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为解决母猪子宫内膜炎由多种病原菌引发且耐药菌增多的问题,华中农业大学的研究人员开展新型嵌合裂解酶联合头孢喹肟预防该病的研究。结果显示联合疗法可有效预防,且不影响精液质量,对养殖业意义重大,推荐一读。
在养殖业中,母猪子宫内膜炎是个让人头疼的大问题。它就像隐藏在猪群里的 “繁殖杀手”,严重影响着母猪的繁殖性能。小猪的感染敏感性、生长情况以及死亡率都和它息息相关,这给养殖户们带来了巨大的经济损失。
引起母猪子宫内膜炎的 “元凶” 多种多样,常见的细菌(如金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus 、链球菌Streptococcus spp. 、大肠杆菌Escherichia coli )、病毒(如日本脑炎病毒、猪繁殖与呼吸综合征病毒)和寄生虫(如滴虫)都可能参与其中。而且,大部分子宫内膜炎病例属于混合感染,这让临床治疗变得更加困难。
更糟糕的是,从患病动物和人身上分离出的细菌常常具有抗菌耐药性(AMR)。随着新型抗生素研发速度缓慢,抗菌耐药性问题已经成为全球关注的健康难题。虽然抗生素治疗在一定程度上能改善子宫内膜炎患者的妊娠率,但面对耐药菌,它的效果越来越有限。之前有研究尝试用溶葡萄球菌酶治疗母猪子宫内膜炎,取得了一定效果,但寻找更有效的治疗方法仍然迫在眉睫。
为了解决这些问题,华中农业大学的研究人员在《Veterinary Research》期刊上发表了一篇名为 “Development of a novel chimeric lysin to combine parental phage lysin and cefquinome for preventing sow endometritis after artificial insemination” 的论文。他们发现,将噬菌体裂解酶鸡尾酒和头孢喹肟联合使用,通过人工授精的方式输送到母猪体内,可以有效预防母猪人工授精后的子宫内膜炎,而且这种联合治疗对精液质量没有明显影响。这一发现为防治母猪子宫内膜炎提供了新的策略,有望减少经济损失,保障养殖业的健康发展。
研究人员为了开展这项研究,主要用到了以下几种关键技术方法:
- 细菌分离与鉴定技术:从患子宫内膜炎的母猪阴道拭子样本中分离细菌,再通过提取细菌 DNA,利用特定引物进行测序,与 NCBI 数据库比对,确定细菌种类和链球菌的血清型。
- 抗菌活性检测技术:通过浊度降低试验和杀菌试验,检测裂解酶对细菌的裂解活性;采用棋盘法测定联合使用时的协同效应;用结晶紫染色和活菌计数评估抗生物膜活性。
- 动物模型实验技术:利用大蜡螟幼虫和小鼠乳腺炎模型,评估噬菌体裂解酶鸡尾酒在体内的治疗效果。
- 精液相关检测技术:将细菌、裂解酶和头孢喹肟加入精液中,通过培养和计数观察对细菌活性的影响;用计算机辅助精子分析(CASA)等方法检测精液质量。
下面我们来详细看看这项研究的结果:
- 母猪子宫内膜炎分离菌的鉴定:研究人员从 383 份阴道拭子样本中,成功分离出 526 株细菌。这些细菌中,大肠杆菌、葡萄球菌和链球菌(猪链球菌)占比较大,分别为 28.9%、26.3% 和 12.3%。这表明它们在子宫内膜炎的发生中可能起着关键作用,就像是引发这场 “炎症风暴” 的主力军。
- 母猪子宫内膜炎分离菌的抗生素敏感性:研究人员检测了 15 种抗生素对分离菌的最小抑菌浓度(MIC)。结果发现,葡萄球菌、猪链球菌和大肠杆菌对多种抗生素都表现出耐药性。比如,大部分葡萄球菌对氯霉素、红霉素和林可霉素不敏感;猪链球菌对四环素、红霉素和林可霉素的耐药率很高;大肠杆菌对氨苄西林、四环素等多种抗生素耐药。这就像细菌们给自己穿上了 “耐药铠甲”,让传统抗生素难以发挥作用。
- 嵌合裂解酶 ClyL 的构建、表达及离子对其酶活性的影响:为了找到能有效对抗葡萄球菌和猪链球菌的裂解酶,研究人员构建了新的嵌合裂解酶 ClyL。它由噬菌体裂解酶 LysGH15 的催化结构域 CHAP 和前噬菌体裂解酶 Lys0859 的细胞壁结合结构域(CBD)组成。实验发现,ClyL 的分子量约为 34.0 kDa,而且 Ca2?、Mg2?和 Zn2?等金属离子能增强它的裂解活性。这就像是给 ClyL 注入了 “超级能量”,让它对抗细菌的能力大大提升。
- 从母猪子宫内膜炎和牛乳腺炎样本中分离的葡萄球菌和链球菌对 ClyL 和 Lys0859 体外敏感:用从母猪子宫内膜炎和牛乳腺炎样本中分离的细菌进行实验,结果显示 ClyL 对葡萄球菌的裂解效果显著,Lys0859 对链球菌的作用更强。而且,它们联合使用时,对葡萄球菌和链球菌以及这两种菌的混合感染都有协同杀菌作用。这就好比 ClyL 和 Lys0859 是一对默契的 “抗菌搭档”,携手对抗细菌感染。
- ClyL 和 Lys0859 联合对葡萄球菌和链球菌混合感染具有体外和体内协同效应:通过双物种生物膜模型、大蜡螟幼虫感染模型和小鼠乳腺炎模型实验发现,ClyL 和 Lys0859 联合使用能显著降低生物膜的生物量和细菌数量,提高感染幼虫的存活率,减少小鼠乳腺组织中的细菌数量。这表明它们联合使用在体内外都能有效对抗葡萄球菌和链球菌的混合感染,是防治这种感染的 “强力武器”。
- 噬菌体裂解酶鸡尾酒和头孢喹肟联合在体外具有协同杀菌作用:实验表明,噬菌体裂解酶鸡尾酒(ClyL + Lys0859)和头孢喹肟联合使用,在培养液和精液中都比单独使用裂解酶或头孢喹肟能更好地抑制细菌增殖。这说明它们联合起来就像形成了一个 “抗菌联盟”,发挥出更强的杀菌威力。
- 含有噬菌体裂解酶和抗生素的公猪精液是预防人工授精后细菌性子宫内膜炎的可行策略:研究发现,头孢喹肟、ClyL 和 Lys0859 对精液的活性(包括活力、顶体完整性、前向运动能力和线粒体膜电位)没有明显影响,而且精液也不会显著影响它们的抗菌活性。同时,联合使用这三种物质能显著减少精液中的细菌数量。这意味着公猪精液可以作为 “运输小能手”,安全地将抗菌物质输送到母猪体内,预防子宫内膜炎。
- 噬菌体裂解酶鸡尾酒和头孢喹肟联合治疗降低子宫内膜炎发病率:给母猪人工授精时,使用噬菌体裂解酶鸡尾酒和头孢喹肟联合治疗的组,子宫内膜炎发病率为 0%;而使用 PBS 或单独使用头孢喹肟的组,发病率高达 50%;单独使用噬菌体裂解酶鸡尾酒的组,发病率为 57.14%。此外,联合治疗组的临床妊娠率和活产率均为 100%,高于其他组。这充分证明了联合治疗在预防母猪子宫内膜炎方面效果显著,能大大提高母猪的繁殖性能。
综合这项研究的结论和讨论部分,我们可以看到,大肠杆菌、葡萄球菌和猪链球菌在子宫内膜炎中起着重要作用。研究人员开发的嵌合裂解酶 ClyL 对葡萄球菌有很好的杀菌效果,Lys0859 对链球菌作用明显,它们联合使用具有协同效应。将噬菌体裂解酶鸡尾酒和头孢喹肟联合,通过人工授精的方式应用,不仅能有效预防母猪人工授精后的子宫内膜炎,还对精液质量没有不良影响。
不过,研究也存在一些局限性。比如,实验中没有考虑厌氧菌的培养条件,可能遗漏了一些与子宫内膜炎相关的厌氧菌信息。而且,头孢喹肟是世界卫生组织认定的对人类健康至关重要的抗生素,长期使用可能存在风险,未来或许可以寻找更合适的替代抗生素,像恩诺沙星就有一定潜力。
总体而言,这项研究为防治母猪子宫内膜炎提供了新的思路和方法,为养殖业的健康发展提供了有力支持。希望未来能在此基础上进一步深入研究,找到更安全、有效的防治策略,让母猪不再受子宫内膜炎的困扰,养殖户们也能减少经济损失,让养殖业更加兴旺发达。