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人才强校 兽医学院张国忠教授与朱奎教授合作揭

2023-09-25 禽类养殖百科

  本网讯 3月19日,兽医学院相关科研团队在国际领域权威学术期刊《Plos Pathogens》上联合发表题为“Residentbacteria有助于呼吸道机会性感染”的研究论文。病因学。 该研究以当前流行病学状况调查为切入点,揭示了共生菌促进呼吸系统条件致病菌感染的新机制。

  细菌感染对人类和动物健康构成严重威胁。 在畜牧生产中,病原菌的持续感染造成严重危害。 特别是降抗、换抗政策实施后,禽类副鸡禽杆菌感染在全国范围内流行,给养殖业造成巨大损失。 临床细菌感染常呈现混合或继发感染的特点,但副鸡鸟杆菌的感染机制及其与其他微生物的相互作用尚不清楚。 在前期研究中,沈建中院士朱奎教授团队从针对病原菌和宿主细胞的角度探索了新的抗菌感染策略(Lancet Infect Dis, 2018, 18, 22; Nat Microbiol, 2020, 5, 1040; Adv Sci, 2020, 7, 1900840; Adv Sci, 2021, 8, 2001750)。 张国忠教授团队对家禽主要呼吸道病原体的致病机制进行了深入研究(J Virol, 2020, JVI.02103-20; J Virol, 2021, JVI.02447-20)。 本次研究中,相关科研团队结合行业问题,联合攻关,对副鸡杆菌暴发流行因素进行风险分析,制定流行病学调查方案,通过现状调查和细菌发现,发现了一个菌种。隔离和识别。 呼吸道共生菌发色葡萄球菌与副鸡禽杆菌感染高度相关。 然而,这种高度关联是否具有生物学意义及其潜在的致病机制仍有待阐明。

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  图1 发色葡萄球菌与副鸡禽杆菌感染存在高度相关性

  为了回答上述问题,作者首先通过体外实验发现,包括产色葡萄球菌在内的多种葡萄球菌可以直接向副鸡禽杆菌提供必需的生长因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+、辅酶I)。 )以促进细菌存活(图1)。 有趣的是,只有发色葡萄球菌被发现能够适应家禽的高体温。 此外,还证明产色葡萄球菌在副猪嗜血杆菌的体外培养物中表现出相似的生物学功能。 这些研究结果表明,共生菌可能普遍增强呼吸道嗜血杆菌的致病力,为嗜血杆菌相关感染的治疗和预防和控制提供新思路。

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  图2 发色葡萄球菌通过直接提供NAD+促进副鸡禽杆菌的存活

  为了进一步探讨副鸡放线菌感染中NAD+的潜在积累途径,作者利用细菌细胞相互作用模型,发现细菌感染后呼吸道上皮细胞和巨噬细胞的胞外NAD+含量显着增加,加速了副鸡放线菌的增殖。副鸡属。 (图2)。 然而,在相同条件下,单独培养的宿主细胞的细胞外仅检测到非常低水平的NAD+。 深入研究发现,发色葡萄球菌和副鸡禽杆菌不仅能在细胞内存活,还能激活真核细胞NAD+合成三大经典途径中的救援途径。 副鸡禽杆菌可以利用中间代谢物烟酰胺单核苷酸 (NMN) 或最终产物 NAD+。 更重要的是,产色葡萄球菌还能损伤宿主细胞的细胞膜,促进细胞内NAD+的释放。 最后,作者利用鸡上呼吸道感染模型,验证了发色葡萄球菌的定植会增加呼吸道中副鸡禽杆菌和发色葡萄球菌的细菌载量,导致感染症状恶化,而针对发色葡萄球菌的抗菌药物将会治疗可以有效减轻感染症状。

  该研究以病原菌生理生化代谢特征为切入点,深入揭示共生菌通过调节关键营养物质代谢促进机会性病原菌感染(图3)。 该研究不仅揭示了副鸡杆菌感染的新机制,而且丰富了基于代谢调节的宿主导向抗菌策略,为细菌感染的防控提供新思路。 目前后续工作重点是深入研究副鸡杆菌高效治疗措施,同时优化现有免疫程序和计划,保障家禽养殖业健康可持续发展。

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  图3 共生菌发色葡萄球菌促进病原菌副鸡杆菌感染示意图

  中国农业大学兽医学院博士生吴一凡和我校青年教师王永强博士为该论文的共同第一作者。 入选我校人才培养与发展支持计划的张国忠教授和朱奎教授为共同通讯作者。 该研究得到国家重点研发计划(2018YFD0500106)和国家自然科学基金(31922083)的资助。