呂興幫，郝 賀，張 博

（河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北 邯鄲 056000）

噬菌體是一類可特異性感染細菌、霉形體、螺旋體、放線菌的病毒，廣泛存在于環(huán)境和生物體中。噬菌體可根據(jù)作用特點分為烈性噬菌體、溫和性噬菌體。其中，烈性噬菌體能夠裂解宿主菌并產(chǎn)生子代噬菌體，可作為抗菌劑殺滅細菌；溫和型噬菌體可與宿主菌基因整合，共同參與復(fù)制。腸道噬菌體大多屬于溫和型噬菌體，具有重要的生理和病理學意義。目前，有關(guān)腸道噬菌體的研究多集中于其對腸道菌群和腸道健康的影響，噬菌體本身對免疫系統(tǒng)的影響仍有待探究。因此，本文就噬菌體對機體免疫功能的影響進行綜述，為今后有關(guān)噬菌體的研究提供參考。

1 腸道噬菌體轉(zhuǎn)位途徑

所有機體內(nèi)的微生物群落中，腸道群落最為復(fù)雜、密集，包含約10 萬億細菌和2 萬億噬菌體[1]。噬菌體可穿過融合的上皮細胞層，遷移至血液、淋巴以及其他組織[2]，在各種組織和器官中轉(zhuǎn)運。機體內(nèi)每天平均約3×1010個噬菌體發(fā)生轉(zhuǎn)胞作用，這種連續(xù)的噬菌體流被認為對抗病毒防御具有保護作用。腸道噬菌體的轉(zhuǎn)位方式主要為：

（1）自由攝取。噬菌體可被細胞單獨內(nèi)吞并轉(zhuǎn)運[3]。Nguyen等[4]研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體的轉(zhuǎn)運優(yōu)先發(fā)生在細胞頂端至基底外側(cè)方向，且T4 噬菌體可根據(jù)不同的細胞類型表現(xiàn)顯著的轉(zhuǎn)運差異性，結(jié)果表明，噬菌體的轉(zhuǎn)胞作用可能與個體和組織的特異性有關(guān)，因此，某些噬菌體更容易在特定組織中移動，而其他噬菌體則不具備相同的轉(zhuǎn)位能力。

（2）“特洛伊木馬”機制。噬菌體與其細菌宿主共同轉(zhuǎn)運或被內(nèi)吞。腸黏膜中的M細胞是大型微生物的進入點，也可能是細菌和病毒病原體的進入點，細菌穿過結(jié)膜淋巴濾泡上方的M細胞，并深入濾泡。噬菌體侵入到細菌內(nèi)部后，可與細菌共同被M細胞攝取。噬菌體的溶原性可能導(dǎo)致毒力因子上調(diào)，包括分泌系統(tǒng)、生物膜基因和毒素，均可促進上皮細胞對細菌的攝取[5]。

（3）“腸漏”假說。腸道滲漏或腸道屏障受損的情況下，噬菌體通過被動轉(zhuǎn)運穿過上皮組織[6]。健康的黏膜屏障中，細胞旁轉(zhuǎn)運僅限于可通過孔隙的溶質(zhì)和離子[7]；而在腸道滲漏的情況下，細胞的緊密連接受到影響，上皮屏障通透性增加，噬菌體也可能通過上皮屏障轉(zhuǎn)胞。

腸道噬菌體轉(zhuǎn)位由許多因素決定，如噬菌體濃度、噬菌體衣殼蛋白內(nèi)的特異序列以及噬菌體與腸道免疫細胞（尤其是樹突狀細胞）的相互作用等?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，噬菌體可能以類似細菌易位的過程通過腸壁，但仍需大量試驗數(shù)據(jù)證明其易位過程。

2 噬菌體對腸道的保護作用

腸道微生物菌群與機體的健康密切相關(guān)，并賦予腸道特定的生理功能，如調(diào)節(jié)營養(yǎng)代謝、黏膜屏障完整性的維持及免疫調(diào)節(jié)等[8]。腸道穩(wěn)態(tài)失衡的情況下，微生物群落的組成和功能隨之改變，可導(dǎo)致機體出現(xiàn)一些病理過程，如炎癥、免疫激活、慢性炎癥性腸?。↖BD）等。

腸道內(nèi)噬菌體群落為機體健康提供基礎(chǔ)保障，為宿主抵御細菌病原體提供防御屏障。Barr等[9]研究中描述了一種模型，即噬菌體粘附黏膜上（BAM模型），黏液粘附的噬菌體擴散運動減弱，增加與病原菌接觸，并且能夠更徹底地搜索周圍局部區(qū)域，這種亞擴散運動可能對維護腸道穩(wěn)態(tài)起到積極作用。腸道噬菌體可直接作用于腸道中病原菌，發(fā)揮保護腸道的作用。然而，腸道中噬菌體介導(dǎo)的細菌病死率相對有限，這可能是腸道環(huán)境為細菌提供了空間避難所或替代抗性機制，一些非生物因素（如pH 值和氧）及黏蛋白、膽汁酸和短鏈脂肪酸等分子驅(qū)動的細菌種群的空間異質(zhì)性也可能導(dǎo)致細菌對噬菌體的變異，降低細菌對噬菌體的易感性[10-13]。

3 噬菌體對免疫系統(tǒng)的影響

哺乳動物免疫系統(tǒng)的功能是保護宿主免受多種病原菌的侵害，緩解過度的炎癥反應(yīng)。有研究表明，體內(nèi)噬菌體組可通過類似細菌的易位作用遷移到遠處組織，與免疫系統(tǒng)的細胞相互作用，從而介導(dǎo)免疫反應(yīng)或參加機體的免疫調(diào)節(jié)[14]。

3.1 噬菌體與炎癥反應(yīng)

3.1.1 噬菌體的抗炎特性

噬菌體除了發(fā)揮其抗菌作用抑制體內(nèi)炎癥變化，還可能通過與抗菌作用無關(guān)的機制發(fā)揮強大的抗炎作用。如，噬菌體可通過抑制NF- κB 通路的活化，阻斷CD40-CD40L系統(tǒng)進程來抑制炎癥反應(yīng)。

噬菌體對NF-κB通路的影響：NF-κB家族由7種轉(zhuǎn)錄因子組成，共同調(diào)節(jié)基因表達在細胞應(yīng)激反應(yīng)和炎癥中發(fā)揮中心作用[15-16]。炎癥機制導(dǎo)致Nk-κB活化，激活下游各類炎癥因子，造成機體炎癥損傷。與其他病毒不同，噬菌體無法在內(nèi)皮細胞和上皮細胞中引起NF-κB 活化，但可能通過阻斷IkBα磷酸化下調(diào)NF-κB的活化。Mishra等[17]研究表明，噬菌體可下調(diào)NF-κB 的活性。噬菌體也可降低金黃色葡萄球菌或LPS 誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子-α（TNFα）、白細胞介素1β（IL-1β）、白細胞介素6（IL-6）、白細胞介素10（IL-10）的水平，調(diào)節(jié)MAC-T細胞中T細胞表達和分泌，促進機體的免疫修復(fù)[18]。

噬菌體對CD40-CD40L系統(tǒng)影響：CD40-CD40L系統(tǒng)被認為在免疫進程和炎癥反應(yīng)中具有核心作用，其核心組成CD40L是一種血小板激動劑，可與纖維蛋白原結(jié)合并參與血小板的形成，通過激活αⅡbβ3整合素受體，導(dǎo)致炎癥性腸病發(fā)生。噬菌體（T4家族的噬菌體和腸內(nèi)可能存在的其他噬菌體）的gp24 頭角蛋白可表達與αⅡbβ3 整合素結(jié)合的賴氨酸-精氨酸-甘氨酸（KGD）序列[19]，KGD 同CD40L 競爭并與血小板和淋巴細胞上的β3 整合素結(jié)合，阻止細胞進一步激活從而阻斷由同一整合素受體介導(dǎo)的CD40L對血小板的刺激作用。

3.1.2 噬菌體的促炎反應(yīng)

噬菌體在體內(nèi)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)并不是絕對的。例如，在人體或恒河水中發(fā)現(xiàn)的噬菌體（噬菌體組）可通過殺死細菌以及非細菌宿主保護人類免受各種感染。有研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體可能對機體存在消極影響，當葡萄球菌噬菌體與A549 細胞系共同孵育時，一些與抗菌相關(guān)的免疫基因如白細胞介素-2（IL-2）的基因表達量增加[18]，可使NK 細胞的活性增強，導(dǎo)致細胞免疫反應(yīng)，這可能與噬菌體的種類有關(guān)。噬菌體具有不同程度的抗炎或促炎作用，但單獨使用時不會對動物機體產(chǎn)生顯著的免疫影響。例如，在小鼠體內(nèi)以低劑量和高劑量施用大腸桿菌0157∶H7 噬菌體時，細胞因子水平仍保持在正常范圍內(nèi)，噬菌體的劑量高低對細胞因子并無明顯影響[20]。有研究結(jié)果表明，噬菌體單獨治療不會產(chǎn)生強烈的免疫反應(yīng)[21]。

3.2 噬菌體對機體免疫的影響

噬菌體的自然宿主是細菌，但噬菌體也可與某些真核細胞群，特別是免疫細胞相互作用。這些互作主要包括噬菌體的免疫原性，即噬菌體誘導(dǎo)特異性免疫反應(yīng)的能力；噬菌體的免疫調(diào)節(jié)功能，即噬菌體對參與先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的免疫細胞群的非特異性作用[22-23]。

3.2.1 噬菌體與抗病毒先天性免疫

真核宿主對噬菌體的最初接觸和反應(yīng)，通過先天免疫系統(tǒng)的細胞發(fā)生。先天免疫系統(tǒng)的細胞通過稱為病原體識別受體（PRR）的受體家族共同感知微生物特異性物質(zhì)，該受體家族可識別病原體相關(guān)分子模式（PAMP），其中主要包括Toll樣受體（TLR7和TLR8）和核酸受體（CDN傳感器、AIM2 樣受體和RIG-1 樣受體）。識別同源配體后，PRR發(fā)出信號，刺激促炎或抗炎反應(yīng)。許多真核細胞表達PRR[20]，允許在宿主體內(nèi)的多個區(qū)域識別噬菌體。這些傳感器均可啟動信號級聯(lián)，激活Ⅰ型干擾素、炎癥細胞因子（如IL-6 和IL-1β）以及趨化因子（包括IL-8 和趨化因子CXCL-10）的表達[11]。

若噬菌體能夠進入宿主細胞，其核酸可能會暴露于內(nèi)體，或被細胞質(zhì)病毒核酸傳感器識別，激活其中一條或多條途徑。Johanna 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，PRR 可識別一種Pf 噬菌體，該受體通過含有轉(zhuǎn)接器TIR結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)接器誘導(dǎo)干擾素-b 或產(chǎn)生髓樣分化初級反應(yīng)，繼而對TNF 生成產(chǎn)生抑制作用，延緩?fù)淌杉毎宄w內(nèi)細菌，對機體的自身修復(fù)造成消極影響。

3.2.2 噬菌體與吞噬細胞的作用

脾臟和肝臟的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（RES）是負責清除噬菌體的主要區(qū)域，肝臟中的Kupffer 細胞是識別并清除噬菌體的主要細胞。Borysowsk 等[25]研究表明，B 細胞也可能對噬菌體進行特異性清除，噬菌體在免疫缺陷個體中可獲得更多的循環(huán)時間。

吞噬細胞是先天免疫的主要組成部分，以活性氧（ROS）的形式從生物體中去除病原菌。Aeonow 等[26]研究表明，巨噬細胞和兔腹腔中性粒細胞對大腸桿菌T2 噬菌體具有吞噬作用，噬菌體病毒粒子的體外解體，其作用過程是噬菌體附著于吞噬細胞細胞膜，經(jīng)跨膜作用運輸至溶酶體，噬菌體在溶酶體的酸性環(huán)境中失活。雖然ROS在吞噬細胞的免疫清除中起主要作用，但產(chǎn)生過多ROS可能導(dǎo)致氧化應(yīng)激和組織損傷。與細菌相比，純化的T4 噬菌體誘導(dǎo)單核細胞和中性粒細胞呼吸爆發(fā)的效果較弱，使用特異性噬菌體可抑制由細菌抗原刺激的中性粒細胞中ROS的產(chǎn)生[27]。

3.2.3 噬菌體與中和抗體的作用

噬菌體被免疫系統(tǒng)識別后，機體血清產(chǎn)生針對噬菌體的特異性抗體。目前，已有動物及人類的相關(guān)試驗表明噬菌體特異性誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體[28-30]?？贵w通常被認為對噬菌體具有潛在的破壞性作用[31]，也是干擾噬菌體治療的主要因素。Jerne等[32]研究表明，降低噬菌體抗菌活性造成干擾作用，并非抗體作用于噬菌體本身導(dǎo)致。機體中的補體系統(tǒng)參與抗體對噬菌體的清除作用，酶作用下的級聯(lián)反應(yīng)介導(dǎo)入侵微生物的清除。噬菌體雖然非致病性，但易受補體系統(tǒng)活性的影響。除直接破壞病毒顆粒外，補體系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)也可作為調(diào)理劑，使噬菌體失活[33-34]。

免疫系統(tǒng)清除噬菌體的同時，噬菌體具有免疫沉默活性，有助于延長噬菌體在體內(nèi)維持的時間[35]。一些噬菌體包被技術(shù)也可延長噬菌體的釋放時間，并保護噬菌體免受可能的化學應(yīng)激（如胃液）或免疫因素導(dǎo)致的滅活，封裝的噬菌體能夠更長時間地保持活性，間接增強了噬菌體的體內(nèi)抗菌效果[32]。

3.2.4 噬菌體的免疫調(diào)節(jié)功能

研究表明，噬菌體自身具有免疫原性與免疫調(diào)節(jié)活性，還具有下調(diào)特異性和非特異性免疫反應(yīng)的能力[36]。樹突狀細胞是免疫系統(tǒng)中主要的抗原提呈細胞，噬菌體可作用于樹突狀細胞而調(diào)節(jié)體內(nèi)的免疫反應(yīng)。Carroll 等[37]研究表明，T4噬菌體可抑制小鼠的特異性抗體反應(yīng)（樹突狀細胞介導(dǎo)的抗原處理和呈遞），延長小鼠皮膚移植存活時間，顯著減弱單核細胞的移植浸潤。此外，噬菌體還可抑制體外CD3 觸發(fā)的T 細胞活化增殖以及轉(zhuǎn)錄因子核因子NF-κB的活化，減緩產(chǎn)生活性氧[30]。

4 結(jié)論

腸道中的噬菌體具有平衡健康與疾病的雙向作用，噬菌體與腸道菌群共生，并影響腸道菌群的多樣性和豐富度。同時，噬菌體也具有自身免疫原性及對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。目前，關(guān)于噬菌體在體內(nèi)傳播途徑及噬菌體對免疫系統(tǒng)的影響仍然需要大量試驗提供數(shù)據(jù)支撐，深入研究噬菌體的體內(nèi)動力學及其對機體免疫系統(tǒng)的作用可為噬菌體治療的安全性提供參考。