細(xì)菌促進(jìn)腸道病毒感染及其機(jī)制研究進(jìn)展

徐超，楊曉煉，樂敏，朱書

（浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院動物預(yù)防醫(yī)學(xué)研究所，杭州310058）

人體內(nèi)共生著數(shù)量巨大的微生物群落，其中尤以腸道為甚，數(shù)量達(dá)到驚人的百億量級，包含1 000多種不同的細(xì)菌，以及數(shù)量龐大的病毒、真菌和古細(xì)菌[1-2]。因此，人體仿佛是一個(gè)行走著的巨大“發(fā)酵罐”。腸道微生物群落并非單一封閉的系統(tǒng)，環(huán)境因素、飲食習(xí)慣和宿主遺傳特性等都能對其造成影響[3-4]。近年來，越來越多的科研團(tuán)隊(duì)開始聚焦于腸道微生物對哺乳動物內(nèi)穩(wěn)態(tài)和疾病狀態(tài)的影響。腸道微生物之間有著非常復(fù)雜的共生關(guān)系，而這種共生關(guān)系對維系宿主的健康狀態(tài)至關(guān)重要。例如，腸道菌群能將食物分解供機(jī)體吸收，并產(chǎn)生能量供細(xì)胞進(jìn)行生化代謝、免疫反應(yīng)等活動，以維系機(jī)體的內(nèi)穩(wěn)狀態(tài)[5-6]。免疫學(xué)前沿研究也證實(shí)，腸道微生物在哺乳動物免疫系統(tǒng)發(fā)育、行使功能和形成記憶的過程中至關(guān)重要。與野生型正常小鼠相比，無菌小鼠的腸道次級免疫器官無論在結(jié)構(gòu)還是功能上都會出現(xiàn)嚴(yán)重的異常，其腸道中分泌型IgA和T淋巴細(xì)胞水平都極顯著地降低[7-9]。此外，有些腸道菌能夠誘導(dǎo)上皮細(xì)胞分泌抗菌類蛋白，例如，血管生成素和C型凝集素RegⅢγ能保護(hù)機(jī)體抵抗病原微生物的入侵[10-11]?？傊?，腸道細(xì)菌影響廣泛，在維系宿主生理功能、促進(jìn)免疫系統(tǒng)成熟和抵抗病原侵染方面均不可或缺。

最為人熟知的腸道病毒有3種，分別是輪狀病毒、諾如病毒和星狀病毒，它們均為單股正鏈RNA病毒，可通過糞口途徑傳染，主要導(dǎo)致易感人群的流行性胃腸炎。據(jù)世界衛(wèi)生組織估算，這3種病毒在世界范圍內(nèi)每年可導(dǎo)致20萬5歲以下幼兒死亡。這還有賴于美國在2008年成功研制了高效的輪狀病毒口服疫苗，在此疫苗面世之前，死亡數(shù)字甚至高達(dá)45.3萬，其危害性可見一斑[12-13]。輪狀病毒在口服疫苗迅速推廣后的臨床感染病例越來越少，但由于暫無可用的諾如病毒有效疫苗，因此，已逐漸取代輪狀病毒成為發(fā)達(dá)國家幼兒流行性腹瀉的主要食源性病原[14-16]。諾如病毒可導(dǎo)致各類人群的傳染性腹瀉，在世界范圍內(nèi)約占所有急性胃腸炎病例的18%[17]。另一類引起幼兒腹瀉的腸道病毒是星狀病毒，流行病學(xué)調(diào)查顯示，由此病毒引起的腹瀉在所有幼兒腹瀉病例中僅占2%～9%。然而，近年來新型星狀病毒的發(fā)現(xiàn)不斷被報(bào)道，且與之前發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典毒株差異明顯，說明星狀病毒腹瀉的發(fā)生率遠(yuǎn)高于流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果，只是之前未能確認(rèn)其病原[18]。另外，并非所有腸道病毒都僅限于腸道感染，例如脊髓灰質(zhì)炎病毒和柯薩奇病毒，雖然其感染起始于腸道，卻能造成小兒麻痹、幼兒心肌炎等嚴(yán)重的系統(tǒng)性疾病。除此之外，還有些腸道病毒雖然能在腸道中復(fù)制，但不表現(xiàn)臨床癥狀（例如呼腸孤病毒）；還有一些反轉(zhuǎn)錄病毒，如鼠乳腺癌病毒（mousemammary tumor virus,MMTV），能夠通過乳汁由母鼠傳播給仔鼠，雖然未歸類為腸道病毒，卻具有感染腸道的天然屬性[19]。

既然腸道病毒在感染時(shí)必然與宿主腸黏膜上數(shù)量巨大的腸道菌群相遇，那么細(xì)菌與病毒相遇時(shí)會否產(chǎn)生相互作用，這些互作能否影響腸道病毒的入侵，其影響的實(shí)質(zhì)是促進(jìn)還是拮抗，都是腸道病毒研究領(lǐng)域極為關(guān)心的科學(xué)問題。近年來，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)對此做了細(xì)致深入的研究，結(jié)果證實(shí)，腸道細(xì)菌的確能夠與腸道病毒互作，并在其感染宿主的過程中起著極為重要的作用。筆者對這一領(lǐng)域近期重要進(jìn)展進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)闡述了細(xì)菌調(diào)節(jié)腸道病毒體內(nèi)入侵，特別是促進(jìn)入侵的相關(guān)機(jī)制，最后對如何將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于新型疫苗的研發(fā)和新型抗病毒治療方案的制定進(jìn)行了討論。

1 腸道細(xì)菌對病毒感染的促進(jìn)作用

1.1 腸道細(xì)菌缺失小鼠模型的構(gòu)建

目前，構(gòu)建腸道菌群缺失小鼠模型通常有2種方案：一是通過隔離屏障體系飼養(yǎng)無菌小鼠，即采用剖腹產(chǎn)手術(shù)獲得仔鼠，并在無菌環(huán)境下飼養(yǎng)，達(dá)到完全無菌的狀態(tài)；二是通過給正常小鼠飼喂高濃度的聯(lián)合抗生素（以下稱為抗生素處理組），達(dá)到清除大部分腸道細(xì)菌的目的。這2種方案各有利弊。對于無菌小鼠而言，自出生開始即未接觸過任何微生物，處于完全無菌狀態(tài)，無任何背景微生物的干擾，簡單直接，易于分析；然而，腸道菌群對于哺乳動物形成正常的腸道生理結(jié)構(gòu)和黏膜相關(guān)免疫器官的發(fā)育成熟必不可少，而無菌小鼠的腸黏膜層顯著變薄，且腸道相關(guān)淋巴組織（gut-associated lymphoid tissues,GALTs）發(fā)育不完全（例如無菌小鼠無法形成派氏結(jié)節(jié)），因此，在使用該模型時(shí)應(yīng)慎重考慮黏膜功能不全對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。而對于使用聯(lián)合抗生素清除腸道菌群而言，雖然小鼠的黏膜結(jié)構(gòu)正常，免疫功能完備，且高濃度的廣譜抗生素能夠清除絕大多數(shù)腸道菌群（約90%），但由于腸道細(xì)菌并未被完全去除，如何排除那些具有抗生素抗性的剩余菌群對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，是無法回避也難以回答的問題；因此，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)科學(xué)問題選擇合理的腸道細(xì)菌缺失模型。如果同時(shí)用抗生素處理和無菌動物系統(tǒng)互相印證，結(jié)果和結(jié)論更為可靠。

1.2 腸道細(xì)菌是腸道病毒體內(nèi)復(fù)制的“助推器”

2011年，KANE等[20]和KUSS等[21]分別以脊髓灰質(zhì)炎病毒、呼腸孤病毒和MMTV為對象，對腸道細(xì)菌影響腸道病毒體內(nèi)感染的機(jī)制進(jìn)行了研究，研究成果相繼發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。這2篇具有里程碑意義的論文正式開啟了腸道細(xì)菌與腸道病毒互作研究的熱潮。

KUSS等[21]在研究中首先發(fā)現(xiàn)：與腸道菌群正常小鼠對照相比，在脊髓灰質(zhì)炎病毒感染小鼠的抗生素處理組中，病毒毒力顯著減弱，感染小鼠死亡率降低，排毒量減少，且病毒在腸道內(nèi)復(fù)制水平降低；對抗生素處理組飼喂正常小鼠腸道內(nèi)容物后再進(jìn)行脊髓灰質(zhì)炎病毒感染，則病毒毒力完全恢復(fù)；此外，通過腹腔注射途徑對2種小鼠進(jìn)行病毒接種，則病毒致病性未見變化。這說明脊髓灰質(zhì)炎病毒必須通過腸道感染才能利用細(xì)菌促進(jìn)其體內(nèi)復(fù)制，增強(qiáng)其致病力。由于呼腸孤病毒在正常小鼠中感染并不引起臨床癥狀，因此，KUSS等[21]還構(gòu)建了Ⅰ型干擾素（typeⅠinterferon,IFN）缺陷型小鼠的感染模型。與脊髓灰質(zhì)炎病毒相似，呼腸孤病毒感染菌群正常的IFN敲除小鼠能夠?qū)е录S便形態(tài)異常，且腸道出現(xiàn)病理變化，而抗生素處理的IFN缺失小鼠感染呼腸孤病毒未見臨床癥狀；此外，呼腸孤病毒在抗生素處理小鼠腸道中的復(fù)制效率顯著降低，這與腸道病理變化顯示的結(jié)果具有一致性。

無獨(dú)有偶，KANE等[20]幾乎在同一時(shí)間報(bào)道了另一種腸道侵染病原MMTV需在腸道細(xì)菌的輔助下才能感染的現(xiàn)象?？股靥幚淼哪甘蟾腥綧MTV后不能通過乳汁將病毒傳播給仔鼠，但用正常小鼠腸道內(nèi)容物在無菌小鼠體內(nèi)重構(gòu)腸道菌群后再進(jìn)行MMTV感染，則病毒的傳播能力完全恢復(fù)。綜合多種腸道病毒（脊髓灰質(zhì)炎病毒、呼腸孤病毒和MMTV）在2種腸道菌群缺失模型上觀察到的類似現(xiàn)象，可以得出腸道細(xì)菌能夠促進(jìn)腸道病毒體內(nèi)感染的結(jié)論。

此后，研究者們在輪狀病毒和諾如病毒的研究中也取得了類似結(jié)果。UCHIYAMA等[22]的研究表明：抗生素處理組在感染輪狀病毒后，無論是糞便中的病毒含量還是腸組織中的病毒基因組拷貝數(shù)均顯著低于正常小鼠對照，且排毒時(shí)間顯著縮短；抗生素處理還能顯著降低哺乳仔鼠感染輪狀病毒后腹瀉的發(fā)生率，并顯著縮短發(fā)病周期。2014—2015年，JONES 等[23]、BALDRIDGE 等[24]和 KERNBAUER等[25]分別在《科學(xué)》和《自然》雜志上連續(xù)發(fā)表了3篇關(guān)于腸道菌群促進(jìn)諾如病毒感染的研究論文。JONES等[23]證實(shí)，諾如病毒急性感染的抗生素處理組的空腸末端、結(jié)腸和腸系膜淋巴結(jié)中的病毒滴度顯著低于正常菌群對照組，表明腸道菌群能夠促進(jìn)諾如病毒在這些組織中的復(fù)制。KERNBAUER等[25]用諾如病毒感染無菌小鼠，發(fā)現(xiàn)病毒排毒量顯著低于正常小鼠。BALDRIGE等[24]發(fā)現(xiàn)：原本能夠在正常小鼠上導(dǎo)致持續(xù)性感染的諾如病毒毒株MNV-3，在抗生素處理小鼠中卻無法建立持續(xù)性感染；但對抗生素處理組進(jìn)行糞菌移植后，MNV-3的感染性卻被完全恢復(fù)；與脊髓灰質(zhì)炎病毒的研究結(jié)果相似，諾如病毒導(dǎo)致的系統(tǒng)性感染并不依賴于腸道菌群，說明腸道病毒通過循環(huán)系統(tǒng)形成的感染與腸道黏膜的局部內(nèi)穩(wěn)態(tài)并不直接相關(guān)。

2 腸道細(xì)菌促進(jìn)腸道病毒感染的相關(guān)機(jī)制

2.1 直接作用機(jī)制

腸道細(xì)菌促進(jìn)腸道病毒感染的直接機(jī)制主要包括2點(diǎn)：1）促進(jìn)病毒粒子的穩(wěn)定性（圖1A）；2）促進(jìn)病毒對靶細(xì)胞的黏附作用（圖1B）。

圖1 腸道細(xì)菌脂多糖對脊髓灰質(zhì)炎病毒穩(wěn)定(A)性及其與靶細(xì)胞結(jié)合能力(B)的促進(jìn)作用Fig.1 Lipopolysaccharide of intestinal bacteria promotes poliovirus stabilization(A)and stimulates viral binding to target cells(B)

2.1.1 促進(jìn)病毒粒子的穩(wěn)定性

如前所述，KUSS等[21]以脊髓灰質(zhì)炎病毒為感染模型揭示了腸道細(xì)菌促進(jìn)病毒粒子穩(wěn)定性的機(jī)制，其研究顯示：感染后2 h，取自正常小鼠腸道內(nèi)容物中的脊髓灰質(zhì)炎病毒比取自抗生素處理小鼠和無菌小鼠腸道內(nèi)容物中的脊髓灰質(zhì)炎病毒具有更強(qiáng)的感染力；不僅如此，將脊髓灰質(zhì)炎病毒與取自正常小鼠的腸道內(nèi)容物進(jìn)行孵育后，該病毒的活力顯著高于抗生素處理小鼠和無菌小鼠腸道內(nèi)容物孵育組。值得一提的是，脊髓灰質(zhì)炎病毒感染性的增強(qiáng)并不需要活菌，細(xì)菌表面的脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）便能達(dá)到促進(jìn)感染的效果。以上研究表明，細(xì)菌表面的LPS或其他N-乙酰氨基葡糖只需含有6個(gè)以上單糖側(cè)鏈便足以促進(jìn)病毒的感染效力[21,26]。將脊髓灰質(zhì)炎病毒與細(xì)菌或LPS進(jìn)行孵育可有效增加病毒粒子的熱穩(wěn)定性并提高其對含氯消毒劑的抗性，這一現(xiàn)象正好與脊髓灰質(zhì)炎病毒入侵時(shí)緩慢釋放基因組的特點(diǎn)相一致[26]。由此認(rèn)為，脊髓灰質(zhì)炎病毒能與細(xì)菌表面的LPS結(jié)合，提高病毒粒子的穩(wěn)定性，同時(shí)也防止病毒與靶細(xì)胞表面受體結(jié)合之前病毒配體的構(gòu)象變化過快，導(dǎo)致病毒脫衣殼提前發(fā)生（圖1A）。更為重要的是，作為入侵的第一步，病毒脫衣殼過程是在衣殼蛋白穩(wěn)定性和受體-配體構(gòu)象變化的黏性之間達(dá)成動態(tài)平衡，而細(xì)菌如何精妙地調(diào)控這一平衡點(diǎn)，值得深入研究。

2.1.2 促進(jìn)病毒的吸附作用

除了促進(jìn)病毒粒子的穩(wěn)定性，細(xì)菌表面LPS還能促進(jìn)病毒對靶細(xì)胞的黏附作用（圖1B）。仍以脊髓灰質(zhì)炎病毒為例，將其與LPS孵育后病毒結(jié)合靶細(xì)胞的效率顯著高于未與LPS孵育組，而將靶細(xì)胞與脊髓灰質(zhì)炎受體（poliovirus receptor,PVR）的特異性抗體先行孵育后，再用LPS處理過的脊髓灰質(zhì)炎病毒感染，則病毒黏附過程受阻。結(jié)合以上2點(diǎn)，說明LPS能增強(qiáng)脊髓灰質(zhì)炎病毒與PVR的結(jié)合能力，從而促進(jìn)病毒對靶細(xì)胞的感染[26]（圖1B）。

腸道細(xì)菌促進(jìn)諾如病毒感染的機(jī)制也和病毒與靶細(xì)胞的黏附效率有關(guān)。2014年，JONES等[23]報(bào)道，人源性和鼠源性諾如病毒能夠感染B淋巴細(xì)胞。由于人源性諾如病毒無體外培養(yǎng)細(xì)胞系統(tǒng)已有40年，所以此次發(fā)現(xiàn)為諾如病毒細(xì)胞嗜性方面研究的一大突破。JONES等[23]研究顯示，含有人源性諾如病毒的糞便樣品如未經(jīng)過濾處理直接接種于人B淋巴細(xì)胞傳代細(xì)胞系BJAB上，諾如病毒能夠增殖，而經(jīng)0.2μm濾器過濾的糞樣卻未見增殖，說明未能通過濾器的腸道菌群中含有能促進(jìn)諾如病毒在B細(xì)胞上復(fù)制的輔助因子；進(jìn)一步研究表明，在過濾糞樣中加入熱滅活的陰渠桿菌能夠完全恢復(fù)諾如病毒在B細(xì)胞上的增殖能力。與腸道細(xì)菌通過LPS促進(jìn)脊髓灰質(zhì)炎病毒感染的機(jī)制不同，LPS并不能增強(qiáng)諾如病毒的感染作用。為了進(jìn)一步闡明陰渠桿菌促進(jìn)諾如病毒感染B細(xì)胞的分子機(jī)制，人們將目標(biāo)選定在陰渠桿菌表達(dá)的一種多糖分子——人組織血型抗原（histo-blood group antigen,HBGA）上。由于HBGA是公認(rèn)的諾如病毒受體[27]，且表達(dá)HBGA的細(xì)菌能夠和諾如病毒粒子結(jié)合，形成感染復(fù)合物[28]，因而可驗(yàn)證陰渠桿菌表達(dá)的H型HBGA對諾如病毒結(jié)合B細(xì)胞的影響。從圖2可以看出，H型HBGA能夠顯著增強(qiáng)諾如病毒在B細(xì)胞上的黏附效率，從而達(dá)到促進(jìn)病毒復(fù)制的效果。雖然脊髓灰質(zhì)炎病毒和諾如病毒促進(jìn)自身復(fù)制所借助的細(xì)菌和多糖并不相同，但它們采取的策略卻非常相似，都是通過細(xì)菌表面的多糖提高與靶細(xì)胞表面受體的結(jié)合能力，進(jìn)而促進(jìn)其復(fù)制。因此，我們可以綜合以上2種直接機(jī)制，針對病毒-細(xì)菌的互作關(guān)系設(shè)計(jì)新的抗病毒策略。

2.2 間接作用機(jī)制

除了直接作用機(jī)制外，腸道病毒還可以借助細(xì)菌調(diào)節(jié)宿主抗病毒免疫的間接機(jī)制促進(jìn)自身感染：1）誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫耐受的腸道微環(huán)境；2）抑制病毒特異性抗體的產(chǎn)生；3）抑制干擾素產(chǎn)生的信號通路。

圖2 諾如病毒與陰渠桿菌表達(dá)的HBGA互作對病毒在B細(xì)胞系中增殖的促進(jìn)作用Fig.2 Human norovirus infection of B cells is stimulated by HBGA-expressing E.cloacae

圖3 腸道菌群對鼠乳腺癌病毒建立持續(xù)性感染的促進(jìn)作用Fig.3 Intestinal bacteriafacilitate the establishment of MMTV persistence

2.2.1 誘導(dǎo)免疫耐受的腸道微環(huán)境

在正常生理狀態(tài)下，腸上皮細(xì)胞能通過先天性免疫相關(guān)受體識別腸道細(xì)菌的分子模式，分泌一些抑制免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子，維持腸道“免疫耐受”的內(nèi)穩(wěn)態(tài)[29-30]。此外，在腸組織中游弋著大量識別各種腸道菌群的調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞（regulatory T lymphocytes,Tregs），用以維持機(jī)體對數(shù)量龐大的非致病性微生物的免疫耐受狀態(tài)，防止自身免疫病的發(fā)生[31-34]。然而，這種由細(xì)胞因子和Tregs介導(dǎo)的“免疫耐受”狀態(tài)理論上對宿主抗病毒免疫也有抑制作用。因此，腸道病毒有可能與非致病性細(xì)菌形成感染復(fù)合物，并借助Tregs的免疫抑制效應(yīng)逃逸宿主的抗病毒免疫反應(yīng)。

以MMTV在仔鼠中形成持續(xù)性感染為例。首先，MMTV如通過母乳感染乳鼠，則需要與其腸道細(xì)菌LPS相結(jié)合，這一推測從對其體內(nèi)分離到的感染復(fù)合物進(jìn)行密度梯度超速離心結(jié)果中得到了驗(yàn)證，即MMTV、細(xì)菌LPS和MMTV-LPS復(fù)合物出現(xiàn)在了同一梯度層中，表明病毒可直接與細(xì)菌LPS結(jié)合[20]。其次，識別細(xì)菌LPS的4型Toll樣受體（Tolllike receptor 4,TLR4）和抗炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素10（interleukin-10,IL-10）的敲除小鼠不能有效感染MMTV，說明MMTV形成持續(xù)性感染需要宿主TLR4和IL-10參與其中[20]。此外，進(jìn)一步研究闡明了MMTV與LPS的互作機(jī)制，即MMTV能與宿主表達(dá)的LPS結(jié)合蛋白CD14、MD2（也被稱為LY96）和TLR4互作，將它們納入囊膜之中，形成感染復(fù)合物[35]。再次，MMTV感染后主要激活的是樹突狀細(xì)胞（dendritic cell,DC）及巨噬細(xì)胞表面的TLR4，且IL-10主要來源于B淋巴細(xì)胞[20]。至此，MMTV-LPS激活TLR4炎性途徑的上下游關(guān)系得到了進(jìn)一步確認(rèn)。此后，KANE等[20]基于上述研究結(jié)果提出了MMTV在乳鼠中形成持續(xù)性感染的模型，此模型完整地闡述了MMTV結(jié)合細(xì)菌LPS形成感染復(fù)合物，并與DC表面TLR4結(jié)合，誘導(dǎo)其產(chǎn)生白細(xì)胞介素6（interleukin-6,IL-6）的過程；在此基礎(chǔ)上，IL-6與B細(xì)胞表面IL-6受體結(jié)合，刺激B細(xì)胞分泌IL-10，導(dǎo)致腸道產(chǎn)生免疫耐受的內(nèi)環(huán)境，抑制宿主的抗病毒免疫反應(yīng)，促進(jìn)MMTV的持續(xù)性感染（圖3）。此外，LPS-MMTV感染復(fù)合體比LPS本身更容易刺激脾細(xì)胞產(chǎn)生IL-6，表明LPS和MMTV互作進(jìn)一步增強(qiáng)了LPS的免疫調(diào)節(jié)作用[20]。

MMTV借助腸道細(xì)菌誘導(dǎo)的IL-10抑制宿主抗病毒免疫，促進(jìn)自身感染的現(xiàn)象并非孤例。2014年，BASIC等[36]證實(shí)了諾如病毒也可以通過類似的間接途徑促進(jìn)其體內(nèi)感染。諾如病毒感染與輪狀病毒類似，在腸道中不引起明顯的炎性反應(yīng)[37-40]，而BASIC等[36]卻在諾如病毒感染的IL-10缺失小鼠（IL-10-/-小鼠）腸道中觀察到了明顯的炎癥，說明IL-10能夠抑制病毒急性感染引發(fā)的炎癥。但如果諾如病毒感染的是IL-10缺失的無菌小鼠，則炎性反應(yīng)消失；而將特定腸道菌群定殖于IL-10-/-無菌小鼠體內(nèi)，則病毒感染誘發(fā)炎癥的現(xiàn)象得以復(fù)現(xiàn)，這說明諾如病毒感染誘發(fā)的炎性反應(yīng)具有腸道細(xì)菌依賴性[36]。至于細(xì)菌依賴性IL-10對炎性反應(yīng)的抑制作用究竟對諾如病毒急性感染和獲得性免疫應(yīng)答有何影響，還有待進(jìn)一步研究。

2.2.2 抑制宿主生成抗體

腸道細(xì)菌調(diào)節(jié)宿主抗病毒免疫的第2個(gè)機(jī)制是抑制病毒特異性抗體的生成。UCHIYAMA等[22]發(fā)現(xiàn)：輪狀病毒感染的抗生素處理小鼠產(chǎn)生的特異性抗體顯著高于病毒感染的正常小鼠；盡管2組小鼠在感染后9周內(nèi)抗體水平趨同，但感染后9～11周細(xì)菌缺失組糞便和血清中IgA以及血清中IgG的水平均顯著高于正常小鼠。此外，他們又在無菌小鼠系統(tǒng)中驗(yàn)證了此現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)無菌小鼠血清中抗體水平顯著高于對照小鼠，說明腸道細(xì)菌能顯著抑制宿主在感染后期抗輪狀病毒特異性抗體的產(chǎn)生。之后對腸道固有層及派氏結(jié)節(jié)中抗體分泌細(xì)胞的數(shù)量檢測發(fā)現(xiàn)，感染后2周抗生素處理組和對照組并無差異，而在感染后7周，前者的抗體分泌細(xì)胞數(shù)量顯著高于后者[22]，這也從另一方面印證了抗體水平的檢測結(jié)果。

然而，腸道細(xì)菌抑制輪狀病毒抗體產(chǎn)生的現(xiàn)象并不一定適用于其他病毒。BALDRIGE等[24]報(bào)道了鼠源諾如病毒（murinenorovirus,MNV）感染的小鼠經(jīng)抗生素處理35 d后，其血清IgG水平低于對照小鼠，這與上文中提到的輪狀病毒在腸道菌群缺失情況下抗體水平升高的研究結(jié)果相反。因此，為了探明腸道細(xì)菌對諾如病毒體液免疫應(yīng)答的影響，僅檢測單一時(shí)間點(diǎn)的抗體反應(yīng)還不夠，必須對感染后2種處理的小鼠在不同時(shí)間點(diǎn)的抗體消長曲線進(jìn)行研究，才能得出更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論。更為重要的是，病毒特異性抗體是為諾如病毒2次感染提供保護(hù)的主要效應(yīng)因子，探明腸道細(xì)菌與病毒特異性抗體產(chǎn)生之間有何關(guān)聯(lián)性具有重要的意義。

圖4 腸道菌群對鼠諾如病毒建立持續(xù)性感染的促進(jìn)作用Fig.4 Intestinal bacteria facilitate the establishment of murine norovirus persistence

2.2.3 抑制宿主干擾素的信號通路

腸道細(xì)菌調(diào)節(jié)宿主抗病毒免疫的第3個(gè)機(jī)制是抑制干擾素產(chǎn)生的信號通路。為了驗(yàn)證腸道細(xì)菌是否通過調(diào)節(jié)宿主抗病毒免疫反應(yīng)來促進(jìn)諾如病毒的持續(xù)性感染，同時(shí)確定其中決定性的免疫因子，BALDRIGE等[24]對不同種系的基因敲除小鼠進(jìn)行抗生素處理后感染MNV，觀察其持續(xù)性感染的變化，結(jié)果顯示：Ⅰ型和Ⅱ型干擾素不能拮抗病毒的持續(xù)性感染；TLR2、TLR4和黑色素瘤分化相關(guān)蛋白5等模式識別受體，獲得性免疫反應(yīng)相關(guān)的T、B淋巴細(xì)胞，以及細(xì)胞自噬相關(guān)因子也都沒有拮抗病毒持續(xù)性感染的效應(yīng)；然而，MNV能在抗生素處理的Ⅲ型干擾素（IFN-λ）受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子1和干擾素調(diào)節(jié)因子3基因敲除小鼠中形成持續(xù)性感染。這些結(jié)果為我們提供了細(xì)菌通過抑制IFN-λ信號通路促進(jìn)諾如病毒持續(xù)性感染的工作模型（圖4）。最新研究[23,41-44]顯示，IFN-λ能作用于結(jié)腸組織中的非造血細(xì)胞，行使拮抗MNV持續(xù)性感染的重要功能，且諾如病毒具有免疫細(xì)胞嗜性。這說明IFN-λ很可能并非直接作用于感染細(xì)胞，而是通過一種不為大家熟知的方式間接拮抗諾如病毒的持續(xù)性感染。此外，IFN-λ對輪狀病毒感染也具有保護(hù)作用[45]。

總之，腸道菌群可以與宿主免疫系統(tǒng)中的相關(guān)因子進(jìn)行互作，調(diào)節(jié)宿主的抗病毒免疫，促進(jìn)腸道病毒的體內(nèi)感染。而IFN-λ是否具有拮抗腸道病毒入侵的廣譜效應(yīng)，腸道細(xì)菌和腸道病毒互作是否對IFN-λ的產(chǎn)生具有病毒非特異性的調(diào)節(jié)作用，這些問題目前還不得而知，需要對其相關(guān)機(jī)制進(jìn)行更為深入的研究。

3 展望

盡管探索細(xì)菌和腸道病毒之間的相互作用只有短短幾年，但越來越多的研究都證實(shí)，菌群對腸道病毒的毒力及感染后的病程發(fā)展具有重要影響。了解細(xì)菌和病毒二者之間的互作關(guān)系有助于設(shè)計(jì)有效的治療方案和預(yù)防策略。本文述及的5種腸道病毒（脊髓灰質(zhì)炎病毒、呼腸孤病毒、輪狀病毒、腸道反轉(zhuǎn)錄病毒和諾如病毒）均能利用腸道細(xì)菌促進(jìn)自身的感染。通過對細(xì)菌介導(dǎo)的促進(jìn)機(jī)制進(jìn)行深入解析，我們發(fā)現(xiàn)腸道病毒在進(jìn)化過程中發(fā)展出多種利用腸道微生物增強(qiáng)復(fù)制的策略。雖然各種病毒采取的方式有所不同，但可歸納為2大類：一類是促進(jìn)體內(nèi)感染的直接輔助模式，包括提高病毒粒子穩(wěn)定性和提高病毒結(jié)合靶細(xì)胞表面受體效率2種直接機(jī)制；另一類是通過抑制宿主抗病毒免疫，輔助病毒感染的間接手段。

毫無疑問，深入理解細(xì)菌-病毒互作分子機(jī)制是發(fā)明新抗病毒方法的基礎(chǔ)。例如，基于細(xì)菌能夠增強(qiáng)脊髓灰質(zhì)炎病毒粒子的熱穩(wěn)定性及消毒液抗性的現(xiàn)象，可以設(shè)計(jì)針對脊髓灰質(zhì)炎病毒結(jié)合菌株的抗菌制劑來拮抗宿主局部環(huán)境中的病毒感染。此外，還可以從病毒-細(xì)菌互作的角度入手，找到兩者的結(jié)合位點(diǎn)或結(jié)合方式，設(shè)計(jì)針對特定靶點(diǎn)的抗病毒藥物。探究病毒-細(xì)菌互作機(jī)制的最終目的是設(shè)計(jì)新的免疫方法（如設(shè)計(jì)新型疫苗、新型免疫佐劑等）。由于細(xì)菌抑制宿主免疫系統(tǒng)后會形成對腸道病毒感染性增強(qiáng)的“旁效應(yīng)”，因此這種“非特異性增強(qiáng)”將是我們需要克服的最大障礙。其中一種較為直接的解決方案就是使用免疫刺激劑抵消細(xì)菌性抗原激發(fā)的“免疫耐受”信號，增強(qiáng)宿主黏膜免疫系統(tǒng)的敏感性。最近一項(xiàng)研究顯示，對小鼠使用細(xì)菌鞭毛抗原這種免疫刺激劑能有效幫助其抵抗輪狀病毒感染[46]，該結(jié)果佐證了這一方案的可行性。當(dāng)然，免疫增強(qiáng)劑的使用一定要非常慎重，錯誤使用會走向“免疫耐受”的反面，導(dǎo)致自身免疫病的發(fā)生。

最后，需要強(qiáng)調(diào)的是，使用大劑量抗生素消除模式動物的腸道菌群是為了研究細(xì)菌在腸道病毒感染中的作用，雖然得出的結(jié)論是細(xì)菌能夠促進(jìn)這些腸道病毒在體內(nèi)的增殖，但是若在臨床上通過使用廣譜抗生素消除菌群來抑制病毒感染，則是一種舍本逐末的做法，因?yàn)榫菏д{(diào)帶來的惡果將大大超過控制幾種腸道病毒帶來的益處。更有甚者，抗生素濫用將導(dǎo)致“超級細(xì)菌”的產(chǎn)生，對人類生命產(chǎn)生更大的威脅。

展望未來，腸道細(xì)菌促進(jìn)腸道病毒感染的分子機(jī)制正逐漸成為科學(xué)家們競相研究的熱點(diǎn)，活躍在這一領(lǐng)域的科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)揭示腸道菌群與腸道病毒之間的互作機(jī)制，而這些研究將無一例外地加深人們對食品動物腸道微生態(tài)與動物重要腸道病毒（如豬流行性腹瀉病毒、丁型冠狀病毒等）之間復(fù)雜聯(lián)系的了解。

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