鼠乳腺炎模型揭示模拟葡萄球菌(Staphylococcus simulans)抑制金黄色葡萄球菌(S. aureus)感染的体内保护机制

这篇研究通过鼠乳腺炎模型首次证实，非金黄色葡萄球菌(NAS)中的模拟葡萄球菌(S. simulans)能显著降低金黄色葡萄球菌(S. aureus)在乳腺组织中的定植负荷，其保护效果与体外抑菌能力无关。研究发现，两种基因型相似的S. simulans菌株（3061含双重细菌素基因簇，1334含单一基因簇）在预感染24小时后均可使后续S. aureus感染负荷降低至检测限以下，同时显著提升抗炎因子IL-10表达。该成果为开发基于NAS的乳腺炎生物防治策略提供了重要理论依据。

　　

ABSTRACT

金黄色葡萄球菌(S. aureus)是导致牛乳腺炎的主要病原体，常引发慢性感染并导致抗生素滥用。相比之下，非金黄色葡萄球菌(NAS)在乳腺感染中更为常见但症状轻微，部分菌株甚至能体外抑制S. aureus生长。本研究通过鼠乳腺炎模型，首次验证了两种基因相似的模拟葡萄球菌(S. simulans)菌株（3061具体外抑菌能力，1334无此能力）在体内的保护效果。预接种24小时后，两组菌株均使后续S. aureus负荷显著降低，且显著提升抗炎因子IL-10表达水平，表明其保护机制独立于体外抑菌能力。

INTRODUCTION

牛乳腺炎造成全球乳业重大经济损失，其中S. aureus感染导致的临床病例是抗生素使用主因。NAS在奶牛乳腺感染中检出率高达26%，但通常仅引发亚临床症状。值得注意的是，某些NAS菌株能产生抑制S. aureus的细菌素，如先前研究发现40株NAS能分泌抑制S. aureus的细菌素。本研究选择携带不同细菌素基因簇的S. simulans菌株，通过鼠模型探究其体内保护机制。

RESULTS

In vitro抑制实验

交叉划线法证实S. simulans 3061能产生16mm抑菌圈，而1334无此能力。值得注意的是，S. capitis 4231虽能抑制S. aureus生长却不形成明显抑菌圈。

剂量优化实验

在100-1,600 CFU接种范围内，S. aureus在乳腺组织中的负荷始终高于S. simulans 3061。组织学显示S. aureus引发更严重的炎症反应，表现为腺泡腔中性粒细胞浸润和间质水肿。

共感染模型

预接种400 CFU S. simulans（无论3061或1334）24小时后，再接种100 CFU S. aureus，48小时时S. aureus负荷降至检测限以下。细胞因子检测显示：

• GM-CSF和IL-1β显著降低

• IL-10表达显著提升（3061组比PBS对照组高3倍）

• TNF-α水平升高

DISCUSSION

该研究揭示了三个重要发现：

1. S. simulans的体内保护效果与其体外抑菌能力无必然关联，提示可能存在营养竞争或免疫调节等替代机制

2. 1,600 CFU剂量下S. simulans引发的炎症反应加剧，提示临床应用需优化剂量

3. IL-10的显著上调可能通过调节免疫反应抑制S. aureus定植

研究局限性包括未能明确区分细菌素直接作用与宿主免疫应答的贡献。有趣的是，虽然两组S. simulans均降低S. aureus负荷，但组织炎症评分无显著差异，提示NAS本身也可能引发持续炎症反应。

MATERIALS AND METHODS

实验采用C57BL/6泌乳小鼠，通过乳头导管接种细菌。细菌负荷通过CHROMagar显色培养基区分计数（S. aureus呈粉色，S. simulans呈蓝色）。炎症评分标准包含三个维度：

1. 炎症细胞浸润程度（0-3分）

2. 坏死范围（0-3分）

3. 组织受累比例（0-4分）

研究启示

该成果为开发"竞争性排斥"疗法提供了理论支持：

• 筛选低炎症特性的NAS菌株至关重要

• 需进一步解析细菌素基因（如lactococcin 972-like和lanthipeptide）的具体作用

• 时机窗口研究显示24小时预接种效果最佳，提示临床应用需精确控制时间参数

未来研究可拓展至其他乳腺炎病原体（如无乳链球菌和乳房链球菌）的抑制效应评估，并探索NAS菌株对奶牛生产性能的影响，为减少畜牧业抗生素使用提供新思路。