病原体（例如大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、产气荚膜梭菌、念珠菌）诱发的人畜共患疾病物种等）在脊椎动物和人类之间共享，会导致许多食源性疾病，从轻微到严重，甚至死亡，严重威胁动物和人类的健康。同时，在畜牧业和医药中使用抗菌药物会导致生食动物产品（肉、蛋、奶制品）中的抗菌药物残留、抗菌药物耐药性(AMR)的传播和药物环境污染。肠上皮屏障在限制管腔内容物（例如，肠道微生物、水、营养物质、离子、废物）与基础免疫系统之间的相互作用、防止人畜共患病原体入侵和维持肠上皮细胞的完整性和肠道稳态。来自入侵病原体或共生微生物的信号可被肠上皮细胞接收，然后传递至固有层中的免疫细胞以调节肠上皮屏障功能或宿主防御。有研究报道，人畜共患病原体通过群体感应系统调节的生物膜形成和过度生长，释放毒素，粘附和侵入肠上皮细胞，转移至宿主器官，或引起宿主过度免疫反应，从而对宿主组织或细胞产生毒性或损伤。这为预防或控制人畜共患疾病提供了潜在的治疗靶点。
作为一种有吸引力的“普遍认为安全(GRAS)”的抗菌剂替代品，生食产品中无残留的益生菌通过产生有机酸和抗菌化合物对宿主的整体健康产生有益影响；恢复肠道菌群；与常驻微生物群或宿主相互作用；抑制人畜共患病原体的过度生长、粘附和侵袭；增强胃肠上皮屏障功能；提高消化能力和调节粘膜免疫反应。这些为预防或控制人畜共患病原体的感染提供了潜在的治疗选择。在本研究中，研究人员选择了四种益生菌来评估它们减轻人畜共患病原体引起的对秀丽隐杆线虫的毒性和LPS暴露引起的肠上皮损伤的能力及其潜在机制。
Bioscreen全自动生长曲线分析仪的应用
对数生长期的乳酸菌加入含有不同（wt/v、0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%）猪胆汁的新鲜MRS肉汤（1%v/v）中)，然后接种到96孔板中，每组5孔；然后使用Bioscreen C平台测量生长曲线，每10分钟测量一次OD 620nm的吸光度，持续73小时。OD620nm所需孵育时间计算每个菌株的添加猪胆汁的培养物增加0.3个单位，并将OD 620nm增加的差异识别为以小时表示的生长延迟。
实验结果
结果表明，植物乳杆菌可以通过群体感应信号抑制关键毒力性状的mRNA表达，从而直接抑制肠出血性大肠杆菌O157:H7的生物膜形成和生长。同时，植物乳杆菌16通过促进上皮修复、减弱上皮细胞凋亡和死亡以及减弱炎症反应显着改善LPS诱导的肠上皮屏障功能障碍，这可能是由激活的Wnt/β-catenin信号通路和抑制的TLR4介导的-MyD88信号通路。总而言之，植物乳杆菌16保护秀丽隐杆线虫免受肠出血性大肠杆菌的侵害O157:H7感染通过上述方式致死。然而应该对动物模型（例如小鼠、猪、肉鸡）进行进一步研究，以令人信服地支持植物乳杆菌Lac16对预防肠出血性大肠杆菌O157:H7感染的有益作用。
图1、乳酸菌与人畜共患病原体的自聚集率(A)和共聚集率(B)。乳酸菌菌株的自聚集率随时间逐渐增加，在24小时时达到70%以上，并且Lac16表现出比其他菌株更高（p<0.05）的自聚集率（Lac22，Lac24，Lac26）。
图2、乳酸菌在不同pH值模拟胃肠液中的存活率（A）和生长曲线（B-E，OD600值）。四种乳酸菌菌株（Lac16、Lac22、Lac24、Lac26）对pH 8.0的模拟肠液表现出良好的耐受性。Lac16和Lac26对模拟胃液表现出更好的耐受性，在pH 3.0和pH 4.0下的存活率几乎为100%，而在pH 2.5下为40-55%（图2A）。Lac24在pH 3.0下的存活率为62.28%。四种乳酸菌菌株可以在pH 4.0和pH 8.0下生长良好，在固定相的吸光度值为0.9–1.8（图2 B–E）。Lac16、Lac24和Lac26可以在pH 3.0下生长，固定相吸光度值为0.3–0.6（图2是）。与pH 4.0和pH 6.4相比，这四种乳酸菌菌株的对数生长期和静止期在pH 3.0和pH 8.0时延迟。
图3、乳酸菌的生长(A)、pH(A)和乳酸产量(B)。如图所示，这四种菌株发酵培养物的pH值在稳定期约为3.8。这四种菌株的乳酸产量在对数生长期和早期稳定期增加，而在晚期稳定期减少。Lac16比其他三个菌株产生更高(p<0.05)的乳酸。
图4、益生菌促进IPEC-J2细胞的伤口闭合。IPEC-J2细胞用益生菌(MOI=100)或LPS(40µg/mL)处理不同时间。结果是三个独立实验的平均值±标准偏差。
图5、植物乳杆菌Lac16对肠出血性大肠杆菌O157:H7感染的保护作用的图形总结。植物乳杆菌Lac16通过抑制大肠杆菌O157:H7的关键毒力特性和增强肠上皮屏障功能，减轻肠出血性大肠杆菌O157:H7感染诱导的对秀丽隐杆线虫的毒性和LPS暴露诱导的肠上皮损伤，这可能是由激活的Wnt/β-catenin信号通路和抑制的TLR4-MyD88信号通路介导。
总结
农业和医药领域大量使用抗菌药物会导致生食中的抗生素残留、抗菌素耐药性(AMR)的传播和药物污染，严重威胁人类健康并给社会带来巨大的经济负担，这表明需要新的治疗选择预防或控制人畜共患病。在这项研究中，研究人员选择了四种益生菌来评估它们减轻病原体引起的损伤的能力。结果显示模拟胃肠液和胆汁耐受植物乳杆菌具有高乳酸分泌的Lac16可以显着抑制多种人畜共患病原体的生长。Lac16还显着抑制肠出血性大肠杆菌O157:H7(EHEC)的生物膜形成和毒力性状（与毒力、毒素、鞭毛生物发生和运动、抗生素抗性、生物膜形成和AI-2群体感应相关的基因）的mRNA表达。此外，Lac16和Lac26显着保护秀丽隐杆线虫免受人畜共患病原体诱导（肠出血性大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌）死亡人数。此外，Lac16通过激活Wnt/β-catenin信号通路显着促进上皮修复和改善脂多糖(LPS)诱导的肠上皮细胞凋亡和屏障功能障碍，并通过抑制TLR4/MyD88信号通路显着降低LPS诱导的炎症反应。目前的结果表明，Lac16通过抑制大肠杆菌的关键毒力特性、促进上皮修复和改善肠上皮屏障功能来减轻肠出血性大肠杆菌感染引起的损伤，这可能是由激活的Wnt/β-catenin信号通路和抑制肠上皮细胞的TLR4/MyD88信号通路。
相关新闻推荐
2、氮磷添加对土壤微生物生长、周转及碳利用效率的影响研究进展
3、酱香型白酒堆积酒醅中分离克罗彭斯特德菌生长和挥发性化合物代谢特征（二）