噬菌体治疗糖尿病足大有可为

by 齐云龙

一、引言

糖尿病足是糖尿病最可怕的并发症之一，其特征是多种病理并发症，例如足部溃疡，经常被细菌感染。

糖尿病足溃疡（Diabetic Foot Ulcers, DFUs）是糖尿病患者常见的并发症之一，具有高发病率、高致残率和高致死率的特点。传统治疗方法面临诸多挑战，如抗生素耐药性和治疗效果有限等。

DFU 每年影响多达 2610 万人，糖尿病患者终生足部溃疡的发病率估计为 19% 至34%。DFU 是糖尿病患者中近 90% 截肢的诱因。慢性、不愈合的糖尿病足溃疡 ，截肢的发病率很高。这种病带来了巨大的经济和健康负担，以及对资源的重大消耗，仅在美国和英国每年就花费数十亿美元。

糖尿病足溃疡 (DFU)、腿部静脉溃疡 (VLU) 和压疮相关的慢性伤口是医疗保健和经济的主要负担。据估计，2022年英国用于治疗慢性伤口患者的支出为88.3亿英镑，美国为1450亿美元。随着人口老龄化，这些数字预计还会上升。慢性伤口非常难以治疗，患者通常需要持续治疗，包括长期住院。尽管现代和个性化药物取得了进步，但许多慢性伤口进一步退化成为无法愈合的慢性伤口，并且由于入侵的机会性微生物的存在而进一步加剧。感染会迅速进展并侵入更深的组织，并增加坏死组织的分布，导致 15%–27% 的慢性伤口患者需要截肢。截肢确实可以使预期寿命延长长达 2 年，但据估计，只有 56% 的患者在初次出现症状后能够存活超过 5 年。这些令人震惊的数字凸显了对能够有效对抗慢性伤口感染的新技术和智能敷料的需求。

近年来，噬菌体疗法作为一种新型的生物治疗方法，在治疗糖尿病足感染中展现出巨大的潜力和广阔的应用前景。

二、噬菌体治疗是什么原理？

糖尿病足溃疡常与多重耐药菌感染相关,可能是由革兰阳性菌如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肠球菌属和链球菌属所致,也可能是由革兰阴性菌如铜绿假单胞菌属、大肠杆菌、肠杆菌属（如肺炎克雷伯菌）、鲍曼不动杆菌、柑橘杆菌属、梭菌属、链球菌属、拟动物菌属和梭状芽胞杆菌属所导致。其中金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌是最常见的病原体。这些微生物易形成生物膜，导致抗生素治疗效果不佳，甚至产生耐药性。目前对于慢性感染的标准治疗是进行创面的外科清创，使用抗菌剂管理感染，实施血管重建手术，以及创面的减压。然而在耐药菌存在的情况下，治疗效果并不乐观。

噬菌体作为细菌的天然敌人，能够特异性地感染并裂解宿主细菌，为糖尿病足感染的治疗提供了新的思路。另外，将噬菌体混合物与抗生素配合是另一种提高治疗效果的可行性方法。

噬菌体是地球上最丰富的生物实体，只要有细菌，就可以找到噬菌体，它们只攻击特定类型的细菌而不伤害人体细胞，从而实现精准治疗细菌感染，同时避免对人体正常细胞造成损害。

噬菌体治疗糖尿病足的机制包括：

1. 特异性裂解细菌

噬菌体通过识别并结合到宿主细菌表面的特异性受体上，注入其遗传物质并利用细菌的代谢机制复制自身，最终导致细菌裂解死亡。这种特异性使得噬菌体能够精准打击目标细菌，减少对正常微生物群落的干扰。

2. 破坏生物膜

糖尿病足溃疡中的微生物常形成生物膜，增强其对抗生素的抵抗能力。噬菌体不仅能够裂解生物膜内的细菌，还能通过释放酶类降解生物膜基质，从而提高抗生素的渗透性和有效性。

3. 免疫调节作用

部分噬菌体能够调节宿主的免疫反应，促进炎症消退和组织修复。例如，某些噬菌体能够刺激巨噬细胞和自然杀伤细胞，增强宿主的抗菌能力。

三、噬菌体治疗的方法是怎样的？

一般来说，噬菌体可以静脉内或局部给药;后一种选择可以直接进入隐藏在免疫系统之外的慢性伤口细菌感染。此外，它是最具成本效益、最安全、最方便的噬菌体递送途径。可通过直接滴注、包埋在水凝胶中或浸渍敷料进行局部应用。

噬菌体治疗浅表性伤口的基本流程如下：

3.1 微生物菌株分离和鉴定

3.2 特异性噬菌体/噬菌体的选择

从可用的噬菌体混合物和/或实验室集合中筛选合适的噬菌体制剂。适当的噬菌体制剂是包括与所检查的微生物菌株相同的细菌属具有特异性的噬菌体的制剂，且有一定滴度，一般应为 10⁷ pfu/mL 或更高，则可以使用噬菌体制剂进行噬菌体治疗。

3.3 制作噬菌体治疗准备

噬菌体治疗的成功取决于糖尿病溃疡中传染源/病原体的种类，因此噬菌体制剂或噬菌体制剂混合物最好单独制备。

1. 在葡萄球菌或肠球菌单核感染的情况下，选择显示所检查菌株的最佳裂解和最高滴度的噬菌体。使用层流柜将所选噬菌体制备物密封到 10 mL 等分试样的无菌小瓶中。一个小瓶用于处理中的一次性使用，以避免污染。将小瓶在 37 °C 下孵育 24 小时以控制制剂的无菌性。如果变得浑浊，请不要使用制剂！

2. 在由铜绿假单胞菌或其他革兰氏阴性菌引起的单一感染的情况下，尝试制作由 2-3 个活性噬菌体组成的噬菌体混合物。使用层流柜制备噬菌体混合物。使用无菌 SM 缓冲液均衡噬菌体制剂的滴度并混合噬菌体。将混合物密封到 10 mL 等分试样的无菌样品瓶中。一个小瓶用于处理中的一次性使用，以避免污染。将等分试样在 37 °C 下孵育 24 小时以控制制备的无菌性。如果变得浑浊，请不要使用制剂！

3. 在混合感染的情况下，按照规定制备由活性噬菌体组成的噬菌体混合物。

3.4噬菌体处理

有必要澄清的是，目前对噬菌体治疗的主要标准是存在微生物感染、选择性截肢的明确指征以及对先前抗菌治疗（包括菌株导向的抗生素）反应不佳。在开始噬菌体治疗之前，患者必须提供书面知情同意书。

噬菌体处理的程序包括以下内容：

1. 清创伤口。一种可能的方法是使用水射流解剖器去除坏死组织并清洁伤口。必须使用消毒溶液，例如氯己定或米拉米斯汀，它们不会影响噬菌体的活力，或使用无菌的 0.9% （wt/vol） 盐水溶液。

2. 根据伤口腔的大小，用无菌 0.9% （wt/vol） 盐水溶液 （1：2–1：10） 将噬菌体制剂稀释至最小体积。

3. 用噬菌体制剂冲洗伤口腔，用浸泡在噬菌体制剂中的纱布覆盖，等待 10-15 分钟，然后用敷料包裹。当它变干时，用浸泡在噬菌体制剂中的新纱布替换纱布。每天最多重复更换 4 次。

4. 治疗 5-6 天后，取拭子进行对照微生物分析。传染源的滴度应至少降低 3-4 个数量级，甚至不存在。每治疗 5-6 天重复微生物分析。

5. 继续噬菌体治疗 2-3 周。

6. 在肉芽造粒期间，使用非粘性敷料保护伤口表面。

图1 感染性伤口的新型噬菌体递送系统

四、噬菌体治疗糖尿病足是否有先例

以下表格总结了多篇文献中噬菌体治疗糖尿病足溃疡的具体实例，展示了噬菌体疗法的多样性和有效性。

表1 针对人类和小鼠糖尿病后感染的噬菌体疗法的几项重要研究

（注：由于篇幅限制，表格中仅列出了部分文献病例，详细内容请参考原文献。）

图2  噬菌体鸡尾酒疗法对耐多药金黄色葡萄球菌引起的糖尿病小鼠伤口感染的疗效

感染第 10 天的糖尿病小鼠伤口的代表性图像：A感染后盐水处理，显示伤口缺乏愈合和扩张;B未感染的噬菌体处理，C感染后噬菌体处理和 D 感染后万古霉素处理。

B、C和D组的伤口显示出相似的完全愈合

下面的图展示了实际病人的情况（为了不过于触目惊心，我把图片缩小了，如果可能觉得不适，请略过）

图3 噬菌体疗法根除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染例1

患者60岁，糖尿病病史伴多发性溃疡。a） 噬菌体开始噬菌体治疗，2013年12月4日。b） 治疗继续进行，2013年12月14日。c） 噬菌体处理结束，2013 年12月25日。d） 伤口持续改善，未检测到MRSA感染，2014年1月1日

图4 噬菌体疗法根除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染例2

在这个特殊案例中，伤口被 MRSA 感染，对其他测试的抗生素耐药。裂解葡萄球菌噬菌体制剂用于防止感染的进一步生长和可能的后续截肢。a）选择性截肢前，2013年5月30 日。b）截肢后开始噬菌体治疗，2013年4月6日。c）治疗继续，2013年6月10日。​d）伤口愈合，4周后

有结果显示：噬菌体混合物在伤口愈合参数（伤口大小、伤口指数、伤口细菌负荷和 mRNA 表达）方面比抗生素（头孢曲松等）具有更好的效果；也有结果显示，噬菌体与抗生素协同治疗起到了更好的结果，在消除糖尿病伤口以及伤口收缩和健康状况方面表现出更有效的效果（与单噬菌体疗法或抗生素相比）。

五、噬菌体疗法有什么优势与不足

优势

1. 特异性高：噬菌体能够特异性地感染并裂解目标细菌，减少对正常微生物群落的干扰。

2. 安全性好：噬菌体作为天然存在的微生物，对人体无毒副作用，且不易引起过敏反应。现有的试验和观察证据都表明噬菌体疗法是安全的。最近对涵盖 2,241 例病例的观察数据进行的系统回顾发现，噬菌体疗法的耐受性良好，任何不良事件都很轻微。

3. 应用灵活：噬菌体可以通过局部给药或系统给药的方式使用，适应不同的治疗需求。

4. 疗效显著：多篇文献表明，噬菌体疗法在治疗糖尿病足感染中显示出显著的疗效。

挑战

1. 噬菌体筛选与制备：不同细菌的噬菌体种类繁多，筛选和制备适合临床应用的噬菌体具有一定难度。

2. 生物膜穿透性：生物膜的形成增加了噬菌体穿透的难度，需要进一步优化噬菌体的给药方式和剂量。

3. 监管政策：噬菌体作为生物制剂，其监管政策尚不明确，需要进一步推动相关法规的制定和完善。

• 表2  噬菌体疗法治疗伤口感染的优势和当前问题。

  

虽然也有杀菌谱窄和抗性的问题，但是可以通过多株噬菌体的混合鸡尾酒配方来进行改善。

六、未来的发展方向如何

人们普遍认为，多样化的微生物组被认为是“正确的配方”，然而，确切的数量和类型仍悬而未决。抗菌剂、噬菌体靶向治疗和微生物群移植展示了新的希望。

随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的发展，噬菌体疗法的研发和应用将更加精准和高效。未来，噬菌体疗法有望在糖尿病足感染的治疗中发挥更大作用，成为抗生素的重要补充或替代方案。同时，随着监管政策的逐步完善和市场需求的不断增长，噬菌体疗法的商业化进程也将加速推进。

多项研究支持噬菌体疗法治疗浅表细菌感染通常应被认为既安全又有效的观点。 局部噬菌体疗法是治疗不愈合糖尿病伤口的一种有前景的方法，并且没有任何副作用，因此，建议扩大噬菌体疗法的应用范围，将糖尿病足患者纳入其中。

尽管目前面临挑战，但随着技术的不断进步和政策的逐步完善，我们坚信噬菌体疗法将成为未来对抗糖尿病足感染的强大、 安全和可靠的武器。

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