在体外条件下,将主要乳腺炎病原菌与产生颜色的葡萄球菌(Staphylococcus chromogenes)和人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)共同培养于牛奶中后,这些细菌的生长情况会发生变化

《Frontiers in Microbiology》:Different bacterial growth of major mastitis pathogens after coculturing with Staphylococcus chromogenes and Staphylococcus hominis in milk in vitro

【字体: 时间:2025年11月13日 来源:Frontiers in Microbiology 4.5

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  乳腺炎主要病原体(S.uberis、S.agalactiae、S.aureus)与已知保护性非金黄色葡萄球菌(S.chromogenes、S.homitis)在牛奶环境中的单菌及共培养生长动力学研究表明,S.aureus增殖最快,而NAS在共培养中表现出竞争优势,其中S.chromogenes对S.uberis和S.agalactiae的增殖有显著促进作用,而S.homitis与S.aureus共培养时增殖受抑制。牛奶模拟环境为评估鼻链球菌疫苗候选株与主要病原体相互作用提供了有效工具。

  奶牛乳腺炎是一种影响全球奶牛业的重要疾病,对奶牛健康和乳品生产造成显著经济损失。该疾病主要由乳腺组织的炎症引起,其病因复杂,涉及多种病原菌。乳腺炎病原菌通常被分为主要病原菌和次要病原菌,其中主要病原菌如金黄色葡萄球菌(*S. aureus*)、链球菌(*S. agalactiae*)和表皮葡萄球菌(*S. uberis*)能够引发临床乳腺炎,表现为乳腺组织明显炎症、乳液异常以及系统性症状。相比之下,非金黄色葡萄球菌(Non-aureus Staphylococci, NAS)多与亚临床乳腺炎相关,往往自行消退或持续存在,难以治疗。然而,某些NAS菌株在体外实验中显示出对更严重病原菌的保护作用,这引发了研究者探索其作为非特异性疫苗的可能性。

为了更准确地模拟乳腺炎的自然环境,本研究在牛奶中测试了主要病原菌与NAS菌株的共培养情况。牛奶作为一种天然的营养介质,能够为病原菌提供丰富的生长条件,与传统的标准培养基相比,其更能反映真实的感染动态。实验中,主要病原菌的起始浓度为10^5 CFU/mL,而NAS菌株的起始浓度则被调整为10^9 CFU/mL,以增强其在共培养中的竞争力。通过在37℃下进行不同时间点的培养(0、8、12和24小时),研究人员采集样本并使用选择性培养基测定细菌生长情况。采用对数转换后的细菌计数进行统计分析,以评估不同病原菌在单培养和共培养条件下的生长模式。

研究结果表明,主要病原菌在培养初期表现出显著的生长优势。在0至12小时的培养过程中,这些病原菌的细菌计数迅速上升,而NAS菌株则呈现缓慢但持续的增加趋势。其中,金黄色葡萄球菌的生长速率最高,这可能与其较强的致病性和适应性有关。值得注意的是,不同NAS菌株与主要病原菌的共培养表现出不同的相互作用模式。例如,当表皮葡萄球菌(*S. uberis*)与NAS菌株共培养时,其生长速率有所提高,而链球菌(*S. agalactiae*)在与两种NAS菌株共培养时生长更显著。相比之下,金黄色葡萄球菌在共培养后生长速率未发生明显变化,表明其对NAS菌株的生长可能不敏感。此外,NAS菌株在与主要病原菌共培养时并未受到抑制,反而在某些情况下表现出更高的生长能力,尤其是表皮葡萄球菌(*S. chromogenes*)在与链球菌共培养时的生长显著高于* S. hominis*。

这些发现表明,NAS菌株在牛奶环境中具有一定的生存能力,并且在某些情况下能够促进主要病原菌的生长。这与体外实验中NAS菌株对主要病原菌的保护作用形成对比,暗示了其在不同环境下的复杂行为。同时,研究也指出,牛奶中某些成分如乳铁蛋白、β-乳球蛋白和过氧化物酶具有抗菌和保护作用,但经过超高温灭菌(UHT)处理后,这些成分可能被破坏,从而影响细菌的生长和宿主-病原菌的相互作用。因此,虽然UHT牛奶能够提供一个营养丰富的环境,但它在某些方面仍与天然乳腺环境存在差异。

本研究的另一个重要发现是,不同NAS菌株在共培养中表现出物种特异性的作用。例如,*S. chromogenes*在与主要病原菌共培养时,不仅自身生长良好,还可能通过释放代谢产物或改变营养可用性来促进主要病原菌的生长。相反,*S. hominis*在与金黄色葡萄球菌共培养时显示出更高的生长速率,这可能与其在特定条件下的适应性有关。然而,这些菌株在与主要病原菌共培养时,其生长模式仍需进一步研究,以明确其在天然乳腺炎环境中的实际作用。

研究结果还揭示了主要病原菌与NAS菌株在牛奶环境中的相互作用模式。主要病原菌在单培养和共培养条件下均表现出较高的生长速率,而NAS菌株的生长则受到一定影响,尤其是在与某些主要病原菌共培养时。例如,*S. hominis*在与金黄色葡萄球菌共培养时生长较快,但在其他主要病原菌的共培养中则表现出较低的生长能力。这些差异可能与菌株的遗传特性、环境适应能力以及相互作用机制有关。因此,未来的研究需要更广泛地涵盖不同NAS菌株,以验证这些生长模式是否具有普遍性。

此外,本研究强调了牛奶作为研究乳腺炎病原菌相互作用的重要媒介。通过模拟真实的乳腺环境,研究人员能够更准确地评估不同病原菌之间的竞争、共存或继发感染关系。这种实验方法不仅有助于理解乳腺炎的感染动态,还可能为开发新的疫苗策略提供依据。例如,利用NAS菌株作为活疫苗成分,可能有助于增强宿主对主要病原菌的免疫反应,从而减少临床乳腺炎的发生。然而,由于实验中使用的细菌浓度与天然乳腺炎环境存在差异,因此未来的研究仍需进一步探索更接近自然状态的细菌浓度,以确保实验结果的准确性和适用性。

总体而言,本研究为乳腺炎病原菌的相互作用提供了新的视角,并展示了在牛奶环境中进行细菌共培养的可行性。通过比较主要病原菌与NAS菌株的生长模式,研究人员不仅揭示了它们之间的生态关系,还为未来的疫苗开发和感染控制策略提供了科学依据。然而,研究结果也表明,尽管NAS菌株在体外显示出一定的保护作用,但在实际感染环境中,其作用可能受到多种因素的影响,包括宿主免疫反应、牛奶成分以及病原菌的遗传多样性。因此,未来的研究需要结合更多实际条件,以全面评估NAS菌株在乳腺炎防控中的潜力。
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