前噬菌體對(duì)細(xì)菌毒力的影響

季強(qiáng)，金琳，栗紹文，宋厚輝，劉梅*

(1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430070;2. 浙江省畜禽綠色生態(tài)健康養(yǎng)殖應(yīng)用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300)

噬菌體(bacteriophage， phage)是感染細(xì)菌、真菌和藻類等微生物的一類病毒。根據(jù)復(fù)制方式，可以將噬菌體分為裂解性噬菌體(lytic phage)和溶原性噬菌體(lysogenic phage)。裂解性噬菌體是指噬菌體侵入宿主菌后，在宿主體內(nèi)自主復(fù)制，裂解細(xì)菌，釋放子代噬菌體的一類噬菌體。溶原性噬菌體亦稱溫和噬菌體(temperate phage)，是指侵入宿主菌的噬菌體將自己的基因組整合到宿主細(xì)菌的染色體(或基因組)上，隨著細(xì)菌基因組的復(fù)制而復(fù)制的一類噬菌體。溶原性噬菌體整合到宿主細(xì)菌基因組的核酸稱為前噬菌體(prophage)。攜帶有前噬菌體的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌(lysogenic bacterium; lysogen)，簡(jiǎn)稱溶原菌。當(dāng)整合到細(xì)菌基因組后，前噬菌體會(huì)受到噬菌體編碼的阻遏蛋白的抑制而保持靜止?fàn)顟B(tài)即溶原狀態(tài)，但在一定條件下，前噬菌體會(huì)被切除，從細(xì)菌基因組上脫離，從溶原狀態(tài)進(jìn)入裂解狀態(tài)，產(chǎn)生并釋放子代噬菌體，這個(gè)過(guò)程稱為前噬菌體的誘導(dǎo)。前噬菌體的誘導(dǎo)通常是在細(xì)菌DNA受到損傷時(shí)被引發(fā)的。細(xì)菌DNA受到損傷后，觸發(fā)細(xì)菌的SOS反應(yīng)，使噬菌體阻遏蛋白失去活性，從而消除對(duì)前噬菌體的抑制作用，前噬菌體脫離細(xì)菌基因組，進(jìn)入裂解狀態(tài)[1]。因此，一些可以引起細(xì)菌DNA損傷的因素，比如紫外線[2]、絲裂霉素C[3]和喹諾酮類藥物[4]等,都可以誘導(dǎo)溶原菌產(chǎn)生子代噬菌體，紫外線照射和絲裂霉素C處理是實(shí)驗(yàn)室中常見的前噬菌體誘導(dǎo)的方法。

隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)明和不斷升級(jí)換代，以及生物信息學(xué)的誕生和發(fā)展，大量的細(xì)菌基因組被測(cè)序，前噬菌體序列被預(yù)測(cè)，兩個(gè)預(yù)測(cè)工具為Prophage Hunter(https://pro-hunter.bgi.com)和PHASTER(https://phaster.ca)，這使得對(duì)前噬菌體的研究能夠深入到分子水平。Touchon等[5]對(duì)2 110個(gè)細(xì)菌基因組測(cè)序后發(fā)現(xiàn)，約一半細(xì)菌是溶原菌，對(duì)病原菌來(lái)說(shuō)更是如此，且研究證明，前噬菌體與細(xì)菌的毒力密切相關(guān)。本文就該方面的研究結(jié)果進(jìn)行綜述，以增加人們對(duì)噬菌體的了解，并為研究細(xì)菌的毒力提供參考，進(jìn)而幫助人們制定出從噬菌體的角度來(lái)消除病原菌的方針和策略。

1 前噬菌體增強(qiáng)細(xì)菌的黏附性

細(xì)菌感染的第一步是黏附到機(jī)體組織細(xì)胞表面，前噬菌體能夠增強(qiáng)宿主細(xì)菌對(duì)組織細(xì)胞的黏附性。缺失了前噬菌體phiv142-3后的禽致病性大腸桿菌(avian pathogenicEscherichiacoli, APEC)菌株DE142，對(duì)雞的心、肝和肺等組織的黏附性顯著下降[3]。菌毛是細(xì)菌的黏附結(jié)構(gòu)，其幫助細(xì)菌結(jié)合到宿主細(xì)胞的受體上；鞭毛相當(dāng)于細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，其驅(qū)動(dòng)細(xì)菌擴(kuò)散到更有利的位置定植。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，前噬菌體phiv142-3基因組上的orf20編碼的蛋白促進(jìn)了菌株DE142鞭毛蛋白的輸出和菌毛相關(guān)基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)了菌株的黏附性[6]。大腸桿菌(Escherichiacoli)λ噬菌體的基因lom(lambda outer membrane)編碼一種外膜蛋白，該蛋白能使大腸桿菌對(duì)口腔上皮細(xì)胞的黏附性增加50%[7]。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus, MRSA)的ΦSPβ樣前噬菌體編碼的表面錨定蛋白SasX，能促進(jìn)MRSA對(duì)鼻腔上皮細(xì)胞的黏附[8]，該蛋白是治療和疫苗設(shè)計(jì)的潛在靶標(biāo)[9]。前噬菌體編碼的蛋白還可以增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)宿主血小板[10]和免疫球蛋白[11]的黏附能力，以增強(qiáng)細(xì)菌的毒力。

2 前噬菌體編碼細(xì)菌毒素和調(diào)控毒素的產(chǎn)生與釋放

2.1 前噬菌體編碼細(xì)菌毒素

細(xì)菌毒素是細(xì)菌致病的重要毒力因子，某些毒素的基因是細(xì)菌通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer, HGT)獲得的，HGT可以通過(guò)以噬菌體為媒介的轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行[12]。攜帶毒素基因的溶原性噬菌體侵入宿主細(xì)菌后成為前噬菌體，毒素基因被表達(dá)，使菌株產(chǎn)毒，所以許多病原菌依賴前噬菌體編碼的基因產(chǎn)生毒素(表1)。

表1 前噬菌體編碼的細(xì)菌毒素

例如，C型肉毒梭菌(Clostridiumbotulinumtype C)菌株468C產(chǎn)生的肉毒毒素，是由前噬菌體CEβ編碼的[13]；金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)菌株P(guān)S42-D產(chǎn)生的葡萄球菌腸毒素A是前噬菌體PS42-D(與菌株名相同)編碼的[14]；化膿鏈球菌(Streptococcuspyogenes)T253菌株被溶原性噬菌體T12侵染后，產(chǎn)生A型致熱外毒素(又稱紅疹毒素)，這個(gè)毒素的基因就定位在T12上[15]。前噬菌體發(fā)生誘導(dǎo)后可以攜帶這些毒素基因在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移，將非致病菌轉(zhuǎn)化為致病菌，比如，非致病性的霍亂弧菌(Vibriocholerae)由于整合了編碼霍亂毒素的前噬菌體CTXΦ，從而轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏⌒缘幕魜y弧菌[16]；金黃色葡萄球菌的前噬菌體80α發(fā)生誘導(dǎo)后產(chǎn)生的子代噬菌體，能包裹細(xì)菌毒力島SaPI1基因片段并轉(zhuǎn)移至受體菌株，使受體菌株具有了致病性[17]。

2.2 前噬菌體調(diào)控細(xì)菌毒素的產(chǎn)生與釋放

有些前噬菌體雖然不直接編碼細(xì)菌毒素，不直接影響細(xì)菌的毒力，但可以通過(guò)調(diào)控細(xì)菌毒素的產(chǎn)生來(lái)間接影響細(xì)菌的毒力。如艱難梭菌(Clostridiumdifficile)的兩個(gè)重要外毒素TcdA和TcdB基因的表達(dá),受選擇性RNA聚合酶σ因子TcdR(又稱為TxeR)的正向調(diào)控[26]，而TcdR又受前噬菌體ΦCD119編碼的RepR蛋白的調(diào)控，RepR能結(jié)合到TcdR基因的上游，抑制TcdR的表達(dá)，從而抑制兩種外毒素的產(chǎn)生[27]。

前噬菌體可以通過(guò)誘導(dǎo)后裂解細(xì)菌，促進(jìn)毒素的釋放，來(lái)增強(qiáng)細(xì)菌的毒力。有的細(xì)菌素如大腸桿菌素(colicin)是通過(guò)前噬菌體誘導(dǎo)裂解菌體釋放出來(lái)的。大腸桿菌素分為A和B兩類，A類依靠與之配對(duì)的大腸桿菌素釋放蛋白(colicin release protein, CRP)釋放到菌體外，而B類沒(méi)有與之配對(duì)的釋放蛋白，那么B類的大腸桿菌素是怎么釋放出菌體的呢？鼠傷寒沙門菌(salmonellaentericaserovar typhimurium)菌株SL1344，能產(chǎn)生大腸桿菌素 Colicin Ib (ColIb)，ColIb屬于B類大腸桿菌素。研究發(fā)現(xiàn)，ColIb的釋放是菌株SL1344內(nèi)的前噬菌體ST64B來(lái)完成的。當(dāng)用絲裂霉素C誘導(dǎo)時(shí)，前噬菌體ST64B進(jìn)入裂解循環(huán)，導(dǎo)致菌體裂解，從而釋放出大腸桿菌素ColIb[28]。

3 前噬菌體協(xié)助細(xì)菌逃避宿主防御

在細(xì)菌感染期間，前噬菌體可以協(xié)助細(xì)菌逃避宿主的防御，促進(jìn)細(xì)菌在機(jī)體內(nèi)的繁殖和擴(kuò)散。

3.1 前噬菌體協(xié)助細(xì)菌逃逸巨噬細(xì)胞的吞噬

巨噬細(xì)胞是重要的免疫細(xì)胞，它吞噬病原菌，在胞內(nèi)降解和消化菌體，并將菌體的抗原成分遞呈給T細(xì)胞，以啟動(dòng)機(jī)體的特異性免疫功能來(lái)抵抗病原菌的侵染。病原菌若能避免被巨噬細(xì)胞吞噬掉，就能成功逃脫機(jī)體的免疫防御。有的前噬菌體就能幫助病原菌逃逸巨噬細(xì)胞的吞噬，使病原菌成功地在機(jī)體內(nèi)繁殖和擴(kuò)散。

單增李斯特菌(Listeriamonocytogenes)是胞內(nèi)病原菌(intracellular bacterial pathogen)，其被宿主巨噬細(xì)胞捕獲后不但不會(huì)被吞噬掉反而能在巨噬細(xì)胞中生長(zhǎng)繁殖，原因是該菌能從巨噬細(xì)胞的吞噬小體中逃逸出來(lái)，進(jìn)入胞質(zhì)，得以生長(zhǎng)繁殖，這逃逸的本事離不開前噬菌體的幫助。以單增李斯特菌10403S菌株為例，研究發(fā)現(xiàn)，菌株要從吞噬小體中逃逸出來(lái)，需要comK基因產(chǎn)物的調(diào)控，但comK基因上帶有前噬菌體φ10403S，由于該前噬菌體的插入使comK處于無(wú)功能狀態(tài)[30]。當(dāng)10403S菌株進(jìn)入巨噬細(xì)胞吞噬小體后，菌株啟動(dòng)前噬菌體誘導(dǎo)系統(tǒng)，切除了comK上的φ10403S，使comK基因恢復(fù)功能，促使菌株從吞噬小體中逃逸出來(lái)。簡(jiǎn)而言之，由于前噬菌體φ10403S的切除增強(qiáng)了細(xì)菌的毒力。奇妙的是，前噬菌體φ10403S從細(xì)菌基因組上切除后，并未產(chǎn)生子代裂解性噬菌體使宿主細(xì)菌裂解消亡，反而增強(qiáng)了宿主菌在巨噬細(xì)胞內(nèi)的生長(zhǎng)能力，這個(gè)前噬菌體如同一個(gè)基因開關(guān)調(diào)節(jié)著細(xì)菌在感染過(guò)程中的毒力。

3.2 前噬菌體協(xié)助細(xì)菌抑制機(jī)體的炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是機(jī)體抵御入侵的病原菌的一種免疫機(jī)制。病原菌為了不被炎癥反應(yīng)消滅掉，會(huì)進(jìn)化出抑制炎癥反應(yīng)的能力以便能在體內(nèi)定植和擴(kuò)散，這其中有前噬菌體的功勞。

鼠傷寒沙門菌的前噬菌體Gifsy-1編碼蛋白GogB，它是一個(gè)經(jīng)沙門氏菌三型分泌系統(tǒng)(T3SS)釋放出來(lái)的分泌性蛋白，其具有抑制宿主機(jī)體細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子NFκB活性的功能，活化的NFκB能正向調(diào)控促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。GogB通過(guò)干擾NFκB的抑制蛋白IκBα的降解來(lái)抑制NFκB的活性，進(jìn)而抑制了炎癥反應(yīng)，是個(gè)抗炎效應(yīng)分子[31]。鼠傷寒沙門氏菌的前噬菌體Gifsy-1還編碼另一個(gè)參與抗炎的蛋白，稱為SarA(Salmonellaanti-inflammatory response activator)，SarA能誘導(dǎo)細(xì)胞因子IL-10的產(chǎn)生。IL-10能減弱促炎細(xì)胞因子(如TNFα和IFNγ)的表達(dá)、抑制Th1細(xì)胞、減少巨噬細(xì)胞中活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生和降低巨噬細(xì)胞中炎癥小體(inflammasome)的活性。SarA與上面的GogB一樣，是T3SS釋放出來(lái)的分泌性蛋白，能激活宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子STAT3，STAT3調(diào)控IL-10的表達(dá)，IL-10發(fā)揮抑炎作用進(jìn)而促進(jìn)沙門氏菌在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制[32]。所以前噬菌體Gifsy-1為沙門氏菌逃避宿主炎癥反應(yīng)立下了汗馬功勞。

4 前噬菌體參與細(xì)菌生物被膜的形成

細(xì)菌生物被膜(bacterial biofilm, BF)是指細(xì)菌為了適應(yīng)環(huán)境，黏附接觸表面，分泌蛋白質(zhì)、多糖和核酸等胞外基質(zhì)，將自身包繞其中的一種細(xì)菌聚集膜樣物[33]。形成生物被膜是細(xì)菌體現(xiàn)其毒力的一個(gè)重要方面。細(xì)菌通過(guò)形成生物被膜，抵御機(jī)體免疫細(xì)胞、免疫分子和藥物的攻擊，克服機(jī)體液態(tài)流的沖擊而持續(xù)留在定植部位，難以根除，導(dǎo)致長(zhǎng)期慢性感染。約有65%的細(xì)菌感染與生物被膜的形成有關(guān)[34]。在細(xì)菌生物被膜的形成過(guò)程中，前噬菌體發(fā)揮著重要的作用。

4.1 前噬菌體影響細(xì)菌產(chǎn)毒的同時(shí)也影響生物被膜的形成

有些細(xì)菌由于前噬菌體的存在而具有產(chǎn)毒能力并能形成生物被膜，但當(dāng)前噬菌體消失后，菌體變得不能產(chǎn)毒且同時(shí)也喪失了形成生物被膜的能力。

霍亂弧菌的霍亂毒素CT(cholera toxin)的編碼基因(ctxA和ctxB)位于前噬菌體CTXφ上，帶有CTXφ的菌株為產(chǎn)毒菌株，當(dāng)CTXφ缺失后，產(chǎn)毒菌株變?yōu)榉钱a(chǎn)毒菌株。非產(chǎn)毒菌株不僅喪失了毒力，同時(shí)也喪失了形成生物被膜的能力，其原因與位于染色體上的調(diào)控基因aphA密切相關(guān)。aphA的產(chǎn)物AphA既調(diào)控包括前噬菌體CTXφ上的ctxA和ctxB在內(nèi)的毒力基因的表達(dá)，又調(diào)控形成生物被膜的基因的表達(dá)。前噬菌體CTXφ缺失后，使aphA的轉(zhuǎn)錄水平降低，進(jìn)而影響到形成生物被膜的基因的表達(dá)。CTXφ缺失后是如何導(dǎo)致aphA的轉(zhuǎn)錄水平降低的還不清楚，但推測(cè)aphA的轉(zhuǎn)錄水平受細(xì)胞里CT等毒力因子的濃度的反饋調(diào)節(jié)，當(dāng)CTXφ存在時(shí)，CT濃度高，aphA的轉(zhuǎn)錄水平高，CTXφ缺失后，無(wú)CT產(chǎn)生，aphA的轉(zhuǎn)錄水平就下降了，繼而導(dǎo)致菌體喪失形成生物被膜的能力[35]。

4.2 前噬菌體參與液晶狀生物被膜的形成

當(dāng)細(xì)菌的生物被膜呈現(xiàn)出高度有序的狀態(tài)時(shí)，即成為了液晶狀生物被膜(圖1)。與非液晶狀生物被膜即普通生物被膜相比，液晶狀生物被膜的黏附力和抗逆性更強(qiáng)，因此，液晶狀生物被膜使細(xì)菌的毒力增強(qiáng)，這種增強(qiáng)與菌株攜帶的前噬菌體密切相關(guān)。

銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)PAO1菌株就能形成液晶狀生物被膜，這與PAO1菌株攜帶的前噬菌體Pf4密切相關(guān)。Pf4是一種絲狀噬菌體(filamentous bacteriophage)。當(dāng)PAO1菌株由自由生活階段切換到生物被膜生活階段后，菌體中發(fā)生前噬菌體Pf4的誘導(dǎo)而產(chǎn)生子代噬菌體顆粒，隨之裂解宿主菌，被裂解的菌體DNA和釋放出來(lái)的大量Pf4參與生物被膜基質(zhì)的構(gòu)建，絲狀的Pf4將生物被膜基質(zhì)組織成高度有序的液晶狀(圖1)，這種液晶狀的基質(zhì)使生物被膜的黏附力、抗干燥能力和耐受抗生素的能力增強(qiáng)。奇妙的是，基質(zhì)中的Pf4噬菌體并不會(huì)導(dǎo)致被膜中細(xì)菌的消亡，而是與宿主菌共生存在于液晶狀的生物被膜中[36]。

此圖來(lái)自參考文獻(xiàn)[36]

4.3 前噬菌體促進(jìn)eDNA的釋放

胞外DNA(extracellular DNA, eDNA)是生物被膜基質(zhì)中重要的結(jié)構(gòu)性成分，其能促進(jìn)細(xì)菌細(xì)胞附著和生物被膜的形成[37]。前噬菌體對(duì)生物被膜中eDNA的增加有貢獻(xiàn)。如，齲齒放線菌(Actinomycesodontolyticus)菌株XH001在形成生物被膜時(shí)，菌體中的前噬菌體xhp1發(fā)生自發(fā)誘導(dǎo)(spontaneous induction)，導(dǎo)致部分細(xì)菌細(xì)胞裂解而釋放出菌體DNA，菌體DNA作為eDNA參與生物被膜的構(gòu)建[38]。

4.4 細(xì)菌通過(guò)調(diào)控前噬菌體的誘導(dǎo)促進(jìn)生物被膜的形成

在生物被膜形成的早期，細(xì)菌群落作為一個(gè)整體可以從有限的前噬菌體誘導(dǎo)中受益，但過(guò)量的前噬菌體誘導(dǎo)使大量菌體裂解消亡反而不利于生物被膜的形成，因此，為了更好地促進(jìn)生物被膜的形成，細(xì)菌會(huì)對(duì)前噬菌體的誘導(dǎo)進(jìn)行調(diào)控。

銅綠假單胞菌菌株P(guān)A14含有前噬菌體Pf5。在生物被膜形成過(guò)程中，前噬菌體Pf5的誘導(dǎo)受菌體細(xì)胞中DppA1的調(diào)控。DppA1是ABC轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(ATP Binding Cassette transporter system)DppBCDF的一個(gè)底物結(jié)合蛋白(substrate binding protein, SBP)，DppA1結(jié)合的底物是二肽和三肽。DppA1能抑制前噬菌體Pf5的誘導(dǎo)，從而限制大量裂解性子代噬菌體的產(chǎn)生，控制了大量菌體裂解事件的發(fā)生，進(jìn)而增進(jìn)生物被膜的形成。DppA1如何具體抑制前噬菌體Pf5的誘導(dǎo)還未探究清楚，但推測(cè)，當(dāng)胞外氮源充足時(shí)，DppA1通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)二肽給Pf5整合酶或切除酶?jìng)鬟f了一個(gè)抑制前噬菌體切除的信號(hào)；當(dāng)胞外氮源匱乏時(shí)，DppA1轉(zhuǎn)運(yùn)二肽的活動(dòng)減弱，抑制信號(hào)消失，Pf5被誘導(dǎo)，產(chǎn)生大量的子代噬菌體，菌體裂解，生物被膜出現(xiàn)空洞而發(fā)生潰散[39]。細(xì)菌還可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子Hha[40]和群體感應(yīng)(quorum sensing, QS)系統(tǒng)[41]控制前噬菌體的誘導(dǎo)以促進(jìn)生物被膜的形成。

5 前噬菌體降低細(xì)菌的毒力

多數(shù)情況是，溶原性噬菌體攜帶毒力基因，侵入宿主菌，從而增強(qiáng)宿主菌的毒力，而少有溶原性噬菌體使病原菌毒力減弱的情況，下面就介紹一下前噬菌體降低細(xì)菌毒力的研究。

5.1 前噬菌體的特異性整合降低了細(xì)菌的毒力

溶原性噬菌體整合到宿主細(xì)菌基因組的位置并非千篇一律。大多數(shù)噬菌體的整合位置是在非編碼RNA(Non-coding RNA)中，其中tRNA是最為常見的位置。少數(shù)溶原性噬菌體整合到細(xì)菌編碼蛋白質(zhì)的基因中，從而破壞了該蛋白質(zhì)的功能，如果這個(gè)蛋白質(zhì)是毒力因子，那么細(xì)菌的毒力則會(huì)下降。

研究發(fā)現(xiàn)，支氣管敗血波氏桿菌(Bordetellabronchiseptica)菌株Bb01整合了溶原性噬菌體PHB09后，毒力下降。測(cè)序后發(fā)現(xiàn)，PHB09整合到了宿主基因組編碼菌毛蛋白的基因中。菌毛蛋白能形成毛發(fā)樣的菌毛，位于細(xì)菌表面，起黏附作用，是重要的毒力因子。前噬菌體PHB09插入到菌毛蛋白基因中，破壞了菌毛蛋白的合成，這可能就是導(dǎo)致菌株Bb01毒力降低的原因。用攜帶前噬菌體PHB09的溶原菌(相當(dāng)于減毒菌株)對(duì)小鼠滴鼻免疫后，可以完全保護(hù)小鼠免受有毒力的支氣管敗血波氏桿菌的致死攻擊，顯示了前噬菌體減毒溶原菌作為疫苗的潛力[42]。

5.2 同一種前噬菌體對(duì)不同的菌株在毒力方面的影響不同

同一種前噬菌體對(duì)一種細(xì)菌中的不同菌株的毒力的影響效果不同，有的使其毒力增強(qiáng)，而有的則使其毒力減弱，這些現(xiàn)象體現(xiàn)出前噬菌體對(duì)細(xì)菌毒力影響的復(fù)雜性。

在腸道沙門氏菌(Salmonellaenterica)中，有一個(gè)bstA基因，其編碼一個(gè)功能尚未知的蛋白，位于前噬菌體BTP1上。對(duì)于鼠傷寒沙門氏菌序列型為313的菌株02-03/002，當(dāng)bstA缺失后，菌株在巨噬細(xì)胞內(nèi)的存活率下降，對(duì)小鼠的毒力也下降，顯然bstA是一個(gè)毒力基因[43]。但是，對(duì)都柏林沙門氏菌(S.entericaserovar Dublin)菌株3246來(lái)說(shuō)，情況則相反，當(dāng)bstA缺失后，菌株在巨噬細(xì)胞內(nèi)的存活率上升，對(duì)小鼠的毒力增強(qiáng)，顯然bstA是一個(gè)抗毒力基因[44]，與之相同的是，對(duì)鼠傷寒沙門氏菌ST313參考菌株D23580來(lái)說(shuō)，不管是缺失bstA基因，還是缺失整個(gè)前噬菌體BTP1，菌株均表現(xiàn)出毒力增強(qiáng)[45]。從后面這種情況來(lái)看，攜帶有bstA的前噬菌體BTP1具有降低腸道沙門氏菌毒力的能力。為什么同一種前噬菌體對(duì)不同的菌株在毒力方面的影響截然相反，這還有待進(jìn)一步的探究。

5.3 利用抗毒力前噬菌體阻遏細(xì)菌毒素的產(chǎn)生

利用抗毒力前噬菌體可以阻遏病原菌毒素的產(chǎn)生。腸出血性大腸桿菌(enterohemorrhagicE.coli, EHEC)是產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌，Stx中的Stx2是導(dǎo)致危及生命的溶血性尿毒綜合征的重要毒素。Stx2的編碼基因位于λ噬菌體933W上。在溶原狀態(tài)下，細(xì)菌并不產(chǎn)生Stx2，因?yàn)榍笆删w933W通過(guò)表達(dá)阻遏蛋白cI，阻止了stx2基因和裂解基因的表達(dá)。但當(dāng)發(fā)生誘導(dǎo)如自發(fā)誘導(dǎo)或有抗生素等誘導(dǎo)劑存在時(shí)，阻遏蛋白cI發(fā)生降解，對(duì)stx2基因和裂解基因表達(dá)的阻遏作用喪失，前噬菌體933W進(jìn)入裂解循環(huán)并表達(dá)Stx2，導(dǎo)致菌體裂解并釋放Stx2[22]。由此可見，阻止Stx2產(chǎn)生的關(guān)鍵是維持cI的阻遏功能，保持噬菌體933W的溶原狀態(tài)。Hsu等利用基因工程技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)抗重復(fù)感染排斥(superinfection exclusion)的溫和性雜合噬菌體(hybrid phage)λBH2，λBH2帶有突變了的cI基因，該基因表達(dá)出的阻遏蛋白cIind-不可降解。用λBH2侵染含有前噬菌體933W的大腸桿菌即E.coli933W后，產(chǎn)生了含有兩個(gè)前噬菌體的雙溶原菌(double lysogen)，這樣的細(xì)菌發(fā)生誘導(dǎo)時(shí)不產(chǎn)生Stx2，因?yàn)閮?nèi)源性前噬菌體933W產(chǎn)生的cI降解后，有λBH2表達(dá)的不可降解阻遏蛋白cIind-替補(bǔ)cI的阻遏作用，阻止stx2基因的表達(dá)，維持933W的溶原狀態(tài)[46]。像λBH2這種抗毒力前噬菌體具有預(yù)防和治療產(chǎn)毒病原菌導(dǎo)致的疾病的應(yīng)用潛質(zhì)，所以這類研究將會(huì)非常令人期待。

6 總結(jié)與展望

細(xì)菌基因組測(cè)序結(jié)果顯示，前噬菌體廣泛存在于細(xì)菌的基因組中。越來(lái)越多的研究表明，前噬菌體和細(xì)菌的毒力密切相關(guān)。本文從前噬菌體增強(qiáng)細(xì)菌的黏附性、前噬菌體編碼細(xì)菌毒素和調(diào)控毒素的產(chǎn)生與釋放、前噬菌體協(xié)助細(xì)菌逃避宿主防御、前噬菌體參與細(xì)菌生物被膜的形成和前噬菌體降低細(xì)菌的毒力方面論述了前噬菌體對(duì)細(xì)菌毒力的影響，以期增加人們對(duì)噬菌體的了解，同時(shí)為研究細(xì)菌的毒力提供參考，進(jìn)而為人們制定從噬菌體的角度來(lái)消除病原菌的方針和策略提供依據(jù)。

前噬菌體對(duì)細(xì)菌的毒力既有增強(qiáng)作用也具有減弱作用。將來(lái)人們可以充分發(fā)揮前噬菌體的有益作用，以控制或消滅病原菌。如，對(duì)于攜帶前噬菌體的病原菌，采用誘導(dǎo)的方法，促使前噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)，裂解菌體，從而使病原菌消亡；利用基因工程技術(shù)對(duì)溶原性噬菌體進(jìn)行改造，使其整合到細(xì)菌基因組的毒力基因中，破壞毒力基因，降低或消除細(xì)菌的毒力；利用抗毒力前噬菌體可以降低或消除細(xì)菌毒力的作用，研發(fā)有抗毒力的前噬菌體治療劑，這種治療劑不破壞機(jī)體正常菌群，因?yàn)樗皇侨ハ麥鐧C(jī)體內(nèi)的病原菌，而是將病原菌轉(zhuǎn)化為無(wú)毒菌體，而傳統(tǒng)的噬菌體治療劑裂解體內(nèi)病原菌時(shí)，可能會(huì)裂解與病原菌相近但屬于正常菌群的菌體。當(dāng)前，對(duì)噬菌體的研究仍在不斷深入和擴(kuò)展，相信將來(lái)會(huì)聽到噬菌體給人類健康帶來(lái)的福音。