《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》:Diet-Modulated Gut Phageome: A Novel Cross-Kingdom Framework for Understanding Host Homeostasis
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•总结了调节肠道病毒组及其功能的饮食机制•比较了通过病毒组调节肠道微生物群和代谢的策略•提出了基于肠道病毒组设计饮食以调节代谢的方案引言尽管细菌和真菌群落长期以来主导了肠道微生物组研究,但肠道病毒组(主要由噬菌体组成,约占 90%)正日益被认为是肠道生态系统的关键组成部分 (
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总结了调节肠道病毒组及其功能的饮食机制
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比较了通过病毒组调节肠道微生物群和代谢的策略
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提出了基于肠道病毒组设计饮食以调节代谢的方案
引言
尽管细菌和真菌群落长期以来主导了肠道微生物组研究,但肠道病毒组(主要由噬菌体组成,约占 90%)正日益被认为是肠道生态系统的关键组成部分 (Van Hul et al., 2024; Chica Cardenas et al., 2025)。通过裂解 - 溶原切换和水平基因转移,肠道病毒塑造微生物群落结构,并有助于宿主代谢和免疫稳态 (Cao et al., 2022)。最近的因果研究证实,肠道病毒组可通过 Th17 细胞分泌的 IL-22 独立于细菌组调节肠道碳水化合物处理 (Lin et al., 2026),表明病毒组充当的是一个活跃的调节层,而非被动的旁观者。
越来越多的证据将饮食成分确定为肠道病毒群落的关键环境调节因子 (Schulfer et al., 2020; Zhao & Wang, 2024)。从食品科学的角度来看,这种影响在多个相互关联的层面发挥作用。首先,特定的生物活性化合物如多酚、益生纤维和乳清蛋白调节噬菌体 - 细菌相互作用动态及溶原 - 裂解决策 (Co?kun et al., 2025; Boling et al., 2020; Cronin et al., 2018; Su et al., 2025)。其次,饮食通过新鲜农产品和发酵食品引入外源性病毒颗粒。这些颗粒可能短暂或稳定地定殖于居民病毒组 (J. W. Park et al., 2025; Jung et al., 2018)。第三,食品加工决定了这些传入噬菌体中有多少保持活性。热处理、发酵和包埋改变了携带在食品基质上或其中的病毒颗粒的稳定性和感染性,从而设定了实际到达肠道的感染性噬菌体剂量 (Johne et al., 2024; Costa et al., 2023)。
饮食 - 病毒组 - 代谢之间的联系已成为几篇近期综述的主题 (Zhao & Wang, 2024; Howard et al., 2024; Zeng C. et al., 2024; Chica Cardenas et al., 2025),这些综述主要编录了代谢疾病中的病毒组改变,并讨论了粪便病毒组移植的概念前景。本批判性叙述综述在两个对食品科学读者而言尚未充分发展的方向上拓展了这些贡献:对基质、加工和递送进行定量食品科学审视;以及一个全新的工程化噬菌体加靶向饮食(EP + TD)框架,该框架结合了溶原性噬菌体递送的代谢功能与精确匹配的膳食底物。我们假设饮食充当一个可调节的、依赖上下文的杠杆,调节肠道噬菌体组,并且这一轴可通过互补的精准饮食和工程化噬菌体策略在治疗上加以利用。讨论聚焦于噬菌体;真核肠道病毒、其他身体部位的病毒组以及针对人类致病病毒的抗病毒疗法不在我们的范围之内。
章节摘要
肠道病毒组:代谢和免疫调节的双重枢纽
肠道病毒组与多种代谢和免疫相关疾病的发作、进展及临床过程有关,包括代谢综合征 (MetS)、肥胖、2 型糖尿病 (T2D)、非酒精性脂肪肝 (NAFLD)、慢性肾脏病 (CKD)、炎症性肠病 (IBD)、类风湿性关节炎 (RA)、系统性红斑狼疮 (SLE) 及其他病理状况 (表 1) (de Jonge et al., 2022; Mangalea et al., 2021; B. Chen et al., 2023)。这些
饮食对肠道病毒组的调节
在本节中,我们总结了过去十年内发表的人类观察研究、饮食干预试验和受控动物实验的证据,优先考虑利用宏基因组病毒组分析以及建立饮食调节的病毒组改变与宿主表型或机制后果之间因果联系的研究 (Zeng C. et al., 2024)。病毒群落多样性高度动态,受饮食、健康状况等外在因素塑造,
针对病毒组的治疗策略
饮食通过长期和间接的方式重塑肠道病毒组,而针对病毒组的治疗旨在直接且迅速地重塑噬菌体组。这些策略的范围从全群落方法(如粪便病毒组移植)到日益精确的基于噬菌体的工具。
工程化噬菌体加靶向饮食 (EP + TD):原位功能恢复的概念框架
基于上述饮食干预和工程化噬菌体工具箱的互补作用,我们提出 EP + TD 作为一个概念框架。在详细说明其两大支柱之前,我们解决任何临床实现都必须面对的一个核心安全紧张关系。
解决工程化温和噬菌体的安全性悖论。 工程化温和噬菌体为肠道细菌的原位基因组编辑提供了一项有前景的策略,例如,精确插入代谢酶基因以
研究框架:从相关性到干预
上述针对病毒组的策略,从粪便病毒组移植到提出的 EP + TD 框架,都有一个共同的临床转化前提:设计严谨的研究方案,以在高度个体化的病毒背景下证明因果关系。将它们中的任何一个从临床前前景转化为经验证的干预措施,需要面对当前文献主要未解决的 两个实际挑战:(i) 样本量以及
未来方向与转化路线图
本文的综合将肠道噬菌体组定位为饮食 - 宿主代谢轴中的核心、可调节效应因子。要从概念框架过渡到临床现实,未来研究必须解决若干分层挑战,涵盖技术、机制和转化领域。
结论
首先,由噬菌体主导的肠道病毒组作为宿主代谢和免疫的重要调节因子,而非被动的旁观者。这得到了可重复的疾病相关特征以及细菌组独立途径的初步因果证据的支持,但尚待独立重复 (Lin et al., 2026)。其次,饮食代表了基于食品的干预的一个可行靶点,通过食品基质、特定
局限性
几个局限性限制了这些结论。首先,大部分支持机制和治疗证据源自小鼠 FVT 研究,在人类随机对照试验中验证有限。其次,病毒组分析方法尚未标准化,使跨研究比较和定量综合变得复杂。第三,EP + TD 框架是概念性的,并且如讨论所述,取决于安全限制(受控重新诱导、稳定整合、HGT 遏制和宿主
未引用参考文献
Chen et al., 2023; DeFilipp et al., 2019; Diard et al., 2017; Hyla et al., 2022; Kernbauer et al., 2014; Kimura et al., 2013; Lam et al., 2021; Li et al., 2025; Tun et al., 2024; Ungaro et al., 2019; Wang et al., 2024; Wang et al., 2025; Zeng et al., 2024.
利益声明
作者声明无利益冲突。
缩略语列表
| 缩略语 | 全称 |
|---|
| AMGs | 辅助代谢基因 |
| AMPs | 抗菌肽 |
| ARGs | 抗生素抗性基因 |
| AXOS | 阿拉伯木聚寡糖 |
| BRED | 电穿孔 DNA 的噬菌体重组工程 |
| CAZymes | 碳水化合物活性酶 |
| CKD | 慢性肾脏病 |
| CRISPR–Cas | 成簇规律间隔短回文重复序列 |
| dsDNA / ssDNA | 双链 / 单链 DNA |
| dsRNA / ssRNA | 双链 / 单链 RNA |
| EGFR | 表皮生长因子受体 |
|
作者声明
我们声明本手稿是原创的,此前未发表过,目前也未在其他地方考虑发表。
我们确认手稿已由所有署名作者阅读并批准,且没有其他符合作者资格但未列出的人。我们进一步确认手稿中列出的作者顺序已获我们所有人批准。
我们理解通讯作者是唯一的联系人
致谢
本工作得到中国国家自然科学基金委 (NSFC) 基金资助 (82522062);中国浙江省自然科学基金委 (ZJNSF) 基金资助 (LQN26C200014);国家重点研发计划 (项目:2025YFD1700102) 以及中国财政部和农业农村部中国农科院国家农业科技创新体系 (项目:CARS-41) 的支持。
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