Agr/VirSR信号通路在乳酸杆菌抗肉仔鸡坏死性肠炎中的作用

Necrotic enteritis (NE) is an important poultry gastrointestinal disease caused by the overgrowth of Clostridium perfringens. In this bacterium, accessory gene regulator (Agr) and VirS/VirR (VirSR) two-component regulatory system participated in the expression of virulence factors. Our previous study showed that Lactobacillus strains affected the expression of virulence factors in C. perfringens co-cultured with the intestinal epithelial cells of chicken embryos. However, whether Lactobacillus strains achieved these effects by modulating the Agr/VirSR signaling pathway in C. perfringens is unknown. In the current study, we will build a NE model by challenging the broilers with C. perfringens and investigate the effect of dietary supplementation with L. acidophilus or L. fermentum on the number and virulence factor expression of C. perfringens in the intestine of broilers. Using in vitro isolation of primary chicken intestinal epithelial cells from chicken embyos, we will study the modulatory effect of both Lactobacillus strains on the Agr/VirRS signaling pathway of C. perfringens co-cultured with cells as well as the mechanism of this effect. This study will enlarge the theory and practice of Lactobacillus controlling techniques for NE. And, it will show practical significance for the healthy development of broiler industry.

产气荚膜梭菌感染造成的肉仔鸡坏死性肠炎（NE）是危害肉鸡生产的一种重要的胃肠道疾病。辅助基因调节因子（Agr）和VirS/VirR（VirSR）双因子调节系统参与了产气荚膜梭菌毒力因子的表达。我们前期研究发现，乳酸杆菌影响了感染鸡胚肠道上皮细胞的产气荚膜梭菌毒力因子表达，这是否通过调控产气荚膜梭菌的Agr/VirSR信号通路来实现，尚不清楚。本项目通过产气荚膜梭菌感染肉仔鸡建立NE模型，研究日粮中添加嗜酸乳杆菌或发酵乳杆菌对肠道产气荚膜梭菌数量和毒力因子表达的影响。采用体外培养鸡胚肠道上皮细胞的方法，研究两种乳酸杆菌对感染细胞的产气荚膜梭菌Agr/VirSR信号通路的调控作用及其机制。该项目丰富了NE的乳酸杆菌调控技术理论和实践，对肉鸡产业的健康发展具有指导意义。

产气荚膜梭菌感染造成的肉鸡坏死性肠炎是危害肉鸡生产的一种胃肠道疾病，在后抗生素时代该病的发生率和带来的经济损失将大大增加。本项目靶向产气荚膜梭菌的致病机理，特别是其群体感应系统中辅助基因调节因子（Agr）和VirS/VirR（VirSR）双因子调节系统调控的毒力因子表达，研究乳酸杆菌在体内和体外对该系统的干扰作用，从而发挥对肉鸡肠道健康的保护作用。体内试验探究了饲粮中添加乳酸杆菌对产气荚膜梭菌感染肉鸡肠道损伤、免疫功能、肠道菌群以及Agr/VirSR信号通路调控的α-毒素基因（cpa）表达的影响；体外试验采用细菌共培养方法，研究发酵乳杆菌对产气荚膜梭菌α-毒素和唾液酸酶等毒力因子基因（cpa、plc和nanH）表达的调控作用，并进行了两种细菌的互作转录组分析。研究结果表明，饲粮中添加乳酸杆菌没有显著改善肉鸡的生长性能，但是添加发酵乳杆菌有缓解产气荚膜梭菌感染肉鸡肠道损伤的趋势，增加了空肠绒毛高度与隐窝深度比值，减轻了肠道炎症反应，增强了空肠T细胞免疫反应，调节了肠道内容物pH值，改善了肠道菌群结构，抑制产气荚膜梭菌等有害菌定植，增加了回肠乳酸杆菌属的丰度，对盲肠产气荚膜梭菌cpa的表达没有抑制作用。体外试验结果表明，发酵乳杆菌对产气荚膜梭菌毒力因子的表达与其共培养的时间和细菌数量有关，在共培养9 h后，发酵乳杆菌抑制了产气荚膜梭菌的数量和毒力因子的基因表达。转录组分析结果显示，发酵乳杆菌下调了产气荚膜梭菌的群体感应和双因子系统信号通路，AgrA、AgrB和AgrC均被显著抑制。发酵乳杆菌在体外可抑制产气荚膜梭菌毒力因子的表达，在体内试验没有该作用，但是改善了肠道屏障结构、免疫功能和菌群结构，这可能与发酵乳杆菌的添加形式有关。发酵乳杆菌对产气荚膜梭菌毒力因子表达的调控研究奠定了发酵乳杆菌应用的理论基础，积极探索其产品制备和包被技术，将极大提高其市场应用价值，有效防控肉鸡坏死性肠炎。