噬菌體的分布廣泛性以及口服安全性

郭浩然，許菁彥，周 洋，李子齊，董星星，李錦銓，3，4*

（1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 武漢430070 2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院 武漢430070 3 農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點實驗室 武漢430070 4 洛克菲勒大學(xué) 美國紐約10065）

1 噬菌體的分布廣泛性

在地球生物圈中大約有1 031 個噬菌體[1]，其數(shù)目超出細菌數(shù)量的10 倍[2]，使得噬菌體成為地球上數(shù)量最為龐大的生物實體[1]。噬菌體廣泛分布于自然環(huán)境中，在水生環(huán)境、土壤、濕地，甚至于一些極端環(huán)境中都可檢測到。不僅如此，無論是低等動物還是高等動物的黏液中都存在噬菌體，并且動物黏液中噬菌體含量都高于其生存環(huán)境中噬菌體的含量[3]。此外，噬菌體也伴隨在我們的日常生活中，如生活中常見的食品和食品原材料，以及人體的皮膚、腸道、糞便等都有噬菌體的存在。研究表明，每克糞便中含有超過108個噬菌體[4-6]。由于噬菌體不能被人們的肉眼和普通光學(xué)顯微鏡觀察到，因此人們通常沒有意識到噬菌體的廣泛存在和重要作用。噬菌體的存在不僅有利于機體改善微生物菌群結(jié)構(gòu)和提高黏膜免疫能力[3，7-8]，還對生態(tài)環(huán)境中微生物的種群結(jié)構(gòu)，遺傳物質(zhì)的水平轉(zhuǎn)移以及碳循環(huán)等都起到重要作用[9]。

1.1 噬菌體在自然環(huán)境中的廣泛分布

水是生命之源，自然環(huán)境中的病毒生態(tài)學(xué)大多數(shù)是通過調(diào)查水生環(huán)境得出[10]。水生環(huán)境，例如海洋和淡水區(qū)域都可分離出噬菌體，并且水生環(huán)境中噬菌體數(shù)目約為104～108個/mL[11]。其中，在海洋系統(tǒng)中，噬菌體豐度最低的區(qū)域是深海區(qū)，約為104～105個/mL。而沿海水域噬菌體的豐度最高，約是深海水域的100 倍[11]。有研究報道從赤潮水中分離出能夠高效裂解霍亂弧菌的噬菌體，該噬菌體具有裂解譜寬等特點[12]。另一項研究中，研究人員從海泥中得到4 株具有較強裂解性的不同種噬菌體[13]。

相比于海洋系統(tǒng)，淡水水域的噬菌體豐度更高[10]。Paul 等[14]對佛羅里達灣水樣本進行噬菌體分離，發(fā)現(xiàn)樣品中噬菌體數(shù)目可達1.2×107個/mL，同時水底沉積物中的噬菌體數(shù)目約為水中噬菌體數(shù)目的2 倍。另有Begum 等[15]通過對12 個不同的地表水樣本（包括10 個池塘和2 條河流）進行分離，得到49 株不同的噬菌體，并通過檢測噬菌體的特異性宿主，得到其中對腸毒素型大腸桿菌具有特異性的噬菌體IMM-0019。

除水生環(huán)境之外，濕地中也可檢測出噬菌體。濕地作為水生環(huán)境和陸地環(huán)境之間的過渡地帶，具有獨特的生態(tài)特點[9]。一項針對納帕海濕地噬菌體多樣性的研究表明：濕地的噬菌體豐度與濕地的環(huán)境有密切聯(lián)系。例如，在旱季的濕地環(huán)境中噬菌體的含量約為106個/mL，而雨季時噬菌體的豐度明顯高于旱季，是其豐度的10 倍。此外，濕地的病毒豐度與濕地中水體的pH 值存在負相關(guān)關(guān)系[9]。

土壤中也含有噬菌體，且近年不乏有土壤中噬菌體的豐度和多樣性的研究。Williamson 等[16]對特拉華的2 個農(nóng)業(yè)土壤，2 個沿海平原森林土壤和2 個山麓森林土壤共6 個樣本進行研究，發(fā)現(xiàn)了以噬菌體為主的病毒群落。以噬菌體為主的病毒在森林土壤中的含量約為1.31×109～4.17×109個/g，明顯高于農(nóng)業(yè)土壤，約是農(nóng)業(yè)土壤的1.5～4倍。通過透射電鏡對樣本土壤中病毒的形態(tài)進行分析，得到以噬菌體為主的土壤病毒群體（衣殼直徑20～160 nm），其中包括絲狀體和帶有細長衣殼的噬菌體。另外，El-Didamony[17]研究了也門土壤中蘇云金芽孢桿菌噬菌體的多樣性。通過分離檢測12 個土壤樣本，得到4 種蘇云金芽孢桿菌的噬菌體。

除了以上較為溫和的自然環(huán)境外，在冰川或沙漠等極端環(huán)境中都存在噬菌體。其中，冰川中噬菌體豐度約9×106～1.3×108個/mL，是周圍水域豐度的10～100 倍[11]。Bellas 等[18]通過標記一種衣殼蛋白基因g23 證明了在北極冰川中存在獨特的噬菌體群落。通過系統(tǒng)進化分析，發(fā)現(xiàn)在冰孔沉積物中存在著一個具有多種T4 噬菌體的混合噬菌體群落。Prigent 等[19]發(fā)現(xiàn)從撒哈拉沙漠獲得的病毒顆粒樣本中存在3 種主要的雙鏈DNA 噬菌體【肌尾噬菌體科（Myoviridae），長尾噬菌體科（Siphoviridae）和短尾噬菌體科（Podoviridae）】，證明噬菌體在極端環(huán)境也存在多樣性和廣泛性。

1.2 噬菌體在食品原料和食品中的分布具有廣泛性

噬菌體在各類食品中也普遍存在，例如蔬菜、水果、肉類和發(fā)酵食品等。食品在原材料的采摘、加工和儲藏運輸過程中會與各種環(huán)境接觸，增加了食品中存在噬菌體的可能性。Allwood 等[20]對生鮮市場的40 份零售樣品進行噬菌體檢測，發(fā)現(xiàn)在洋蔥、生菜、胡蘿卜以及草莓等13 份樣品中都存在大腸桿菌噬菌體。通過對比發(fā)現(xiàn)樣品在經(jīng)過切碎、去皮等加工后更易含有噬菌體。在加工樣品中有43%的樣品含有噬菌體，而在未加工的樣品中只有17%的樣品含有噬菌體。

不僅是果蔬產(chǎn)品，肉類食品也被證明含有噬菌體。Kennedy 等[21]對雞胸肉、牛肉、魚類等12 種肉類產(chǎn)品的120 個食物樣本進行檢測，發(fā)現(xiàn)在56%的樣本和11/12 的產(chǎn)品中檢測到不少于10 PFU/100 g 樣品的大腸桿菌噬菌體。Atterbury 等[22]發(fā)現(xiàn)在商業(yè)儲存條件下，噬菌體也可以在零售雞肉中存活，在300 個零售雞肉樣本中共分離出34株彎曲桿菌噬菌體。不僅是常溫儲存條件，在較低溫度下儲存的食品也可分離出噬菌體。Whitman等[23]對牛肉、豬肉火腿、雞肉、脫脂牛乳等45 份在冰箱中儲存的肉禽類食品樣品進行檢測，發(fā)現(xiàn)超過50%的樣品被檢測出噬菌體，且噬菌體的含量范圍廣，從低于檢測限至6.3×106PFU/mL。這些研究表明，噬菌體在食品經(jīng)加工、常溫和低溫儲存后都能夠存活，這一特性使在食品加工過程中通過噬菌體控制微生物成為可能。

除了果蔬和肉制品外，發(fā)酵食品（乳酸奶、泡菜）中也可檢測到噬菌體。有學(xué)者從上海市某公司車間發(fā)酵罐中分離出多株噬菌體[24]。研究人員從泡菜中分離出2 株烈性乳桿菌噬菌體[25]。

1.3 噬菌體在人體內(nèi)的分布廣泛性

噬菌體不僅存在于環(huán)境和食品中，在人體內(nèi)也含有噬菌體。皮膚、唾液、腸道甚至膀胱等部位都有噬菌體，并且已有研究證明噬菌體有益于人體健康[7]。

人類口腔存在一個包括細菌等在內(nèi)的復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，而噬菌體可能存在于所有宿主細菌出現(xiàn)的環(huán)境。Pride 等[26]對5 名口腔健康的志愿者的唾液濾液進行熒光顯微分析，結(jié)果表明：5 名受試者的唾液中病毒類似顆粒物的含量約為108個/mL，并且多數(shù)是由噬菌體組成的。該研究發(fā)現(xiàn)，唾液中噬菌體組成隨時間動態(tài)變化。此外，通過對比來自同一家庭的2 個獨立研究對象，發(fā)現(xiàn)兩者唾液中優(yōu)勢病毒組成相似，因此環(huán)境可能是影響口腔病毒群落結(jié)構(gòu)的主要因素[26]。人體口腔病毒含量豐富，而其中主要組成是噬菌體，因此噬菌體在塑造在人體口腔的微生物多樣性可能具有重要的作用。

皮膚是人體隔絕外部環(huán)境的屏障，因此皮膚上也具有多樣而獨特的微生物群落[4]。Hannigan等[4]對從16 位健康志愿者的皮膚上分離得到的病毒類似物進行基因組測序分析，發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)是有尾噬菌體，而且這些噬菌體中有大量可從環(huán)境中獲得的噬菌體，并且皮膚上不同噬菌體的相對豐度在不同皮膚微環(huán)境下具有顯著的變化。Fitz-Gibbon 等[27]對52 名健康志愿者和49 名痤瘡患者鼻子周圍皮膚取樣，發(fā)現(xiàn)在健康者樣本和痤瘡患者樣本中具有相似的丙酸桿菌噬菌體豐度，而其組成種類不同。Liu 等[28]同樣對痤瘡患者和健康志愿者的鼻子周圍皮膚進行取樣并分離噬菌體，得到48 個痤瘡丙酸桿菌噬菌體，然而研究發(fā)現(xiàn)痤瘡丙酸桿菌噬菌體在健康志愿者樣本中比患者樣本中更常見。

除唾液和皮膚，噬菌體也存在于人類的腸道和糞便中。有研究表明，人體腸道中大約存在1015個噬菌體[29]，每克人類糞便中約含108～109個噬菌體[5]。腸道中含量較豐富的噬菌體有3 類，分別是長尾噬菌體科、短尾噬菌體科和肌尾噬菌體科[7]。Gantzer 等[30]對193 名1～79 歲的健康男性和女性的糞便樣本進行檢測，發(fā)現(xiàn)68%的樣本中可檢測到平均含量為4.3×103PFU/g 的大腸桿菌噬菌體，11%的樣本中存在平均含量為70 PFU/g 脆弱擬桿菌噬菌體，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)噬菌體濃度的高低與年齡和性別無關(guān)。雖然年齡和性別不是影響人體腸道中噬菌體組成的主要因素，但是不同飲食結(jié)構(gòu)可以影響人體腸道中以噬菌體為主的病毒組成。Minot 等[31]按飲食結(jié)構(gòu)不同將6 名受試者分為3組：高脂低纖維、低脂高纖維和日常飲食，采用鳥槍法宏基因組測序技術(shù)研究各組腸道噬菌體組成，發(fā)現(xiàn)以噬菌體為主的腸道病毒的組成與不同飲食結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)，并且飲食結(jié)構(gòu)對腸道病毒組成的影響超過個體差異造成的不同。而在同一個體中，飲食前和飲食后腸道病毒組成也出現(xiàn)明顯差異[31]，這表明飲食以及不同的飲食結(jié)構(gòu)對腸道噬菌體組成都有一定的影響。

除成年人的腸道外，嬰幼兒的腸道中也發(fā)現(xiàn)大量的噬菌體。Lim 等[6]對4 對健康雙胞胎從0～2歲的糞便進行測序，發(fā)現(xiàn)在嬰幼兒糞便中存在噬菌體序列。另有研究發(fā)現(xiàn)，早期豐富的糞便噬菌體序列并非源自母乳或配方奶，這表明飲食不是噬菌體的最初來源[32]。對比雙胞胎之間和無血緣關(guān)系嬰幼兒之間的噬菌體組成，發(fā)現(xiàn)雙胞胎糞便的噬菌體差異更小。嬰兒糞便噬菌體在早期含量最高，隨年齡的增長噬菌體含量逐漸降低。

研究表明噬菌體的存在有益于人體健康。噬菌體是人體內(nèi)微生物組群的重要組成部分，在機體微生物系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)過程中起著重要作用，使機體細菌的多樣性得以維持[8]。噬菌體可以通過對環(huán)境有益基因的傳遞提高共生細菌的健康程度，刺激細菌繁殖，提高細菌適應(yīng)性，有助于減少致病菌，促進機體健康[7]。Miller-Ensminger 等[33]通過對比有無膀胱過度活動癥的女性膀胱噬菌體群落，發(fā)現(xiàn)噬菌體可能有助于維持泌尿系統(tǒng)健康。不同女性的膀胱微生物群中，噬菌體具有大量基因序列相似性，這暗示著在女性膀胱中很可能存在一個核心噬菌體群落。研究表明，人體內(nèi)存在穩(wěn)定的噬菌體組成，并且不同機體或相同身體的不同部位的穩(wěn)定噬菌體共存機制都不相同，這可能取決于具體的物理、化學(xué)和生物條件，例如pH 值、營養(yǎng)密度、黏膜等可與噬菌體接觸的表面特性以及是否有噬菌體抑制物[8]。

2 證明口服噬菌體具有安全性的相關(guān)試驗

2.1 人體相關(guān)試驗

口服噬菌體制劑對人體是安全的，并且已有試驗證明。Sarker 等[34]對孟加拉國的兒童志愿者進行口服噬菌體制劑的安全性評價，證實口服一定量的噬菌體制劑對人體健康無不良影響。在該研究中，15 名5～9 歲（平均年齡7 歲）的兒童隨機口服噬菌體含量為106PFU/mL 和108PFU/mL 的噬菌體雞尾酒制劑以及安慰劑后，臨床的化學(xué)和血液學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯的變化，但是并沒有出現(xiàn)嚴重的不良反應(yīng)。當降低口服濃度時，15 名9 個月到5歲兒童（平均年齡4 歲）隨機口服噬菌體含量為105PFU/mL 和107PFU/mL 2 種劑量的雞尾酒制劑和安慰劑對后，沒有觀察到不利的現(xiàn)象。志愿者口服108PFU/mL 的雞尾酒制劑后，糞便的噬菌體含量在103～106PFU/g 之間，說明噬菌體沒有出現(xiàn)大量復(fù)制的現(xiàn)象，且臨床觀察和血液學(xué)觀察也沒有出現(xiàn)異常。此外，經(jīng)血清學(xué)檢測，沒有出現(xiàn)由于噬菌體裂解宿主菌導(dǎo)致內(nèi)毒素進入血液后呈顯陽性血清的兒童。120 名患病兒童經(jīng)噬菌體制劑治療后，沒有出現(xiàn)脈沖、血壓、呼吸率等重要參數(shù)的異常。

不僅是兒童，Mccallin 等[35]對成人口服一款俄羅斯噬菌體制劑的安全性進行人體試驗分析。5名健康成人志愿者隨機接受低劑量、10 倍高劑量噬菌體制劑和安慰劑的口服處理，并且對他們每周進行1 次完整的身體檢查，結(jié)果顯示，成人的體重沒有明顯變化，也沒有出現(xiàn)皮疹或者過敏現(xiàn)象。在志愿者們的血液中未檢測到噬菌體，而且血清中針對噬菌體的抗體的數(shù)目也沒有顯著增長。雖然以上指標不能代表口服噬菌體制劑引起的全部人體變化，但是現(xiàn)有的科學(xué)水平可以證明口服噬菌體制劑對不同年齡段的人均具有安全性。

2.2 動物相關(guān)實驗

當前已有大量的動物實驗證明口服噬菌體的安全性，受試動物包括大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、牛、羊等。Kishor 等[36]利用動物口服噬菌體治療由葡萄球菌引起的動物慢性骨髓炎。22 只實驗兔子，其中2 只用來檢測噬菌體雞尾酒的安全性，給兩只兔子注射100 μL 2×1012PFU/mL 的噬菌體雞尾酒制劑，觀察1 個月，沒有致病現(xiàn)象出現(xiàn)。其余20只隨機分為3 組，其中一組評估脊髓灰質(zhì)炎模型建立的情況，另外2 組分別在不同時間接受等量5×1012PFU/mL 的噬菌體治療措施。比較3 組受試動物在臨床、放射學(xué)、微生物學(xué)和組織病理學(xué)的檢查結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接受噬菌體治療的兔子在2 周后痊愈，相比對照組，試驗組兔子的食欲和活躍程度得到改善，局部水腫、紅斑和硬化消退，同時兔子的骨髓炎的變化很小，也沒有發(fā)現(xiàn)新骨感染的跡象，這些結(jié)果表明噬菌體治療具有一定安全性，且能夠?qū)毦约膊∑鸬胶芎玫闹委熀鸵种谱饔?，并且沒有明顯的副作用。

當受試動物在感染前口服噬菌體制劑作為預(yù)防方法時，噬菌體依然能夠有效減少宿主病原菌的數(shù)目。Yen 等[37]將小鼠隨機分為5 組，分別接受無噬菌體和106～107PFU 的不同類型霍亂弧菌噬菌體（IP1、IP2、IP3 和混合雞尾酒制劑）的口服措施。在接受口服等量噬菌體處理3 h 后，處死5 組受試小鼠，測定其體內(nèi)霍亂弧菌的數(shù)目。結(jié)果表明接受噬菌體的受試小鼠的小腸中霍亂弧菌（Vibrio cholerae）數(shù)目都明顯降低，相比于對照組至少降低100 倍，并且延長口服噬菌體與感染霍亂弧菌的間隔時間至24 h，通過口服噬菌體作為預(yù)防方式降低霍亂弧菌數(shù)目依然有效[37]。

Galtier 等[38]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)口服噬菌體能夠減少小鼠腸道對耐抗生素病原菌的運輸。該試驗讓小鼠口服2 種抗生素和單一菌株，構(gòu)建腸道中定植耐藥菌的小鼠模型，隨后對小鼠進行不同計量口服噬菌體處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠腸道耐藥菌含量明顯減少，并呈現(xiàn)噬菌體劑量依賴性。噬菌體治療不會直接影響腸道微生物的多樣性。該研究通過對口服抗生素和噬菌體小鼠的糞便樣品進行16S rRNA 測序，發(fā)現(xiàn)相比于抗生素，口服噬菌體后小鼠的糞便樣品微生物豐度的降低程度更小。這說明相比于抗生素，口服噬菌體對小鼠腸道微生物的多樣性有更小的影響[38]。

除小鼠和家兔外，Sheng 等[39]利用噬菌體減少羊和牛體內(nèi)大腸桿菌O157：H7 的數(shù)目。受試動物羊和牛隨機分組后分別接受等量（108CFU/mL）的大腸桿菌O157：H7 處理構(gòu)建動物感染模型，隨后受試動物分別接受大腸桿菌噬菌體KH1 和SH1，以及兩者混合噬菌體治療。結(jié)果表明，與未經(jīng)過噬菌體治療組動物相比，通過噬菌體治療的試驗組動物降低了體內(nèi)大腸桿菌O157：H7 數(shù)目。

以上研究結(jié)果都表明噬菌體對動物無害，并且對減少細菌數(shù)目以及治療細菌性疾病有顯著作用。

2.3 與細胞相關(guān)的試驗

近年來，隨著對噬菌體作用機制研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)噬菌體在人體某些內(nèi)環(huán)境也廣泛存在。例如，人體內(nèi)腸道是噬菌體含量最為豐富的部位，然而，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人體的血液、淋巴等通常被認為無菌的器官也含有噬菌體[40]。與此同時，噬菌體在人體內(nèi)如何跨越腸道屏障，轉(zhuǎn)移到其它器官是國際上研究的熱點問題。

Nguyen 等[40]在基于細胞模型的體外研究中，證明了不同噬菌體具有快速和定向地向真核細胞胞外轉(zhuǎn)移的機制。通過研究T4 噬菌體跨越MDCK（犬腎傳代細胞）、結(jié)腸上皮細胞、肺上皮細胞等細胞模型，發(fā)現(xiàn)噬菌體在真核細胞內(nèi)的運輸具有頂端-基底（Apical-Basal）方向性，并且依賴于噬菌體劑量。當噬菌體跨越真核上皮細胞時，從頂端（Apical）進入，僅有0.1%的噬菌體能穿過細胞，它們通過高爾基體從基底（Basal）外側(cè)膜排出；而剩余的噬菌體殘留在細胞內(nèi)，在與高爾基體相關(guān)聯(lián)的致密細胞內(nèi)膜中富集。據(jù)估計，人類的腸道每天可運輸3.1×1010個噬菌體，并且游離噬菌體還可從損傷和炎癥部位直接進入人體。

有研究表明，具有黏膜表面的細胞更易于噬菌體富集。Barr 等[3]通過基于組織培養(yǎng)的體外細胞試驗發(fā)現(xiàn)，黏液利于噬菌體數(shù)目增加。利用熒光顯微技術(shù)對各種具有黏膜表面細胞的黏液樣品進行噬菌體檢測，發(fā)現(xiàn)在黏液樣品中噬菌體的豐度遠高于細菌，噬菌體與細菌的比例從27∶1 增加到87∶1（周圍環(huán)境為3∶1 到20∶1）。為了進一步證明黏液對噬菌體的富集作用，對產(chǎn)黏液的細胞和不產(chǎn)黏液的細胞各進行T4 噬菌體處理和不做噬菌體處理，后用細菌處理。對比2 組結(jié)果，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)黏液組細胞在經(jīng)過噬菌體預(yù)處理后，細菌的數(shù)目比未經(jīng)預(yù)處理的數(shù)目低，而不產(chǎn)黏液組沒有明顯變化，證明腸道黏膜有助于噬菌體富集。

3 噬菌體的應(yīng)用前景和與腸道互作的新發(fā)現(xiàn)

基于噬菌體的安全性，噬菌體在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如：作為食品添加劑應(yīng)用于食品的加工生產(chǎn)，作為抗菌藥物應(yīng)用于疾病治療等。隨著噬菌體研究的深入，噬菌體在更多未知領(lǐng)域的應(yīng)用性逐漸被發(fā)掘。

3.1 噬菌體在醫(yī)療、食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用

由于噬菌體具有可以特異性感染細菌并導(dǎo)致宿主病原菌裂解的特性，因此其在細菌性疾病的監(jiān)測、控制以及治療方面得到廣泛的應(yīng)用。噬菌體能夠廣泛裂解某一病原，從而抑制其生長。由于噬菌體具有較為廣泛的pH 耐受性和熱穩(wěn)定性，以及繁殖活性高，潛伏期短，裂解活性大等特點，具有生物防治等應(yīng)用潛力[41-42]，因此，噬菌體治療也被越來越多的國家認可。利用噬菌體可以治療由銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）引起的燒傷后感染。早在2007年，這一療法已經(jīng)過比利時布魯塞爾醫(yī)學(xué)倫理委員會批準。2013年，第1 個登記過可供人類使用的噬菌體裂解酶產(chǎn)品Gladskin 上市。同樣噬菌體治療具有一定的“不足”，它只能裂解特異性的病原菌，然而這一“不足”，也正是噬菌體的優(yōu)勢所在，容易達到精準治療，不破壞正常腸道菌群。針對這一問題，“雞尾酒”制劑能夠很好地解決[37]。

噬菌體除了應(yīng)用在細菌性疾病的檢測、控制和治療方面，還被廣泛應(yīng)用于食品的加工、儲藏等方面。蔡天舒等[43]在研究金黃色葡萄球菌噬菌體在牛奶中抑菌的作用時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過24 h 的處理，牛奶中的金黃色葡萄球菌含量明顯降低，由105CFU/mL 降至檢測線下。除了對浮游態(tài)病原菌外，噬菌體對被膜態(tài)病原微生物同樣具有高效的殺菌作用。有研究表明，噬菌體ZPAH7 具有清除生物被膜能力，并可以降解胞外多糖[44]。2006年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）首次將噬菌體制劑 ListexTMP100 認證為一般公認安全產(chǎn)品（Generally Regarded as Safe，GRAS），隨后又批準該產(chǎn)品可應(yīng)用于所有食品的食品添加劑，主要用于防止單核細胞增生李斯特氏菌污染即食肉類和家禽產(chǎn)品[45]。相比于某些化學(xué)藥品，在食品加工或者儲藏中使用噬菌體制劑要更為安全[46]，而且不會影響食品中本來存在的天然菌群和發(fā)酵食品的品質(zhì)[29]。2013年，美國Intralytix 公司研發(fā)的沙門氏菌噬菌體制劑SalmonFreshTM，可應(yīng)用于畜產(chǎn)品加工，成功獲得了GRAS 認證，并且實現(xiàn)商業(yè)化上市。此外，2011年，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的生物農(nóng)藥AgriPhageCMM 獲得美國環(huán)境保護署（U.S.Environmental Protection Agency，EPA）批準，用于防治番茄作物的潰瘍病。到目前為止我國尚未有獲批的應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域的噬菌體，然而，武漢格瑞農(nóng)生物科技有限公司率先在我國實現(xiàn)了噬菌體自主生產(chǎn)，已經(jīng)上市的沙門氏菌和大腸桿菌噬菌體產(chǎn)品可以有效減少食品安全生物危害因子。以上例子充分顯示噬菌體具有廣泛應(yīng)用的潛力。

3.2 噬菌體與腸道相互作用的新發(fā)現(xiàn)有望促進口服噬菌體的應(yīng)用

近年來，除了將噬菌體應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域，科學(xué)家正在進一步揭示噬菌體與腸道相互作用機制。目前有研究認為噬菌體是重要的腸道益生微生物，甚至發(fā)現(xiàn)了噬菌體與人體免疫系統(tǒng)互作的機制，可能與提高人體免疫力密切相關(guān)。

Manrique 等[47]提出“益生腸道噬菌體（Healthy human phageome，HGP）” 的概念，通過對全世界64 名健康個體的腸道噬菌體進行分離，發(fā)現(xiàn)了23種共同的噬菌體，并將這23 種噬菌體定義為“核心噬菌體”，這些噬菌體在患有腸、胃疾病的患者中分布比例小很多。通過分析提出在人體腸道內(nèi)可能存在一個核心的噬菌體群落，并且這個噬菌體群落對腸道微生物結(jié)構(gòu)組成和人體健康具有重要作用。Dalmasso 等[48]提出噬菌體有助于提高腸道菌群功能，從而增加腸道菌群對腸道環(huán)境的適應(yīng)性。不僅如此，個體噬菌體因宿主年齡和健康狀況而異，因此噬菌體有可能作為人體健康狀況的生物標志。近年來，對于腸道噬菌體的廣泛研究，為噬菌體調(diào)節(jié)腸道內(nèi)環(huán)境，促進腸道環(huán)境健康提供了更多的證據(jù)。

眾所周知，腸道黏膜組織能夠分泌大量黏液。Barr 等[3]提出黏膜表面噬菌體能夠提供非宿主來源的抗菌防御，該防御通過噬菌體裂解細菌，保護產(chǎn)黏液上皮細胞不被細菌侵染而實現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體在黏液中的吸附機制主要是由一種存在于噬菌體表面，具有Ig-like 結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)和黏液中的多糖物質(zhì)相互作用介導(dǎo)，并且噬菌體表面具有Ig-like 結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)在一定程度上抑制噬菌體在黏液中的復(fù)制和傳播。因此，黏液中的裂解性噬菌體通過裂解黏液中的病原菌，輔助增強宿主的黏膜免疫能力。

這項試驗闡述了噬菌體在黏液中吸附的模型（Bateriophage Adherence to Mucus，BAM），并且提出該模型可提供一種廣泛的非宿主來源的黏膜免疫機制。這種新的黏膜免疫機制能夠降低細菌引起疾病的可能性，烈性噬菌體通過裂解病原菌來降低人體感染細菌性疾病的可能性。然而，有很多問題仍需解決，例如溫和噬菌體在這種新型黏膜免疫中發(fā)揮了怎樣的作用[3]，尚需進一步研究。BAM 模型的存在為噬菌體未來的應(yīng)用提供了新的思路。

4 結(jié)論

噬菌體檢測新技術(shù)的應(yīng)用，使得研究人員發(fā)現(xiàn)了海量的噬菌體。噬菌體在環(huán)境中廣泛分布，不僅在土壤、水生環(huán)境、濕地等自然環(huán)境，在食品甚至于人類的皮膚、腸道等部位都存在噬菌體。同時，不論是高等動物還是低等動物體內(nèi)的黏膜中都富含噬菌體[3]。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)在人體內(nèi)可能存在一類核心噬菌體群落，它們在人體內(nèi)的常駐狀態(tài)，不僅有益于維持人體微生物組群的相對穩(wěn)定，促進人體健康，而且存在特殊功能的蛋白質(zhì)，對機體的黏膜免疫系統(tǒng)起促進作用。這說明噬菌體不僅在生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，也在人體內(nèi)的“微生態(tài)環(huán)境”中起重要作用。對于口服噬菌體，大量研究證實了其安全性，從小型哺乳動物到大型動物模型，甚至進入人體試驗。目前已有大量噬菌體產(chǎn)品成功應(yīng)用于食品和醫(yī)療領(lǐng)域?？诜删w不僅具有一定安全性，還具有廣泛應(yīng)用的潛力。