猪 β- 防御素 5（pBD-5）：调控肠道免疫代谢，对抗猪痢疾的新希望

为探究猪 β- 防御素 5（pBD-5）对猪痢疾的作用，研究发现其具免疫调节和代谢调节作用，为疾病防治提供新思路。

　　在动物养殖的世界里，猪痢疾（Swine dysentery，SD）就像一个隐藏在暗处的 “健康杀手”，严重威胁着猪的健康，也给猪肉产业的可持续发展带来了巨大挑战。目前，控制和预防猪痢疾主要依赖抗生素和非疫苗生物安全措施。然而，随着全球对抗菌药物使用的严格限制，寻找替代抗生素的新方法迫在眉睫。在这样的背景下，宿主防御肽（Host defense peptides，HDPs）作为一种有潜力的替代物，走进了研究人员的视野。猪体内存在多种 HDPs，其中 β- 防御素家族备受关注。本研究聚焦于一种新发现的猪 β- 防御素 5（pBD-5），旨在探索其在对抗猪痢疾中的作用。该研究由加拿大萨斯喀彻温大学西部兽医学院和荷兰乌得勒支大学的研究人员共同开展，研究成果发表在《Scientific Reports》上。

为了深入了解 pBD-5 的功能，研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，培养了永生性猪小肠上皮细胞（IPEC-1） 。通过转录组测序技术，分析细胞在不同处理条件下的基因表达变化；运用代谢活性测定、细胞毒性测定和抗菌活性测定等实验，评估 pBD-5 对细胞代谢、细胞毒性以及对猪痢疾短螺旋体（Brachyspira hyodysenteriae）生长的影响。同时，利用基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）等生物信息学方法，挖掘 pBD-5 作用的潜在信号通路和生物学过程。

研究结果如下：

1. 测序数据概况：研究获得了高质量的测序数据，共得到 78,100,000 条高质量 reads，平均每个样本 5,210,000 条，最终保留 12,445 个基因转录本用于后续分析。
2. 差异表达基因：对比不同处理组发现，猪痢疾短螺旋体感染肠道细胞会导致基因表达出现显著差异，而 pBD-5 与猪痢疾短螺旋体共同处理时，差异表达基因的数量减少。进一步分析发现，pBD-5 处理组与对照组相比，仅有 DNA 损伤诱导转录 4（DDIT4）基因显著上调；pBD-5 与猪痢疾短螺旋体共同处理组和猪痢疾短螺旋体单独处理组相比，有 5 个基因显著下调，3 个基因显著上调，这些基因涉及免疫反应、应激相关通路和病原体抗性机制等多个方面。
3. 基因集富集分析（GSEA）：分析发现，pBD-5 单独处理组与对照组相比，JAK-STAT 信号通路和细胞因子 - 细胞因子受体相互作用通路显著富集。pBD-5 与猪痢疾短螺旋体共同处理组和猪痢疾短螺旋体单独处理组相比，NOD 样受体信号通路显著上调，核糖体和蛋白质消化吸收通路显著下调。
4. LDH - 细胞毒性和代谢活性测定：实验结果显示，与对照组相比，各处理组在细胞膜完整性和代谢活性方面均无显著差异，但 pBD-5 处理的宿主细胞代谢活性存在数值变化趋势。
5. 抗菌活性测定：研究表明，不同浓度的 pBD-5 对猪痢疾短螺旋体的生长均无显著影响，即 pBD-5 没有直接的抗菌活性。

综合研究结果和讨论，pBD-5 虽然没有直接抑制猪痢疾短螺旋体的生长，但在免疫调节和代谢调节方面发挥了重要作用。在免疫调节方面，pBD-5 可能通过下调 IL-17、Toll 样受体（TLR）和 NOD 样受体信号通路，减轻感染初期过度的免疫反应。同时，pBD-5 处理还影响了一些与免疫调节、应激反应和病原体抗性相关基因的表达。在代谢调节方面，pBD-5 处理使细胞内氧化磷酸化、核糖体和类固醇激素生物合成等代谢途径下调，这可能有助于在感染时重新分配能量，激活免疫细胞，对抗感染。

然而，该研究也存在一定的局限性。例如，研究主要基于基因集富集分析，结果多为相关性分析，需要进一步实验验证因果关系；实验中每组的重复样本数量相对较少，且使用的 IPEC-1 细胞来源于猪小肠，并非猪痢疾短螺旋体的直接靶器官；此外，研究未检测细胞在处理前后的活力变化。尽管如此，这项研究为猪痢疾的防治提供了新的方向和理论依据，未来可进一步研究 pBD-5 与相关受体的相互作用，优化化学合成方法以增强其抗菌活性，通过体内实验验证其在实际疾病防治中的效果，有望为开发替代抗生素的新型治疗方法奠定基础。