沙门氏菌噬菌体的研究与应用

张棋麟 江宇航

摘 要：沙门氏菌作为一种常见的病原微生物易引起食源性疾病，对人类健康和公共安全卫生造成了严重的影响。因此探寻和找到一种专门针对这种食源性致病菌引起危害的解决措施，显得尤为重要。噬菌体作为细菌的天敌之一，具有安全、高效、特异性强等多重优势，被许多科学家认为可以用来控制和解决食源性致病菌，未来利用噬菌体疗法治疗和控制食源性疾病或许拥有良好的应用前景。本文通过概述沙门氏菌和噬菌体的生物学特性，系统介绍沙门氏菌噬菌体的常见分离方法、分类及其在食品、工业、医疗等方面的应用，为治疗食源性疾病提供一种新方案。

关键词：沙门氏菌;噬菌体;沙门氏菌噬菌体;食源性疾病

沙门氏菌（Salmonella）是肠杆菌科、沙门氏菌属中的一种典型革兰氏阴性致病性菌，严重危害人体和动物的健康。根据动物感染沙门氏菌的方式可分为急性、慢性、隐性等多种感染[1]。据统计，中国每年约有1.6万～3.6万余次病例患者是由于感染沙门氏菌而引起的相关疾病，当人体和动物感染沙门氏菌后大多表现为无明显症状，少部分表现出某些临床症状，严重者可引起动物繁殖能力下降甚至造成死亡。因此如何有效预防和治疗沙门氏菌引起的食源性疾病，已然变得迫在眉婕。目前，预防和控制沙门氏菌的主要方式为添加抗生素，然而随着抗生素大量添加至食品中已出现明显的抗生素滥用现象，使得沙门氏菌对抗生素的耐药性也逐渐凸显，致使食品中抗生素含量超标，严重影响食品的品质。因此，未来亟需找到一种合适的抗生素替代品用以替代抗生素的使用。研究发现噬菌体具有来源广泛、特异性强等多重优点，或许可以利用沙门氏菌噬菌体来达到有效控制细菌性感染和治疗细菌性炎症，从而广泛应用于农业、食品、医疗卫生、工业等多个领域[2]。

1噬菌体的生物学特性

噬菌体是指一类能够赋予宿主菌生物学性状的遗传物质，也是指侵袭细菌、放线菌、真菌等微生物的一类病毒总称，广泛存在于自然界中，大小通常在20～200nm之间。噬菌体大部分由有尾部的蛋白衣壳包裹的线性双链DNA组成，少部分由无尾部的衣壳包裹的线性单链DNA、双链DNA或环状RNA组成。其中单链DNA噬菌体在宿主体内进行DNA复制时可合成一种干扰细菌肽聚糖的酶，从而导致细菌细胞壁破裂死亡，而双链DNA噬菌体则主要是通过在DNA复制末期合成有关蛋白类水解酶，使宿主细胞的细胞壁破碎死亡[3]。同時，根据噬菌体的生活周期又可分为裂解性噬菌体和溶原性噬菌体两大类。其中裂解性噬菌体的繁殖主要依靠吸附于细菌的细胞膜表面识别相应受体，向细胞内注入遗传物质完成基因组的复制和病毒蛋白合成，进而在宿主体内加工形成子代噬菌体。随着现代分子生物学的高速发展和深入探索，研究发现噬菌体基因组中存在着可编码特定酶的相关基因，这种基因编码产生的特定酶类物质可使宿主细胞DNA与蛋白质合成转换为一种新的噬菌体颗粒，分泌产生一种穿孔素与细胞特定膜受体结合形成孔隙，致使细胞破裂，最终导致死亡[4]。因此，噬菌体疗法作为杀灭细菌的新方法未来或许可能成为新的发展趋势和研究热点。

2 沙门氏菌噬菌体的获得方法及分类

沙门氏菌噬菌体一般可以直接从畜禽体内或畜禽生活区周围环境中获得。不同学者报道的分离噬菌体方法略有差异，但目前仍主要通过采样、富集、分离、纯化四个步骤来分离获得。采集样品的方法主要分为两种，一种是直接法，直接采集宿主菌生长的生物体作为样品进行分离获得;另一种是间接法，根据宿主菌的生长特性从它生长的周围环境中采集样品间接获得。富集培养的目的在于提高噬菌体与其宿主菌悬液混合菌体的效价，使的噬菌体分离率大幅度提高。随后可借助5000-8000r/min的高速离心机离心5-10min使得多于杂质离心沉淀，再取上清液经0.22um的微孔滤膜过滤，除去杂菌初步分离获得噬菌体悬液。进一步分离获得纯化的噬菌体，可采用直接涂布法或琼脂平板涂布法将噬菌体悬液与目的宿主在培养基上混合培养获得噬菌斑，利用噬菌斑上的噬菌体与宿主进行多次感染，以达到进一步纯化噬菌体，最后，可将获得沙门氏菌噬菌体保存于无菌EP管中并加入1滴氯仿，于4℃冰箱保存[5]。

目前根据最新的命名系统发现的两种沙门氏菌，分别为邦戈沙门氏菌和肠炎沙门氏菌。其中大多为严格意义上的人类病原体，另一些则为与动物相关的特殊病原体，且以它们为宿主分离获得的沙门氏菌噬菌体大多数为一种裂解性噬菌体。这种噬菌体为有尾的二十面体结构，基因组序列大小多在16～86kb范围内，热耐受性大多在60℃以下，酸碱耐受性大多介于5～10之间。据不完全统计，目前所获得的沙门氏菌噬菌体在种属分类上主要包括肠炎沙门氏菌和鼠伤寒沙门氏菌两种噬菌体，与此同时，研究发现某些家禽中存在着一些具有一定特异性的沙门氏菌噬菌体，例如伤寒沙门氏菌和鸡白痢沙门氏菌噬菌体等[6]。

3 沙门氏菌噬菌体的研究及应用

3.1沙门氏菌噬菌体在食品中的应用

沙门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、安全杀灭沙门氏菌已成为一个全球化的热点，而利用噬菌体疗法或许可以解决这问题。早在1934年，美国科学家就曾利用噬菌体感染肠球菌发现对其治愈率高达90%。近年来，随着噬菌体研究的深入推进，发现噬菌体作用于食品中的多种致病菌都有明显杀菌的效果。有研究表明利用荧光标记噬菌体的特异位点基因跟踪其侵染大肠杆菌，发现噬菌体可以识别并杀灭食品中大肠杆菌;或者也可将噬菌体制备成一种微囊，作用于鲜牛奶、蛋清和肉汤中对于病原菌的去除具有有显著杀菌效果。因此，将高效安全沙门氏菌噬菌体的应用于杀灭食品中的沙门氏菌将成为可能。

3.2 沙门氏菌噬菌体在工业中的应用

不仅如此，噬菌体在工业中也有重要的应用价值。目前，有研究发现添加具有特异性的噬菌体至待测培养基中可借助其用于观察病原菌的裂解过程，从而用于食品宿主病原菌检验。噬菌体还可以作为工业产品化学防腐剂的替代品在生物防治中应用，且许多研究均表明噬菌体在食品工业应用中具有经济、高效、无副作用和可替代工业产品如抑菌剂、抗生素等多重优势。因此，随着噬菌体的广泛应用和深入研究，噬菌体必将对人类生产生活产生巨大的影响。同时，沙门氏菌噬菌体作为噬菌体的一种，其可能也蕴含着一种或多种潜在应用价值。