噬菌体对人肠道正常菌群生态平衡及耐药性的影响

赖志豪，谢玉龙，马　超，冯晓颖，曹　虹



噬菌体对人肠道正常菌群生态平衡及耐药性的影响

赖志豪1，2，谢玉龙1，2，马超1，2，冯晓颖1，曹虹1

1.南方医科大学公共卫生与热带医学学院微生物学系，广州 510515;2.南方医科大学第二临床医学院，广州510220

摘要：肠道微生态是指寄生在宿主肠道内的微生物总称。随着人类微生物计划的开展，肠道微生态代表着人体内最复杂和种群数量最多的共生微生物生态系统，作为一个“微生物器官”被广泛研究。早期对肠道微生态的研究多集中在肠道细菌群落的结构和动态变化，往往忽略了噬菌体的存在。但是近年来因为抗生素的滥用，噬菌体在肠道中的作用日益得到重视。本文拟对肠道细菌、噬菌体、抗生素三者间的关系进行综述，阐述肠道微生物间协同进化的机理，为治疗肠道相关的疾病提供新思路。

关键词：肠道微生态；肠道细菌；噬菌体；抗生素

1噬菌体在肠道生态网络中的作用

噬菌体是能感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒总称，其中烈性噬菌体是细菌的天然“杀手”，具有杀死和清除细菌的能力，而温和噬菌体则多存在于细菌里和宿主形成共生关系。早在1922年，从细菌疾病愈后的病人粪便中分离得到了常见的噬菌体，当时提出噬菌体可能与肠道对抗有害细菌有关，且其抗菌效果可能比机体的免疫系统更显著。近年来，Qin等[1]从124个粪便标本中，通过宏基因组测序，集结并区分出3.3百万个非冗余微生物基因，共计5 767亿个碱基对的序列，发现约有5%是编码噬菌体的相关蛋白，表明了噬菌体在肠道平衡中的存在和重要性。通过透射电子显微镜还发现人类粪便中的噬菌体主要为有尾噬菌体目(包括长尾噬菌体科、肌尾噬菌体科、和短尾噬菌体科)[2]。

一方面，噬菌体在肠道菌群中充当选择压力，通过减少菌群种类或者引进新特性以调节菌群结构和代谢。在噬菌体的压力下，细菌能通过多种机制产生或获得耐/抗性，包括已经报道的吸附抑制、DNA穿入阻滞、限制-修饰(restriction-modification, R-M)系统、规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced palindromic repeats, CRISPR)系统及顿挫感染。然而，很多情况下细菌一旦获得噬菌体抗性，通常就会缺失具有细菌性致病力的细胞表面特征[3]。

另一方面，前噬菌体也被证明对宿主菌的有益：1)前噬菌体作为基因重组的锚点，发挥转座子一样的作用；2)前噬菌体可以通过插入中断基因，沉默非必要基因而产生代谢丢失；3)前噬菌体通常赋予宿主针对同源噬菌体的免疫；4)前噬菌体可导致附近细胞细菌的溶解；5)前噬菌体可以通过转化和转导来诱导新的适应性因子；6)噬菌体抑制子有沉默宿主基因的可能。然而这种适应性因子对噬菌体生命周期不是必须的，通常是溶原性转化因子。这种因子广泛存在而并不局限于病原菌上，分为三类：存活因子(营养吸收系统)、防御因子(标记抗原)和攻击因子(毒力因子)[4]。通过上述机制展现出更高的代谢活性和更快的生长速率，提高溶原性细菌整体的竞争适应性，以保证病毒DNA的维护和传播。

目前，关于噬菌体在肠道微生态中的生理或病理过程已经有一定的研究基础。Babickova和Gardlik[5]认为在正常情况下，肠腔中的噬菌体与共生菌之间维持着数量上的平衡，起着传递某些适应环境以及排斥其他病原菌的利己基因。不但如此，噬菌体还能直接与胃肠黏膜层上的糖蛋白直接作用起到抵御病原菌入侵的作用。部分健康人中，还在循环系统中检测到噬菌体，这提示了它们能通过肠道上皮屏障；而当炎症性肠病发生时，黏膜层上发现有更多噬菌体，大量噬菌体的产生与共生菌宿主的死亡有关，这导致了部分利己基因有可能传递到病原菌中，同时，由于黏膜层的缺失，噬菌体和黏膜糖蛋白的作用就会减弱，上皮屏障的缺失导致噬菌体颗粒进入到黏膜固有层甚至是血液循环系统中。在黏膜固有层中，噬菌体可能会引起局部的免疫反应，与之相对的，在进入到循环系统后就可能会引起系统性的免疫反应。

噬菌体的病毒颗粒被发现可减少活性氧物质的产生，以抑制T细胞和转录因子κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)，的激活促进耐受，并发挥抗肿瘤活性[6-7]，且有研究表明肠道中注射噬菌体引起的免疫抑制能同时抑制体液免疫和细胞免疫[8]。

噬菌体感染细菌后能在细菌细胞内增殖，产生子代噬菌体，并最终裂解细菌，通常称为裂解性噬菌体。利用裂解性噬菌体控制细菌性感染称为噬菌体疗法。这个基本过程一般包括：高效感染宿主菌、潜伏生长、爆发期[9]。裂解性噬菌体感染宿主细菌后，可释放出子代噬菌体，感染和裂解其他宿主菌。噬菌体疗法自上世纪以来随着抗生素的广泛应用而被忽视，近年来抗生素耐药菌的快速产生使其重新得到关注。早期的噬菌体疗法在伤口和皮肤感染、呼吸道、消化道、泌尿生殖道感染中均有应用，其给药途径取决于给药目的和噬菌体性质，通过静脉和胃肠道用药是最常规的使用方法，除此之外还能经皮给药、雾化吸入、膀胱冲洗等[10]。

然而，噬菌体疗法的应用还存在以下障碍[9]：1)就噬菌体本身来说，其宿主谱狭窄，需要不停发现、分离新的噬菌体，且对pH敏感，口服给药需用胶囊剂型。而温度、湿度、最小有效浓度的定量仍待研究；2)宿主的免疫反应可直接或间接抑制噬菌体，宿主可通过巨噬细胞和抗体直接对抗噬菌体；不但如此，细菌刺激宿主，而宿主对细菌的免疫会间接抑制噬菌体疗法的效果[11]。更需要注意的是，一些裂解性噬菌体快速大量地破坏体内菌群，有可能导致内毒素和超级抗原的产生和释放[12]；3)细菌对噬菌体存在抗性的可能：实验发现单一培养的菌株可在数小时或数天内发展成对噬菌体抵抗[13]，且细菌在体外比在体内能更快地形成对噬菌体的抗性，但噬菌体的鸡尾酒疗法则可控制和延缓噬菌体抵抗的菌株的形成[14]；4)尚未有噬菌体治疗的标准，也缺少权威机构对此的监管，且大众对噬菌体疗法缺乏正确认识，持畏惧、质疑态度，最终都限制了噬菌体疗法的推广应用。

2肠道噬菌体与抗生素抗性

2.1噬菌体携带抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)宏基因组分析表明，病毒DNA有大量ARGs[15]，温和型噬菌体在获取抗生素抗性基因过程中有重要作用，噬菌体毒力基因整合到细菌DNA，形成前噬菌体，在宿主中进行组装。当噬菌体的裂解周期激活，从细菌染色体分离，产生新的噬菌体后继续进行诱导，直到宿主菌裂解，释放更多噬菌体到细胞外。游离噬菌体携带ARGs，有助于ARGs的传播。多数噬菌体被视为高度种间特异性[16]，但也有实验中却观察不到噬菌体具有物种特异性，例如肠球菌噬菌体能在不同菌属的肠球菌中传递抗生素抗性基因tetM(四环素)和ant2-Ⅰ(庆大霉素)等，噬菌体在不同种属之间转移抗性基因，拓宽了噬菌体携带ARGs的范围[17]。

对猪病毒基因组的分析揭示了肠道存在适应性基因，但从抗生素抗性基因数据库看来，病毒基因组中抗性基因仅占0.01%，有猜测这些抗性基因早在抗生素治疗前就存在于细菌基因组或者在前噬菌体或在胞内噬菌体内[18]。Quirós等[19]分析了粪便样本中噬菌体DNA，所有样本呈现ARGs阳性。对每克粪便样本中不同的ARGs进行定量，blaTEM(β内酰胺酶基因)的丰度最大，其次是qnrA(喹诺酮抗性基因)和blaCTX-M1，armA(抗氨基糖苷类基因)阳性的样本数量少，但有着显著的高密度，个别样本呈阳性qnrS和mecA(甲氧西林抗性基因)。

2.2抗生素影响ARGs的传递抗性基因往往由于可移动的遗传因素造成的，如质粒，转座子和噬菌体。而平行基因转移是肠道细菌交换遗传物质的一种机制，其中一种平行基因的转移就是依赖噬菌体[20]。大部分人类肠道的噬菌体以前噬菌体形式存在，在选择压力下的肠道环境中，噬菌体的适应性是以群落为基础，并能维持肠道微生态的功能稳定。因此，当抗生素作为一种选择压力，噬菌体会编码不同的机制去调整宿主细菌对抗生素的敏感性，最终提高噬菌体的适应性。

Colomer-Lluch等[21]用环丙沙星处理粪便污染的水样本中的细菌，分离并提纯噬菌体DNA，将DNA上的抗性基因与未处理的样本进行对比。PCR扩增发现废水中噬菌体DNA上的存在4种ARGs(blaTEM,blaCTX-M,qnrA,qnrS)并且提出使用喹诺酮类抗生素作为温和噬菌体的诱导剂，能够诱导编码qnr的噬菌体，数量上qnrA比qnrS多，阳性率较qnrS高，但密度较qnrS低，且经EDTA或柠檬酸钠处理后，噬菌体的DNA中的qnr和其他抗性基因序列(blaTEM和blaCTX-M)均有增加。

同样是环丙沙星，在Modi等则在实验中更深入发现了环丙沙星处理组小鼠的噬菌体携带了编码大量喹诺酮外拍泵的基因(如norM、mexD、mexF)，且氨苄西林处理组小鼠的噬菌体携带了编码抑制细胞壁合成的调节基因(如vanRS)。这种交叉抗性受特定的药物调节(如氯霉素的乙酰基转移酶)；同时，多耐药泵(如mdtK)也参与了这一耐药过程。这些发现都表明，经过抗生素处理，噬菌体基因组成为宿主细菌多重耐药的潜在源头。因此，他提出噬菌体是肠道重要的适应性基因遗传库，而抗生素处理使噬菌体整合的频率增加，并使大范围的宿主受到刺激，这扩大了肠道细菌的遗传基因库，使得遗传多样化，并且使基因更容易遗传到肠道细菌上[21]。值得注意的是，抗生素治疗尤其能使编码整合酶的基因丰度增加。整合酶对于前噬菌体诱导来说是一个标志，因为它们对于温和噬菌体从溶解细胞到溶原现象是必须的[22]，整合酶丰度的大量出现暗示了噬菌体介导的肠道的细菌溶解。此外，抗生素治疗也导致了代谢过程相关的基因(如氧化应激的杀伤效应)增加，适应性的反应(如DNA修复)加强，或者增强了聚糖降解和菌群的其他代谢能力[20]。

3抗生素处理后噬菌体对肠道微生态的作用机理

肠道微生态的功能已经不局限于能量、代谢、免疫、屏障方面，而且在人体心脏发育、神经系统等也有重要作用[23]。微生态协同进化的过程，本质上就是微生物基因组上发生适应性变化[24]。温和型噬菌体和宿主菌已经不仅仅是单纯的互利共生的关系，有学者认为多数噬菌体从肠道宿主的前噬菌体进化而来[4]。Fischetti在A群链球菌中发现了噬菌体诱导因子，认为噬菌体已经进化到能感受外界环境，并在合适的时间感染敏感的宿主细菌[25]。而在进化的过程中，一个作为选择压力的外界因素就是抗生素。肠道细菌、噬菌体、抗生素三者构成了肠道微生态协同进化的要素(如图1)。

图1　参与肠道微生态协同进化的成分

Fig.1Compositions participating in co-evolution of intestinal microecology

3.1噬菌体-抗生素协同效应(Phage-Antibiotic Synergy, PAS)早在1978年的一个报告中，非致死性浓度的青霉素引起一噬菌体抗性的链球菌菌株对外源性噬菌体易感，这种效应被称为PAS[26]。而现在PAS被定义为暴露在非致死浓度的某种抗生素下刺激宿主细菌的烈性噬菌体的产生[27]。有报告显示，低剂量的头孢噻肟，头孢菌素，能增加7倍尿道的大肠埃希菌的噬菌体(MFP的产量，进一步佐证了PAS的存在[28]。

PAS是独立于SOS通路的，在一个recA突变种(即缺少SOS系统主要的成分)菌株中，却展示出阳性PAS，提示SOS系统并没有在PAS中显示出其作用。然而，在没有SOS系统作用下的PAS却也能导致细菌成丝作用(细菌只延长不分裂的异常生长)的发生。在PAS中，成丝作用可能是多种通路的：成丝作用中，细胞的物理形态变化明显地促进噬菌体结集，可能是由于有效改变或扩大前噬菌体的宿主库，以及修复了某些限速的步骤；成丝作用能进一步引发在肽聚糖层的干扰，从而可能导致了对噬菌体裂解基因(如溶菌酶，穿孔素)的敏感性增加，最终加速了细菌的裂解和增加噬菌体的产量。Comeau等还表示不同的噬菌体-宿主系统中，PAS在分子机制上有偏差。例如，在噬菌体(MFP-大肠埃希菌系统中T4噬菌体感染的大肠埃希菌并没有增加噬菌体的产量，但是显著缩短T4样噬菌体的感染周期，因此噬菌体才会快速产生和扩散[28]。

而关于PAS原理的应用，Ryan等通过增加非致死性浓度的头孢噻肟导致T4噬菌体浓度的增加，T4噬菌体和头孢的组合能显著增强对细菌生物膜的破坏，首次证明了PAS能显著促进对生物膜的控制[27]。Kamal等基于PAS原理证实了抗生素尤其是美罗培南，环丙沙星和四环素能结合噬菌体共同去刺激增加噬菌体的产物或活性，由此提高对细菌的杀伤[29]。这些都暗示了噬菌体和抗生素联合疗法较单纯的噬菌体疗法显示出优越性。

PAS是反映噬菌体生活周期，在抗生素的选择压力下显示出进化优势，并可视为细菌一种适应环境的能力。

3.2“Community Shuffling”模型

图2　“kill-the-winner”机制在“Community Shuffling”模型中的作用[4]

Mills等提出的“Community Shuffling”模型(暂无中文名)较好地描述了当肠道微生态受到外界选择压力时噬菌体和细菌的种群构成和动态变化(如图2)，肠道前噬菌体的诱导能引起生态失衡，通过改变正常共生菌和病态共生菌的比率来改变肠道微生物组分。根据Lokta Volterra模型或者“kill-the-winner”(暂无中文名)动态，多数噬菌体-细菌的相互作用是捕食关系，意味着在快速生长的宿主中噬菌体也能快速扩增，而生长减退的宿主就无法用来提供噬菌体的复制[30]。Minot等也证实了当细菌的氨基酸及碳水化合物前体合成、离子转运及代谢、翻译机制、细胞壁/膜生物进化相关的基因大量增加时，病毒样颗粒(virus-like particle, VLP)的重叠群在复制、重组和修复以及某些未知功能的基因也有所增加，提出了当病毒通过编码去实现复制时，也募集宿主细胞进行翻译，产能和合成大分子前体的机制[31]。“kill-the-winner”动态在模型中就能保证了微生物多样性(尤其是噬菌体)的长期维持。这就不难解释有60%～70%的细菌基因组包含了前噬菌体序列[32]，而且很多细菌是多溶原性的，温和型噬菌体可以结合其基因到细菌基因组，并且通过溶原性转化来改变宿主细胞的表型。相对地，在无外界选择压力下，某些温和噬菌体控制的病毒基因组展示出显著的基因稳定性，细胞膜为噬菌体的感染和生长提供场所，维持噬菌体在细胞膜内的长期共存，同时也就解释了“空间避难所假说”[4]。

Siringan等[33]在研究中讨论了噬菌体与空肠弯曲菌的关系，一定程度上补充了“Community Shuffling”模型。他们甚至把噬菌体宿主间的关系总结为两点，即“假溶原性”和“携带状态”。

假溶原性准确来说是指当噬菌体与宿主细胞作用时，噬菌体的核酸既不建立起长期、稳定溶原性细菌，也不引发溶原反应，而仅仅是存在于细胞中呈现一种非活动状态。这种状态往往发生在细胞外界条件苛刻的条件下。当营养充足时，病毒基因组就能建立起真正的溶原性细菌，或者激活溶原反应溶解细胞。对于假溶原性，也有研究认为噬菌体基因组事实上是作为宿主内的一个不稳定的游离基因而存在的。

携带状态的生活周期(carrier state life cycle, CSLC)描述的是噬菌体与细菌间一种稳定的平衡状态，一部分细菌对噬菌体是有抗性的，然而，部分敏感的宿主能包含噬菌体并且与之共同发展。CSLC一个重要特点是在培养条件下噬菌体能通过持续消耗敏感的宿主菌细胞而增殖。当这样的菌株被分离后，表现出了对二重感染的抗性并且能在琼脂培养基上形成少量斑块。不同于其他溶原性菌，噬菌体的核酸并没有整合到宿主的基因组里。

然而，仍然存在一些问题，细菌宿主表达噬菌体编码的基因是由于本来就存在的溶原性细菌的大量增殖或者是继发的噬菌体增殖所造成的，仍有待探讨。

4结语

以往对肠道微生态的研究多集中在抗生素对细菌的影响，如在选择压力下，肠道菌群DNA损伤诱导的SOS系统，能够防止抗生素调节的细胞死亡，诱导耐药性变异的发展[34]。然而，对微生态协同进化的认识更多的已经逐渐从“宿主-病原体”到“宿主-病原体-噬菌体”的观念转变。

任何噬菌体转化的抗性基因都能够加速肠道微生物的进化。肠道相关的噬菌体已经被证实能编码产生毒素，病毒因子或耐药性的基因，并且有通过减少宿主种类等来改变群落结构和代谢的潜力[35]，而这些变化往往是对微生物本身的生存有利的。抗生素作为选择压力的一种，PAS筛选出了极少数具有抗性基因的噬菌体，并引发它们的大量复制，增加了平行基因的转移频率，“kill-the-winner”动态则在“Community Shuffling”模型中通过引发大量前噬菌体基因的诱导，导致表达抗性基因的宿主菌比率大量增加，在这些过程中，噬菌体更趋向于作为一种微生态体内平衡和适应的调节制剂。全面认识微生态协同进化这一长期过程，能为近年兴起的噬菌体疗法奠定理论基础，同时也为治疗更多肠道疾病提供新思路。

参考文献：

[1]Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing[J]. Nature, 2010, 464(7285): 59-65. DOI: 10.1038/nature08821

[2]Letarov A, Kulikov E. The bacteriophages in human- and animal body-associated microbial communities[J]. J Appl Microbiol, 2009, 107(1): 1-13. DOI: 10.1111/j.1365-2672.2009.04143.x

[3]Cai LT, Chen XJ, Liu YX, et al. Bacterail pathogens resistance to phages during the phage therapy[J]. Biotechnol Bull, 2014(07): 33-36. (in Chinese)

蔡刘体, 陈兴江, 刘艳霞,等. 噬菌体治疗中细菌对噬菌体的抗性[J]. 生物技术通报, 2014(07): 33-36.

[4]Mills S, Shanahan F, Stanton C, et al. Movers and shakers: influence of bacteriophages in shaping the mammalian gut microbiota[J]. Gut Microbes, 2013, 4(1): 4-16. DOI: 10.4161/gmic.22371

[5]Babickova J, Gardlik R. Pathological and therapeutic interactions between bacteriophages, microbes and the host in inflammatory bowel disease[J]. World J Gastroenterol, 2015, 21(40): 11321-11330. DOI: 10.3748/wjg.v21.i40.11321

[6]Miedzybrozki R, Switala-Jelen K, Fortuna W, et al. Bacteriophage preparation inhibition of reactive oxygen species generation by endotoxin-stimulated polymorphonuclear leukocytes[J]. Virus Res, 2008, 131(2): 233-242. DOI: 10.1016/j.virusres.2007.09.013

[7]Pajtasz-Piasecka E, Rossowska J, Dus D, et al. Bacteriophages support anti-tumor response initiated by DC-based vaccine against murine transplantable colon carcinoma[J]. Immunol Lett, 2008, 116(1): 24-32. DOI: 10.1016/j.imlet.2007.11.004

[8]Gorski A, Nowaczyk M, Weber-Dabrowska B, et al. New insights into the possible role of bacteriophages in transplantation[J]. Transplant Proc, 2003, 35(6): 2372-2373. DOI: 10.1016/S0041-1345(03)00811-X

[9]Zhang Z, LiJH, Lu YY, et al. Biological characteristics of a virulent bacteriophage φEn-ZZ8 isolated fromEnterococcusfaecalis[J]. J Microbes Infect, 2015(4): 241-246. (in Chinese)

张哲, 李菁华, 逯茵茵,等. 粪肠球菌裂解性噬菌体φEn-ZZ8生物学特性的初步分析[J]. 微生物与感染, 2015(4): 241-246.

[10]Oliveira H, Sillankorva S, Merabishvili M, et al. Unexploited opportunities for phage therapy[J]. Front Pharmacol, 2015, 6: 180. DOI: 10.3389/fphar.2015.00180

[11]Sarhan WA, Azzazy HM. Phage approved in food, why not as a therapeutic?[J]. Expert Rev Anti Infect Ther, 2015, 13(1): 91-101. DOI: 10.1586/14787210.2015.990383

[12]Hodyra-Stefaniak K, Miernikiewicz P, Drapaa J, et al. Mammalian Host-Versus-Phage immune response determines phage fateinvivo[J]. Sci Rep, 2015, 5: 14802. DOI: 10.1038/srep14802

[13]Lu TK, Koeris MS. The next generation of bacteriophage therapy[J]. Curr Opin Microbiol, 2011, 14(5): 524-531. DOI: 10.1016/j.mib.2011.07.028

[14]Hall AR, De Vos D, Friman VP, et al. Effects of sequential and simultaneous applications of bacteriophages on populations ofPseudomonasaeruginosainvitroand in wax moth larvae[J]. Appl Environ Microbiol, 2012, 78(16): 5646-5652. DOI: 10.1128/AEM.00757-12

[15]Minot S, Sinha R, Chen J, et al. The human gut virome: inter-individual variation and dynamic response to diet[J]. Genome Res, 2011, 21(10): 1616-1625. DOI: 10.1101/gr.122705.111

[16]Reyes A, Haynes M, Hanson N, et al. Viruses in the faecal microbiota of monozygotic twins and their mothers[J]. Nature, 2010, 466(7340): 334-338. DOI: 10.1038/nature09199

[17]Mazaheri Nezhad Fard R, Barton MD, Heuzenroeder MW. Bacteriophage-mediated transduction of antibiotic resistance in enterococci[J]. Lett Appl Microbiol, 2011, 52(6): 559-564. DOI: 10.1111/j.1472-765X.2011.03043.x

[18]Allen HK, Looft T, Bayles DO, et al. Antibiotics in fee induce prophages in swine fecal microbiomes[J]. MBio, 2011, 2(6): pii: e00260-11. DOI: 10.1128/mBio.00260-11

[19]Quiros P, Colomer-Lluch M, Martinez-Castillo A, et al. Antibiotic resistance genes in the bacteriophage DNA fraction of human fecal samples[J]. Antimicrob Agents Chemother, 2014, 59(1): 606-609. DOI: 10.1128/AAC.01684-13

[20]Sun CL, Relman DA. Microbiota’s little heloers’: bacteriophages and antibiotic-associated responses in the gut microbiome[J]. Genome Biol, 2013, 14(7): 127. DOI: 10.1186/gb-2013-14-7-127

[21]Modi SR, Lee HH, Spina CS, et al. Antibiotic treatment expands the resistance reservoir and ecolohical network of the phage metagenome[J]. Nature, 2013, 499(7457): 219-222. DOI: 10.1038/nature12212

[22]Groth AC, Calos MP. Phage integrases: biology and applications[J]. J Mol Biol, 2004, 335(3): 667-678. DOI: 10.1016/j.jmb.2003.09.082

[23]Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, et al. The human microbiome project[J]. Nature, 2007, 499(7164):804-810. DOI: 10.1038/nature06244

[24]Zhang L, XU YC, Li XP, et al. Gut microbiota and their co-evolution with host[J]. Progr Mod Biomed, 2010, 01: 168-172. (in Chinese)

张亮, 徐艳春, 李晓平,等. 肠道微生态系统及其与宿主的协同进化[J]. 现代生物医学进展, 2010, 01: 168-172.

[25]Fischetti VA.Invivoacquisition of prophage in Streptococcus pyogenes[J]. Trends Microbiol, 2007, 15(7): 297-300. DOI: 10.1016/j.tim.2007.05.003

[26]Verhue WM. Interaction of bacteriophage infection and low penicillin concentrations on the performance of yogurt cultures[J]. Appl Environ Microbiol, 1978, 35(6): 1145-1149.

[27]Ryan EM, Alkawareek MY, Donnelly RF, et al. Synergistic phage-antibiotic combinations for the control of Escherichia coli biofilmsinvitro[J]. FEMS Immunol Med Microbiol, 2012, 65(2): 395-398. DOI: 10.1111/j.1574-695X.2012.00977.x

[28]Comeau AM, Tetart F, Trojet SN, et al. Phage-Antibiotic Synergy (PAS): beta-lactam and quinolone antibiotics stimulate virulent phage growth[J]. PLoS One, 2007, 2(8): e799. DOI:10.1371/journal.pone.0000799

[29]Kamal F, Dennis JJ. Burkholderia cepacia Complex Phage-Antibiotic Synergy (PAS): Antibiotics stimulate lytic phage activity[J]. Appl Environ Microbiol, 2015, 81(3): 1132-1138. DOI: 10.1128/AEM.02850-14

[30]Chibani-Chennoufi S, Bruttin A, Dillmann ML, et al. Phage-host interaction: an ecological perspective[J]. J Bacteriol, 2004, 186(12): 3677-3686. DOI:10.1128/JB.186.12.3677-3686.2004

[31]Minot S, Sinha R, Chen J, et al. The human gut virome: inter-individual variation and dynamic response to diet[J]. Genome Res, 2011, 21(10): 1616-1625. DOI: 10.1101/gr.122705.111

[32]Paul JH. Prophages in marine bacteria: dangerous molecular time bombs or the key to survival in the sea?[J]. ISME J, 2008, 2(6): 579-589. DOI: 10.1038/ismej.2008.35

[33]Siringan P, Connerton PL, Cummings NJ, et al. Alternative bacteriophage life cycles: the carrier state ofCampylobacterjejuni[J]. Open Biol, 2014, 4: 130200. DOI: 10.1098/rsob.130200

[34]Parrella A, Lavorgna M, Criscuolo E, et al. Eco-genotoxicity of six anticancer drugs using comet assay in daphnids[J]. J Hazard Mater, 2015, 286C: 573-580. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.01.012

[35]Ogilvie LA, Bowler LD, Caplin J, et al. Genome signature-based dissection of human gut metagenomes to extract subliminal viral sequences[J]. Nat Commun, 2013, 4: 2420. DOI: 10.1038/ncomms3420

DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2016.03.017

通讯作者：曹虹，Email: gzhcao@smu.edu.cn

中图分类号：R378

文献标识码：A

文章编号：1002-2694(2016)03-0295-06

Corresponding author:Cao Hong, Email: gzhcao@smu.edu.cn

收稿日期：2015-10-26；修回日期:2016-01-24

Influence of phages on human intestinal microecological balance and antibiotic resistance

LAI Zhi-hao1,2,XIE Yu-long1,2,MA Chao1,2,FENG Xiao-ying1,CAO Hong1

(1.DepartmentofMicrobiology,SchoolofPublicHealthandTropicalMedicine,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China2.SecondClinicalMedicalCollege,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510220,China)

Abstract:Intestinal microecology, a concept of the general microbes which parasite in the host intestine, representing the most complex and the most diverse commensal microecological system in human body, has been studied widely as a microbial organ with the development of Human Microbiome Project. Previous studies mainly focus on the structure and dynamic of gut microflora, which usually neglecting the existence of phages in the intestinal microecology. In recent years, however, there has been a raising attention on the roles of phages in the intestine due to the widespread use of antibiotic. In order to illustrate the mechanism of intestinal microbial co-evolution and provide the new ideas for treating the intestinal disease, in this review, the relationship among intestinal bacteria, phages and antibiotics has been discussed.

Keywords:intestinal microecology; intestinal bacteria; phages; antibiotic

2012年广东省“大学生创新实验计划”项目(No.212112017)；2014年度南方医科大学“大学生创新创业训练计划”项目(No.201412121220)