噬菌体内溶素Ply113的抗猪链球菌活性及生物膜清除作用研究

本研究针对多重耐药猪链球菌(Streptococcus suis)感染及生物膜相关治疗难题，首次报道了肠球菌噬菌体来源的内溶素Ply113对临床流行血清型(2/3/4/7/9)的强效杀菌作用。通过体外实验证实其浓度依赖性杀菌特性(4.68 log10降低)和快速起效特点(30分钟3.83 log10降低)，并揭示其通过破坏细胞壁结构导致胞质泄漏的分子机制。动物实验显示单次给药(8 mg/kg)即可100%保护小鼠免受致死性感染，为应对抗生素耐药危机提供了新型抗菌策略。

　　

猪链球菌(Streptococcus suis)作为一种重要的人畜共患病原体，不仅给全球养猪业造成重大经济损失，更可通过接触病猪或食用污染猪肉导致人类脑膜炎、败血症等严重疾病。尤其令人担忧的是，临床分离株对四环素、大环内酯类等抗生素的耐药率已超过80%，且90%以上为多重耐药菌株。更棘手的是，该菌形成的生物膜可逃避宿主免疫清除，导致慢性持续性感染。虽然疫苗研发被视为潜在解决方案，但由于该菌存在29种血清型且遗传变异度高，至今未能开发出通用疫苗。

在这一背景下，噬菌体衍生的内溶素(endolysin)因其独特的作用机制引起学界关注。这类酶能特异性水解细菌肽聚糖(peptidoglycan)，且由于靶点的进化保守性，几乎不会诱发细菌耐药性。中国农业科学院哈尔滨兽医研究所的Jing Wang、Yaowei Liu等科研人员在《Veterinary Research》发表的研究，首次系统评估了肠球菌噬菌体来源的内溶素Ply113抗猪链球菌的效果。

研究采用以下关键技术方法：通过大肠杆菌表达系统制备重组Ply113蛋白；采用时间-杀菌曲线和透射电镜(TEM)分析体外抗菌活性；建立小鼠败血症模型评估体内疗效；使用结晶紫染色和激光共聚焦显微镜(CLSM)定量生物膜清除效果。实验菌株包括中国四川疫情分离的高毒力株05ZYH33(血清型2)及其他临床分离株。

Ply113显示抗猪链球菌活性

浓度梯度实验显示，16 μg/mL Ply113处理1小时可使细菌载量降低4.68 log₁₀，时间动力学显示30分钟即可实现3.83 log₁₀的杀菌效果。值得注意的是，Ply113对22株临床分离株(涵盖血清型2/3/4/7/9)均表现出广谱活性，其中对强毒株05ZYH33的清除率达99.99%。

Ply113破坏细胞形态

透射电镜观察到，4 μg/mL Ply113处理30分钟即可导致细菌细胞壁解体，形成大量无胞质内容的"细菌空壳"。这种独特的穿孔作用模式与传统的抗生素杀菌机制截然不同。

Ply113展现抗生物膜活性

针对强生物膜形成株JL8F的研究显示，16 μg/mL Ply113处理2小时可清除93.1%的成熟生物膜。激光共聚焦三维重建证实，该酶不仅能杀灭生物膜内细菌，还可破坏胞外多糖基质，使生物膜厚度从18.7 μm降至4.3 μm。

体内治疗效果显著

在致死剂量(8×10⁸ CFU)感染模型中，单次8 mg/kg Ply113治疗可实现100%存活率，显著降低肝脏(2.32 log₁₀)和脾脏(2.10 log₁₀)的菌负荷。组织病理学分析显示，治疗组小鼠器官未见明显坏死病变，而对照组则出现广泛肝细胞坏死和脾脏淋巴细胞耗竭。

该研究首次证实肠球菌噬菌体内溶素可跨物种作用于猪链球菌，其独特的双功能结构域(N端NlpC/P60催化域和C端SH3b结合域)可能是广谱活性的分子基础。相较于传统抗生素，Ply113具有三大优势：①对多重耐药菌有效；②能渗透生物膜基质；③安全性高，16 mg/kg剂量下未见小鼠毒性反应。这些发现为开发抗猪链球菌新型制剂提供了理论依据，尤其适用于预防养猪场的群体性感染。未来研究需在猪模型中验证其疗效，并探索与现有抗生素的协同作用，以应对日益严峻的抗生素耐药危机。