预防性噬菌体给药可减少雏鸡的肠炎沙门氏菌感染

噬菌体可以沙门氏菌缺失的鸡肠道中存活

研究使用了6种噬菌体制备噬菌体鸡尾酒。噬菌体给药后，在嗉囊、肌胃、盲肠和粪便中持续检测到噬菌体，但在脾脏和肝脏中未检测到。盲肠中噬菌体浓度较高，且给药结束后一段时间内仍保持稳定，但数量逐渐下降。第8天可检测到鸡尾酒中的3种噬菌体（SalE_1、SalE_4和SalE_5）（图1c，d）。这些数据表明，通过饮用水口服给药后，鸡尾酒噬菌体能够克服pH屏障，在没有沙门氏菌宿主的情况下，在鸡肠道中持续存活数天。

表1：构成鸡尾酒的噬菌体信息

图1：噬菌体在宿主沙门氏菌不存在的情况下在鸡肠道中存活的能力^[1]

预防性使用噬菌体可减少沙门氏菌在鸡肠道的定植

研究比较了接受噬菌体治疗的雏鸡与未接受治疗的雏鸡在沙门氏菌攻毒后的沙门氏菌负荷（图2）。攻毒前，两组均未检测到沙门氏菌，但接受噬菌体的雏鸡肠道中已存在噬菌体。噬菌体数量相似，但两组雏鸡肠道中的噬菌体PCR信号强度存在差异。这表明噬菌体可能有助于预防沙门氏菌感染，但需进一步研究其效果。感染前噬菌体预防性治疗显著降低了雏鸡肠道中沙门氏菌的数量。肌胃、盲肠和粪便中沙门氏菌数量分别平均减少了4.3、2.9和_{1.9 log10}，回肠中减少量虽未达到统计学显著性，但也平均降低了_{1.4 log10}（图3）。

尽管“沙门氏菌+噬菌体”组雏鸡在感染初期沙门氏菌数量显著减少，但7天后沙门氏菌定植开始恢复，到14天时恢复到与“沙门氏菌”组相同水平（图4）。肌胃中沙门氏菌减少最显著，可能与该部位沙门氏菌数量最少、沙门氏菌与噬菌体感染复数最高以及酸性、微生物群数量少的环境有关。第14天未检测到噬菌体可能与沙门氏菌数量极少有关。此外，盲肠中噬菌体复制显著，且持续存在的噬菌体为SalE_2和SalE_5。为理解噬菌体在体内与沙门氏菌共存时的持久性，需进一步研究噬菌体复制动力学。

图2：6日龄雏鸡在受到肠炎沙门氏菌攻击前肠道中存在噬菌体^[1]

图3：预防性施用噬菌体（^{109 PFU/mL}）对11日龄肉鸡肠炎沙门氏菌定植的影响^[1]

图4：预防性施用噬菌体（^{109 PFU/mL}）对14日龄和21日龄（分别为7日龄和14日龄）肉鸡肠炎沙门氏菌定植的影响^[1]

噬菌体预防治疗对盲肠微生物群没有有害影响

通过16S rRNA基因测序分析，发现预防性投喂噬菌体混合物对雏鸡盲肠微生物群的α-多样性影响有限。在感染前，各组α-多样性存在差异，但随时间推移，这些差异逐渐消失，且α-多样性随雏鸡年龄增长而增加，可能反映了微生物群的成熟过程。在试验结束时，各组之间的微生物α-多样性无显著差异。

尽管各组雏鸡的α-多样性随时间趋于同质化，但β-多样性分析显示，从6日龄起，各组之间的微生物组成就存在显著差异，且这些差异随时间持续存在。PCA分析进一步支持了这一点，并揭示了各组肠道微生物群的独特组成。在科水平上，各组共享了相同的10个最丰富的细菌科，但对照组中不存在Streptococcaceae科。这些结果表明，噬菌体治疗和沙门氏菌均会调节微生物群的组成。

对最丰富属的相对丰度进行了统计分析，发现噬菌体治疗影响了特定属的丰度（图5）。在28日龄时，“噬菌体组”中某些有益属的丰度增加，而有害属的丰度减少。同时，“沙门氏菌+噬菌体组”与“沙门氏菌组”相比，也观察到了类似的变化。尽管组间在试验开始时就已经存在一些丰度差异，但环境对肠道微生物群的影响可能是导致这些差异持续存在的原因。此外，噬菌体对某些分类群产生了潜在影响，但这些影响并未包括那些已知对肠道微生物群或宿主有害的分类群。

图5：28日龄鸡盲肠内容物中最丰富属的相对丰度^[1]

结论

噬菌体诱导的变化未对肠道微生物群产生有害影响，反而促进了有益细菌的富集。但还需进一步分析以确认这一结论。噬菌体预防策略在控制低负荷沙门氏菌感染时可能有效，但在高负荷感染时效果不佳，此时在屠宰加工阶段进行处理可能是一种更为有效的策略。

参考文献：

1. Agapé L, Menanteau P, Kempf F, Schouler C, Boulesteix O, Riou M, Chaumeil T, Velge P. Prophylactic phage administration reduces Salmonella Enteritidis infection in newly hatched chicks. Microbiologyopen. 2024 Dec;13(6):e70002. doi: 10.1002/mbo3.70002. PMID: 39679633; PMCID: PMC11647338.