植物乳杆菌ZG-7通过调节肠道屏障与菌群缓解鸭致病性大肠杆菌感染的作用机制

《Frontiers in Immunology》：Effects of Lactobacillus plantarum ZG-7 on the intestinal barrier and intestinal flora of Muscovy ducks infected with avian pathogenic Escherichia coli

本研究揭示了从自然发酵泡菜中分离的植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）ZG-7对鸭致病性大肠杆菌（APEC）感染的保护作用。通过动物实验证明，ZG-7能耐受胃肠环境（pH 2.0-4.0，胆盐0.1%-1.0%），其无细胞上清液对APEC O78株具有显著抑制作用。在感染模型中，ZG-7预处理有效缓解了APEC引起的体重下降、肠道形态损伤（绒毛高度降低、杯状细胞减少）、紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）和黏蛋白（MUC2）表达下降，并通过调节盲肠菌群（如抑制Lachnoclostridium、富集Bacteroides）恢复微生物稳态。研究结果为开发替代抗生素的益生菌制剂提供了理论依据。

　　

引言

鸭致病性大肠杆菌（Avian pathogenic Escherichia coli, APEC）是全球家禽养殖业面临的重要病原体，可导致肠炎、败血症及高死亡率，造成严重经济损失。抗生素滥用引发的耐药性问题促使人们寻求可持续的替代方案。益生菌通过调节肠道微生物群、增强宿主免疫及维护上皮屏障完整性展现潜力。本研究以麝香鸭为模型，探究植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）ZG-7对APEC感染的防护作用。

材料与方法

40只1日龄麝香鸭随机分为5组：对照组（CON）、益生菌单独处理组（LP）、APEC感染组（EC）、益生菌预处理感染组（LPEC）及硫酸黏菌素阳性对照组（CSEC）。第7天，EC组和LPEC组口服APEC O78菌液（3×10⁹CFU/mL），CON组和LP组给予无菌生理盐水。第15天采集血清和肠道样本，通过组织病理学、免疫荧光染色和16S rRNA测序分析肠道形态、屏障蛋白及菌群变化。

结果

1. 胃肠耐受性与抗菌活性

ZG-7在pH 2.0-4.0和胆盐浓度0.1%-1.0%条件下均能存活增殖，且在pH 4.0时生长持续24小时。其无细胞上清液对APEC O78的抑制效果呈浓度依赖性（1×10⁹CFU/mL > 1×10⁸CFU/mL），中和至pH 7.0后抑制作用消失。

2. 生长性能与免疫器官指数

APEC感染导致鸭子第9-15日平均日增重显著下降，而LPEC和CSEC组体重接近正常水平。脾脏指数在LP组显著低于EC组，但法氏囊指数无显著组间差异。

3. 肠道形态与屏障功能

HE染色显示EC组空肠黏膜炎症细胞浸润、上皮细胞脱落及腺体缺失，而LPEC组病理损伤明显减轻。AB-PAS染色表明ZG-7预处理增加了杯状细胞数量和黏液分泌。免疫荧光分析进一步证实，LPEC组紧密连接蛋白ZO-1、Occludin及黏蛋白MUC2表达显著高于EC组。

4. 盲肠菌群调控

16S rRNA测序显示，EC组中Lachnoclostridium、norank RF39 group和Paludicola等促炎菌群丰度上升，而LPEC组这些菌群被抑制，且Bacteroides显著富集。β多样性分析表明LPEC组菌群结构更接近CON组，提示ZG-7可恢复APEC引起的菌群失调。

讨论

ZG-7通过耐受胃肠环境、直接抑制病原菌、修复肠道物理屏障和调节微生物群落，有效缓解APEC感染导致的生长抑制和组织损伤。其促进Bacteroides等有益菌增殖、抑制炎症相关菌群的作用，为益生菌替代抗生素提供了新思路。

结论

植物乳杆菌ZG-7具备良好的益生特性，能通过多靶点机制保护APEC感染鸭的肠道健康，是一种潜在的绿色养殖添加剂。