沙門氏菌噬菌體的研究與應(yīng)用

張棋麟 江宇航

摘 要：沙門氏菌作為一種常見(jiàn)的病原微生物易引起食源性疾病，對(duì)人類健康和公共安全衛(wèi)生造成了嚴(yán)重的影響。因此探尋和找到一種專門針對(duì)這種食源性致病菌引起危害的解決措施，顯得尤為重要。噬菌體作為細(xì)菌的天敵之一，具有安全、高效、特異性強(qiáng)等多重優(yōu)勢(shì)，被許多科學(xué)家認(rèn)為可以用來(lái)控制和解決食源性致病菌，未來(lái)利用噬菌體療法治療和控制食源性疾病或許擁有良好的應(yīng)用前景。本文通過(guò)概述沙門氏菌和噬菌體的生物學(xué)特性，系統(tǒng)介紹沙門氏菌噬菌體的常見(jiàn)分離方法、分類及其在食品、工業(yè)、醫(yī)療等方面的應(yīng)用，為治療食源性疾病提供一種新方案。

關(guān)鍵詞：沙門氏菌;噬菌體;沙門氏菌噬菌體;食源性疾病

沙門氏菌（Salmonella）是腸桿菌科、沙門氏菌屬中的一種典型革蘭氏陰性致病性菌，嚴(yán)重危害人體和動(dòng)物的健康。根據(jù)動(dòng)物感染沙門氏菌的方式可分為急性、慢性、隱性等多種感染[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年約有1.6萬(wàn)～3.6萬(wàn)余次病例患者是由于感染沙門氏菌而引起的相關(guān)疾病，當(dāng)人體和動(dòng)物感染沙門氏菌后大多表現(xiàn)為無(wú)明顯癥狀，少部分表現(xiàn)出某些臨床癥狀，嚴(yán)重者可引起動(dòng)物繁殖能力下降甚至造成死亡。因此如何有效預(yù)防和治療沙門氏菌引起的食源性疾病，已然變得迫在眉婕。目前，預(yù)防和控制沙門氏菌的主要方式為添加抗生素，然而隨著抗生素大量添加至食品中已出現(xiàn)明顯的抗生素濫用現(xiàn)象，使得沙門氏菌對(duì)抗生素的耐藥性也逐漸凸顯，致使食品中抗生素含量超標(biāo)，嚴(yán)重影響食品的品質(zhì)。因此，未來(lái)亟需找到一種合適的抗生素替代品用以替代抗生素的使用。研究發(fā)現(xiàn)噬菌體具有來(lái)源廣泛、特異性強(qiáng)等多重優(yōu)點(diǎn)，或許可以利用沙門氏菌噬菌體來(lái)達(dá)到有效控制細(xì)菌性感染和治療細(xì)菌性炎癥，從而廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域[2]。

1噬菌體的生物學(xué)特性

噬菌體是指一類能夠賦予宿主菌生物學(xué)性狀的遺傳物質(zhì)，也是指侵襲細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的一類病毒總稱，廣泛存在于自然界中，大小通常在20～200nm之間。噬菌體大部分由有尾部的蛋白衣殼包裹的線性雙鏈DNA組成，少部分由無(wú)尾部的衣殼包裹的線性單鏈DNA、雙鏈DNA或環(huán)狀RNA組成。其中單鏈DNA噬菌體在宿主體內(nèi)進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)可合成一種干擾細(xì)菌肽聚糖的酶，從而導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞壁破裂死亡，而雙鏈DNA噬菌體則主要是通過(guò)在DNA復(fù)制末期合成有關(guān)蛋白類水解酶，使宿主細(xì)胞的細(xì)胞壁破碎死亡[3]。同時(shí)，根據(jù)噬菌體的生活周期又可分為裂解性噬菌體和溶原性噬菌體兩大類。其中裂解性噬菌體的繁殖主要依靠吸附于細(xì)菌的細(xì)胞膜表面識(shí)別相應(yīng)受體，向細(xì)胞內(nèi)注入遺傳物質(zhì)完成基因組的復(fù)制和病毒蛋白合成，進(jìn)而在宿主體內(nèi)加工形成子代噬菌體。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的高速發(fā)展和深入探索，研究發(fā)現(xiàn)噬菌體基因組中存在著可編碼特定酶的相關(guān)基因，這種基因編碼產(chǎn)生的特定酶類物質(zhì)可使宿主細(xì)胞DNA與蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)換為一種新的噬菌體顆粒，分泌產(chǎn)生一種穿孔素與細(xì)胞特定膜受體結(jié)合形成孔隙，致使細(xì)胞破裂，最終導(dǎo)致死亡[4]。因此，噬菌體療法作為殺滅細(xì)菌的新方法未來(lái)或許可能成為新的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)。

2 沙門氏菌噬菌體的獲得方法及分類

沙門氏菌噬菌體一般可以直接從畜禽體內(nèi)或畜禽生活區(qū)周圍環(huán)境中獲得。不同學(xué)者報(bào)道的分離噬菌體方法略有差異，但目前仍主要通過(guò)采樣、富集、分離、純化四個(gè)步驟來(lái)分離獲得。采集樣品的方法主要分為兩種，一種是直接法，直接采集宿主菌生長(zhǎng)的生物體作為樣品進(jìn)行分離獲得;另一種是間接法，根據(jù)宿主菌的生長(zhǎng)特性從它生長(zhǎng)的周圍環(huán)境中采集樣品間接獲得。富集培養(yǎng)的目的在于提高噬菌體與其宿主菌懸液混合菌體的效價(jià)，使的噬菌體分離率大幅度提高。隨后可借助5000-8000r/min的高速離心機(jī)離心5-10min使得多于雜質(zhì)離心沉淀，再取上清液經(jīng)0.22um的微孔濾膜過(guò)濾，除去雜菌初步分離獲得噬菌體懸液。進(jìn)一步分離獲得純化的噬菌體，可采用直接涂布法或瓊脂平板涂布法將噬菌體懸液與目的宿主在培養(yǎng)基上混合培養(yǎng)獲得噬菌斑，利用噬菌斑上的噬菌體與宿主進(jìn)行多次感染，以達(dá)到進(jìn)一步純化噬菌體，最后，可將獲得沙門氏菌噬菌體保存于無(wú)菌EP管中并加入1滴氯仿，于4℃冰箱保存[5]。

目前根據(jù)最新的命名系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的兩種沙門氏菌，分別為邦戈沙門氏菌和腸炎沙門氏菌。其中大多為嚴(yán)格意義上的人類病原體，另一些則為與動(dòng)物相關(guān)的特殊病原體，且以它們?yōu)樗拗鞣蛛x獲得的沙門氏菌噬菌體大多數(shù)為一種裂解性噬菌體。這種噬菌體為有尾的二十面體結(jié)構(gòu)，基因組序列大小多在16～86kb范圍內(nèi)，熱耐受性大多在60℃以下，酸堿耐受性大多介于5～10之間。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前所獲得的沙門氏菌噬菌體在種屬分類上主要包括腸炎沙門氏菌和鼠傷寒沙門氏菌兩種噬菌體，與此同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)某些家禽中存在著一些具有一定特異性的沙門氏菌噬菌體，例如傷寒沙門氏菌和雞白痢沙門氏菌噬菌體等[6]。

3 沙門氏菌噬菌體的研究及應(yīng)用

3.1沙門氏菌噬菌體在食品中的應(yīng)用

沙門氏菌是目前最主要引起食源性疾病的致病菌之一，在食品中如何有效、安全殺滅沙門氏菌已成為一個(gè)全球化的熱點(diǎn)，而利用噬菌體療法或許可以解決這問(wèn)題。早在1934年，美國(guó)科學(xué)家就曾利用噬菌體感染腸球菌發(fā)現(xiàn)對(duì)其治愈率高達(dá)90%。近年來(lái)，隨著噬菌體研究的深入推進(jìn)，發(fā)現(xiàn)噬菌體作用于食品中的多種致病菌都有明顯殺菌的效果。有研究表明利用熒光標(biāo)記噬菌體的特異位點(diǎn)基因跟蹤其侵染大腸桿菌，發(fā)現(xiàn)噬菌體可以識(shí)別并殺滅食品中大腸桿菌;或者也可將噬菌體制備成一種微囊，作用于鮮牛奶、蛋清和肉湯中對(duì)于病原菌的去除具有有顯著殺菌效果。因此，將高效安全沙門氏菌噬菌體的應(yīng)用于殺滅食品中的沙門氏菌將成為可能。

3.2 沙門氏菌噬菌體在工業(yè)中的應(yīng)用

不僅如此，噬菌體在工業(yè)中也有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，有研究發(fā)現(xiàn)添加具有特異性的噬菌體至待測(cè)培養(yǎng)基中可借助其用于觀察病原菌的裂解過(guò)程，從而用于食品宿主病原菌檢驗(yàn)。噬菌體還可以作為工業(yè)產(chǎn)品化學(xué)防腐劑的替代品在生物防治中應(yīng)用，且許多研究均表明噬菌體在食品工業(yè)應(yīng)用中具有經(jīng)濟(jì)、高效、無(wú)副作用和可替代工業(yè)產(chǎn)品如抑菌劑、抗生素等多重優(yōu)勢(shì)。因此，隨著噬菌體的廣泛應(yīng)用和深入研究，噬菌體必將對(duì)人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大的影響。同時(shí)，沙門氏菌噬菌體作為噬菌體的一種，其可能也蘊(yùn)含著一種或多種潛在應(yīng)用價(jià)值。