动物寄生性线虫是寄生于人和动物体内的一类寄生虫，它们通过抢夺宿主营养物质、破坏宿主组织、释放有毒物质(如排泄分泌抗原)等行为，引起宿主动物出现营养不良、贫血，组织器官病变，过敏反应，甚至死亡^[1]。相较这些寄生虫，动物共生菌则是一群生活于人和动物表面或组织器官内的细菌群体，它们与宿主和寄生虫等互惠共生、协同进化、相互依赖、相互影响，并在宿主和寄生虫的生长、营养、免疫系统发育及生殖等方面具有重要的作用^[2-4]。尽管如此，人们主要聚焦于宿主与共生微生物间相互关系的研究，而对宿主寄生虫与其共生菌间关系的研究却十分有限。实际上，动物寄生性线虫尤其是肠道寄生性线虫与其宿主共生菌关系密切^[5]，二者间已形成了一个较为复杂的生态位关系，这种关系不仅影响了线虫的感染过程，而且还直接或间接地调控了宿主肠道的健康和稳态^[5-8]。研究表明，动物寄生性线虫感染可以改变宿主肠道共生菌种类和丰度，触发宿主菌群失调和炎症性疾病；反之，宿主肠道共生菌也可以改变肠道寄生性线虫的定植、繁殖及致病性，进而实现“寄生-互惠”关系^{[6, 9]}。但目前关于动物寄生性线虫及其共生菌的关系研究因试验目的、实验技术、宿主与寄生性线虫种类不同等因素影响仍较为零散，缺乏系统性概述。为此，本文拟结合现有文献知识，对动物寄生性线虫与其共生菌关系研究现状进行简述，以期增加人们对该领域的认识和了解，并为发现新的寄生虫疾病干预措施提供信息参考。

1 动物寄生性线虫与共生菌相互关系

2009年，Jackson等^[10]提出在脊椎动物肠道原核生物与其寄生的真核生物共存的数亿年间，两个群体彼此相互作用，协同进化，共同塑造了彼此间特有且相互关联的生理、行为和生态位表型。结果表明，胃肠道线虫与宿主肠道共生菌具有调节宿主免疫和维护肠道稳态的作用(表 1)。研究表明，寄生性线虫可能改变和维持宿主肠道共生菌的数量，进而调控宿主肠道稳态的平衡；与此同时，一些肠道病原菌也会因其肠道寄生性线虫的存在而“失去”其原有的宿主致病性^[23-27]。例如，小鼠多形螺旋线虫(Heligmosomoides polygyrus)的寄生可增加乳酸菌属细菌的数量以加固宿主肠道稳态，同时乳酸菌属细菌的增加又可以促进小鼠多形螺旋线虫的肠道定植^[28]。随着近年来测序技术、生物信息学技术的发展，这一有趣现象潜在生物学意义开始逐渐被大家所关注和重视，同时相关研究也将人们对动物寄生性线虫与其共生菌群相互关系的认识和了解提升到了一个新的高度。

1.1 营养互济关系

众所周知，动物寄生性线虫以宿主营养为生，相较其祖先，虫体已经丢失了许多重要营养功能(如消化酶和代谢通路)^[29]；然而有趣的是，部分动物寄生性线虫甚至还表现出对宿主肠道共生菌独有的依赖性。以动物寄生性线虫的一类重要代表——丝虫为例，该线虫主要由吸血昆虫传播，其成虫寄生于人和其他动物体的淋巴系统、皮下组织、腹腔、胸腔等部位，可造成严重的人类健康与公共卫生威胁。沃尔巴克体(Wolbachia)是在丝虫体内一类重要共生菌。研究表明，丝虫为沃尔巴克体提供了生长所需的各类氨基酸^[30]；基因组和代谢组证据更是显示，丝虫沃尔巴克体缺失编码多种糖酵解酶的基因以及糖酵解终产物丙酮酸的代谢途径^[31-32]，这使得丝虫沃尔巴克体不得不依赖虫体完成其能量代谢过程。另外，Ioaninidis等^[33]证实，马来丝虫沃尔巴克体有227个基因和10.6%基因组片段水平转移到丝虫体内，且保持高度的序列相似性；功能注释显示，这些基因或片段与糖类、氨基酸和脂肪酸代谢相关。研究人员推测两者相同功能蛋白的表达增强了彼此间的营养代谢和补偿功能，促进了沃尔巴克体生长和发育。另一方面，相对丝虫，其共生菌沃尔巴克体同样保留了一些丝虫缺少的代谢途径，如产生维生素辅助因子、嘌呤和血红素(wMel的完整糖酵解过程)等的代谢途径。这些代谢物质弥补了丝虫因缺失或部分缺失该类物质生物合成途径而无法维持其生命活动的不足。但并非每一种丝虫都如此，比如罗阿丝虫(Loa loa)^[34]。该丝虫寄生在人的皮下结缔组织，但其并不会因为缺少沃尔巴克体而影响代谢合成或运输能力，这也从侧面表明沃尔巴克体在丝虫中的生物学作用要比传统认为的微妙，同时该发现也暗示从基因组角度研究得到的共生结论还需与生物学、代谢组学等研究相互验证。

1.2 免疫互作关系

动物寄生性线虫感染往往伴随着宿主菌群失调和炎症性疾病，这一过程体现了宿主-寄生虫-肠道共生菌三者间的“寄生-互惠”关系^{[9-10, 27, 35-36]}。例如在牛丝虫(Onchocerca ochengi)的研究中，研究人员发现，该虫沃尔巴克体可以招募宿主中性粒细胞，干扰嗜酸性粒细胞的脱粒作用，避免了宿主免疫细胞和细胞因子对虫体的杀伤作用^[37]。此发现证实沃尔巴克体可以通过一种防御性“互惠互生”，转移效应细胞触发的免疫反应，从而有利于虫体在宿主内长期。此外，研究人员还发现，在鼠鞭虫(Trichuris muris)慢性感染过程中，虫体周围会逐渐形成一个“核心”菌群；当再感染时，这些“核心”菌群则表现出对鼠鞭虫卵明显的发育抑制现象，暗示鼠鞭虫首次感染对宿主肠道菌群的改变，不太适合虫卵的孵化。在体外条件，用感染动物的肠道内容物培养虫卵，其孵化率明显低于未感染的试验组，同样证实感染后的微生物群不利于虫卵的孵化。为了证实这种效应来自宿主肠道微生物群的变化，而非宿主免疫反应，研究人员使用免疫缺陷小鼠模型重复了上述感染过程，证实小鼠再次感染时，其线虫卵的孵化率会显著减低^[38-39]。总之，这些数据表明，寄生虫有一种潜在的“群体控制”机制，即操纵宿主微生物群产生了一个不利于再次感染的环境，这或许确保了虫体在长期感染的个体中能持续存在。

1.3 生态位效应

动物寄生性线虫大多寄居于宿主胃肠道，这些寄生虫不仅可以影响黏液的产生和上皮细胞的紧密连接，而且可以改变肠道的物理屏障，影响宿主共生菌生态位环境，进而调节菌群数量或相对丰度(表 2)。众所周知，肠道黏液层是肠道寄生虫-共生菌相互作用的重要场所，其内寄居着大量肠道共生菌^[40-45]。研究发现，动物寄生性线虫可以通过介导Ⅱ型辅助T细胞(Th2)，刺激白细胞介素13(IL-13)和白细胞介素22(IL-22)等细胞因子的分泌，促使杯状细胞的增殖和增生，增加肠道黏液的分泌；而黏液量的变化可直接改变肠道共生菌(特别是以黏液中碳水化合物为碳源的拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门)对营养物质的利用，从而影响它们的迁移及其在肠道上皮细胞的附着^{[11, 43-46]}。例如，当猪鞭虫(Trichuris suis)和鼠鞭虫(Trichuris muris)感染后，宿主猪和小鼠肠道内的共生菌均呈现以黏菌属(Mucispirillum)为主的菌群增加现象^{[43, 47-48]}。尽管如此，目前对于寄生性线虫如何影响宿主肠道共生菌的作用机制仍尚未明确。

此外，Hayes等^[39]还发现，在小鼠鞭虫的慢性感染模型中，鼠鞭虫可以建立一个较明显依赖小鼠肠道菌群的生态位环境，且该生态位环境与宿主免疫应答调节一致。例如，在鼠鞭虫生长发育过程中，虫卵或虫体会展现出对部分细菌极大的依赖性，即只有虫卵或虫体与菌体接触，才能确保其后续良好的发育。研究证实，这些相关菌群不仅包含肠道大肠杆菌，还涉及金黄色葡萄杆菌、鼠伤寒杆菌、铜绿假单胞菌等有害细菌。进一步的研究发现，鼠鞭虫幼虫可以从宿主肠道中选择和维持适合自身的细菌，而形成了一个“核心”菌群。该菌群虽与鞭虫成虫居住的小鼠肠道菌群的主要菌类相似，但是“核心”菌群的组成和结构更为多样化。比如，与非感染组相比，鼠鞭虫幼虫感染组约9%的“核心”菌群是变形杆菌，其数量为成虫感染组的13倍、非感染组的31倍^[38]。变形杆菌是一类兼性厌氧菌，可以消耗宿主肠道内的氧气，从而为专性厌氧菌和鼠鞭虫幼虫提供了一个有利的生存环境。这种选择性形成的菌群(如变形杆菌)有别于宿主原有微生物组成，但却可能是寄生虫生长发育所必须的，因而证实了体外使用广谱抗生素可以显著降低寄生幼虫的存活率事实。此外，研究人员借助“无菌小鼠-鼠鞭虫”感染模型，发现无菌小鼠可以免受虫体感染，进而支持了上述“核心”菌群是鼠鞭虫整个生活史发育过程不可缺少因素的结论^[38]。尽管如此，鼠鞭虫是被动地获得其自身的微生物群，还是主动地选择具有特定功能的菌群来促进其在脊椎动物宿主中的生存，仍有待试验确证。或许未来使用相关细菌单一定植无菌小鼠试验，结合鼠鞭虫慢性感染模型，为上述研究提供了一个独特的思路和研究视角。

同样，在粪类圆线虫(Strongyloides stercoralis)生活史周期中，由于虫体存在自由生和寄生两个不同发育阶段，因此虫体可能接触不同生态位的细菌。基于此，研究人员分别使用成虫和感染性三期幼虫(infective third-stage larvae, iL3s)与三组不同环境(粪便/肠道、皮肤、环境/其他情况)来源的典型细菌进行共培养。结果显示，不同发育阶段的粪类圆线虫对其周围细菌的反应也不尽相同。比如，在成虫阶段，粪类圆线虫所需的微生物由粪便“核心”细菌组成，同时虫体表现出对大多数细菌强烈的敏感性；而在iL3s阶段，粪类圆线虫却仅对一小部分环境细菌有特殊的吸引力^[49]。另外，研究还发现，细菌可以作为线虫的关键化学感觉信号，引导虫体完成其生活史的不同发育阶段，这为寄生线虫与其共生菌的互作关系研究提供了重要依据。

2 动物寄生性线虫“内在”共生菌

相对动物寄生性线虫外在共生菌，其体内也存在大量共生细菌。研究表明，草食动物捻转血矛线虫(Haemonchus contortus)虫体内含有大量菌群，这些细菌大多存在于雌性成虫的肠道、子宫和虫卵^[40]。借助Strc493探针技术，研究人员发现虫体子宫远端主要以Weissella和Leuconostoc细菌富集为主。同时，在捻转血矛线虫虫体生活史的各个阶段，研究人员也发现这两种菌属序列，进而揭示了它们可能的垂直传播方式。另外，在动物丝虫的发育过程中，其“内在”共生菌沃尔巴克体的数量会在丝虫感染的第一周到一个月内急剧上升，而该时期恰好又是丝虫生命周期中表现最为活跃的时期^[60]，因此提示沃尔巴克体与丝虫除了营养互济外，还可能存在某些重要的共生关系。尽管如此，目前有关动物寄生性线虫内在共生菌的研究仍相对较少，这或许与人们对此类共生菌的关注度有关，但是随着测序和组织定位技术的发展，后期运用宏基因组和荧光原位杂交技术探求线虫与其“内在”共生菌，将有助于发现和认清它们真实的角色，以便能更好地了解它们间的互作关系。

3 动物寄生性线虫共生菌的生物学利用

鉴于上述动物寄生性线虫与其共生菌间的特殊关系，部分研究人员已开始利用改造共生菌，亦或者是破坏线虫-共生菌相互作用等方法来对重要动物寄生性线虫进行生物防控，且部分研究成果已被生产和初步应用。

3.1 共生菌靶向药物

以丝虫病为例，全球多个研究队伍(如利物浦热带医学院抗沃尔巴克体学术联盟)长期致力于沃尔巴克体靶向药物的筛选工作，以期破坏该菌与丝虫互惠互利关系，实现对该病有效治疗。截至目前，已有超过200万个小分子被筛选、鉴定用于靶向作用沃尔巴克体，从而达到治疗作用。例如，以5′-氨基酮戊酸脱水酶(ALAD)为靶点发现的多种药物可以阻碍血红素合成，亦或抑制血红素生物合成酶活性，从而导致虫体不孕，虫体运动力和生存力降低^[61-65]。另外，丙酮酸激酶(PK)作为糖酵解和糖异生途径的关键酶，其催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP转化为丙酮酸和ATP，但在马来丝虫沃尔巴克体中取而代之的是丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)，该酶与布氏锥虫、溶组织内阿米巴和贾第虫等多种原虫的PPDK同源^[66]。Saidin等^[67](2017)鉴定和筛选了10种PPDK和糖酵解酶抑制化合物，并证实它们均可干扰原虫PPDK活性，导致虫体代谢紊乱，进而影响其存活，是马来丝虫沃尔巴克体靶向抑制剂研发的理想候选分子。目前强力霉素(属于四环素类抗生素)因其兼具靶向清除沃尔巴克体的作用而被用于人的临床丝虫感染治疗^[68-69]。同样，药物ABBV-4083因其具有选择性的抗沃尔巴克体能力而被选为犬恶丝虫和盘尾丝虫病治疗候选药物，进行临床前试验；截至2020年，ABBV-4083已完成剂量递增Ⅰ期临床研究，并正在推进盘尾丝虫病患者Ⅱ期验证临床试验^{[65, 70-71]}。

3.2 “感染性”共生工程细菌

随着基因工程技术的日新月异，研究人员认为将共生菌作为药物传递载体，利用其与宿主和寄生虫线虫的相互关系，靶向给药物，是一种理想的精准给药途径。事实证明，在治疗肿瘤方面，研究人员利用大肠杆菌搭载多种抗癌药物进行治疗，较传统给药方式效果显著^[72-75]。在防控动物线虫病方面，Hogan等^[12]已尝试使用绿色荧光蛋白(GFP)标记大肠杆菌饲喂捻转血矛线虫和蛇形毛圆线虫，并评估该外源菌在两种线虫肠道内的驻留时间以及菌体的异源基因表达潜力。结果显示，GFP标记大肠杆菌能稳定定植于虫体的咽部和肠道，这为后续开发以大肠杆菌工程菌为载体，搭载抗寄生虫药物，防控动物寄生线虫感染提供了理论支撑。

4 展望

迄今，有关动物寄生性线虫与宿主及虫体共生菌的相互作用研究仍十分有限，且大多局限于丝虫，因此对于具有重大社会经济意义的关键寄生虫及其共生菌群的知识亟待更新和完善。近年来，随着微生物组学、生物信息学、分子寄生虫学等多学科的不断发展，解析动物寄生性线虫与其共生微生物间结构、功能、互作关系，从而建立对两者间基本生物学的认识，显得尤其重要。因此，利用16S和宏基因组测序对具有重要医学和兽医意义的动物寄生性线虫进行共生微生物群落测定，并结合不同宿主和地理位置的线虫生态位“核心”菌群信息，以及“核心”菌群的蛋白质组和代谢组的研究结果，以期更好地理解动物寄生性线虫共生菌在单个线虫生物学和生理学中可能发挥的作用。最后，借助动物(含无菌动物)感染回归试验，对寄生虫感染宿主的定性/定量比较分析，明确寄生虫外在共生菌以及虫体器官和组织“内在”共生菌的生物学功能及其与虫体的互作关系，这将为后期目标菌改造，研发全新的、不依赖抗生素的动物寄生性线虫控制工程益生菌或杀菌噬菌体等提供理论基础和应用可能。