综述：靶向都柏林沙门氏菌的噬菌体在牛群中的应用潜力

《Frontiers in Microbiology》：The potential of using bacteriophages targeting Salmonella Dublin in cattle herds

本综述系统探讨了噬菌体（Phage）作为抗生素替代品控制牛群中宿主适应性病原体都柏林沙门氏菌（Salmonella Dublin）的潜力。文章评述了该病原体的致病机理与流行病学特征，分析了现有噬菌体的特性、宿主范围（Host Range）与抗性发展，并讨论了噬菌体鸡尾酒疗法（Cocktail）的设计策略、稳定性（如温度/pH耐受性）及临床应用挑战（如细胞内寄生问题）。作者指出，尽管针对都柏林沙门氏菌的特异性噬菌体研究尚处早期，但其高度特异性、对有益微生物群（Microbiota）的低影响以及针对地域性克隆菌株的潜力，使其成为极具前景的防控工具。

　　

都柏林沙门氏菌（Salmonella Dublin）是一种对牛具有宿主适应性的沙门氏菌血清型，可引起牛群严重的全身性疾病，如发热、肺炎、败血症以及肠道和生殖系统疾病，并导致怀孕母牛流产。该病原体可在牛群中持续存在数年，形成携带者状态，细菌隐匿于淋巴结和内脏器官中，造成间歇性排菌，这给根除工作带来了巨大挑战。此外，都柏林沙柏林氏菌也是重要的人畜共患病原体，可导致人类感染，死亡率较高。随着多重耐药（Multidrug-Resistant）菌株的出现，抗生素治疗效果受限，因此迫切需要开发替代防控策略，噬菌体疗法便是其中之一。

引言

噬菌体（Bacteriophages，简称Phages）是能够特异性感染并裂解细菌的病毒。在裂解性生命周期中，噬菌体通过识别细菌表面的特定受体（如外膜蛋白、脂多糖LPS等）吸附并注入其遗传物质，进而利用宿主的代谢系统进行复制，最终裂解细菌释放子代噬菌体。由于抗生素耐药性问题日益严峻，噬菌体作为抗菌剂的替代方案重新受到关注。本综述旨在总结都柏林沙门氏菌的致病性和流行病学，评估针对该血清型的噬菌体研究现状，探讨噬菌体鸡尾酒的设计策略、稳定性及在牛群中应用的挑战，并指明未来研究方向。

都柏林沙门氏菌致病机理和流行病学

都柏林沙门氏菌的主要传播途径是摄入被污染的食物、水或牛奶。细菌进入机体后，迅速吸附于肠道末端空肠和回肠黏膜的肠细胞上并发生侵袭。初始黏附在胃肠道微生物群异常或发育不全时更易发生。随后，细菌可侵入巨噬细胞并扩散至局部淋巴结，进而进入淋巴系统和血液引起菌血症。都柏林沙门氏菌能够在巨噬细胞等多种组织内存活和复制，这使其能够逃避宿主免疫防御和某些抗生素的作用，也是其建立持续性感染的关键。流行病学研究表明，都柏林沙门氏菌种群具有高度的地域性克隆结构，同一地理区域的菌株通常遗传背景相似，这为针对特定区域设计靶向性噬菌体疗法提供了依据。

噬菌体作为抗菌剂的替代方案

噬菌体疗法的主要优势在于其高度的特异性。与广谱抗生素不同，裂解性噬菌体通常具有较窄的宿主范围，能够精准靶向病原菌，而对动物有益的共生微生物群（如瘤胃微生物群）影响极小，有助于维持宿主的健康和生产力。已有研究表明，针对沙门氏菌的噬菌体鸡尾酒对猪胃肠道微生物群没有显著影响。此外，反刍动物胃肠道内天然存在丰富多样的噬菌体群落，其中不乏裂解性噬菌体，这表明噬菌体疗法与宿主体内环境具有生态相容性，安全性较高。

宿主范围与噬菌体抗性发展

噬菌体的宿主范围是其能否有效应用的关键。宿主范围主要受噬菌体属别及其识别细菌表面受体的类型影响。已知沙门氏菌噬菌体可利用的受体包括外膜蛋白（如BtuB、TolC、OmpC）以及脂多糖（LPS）的不同部分。细菌可通过突变这些受体分子来逃避噬菌体的吸附，从而产生抗性。然而，研究表明，这种抗性进化往往伴随着细菌适应性的代价，例如可能增加对某些抗生素的敏感性。同时，噬菌体自身也能通过其尾丝蛋白等吸附相关基因的突变，进化出克服细菌抗性的能力，形成“反抵抗”机制。

对微生物群的影响和安全性

噬菌体窄谱的特性使其在针对特定病原体时，能最大程度地保护宿主复杂的微生物生态系统。健康的瘤胃微生物群对牛的营养消化吸收和整体健康至关重要。广谱抗生素会破坏这一平衡，而噬菌体疗法则提供了更具选择性的干预手段。反刍动物胃肠道内天然存在的噬菌体群落以裂解性噬菌体为主（尽管也有研究指出溶原性噬菌体可能占优势），这进一步支持了引入外源治疗性噬菌体的生态安全性。

开发高效安全的噬菌体鸡尾酒

为避免细菌产生抗性并扩大杀菌谱，噬菌体疗法通常采用鸡尾酒形式，即组合使用能识别不同细菌受体的多种噬菌体。例如，针对肠炎沙门氏菌（Salmonella Enteritidis）的五噬菌体鸡尾酒，通过靶向LPS O抗原、BtuB、OmpC和LPS核心碳水化合物四种不同受体，有效防止了抗性产生。在筛选噬菌体时，需确保其为严格裂解性，并通过基因组分析排除携带毒力基因、抗生素耐药基因或与水平基因转移相关元件的噬菌体。现代分子生物学技术，如尾丝工程（Tail Fiber Engineering）、CRISPR-Cas辅助编辑和定向进化（Directed Evolution），为优化噬菌体特性（如扩展宿主范围）提供了强大工具。目前虽无专门针对都柏林沙门氏菌的商用噬菌体鸡尾酒，但针对其他沙门氏菌血清型的研究为设计提供了框架。

噬菌体稳定性

噬菌体的稳定性是其实际应用的重要考量因素，包括对温度和pH的耐受性。研究表明，一些噬菌体能够在饲料生产的制粒过程中存活，提示其可通过饲料添加进行预防性投喂。多数已表征的都柏林沙门氏菌噬菌体在4°C至37°C条件下稳定，这与牛的体温（38-40.5°C）和储存条件要求相符。在pH稳定性方面，这些噬菌体在pH 5-8范围内活性最高，能适应牛血液（pH约7.31-7.53）和瘤胃（pH约5.5-6.5）的环境。然而，几乎所有测试的噬菌体在pH低于3（如牛真胃pH约2）时活力急剧下降，这为口服给药带来了挑战。采用脂质体（Liposome）等封装技术可有效保护噬菌体免受胃酸破坏，延长其在肠道内的存留时间。

临床考量

噬菌体的给药途径多样，包括静脉注射、口服、腹腔注射和局部应用等，需根据感染部位和治疗目标选择。都柏林沙门氏菌的细胞内生存特性是噬菌体治疗面临的主要挑战之一，因为噬菌体需要进入宿主细胞才能接触到病原菌。研究显示，部分噬菌体（如T4噬菌体）能够被哺乳动物细胞内化，且内化后仍能保持活性，但其效率因噬菌体的大小和类型而异。为提高对抗细胞内细菌的效率，新的策略不断涌现，如纳米包封（Nanocapping）、噬菌体工程化改造、与抗生素协同使用以及脂质体 formulations 等。

讨论

将噬菌体鸡尾酒疗法应用于都柏林沙门氏菌防控，有望降低牛群的发病率和死亡率，减少经济损失。作为预防措施，可降低新发临床病例和细菌排放量；用于食品（如胴体、肉类、牛奶）去污染，可减少人畜共患传播风险。都柏林沙门氏菌在地理区域内的克隆性为开发区域性靶向噬菌体鸡尾酒提供了便利。然而，其成功应用依赖于对噬菌体特性（如受体、稳定性、细胞内化能力）的深入了解以及合理的鸡尾酒设计。未来研究需进一步探索噬菌体在牛体内的药代动力学、最佳给药方案和剂量、耐药性演化监测以及规模化生产工艺等。

结论

都柏林沙门氏菌是对牛群健康和公共卫生构成持续威胁的重要病原体。噬菌体疗法作为一种具有高度特异性和生态友好性的替代方案，展现出巨大的应用潜力。通过基于受体识别的理性设计噬菌体鸡尾酒，结合对稳定性、给药途径和克服细胞内感染等挑战的优化策略，有望开发出高效、安全的抗都柏林沙门氏菌噬菌体产品，为牛群沙门氏菌病的防控和根除计划提供有力支持，最终惠及动物和人类健康。