噬菌体SEP4对食品基质上多重耐药沙门氏菌菌生物膜的生物防治特性及应用

噬菌体SEP4对食品基质上多重耐药沙门氏菌菌生物膜的生物防治特性及应用

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来源:黄桥栏
2024-08-30 15:19:09
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核心提示:沙门氏菌属是一种主要的食源性病原体,对人类和动物构成重大健康风险其生物膜可形成保护屏障,对抗生素、化学消杀剂的效果产生抑制作用。噬菌体作为一种生物防治剂具有很大的潜力,可控制多耐药沙门氏菌污染和相关的生物膜。

沙门氏菌属是一种主要的食源性病原体,对人类和动物构成重大健康风险,对全球经济造成相当大的影响。观察到超过95%的沙门氏菌菌株对多种药物表现出耐药性。沙门氏菌属的致病性归因于多种毒力基因,尤其在血清型 B、D 和 C 中普遍存在。沙门氏菌在新鲜农产品、肉类、鸡蛋和加工设备等各种表面上的生物膜形成能力是整个供应链中的重大挑战。在生物和非生物基质上,聚合物物质的复杂结构形成对苯扎氯铵、氢氧化钠和次氯酸钠等抗生素的保护屏障。最近,几项研究旨在通过使用群体感应和抗粘附剂分别阻止生物膜的建立。

从食品安全的角度来看,噬菌体被认为是安全、高效且无处不在的目标特异性病毒。它们产生的酶通过干预复杂的细胞结构和裂解细胞来帮助破坏成熟的生物膜。噬菌体已用于一系列食品中,包括乳制品、家禽和新鲜农产品。在进行生物表征后,研究已经建立了利用整个噬菌体或成分来控制食品表面的多重耐药(MDR)沙门氏菌及其相关生物膜的标准。此外,已经进行了体内实验以评估噬菌体疗法预防沙门氏菌病的适用性和有效性。在这项研究中,使用噬菌体SEP4来处理MDR菌株及其生物膜。值得注意的是,噬菌体SEP4可有效控制牛奶、生菜叶和鸡肉中的污染物,但也表现出破坏生菜叶和鸡胸肉上成熟生物膜的能力。

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噬菌SEP4直径为(5.12±0.10) mm,可见明显的晕带,二十面体头部和长尾饰有尖刺,分别约为124.56 nm和66.28 nm,属于长尾噬菌体。

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结果表明,噬菌体SEP4的最佳MOI为1.0,在所有MOI中产生的噬菌体病毒最多。与宿主孵育15 min后,噬菌体吸附量达到最大值,达到73.20%。

噬菌体在持续100分钟的平台期后,呈现出10分钟的短潜伏期。新病毒子代的持续恢复表明细胞的裂解效果。噬菌体SEP4平均爆发量为(119±42.15) PFU/CFU。

在所有MOIs中,宿主细胞生长仍被抑制约10 h,其OD600处吸光度被抑制在较低水平。孵育10小时后,MOI(0.0001)较低时,细菌生长随时间逐渐增加。

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采用噬菌体SEP4检测牛奶、生菜和鸡肉中MDR沙门菌的杀菌效果。在鸡肉中低MOI (MOI = 1)的Log减少证实了比高MOI更显著的结果。而在牛奶中,较高的MOI显著提高了噬菌体SEP4的效率。

用SEP4噬菌体检测多重耐药沙门菌对生菜叶片的抑制作用。噬菌体处理组和4 ℃孵育组并没有表现出更高的显著影响,但在25 ℃孵育6 h时,噬菌体SEP4显示出明显的抑制作用。低MOI噬菌体SEP4的抗菌活性优于高MOI浓度噬菌体。

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噬菌体SEP4处理宿主和MDR菌株6 h后的生物膜去除率分别为94.06%和55.55%。由此证实沙门菌对SEP4噬菌体在MOI = 1时控制和抑制生物膜的敏感性。

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在鸡肉和生菜表面处理2小时后,活细胞的数量显著减少。噬菌体SEP4具有有效靶向并减少鸡肉表面和生菜叶片表面成熟生物膜的潜能。

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通过扫描电镜图像,在鸡肉表面观察到密集和大量的细菌细胞聚集,形成复杂的生物膜簇 (图A和B)。而暴露于噬菌体的鸡肉样品表现出分离和分散的浮游状态。

文章结论:在这篇文章中,使用噬菌体 SEP4 来处理MDR 菌株及其生物膜。噬菌体 SEP4 可有效控制牛奶、生菜叶和鸡肉中的MDR 菌株,并且对生菜叶和鸡胸肉上成熟生物膜的表现出破坏能力。

参考文献:doi: 10.1016/j.fbio.2024.104251 

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