基于猪小肠上皮细胞炎症模型分析产肠毒素大肠杆菌诱导的转录组表达变化

【目的】分析产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC）诱导猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）炎症反应的主要宿主调控基因及相关分子通路,为进一步揭示ETEC感染引发炎症反应的作用机制提供理论依据。【方法】用感染复数（multiplicity of infection,MOI）为100的ETEC菌液感染IPEC-J2细胞,18 h后收集细胞上清,通过ELISA方法检测炎性因子白细胞介素1β（interleukin 1 β,IL-1β）的分泌水平。由Illumina PE150测序平台进行高通量转录组测序,通过edgeR v 3.12.1软件对测序结果进行差异表达分析,利用GOseq和KOBAS 2.0软件对得到的差异表达mRNA进行GO功能和KEGG通路富集分析,随机挑选5条差异表达mRNA,利用实时荧光定量PCR对其验证。【结果】试验成功建立了ETEC感染诱导的IPEC-J2细胞炎症模型。与对照组相比,炎症模型组共发现529条差异表达mRNA,其中236条表达上调,293条表达下调,包括HSP90AA1、CGNL1、CADPS2、EHBP1等免疫相关基因。GO功能分析表明,ETEC感染后差异表达mRNA显著富集于细胞组分和生物过程,包括细胞内成分（intracellular part）、细胞质（cytoplasm）、核成分（nuclear part）、胞内膜结合细胞器（intracellular membrance-bounded organelle）、膜结合细胞器（membrance-bounded orgabelle）及细胞进程（cellular process）等。KEGG通路分析表明,炎症模型中差异表达基因大多数被注释到疾病相关通路及Toll样受体信号通路、mTOR信号通路、细胞周期、黏附连接等免疫相关信号通路。利用实时荧光定量PCR验证随机挑选的5条差异表达mRNA,结果与测序报告中差异表达mRNA变化趋势一致,证明测序结果可信。【结论】HSP90AA1、CGNL1、CADPS2和EHBP1等基因可能在ETEC黏附IPEC-J2细胞并诱导炎症反应中发挥关键作用,并通过Toll样受体、mTOR等信号通路进行免疫调控。研究结果为进一步揭示ETEC感染诱导炎症反应的分子机制及相关调控网络提供参考依据。     

产肠毒素大肠杆菌F41感染猪小肠上皮细胞初期lncRNA的表达谱分析

本研究旨在分析产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC）感染猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）后,在感染初期细胞内长链非编码RNA （long non coding RNA,lncRNA）的表达谱变化,探究lncRNA在ETEC感染初期所起到的调控作用。使用ETEC F41感染IPEC-J2,在感染前和感染初期（感染后4 h）收集细胞,通过Illumina Hiseq Xten平台进行高通量测序,共发现lncRNA 9 975条。感染初期与感染前相比,共发现100条差异表达lncRNA,其中40条表达上调,60条表达下调。通过miRanda-3.3a和psRobot_v1.2软件共同预测差异表达lncRNA的靶基因,并对差异表达lncRNA的靶基因进行GO功能和KEGG通路富集分析。结果显示,感染初期差异表达lncRNA的靶基因显著富集于细胞核、核仁、代谢过程调控及发育过程等GO功能条目中。KEGG分析表明,感染初期差异表达lncRNA的靶基因主要富集在PI3K-Akt信号通路、肌动蛋白细胞骨架调节、黏附斑及细胞周期等信号通路。利用实时荧光定量PCR随机验证了5条差异表达lncRNA,结果与测序分析中表达变化趋势一致。本研究对ETEC感染IPEC-J2细胞初期的lncRNA表达谱进行了差异分析,为深入探究lncRNA在ETEC感染初期中的作用机制提供了参考依据。     

断奶和感染产肠毒素大肠杆菌对猪小肠吸收作用的…

本研究旨在测定断奶猪和未断奶同窝猪小肠对水分，钠，钾和氯的吸收以及确定这些值与小肠绒毛长度和隐窝深度的关系。８０头猪的小肠均分为５段，每段前端注射产肠毒素肠大杆菌（ＥＴＥＣ），后端注射对照液，在断奶时和断奶后，４、７、１１和１４天测定吸收作用。未断奶猪对液体，钾和氯的吸收不随时间而改变，而猪断奶后４、７和１４天对照肠段对水分的吸收明显减少，第４和７天牟氯的吸收低于未断奶对水分的吸收明显减少，第４和     

国内外猪源产肠毒素大肠杆菌疫苗研究进展

仔猪腹泻是全球规模化猪场最常见的疾病之一,给养猪业带来了巨大的损失。产肠毒素大肠杆菌（ETEC）是引起仔猪腹泻的主要病原菌,黏附素和肠毒素是其重要的致病因子,ETEC通过黏附素定植于小肠上皮细胞,在增殖过程中不断产生肠毒素,引起大量水和电解质进入肠腔,导致仔猪腹泻。目前,疫苗免疫是预防ETEC最有效的方法,然而许多商品化大肠杆菌疫苗的临床免疫效果不佳,且地域局限性明显。因此,研制安全、高效、广谱的ETEC疫苗对养猪业具有重要意义。近年来,许多新型试验性ETEC疫苗被相继报道,如ETEC菌毛黏附素和肠毒素疫苗;一些新开发的疫苗,如亚单位疫苗、菌影疫苗、植物载体疫苗和囊泡疫苗等,具有不同的优势,在不同的动物试验中均表现出良好的免疫保护效果。文章简述了国内外学者在ETEC疫苗领域的研究进展,对猪源ETEC各类疫苗的优劣及应用研究情况进行了综述,以期为今后猪源ETEC疫苗的研究提供参考。     

抗仔猪腹泻产肠毒素大肠杆菌疫苗的研究进展

仔猪腹泻(piglet diarrhea)是国内外养猪业面临的一大难题,每年因此造成的经济损失十分巨大。导致仔猪腹泻的主要致病菌是产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC),其致病过程依赖黏附素和肠毒素的共同作用。随着研究手段的创新,国内外学者在研制ETEC疫苗方面已取得了突破性进展。作者介绍了ETEC的致病特点,并对各类ETEC疫苗的研究进展作一综述。     

丁酸梭菌对产肠毒素大肠杆菌刺激猪肠道上皮细胞炎症反应的抑制效果

本试验旨在通过丁酸梭菌(CB)、产肠毒素大肠杆菌(ETEC)和猪肠道上皮细胞(IPEC-J2细胞)共培养细胞模型,探讨CB对ETEC产黏附基因、产肠毒素基因以及ETEC刺激IPEC-J2细胞炎症相关因子表达的影响。试验设5组,分别为对照组、ETEC组、ETEC+CB 106组、ETEC+CB 107组、ETEC+CB 108组。ETEC组在IPEC-J2细胞培养液中加入1×108CFU/mL的ETEC,ETEC+CB 106组、ETEC+CB 107组、ETEC+CB 108组在IPEC-J2细胞培养液中加入1×108CFU/mL ETEC的同时分别加入1×106、1×107和1×108CFU/mL CB,对照组IPEC-J2细胞培养液中不添加ETEC和CB,37℃培养2 h后用显微镜观察细胞形态并收集细胞。采用实时定量PCR分析ETEC产黏附基因FaeG与肠毒素基因estA、estB及IPEC-J2细胞中促炎性因子白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-6、IL-8与抗炎性因子IL-10 mRNA的相对表达水平。结果显示:CB可有效抑制ETEC诱导的IPEC-J2细胞损伤脱落。与ETEC组对比,不同浓度CB干预后显著抑制了ETEC产黏附基因FaeG与肠毒素基因estA、estB的表达(P0.05),且CB浓度为1×108CFU/mL时效果最明显。与对照组相比,ETEC组IPEC-J2细胞中促炎性因子IL-1β、IL-2、IL-6和IL-8 mRNA的相对表达水平显著升高(P0.05),抗炎性因子IL-10 mRNA的相对表达水平显著降低(P0.05)。而添加不同浓度CB干预后,IPEC-J2细胞中IL-1β、IL-2、IL-6和IL-8 mRNA的相对表达水平较ETEC组显著降低(P0.05),IL-10 mRNA的相对表达水平则较ETEC组显著升高(P0.05),其中CB浓度为1×108CFU/mL时对IL-1β、IL-6和IL-8表达的抑制效果最强,浓度为1×107CFU/mL时对IL-2表达的抑制效果最强。以上结果表明,CB可降低ETEC黏附基因和产肠毒素基因表达,抑制ETEC诱导的猪肠道上皮细胞的炎症反应,降低ETEC对猪肠道上皮细胞的损伤作用。     

热敏肠毒素促进产肠毒素大肠杆菌对小肠上皮细胞系IPEC-J2的黏附的初步研究

本试验利用PCR技术,以K88ac标准株C83902基因组DNA为模板扩增出热敏肠毒素(heat-labile toxins,LT)基因,大小约1.1 kb。将其克隆入表达质粒载体pACYC184,构建和筛选出含正确插入LT基因的pACYC-LT重组质粒。采用同样方法,构建和筛选出两种含点突变LT基因的重组质粒(pACYC-LT72和pACYC-LT192)。进一步将上述重组质粒DNA转化入不表达任何毒素的大肠杆菌SE5000株。GM1-ELISA结果表明,上述重组菌均能在体外正常表达LT毒素蛋白。以猪小肠上皮细胞系IPEC-J2为模型,比较了表达和不表达LT的细菌对细胞黏附性能。数据表明,LT的表达使细菌对肠上皮细胞的黏附效应明显增加(12.3±3.4倍)。两种LT毒素蛋白的单氨基酸突变体的表达证明了LT毒素的ADP核糖基化作用对其增强致病菌对肠细胞的黏附作用是必要的。蛋白激酶A的抑制剂Rp-cAMP、腺苷酸环化酶的抑制剂DDA和LT毒素的受体GM1都可阻断LT毒素对细菌黏附性能的提升作用。     

浙江省猪源产肠毒素大肠杆菌分子流行病学调查

本研究旨在调查浙江省猪源产肠毒素性大肠杆菌的流行情况和毒力基因特征。采用标准细菌学方法对大肠杆菌进行分离,并用聚合酶链反应(PCR)方法检测大肠杆菌的毒力基因。2014-2021年共分离到137个携带ETEC黏附素或肠毒素基因的大肠杆菌菌株,其中禁抗后平均每年分离到的菌株数量是禁抗前的2倍。肠毒素基因检测结果表明,STb (129/137,94.2%)最常见,其次是STa (64/137,46.7%)和LT (62/137,45.3%);黏附素基因以F18 (56/137,40.9%)最占优势,其次为K88 (28/137,20.4%),未检测到K99和987P及F41等黏附素。上述137个临床分离株中共检测到16种不同的毒力因子模式,平均每8.6个菌株产生一种不同的毒力因子模式;其中39.4%的菌株仅携带肠毒素基因,检测不到经典的黏附素基因,而1.5%的菌株则与之相反。共有81株菌同时检测到肠毒素和黏附素基因,占检出总数的59.1%。在所有被检测的生长阶段,肠毒素STb均为检出率最高的肠毒素,且随着日龄增加检出率逐渐降低。黏附素F18随着仔猪日龄的增加检出率不断提高;K88黏附素在各...     

猪肠道大肠杆菌噬菌体对产肠毒素大肠杆菌的抑菌作用

此前本实验室从健康猪肠道及粪样中分离纯化得到57株大肠杆菌噬菌体,发现其中有12株噬菌体可裂解产肠毒素大肠杆菌（ETEC）,本研究旨在探究这些大肠杆菌噬菌体的宿主谱及抑菌效力,以期了解肠道内大肠杆菌噬菌体对机体的保护作用。以89株大肠杆菌为宿主菌（其中包括5株ETEC）,采用点滴法、双层平板法和液体扩增法测定噬菌体的宿主谱,利用浊度法测定噬菌体对ETEC的抑菌效力,并对噬菌体分类进行鉴定。12株噬菌体均能裂解一种或多种ETEC,但是均无法通过感染ETEC而增殖。S143_1、S143_2、S144_2、S35、S86_1、L86及S172等7株噬菌体虽然无法通过ETEC产生子代噬菌体,但在感染复数（MOI）为10或100时仍对ETEC具有显著的抑菌效力。12株噬菌体中有8株为T4样噬菌体,其他4株噬菌体均属于有尾噬菌体目肌尾噬菌体科。本研究从猪肠道内分离到12株大肠杆菌噬菌体,虽然无法感染ETEC,但仍可裂解ETEC,其中,7株在MOI为10或100时可有效地抑制ETEC生长。     

猪源肠毒素性大肠杆菌菌毛基因多重PCR检测方法的建立

为了对猪源产肠毒素性大肠杆菌（ETEC）的4种主要菌毛（K88、K99、F41和987p）进行快速检测和分型，建立了检测4种菌毛的多重PCR方法。首先设计合成4对4种菌毛特异性的引物，然后用4种菌毛参考ETEC菌株优化了多重PCR方法。该方法对K88、K99、F41和987p 4种菌毛的扩增产物分别为201，314，380和459bp。对4种扩增产物分别进行酶切鉴定，结果均得到与预期一致的2个片段。对各个参考菌株不同组合的检测结果为100％符合。结果表明，该多重PCR方法具有很好的特异性和敏感性，可用于ETEC性腹泻的辅助诊断及ETEC菌毛抗原分型检测。     

乳酸锌对猪空肠上皮细胞IPEC-J2增殖及相关调控基因mRNA表达的影响

旨在探讨乳酸锌对猪空肠上皮细胞增殖及相关调控基因ZnT2、DMT1、IREG-1、MT1和ZIP4 mRNA表达的影响.用乳酸锌的锌浓度分别为50、100、150、200 mg·L-1的培养基培养IPEC-J2细胞,采用比色法测定分析细胞增殖变化;用实时荧光定量RT-PCR方法检测Zn T2、DMT1、IREG-1、MT1及ZIP4 mRNA表达,以TBPmRNA的表达水平作为内参对照.在细胞培养前36 h,乳酸锌对IPEC-J2细胞基本没有影响,随锌浓度递增细胞增殖幅度升高;乳酸锌处理IPEC-J2细胞后,Zn T2、DMT1、IREG-1及MT1 mRNA表达随锌浓度增高而升高,ZIP4 mRNA表达则随锌浓度增高而降低.添加乳酸锌可以促进IPEC-J2细胞增殖,上调ZnT2、DMT1、IREG-1、 MT1 mRNA表达,下调ZIP4 mRNA表达.     

实验性流行性腹泻仔猪小肠粘膜上皮细胞及肠系膜淋巴结的超微结构

给8头生后3d的哺乳仔猪经口感染猪流行性腹泻病毒(PEDV)“吉”毒株,于感染后18、30、45和96h各扑杀2头,以透射电镜和扫描电镜观察了小肠粘膜上皮细胞及肠系膜淋巴结的超微结构。结果表明,小肠上皮细胞的病变因感染时间不同而有明显差异。上皮细胞的脱落和残留上皮细胞超微结构的破坏,以感染后30h最严重,病毒在这些上皮细胞内的增殖最显著。感染后45h,见有大量新生上皮细胞修补损伤的肠绒毛。感染后96h,小肠绒毛短缩、粗大乃至发生融合。实验仔猪肠系膜淋巴结内巨噬细胞和淋巴细胞的超微结构均遭到破坏,在巨噬细胞内见有PED冠状病毒粒子。     

鸡胚肠上皮细胞Toll样受体的表达谱研究

为明确鸡胚肠上皮细胞中Toll样受体(Toll-like receptors,TLR)的表达情况,本研究采用嗜热菌蛋白酶分离培养18日龄鸡胚的肠上皮细胞,在形态学观察及免疫细胞化学法鉴定基础上,采用RT-PCR方法检测其TLR表达谱,并对不同品种鸡胚肠上皮细胞TLR表达谱进行了比较研究。结果表明,应用嗜热菌蛋白酶消化法得到的鸡胚肠上皮细胞生长状况良好;采用低速离心和差速贴壁进行纯化,得到90%以上纯度的鸡胚肠上皮细胞;纯化后的细胞经形态学观察及细胞角蛋白单克隆抗体鉴定为阳性;10种TLR在鸡胚肠上皮细胞上均有mRNA表达,但其丰度存在明显差异;不同品种鸡胚肠上皮细胞TLR表达谱均无显著差异。     

嗜酸乳杆菌发酵中药对产肠毒素大肠杆菌K88所致腹泻的防治作用

本试验旨在研究嗜酸乳杆菌发酵中药对产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC）K88所致腹泻小鼠的影响。选取6~8周龄巴比西小鼠（BALB/c）100只,分为4组,分别为空白对照组（Ⅰ组）、大肠杆菌感染模型组（Ⅱ组）、中药发酵组（Ⅲ组）及中药水提组（Ⅳ组）,其中Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组小鼠均用"抗生素+大肠杆菌"模式造模。Ⅰ、Ⅱ组饲喂不含任何药物的基础日粮,Ⅲ、Ⅳ组分别在基础日粮中添加10%中药发酵液、10%中药水提液。统计分析各组小鼠腹泻率、腹泻指数、免疫器官指数、肠道菌群及细胞因子IFN-γ、IL-4的含量。结果显示,ETEC K88感染小鼠36 h后,与Ⅱ组相比,Ⅲ、Ⅳ组小鼠腹泻指数（P < 0.05）与腹泻率降低,且Ⅲ组腹泻指数显著低于Ⅳ组（P < 0.05）,Ⅲ、Ⅳ组盲肠内大肠杆菌数量较Ⅱ组降低,双歧杆菌及乳酸菌数量提高,且Ⅲ组效果更优;Ⅲ、Ⅳ组的免疫器官指数均高于Ⅰ和Ⅱ组,且与Ⅱ组相比,Ⅲ组的脾脏指数、胸腺指数及肝脏指数分别提高了48.37%、29.57%、36.88%,且差异均显著（P < 0.05）;Ⅲ、Ⅳ组IFN-γ/IL-4比值较Ⅱ组提高,且Ⅲ组高于Ⅳ组。综上所述,乳酸菌发酵中药液具有降低腹泻小鼠腹泻率及腹泻指数,提高免疫器官指数,维持肠道菌群平衡及快速消除体内炎症反应等作用,可为开发防制ETEC所致的仔猪腹泻产品提供参考。     

产肠毒素大肠杆菌感染IPEC-J2细胞后IL-17细胞因子表达变化及其功能初探

产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic E.coli, ETEC)是引起新生和断奶仔猪腹泻(post-weaning diarrhea, PWD)的最重要的病原之一。ETEC进入肠道后与肠上皮细胞的相互作用既是该细菌致病的前提条件,也是激发宿主免疫反应的基础。本研究旨在分析ETEC感染猪肠上皮细胞后IL-17细胞因子表达变化,同时探索细胞因子在抵抗ETEC感染中的免疫防御机制。本研究采用猪肠上皮细胞系IPEC-J2和产肠毒素大肠杆菌标准株(C83901)为主要研究材料,通过RT-PCR、ELISA、免疫荧光及免疫印迹的方法分析了IL-17细胞因子及肠黏膜免疫防御相关基因在感染前后的变化。同时,进一步研究了IPEC-J2细胞中相关IL-17细胞因子刺激对肠黏膜防御相关基因的调控作用。结果表明,除IL-17D未检测到外,C83901能促进所有IL-17细胞因子mRNA的转录,尤其能显著上调IL-17A、IL-17C在基因和蛋白水平的表达。ETEC感染或者体外添加IL-17A/IL-17C有利于IPEC-J2细胞中黏蛋白(mucin-2)、紧密连接蛋白(claudin-1、 claudin-2)及防御素pBD-2的表达。结果提示,ETEC感染后,肠上皮细胞通过调节IL-17细胞因子的表达进而增强肠黏膜屏障功能以抵抗该细菌的入侵。     

大肠杆菌对奶牛子宫内膜上皮细胞炎性损伤的研究

试验旨在研究大肠杆菌（E.coli）对奶牛子宫内膜上皮细胞（bovine endometrial epithelial cells,BEECs）的体外炎性损伤,探究大肠杆菌引发炎性反应的最佳浓度、作用时间及机制。首先,用不同浓度的大肠杆菌（5×10⁴、5×10⁵、1×10⁶、2.5×10⁶、5×10⁶ CFU/mL）诱导刺激细胞3、6和9 h,通过倒置显微镜观察细胞形态、CCK-8法测D_{450 nm}值,检测大肠杆菌对细胞活性的影响;其次,用不同浓度的大肠杆菌（5×10⁴、5×10⁵ CFU/mL）处理细胞3、6和9 h,用ELISA方法检测细胞上清液中白介素-1β（IL-1β）、IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的分泌量;最后,用不同浓度的大肠杆菌（5×10⁴、5×10⁵ CFU/mL）处理细胞6和9 h,用Western blotting检测核因子κB抑制蛋白α（IκBα）和p65蛋白的磷酸化水平。结果显示,与对照组相比,大肠杆菌感染细胞9 h后,1×10⁶、2.5×10⁶和5×10⁶ CFU/mL大肠杆菌组细胞活性均极显著降低（P<0.01）,5×10⁵ CFU/mL大肠杆菌组显著降低（P<0.05）;大肠杆菌感染细胞9 h后,5×10⁵ CFU/mL大肠杆菌组IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α极显著升高（P<0.01）;大肠杆菌感染细胞6 h后,5×10⁵ CFU/mL大肠杆菌组IκBα、p65蛋白磷酸化水平和IL-6均极显著升高（P<0.01）,5×10⁴ CFU/mL大肠杆菌组IκBα和p65蛋白磷酸化水平显著升高（P<0.05）。结果表明,大肠杆菌可以刺激奶牛子宫内膜上皮细胞产生炎性反应,且当细胞与5×10⁵ CFU/mL大肠杆菌作用6 h或与5×10⁴ CFU/mL大肠杆菌作用9 h为最佳。