宣布日期：2021-12-21 宣布人：asiagame生物
在动物体内 ，微生物群落最麋集的部位是肠道。肠道微生物包括细菌、古菌、原虫、真菌以及病毒 ，研究批注 ，每克人的粪样约有10^9～10^10个病毒样颗粒(virus-like particle,VLP) ，其中噬菌体是肠道病毒组的主要组成。
1.前言：
肠道 ，既是动物消化吸收的主要场合 ，也是主要的免疫器官。肠道对维持机体整体康健施展着极其主要的作用 ，其内栖息着数目重大的微生物 ，并且这些微生物是维持肠道康健必不可少的因素。肠道微生态是指宿主肠道内的微生物与宿主相互作用 ，配合组成一个生态系统 ，其焦点是肠道菌群。因此 ，早期对肠道微生态的研究多集中在肠道菌群的结构和动态转变 ，而往往忽略了肠道病毒组的保存。但近年来肠道病毒组功效研究日益受到关注 ，其中肠道噬菌体作为肠道病毒组的主要成员 ，更是成为了明星热门。
2.什么是肠道噬菌体：
在动物体内 ，微生物群落最麋集的部位是肠道。肠道微生物包括细菌、古菌、原虫、真菌以及病毒 ，研究批注 ，每克人的粪样约有10^9～10^10个病毒样颗粒(virus-like particle,VLP) ，其中噬菌体是肠道病毒组的主要组成。
2.1肠道噬菌体的分类
噬菌体是一类能熏染细菌的病毒 ，既有具有杀死和扫除细菌的能力的烈性噬菌体 ，也有保存于细菌里并和宿主形成共生关系的温顺噬菌体。烈性噬菌体熏染其宿主菌后 ，裂解细菌且释放子代噬菌体 ，因此能够直接影响动物肠道内多种细菌的品貌、多样性以及代谢。温顺噬菌体并不裂解细菌 ，而是将其基因组整合到宿主细菌基因组中 ，并随宿主的复制而复制 ，其中整合至细菌基因组的噬菌体称为前噬菌体（即其实质是核酸）。当肠道情形爆发改变时 ，前噬菌体才进入溶菌周期 ，裂解细菌。前噬菌体也是抗生素抗性基因与细菌毒力因子的一个主要泉源 ，并能编码有利于宿主菌生涯的相关基因。
噬菌体也可按遗传物质区分 ，其中双链DNA噬菌体(主要有尾病毒目的肌尾病毒科、长尾病毒科与短尾病毒科)与单链DNA噬菌体(主要是细小噬菌体科)是肠道内品貌最高 ，通过透射电子显微镜 ，人们发明人类粪便中噬菌体主要为有尾噬菌体目。RNA噬菌体含量较少 ，且大部分RNA噬菌体泉源于食物中的植物病毒。DNA噬菌体中有尾噬菌体目噬菌体与细小噬菌体科噬菌体的数目往往呈负相关 ，且有尾噬菌体目噬菌体与细小噬菌体科噬菌体的比例与机体康健亲近相关——在肠道炎症性疾病(inflammatory bowel disease ，IBD)患者及高脂高糖日粮诱导的肥胖小鼠肠道内 ，有尾噬菌体目噬菌体数目高 ，而细小噬菌体科噬菌体数目低。
2.2肠道噬菌体的研究要领
上世纪初 ，噬菌体被从细菌疾病中获得治愈后病人的粪便中获得 ，有人以为噬菌体可能与肠道对抗有害细菌有关 ，且其抗菌效果可能比机体的免疫系统更有用。研究肠道噬菌体的古板要领是通过显微镜视察和体外作育。然而噬菌体扩增严酷依赖宿主菌 ，而大大都菌在实验室中又难以纯化作育 ，因此通过体外作育能获得的信息十分有限。
厥后通过宏基因组测序 ，Qin等从124个粪便标本中发明 ，分理出的3.3百万个非冗余微生物基因 ，共计5767亿个碱基对的序列 ，其中约5％为编码噬菌体的相关卵白 ，这意味噬菌体在肠道平衡中十分主要。但噬菌体少有通用标记基因 ，且噬菌体基因组偏小 ，平均在30kb左右 ，因此获得完整噬菌体基因组数据仍然难题。现在已知肠道病毒组数据中噬菌体基因序列较少 ，且大宗噬菌体基因功效尚不清晰。
2.3肠道噬菌体的漫衍
肠道噬菌体的漫衍是反应噬菌体与机体关系的一个主要特征。有研究发明 ，在猪以及人的回肠段 ，噬菌体数目要高于大肠及粪样中的噬菌体数目 ，这意味着差别肠段中噬菌体-细菌动态关系并不完全相同。Kim等发明 ，小鼠肠腔与黏膜层具有一些共有的噬菌体及各自特有的噬菌体 ，这种差别与肠腔、黏膜细菌组成差别有关。现在关于肠道噬菌体漫衍情形仍需要举行更多、更深入的研究 ，从而确定统一肠段差别部位及差别肠段中的噬菌体在组成及功效上的差别。
3.肠道中噬菌体对菌群的影响：
3.1动物成年前肠道内
“predator-prey dynamics”动态关系
动物自婴儿时期起 ，肠道细菌与噬菌体的水平就波动强烈 ，直到成年阶段才趋于稳固。研究发明 ，动物生长至成年前 ，肠道细菌多样性增添 ，而噬菌体品貌降低。新生儿肠道噬菌体主要来自于食物及周围情形 ，或重新定植的肠道细菌内的前噬菌体诱导而来。幼年时期 ，菌群与噬菌体保存“predator—prey dynamics”动态关系：一些细菌品貌升高后 ，对应的烈性噬菌体品貌升高 ，导致细菌品貌降低 ，为有竞争关系的细菌提供生长空间 ，那些竞争细菌品貌升高后 ，其对应烈性噬菌体品貌升高 ，竞争细菌品貌降低 ，云云循环。在早期机体建设肠道菌群的阶段 ，烈性噬菌体与菌群形成的“predator-prey dynamics”动态 ，使厥后细菌具有生长的空间 ，这对维持肠道中细菌的多样性有主要意义。
3.2动物成年后肠道内细菌与噬菌体动态平衡
康健成人肠道内 ，细菌与噬菌体处于较稳固的动态平衡 ，受熏染细菌通过一直进化以逃避噬菌体熏染(如已被普遍应用于基因编辑的CRISPR—Cas系统) ，许多情形下细菌一旦获得噬菌体抗性 ，通�；崛笔Ь哂邢妇灾虏×Φ南赴饷蔡卣�。反过来噬菌体也一直进化出新的熏染战略(如通过合成抗CRISPR卵白滋扰CRISPR—Cas系统)。
肠道中温顺噬菌体占主导职位 ，其能付与宿主菌抗双重熏染的能力 ，即在细菌之间能转导抗生素抗性基因与细菌毒力因子 ，并且能编码糖代谢、维生素和辅酶因子相关的基因 ，这些因素为宿主菌提供了生涯优势。由此可知 ，噬菌体与细菌的动态关系影响着动物宿主的营养代谢与机体康健。同时 ，动物宿主的肠道情形及代谢爆发改变能够诱导温顺噬菌体进入溶菌周期 ，影响噬菌体与菌群的动态关系。
4.肠道噬菌体在病理心理学方面的研究及应用：
4.1肠道噬菌体在免疫功效方面的研究
现在 ，关于噬菌体在肠道微生态中的心理或病理历程已经有一定的研究基础。Babickova和 Gardlik以为 ，通常情形下肠腔中的噬菌体与菌群之间 ，不但在数目上维持着平衡 ，起着转达某些顺应情形及倾轧其他病原菌的利己基因。并且 ，噬菌体还能直接作用于胃肠黏膜层上的糖卵白 ，起到抵御病原菌入侵的作用。噬菌体还在部分康健人中的循环系统中被检测到 ，由于它们穿过肠道上皮屏障：当肠道爆发炎症时 ，黏膜层上噬菌体大宗增添。这些噬菌体的爆发与宿主菌殒命有关 ，这导致部分利己基因可能转达到病原菌中 ，同时由于黏膜层的缺失 ，噬菌体对黏膜糖卵白的作用就会削弱 ，导致噬菌体颗粒进入到黏膜固有层甚至是血液循环系统中。在黏膜固有层中 ，噬菌体可能会引起局部的免疫反应。而噬菌体在进入循环系统后 ，就可能会引起系统性的免疫反应。
别的 ，噬菌体病毒颗粒被发明可镌汰活性氧物质爆发 ，以抑制T细胞和转录因子的激活增进耐受 ，并施展抗肿瘤活性 ，有研究批注在肠道中注射噬菌体 ，能引起免疫抑制且同时抑制体液免疫和细胞免疫。
4.2噬菌体疗法
使用烈性噬菌体控制细菌性熏染的要领被称为噬菌体疗法。其基本历程一样平常包括：高效熏染宿主菌、潜在生长、爆发期。烈性噬菌体熏染宿主细菌后 ，可释放出子代噬菌体 ，熏染和裂解其他宿主菌。早期的噬菌体疗法在伤口和皮肤熏染、呼 吸道、消化道、泌尿生殖道熏染中均有应用 ，其给药途径取决于给药目的和噬菌体性子 ，通过静脉和胃肠道用药是最通例的使用要领 ，除此之外还能经皮给药、雾化吸人、膀胱冲洗等。自上世纪以来 ，随着抗生素的普遍应用 ，噬菌体疗法被忽视。但近年来抗生素耐药菌的频仍爆发 ，大宗抗生素要领失效 ，噬菌体疗法重新获得关注。
但噬菌体疗法并不可熟：1) 噬菌体自己宿主谱狭窄 ，新的噬菌体需要一直发明、疏散 ，且噬菌体对pH敏感。温度、湿度、最小有用浓度的定量也待研究；2)免疫反应可直接或间接抑制噬菌体作用 ，宿主体内的巨噬细胞和抗体直接摧毁噬菌体；并且带病菌自己也刺激着宿主 ，宿主对细菌的免疫会间接抑制噬菌体疗法的效果。别的 ，一些烈性噬菌体对体内菌群破损速度过快 ，有可能导致内毒素和超等抗原的爆发；3)细菌对噬菌体保存抗性：简单作育的菌株可在数小时或数天内生长成对噬菌体对抗 ，且细菌在体外比在体内能更易形成对噬菌体的抗性；4)噬菌体治疗不是一种的被普及被普遍认可的现代医学要领 ，权威机构对此缺少羁系 ，公共对噬菌体疗法也缺乏准确熟悉 ，持畏惧、质疑态度；5）噬菌体因其活性和不稳固性 ，在稳固性、可靠性、清静性及本钱、生产、运输、使用各方面都无法相比抗生素。
4.展望：
噬菌体已经是肠道研究中的热门。研究批注 ，早期举行外界干预能够恒久影响动物肠道菌群 ，因此 ，我们可能可以通过烈性噬菌体早期干预动物肠道微生物群落 ，增进机体形成康健的菌群组成。并且随着近年来一些抗生素要领的失效 ，噬菌体作为医疗手段大有可为 ，尤其是针对慢性熏染。但 ，相关噬菌体要领在各方面还不完善。
无菌动物作为肠道微生物研究中的明星模子 ，现在施展着举足轻重的作用。能否在无菌动物上找到噬菌体研究偏向 ，加深无菌动物的应用领域 ，是我们这些研究者值得思索的。
