近日，我校王晓娜课题组在国际病原生物学与宿主-病原互作领域国际知名期刊《PLOS Pathogens》发表题为“EngineeredLactobacillus paracasei3×pBD1/ΔHLJ-27as a novel antibiotic alternative for livestock: Dual efficacy in growth promotion and protection againstSalmonellainfection via integrated host-microbiota-immune regulation”的研究论文。
该研究围绕猪β-防御素1（pBD1）的多拷贝持续表达与益生菌功能强化，建立了兼具抗菌防御与宿主微生态调控能力的工程化益生菌干预平台。系统评价其促生长、肠道黏膜屏障保护、免疫调节及抗沙门氏菌感染作用，为开发兼具抗菌、免疫调节和肠道稳态维持功能的新型畜禽抗生素替代产品提供了新思路。
畜禽养殖过程中抗菌药物的长期使用加剧了抗微生物药物耐药性问题，寻找安全、高效且不易诱导耐药的抗生素替代策略已成为“One Health”背景下的重要研究方向。研究利用乳酸菌良好的肠道适应性和黏膜定植能力，将其作为活菌递送载体持续表达具有广谱抗菌和免疫调节作用的pBD1，从而实现益生菌自身功能与抗菌肽活性的协同作用。
研究团队发现，表达pBD1的工程乳酸菌可在小鼠和仔猪肠道稳定定植，促进体重增长和肠绒毛发育，提高紧密连接蛋白的表达，并增强血清IgG、肠黏膜SIgA相关免疫反应。在沙门氏菌感染模型中，该工程菌可显著缓解临床症状和肠道损伤，提高动物存活率，并降低病原菌在肠道及肝、脾、肠系膜淋巴结等组织中的负荷。进一步机制研究表明，工程菌的保护作用与肠道局部防御体系的整体重塑有关，可通过维持杯状细胞及MUC2黏液屏障、改善上皮完整性，降低病原体定植和跨屏障传播；同时，其对炎症反应和免疫细胞功能的调节有助于恢复感染状态下的免疫稳态。肠道菌群与宿主转录组结果进一步提示，这种保护效应与菌群结构改善以及免疫、屏障修复和代谢相关通路的协同变化有关，表明该工程菌可能通过“屏障保护-免疫调节-菌群稳态”相互耦联增强宿主抗感染能力。
本研究系统评估了工程化副干酪乳杆菌3×pBD1/ΔHLJ-27作为畜禽抗生素替代物的应用潜力，证实其兼具小鼠与仔猪促生长与抗沙门氏菌感染的双重功效，为新型抗生素替代制剂研发提供理论支撑，具有极大潜在转化价值，为工程益生菌防控肠道病原感染提供了新思路。
我校为该论文的第一完成单位，动物医学学院26级博士研究生杨义杰与陈莹为论文第一作者，王晓娜与李佳璇为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、“十四五”重点研发计划项目子课题及黑龙江省博士后基金等项目支持。
原文链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014367
第一作者简介：
杨义杰，东北农业大学动物医学学院26级博士研究生，主要围绕工程乳酸菌的构建、肠道屏障调控开展研究，在PLOS Pathogens、Synthetic and Systems Biotechnology、Animals等期刊发表论文5篇。
通讯作者简介：
王晓娜，东北农业大学动物医学学院副教授、博士生导师，主要从事猪腹泻性疾病预防与控制、益生菌基因组改造及乳酸菌口服疫苗等研究。主持国家自然科学基金青年项目、面上项目，“十四五”重点研发项目子课题，黑龙江省自然科学基金青年项目（B类），黑龙江省自然科学基金联合引导项目，黑龙江省博士后面上（一等）项目等课题，以第一作者或通讯作者在PLOS Pathogens、Synthetic and Systems Biotechnology、Virulence、Journal of Agricultural and Food Chemistry等权威期刊发表论文30余篇，获新兽药证书3项，授权发明专利2项。
