人體內有著數量龐大的共生微生物，包括腸道細菌、病毒、真菌、古細菌和原生動物等。腸道病毒是腸道中數量最多的微生物，佔據著重要的地位。腸道病毒與腸道急慢性感染密切相關。目前對腸道病毒如何影響免疫系統，以及在人體健康與疾病中發揮作用的機制的認識還很不充分。本文就腸道病毒的分類、研究方法、與人體免疫系統和腸道其他微生物種群之間的關係進行總結，並對腸道病毒在炎症性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）的發生發展中的作用做了探討。
一、腸道病毒的種類和特性
病毒是一種個體微小，不具有完整細胞結構，隻含有單一核酸，必須在活細胞內寄生並以複製方式增殖的非細胞生物。人類每克糞便中約有1089個病毒樣顆粒（virus like particles，VLPs）。2003年Breitbart等首次使用鳥槍法檢測並發現了腸道中約有1200種病毒。人體腸道病毒組成複雜，包括真核病毒、原核病毒和內源性病毒，其中90%以上為原核病毒，即噬菌體（phage）。
1．原核病毒：
原核病毒專一感染細菌，2014年被美國國立衛生研究院列為對抗耐葯菌武器之一。腸道噬菌體種類豐富、數量巨大，數量約是腸道細菌的10倍。根據遺傳物質不同腸道噬菌體可分為dsDNA、ssDNA、dsRNA或ssRNA病毒；根據形態不同可分為有尾噬菌體、多面細菌病毒、絲狀噬菌體和多形性噬菌體。噬菌體可能會通過塑造腸道菌群的結構，進而影響人體健康。
2．真核病毒：
腸道記憶體在少量感染宿主細胞的真核病毒，主要包括ssRNA、ssDNA、dsDNA病毒和逆轉錄病毒等。真核病毒中的小RNA病毒科的腸道病毒屬，包括脊髓灰質炎病毒、柯薩奇病毒、埃可病毒等，可引起手足口病、皰疹性咽炎、無菌性腦膜炎等傳染病，帶來嚴重的公共衛生問題。
3．內源性病毒：
內源性病毒是宿主基因組上的內源性病毒元件，在腸道中大量存在。人內源性逆轉錄病毒（human endogenous retrovirus，HERV）佔人類基因組的5% ~ 8%，約有98 000個ERV元件和片段。這類病毒能整合到宿主染色體中，潛伏於宿主細胞內穩定地進行複製，逃避宿主免疫防禦，和宿主保持共生關係。
二、腸道病毒的研究方法
1．高通量測序：
二代測序技術極大促進了腸道病毒的發現和鑒定。但是，由於病毒存在極端多樣性、缺少保守序列、基因組小、相對核酸豐度低等特點，很難對腸道病毒有完整認識。早期對腸道病毒測序樣品（沒有經過任何病毒純化）進行鳥槍法測序，結果中絕大部分通常來自宿主細胞或細菌核酸。病毒基因組研究的流程主要包括病毒顆粒的分離純化，病毒核酸的提取、測序、分類、注釋，病毒基因組的組裝、相似性分析、新型病毒鑒定等。
2．腸道病毒研究的小鼠模型：
對一些致病性病毒，人們已經成功建立起了小鼠感染模型和體外細胞培養模型。例如，輪狀病毒（rotavirus）是最早被確定的引起病毒性腸胃炎的病原體之一，通過糞-口途徑傳播。1984年Offit等讓幼鼠口服接種靈長類輪狀病毒（simian SA11），並成功在小鼠胃腸道中檢測到病毒複製。該小鼠模型的小腸黏膜的組織病理學變化和體液免疫應答與輪狀病毒誘發的胃腸炎的特徵相同。此外，目前已經成功建立腸病毒71（enterovirus 71，EV71）、柯薩奇病毒等感染的小鼠模型。但是對於一些特異性感染人類的病毒，如諾如病毒，仍然缺乏較好的感染模型。
3．利用無菌小鼠和抗病毒成分研究腸道病毒：
無菌小鼠（germ-free mouse）是指不攜帶現有技術可以檢測到的微生物的小鼠。通過比較無菌動物和普通動物，以及給無菌動物接種特定微生物，可以研究特定微生物與宿主的相互作用。無菌小鼠目前主要用於研究腸道菌群，用於研究腸道病毒的相關報導還比較少。2014年Kernbauer等證明了小鼠諾如病毒（murine norovirus，MNV）感染無菌或抗生素處理的小鼠，能夠恢復腸道細胞形態和淋巴細胞的功能，抵消抗生素使用帶來的腸道損傷。這表明真核病毒具有維持腸道內穩態和增強黏膜免疫的能力，類似於共生細菌。
利用抗病毒成分清除腸道病毒，研究腸道共生病毒對腸道穩態的作用是另外一種研究思路。Yang等用葡聚糖硫酸酯鈉（dextran sulfate sodium，DSS）誘導小鼠結腸炎，與未經過處理的對照小鼠相比，服用抗病毒成分的小鼠結腸炎會更加嚴重，說明DSS誘導的結腸炎與腸道病毒的豐度和組成有關，該研究表明腸道病毒對腸道健康至關重要。
三、腸道病毒誘導的免疫反應
機體的免疫系統既要分清腸道中無害的共生微生物，又要能夠應對病原體的入侵。病毒的生命周期需要活細胞作為載體，因此，其與宿主之間的鬥爭一直存在。在漫長的進化過程中，病毒也進化出了各種機制，逃避來自宿主的識別與殺傷。
1．先天免疫模式識別受體對腸道病毒的識別與反應：
模式識別受體（PRRs）是一類存在於機體中的信號感受器，可以識別高度保守的微生物或者病原相關分子模式（MAMPs或者PAMPs），並啟動經典的先天免疫反應，包括膜結合的Toll樣受體（TLRs）、C-型凝集素受體（CLRs）調控胞外病毒的識別，以及胞質中介導胞內病毒識別的Nod樣受體（NLRs）、視黃酸誘導基因（retinoic acid inducible gene，RIG）-I樣受體（RLRs）和一些DNA感受器，它們對於機體維持有序的免疫監控具有重要作用。（1）TLRs調控胞外病毒的識別：TLRs是跨膜PRR，TLR家族包括人類中的TLR1-10和小鼠中的TLR1-9和TLR11-13。TLR3主要識別病毒dsRNA，TLR7/8識別病毒ssRNA，TLR9識別細菌或病毒dsDNA中未甲基化的CpG基序。TLR2、TLR9也被報導參與可以感染腸道的皰疹病毒的識別。（2）胞質模式識別受體介導胞內病毒識別：RLRs是RNA識別受體，與MDA5（melanoma differentiation associated gene-5）和LGP2（laboratory of genetics and physiology 2）是RNA識別受體的三大成員。RIG-I和MDA5在輪狀病毒的先天免疫反應中發揮重要作用。
NLRs不僅識別細菌配體，還識別病毒，激活炎性小體，同時還調節其他病毒識別途徑。NLRP6主要在腸上皮細胞（IEC）中表達，缺乏NLRP6的小鼠不能控制胃腸道中腦心肌炎病毒（EMCV）或諾如病毒的複製。此外，在腸道IEC中特異性表達的NLRP9b通過RNA解旋酶Dhx9間接識別來自輪狀病毒的短dsRNA，導致活性IL-18的釋放以及感染細胞的凋亡，限制輪狀病毒的複製。
2．腸道病毒誘導的免疫逃逸：
腸道病毒能夠通過一些機制抵抗宿主的免疫殺傷。（1）干擾模式識別受體對分子模式的識別。人巨細胞病毒（HCMV）和單純皰疹病毒（HSV-1）可靶向作用於IFI16，使宿主的天然免疫反應無法引發。（2）影響信號通路上遊的接頭分子：病毒感染的過程中，TLRs信號通路中的接頭分子β干擾素TIR結構域銜接蛋白會被EV71編碼的蛋白切割，抑製下遊Ⅰ型干擾素表達。（3）影響通路下遊核轉錄因子功能：部分病毒作用於目標蛋白，使宿主的泛素化系統將其降解，如輪狀病毒編碼的蛋白能使宿主泛素化系統降解IRF3，從而逃避宿主的天然免疫。
四、腸道病毒和
腸道其他微生物的關係
腸道病毒與宿主和共生在腸道的其他微生物具有密切的功能和遺傳關係。
1．腸道細菌促進腸道病毒感染：
主要包括兩種途徑，第1種是通過提高病毒與靶細胞受體的結合能力。Kuss等證明，細菌表面的脂多糖（LPS）或其他N-乙醯氨基葡糖可以促進病毒感染。另一種是通過抑製宿主的抗病毒免疫。Kane等發現小鼠乳腺腫瘤病毒（MMTV）藉助腸道細菌依賴的宿主IL-10分泌，促進病毒感染。
2．腸道共生菌抑製腸道病毒的感染：
機體的共生微生物群可以在對抗腸道病毒的過程中發揮作用，如無菌小鼠更容易感染柯薩奇病毒，感染後死亡率增加。
3．腸道寄生蟲對腸道病毒的影響：
小鼠的寄生蟲感染抑製腸道抗病毒CD8+ T細胞對MNV的反應，這種效應與腸道微生物群其他成員不同。
腸道病毒與腸道其他微生物的關係是複雜而辯證的，有益的腸道病毒是維持機體穩態的重要因素。由於腸道病毒感染特性及腸道各分段的細菌組分不同，簡單把腸道分成兩段得出的結論不夠精確，需要細化不同節段腸道，深入研究具體的某些腸道菌及其代謝物對病毒感染的作用。
五、腸道病毒與IBD的關係
1．IBD患者的腸道病毒組變化：
腸道病毒和IBD之間有著密不可分的聯繫。Lepage等發現克羅恩病（Crohn′s disease，CD）患者結腸組織活檢樣本中噬菌體病毒粒子較健康人顯著增加，CD患者有更高的噬菌體豐度。
基於病毒組測序的研究顯示CD患者的腸道病毒組與疾病狀態和治療相關。雖然個體差異和樣本來源對病毒組的影響大於CD的影響，但也發現CD患者病毒組中的病毒比健康人更多，新診斷患者糞便和活檢組織中病毒的多樣性高於複發患者。目前尚不清楚細菌豐度的下降、噬菌體豐度的增加與IBD發病的關係。CD和潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）患者的病毒組中雖然有一些共有病毒，但也有一些獨特的疾病相關噬菌體，如乳球菌、乳酸桿菌、梭菌、腸球菌和鏈球菌的噬菌體。
IBD患者比健康個體攜帶更多的哺乳動物病毒和人類病原體，在IBD患者病毒組中還發現了人內源性逆轉錄病毒（HERV）。HERV蛋白的表達與炎症反應有關，在感染皰疹病毒的IBD患者中，HERV的表達量更高。這種關聯對IBD的意義尚不清楚，但感染其他病毒可能會引發HERV的表達。
2．遺傳與腸道病毒的相互作用：
腸道病毒與慢性胃腸道炎症反應有關的最直接的的證據來自小鼠研究。Atg16L1突變的小鼠發育正常，但諾如病毒的感染會誘發Atg16L1突變小鼠的腸道疾病。單獨感染病毒或隻攜帶疾病易感基因都不會造成疾病，揭示了病毒和易感基因的相互作用在IBD疾病進程中發揮了重要作用。
Funke等發現，CD患者迴腸黏膜組織中，針對病毒的先天模式識別受體RIG-I相對UC患者顯著下調，這可能引起先天黏膜免疫反應的改變。此外，有文獻報導NOD2的突變也與CD的易感性有關，提示腸道病毒可能通過先天免疫中的模式識別受體參與IBD疾病的發生與發展。
3．Epstein-Barr病毒（EBV）和巨細胞病毒（CMV）等腸道病毒與IBD的關係：
EBV與CMV感染通常發生在兒童時期，健康人感染EBV和CMV後一般無癥狀，但它們會在感染細胞中終生潛伏。研究人員已經發現了EBV、CMV與IBD之間有著清晰的聯繫。Yoshino等在30例UC患者中，發現有17例患者的結腸黏膜可以檢測到CMV。2013年Dimitroulia等發現IBD患者的腸道組織中存在EBV，以及抗病毒治療對IBD有效。2014年歐洲克羅恩病和結腸炎組織（European Crohn′s and Colitis Organisation，ECCO）指出，對激素耐葯的重度IBD患者，應該檢測是否合併CMV感染。但是，病毒感染與IBD之間的關係仍然不明確，有待探討。
六、展望
在腸道病毒組研究領域，還存在著一些關鍵挑戰。
首先，對多因素相互作用的研究存在困難。腸道病毒組研究中，人們面對的常常是非線性相關的問題，又由於對病毒了解不夠全面，實際的研究工作很難正確把握。只有將腸道病毒宿主的遺傳因素、腸道微生物組和病毒感染能力進行綜合考量，才會得到更清楚的認識。
其次，腸道病毒的發現和鑒定也面臨著挑戰。由於病毒的極端多樣性，病毒之間不存在類似於細菌16S rRNA基因的保守序列，不同病毒序列之間差異性極大，這導致病毒參考資料庫的缺乏。再者，在微生物組的宏基因組測序中，來自病毒基因組的核酸序列所佔比例非常小，這是因為大多數病毒的基因組太小，當病毒數量較少時更難獲得較為完整的序列。
然而，腸道病毒組研究領域中存在著大量的機遇，近期的研究提示，針對物種間相互作用的靶向治療很有前景。例如，一些腸道病毒可能通過提供免疫調節信號而使宿主受益，而有益的人類腸道病毒的發現可以為糞便移植療法提供新的支持。相信在不久的未來，腸道病毒組的研究將會給人類帶來更大的福祉。
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