猪源产肠毒素大肠杆菌的多样性及其对噬菌体的敏感性

产肠毒素大肠杆菌（ETEC）是一种可引发人类和动物腹泻的病原型细菌，在猪源ETEC中，其具有高度多样性且特性尚未被充分研究。对于兽医生物防治而言，噬菌体被认为是控制ETEC的潜在手段，但要找到有效的解决方案，必须深入理解猪源ETEC的多样性，因为它会影响噬菌体的感染效果。2024年发表在Applied and Environmental Microbiology上的一篇论文Diversity and phage sensitivity to phages of porcine enterotoxigenic Escherichia coli，对此展开了深入探究。

研究背景

ETEC感染在全球范围内给猪的健康带来严重威胁，导致新生猪和断奶猪的高发病率和高死亡率，给养猪业带来沉重的经济损失。传统的预防和治疗方法多依赖抗生素，但随着抗生素耐药性细菌的日益增多以及全球范围内抗生素作为饲料添加剂的禁用，人们迫切需要寻找抗生素的替代品，噬菌体疗法因此受到关注。然而，此前对于噬菌体在感染ETEC的猪肠道上皮细胞（IECs）中对宿主免疫反应的影响等方面的研究相对较少，且对于猪源性 ETEC 的多样性以及其对噬菌体的敏感性尚不清楚。

研究方法

研究中对277株猪源致病性大肠杆菌以及188株猪源共生大肠杆菌进行了检测，以确定它们对34种不同的裂解性大肠杆菌噬菌体的敏感性。研究人员还对177株猪源致病性大肠杆菌进行了全基因组测序，并对噬菌体裂解谱进行了聚类分析，以评估噬菌体裂解能力与血清型、毒力因子和噬菌体受体之间的相关性。

研究发现

噬菌体裂解能力差异显著：研究发现，不同噬菌体之间以及同一噬菌体针对不同菌株的裂解能力存在显著差异。大多数噬菌体表现出相对狭窄的裂解谱，仅能裂解少数几种血清型的菌株。这表明噬菌体的裂解能力具有高度的选择性，单一噬菌体可能无法对所有ETEC菌株产生有效作用。

  ETEC菌株多样性影响噬菌体敏感性：ETEC菌株在血清型、毒力因子等方面展现出高度多样性，这使得它们对噬菌体的敏感性各不相同。即使是属于同一种血清型的菌株，也可能因其他基因或表型特征的不同而对噬菌体表现出不同的敏感性。这进一步增加了噬菌体疗法的复杂性，因为需要考虑ETEC菌株的多样性来选择合适的噬菌体组合。

  噬菌体受体与裂解谱相关：噬菌体需要与宿主菌表面的特定受体结合才能启动感染过程，研究发现噬菌体的裂解谱与宿主菌表面的受体之间存在密切的相关性。了解噬菌体受体结合的结构和功能，有助于解释噬菌体对不同ETEC菌株的特异性裂解机制，也为开发更有效的噬菌体疗法提供了潜在的靶点。

研究意义

该研究系统地分析了猪源致病性和共生大肠杆菌对噬菌体的敏感性，揭示了噬菌体裂解能力与血清型、毒力因子和噬菌体受体之间的关系，强调了在噬菌体疗法开发过程中充分考虑ETEC多样性的重要性。这些发现不仅增进了我们对猪源性ETEC和噬菌体之间相互作用的理解，还为未来构建噬菌体鸡尾酒疗法提供了科学依据，有助于开发出更有效、更具针对性的噬菌体组合，以应对猪源性ETEC感染问题，保障猪的健康和养猪业的可持续发展。

参考文献：doi: 10.1128/aem.00807-24