王冉 張莉莉 何濤 龐茂達(dá) 周艷

摘要：隨著抗生素耐藥性的快速增長(zhǎng)，噬菌體治療被日益重視和關(guān)注，越來(lái)越多的科學(xué)家和醫(yī)生開(kāi)始嘗試用噬菌體治療超級(jí)細(xì)菌感染。越來(lái)越多的噬菌體用于控制動(dòng)物和人的細(xì)菌感染，但對(duì)在噬菌體治療中，噬菌體本身就是免疫原性微生物，作為外源物質(zhì)進(jìn)入人或動(dòng)物機(jī)體后，免疫系統(tǒng)是如何反應(yīng)的仍不清楚，本文擬對(duì)噬菌體治療中涉及的免疫問(wèn)題進(jìn)行探討，進(jìn)一步闡明噬菌體治療過(guò)程中，噬菌體與免疫系統(tǒng)發(fā)生的生理作用、與吞噬細(xì)胞之間的互作、噬菌體引起的體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)、中和抗體對(duì)噬菌體的清除及對(duì)噬菌體治療成效的影響。

關(guān)鍵詞：噬菌體治療;吞噬細(xì)胞;體液免疫;細(xì)胞免疫;免疫調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)： S182;S852.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2019）16-0001-05

噬菌體是一類細(xì)菌病毒的總稱，廣泛存在于自然界土壤、水、空氣、動(dòng)物和人體的各個(gè)器官，數(shù)量是生物圈中細(xì)菌的約100倍，調(diào)控著生物圈中細(xì)菌群體的數(shù)量。因其能天然裂解細(xì)菌，被稱為細(xì)菌的天敵，被作為天然殺菌藥物進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并發(fā)明了噬菌體療法，即用噬菌體治療動(dòng)物或人的細(xì)菌感染，又稱噬菌體治療。噬菌體自發(fā)現(xiàn)以來(lái)就被證明在控制動(dòng)物及人體細(xì)菌感染以及食品中細(xì)菌污染方面發(fā)揮了積極作用。2017年美國(guó)用噬菌體成功治愈了一位病人超級(jí)耐藥菌——綠膿桿菌感染，美國(guó)FDA在2006年批準(zhǔn)李斯特噬菌體混合物用于禽肉和芝士防止細(xì)菌污染。但在噬菌體治療過(guò)程中噬菌體與動(dòng)物和人的免疫系統(tǒng)如何作用一直不清楚。

噬菌體治療主要發(fā)生在動(dòng)物和人體，動(dòng)物和人體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，都有一套完善的自我保護(hù)功能的免疫系統(tǒng)，噬菌體作為外源物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后，會(huì)啟動(dòng)機(jī)體免疫防護(hù)功能[1-2]。研究噬菌體與免疫系統(tǒng)以及免疫細(xì)胞的相互作用對(duì)合理設(shè)計(jì)噬菌體治療有重要意義。

本文介紹噬菌體治療過(guò)程中與機(jī)體免疫系統(tǒng)的相互作用，同時(shí)，還討論這些相互作用對(duì)噬菌體治療的影響。

1噬菌體治療過(guò)程與機(jī)體免疫系統(tǒng)的生理作用

1.1噬菌體參與機(jī)體的過(guò)程

噬菌體治療是將噬菌體作為一種藥物用于機(jī)體，以對(duì)抗細(xì)菌的感染。噬菌體治療的過(guò)程涉及與機(jī)體接觸如噬菌體給藥、體內(nèi)吸收、分布、生物轉(zhuǎn)化（或稱代謝）、衰亡及排泄的過(guò)程，這里的機(jī)體包括正常組織、正常菌群和致病細(xì)菌。

噬菌體與機(jī)體接觸依賴于噬菌體給藥，給藥途徑包括口服、吸入、靜脈注射、肌肉注射、外用（涂抹）、局部給藥等。除局部給藥外，其他幾種給藥方式，噬菌體都可以進(jìn)入到血液循環(huán)系統(tǒng)，被認(rèn)為是系統(tǒng)給藥或全身給藥方式。噬菌體進(jìn)入機(jī)體后，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)輸、滲透、易位等途徑由循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)狡渌M織或從某一組織運(yùn)輸?shù)搅硪唤M織，到達(dá)靶部位，在不同器官分布。噬菌體很容易通過(guò)腸道屏障和黏膜屏障被吸收，并在體內(nèi)發(fā)生生物轉(zhuǎn)化（自我復(fù)制和衰亡）。噬菌體在機(jī)體內(nèi)與各類物質(zhì)和細(xì)胞發(fā)生相互作用，或增加或減少或衰亡，都稱為噬菌體在體內(nèi)的代謝，也包括細(xì)菌或機(jī)體免疫系統(tǒng)作用于噬菌體引起的噬菌體衰亡[1]。血液中噬菌體數(shù)量的減少也可能是滲透的結(jié)果，滲透是指噬菌體運(yùn)動(dòng)至局部感染組織或靶細(xì)菌上，它與血液中噬菌體的數(shù)量相關(guān)。

網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（主要位于脾和肝）可以識(shí)別噬菌體上的蛋白從而將其從循環(huán)系統(tǒng)中清除。通過(guò)將噬菌體上的蛋白突變，可以使其不被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)識(shí)別，而這種突變體很容易通過(guò)選擇和富集在體循環(huán)中存時(shí)較長(zhǎng)的噬菌體得到。這種噬菌體應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)就是可以延長(zhǎng)體內(nèi)峰濃度的時(shí)間。

1.2噬菌體與機(jī)體免疫系統(tǒng)的生理作用

噬菌體生活在它們的獵物生活的地方（細(xì)菌存在的地方），它們構(gòu)成了哺乳動(dòng)物生理微生物群的一部分。在人體腸道中，雙鏈DNA和單鏈DNA噬菌體感染硬桿菌、類桿菌、變形桿菌和放線菌，而RNA噬菌體被認(rèn)為是與食物一起攝入的，并且只是短暫存在[3-5]。噬菌體可以黏附在不同動(dòng)物的黏膜表面，減少這些界面的微生物定殖和病理學(xué)，同時(shí)提供非宿主源性免疫層[6]。有研究表明，裂解噬菌體可調(diào)節(jié)微生物群的組成，并支持其多樣性。噬菌體與宿主固有免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞的相互作用、細(xì)胞因子和噬菌體中和抗體可能反過(guò)來(lái)控制噬菌體組成[4]。噬菌體進(jìn)入機(jī)體，經(jīng)過(guò)機(jī)體處理并由抗原遞呈細(xì)胞（APCs）呈現(xiàn)給T細(xì)胞，啟動(dòng)噬菌體中和抗體的產(chǎn)生并產(chǎn)生持久的記憶反應(yīng)。因此，了解噬菌體如何繞過(guò)上皮屏障到達(dá)通常無(wú)菌的淋巴器官非常重要。研究發(fā)現(xiàn)，嚙齒類動(dòng)物接受噬菌體不同給藥途徑（如口服、鼻內(nèi)和靜脈注射）后，首先在血液中發(fā)現(xiàn)噬菌體，并在腎臟、脾臟、肝臟和胸腺中積聚[7]。

親代給藥的噬菌體快速分布到脾臟和其他器官，在這些器官中，噬菌體可存活超4 d[8]?？诜o藥后，在血液和尿液樣本中檢測(cè)到噬菌體[8]。噬菌體穿透黏膜屏障的機(jī)制尚不清楚。目前有幾種假設(shè)：（1）噬菌體顆粒通過(guò)上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄;（2）噬菌體隱藏在細(xì)菌內(nèi)通過(guò)特洛伊木馬機(jī)制繞過(guò)上皮屏障;（3）通過(guò)腸樹(shù)突細(xì)胞直接攝取管腔內(nèi)容物;（4）易位，噬菌體通過(guò)受損的上皮屏障進(jìn)入[8-9]。最后一種似乎最具說(shuō)服力，有研究發(fā)現(xiàn)，在健康動(dòng)物血液和組織中，腸道屏障完好，很難看到噬菌體易位和噬菌體血癥現(xiàn)象。但大劑量使用噬菌體或抗生素可能導(dǎo)致易感細(xì)菌死亡、連續(xù)釋放內(nèi)毒素，引發(fā)炎癥，最終導(dǎo)致腸屏障受損。目前，負(fù)責(zé)易位的受體尚不清楚[7-9]，需要更多地研究噬菌體黏附黏蛋白對(duì)于上皮易位的意義。

2噬菌體-吞噬細(xì)胞之間的相互作用

吞噬細(xì)胞的活性是免疫反應(yīng)的基本功能之一。研究噬菌體與主要吞噬細(xì)胞群的相互作用，發(fā)現(xiàn)噬菌體不僅能直接殺菌，還可通過(guò)激活吞噬細(xì)胞來(lái)消除體內(nèi)細(xì)菌。先天性免疫細(xì)胞的主要功能是識(shí)別和清除外來(lái)物質(zhì)，并在適當(dāng)和必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性免疫反應(yīng)。中性粒細(xì)胞和粒細(xì)胞是先天免疫的重要組成部分，是抵抗細(xì)菌和病毒侵入組織的前線防御。

20世紀(jì)60年代，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到白細(xì)胞不僅能夠以時(shí)間、濃度和溫度依賴的方式結(jié)合噬菌體，而且能夠內(nèi)化并最終消除噬菌體。特異性受體是否參與噬菌體內(nèi)吞作用尚不清楚，但B3整合素對(duì)T4噬菌體p26衣殼蛋白中賴氨酸-甘氨酸-天冬氨酸基序的識(shí)別可能與吞噬細(xì)胞中的β1整合素有關(guān)。這個(gè)過(guò)程顯示促進(jìn)噬菌體進(jìn)入巨噬細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活化的不同細(xì)胞機(jī)制。

巨噬細(xì)胞激活會(huì)產(chǎn)生一系列殺微生物效應(yīng)物和免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，它們協(xié)同作戰(zhàn)以消除入侵菌并影響免疫反應(yīng)過(guò)程[10]。吞噬細(xì)胞參加了器官（特別是肝臟）中噬菌體的快速清除，肝臟中的噬菌體滴度迅速下降，常駐肝的吞噬細(xì)胞——鼠Kupffer細(xì)胞——是清除噬菌體的主要細(xì)胞。脾臟中脾巨噬細(xì)胞也參與噬菌體的清除，但清除速度比Kupffer細(xì)胞慢80%，所以脾臟中常有較高滴度的噬菌體[11]。

其實(shí)，噬菌體被清除過(guò)程也是抗體呈現(xiàn)和啟動(dòng)主動(dòng)免疫反應(yīng)的先決條件。因此，可以考慮在噬菌體治療中進(jìn)行改進(jìn)，如選擇具有天然抗清除能力的噬菌體，或設(shè)計(jì)重組噬菌體來(lái)減少被清除，或可以避免或延遲噬菌體特異性適應(yīng)性免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)，并延長(zhǎng)具有免疫能力的噬菌體在體內(nèi)的停留時(shí)間。

2.1噬菌體對(duì)吞噬細(xì)胞吞噬功能的影響

DHerelle第一個(gè)報(bào)告了噬菌體對(duì)吞噬功能的影響。他研究了志賀氏噬菌體對(duì)豚鼠“白細(xì)胞”吞噬志賀氏菌的作用。細(xì)菌、噬菌體和白細(xì)胞共培養(yǎng)10 min后，細(xì)胞的吞噬指數(shù)比對(duì)照組（無(wú)噬菌體的細(xì)菌培養(yǎng)細(xì)胞）顯著增加。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌對(duì)噬菌體的抗性發(fā)展與其對(duì)吞噬作用的抗性發(fā)展有關(guān)。DHerelle認(rèn)為，噬菌體能顯著促進(jìn)對(duì)細(xì)菌的吞噬作用，這種作用由噬菌體制劑中的可溶性因子介導(dǎo)[3]。

但KanToch等發(fā)現(xiàn)T2噬菌體能降低馬白細(xì)胞吞噬不同物種細(xì)菌的能力，包括金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和結(jié)核分枝桿菌，且這種作用被發(fā)現(xiàn)是劑量依賴性的噬菌體[12];但發(fā)現(xiàn)，T5噬菌體不影響豚鼠粒細(xì)胞對(duì)大腸桿菌的吞噬作用。吸附在細(xì)菌上的噬菌體被吞噬細(xì)胞吞噬后仍可能保持生物活性。

噬菌體治療加速了中性粒細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為未成熟形式粒細(xì)胞的數(shù)量增加，同時(shí)成熟細(xì)胞的數(shù)量減少。

2.2噬菌體對(duì)吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)的影響

呼吸爆發(fā)是微生物吞噬過(guò)程中活性氧（ROS）快速增加的現(xiàn)象。一方面，呼吸爆發(fā)是先天免疫的重要組成部分，使吞噬細(xì)胞能夠消滅微生物。另一方面，ROS的過(guò)量產(chǎn)生可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)。病原菌和病毒均可在感染過(guò)程中誘導(dǎo)宿主細(xì)胞氧化應(yīng)激[13]。因此，研究噬菌體對(duì)ROS產(chǎn)生的影響對(duì)于驗(yàn)證噬菌體治療的安全性至關(guān)重要。

第一個(gè)評(píng)估噬菌體對(duì)ROS生成影響的研究表明，純化T4噬菌體制劑在體外單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中均能誘導(dǎo)非常弱的呼吸爆發(fā)[14]。此外，噬菌體在與細(xì)菌預(yù)培養(yǎng)時(shí)以劑量依賴的方式減少大腸桿菌誘導(dǎo)的呼吸爆發(fā)，當(dāng)噬菌體滴度較高（109～1010 PFU/mL）時(shí)效果顯著。也有研究表明，噬菌體制劑均未在體外誘導(dǎo)單核細(xì)胞或中性粒細(xì)胞中產(chǎn)生明顯的呼吸爆發(fā)。

2.3噬菌體對(duì)吞噬細(xì)胞其他功能的影響

噬菌體對(duì)吞噬細(xì)胞遷移、細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌殺滅和Toll樣受體（TLRs）表達(dá)的影響研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)噬菌體制劑在體外對(duì)人粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的遷移沒(méi)有影響[15-16]。此外，噬菌體制劑不影響這些細(xì)胞對(duì)細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌的殺滅。

Toll樣受體是吞噬細(xì)胞受體中最重要的一類，參與先天免疫反應(yīng)，包括炎癥反應(yīng)[16-17]。TLR介導(dǎo)的單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞被致病菌和病毒激活，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子、ROS和一氧化氮的產(chǎn)生增加。TLR4和TLR2受體的天然配體是LPS。研究表明，純化制備T4沒(méi)有影響TLR2和TLR4的表達(dá)，但T4溶菌產(chǎn)物略微增加CD14和TLR4的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)噬菌體治療很重要，因?yàn)樗鼈儽砻魇删w制劑不太可能在TLR依賴的機(jī)制中發(fā)揮促炎活性。

3噬菌體引發(fā)的適應(yīng)性免疫反應(yīng)

噬菌體作為一個(gè)具有免疫原性的微生物，可以引發(fā)適應(yīng)性免疫，最早的證據(jù)可追溯到噬菌體（如ΦX174和T4樣噬菌體）主動(dòng)免疫的研究[18]。

腸桿菌噬菌體ΦX174。ΦX174含有1個(gè)小的圓形單鏈DNA基因組，病毒顆粒對(duì)革蘭氏陰性病原體外膜上的脂多糖有特異性。專家用ΦX174[19-20]免疫豚鼠和兔子的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)和增強(qiáng)了體液免疫反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了噬菌體特異性短壽命抗體IgM（19 s）和記憶反應(yīng)（IgG/7 s）的存在和較長(zhǎng)的半衰期。這種噬菌體誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體反應(yīng)呈劑量依賴性。

T2和T4樣噬菌體。T2和T4噬菌體有雙鏈DNA基因組和溶解腸道細(xì)菌功能。T2噬菌體的抗體：在大鼠和兔血清中發(fā)現(xiàn)抗T2-IgM和IgG與噬菌體頭部和尾部的結(jié)合。81%的受試人血清中檢測(cè)到抗T4樣噬菌體抗體。對(duì)幾種噬菌體頭部蛋白進(jìn)行免疫組化，發(fā)現(xiàn)有中和活性。小鼠體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，免疫誘導(dǎo)產(chǎn)生的高效價(jià)抗體對(duì)T4具有中和活性。

大量文獻(xiàn)表明，熱滅活的噬菌體失去了它們的免疫刺激能力，而紫外線照射保持了活噬菌體制劑引起的免疫原性（如噬菌體誘導(dǎo)的抗體反應(yīng)）[21]。巨噬細(xì)胞與T2噬菌體共培養(yǎng)過(guò)程中，一種RNase敏感物質(zhì)能夠刺激抗體合成。噬菌體衍生的RNA能誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素[22]，噬菌體衍生的RNA可以直接促進(jìn)B細(xì)胞的活化和噬菌體中和抗體的合成。

噬菌體刺激誘導(dǎo)B細(xì)胞反應(yīng)需要的成分有[23-24]：（1）免疫原性噬菌體蛋白，通過(guò)BCR實(shí)現(xiàn)特異性識(shí)別;（2）激活B細(xì)胞共刺激TLR的配體（例如核酸），例如源自（活的）PHA的RNA，GES（危險(xiǎn)信號(hào)）;（3）APC介導(dǎo)的輔助T細(xì)胞活化。從理論上講，可以通過(guò)預(yù)先選擇免疫刺激性低的噬菌體來(lái)避免適應(yīng)性免疫應(yīng)答，而提高噬菌體治療效果。

3.1噬菌體引起的體液免疫

抗病毒抗體是抗病毒免疫應(yīng)答的主要組成部分之一。在致病病毒入侵時(shí)，這些抗體表現(xiàn)出4種活性：病毒中和、抗體依賴性細(xì)胞毒性、抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的病毒抑制和吞噬作用[25-26]。在大多數(shù)噬菌體免疫研究中檢測(cè)到的抗體是中和抗體。噬菌體治療中，中和抗體通過(guò)結(jié)合噬菌體尾部來(lái)抑制細(xì)菌感染[27]。但要說(shuō)明的是，噬菌體與抗體結(jié)合并不意味著噬菌體的失活?？故删w的中和抗體被認(rèn)為是影響噬菌體治療效果的最重要因素之一。有研究發(fā)現(xiàn)，這些中和抗體可能會(huì)降低噬菌體的治療效果。首先，未免疫的人和動(dòng)物的血清實(shí)際上具有低水平的噬菌體抗體（所謂的“天然抗體”）。即在噬菌體給藥前，某些個(gè)體的血清中就存在噬菌體中和抗體，這是因?yàn)槲覀冎車沫h(huán)境、食品和正常微生物群中都存在大量的噬菌體，人類和動(dòng)物對(duì)噬菌體抗原的持續(xù)自然“免疫”。第二，對(duì)動(dòng)物進(jìn)行噬菌體系統(tǒng)性給藥后，會(huì)產(chǎn)生高效價(jià)中和抗體。第三，在缺乏B細(xì)胞的小鼠中，噬菌體從小鼠血液中清除的速度比野生型小鼠要慢一些[28]。這些數(shù)據(jù)表明，中和抗體確實(shí)會(huì)大大降低噬菌體治療的效果，但噬菌體引起的體液免疫反應(yīng)的強(qiáng)度因噬菌體類型而異;一些噬菌體是非常弱的免疫原，需要反復(fù)注射，并輔以佐劑以誘導(dǎo)才檢測(cè)到抗體滴度。對(duì)噬菌體的抗體反應(yīng)似乎也依賴于患者最初的反應(yīng)，可分為“反應(yīng)”組和“無(wú)反應(yīng)”組[29]。

研究噬菌體產(chǎn)生的抗體時(shí)，應(yīng)考慮到噬菌體顆粒本身刺激產(chǎn)生中和抗體，噬菌體制劑中存在的細(xì)菌細(xì)胞的某些組分如脂多糖（LPS）也會(huì)刺激產(chǎn)生中和抗體。因此，在設(shè)計(jì)（解釋）噬菌體中和抗體的研究和噬菌體治療時(shí)，需要考慮噬菌體制劑中脂多糖污染的情況。

3.2噬菌體引起的細(xì)胞免疫

噬菌體治療給藥也會(huì)引起某種形式的細(xì)胞免疫。有關(guān)噬菌體引起的細(xì)胞免疫數(shù)據(jù)與噬菌體引起的體液免疫相比是很少的。有一篇報(bào)告明確指出，給藥噬菌體可以在體外和體內(nèi)引起實(shí)質(zhì)性細(xì)胞反應(yīng)。這項(xiàng)研究中，Langbeheim等研究了豚鼠對(duì)MS-2噬菌體和噬菌體外殼蛋白結(jié)合物的反應(yīng)[27]。動(dòng)物被抗原致敏，體內(nèi)致敏通過(guò)皮內(nèi)注射試驗(yàn)抗原進(jìn)行評(píng)價(jià)，導(dǎo)致局部紅斑和硬結(jié)。通過(guò)測(cè)量淋巴結(jié)細(xì)胞對(duì)試驗(yàn)抗原的增殖反應(yīng)來(lái)確定體外細(xì)胞致敏。所有動(dòng)物體內(nèi)對(duì)注射的噬菌體都有強(qiáng)烈的反應(yīng)。整個(gè)噬菌體顆粒比結(jié)合物誘導(dǎo)的敏化更強(qiáng)。用噬菌體致敏的動(dòng)物淋巴細(xì)胞對(duì)病毒有強(qiáng)烈的反應(yīng)，但對(duì)結(jié)合物沒(méi)有反應(yīng)。也有人發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞在體內(nèi)對(duì)噬菌體的滅活作用不明顯。

T細(xì)胞在病毒感染反應(yīng)中起著重要作用，病毒特異性CD8+T細(xì)胞和CD4+ T細(xì)胞都參與了在這種感染過(guò)程中觸發(fā)的適應(yīng)性免疫[28]。

4噬菌體蛋白引起的免疫反應(yīng)

噬菌體治療引起的免疫反應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)榇蠖鄶?shù)噬菌體的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有許多不同的外殼蛋白暴露在外，以進(jìn)行相互作用。因此，噬菌體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)一般是衣殼蛋白多組分活性的結(jié)果。通過(guò)將這種作用分解為特定的蛋白質(zhì)，我們可以獲得一種處理抗噬菌體免疫的敏感工具[29]。噬菌體最引人注目的作用是它們會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體。在噬菌體研究早期階段，噬菌體蛋白的抗原性和抗體誘導(dǎo)作用是表征進(jìn)化相關(guān)性的工具。這一觀點(diǎn)被稱為血清學(xué)交叉反應(yīng)，因?yàn)檫@些反應(yīng)的強(qiáng)度反映了噬菌體之間的相關(guān)性，通常隨著物種間進(jìn)化距離的增加而減少。噬菌體衣殼蛋白與抗血清的相互作用反映了噬菌體之間的同源性和相似性[30]?，F(xiàn)在我們知道噬菌體基因組的同源性通常積累在特定的保守區(qū)域（甚至是一個(gè)基因的部分），而其他區(qū)域是高度可變的。同樣，噬菌體衣殼上抗原的排列也不均勻，也就是說(shuō)，噬菌體之間潛在的相似性可能只發(fā)生在特定的部位[29-31]。一些衣殼成分對(duì)噬菌體具有抗原特異性，而另一些則與不同種類的噬菌體共享。

特定噬菌體基因產(chǎn)生的抗體也是識(shí)別噬菌體基因功能的主要工具之一。結(jié)構(gòu)蛋白可以通過(guò)特定抗體定位在衣殼上，從而提供有關(guān)病毒顆粒排列的準(zhǔn)確信息[32]。

噬菌體展示的多肽間的互作研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體表面肽的性質(zhì)與先天免疫系統(tǒng)反應(yīng)之間存在依賴。天然抗體，即哺乳動(dòng)物血清中存在的抗體，可以識(shí)別噬菌體并啟動(dòng)補(bǔ)體激活。然而，有羧基末端賴氨酸或精氨酸殘基的衣殼，可通過(guò)結(jié)合大鼠體內(nèi)的C反應(yīng)蛋白來(lái)保護(hù)噬菌體免受補(bǔ)體介導(dǎo)的失活[33]。

噬菌體清除機(jī)制涉及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的過(guò)濾，這通常被認(rèn)為是非免疫哺乳動(dòng)物清除噬菌體的主要途徑。衣殼蛋白上主要基因的單一突變（G突變?yōu)锳）導(dǎo)致賴氨酸取代谷氨酰胺，這影響了該噬菌體在小鼠體內(nèi)被清除的速度。這表明，噬菌體抗原結(jié)構(gòu)中這種細(xì)微差異能夠調(diào)節(jié)噬菌體與免疫系統(tǒng)的相互作用，對(duì)于其在治療中的潛在用途具有重要性。對(duì)細(xì)菌或生物膜的黏附可能減緩噬菌體被清除的速度。生物信息學(xué)研究表明，Ig樣結(jié)構(gòu)域在噬菌體基因組中非常常見(jiàn)，這意味著一些衣殼蛋白在其他噬菌體菌株中也有類似的黏附調(diào)節(jié)作用。受體靶向性，即化學(xué)修飾，也影響噬菌體在體內(nèi)的清除時(shí)間。Molenaar等發(fā)現(xiàn)半乳糖或琥珀酸基團(tuán)與噬菌體外殼蛋白的結(jié)合大大縮短噬菌體的血漿半衰期[30]。值得注意的是，通過(guò)將單甲氧基聚乙二醇（MPEG）與蛋白質(zhì)結(jié)合對(duì)噬菌體進(jìn)行化學(xué)修飾，降低了噬菌體的免疫原性;聚乙二醇化噬菌體會(huì)導(dǎo)致其半衰期顯著增加[34]。這表明，這種方法可能有助于提高噬菌體的治療效果。

5噬菌體的中和抗體對(duì)噬菌體的清除

在大腸桿菌和銅綠假單胞菌耐藥菌的菌血癥小鼠模型中，給藥各噬菌體109 PFU后的第10天檢測(cè)到噬菌體中和抗體IgG水平[35-36]。在30 d和40 d后，IgG水平分別達(dá)到最大值。也有報(bào)道，使用相似劑量（1010 PFU）噬菌體，只有在3次重復(fù)的噬菌體注射后才能被檢測(cè)到噬菌體中和抗體IgM和IgG[37]。

用免疫缺陷小鼠和野生型小鼠研究噬菌體中和抗體清除噬菌體情況[38-40]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠給藥1 h內(nèi)噬菌體開(kāi)始被清除，而免疫缺陷小鼠和B細(xì)胞缺陷小鼠的噬菌體滴度持續(xù)存在，未發(fā)現(xiàn)被清除。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體中和抗體能清除腸道和血液循環(huán)中的噬菌體?？贵w濃度高的患者中，噬菌體在4 d內(nèi)被完全清除[36]，而在抗體滴度很低的患者中，噬菌體保持可檢測(cè)狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)7周。說(shuō)明，噬菌體中和抗體具有清除體內(nèi)噬菌體的能力。

6噬菌體中和抗體與噬菌體治療效果之間的關(guān)系

噬菌體中和抗體會(huì)導(dǎo)致噬菌體治療失敗。研究大腸桿菌特異性單鏈DNA噬菌體M13發(fā)現(xiàn)，噬菌體中和抗體清除噬菌體與結(jié)合抗原導(dǎo)致的細(xì)菌細(xì)胞滲透的機(jī)械障礙有關(guān)。最近一項(xiàng)對(duì)20例金黃色葡萄球菌感染患者的研究中發(fā)現(xiàn)，噬菌體中和抗體IgM有顯著的誘導(dǎo)作用[41-42]。

許多研究[41-43]表明，噬菌體特異性抗體的存在會(huì)干擾治療效果。這在慢性感染中尤其相關(guān)，在慢性感染中，用同一噬菌體反復(fù)治療可增強(qiáng)體液免疫反應(yīng)。相反，噬菌體特異性免疫球蛋白的誘導(dǎo)似乎與急性感染的治療無(wú)關(guān)，因?yàn)槭删w的抗菌作用在抗體形成之前就已生效。在開(kāi)始治療前，仍然推薦先對(duì)患者血清進(jìn)行預(yù)篩選以確定是否存在抗噬抗體是明智的。但這種延遲可能與急性治療不相容。最近的一份報(bào)告中提出了一種可能的解決方案，即將噬菌體包裝成脂質(zhì)體不僅能促進(jìn)細(xì)胞吸收到巨噬細(xì)胞中，而且避免了噬菌體中和抗體的結(jié)合和中和[44]。在這里，通過(guò)生物技術(shù)去除編碼免疫原性蛋白的噬菌體基因可能是一種非常有趣的替代產(chǎn)品，以維持或挽救噬菌體的效力。這種方法需要對(duì)噬菌體進(jìn)行廣泛的鑒定，以全面鑒定潛在的免疫原性噬菌體蛋白，考慮到目前應(yīng)用的方法，也很難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)最終基因工程裂解噬菌體應(yīng)用于患者時(shí)，又可能提出更多的監(jiān)管問(wèn)題。

7結(jié)語(yǔ)

綜上所述，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)表明，高滴度噬菌體治療應(yīng)用會(huì)刺激宿主免疫系統(tǒng)發(fā)生免疫反應(yīng)，部分研究發(fā)現(xiàn)了劑量和時(shí)間依賴的免疫效應(yīng)[45]。此外，系統(tǒng)性抗噬菌體的免疫反應(yīng)需要與治療持續(xù)時(shí)間和管理途徑相結(jié)合來(lái)評(píng)估。到目前為止，還沒(méi)有在患者或動(dòng)物模型中得到系統(tǒng)的解決。因此，在今后需要重點(diǎn)關(guān)注3個(gè)主要領(lǐng)域是：（1）通過(guò)模式識(shí)別受體的免疫識(shí)別主要通過(guò)在感染部位招募噬菌體來(lái)幫助解決感染。噬菌體介導(dǎo)的天然免疫細(xì)胞活化主要是基于對(duì)噬菌體衍生的DNA和RNA的識(shí)別。因此，特定的模式識(shí)別受體結(jié)合和免疫激活的程度將因噬菌體類型、噬菌體劑量和核酸合成活性而不同。（2）噬菌體的免疫原性促進(jìn)了噬菌體中和抗體的形成，這種抗體會(huì)阻礙治療成功，并隨著反復(fù)用藥而增加。盡管核酸傳感的模式識(shí)別受體驅(qū)動(dòng)了中和抗體的生成，產(chǎn)生的中和抗體直接指向噬菌體上的免疫原性蛋白。在選擇治療用噬菌體時(shí)應(yīng)考慮到：抗體的誘導(dǎo)是高度可變的，且噬菌體具有免疫原性。盡管存在挑戰(zhàn)，噬菌體基因工程消除免疫原性蛋白的表達(dá)可能是一種不錯(cuò)的方法，以避免由于噬菌體特異性免疫球蛋白的存在而導(dǎo)致治療無(wú)效。目前，避免模式識(shí)別受體介導(dǎo)的免疫效應(yīng)將減少噬菌體中和抗體的產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^(guò)使用自增強(qiáng)噬菌體或改進(jìn)的劑量范圍研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）噬菌體特異性IgG或IgA可以限制噬菌體的增殖速度。高抗體水平和FC介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞吞噬噬菌體和抗體混合物加速了機(jī)體中噬菌體的清除[46]。尚不清楚哪些噬菌體特異性因子對(duì)這種清除機(jī)制有影響。因此，有必要進(jìn)行更深入的研究，以闡明由于缺乏免疫控制而導(dǎo)致的噬菌體持續(xù)存在是否有利于在體內(nèi)選擇抗噬菌體的菌株。

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