噬菌体越多越好吗?低剂量KY05反而更能控制鸡群沙门氏菌

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来源:陈韩芳
2026-09-22 16:11:55
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核心提示:动物试验显示,饮水中添加10⁵ PFU/mL噬菌体后,鸡脾脏内的沙门氏菌数量明显下降,当浓度提高到10⁸ PFU/mL时,防控效果却没有同步增强。这个看似反常的结果,也是整项研究中最有启发性的部分。

在抗菌药物治疗中,人们通常会把剂量与疗效联系起来。在安全范围内,药物浓度越高,抑菌作用往往越明显。但噬菌体并不是普通的化学药物,它能够感染细菌、在细胞内增殖,并在裂解宿主后释放新的噬菌体颗粒。由于这一过程会受到细菌数量、菌群结构和肠道环境等多种因素影响,增加噬菌体剂量并不一定能换来更理想的效果。

2026年,台湾大学研究团队在Veterinary Quarterly发表论文Bacteriophage vB_SalS_KY05 controls Salmonella in poultry without disrupting cecal microbiota composition。研究中的主角是一株从家禽养殖场分离得到的裂解性噬菌体vB_SalS_KY05。动物试验显示,饮水中添加10⁵ PFU/mL噬菌体后,鸡脾脏内的沙门氏菌数量明显下降,当浓度提高到10⁸ PFU/mL时,防控效果却没有同步增强。这个看似反常的结果,也是整项研究中最有启发性的部分。

沙门氏菌在家禽生产中很难被彻底控制,部分鸡感染后没有明显症状,但病原菌仍可在肠道内定植,并随粪便排入环境。养殖场中的垫料、饮水设备和运输工具都可能因此受到污染,病原菌还可能沿屠宰、加工和销售环节进入鸡肉及鸡蛋制品。随着耐药菌株逐渐增多,单纯依赖抗菌药物不仅难以持续,还可能进一步增加耐药选择压力。噬菌体能够较为准确地识别并裂解靶细菌,对非靶标菌的影响通常较小,因而被视为沙门氏菌生物防控的候选工具。

不过实验室中能够形成噬菌斑,并不意味着一株噬菌体可以直接用于养殖现场。真正具备应用潜力的噬菌体,既要有合适的宿主范围,也要经得住饮水环境、温度和酸碱变化,其基因组中不能携带已知毒力基因或耐药基因,还要考虑后续能否安全、高效地扩增生产。基于这些要求,研究团队对vB_SalS_KY05进行了较为完整的评价。

该噬菌体来源于台湾一家家禽养殖场的粪便样品。分离完成后,研究人员采用透射电子显微镜观察其形态,通过宿主谱和液体抑菌试验了解其裂解能力,并利用全基因组测序排查潜在的安全风险,还检测了它在不同温度、pH以及常见饮用水中的稳定性。

测序结果显示,vB_SalS_KY05属于Tequintavirus属,是一株双链DNA噬菌体,其基因组长度为109,355 bp,共预测出171个编码序列。现有分析未发现已知的毒力基因和抗菌药物耐药基因,噬菌体本身也表现出严格裂解型特征。这些结果为后续动物试验提供了基本的安全依据。

从宿主谱来看,vB_SalS_KY05并非只针对单一菌株。它可以裂解多株鼠伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌和波茨坦沙门氏菌,对部分大肠杆菌同样具有感染能力。这样的宿主范围使其具备一定的多价噬菌体特征,但多价并不等于可以覆盖所有沙门氏菌。试验中的Albany、Derby、Livingstone、Newport和Schwarzengrund等血清型野外分离株均未被裂解。

这一结果反映了噬菌体应用中一个现实问题,养殖场中的沙门氏菌血清型和菌株来源复杂,仅靠一株噬菌体往往很难实现全面控制。后续如果选择受体识别范围不同、裂解谱能够相互补充的噬菌体配制鸡尾酒制剂,可能有助于扩大防控范围,也能在一定程度上延缓噬菌体耐受菌的出现。

饮水给药是家禽生产中较为方便的群体干预方式,但前提是噬菌体能够在饮水系统中保持活性。稳定性试验发现,vB_SalS_KY05在pH 4~10范围内具有较好的耐受性,在接近鸡正常体温的41 ℃条件下仍能维持活性。无论置于双蒸水、反渗透水还是自来水中,它都可以至少稳定存在7天。从体外稳定性来看,这株噬菌体基本具备随饮水投放的条件。

噬菌体怎样生产,同样关系到最终制剂的安全性。传统做法是使用目标致病菌扩增噬菌体,但细菌裂解后产生的内毒素和细胞碎片可能混入制剂,不仅增加纯化成本,也给动物应用带来潜在风险。vB_SalS_KY05能够感染部分大肠杆菌,因此研究人员尝试以非致病性大肠杆菌K12作为替代宿主。结果表明,更换生产宿主后,噬菌体仍能顺利增殖。在初始噬菌体浓度较低的情况下,以大肠杆菌K12进行扩增所获得的最终滴度,甚至比使用鼠伤寒沙门氏菌时高约1000倍。对于噬菌体制剂的规模化生产而言,这一点相当关键,生产过程中可以减少对致病菌的依赖,同时还可能提高扩增效率。

完成体外评价后,研究团队进一步建立了鼠伤寒沙门氏菌感染的SPF雏鸡模型。试验设置空白处理对照、黏菌素处理、低剂量噬菌体和高剂量噬菌体四组。低剂量组的饮水噬菌体浓度为10⁵ PFU/mL,高剂量组则提高至10⁸ PFU/mL。研究人员连续观察7天,检测鸡盲肠和脾脏中的沙门氏菌载量,并结合噬菌体存留水平、炎症相关指标、血浆白蛋白/球蛋白比值和盲肠菌群组成,对干预效果进行判断。

饮水处理7天后,鸡脾脏中的沙门氏菌载量显著降低,沙门氏菌进入脾脏,说明病原菌可能已经突破肠道屏障并发生全身扩散,因此脾脏菌量下降意味着低剂量噬菌体在减轻系统性感染方面发挥了作用。该组的血浆白蛋白/球蛋白比值也出现明显恢复,提示鸡只的生理和免疫状态有所改善。

处理1天后,高剂量组检测到的沙门氏菌数量反而高于低剂量组和黏菌素组。到第7天时,鸡盲肠内仍可同时检出较高水平的噬菌体和沙门氏菌,噬菌体没有消失,靶细菌也没有被充分清除,二者呈现出持续共存的状态。

出现这一现象可能有多方面原因,较高的噬菌体浓度会对细菌群体形成更强的选择压力,使原本数量较少的耐受或抗性亚群更快占据优势。部分被感染的细菌也可能产生超感染排斥,降低同类噬菌体再次进入细胞的机会。更重要的是,鸡肠道并不是条件恒定的培养液,噬菌体能否接触到靶细菌,会受到肠道内容物、空间结构、菌群竞争以及宿主免疫反应的共同影响。在这样的生态环境中,噬菌体和细菌可能一边相互制约,一边发生适应性变化,最终形成短期甚至较长时间的共存。

盲肠菌群的各处理组之间的α多样性没有出现明显差异,表明噬菌体处理总体上没有大幅改变盲肠菌群的丰富度和均匀度。这是一个积极信号,说明vB_SalS_KY05在抑制目标病原菌的同时,并未像广谱抗菌药物那样对整体菌群造成明显冲击。

低剂量处理早期,Lactobacillus crispatus等潜在有益菌有所富集,同时还观察到与Blautia相关菌群增加的特征。这类细菌通常与肠道微生态稳定、代谢调节和屏障功能有关。高剂量组则仍以沙门氏菌作为差异标志菌,处理7天后,组内还富集了产气荚膜梭菌,后者与家禽肠道菌群紊乱及肠道疾病存在一定关系。虽然目前还不能据此认定高剂量噬菌体会直接导致产气荚膜梭菌增加,但这一变化至少提示,过高剂量没有带来更充分的病原菌清除,还可能伴随不利的局部微生态改变。

从应用角度看,vB_SalS_KY05具备几个较为突出的特点,它属于严格裂解型噬菌体,基因组中没有检出已知毒力和耐药基因,对酸碱、温度及饮用水环境具有一定耐受性,除多种沙门氏菌外,它还能感染作为安全生产宿主的大肠杆菌K12。动物试验也证实,10⁵ PFU/mL的低剂量饮水处理能够减少沙门氏菌向脾脏扩散,而且没有明显破坏盲肠菌群的整体多样性。

这些结果仍不能被直接等同于养殖场中的实际效果,研究没有设置未感染对照组和单独噬菌体处理组,因此难以准确判断观察到的炎症变化究竟来自沙门氏菌感染、噬菌体本身,还是细菌被裂解后释放的成分。试验也没有定量检测噬菌体制剂中的残留内毒素,而内毒素可能干扰部分免疫及炎症指标。除此之外,SPF雏鸡所处的微生物环境相对简单,与商品鸡场存在较大差异。研究的样本量和观察周期也较为有限,vB_SalS_KY05能否在不同日龄、品种和饲养条件下保持同样的效果,还需通过商品鸡试验和养殖现场研究来回答。

这项研究带来的启示,并不是用噬菌体简单替换抗生素。噬菌体作为一种能够复制和进化的生物制剂,其作用方式远比常规药物复杂。宿主范围、投放剂量、生产宿主、肠道菌群状态,以及噬菌体与细菌之间持续变化的关系,都可能影响最终效果。对于家禽沙门氏菌防控来说,制备出高滴度噬菌体只是第一步。如何找到合适的使用剂量,让噬菌体在控制病原菌的同时尽量维持肠道微生态稳定,可能才是其走向实际应用的关键。

参考文献:https://doi.org/10.1080/01652176.2026.2617464

 

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噬菌体治疗
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