期刊：Poultry Science（IF：4.2）
原文链接：https:// 10.1016/j.psj.2021.101639
背景：
肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis）是危害家禽健康和公共卫生的重要食源性病原体，可导致雏鸡高死亡率及严重经济损失。由于抗生素的长期使用导致多重耐药菌株不断出现，亟需寻找有效的抗生素替代策略。益生菌，尤其是凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans），因其耐酸、耐热、产乳酸及抑菌特性，在改善肠道形态、增强免疫和拮抗病原方面显示出潜力。然而，凝结芽孢杆菌能否通过调节肠道上皮发育、促进肠道干细胞分化为杯状细胞，从而修复肠炎沙门氏菌引起的肠道黏膜损伤，尤其是在新生雏鸡中的作用，尚缺乏深入研究。因此，本研究围绕这一科学问题开展探索。
通讯作者：庾庆华
主要单位：南京农业学
引 言
肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis）是重要的食源性病原体，可感染人和多种动物，对家禽养殖造成严重经济损失，且污染的禽产品威胁人类健康。由于抗生素的长期使用导致多重耐药菌株不断出现，亟需寻找安全有效的抗生素替代策略。益生菌因其能够改善肠道健康和抑制病原菌而受到关注，其中凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）具有产乳酸、耐酸、耐热、形成芽孢等特性，适合作为饲料添加剂。肠道黏膜屏障是抵御病原入侵的第一道防线，肠上皮干细胞通过持续增殖分化维持屏障功能，其中Notch信号通路调控干细胞向分泌黏液的杯状细胞分化。已有研究表明乳酸杆菌可调节肠上皮干细胞修复黏膜损伤，但凝结芽孢杆菌是否能够通过影响肠道上皮发育、特别是诱导杯状细胞分化来保护幼鸡抵抗肠炎沙门氏菌引起的肠黏膜损伤，尚不清楚。因此，本研究筛选具有抗沙门氏菌活性的凝结芽孢杆菌，并探讨其在雏鸡中保护肠道黏膜屏障的作用及机制。
（1）8株候选益生菌对沙门氏菌的抑菌效果比较
实验测定了8株益生菌（编号A-H）对三种常见禽源沙门氏菌的抑制作用。
抑菌圈直径和面积均显示，D号菌株（即凝结芽孢杆菌） 对三种沙门氏菌的抑菌圈最明显，尤其对肠炎沙门氏菌的抑菌面积达到约250 mm²，显著高于其他菌株。阴性对照（MRS液体培养基）无抑菌圈。结论：凝结芽孢杆菌在体外表现出优异的抗沙门氏菌活性，被选为后续动物实验菌株。
（2）实时荧光定量PCR检测所用引物序列
该表列出了6个目的基因（1个内参基因GAPDH，5个目标基因）的qPCR引物序列。
目标基因包括：黏蛋白Muc2（反映杯状细胞功能）、抗菌肽AvBD2、Notch通路关键分子（Notch1、Hes1、Dll1）。引物序列设计合理，退火温度等信息虽未列出，但提供了参考文献或GenBank登录号，保证了特异性。作用：该表是文中所有mRNA表达量检测的技术依据，确保结果可重复。
（3）凝结芽孢杆菌对雏鸡生长性能、肠道病理损伤和炎症的改善作用
体重变化：沙门氏菌组（Sal）在第7天体重显著低于对照组，而凝结芽孢杆菌+沙门氏菌组（Bac+Sal）体重与对照组接近，表明凝结芽孢杆菌能抑制沙门氏菌引起的体重下降。组织病理：HE染色显示，沙门氏菌组出现肠上皮细胞脱落、绒毛破损，病理评分显著升高；Bac+Sal组肠黏膜结构基本完整，评分接近对照组。炎症因子：沙门氏菌组IL-1β浓度显著升高，Bac+Sal组IL-1β水平被抑制至接近正常。结论：凝结芽孢杆菌能有效保护肠黏膜完整性，减轻炎症和体重损失
（4）凝结芽孢杆菌促进肠道细胞增殖与分化（隐窝深度和杯状细胞）
隐窝深度：Bac组和Bac+Sal组隐窝深度显著高于对照组和Sal组，表明凝结芽孢杆菌能促进隐窝干细胞增殖。杯状细胞数量：PAS染色显示，沙门氏菌导致绒毛上杯状细胞显著减少；凝结芽孢杆菌单独或联合处理均使杯状细胞数量恢复甚至增加。Muc2表达：沙门氏菌抑制Muc2基因表达，凝结芽孢杆菌处理则上调Muc2。Notch通路：沙门氏菌组Dll1、Notch1、Hes1表达显著升高（过度激活），而Bac+Sal组这些基因的表达被下调至接近对照。Notch通路过度激活会抑制杯状细胞分化，凝结芽孢杆菌通过抑制该通路，促进杯状细胞分化。结论：凝结芽孢杆菌通过负向调控Notch信号，促进杯状细胞分化和黏液分泌，修复黏膜屏障。
（5）凝结芽孢杆菌提高抗氧化酶、IgA和抗菌肽水平
抗氧化能力：Bac组和Bac+Sal组的T-AOC和SOD水平均显著高于对照组和Sal组，说明凝结芽孢杆菌能增强肠道抗氧化应激能力，减少沙门氏菌诱导的氧化损伤。黏膜免疫：IgA是肠道黏膜免疫的关键抗体。沙门氏菌感染未显著改变IgA水平，但凝结芽孢杆菌（单独或联合）显著提高了IgA浓度。抗菌肽：AvBD2是鸡重要的β-防御素。沙门氏菌轻微下调AvBD2，而凝结芽孢杆菌显著上调其表达。结论：凝结芽孢杆菌可通过增强抗氧化能力、促进IgA分泌和抗菌肽表达，综合提升肠道先天防御力。
肠炎沙门氏菌是导致幼禽肠道疾病和严重腹泻的主要病原体，尤其对免疫系统及肠道屏障尚未发育完善的新生雏鸡危害极大。由于多重耐药沙门氏菌株的出现及抗生素残留问题，亟需寻找抗生素替代品，而益生菌被认为是有前景的防控策略之一。凝结芽孢杆菌具有产乳酸、形成芽孢、耐酸耐热等特性，比乳酸杆菌等更适合工业生产和饲料添加，但目前关于其在幼鸡中能否通过调控肠上皮发育来修复沙门氏菌引起的黏膜损伤的研究较少。本研究首先在体外证实筛选到的凝结芽孢杆菌对沙门氏菌（尤其肠炎沙门氏菌）具有显著抑菌活性。进一步的动物实验表明，凝结芽孢杆菌可维持小肠绒毛完整性，减轻肠上皮细胞脱落、体重下降和肠道炎症。机制上，研究首次发现肠炎沙门氏菌通过过度激活Notch信号通路抑制杯状细胞分化，导致杯状细胞减少和黏蛋白Muc2表达下调；而凝结芽孢杆菌能够抑制该通路的过度活化，恢复杯状细胞数量，促进黏液分泌，从而修复肠道屏障。此外，凝结芽孢杆菌还能提高肠道抗氧化能力（SOD、T-AOC），促进分泌型IgA和抗菌肽AvBD2的表达，进一步增强肠道先天免疫防御。综上，本研究阐明了凝结芽孢杆菌通过调控Notch信号通路诱导杯状细胞分化，从而保护幼鸡抵御肠炎沙门氏菌感染的作用机制，为其作为家禽饲料中抗生素替代品提供了理论依据。
庾庆华（通讯作者）
庾庆华，男，1981年出生，江苏吴江人，博士，南京农业大学教授、博士生导师，迪辅乐生物（上海）有限公司高级研发总监。2004年本科毕业于南京农业大学动物医学院，2009年获该校预防兽医学博士学位，2014年至2015年赴芝加哥大学开展科研合作。主要从事肠道微生物与肠黏膜屏障相互作用机制及动物黏膜免疫研究。主持国家自然科学基金2项、国家重点研发计划项目1项，参与科技部重大专项4项。2018年获全国高校农林类专业微课教学比赛三等奖及南京农业大学教学质量优秀奖，2019年获校级优秀教学奖。主编高等农林教育“十三五”规划教材1本，以第一或通讯作者在《Cell Death and Differentiation》等期刊发表SCI论文50余篇，获微生态领域国家发明专利10余项。现任中国生物物理学会肠道菌群分会理事、江苏省免疫学会理事，获江苏省科学技术二等奖。
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文案：宋嘉庆
编辑：宋嘉庆
审核：韩志东
河南科技大学
益生菌科学与技术团队
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