病原體（例如大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、單核細胞增生李斯特菌、產氣莢膜梭菌、念珠菌）誘發的人畜共患疾病物種等）在脊椎動物和人類之間共享，會導致許多食源性疾病，從輕微到嚴重，甚至死亡，嚴重威脅動物和人類的健康。同時，在畜牧業和醫藥中使用抗菌藥物會導致生食動物產品（肉、蛋、奶制品）中的抗菌藥物殘留、抗菌藥物耐藥性(AMR)的傳播和藥物環境污染。腸上皮屏障在限制管腔內容物（例如，腸道微生物、水、營養物質、離子、廢物）與基礎免疫系統之間的相互作用、防止人畜共患病原體入侵和維持腸上皮細胞的完整性和腸道穩態。來自入侵病原體或共生微生物的信號可被腸上皮細胞接收，然后傳遞至固有層中的免疫細胞以調節腸上皮屏障功能或宿主防御。有研究報道，人畜共患病原體通過群體感應系統調節的生物膜形成和過度生長，釋放毒素，粘附和侵入腸上皮細胞，轉移至宿主器官，或引起宿主過度免疫反應，從而對宿主組織或細胞產生毒性或損傷。這為預防或控制人畜共患疾病提供了潛在的治療靶點。
作為一種有吸引力的“普遍認為安全(GRAS)”的抗菌劑替代品，生食產品中無殘留的益生菌通過產生有機酸和抗菌化合物對宿主的整體健康產生有益影響；恢復腸道菌群；與常駐微生物群或宿主相互作用；抑制人畜共患病原體的過度生長、粘附和侵襲；增強胃腸上皮屏障功能；提高消化能力和調節粘膜免疫反應。這些為預防或控制人畜共患病原體的感染提供了潛在的治療選擇。在本研究中，研究人員選擇了四種益生菌來評估它們減輕人畜共患病原體引起的對秀麗隱桿線蟲的毒性和LPS暴露引起的腸上皮損傷的能力及其潛在機制。
Bioscreen全自動生長曲線分析儀的應用
對數生長期的乳酸菌加入含有不同（wt/v、0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%）豬膽汁的新鮮MRS肉湯（1%v/v）中)，然后接種到96孔板中，每組5孔；然后使用Bioscreen C平臺測量生長曲線，每10分鐘測量一次OD 620nm的吸光度，持續73小時。OD620nm所需孵育時間計算每個菌株的添加豬膽汁的培養物增加0.3個單位，并將OD 620nm增加的差異識別為以小時表示的生長延遲。
實驗結果
結果表明，植物乳桿菌可以通過群體感應信號抑制關鍵毒力性狀的mRNA表達，從而直接抑制腸出血性大腸桿菌O157:H7的生物膜形成和生長。同時，植物乳桿菌16通過促進上皮修復、減弱上皮細胞凋亡和死亡以及減弱炎癥反應顯著改善LPS誘導的腸上皮屏障功能障礙，這可能是由激活的Wnt/β-catenin信號通路和抑制的TLR4介導的-MyD88信號通路。總而言之，植物乳桿菌16保護秀麗隱桿線蟲免受腸出血性大腸桿菌的侵害O157:H7感染通過上述方式致死。然而應該對動物模型（例如小鼠、豬、肉雞）進行進一步研究，以令人信服地支持植物乳桿菌Lac16對預防腸出血性大腸桿菌O157:H7感染的有益作用。
圖1、乳酸菌與人畜共患病原體的自聚集率(A)和共聚集率(B)。乳酸菌菌株的自聚集率隨時間逐漸增加，在24小時時達到70%以上，并且Lac16表現出比其他菌株更高（p<0.05）的自聚集率（Lac22，Lac24，Lac26）。
圖2、乳酸菌在不同pH值模擬胃腸液中的存活率（A）和生長曲線（B-E，OD600值）。四種乳酸菌菌株（Lac16、Lac22、Lac24、Lac26）對pH 8.0的模擬腸液表現出良好的耐受性。Lac16和Lac26對模擬胃液表現出更好的耐受性，在pH 3.0和pH 4.0下的存活率幾乎為100%，而在pH 2.5下為40-55%（圖2A）。Lac24在pH 3.0下的存活率為62.28%。四種乳酸菌菌株可以在pH 4.0和pH 8.0下生長良好，在固定相的吸光度值為0.9–1.8（圖2 B–E）。Lac16、Lac24和Lac26可以在pH 3.0下生長，固定相吸光度值為0.3–0.6（圖2是）。與pH 4.0和pH 6.4相比，這四種乳酸菌菌株的對數生長期和靜止期在pH 3.0和pH 8.0時延遲。
圖3、乳酸菌的生長(A)、pH(A)和乳酸產量(B)。如圖所示，這四種菌株發酵培養物的pH值在穩定期約為3.8。這四種菌株的乳酸產量在對數生長期和早期穩定期增加，而在晚期穩定期減少。Lac16比其他三個菌株產生更高(p<0.05)的乳酸。
圖4、益生菌促進IPEC-J2細胞的傷口閉合。IPEC-J2細胞用益生菌(MOI=100)或LPS(40μg/mL)處理不同時間。結果是三個獨立實驗的平均值±標準偏差。
圖5、植物乳桿菌Lac16對腸出血性大腸桿菌O157:H7感染的保護作用的圖形總結。植物乳桿菌Lac16通過抑制大腸桿菌O157:H7的關鍵毒力特性和增強腸上皮屏障功能，減輕腸出血性大腸桿菌O157:H7感染誘導的對秀麗隱桿線蟲的毒性和LPS暴露誘導的腸上皮損傷，這可能是由激活的Wnt/β-catenin信號通路和抑制的TLR4-MyD88信號通路介導。
總結
農業和醫藥領域大量使用抗菌藥物會導致生食中的抗生素殘留、抗菌素耐藥性(AMR)的傳播和藥物污染，嚴重威脅人類健康并給社會帶來巨大的經濟負擔，這表明需要新的治療選擇預防或控制人畜共患病。在這項研究中，研究人員選擇了四種益生菌來評估它們減輕病原體引起的損傷的能力。結果顯示模擬胃腸液和膽汁耐受植物乳桿菌具有高乳酸分泌的Lac16可以顯著抑制多種人畜共患病原體的生長。Lac16還顯著抑制腸出血性大腸桿菌O157:H7(EHEC)的生物膜形成和毒力性狀（與毒力、毒素、鞭毛生物發生和運動、抗生素抗性、生物膜形成和AI-2群體感應相關的基因）的mRNA表達。此外，Lac16和Lac26顯著保護秀麗隱桿線蟲免受人畜共患病原體誘導（腸出血性大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、產氣莢膜梭菌）死亡人數。此外，Lac16通過激活Wnt/β-catenin信號通路顯著促進上皮修復和改善脂多糖(LPS)誘導的腸上皮細胞凋亡和屏障功能障礙，并通過抑制TLR4/MyD88信號通路顯著降低LPS誘導的炎癥反應。目前的結果表明，Lac16通過抑制大腸桿菌的關鍵毒力特性、促進上皮修復和改善腸上皮屏障功能來減輕腸出血性大腸桿菌感染引起的損傷，這可能是由激活的Wnt/β-catenin信號通路和抑制腸上皮細胞的TLR4/MyD88信號通路。
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