噬菌体有望治疗酒精性肝病

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来源：陈露

2024-07-16 09:01:16

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核心提示：研究结果将溶细胞性粪肠球菌与酒精性肝炎患者更严重的临床结果和更高的死亡率联系起来，发现噬菌体可以特异性地靶向溶细胞的粪肠杆菌，这为精确编辑肠道微生物群提供了一种方法。

2019年11月13日，加州大学圣地亚哥分校医学系Bernd Schnabl团队和克雷格文特研究所Derrick E. Fouts 团队在期刊《Nature》上在线发表题为“ Bacteriophage targeting of gut bacterium attenuates alcoholic liver disease”的研究性文章。通过实验证明了粪肠球菌(Enterococcus faecalis)分泌的一种双亚基外毒素溶胞素是导致肝细胞死亡和肝损伤的原因。并研究了针对溶细胞粪肠杆菌的噬菌体的治疗效果，发现噬菌体可以特异性地靶向溶细胞的粪肠杆菌，减少肝脏中的细胞溶解素，利用人源化小鼠，从酒精性肝炎患者的粪便中定植细菌，研究了针对溶细胞粪肠杆菌的噬菌体的治疗效果，发现这些噬菌体可以减少肝脏中的细胞溶解素，并消除人源化小鼠的乙醇诱导的肝脏疾病。研究结果将溶细胞性粪肠球菌与酒精性肝炎患者更严重的临床结果和更高的死亡率联系起来，发现噬菌体可以特异性地靶向溶细胞的粪肠杆菌，这为精确编辑肠道微生物群提供了一种方法。

酒精使用障碍引起的慢性肝病显著增加了全球疾病负担和死亡率。酒精性肝炎是一种严重且危及生命的酒精相关肝脏疾病。肠道微生物群在小鼠中促进乙醇诱导的肝脏疾病，但对负责这一过程的微生物因素知之甚少。本研究发现，粪肠球菌(Enterococcus faecalis)分泌的一种双亚基外毒素溶胞素是导致肝细胞死亡和肝损伤的原因。

1. 溶细胞素与死亡率增加有关

（a）16S核糖体RNA (rRNA)基因测序发现，与没有酒精使用障碍的受试者(对照组)相比，酒精使用障碍患者和酒精性肝炎患者的粪便微生物群组成存在差异。酒精性肝炎患者中肠球菌的比例增加:在这些患者中，5.59%的粪便细菌是肠球菌，约80%的酒精性肝炎患者粪便中粪肠杆菌呈阳性。

（b）胞溶素是一种细菌外毒素，对革兰氏阳性和阴性菌具有裂解活性，其生物活性形式包含修饰肽：CylLL 和CylLS ，分别由两个独立的基因:cyll和cyls编码。在30%的酒精性肝炎患者的粪便样本中检测到cyll和cyls基因组DNA(细胞溶素阳性)。重要的是，89%的溶细胞素阳性酒精性肝炎患者在入院180天内死亡，而溶细胞素阴性患者只有3.8%。

（c）单因素logistic和Cox回归分析，发现溶细胞素是酒精性肝炎患者死亡率的独立预测因子。

（d）对93株粪肠杆菌分离株的全基因组测序显示，来自酒精性肝炎患者的溶细胞素阳性粪肠杆菌具有广泛的系统发育多样性，这表明溶细胞素的产生是粪肠杆菌分离株的一个可变特征，溶细胞素携带在可移动的遗传元件中，包括染色体编码的致病性岛和质粒。

2. 溶细胞素与酒精性肝病

（a）与对照小鼠相比，用溶细胞粪肠杆菌灌胃后用乙醇喂养的小鼠出现了更严重的肝损伤，丙氨酸转氨酶(ALT)水平更高，肝脂肪变性增加。非溶性粪肠杆菌灌胃后再喂乙醇的小鼠，与先给粪肠杆菌灌胃后再喂乙醇的小鼠相比，乙醇诱导的肝损伤、脂肪变性和炎症明显减少。

(b)在给予粪肠杆菌毒力的小鼠肝脏中，CYLLs显著增加，而未给予粪肠杆菌毒力或给予无毒力粪肠杆菌的小鼠并未增加。给予溶细胞或非溶细胞粪肠杆菌的乙醇喂养小鼠肝脏中，粪肠杆菌培养呈阳性，但对照组检测不到，表明乙醇诱导的肠道屏障变化对于溶细胞粪肠杆菌从肠道转移到肝脏是必要的。乙醇喂养的小鼠肠道通透性增加，但这与慢性乙醇给药后灌胃溶细胞或非溶细胞的粪肠杆菌无关，表明溶细胞素不影响肠道屏障功能。

(d)用两名细胞溶解素阳性患者的粪便定植的无菌小鼠，出现了更严重的乙醇诱导的肝损伤、脂肪变性、炎症和纤维化，减少了小鼠的生存时间，并增加了乙醇给药后溶细胞粪肠杆菌向肝脏的易位。

(e)从喂食乙醇或对照饮食的小鼠中分离出肝细胞，并用CylLL和CylLS刺激它们，发现与用载体或仅用一个亚基孵育的肝细胞相比，用两个溶细胞素亚基孵育的原代小鼠肝细胞导致细胞死亡的剂量依赖性增加。从乙醇喂养的小鼠中分离出肝细胞，然后用乙醇孵育，细胞溶解素诱导的肝细胞死亡水平未增加，这表明细胞溶解素诱导的肝细胞死亡与乙醇无关。溶细胞素的细胞毒作用可能是通过孔的形成介导的，从而导致细胞裂解。

3. 噬菌体治疗肝病

该噬菌体可以裂解从小鼠中分离出来的粪肠杆菌。用靶向粪肠杆菌的噬菌体灌胃小鼠在慢性乙醇喂养后肝损伤、脂肪变性和炎症程度较轻，噬菌体显著降低肝脏溶细胞素水平以及肠球菌粪便数量，而不影响粪便微生物组的总体组成、肠道吸收或乙醇的肝脏代谢。

从污水中分离出患者体内抗非溶细胞性粪肠杆菌的噬菌体，与对照噬菌体相比，这些噬菌体没有减少乙醇诱导的肝脏疾病的特征，尽管减少了粪便肠球菌，证明了噬菌体治疗的效果是通过靶向溶细胞素阳性的粪肠杆菌而不是减少溶细胞素阴性的粪肠杆菌而发生的。结果表明，用裂解噬菌体治疗可以选择性地减轻人源化小鼠由溶细胞素阳性粪肠杆菌引起的乙醇诱导的肝脏疾病。