они обитают в различных экосистемах совместно с бактериями-хозяевами, а также входят в состав микробиомов животных. По современным представлениям микробиом рассматривается как взаимосвязанная сеть бактерий, вирусов, грибов, бактериофагов и эукариотических клеток, взаимодействие которых определяет иммунное и метаболическое здоровье животных. В свою очередь современные исследования подтверждают формирование триады из бактериофагов, бактерий и иммунной системы, которая определяет исход инфекционных процессов. В настоящем обзоре рассматриваются вопросы непрямого, прямого действия фагов на врожденный и адаптивный иммунитет животных и его последствия, обсуждается прямое взаимодействие фагов с эукариотическими клетками.

Ключевые слова

бактериофаги, фаготерапия, антифаговый иммунитет

Список литературы

  1. Бурмистров Д. А. Антибиотикорезистентность и новые антимикробные стратегии: изучение проблем устойчивости к антибиотикам и разработки новых лекарственных средств // Вестник Санкт-Петербургского Университета. Медицина. 2024. Т. 19. Антибиотикорезистентность и новые антимикробные стратегии. № 3. С. 265–277.
  2. Манакбаева А. Н. Бактериофаги: век спустя, снова в центре внимания / А. Н. Манакбаева, П. Г. Алексюк. Текст : непосредственный. // Микробиология және вирусология. 2023. Бактериофаги. № 2 (41). С. 40–64.
  3. Church N. A. Antibiotic resistance crisis: challenges and imperatives / N.A. Church, J.L. McKillip – Text : direct // Biologia. 2021. Vol. 76. Antibiotic resistance crisis. № 5. Pр. 1535–1550.
  4. Раджабова Х. С. Фаготерапия: этапы изучения и применения бактериофагов в практической медицине / Х. С. Раджабова, С. В. Долинный, Ш. О. А. Бургасова (Быкова – Текст : непосредственный. // Врач. 2023. Т. 34. Фаготерапия. № 1. С. 64–67.
  5. Тулупов А. А. Фаготерапия инфекции ожоговых ран в эпоху антибиотикорезистентности / А.А. Тулупов, В.В. Бесчастнов – Текст : непосредственный. // Раны и раневые инфекции. Журнал имени проф. Б. М. Костючёнка. 2023. Т. 10. № 2. С. 6–14.
  6. Taha O. A. Bacteriophage ZCKP1: a potential treatment for klebsiella pneumoniae isolated from diabetic foot patients // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Bacteriophage ZCKP1.
  7. Yeh T.-K. Bacteriophages and phage-delivered CRISPR-Cas system as antibacterial therapy // International Journal of Antimicrobial Agents. 2022. Vol. 59. № 1. Рр. 106–475.
  8. Zhang T. Direct activation of a bacterial innate immune system by a viral capsid protein // Nature. 2022. Vol. 612. № 7938. Pр. 132–140.
  9. Shepardson K. M. et al. (2017) Induction of antiviral immune response through recognition of the repeating subunit pattern of viral capsids is Toll-like receptor 2 dependent. mBio 8, e01356-17
  10. Krausgruber T. et al. (2020) Structural cells are key regulators of organ-specific immune responses. Nature 583, 296–302
  11. Chechushkov A. et al. (2021) Influence of caudovirales phages on humoral immunity in mice. Viruses. 13. 1241.
  12. Xu H.-M. Current status of phage therapy against infectious diseases and potential application beyond infectious diseases / H.-M. Xu, W.-M. Xu, L. Zhang – Текст : непосредственный. // International Journal of Clinical Practice. 2022. 4913146 р.
  13. Аванесов А. М. Влияние бактериофагов на микробиом полости рта: роль восстановления баланса / А.М. Аванесов, Е.Н. Гвоздикова, Е.Ко. Симиониди – Текст : непосредственный. // Endless light in science. 2024. Т. 3. Влияние бактериофагов на микробиом полости рта. № 3. С. 65–70.
  14. Shuwen H. Intestinal phages interact with bacteria and are involved in human diseases / H. Shuwen, D. Kefeng – Текст : непосредственный. // Gut Microbes. 2022. Vol. 14. № 1. 2113717 р.
  15. Townsend E. M. The human gut phageome: origins and roles in the human gut microbiome // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2021. Vol. 11. The Human Gut Phageome. 643214 р.
  16. Nguyen S., Baker K., Padman B. S., Patwa R., Dunstan R. A. et al. 2017. A Bacteriophage transcytosis provides a mechanism to cross epithelial cell layers. mBio 8:6e01874-17
  17. Arias C. F. The coordination of anti-phage immunity mechanisms in bacterial cells // Nature Communications. 2022. Vol. 13. № 1. 7412 р.
  18. Pacífico C., Hilbert M., Sofka D., Dinhopl N., Pap I. J. et al. 2019. Natural occurrence of Escherichia coli-infecting bacteriophages in clinical samples. Front. Microbiol. 10:2484
  19. Srivastava A. S., Chauhan D. P., Carrier E. 2004. In utero detection of T7 phage after systemic administration to pregnant mice. Biotechniques 37:181–83
  20. Ghose C., Ly M., Schwanemann L. K., Shin J. H., Atab K. et al. 2019. The virome of cerebrospinal fluid: viruses where we once thought there were none. Front. Microbiol. 10:2061
  21. Manickan E., Karem K. L., Rouse B. T. 2017. DNA vaccines – a modern gimmick or a boon to vaccinology? Crit. Rev. Immunol. 37:2–6483–98
  22. Gogokhia L., Buhrke K., Bell R., Casjens S. R., Longman R. S., Round J. L. 2019. Expansion of bacteriophages is linked to aggravated intestinal inflammation and colitis. Cell Host Microbe 25:285–99Germ-free mice treated with a phage cocktail exhibit TLR9-dependent immune cell activation
  23. Hashiguchi S., Yamaguchi Y., Takeuchi O., Akira S., Sugimura K. 2010. Immunological basis of M13 phage vaccine: regulation under MyD88 and TLR9 signaling. Biochem. Biophys. Res. Commun. 402:119–22
  24. Rutz M., Metzger J., Gellert T., Luppa P., Lipford G. B. et al. 2004. Toll-like receptor 9 binds single-stranded CpG-DNA in a sequence- and pH-dependent manner. Eur. J. Immunol. 34:92541–50
  25. Sweere J. M., Van Belleghem J. D., Ishak H., Bach M. S., Popescu M. et al. 2019. Bacteriophage trigger antiviral immunity and prevent clearance of bacterial infection. Science 363:6434eaat9691Filamentous Pf phage downregulates myeloid cell inflammation in a TLR3-dependent manner.
  26. Zhang T. Direct activation of a bacterial innate immune system by a viral capsid protein // Nature. 2022. Vol. 612. № 7938. Pр. 132–140.
  27. Kawasaki T., Kawai T. 2014. Toll-like receptor signaling pathways. Front. Immunol. 5:461
  28. Rousset F. Innate immunity: the bacterial connection / F. Rousset – Текст : непосредственный. // Trends in Immunology. 2023. Vol. 44. Innate immunity. № 12. Рр. 945–953.
  29. Kim A., Shin T. H., Shin S. M., Pham C. D., Choi D. K. et al. 2012. Cellular internalization mechanism and intracellular trafficking of filamentous M13 phages displaying a cell-penetrating transbody and TAT peptide.
  30. Dedrick R. M., Guerrero-Bustamante C. A., Garlena R. A., Russell D. A., Ford K. et al. 2019. Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus. Nat. Med. 25:5730–33
  31. Rabinovich L., Sigal N., Borovok I., NirPaz R., Herskovits A. A. 2012. Prophage excision activates listeria competence genes that promote phagosomal escape and virulence. Cell 150:4792–802
  32. Górski A., Międzybrodzki R., Borysowski J., Dąbrowska K., Wierzbicki P., Ohams M., Korczak-Kowalska G., Olszowska-Zaremba N., Łusiak-Szelachowska M., Kłak M., et al. Phage as a modulator of immune responses: Practical implications for phage therapy. Adv. Virus Res. 2012; 83:41–71. doi: 10.1016/B978-0-12-394438-2.00002-5.
  33. Jończyk-Matysiak E., Łusiak-Szelachowska M., Kłak M., Bubak B., Międzybrodzki R., Weber-Dąbrowska B., Zaczek M., Fortuna W., Rogóz P., Letkiewicz S., et al. The effect of bacteriophage preparations on intracellular killing of bacteria by phagocytes. J. Immunol. Res. 2015;2015 doi: 10.1155/2015/482863.
  34. Roach D. R., Leung C. Y., Henry M., Morello E., Singh D. et al. 2017. Synergy between the host immune system and bacteriophage is essential for successful phage therapy against an acute respiratory pathogen. Cell Host Microbe 22:138–47.e4
  35. Górski A., Międzybrodzki R., Borysowski J., Dabrowska К., Wierzbicki P., Ohams M., et al. Phage as a modulator of immune responses: practical implications for phage therapy. Adv. Virus Res. 2012; 83: 41-71. Doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12- 394438-2.00002-5
  36. Maciejewska B., Olszak Т., Drulis-Kawa Z. Applications of bacteriophages versus phage enzymes to combat and cure bacterial infections: an ambitious and also a realistic application? Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018; 102(6): 2563-81. Doi: https://doi.org/10.1007/ s00253-018-8811-1
  37. Górski A., Dąbrowska K., Międzybrodzki R., Weber-Dąbrowska B., Łusiak-Szelachowska M., Jończyk-Matysiak E., et al. Phages and immunomodulation. Future Microbiol. 2017; 12(10): 905-14. Doi: https://doi. org/10.2217/FMB-2017-0049
  38. Чушков Ю. В. Бактериофаги в лечении и профилактике инфекционных заболеваний. Фарматека. 2011; (6): 34–41.
  39. Коренюга М. В. Применение иммуномодуляторов в птицеводстве / М. В. Коренюга // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2022. № 12-2. С. 86–90. – DOI 10.36871/vet. zoo.bio.202212212. – EDN OZTUTM.
  40. Górski A., Ważna E., Dąbrowska B.W., Dabrowska К. Bacteriophage translocation. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2006; 46(3): 313-9. Doi: https://doi.org/10.1111/ j.1574-695X.2006.00044.x
  41. Federici S. Phages and their potential to modulate the microbiome and immunity / S. Federici, S.P. Nobs, E. Elinav – Text : direct // Cellular & Molecular Immunology. 2021. Vol. 18. № 4. Pр. 889–904.
  42. Żaczek M., Łusiak-Szelachowska M., Jończyk-Matysiak E., Weber-Dąbrowska B., Międzybrodzki R., Owczarek B., Kopciuch A., Fortuna W., Rogóż P., Górski A., et al. Antibody production in response to Staphylococcal MS-1 phage cocktail in patients undergoing phage therapy. Front. Microbiol. 2016;7:1–14. doi: 10.3389/fmicb.2016.01681.
  43. Majewska J., Beta W., Lecion D., Hodyra-Stefaniak K., Kłopot A., Kaźmierczak Z., Miernikiewicz P., Piotrowicz A., Ciekot J., Owczarek B., et al. Oral application of T4 phage induces weak antibody production in the gut and in the blood. Viruses. 2015;7:4783–4799. doi: 10.3390/v7082845
  44. Пименов Н. В. Фагоиндикация Staphylococcus aureus в образцах молока / Н. В. Пименов, Е. А. Глазунов, Е. Е. Новикова // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2019. № 8. С. 31–39. – DOI 10.26155/vet.zoo. bio.201908004. – EDN FIGDTM.
  45. Бактериофаги как средство борьбы с сальмонеллезом и колибактериозом / С. В. Ленев, М. К. Пирожков, А. В. Моторыгин [и др.] // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2021. № 10. С. 28–35. – DOI 10.36871/vet.zoo.bio.202110004. – EDN SEITOF.