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为解决抗菌药物耐药细菌问题,研究人员开展了鼠伤寒沙门氏菌特异性噬菌体 Ariobarzanes 的研究。结果显示,它能降低细胞毒性、抑制细菌入侵、减少细胞凋亡和坏死,还能降低炎症因子水平。这为控制鼠伤寒沙门氏菌感染提供了新方向。
在全球范围内,食源性细菌引发的疾病严重威胁着人类健康。据世界卫生组织(WHO)报告,每年约有两百万人因受污染的食物和水而患病死亡,其中,鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium)作为常见的食物中毒致病菌,更是引发了广泛的公共卫生关注。它是一种细胞内寄生、杆状、革兰氏阴性兼性厌氧病原体,可导致人和动物患沙门氏菌病(salmonellosis),症状包括发热、恶心、呕吐、腹痛和炎症性腹泻,严重时甚至会发展为菌血症和败血症,危及生命。
过去,抗生素是对抗感染性疾病的主要手段,但如今,鼠伤寒沙门氏菌对传统抗菌药物的耐药性不断增强,多重耐药菌株的出现使得感染预防愈发困难,这迫切需要开发新的替代或补充疗法。噬菌体(phages)作为一种有潜力的选择,是生物圈中数量最多的生物,能特异性感染宿主细菌,对人类、动物和植物无毒,生产成本低且易于从自然环境中分离。因此,研究噬菌体对鼠伤寒沙门氏菌感染的作用具有重要意义。
来自伊朗设拉子大学兽医学院等机构的研究人员开展了一项关于鼠伤寒沙门氏菌特异性噬菌体 Ariobarzanes 的研究。他们发现,噬菌体 Ariobarzanes 在降低由鼠伤寒沙门氏菌 ATCC 14,028 感染人小肠细胞系 Caco-2 所导致的细胞毒性、侵袭、坏死和凋亡方面效果显著。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上,为控制鼠伤寒沙门氏菌感染提供了新的方向,有望成为农业、食品和制药行业中对抗鼠伤寒沙门氏菌的有力武器。
研究人员开展研究时,主要运用了以下几种关键技术方法:首先是细胞培养技术,将 Caco-2 肠道上皮细胞在特定条件下培养,为后续实验提供细胞模型;其次采用 MTT 法评估细胞活力,以此判断噬菌体和细菌对细胞的影响;还有侵袭实验,用来研究鼠伤寒沙门氏菌对 Caco-2 细胞的侵袭能力;另外,通过荧光染色技术分析细胞的存活、凋亡和坏死情况;最后利用 ELISA 测试检测炎症介质 TNF-α 和 IL-8 的产生量 。
下面介绍具体的研究结果:
- 细胞毒性:通过 MTT 法评估不同处理组细胞活力,发现噬菌体 Ariobarzanes 能剂量依赖性地提高细胞活力,在感染复数(MOI)为 100 时效果最佳。同时,单独的鼠伤寒沙门氏菌组和噬菌体与细菌混合组(MOI 为 1 和 10)在 16 小时时细胞活力相较于 6 小时有所下降12。
- 鼠伤寒沙门氏菌侵袭:侵袭实验表明,在阳性对照组中,大量鼠伤寒沙门氏菌进入肠道细胞,而在噬菌体与细菌不同 MOI 的实验组中,未观察到细菌侵袭现象34。
- 荧光染色:荧光染色结果显示,噬菌体 Ariobarzanes 能增加存在鼠伤寒沙门氏菌时 Caco-2 细胞的存活数量。在 16 小时处理时,MOI 为 100 的噬菌体组存活细胞百分比显著高于 6 小时处理时 MOI 为 1 和 10 的组。此外,噬菌体和细菌混合组在所有 MOI 下,早期和晚期凋亡以及坏死细胞数量均减少56。
- ELISA 测试:ELISA 测试发现,使用噬菌体 Ariobarzanes 会减少炎症介质 TNF-α 和 IL-8 的产生,不同噬菌体 MOI 之间无显著差异。细菌对照组中这两种炎症介质的产生量最高,而阴性对照组(未处理细胞)和噬菌体对照组中未检测到它们的产生78。
研究结论和讨论部分表明,本研究评估了噬菌体 Ariobarzanes 对感染鼠伤寒沙门氏菌的人肠道 Caco-2 细胞系的多种治疗效果。结果显示,该噬菌体在提高细胞活力、减少凋亡和坏死、抑制鼠伤寒沙门氏菌侵袭肠道上皮细胞方面效果显著。与其他研究结果相似,噬菌体 Ariobarzanes 可能与鼠伤寒沙门氏菌竞争 Caco-2 细胞上的相似位点,从而有效抑制细菌入侵。在炎症介质方面,噬菌体的存在降低了 TNF-α 的产生。不过,不同研究中关于噬菌体对炎症介质的影响存在差异,这可能与所评估的细胞系、噬菌体类型以及鼠伤寒沙门氏菌菌株不同有关。总体而言,噬菌体 Ariobarzanes 有望成为预防或减少鼠伤寒沙门氏菌感染的有前景的候选者,但还需进一步在人体细胞和动物模型中研究其效果和功能,以确定它能否作为抗生素的合适替代品来对抗沙门氏菌病。