不同抗原诱导的沙门氏菌鼠伤寒亚种特异性卵黄抗体的体外抑制潜力评估

《Poultry Science》：In Vitro Evaluation of the Inhibitory Potential of Specific Egg Yolk Antibodies Induced by Different Antigens of Salmonella Typhimurium

沙门氏菌是重要的食源性病原体，对抗生素耐药性增强。本研究通过比较甲醛灭活抗原（FIA）和超声处理抗原（UIA）免疫 laying hen 后的 IgY 产量及功能，发现 UIA 组在抗体滴度、细菌抑制活性及黏附预防方面均优于 FIA 组。实验表明 UIA 诱导的 IgY 更高效，且能显著减少沙门氏菌对肠黏膜的黏附（UIA 组 2.94 Log10 CFU/mL vs FIA 组 4.12 Log10 CFU/mL, P<0.05）。IgY 通过多种机制抑制细菌生长，且无抗生素耐药风险，为禽类生产提供安全替代方案。

　　**研究解读：IgY抗体对沙门氏菌的免疫效果及抗原制备方法的比较**

在当前全球范围内，抗生素耐药性问题日益严重，这促使科学家们寻找更加安全、有效的替代品，以控制如沙门氏菌（*Salmonella*）等病原体在禽类养殖过程中的传播。沙门氏菌是一种重要的食源性感染病原体，其传播主要通过禽类产品，如鸡蛋和鸡肉。它具有在多种环境中存活和对抗生素具有耐受性的能力，对人类健康构成了显著威胁。随着抗生素使用带来的副作用逐渐显现，研究者开始关注利用禽类卵黄特异性抗体（IgY）作为抗生素的替代方案。

本研究旨在比较两种不同的沙门氏菌抗原制备方法——甲醛灭活抗原（FIA）和超声波制备抗原（UIA）——在诱导IgY产生方面的效果。此外，还评估了这些抗体在抑制细菌生长、防止其黏附于肠道黏膜以及展现抗菌效果方面的能力。实验中使用了24只37周龄的Lohmann LSL-Lite产蛋鸡，并将其随机分为三组：一组接受FIA（1.5×10? CFU/mL），另一组接受UIA（500 μg/mL蛋白浓度），第三组作为对照组接受生理盐水。在实验开始前，所有鸡只均经过两周的适应期，并在之后的实验过程中接受免疫接种，每次接种使用完全弗氏佐剂（FCA）和不完全弗氏佐剂（FIncA）进行强化。

研究结果表明，两种抗原均显著提升了IgY的产生，其中UIA在第10周时达到峰值（OD???: 1.59），而FIA在第10周时达到峰值（OD???: 1.35）。从第4周到第14周，UIA组的IgY水平明显高于FIA组（P < 0.0001）。此外，IgY表现出剂量依赖性的抑制细菌生长的能力，其中UIA组在对数生长期的200 mg/mL浓度下，细菌计数显著减少，分别达到5.02和5.76 Log?? CFU/mL。同时，UIA组在防止细菌黏附于肠道黏膜方面也表现出更强的抑制效果（2.94 vs. 4.12 Log?? CFU/mL，P < 0.05）。交叉反应实验进一步表明，IgY对其他沙门氏菌血清型，如沙门氏菌肠炎沙门菌（*S*. Enteritidis）和沙门氏菌婴儿沙门菌（*S*. Infantis）也有显著的抑制作用（P < 0.05）。这些发现强调了IgY在禽类养殖中作为安全有效的抗生素替代品的潜力。

**沙门氏菌的生物学特性与危害**

沙门氏菌是一种革兰氏阴性杆菌，属于肠杆菌科，能够寄生于宿主细胞内，且不形成孢子，属于兼性厌氧菌。它们在37°C时活性最强，但也能在高达70°C的环境中存活。这种特性增强了沙门氏菌的环境适应能力，使其在不利条件下仍能保持生物活性。沙门氏菌是引起食源性疾病的常见病原体，其在禽类中的传播可能导致人类感染，尤其在处理和加工过程中，如去内脏时，禽类可能成为细菌污染的来源。

沙门氏菌有超过2,600种已知的血清型，但只有不到100种与人畜共患病有关。其中，沙门氏菌肠炎沙门菌（*S*. Typhimurium）是公共卫生和食品安全领域的重要问题。这种细菌可以感染多种宿主，包括禽类及其产品，因此在禽类养殖过程中，沙门氏菌的控制成为一项重要任务。近年来，全球范围内多次发生沙门氏菌感染爆发，如2024年欧洲发生的沙门氏菌Mbandaka ST413感染事件，涉及英国、芬兰、法国和德国等多个国家，影响了300多人。在美国，CDC也指出，一些感染事件与禽类产品和即食食品有关。这些案例凸显了开发有效策略以控制沙门氏菌在整个禽类生产链中的必要性。

**抗生素的使用与问题**

过去50年中，抗生素在禽类养殖中被广泛用于促进生长和控制病原体，如大肠杆菌和沙门氏菌。这种做法在一定程度上减少了禽类养殖中的肠道并发症。然而，随着抗生素耐药性问题的加剧，特别是多重耐药性的出现，抗生素的治疗效果逐渐下降。这使得减少抗生素使用并寻找安全、自然的替代方案成为行业趋势。被动免疫疗法，即通过给禽类接种特定抗体来引发免疫反应，被提出为一种有前景的方法。

**IgY抗体的优势与潜力**

IgY是禽类卵黄中特异性抗体的一种，因其非侵入性、经济性和比哺乳动物抗体更高的效力而受到关注。鸟类与哺乳动物的进化距离使得IgY在人类中的保护作用更加显著。此外，IgY的结构特性，如缺乏铰链区、Fc区含有两个糖基侧链以及更高的糖基化程度，使其在稳定性、对蛋白酶的耐受性和免疫原性方面优于哺乳动物的IgG。因此，IgY在诊断和免疫治疗中展现出重要价值。

IgY在抑制肠道病原体方面的应用已引起广泛关注，包括沙门氏菌、大肠杆菌和弯曲杆菌等。由于其天然来源，IgY不会干扰正常的肠道菌群，且不产生抗生素耐药性，因此被认为是抗生素的合适替代品。此外，IgY可以通过免疫禽类进行大规模、非侵入性的生产，为食品安全和公共卫生提供新的解决方案。

**抗原制备方法对IgY产生和功能的影响**

在本研究中，比较了两种抗原制备方法对IgY产生和功能的影响。一种是甲醛灭活抗原（FIA），另一种是超声波制备抗原（UIA）。研究结果显示，UIA在IgY产生方面优于FIA。这可能与UIA方法在保持抗原结构完整性方面更优有关。超声波处理能够释放细胞成分，尤其是表面抗原，从而提高抗原的免疫原性和抗原性。相比之下，甲醛灭活可能导致抗原结构改变，从而降低其免疫原性。

在免疫过程中，UIA组的IgY水平在第4周至第14周期间持续高于FIA组，且在较高浓度下表现出更强的抗菌效果。UIA组的IgY在抑制沙门氏菌生长和黏附方面表现更优，这可能与UIA保留了更多的天然抗原结构有关。此外，UIA组的IgY在不同剂量下对沙门氏菌的抑制效果更为显著，尤其是在对数生长期，其抗菌活性在200 mg/mL时达到最佳效果。

**实验方法与过程**

实验过程中，首先对禽类进行细菌灭活处理，并使用SDS-PAGE和Western blot技术验证IgY的纯度和特异性。结果表明，两种抗原方法均能成功诱导IgY的产生，且其结构特征符合预期。通过ELISA和Widal试验进一步评估了IgY的结合活性和凝集能力。实验结果显示，UIA组的IgY在所有时间点均表现出更高的结合活性，且其在抑制细菌生长和黏附方面效果更佳。

此外，实验还涉及对IgY的纯化过程，通过聚乙二醇（PEG-6000）处理，进一步提高了IgY的纯度。尽管PEG-6000方法在纯度方面优于WSF方法，但WSF方法因其成本更低、操作更简便，被认为更适合大规模应用。

**IgY的功能表现**

IgY在抑制沙门氏菌生长、防止其黏附于肠道黏膜方面表现出显著的剂量依赖性。在实验中，UIA组的IgY在150 mg/mL和200 mg/mL浓度下对沙门氏菌的抑制效果显著优于FIA组。这表明，超声波处理的抗原能够更好地保留其免疫活性。此外，IgY还表现出对其他沙门氏菌血清型的交叉反应能力，这可能与其识别共同抗原表位的能力有关。

在体外实验中，IgY对沙门氏菌的抗菌活性与抗生素（如恩诺沙星）的效果进行了比较。结果表明，IgY在抑制沙门氏菌生长方面具有显著的剂量依赖性，尤其是在较高浓度下。此外，IgY还表现出对细菌黏附的抑制作用，这可能是通过干扰细菌的表面结构，如菌毛和脂多糖（LPS），从而阻止其与宿主细胞的结合。

**结论与展望**

综上所述，本研究发现，通过超声波制备的抗原（UIA）在诱导禽类产生高活性IgY方面优于甲醛灭活抗原（FIA）。这表明，选择合适的抗原制备方法对于提高IgY的免疫效果至关重要。同时，IgY作为一种安全、有效的替代品，在禽类养殖中具有广阔的应用前景。然而，尽管本研究在体外环境中验证了IgY的抗菌活性，仍需进一步在活体实验中评估其效果，以确定最佳的免疫方案和剂量。

此外，IgY在抑制沙门氏菌和其他相关病原体方面的交叉反应能力，使其成为开发广谱疫苗的潜在候选者。这种特性可以用于预防和治疗多种病原体感染，包括细菌和病毒。随着研究的深入，IgY可能成为未来食品安全和公共卫生策略中的重要组成部分。