胃肠微生态与疾病：嗜原核细胞病毒及功能

肠道内病毒群落对肠道稳态起重要作用。其中，噬菌体是最常见的肠道病毒，它是一种可以感染细菌的病毒，是地球上数量最多、分布最广的生物体。肠道噬菌体组是指存在于肠道内的所有噬菌体的总和，它的构成与丰度主要取决于动物宿主的年龄与健康状况，它在维持肠道菌群的结构和多样性方面发挥着重要作用。早期针对噬菌体的研究主要集中在控制感染性疾病、减少食源性病原菌，以及治疗肿瘤、神经退行性疾病等非感染性疾病方面。随着研究者对肠道噬菌体组的进一步认识与了解，噬菌体作为健康与疾病的标志物开始受到科研工作者的关注。

噬菌体可分为烈性噬菌体和温和噬菌体，其中烈性噬菌体具有杀死和清除细菌的能力，而温和噬菌体则与细菌形成共生关系。通常情况下，噬菌体数目与宿主以10∶1的比例存在。根据其核酸特性以及病毒颗粒形态特点，噬菌体可分为两类：有尾类（双链DNA病毒的Caudovirales纲，包括短尾病毒科、管状病毒科和肌病毒科），以及无尾类（立方或丝状病毒，多数为单链DNA病毒，如微病毒科）。尽管有研究者检测到其他类型的噬菌体，但Caudovirales和微病毒科仍是人类肠道中含量最多的噬菌体。目前关于胃肠道内噬菌体的编目仍不完善。

噬菌体通过致命的（裂解）或温和的（溶解）方式感染它们的宿主。温和噬菌体（前噬菌体）将遗传物质潜伏似地与原核基因组整合或作为染色体外质粒而存在于宿主体内。此外，温和噬菌体的存在也有利于细菌适应环境的变化。氧化亚氮、抗生素和营养供应等所产生的环境应激通过原噬菌体诱导，导致病毒快速复制以及细菌发生裂解。在胃肠道疾病发展过程中，这些环境应激和额外的代谢应激或信号极有可能存在，从而引起原噬菌体诱导。裂解性噬菌体能直接裂解细菌，破坏肠道菌群的组成及结构。

除了诱导细胞裂解外，噬菌体将遗传物质从一个原核生物转移至另一个原核生物，可能导致毒力因子和耐抗生素基因的转移，从而改变原核微生物群落的致病性和耐药性。由噬菌体引起的原核微生物群落结构和功能的变化，可能对人体健康和胃肠道疾病产生广泛的影响。例如：前噬菌体的溶原性可使粪肠球菌在人体内具有竞争优势（Duerkop et al，2012）；使用噬菌体感染小鼠后，发现小鼠体内微生物组发生了显著变化（Reyes et al，2013）。这些表明通过噬菌体改变微生物群可能成为新的治疗手段。(www.xing528.com)

随着分子生物学技术的发展，宏基因组测序在肠道微生物的研究中也逐步得到应用，如病毒样颗粒（virus-like particle，VLP）的深度测序使我们初步了解了人类粪便中噬菌体的多样性。最近的研究发现，将近60%的VLP序列不同于序列数据库中的任何一个序列。文献中所提及的噬菌体有80%以上是温和噬菌体和Siphoviridae菌科的成员，其余主要由Caudovirales及微病毒科组成。通过检测健康受试者粪便中的病毒可以观察到：①受试者噬菌体的个体内部变异性极小；②即使是有遗传学存在关联的不同受试者，噬菌体个体间变异性也较大；③受试者粪便中普遍存在温和噬菌体；④成年人的粪便中噬菌体的多样性增多；⑤饮食同样影响着噬菌体群落的结构。此外，从摄入抗生素的小鼠体内提取的病毒样颗粒样本中可以检测到抗生素耐药基因的表达（Modi et al，2013）。随着病毒样颗粒富集技术和现代化基因测序技术的发展，我们对病毒多样性的研究达到了一个前所未有的水平。

人体肠道噬菌体组构成的改变与胃肠道疾病（如IBD）的发生有关。通过噬菌体介导的遗传物质的传递，一些适应性基因（包括抗生素和氧化亚氮抵抗基因）的交换增多。IBD患者肠道中有异常的肠道噬菌体群落，Caudovirales增多，提示噬菌体有可能通过破坏肠道微生物群落，甚至直接作用于胃肠道细胞来促进IBD的发展。

目前，学界对有关噬菌体和哺乳动物细胞之间的交互作用知之甚少。噬菌体移位及其与疾病的相关性尚不清楚。克罗思病（Crohn's disease，CD）患者和健康对照者的血液样本中均能分离出分枝杆菌属噬菌体，表明噬菌体可以全身移位。一项关于CD患者噬菌体的宏基因组分析发现，在回肠和肠道灌洗样品中存在大量噬菌体序列，而结肠样品中则只检测到了一个噬菌体序列。这说明在CD患者肠道内的不同部位，噬菌体的丰度不相同。这可能与肠道内各区域的黏膜损害程度不同有关。动物研究已证实噬菌体可发生移位，在循环系统中可轻易检测到噬菌体，并发现它们能诱导人体体液免疫反应。在病毒感染真核细胞时，噬菌体有佐剂样效应，它们在体外能够刺激巨噬细胞产生细胞因子。此外，噬菌体衣壳蛋白黏附于黏液素的糖蛋白，使它们贴近肠上皮细胞，从而与免疫系统发生相互作用。鉴于噬菌体在肠道内具有丰度高、能够刺激免疫反应以及影响原核生物群落等特性，我们有必要继续研究噬菌体在胃肠道健康的维持以及疾病的进展中发挥的作用。