保护性细菌培养物为预防食品中的抗生素耐药性沙门氏菌提供了有前途的途径

农业、健康和自然资源学院乳制品副教授丹尼斯·达米科(DennisD'Amico)继续推进他的工作，使用保护性细菌培养来预防食源性病原体引起的疾病。

在食品微生物学的新出版物中，D'Amico和他的团队研究了一种名为HafniaalveiB16的保护性培养物预防两种沙门氏菌血清型感染的能力，这两种沙门氏菌血清型属于肠道沙门氏菌。D'Amico研究的血清型是食源性疾病暴发的常见罪魁祸首，并且对多种抗生素具有耐药性。

在引入氨苄青霉素等抗生素后，科学家们几乎立即开始观察细菌对药物的耐药性。到20世纪90年代中期，科学家们在D'Amico研究的沙门氏菌血清型中发现了多药抗生素耐药性。

“与人类医学一样，食品安全面临的最大挑战之一就是超级细菌的出现，”D'Amico说。“这些特殊菌株，与许多沙门氏菌一样，对我们在食品生产和人类医学中使用的大多数抗生素产生了耐药性，因此我们希望将它们作为目标。”

这份新出版物是D'Amico正在进行的研究使用保护性细菌培养物来控制食品中病原体的生长并阻止其致病能力的研究的扩展。

保护性培养之所以起作用，是因为当细菌在其他类似细菌的存在下时，它们会产生抗菌代谢物。当致病菌检测到这些保护性培养物及其代谢物的存在时，它可以进入一种“战斗或逃跑”模式。病原体可以将注意力转向表达对在竞争者中幸存下来很重要的基因，并关闭许多使其致病的非必需功能，例如附着和侵入人体肠道细胞所需的功能。

市场上的大多数保护性培养物都针对“革兰氏阳性”细菌而不是“革兰氏阴性”细菌。这种区别是指细菌细胞壁结构的差异。革兰氏阳性保护性培养物通常对革兰氏阳性病原体最有效，这意味着需要针对革兰氏阴性病原体(如大肠杆菌和沙门氏菌)的有效保护性培养物。

D'Amico的实验室先前发现HafniaalveiB16可有效抑制牛奶中大肠杆菌和沙门氏菌的生长。Hafniaalvei还有效地阻止了另一种病原体金黄色葡萄球菌的生长，并阻止其产生毒素——细菌致病能力的关键步骤。

“我们从之前的工作中学到的是，这些保护性培养物不仅可以在不同情况下阻止病原体的生长，在我们的例子中是在牛奶和乳制品中，而且它们还对这些病原体的毒力产生这些影响，当他们能够成长，”D'Amico说。

Hafniaalvei的工作原理与其他保护性培养物不同。大多数培养物都会产生抗菌代谢物，从而阻止竞争性细菌的生长。但是，当将Hafniaalvei的代谢物添加到致病培养物中时，它并没有像预期的那样阻止它们的生长。但是，当整个Hafniaalvei细菌都存在于大肠杆菌或沙门氏菌中时，它就做到了。这告诉团队，它正在通过其他一些机制抑制病原体的生长。

D'Amico的实验室发现，在Hafniaalvei存在的情况下生长会降低沙门氏菌中毒力基因的表达，并将病原体随后侵入人体肠道细胞的能力降低近90%。他们还发现，当Hafniaalvei附着在肠道细胞上时，它不会阻止沙门氏菌附着在细胞上，而是保护它们免受入侵。

“因为沙门氏菌仍然可以粘附，但不会侵入肠道细胞，这种培养物可能会刺激这些细胞保护自己免受入侵病原体的侵害，因此这可能是这些保护性培养物发挥作用的另一种机制，”D'说阿米科。

D'Amico的研究确实发现了基因表达的差异，以及鼠伤寒沙门氏菌和纽波特沙门氏菌这两种血清型如何对牛奶中的保护性培养物做出反应。

例如，在牛奶中与Hafniaalvei共培养可防止鼠伤寒沙门氏菌粘附在肠细胞上，但不能粘附在Newport血清型上。

“我们确实发现了这两种血清型之间的一些差异，所以看起来这些影响在沙门氏菌中并不一定是普遍的，”D'Amico说。“尽管它们非常相似，但它们确实存在细微差别。其中一些差异可能会影响这种文化和其他文化在全球范围内产生影响的能力。”