Przegląd Urologiczny 2004/4 (26) wersja do druku | skomentuj ten artykuł | szybkie odnośniki
 
strona główna > archiwum > Przegląd Urologiczny 2004/4 (26) > Perspektywy terapii fagowej w urologii

Perspektywy terapii fagowej w urologii

1 Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN im. L. Hirszfelda we Wrocławiu
2 Klinika i Katedra Urologii AM w Warszawie
3 Zakład Immunologii Instytutu Transplantologii AM w Warszawoe
Fotografia 1
Prof. Andrzej Górski

"We, like many others, believe there is sufficient scientific justification to study and develop the use of bacteriophage for therapy and prophylaxis.
Our knowledge of the genetics, physiology, molecular biology and population and evolutionary biology of bacteriophage and the mechanisms of bacterial pathogenesis is much greater than 60 years ago... On the basis of the results of studies so far there is good reason to believe that the development of phage for treating and preventing bacterial diseases will be successful...".

BR Levin, JJ Bull: Population and evolutionary dynamics of phage therapy. Nature Reviews Microbiol 2004, 2, 166.

Problem lekooporności bakterii stał się w ostatnich latach jednym z największych wyzwań współczesnej medycyny, co sprawia, iż niektórzy eksperci uważają, że zbliżamy się do "ery przedantybiotykowej" [24]. Kryzys antybiotykoterapii jest również związany z faktem wycofywania się firm farmaceutycznych z badań nad nowymi lekami z powodu rosnących kosztów i wysokiego ryzyka niepowodzenia [8,19]. Co więcej, ostatnie doniesienia wskazują na możliwość indukcji raka piersi u kobiet przyjmujących antybiotyki, w szczególności w toku leczenia zakażeń układu moczowego (zum) [17, 30]. Sytuacja ta sprawia, że w ostatnich latach ogromnie wzrosło zainteresowanie leczeniem antybiotykoopornych zakażeń bakteriofagami (fagami), wirusami selektywnie niszczącymi bakterie, a nie wywierającymi przy tym szkodliwego działania na komórki i organizmy ssaków. W tym artykule nie możemy szerzej przedstawić wszystkich zagadnień związanych z wielkim postępem, jaki dokonał się ostatnio w badaniach nad fagami. Czytelnik zainteresowany tym tematem może się zapoznać z piśmiennictwem na podstawie naszej strony: http://surfer.iitd.pan.wroc.pl/phages/phages.html gdzie są przedstawione najważniejsze wiadomości i publikacje z tej dziedziny. Są na niej również odnotowane bardzo liczne prace przeglądowe na temat fagów, jakie ukazały się w ostatnich latach w najpoważniejszym światowym piśmiennictwie [4, 10, 27].

Nasz kraj w tej dziedzinie ma unikalną pozycję w świecie: już w czasie II wojny światowej znany urolog warszawski, dr Stefan Czubalski, wyleczył fagami naszą znakomitą pisarkę Marię Dąbrowską (o czym z wdzięcznością pisze ona w swoich pamiętnikach) [9]. Czołowy światowy periodyk naukowy Science stwierdza, że nasze publikacje dotyczące terapii fagowej stanowią najpoważniejsze doniesienia w anglojęzycznym piśmiennictwie [25].

Fagi a układ moczowy

Obecność fagów w nerce i drogach moczowych opisano już w kilka lat po ich wykryciu, stwierdzając wydalanie ich z moczem po podaniu świnkom morskim [13]. Caroli i wsp. [6] opisali obecność fagów w moczu pacjentów w rutynowych badaniach i to w stosunkowo wysokim stężeniu: 106/ml świeżo oddanego moczu. Weber-Dąbrowska i wsp. [33] z naszego Instytutu wykazali, że u 30% chorych leczonych fagami można je wykryć w moczu po podaniu doustnym. Dane te sugerują, że fagi mogą występować w drogach moczowych u człowieka i prawdopodobnie odgrywać rolę w lokalnej obronie przeciwbakteryjnej. Nie jest to zaskakujące, gdyż wiadomo, że występują one również w stolcu i ślinie [5,1,11].

Jak już wspomniano, fagi można wykryć w drogach moczowych po ich podaniu zwierzętom doświadczalnym. Keller i wsp. [15,16] wykazali, że w homogenatach nerki psa fagi mogą występować w stężeniu trzy razy przekraczającym ich stężenie osoczowe po podaniu dożylnym bądź dotętniczym (fagi nie wiązały się z krwinkami czerwonymi, będąc obecne jedynie we frakcji osoczowej). W doświadczeniach tej samej grupy autorów wykazano, że fagi są wykrywalne w moczu myszy po ich podaniu dootrzewnowym, a także doustnym (już po 30 min od podania tą drogą). Zdolność koncentracji fagów w nerce potwierdza także Uhr i wsp. [28].

Dokładniejsze badania nad klirensem fagów u myszy i szczurów przeprowadzili Schultz i Neva [23]. Wykazali oni, że fagi pojawiają się w moczu po przekroczeniu progowej dawki 109/mysz i stężenia w osoczu rzędu 105/ml. Podobne dane odnośnie wydalania fagów przez nerkę uzyskano u szczurów. Badania histopatologiczne nerek i pęcherza moczowego nie wykazały żadnych zmian patologicznych po podaniu fagów - podobnie nie wykryto zmian w moczu związanych z ich podawaniem. Co więcej, mocz nie wykazywał właściwości inaktywacji fagów. Te niezwykle istotne badania świadczą zatem o tym, że istnieje pewien poziom "fagemii" przy którym dochodzi do "fagurii", wskazują również na brak - przynajmniej doraźnego - szkodliwego działania fagów na nerkę i układ moczowy. Autorzy podkreślają także podobieństwo swoich wyników do danych badaczy rosyjskich, którzy wykrywali fagurię u zwierząt przy przekroczeniu stężenia 106/ml. Zwracają również uwagę, że fagi są wydalane tą drogą szybciej niż "klasyczny" wirus (poliowirus).

Znaczenie nerek w wydalaniu fagów podkreślają także badania przeprowadzone u ryb; tak np. nerka odgrywa istotną rolę w usuwaniu fagów, które u rekinów mogą się utrzymywać w tym narządzie nawet miesiąc po jednorazowym ich podaniu [20].

Powyższe dane sugerują, że fagi mogłyby być stosowane w terapii zum. Staje się to tym bardziej aktualne, że w ostatnich latach podkreśla się znaczenie tzw. biofilmu produkowanego przez bakterie, utrudniającego penetrację leków je zwalczających, co ma określone znaczenie również w urologii [7,14]. W tym kontekście jest niezwykle interesujące, że fagi mogą wykazywać zdolności degradacji tej biostruktury. Sądzi się wręcz, że może to być ich kolejne ważne zastosowanie terapeutyczne, nawet niezależnie od ich specyficzności w stosunku do bakterii "ukrywających się" za biofilmem. (W takim przypadku rolą fagów byłoby jedynie zniszczyć lekooporną otoczkę bakterii i umożliwić penetrację antybiotyków lub specyficznych fagów. Oczywiście najbardziej pożądane byłoby, aby stosowane fagi były zarówno specyficzne w stosunku do bakterii, jak i miały zdolności niszczenia okrywającego je biofilmu) [26].

Wprawdzie w czasie kolejnej terapii fagami może dochodzić do powstania fagoopornych szczepów bakteryjnych, jednak nie musi być to wcale zjawisko wyłącznie niepożądane.
Swierdzono, że bakterie uodparniające się na fagi mogą równocześnie tracić swe oddziaływanie patologiczne na organizm (praca cytowana jako motto artykułu). Tak np. szczepy Klebsiella pneumoniae izolowane z moczu wykazują zdolność do adhezji do nabłonka układu moczowego i następowego uszkadzania tych komórek, przy czym receptor odpowiedzialny za ten patologiczny skutek jest tożsamy z receptorem dla fagów powodujących niszczenie tych bakterii. Tak więc substancje interferujące z łączeniem się faga powodują także utratę zdolności bakterii do przyczepiania się do komórek nabłonkowych [22].

Fagoterapia w urologii

Należy pamiętać, że przed rozpoczęciem ewentualnego leczenia fagami należy upewnić się co do wrażliwości izolowanego szczepu bakterii na dostępne fagi ("fagogram"). Nie wyklucza to oczywiście podania fagów bez testowania wrażliwości bakterii w pilnych sytuacjach klinicznych.

Jak wiadomo, terapia fagami przeżywała swe apogeum do lat 40., kiedy to pojawiły się antybiotyki. Fagami leczono m.in. w USA i Kanadzie [10,25,27], jednak nie przeprowadzono wtedy badań klinicznych spełniających współczesne wymogi i standardy1. W ośrodku wrocławskim przeprowadzono wstępne badania u 15 chorych z zakażeniami E. coli, Pseudomonas, Klebsiella, Enterobacter i S. aureus w przebiegu przewlekłego odmiedniczkowego zapalenia nerek, kamicy, obustronnego odpływu pęcherzowo-moczowodowego i nerki ruchomej oraz zum po przeszczepieniu nerki. Pacjenci otrzymywali fagi doustnie 3 x dziennie po neutralizacji soku żołądkowego, przy czym w przebiegu leczenia można było wykryć wolne aktywne fagi w moczu. Wyleczenie (ustąpienie klinicznych objawów zakażenia i trwałe wyjałowienie moczu) uzyskano u 5 chorych. U 4 nie stwierdzono poprawy, zaś u pozostałych była ona przejściowa. Nie obserwowano niekorzystnych zmian w morfologii, białkach osocza, czynności wątroby i gospodarce wodno-elektrolitowej oraz czynności nerek. Co niezwykle istotne, obserwowano poprawę czynności nerki przeszczepionej u dwóch biorców po wyleczeniu zum [2]. Jakkolwiek badania te przeprowadzono na małym materiale, wskazują one na duży potencjał fagoterapii w urologii i nefrologii, włączając biorców alloprzeszczepów nerkowych (tym bardziej, że nasze ostatnie badania wykazują zdolność fagów do przedłużania przeżycia alloprzeszczepu) [12]. Potencjał ten znaczący również dlatego, że nasze badania wskazują też na skuteczność fagów w leczeniu posocznicy, w tym urosepsy [32] , oraz zdolność penetracji fagów do prostaty (wyniki nieopublikowane).

Bardzo dobre wyniki leczenia zum fagami u 87 chorych opisali urolodzy z czołowego instytutu medycznego w Bukareszcie. Fagi podawane jako jedyny lek (w przypadkach lekoopornych zakażeń bakteryjnych) powodowały w ostrych zakażeniach spektakularne efekty (szybki spadek gorączki i ropomoczu). Autorzy stwierdzali synergizm działania w przypadkach łącznego podawania fagów z antybiotykami. Podkreślają oni również uprzednio opisywaną zdolność fagów do przywracania wrażliwości na antybiotyki lekoopornym szczepom bakterii [31].
Podobne doskonałe wyniki u chorych z ostrym i przewlekłym zum opisali lekarze rosyjscy. Wyjałowienie moczu uzyskano u 84% leczonych chorych, poprawę kliniczną u 92%. Nie obserwowano objawów niepożądanych [21].

W konkluzji należy stwierdzić, że dotychczas dostępne badania są niezwykle obiecujące, jakkolwiek nie zostały one jeszcze przeprowadzone według obecnych standardów badań klinicznych z randomizacją, użyciem placebo lub najlepszej znanej metody leczniczej itp.
Należy jednak pamiętać, że badania kliniczne typu obserwacyjnego (tj. nierandomizowane) nadal mają swoją określoną wartość [18,29]. Jest oczywiste, że należałoby jak najszybciej podjąć badania kliniczne w urologii, celem spełnienia aktualnych wymogów formalnych i potwierdzenia skuteczności fagów w badaniach kontrolowanych wraz z następowym szerszym wprowadzeniem ich do terapii. W ostatnim czasie dokonaliśmy znaczącego postępu w oczyszczaniu fagów, zatem pojawia się również możliwość ich stosowania parenteralnego [3].

Uważamy, że potencjalne zastosowanie fagów w terapii nie ogranicza się jedynie do leczenia lekoopornych zakażeń bakteryjnych; mogą one mieć również oddziaływanie antynowotworowe i antywirusowe, a także immunomodulacyjne [12]. Sądzimy, że stoimy przed unikalną w historii rozwoju polskiej nauki i medycyny szansą, której nie powinno się zmarnować.


1 Prawdopodobnie pierwszym opisem terapii fagowej w urologii było doniesienie o jej skutecznym zastosowaniu w leczeniu zapalenia pęcherza moczowego (Eaton MD, Bayne-Jones S. Bacteriophage terapy). Review of the principles and results of the use of bacteriophages in the treatment of infections. JAMA 1934; 23; 1769-939).

Literatura

  1. Bachrach G, Leizerovoc-Zigmond M, Zlotkin A et al. Bacteriophage isolation from human saliva. Lett Appl Microbiol 2003,36,50.
  2. Boratyńska M, Szewczyk Z, Weber-Dąbrowska B. Kliniczna ocena bakteriofagów w leczeniu zakażeń układu moczowego. Post Med. Klin Dośw 1004,3,7.
  3. Boratyński J, Syper D, Weber-Dąbrowska B et al. Preparation of endotoxin-free bacteriophages. Cell Mol Biol Letters 2004,9,253.
  4. Bradbury J. My enemy's enemy is my friend. Using phages to fight bacteria. Lancet 2004,363,624.
  5. Breitbart M, Hewson I, Felts B et al. Metagenomic anlyses of an uncultured viral community from human feces. J Bacteiol 2003,185,6220.
  6. Caroli G, Armani G, Levre E, Jefferson TO. Finding of E.coli phage in urinary tract infections. Ann Sclavo 1980,22,857.
  7. Choong S, Whitfield H. Biofilms and their role in infections in urology. BJU Int 2000,86,935.
  8. Clarke T. Drug companies snub antibiotics as pipeline threatens to run dry. Nature 2003,425,225.
  9. Dąbrowska M. Dzienniki powojenne 1945-65. Czytelnik, 1997.
  10. Dixon B. New dawn for phage therapy. Lancet Infect Dis 2004,4,186.
  11. Gantzer IC, Henny J, Schwartzbrod L. B.fragilis and E.coli bacteriophages in human faeces. Int J Hyg Environ Health 2002,205,325.
  12. Górski A, Dąbrowska K, Świtała-Jeleń K. et al. New insights into the possible role of bacteriophages in host defense and disease. Med. Immunol 2003,2,2.
  13. Jensen MM. Viruses and kidney disease. Am J Med. 1967,43,897.
  14. Justice SS, Hung C, Theriot JA et al. Differentiation and developmental pathways of uropathogenic E.coli in urinary tract pathogenesis. Proc Natl Acad Sci USA 2004,101,1333.
  15. Keller R, Engley FB. Fate of bacteriophage particles introduced into mice by various routes. Proc Soc Exp Biol Med. 1958, 98 ,577.
  16. Keller R, Zatzman ML. Studies on the factors concerned in the disappearance of bacteriophage particles from the animal body. J Immunol 1959,83,167.
  17. Knekt P, Adlercreutz H, Rissanen H et al. Does antibacterial treatment for urinary tract infection contribute to the risk of breast cancer? Br J Cancer 2000, 82, 1107.
  18. MacMahon S, Collins R. Reliable assesment of the effects of treatment on mortality and major morbidity.II. Observational studies. Lancet 2001, 357, 455.
  19. Nelson R. Antibiotic development pipeline runs dry. Lancet 2003,
  20. 362,1726.
  21. Russell WJ, Taylor SA, Sigel MM. Clearance of bacteriophage in poikilothermic vertebrates and the effect of temperature. J Reticuloend Soc 1976,19,91.
  22. Perepanova TS, Darbeeva OS, Kotliarova GA et al. The efficacy of bacteriophage preparations in treating inflammatory urologic diseases. Urol Nephrol 1995,5,14 (Moscow).
  23. Pruzzo C, Debbia EA, Salta G. Identification of the major aderence ligand of Klebsiella pneumoniae in the receptor for coliphage T7 and alteration of Klebsiella adherence properties by lysogenic conversion. Inf Immunity 1980,30,562.
  24. Schultz I, Neva FA. Relationship between blood clearance and viruria after intravenous injection of mice and rats with bacteriophage and polioviruses. J Immunol 1965,94,833.
  25. Smith T, Pearson ML, Wilcox KR et al. Emergence of vancomycin resistance in Staphylococcus. New Eng J Med. 1999,340,493.
  26. Stone R. Stalin's forgotten cure. Science 2002,298,728.
  27. Sutherland IW, Hughes KA, Skillman LC, Tait K. The interaction of phage with biofilms. FEMS Microbiol Letters 2004,232,1.
  28. Thacker PD. Set a microbe to kill a microbe. Drug resistance renews interest in phage therapy. JAMA 2003,290,3183.
  29. Uhr JW., Weissmann G. Intracellular distribution and degradation of bacteriophage in mammalian tissues. J Immunol 1965,94,544.
  30. Vandenbroucke JP. When observational studies are as credible as randomized trials Lancet 2004,363,1728.
  31. Velicer Ch M, Heckbart SR, Lampe JW. et al. Antibiotic use in relation to the risk of breast cancer. JAMA 2004,291,827.
  32. Watanabe T, Watanabe M. Transduction of streptomycin sensitivity into resistant mutants of Salmonella typhimurium. J Gen Microbiol 1959,21,301.
  33. Weber-Dąbrowska B, Mulczyk M. Górski A. Bacteriophages as an efficient therapy for antibiotic-resistant septicemia in man. Transplantation Proc 2003,35,1385.
  34. Weber-Dąbrowska B, Dąbrowski B, Ślopek S. Studies on bacteriophage penetration in patients subjected to phage therapy. Arch Immun Ther Exp 1987,35,563.
  35. Zilisteanu C, Ionescu H, Ionoscu-Dorohoi T, Mintzer L. Considerations sur le traitement des infections urinaires par l'association bacteriophage - autovaccin - antibiotiques. Arch Roum Path Exp Microbiol 1971,30,195.