期刊：Food Control ( IF=6.3)
原文链接： https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2021.108079
背景：
由于抗生素滥用导致耐药菌株不断出现，而沙门氏菌（Salmonella）感染在全球范围内每年仍引发数亿例胃肠炎病例，严重威胁公共卫生安全，因此开发安全有效的抗感染替代策略成为当务之急。艾草（Artemisia argyi）作为一种分布广泛的传统草药，被证实具有抗炎和抗病原体活性，而利用益生菌发酵可进一步产生新的活性物质以增强其功效。尽管作者前期研究发现植物乳杆菌WLPL01发酵艾草所得液体（AAFL）具有广谱抑菌效果，但关于AAFL是否能够系统性对抗鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）感染及其具体作用机制，此前尚未见系统报道。基于此，本研究旨在从体外细胞模型和体内小鼠模型两个层面全面评估AAFL的抗感染效果，以期为开发利用植物源发酵产品作为抗生素替代物提供理论依据。
通讯作者：魏华
主要单位：南昌大学食品科学与技术国家重点实验室
引 言
沙门氏菌（特别是鼠伤寒沙门氏菌）引发的肠道感染每年在全球导致约5.5亿例胃肠炎病例和330万例死亡，抗生素耐药性问题日益严重，迫使研究者寻找安全有效的抗感染替代策略。植物源天然产物因其抗菌、抗炎且不易诱导耐药性的特性而备受关注，其中艾草作为亚洲传统草药已被证实具有抗炎和抗病原体活性，而经益生菌发酵后可进一步增强其功能。然而，此前关于植物乳杆菌发酵艾草液体对沙门氏菌感染的系统性抗感染效果及机制研究尚属空白。因此，本研究聚焦于植物乳杆菌WLPL01发酵艾草所得液体（AAFL），从体外抑菌、细胞黏附侵袭抑制到小鼠模型抗感染效果进行全面评估，旨在探索AAFL作为抗生素替代物防控沙门氏菌感染的潜力及其作用机制。
（1）AAFL 对鼠伤寒沙门氏菌的体外抑制效果
AAFL（25 和 50 mg/mL）能显著抑制沙门氏菌在 LB 培养基中的生长，且抑制效果远超同 pH 值的乳酸水对照。这一结果的关键在于排除了“酸度”这一干扰因素。由于发酵液本身 pH 较低，可能是酸本身抑制了细菌生长。但作者通过设置与 AAFL 相同 pH 的乳酸水作为对照，发现 AAFL 的抑菌率（最高达 84.7%）显著高于乳酸水（最高仅 53.7%），这证明 AAFL 中除了有机酸之外，还含有其他抗菌活性物质（如酚类、黄酮类或细菌素等），它们共同发挥了抑菌作用。
（2）AAFL 对沙门氏菌黏附、侵袭及毒力基因的影响（HT-29 细胞）
黏附和侵袭是沙门氏菌感染宿主的第一步，AAFL 能有效阻断这一过程，相当于在“入口处”就阻止了病原体进入细胞。毒力基因中，hilA 和 hilD 是 SPI-1 毒力岛的主调控因子，控制着 invasion 相关基因的表达；sipA、sipB、sopE 是效应蛋白，负责入侵细胞和诱发炎症；invA 是沙门氏菌特异性检测靶基因。AAFL 同时下调这一整套“入侵系统”，说明它从转录水平直接削弱了沙门氏菌的致病能力，而不仅仅是抑菌。
（3）AAFL 降低小鼠体内沙门氏菌载量
各剂量 AAFL 预处理均能降低沙门氏菌在肠道（回肠、盲肠、结肠）和内脏（肝、脾、肠系膜淋巴结）中的定植数量。中等剂量（25 mg/mL，M 组）效果最佳，在回肠中细菌载量最多减少 1.5 Log CFU/g。这表明 AAFL 的保护作用不仅限于体外，在复杂的小鼠体内环境中同样有效。M 组效果优于高剂量组，提示 AAFL 并非“越高越好”，可能存在最佳剂量窗口。重要的是，肠系膜淋巴结（MLN）和脾脏中的细菌减少，说明 AAFL 阻止了沙门氏菌从肠道向全身器官的扩散，这对预防系统性感染至关重要。
（4）AAFL 对小鼠体重、脏器指数及组织病理学的影响
沙门氏菌感染会导致肠道屏障破坏，使得细菌和内毒素“漏”入血液循环，进而引发肝脏、脾脏等远处器官损伤。AAFL 通过上调紧密连接蛋白（Claudin-1 和 ZO-1） 修复了肠道的物理屏障，这是它发挥保护作用的核心机制之一。肠道屏障修复后，细菌不易穿越肠壁，因此肝脏和脾脏的损伤也随之减轻，ALT 等肝损伤指标得以改善。
沙门氏菌感染会触发强烈的免疫应答，释放大量促炎细胞因子，虽然这些因子有助于清除病原体，但过度释放会导致“细胞因子风暴”和组织损伤。AAFL 并不是完全抑制免疫反应，而是将其控制在适度水平，既保留了机体清除细菌的能力，又避免了过度炎症造成的“附带损伤”。这解释了为什么 AAFL 能减轻肝脏、脾脏和肠道的组织病理损伤。
本研究系统证实了植物乳杆菌WLPL01发酵艾草所得液体（AAFL）对鼠伤寒沙门氏菌具有显著的抗感染效果，其作用机制是多层次的：首先，AAFL的抑菌活性不仅来源于发酵产生的有机酸，还包含其他未知活性成分（如酚类、黄酮类或细菌素等），这解释了其在同pH条件下优于乳酸水的抑菌表现；其次，AAFL通过下调SPI-1毒力岛关键基因（包括hilA、hilD及效应蛋白sipA、sipB、sopE等）的表达，从分子层面削弱了沙门氏菌的黏附和侵袭能力，这与文献中黄芩苷等植物提取物的作用机制一致；第三，在体内层面，AAFL通过上调肠道紧密连接蛋白（ZO-1和Claudin-1）的表达来增强肠道物理屏障，有效阻止沙门氏菌穿越肠上皮向肝、脾等远处器官扩散，进而减轻了这些组织的病理损伤；最后，AAFL抑制了感染引发的过度炎症反应，降低了TNF-α、IFN-γ、IL-1β等促炎细胞因子的过度释放，避免了“细胞因子风暴”带来的免疫损伤。值得注意的是，中等剂量（25 mg/mL）在多数指标中表现最佳，提示存在最优剂量窗口。本研究首次系统评估了本土乳酸菌发酵艾草制品的抗感染效果，但尚不清楚AAFL中具体是哪些活性成分发挥关键作用，未来研究应聚焦于活性成分的分离鉴定及其构效关系解析，以期为植物源发酵产品作为抗生素替代物在食品安全和饲料添加剂领域的应用奠定基础。
魏华（通讯作者）
魏华，男，博士，二级教授、博士生导师，食品科学与技术国家重点实验室固定成员，江西省菌物学会理事长。曾任南昌大学研究生院副院长、中德联合研究院副院长，入选江西省新世纪百千万人才工程第一、二层次及江西省海外人才。1988年本科毕业于南昌大学生物系微生物专业，1991年获天津科技大学发酵工程硕士学位，曾赴芬兰国立农业研究院、德国乌尔姆大学进行访问学者及博士后研究。 研究方向包括传统发酵食品和健康/特殊人群中益生菌的筛选及益生性、安全性评价、益生菌与肠上皮细胞相互作用的分子机制、特殊益生菌代谢产物对机体微生态平衡的影响。主持国家863计划专题、国家科技基础平台重点项目子课题等十余项科研项目，发表SCI论文百余篇，获中国发明专利30项，并获中国食品科学技术学会技术发明一等奖、江西省科技进步一等奖等8项省部级奖励。担任中国微生物学会理事、江西省食用菌协会副会长、江西省营养学会常务理事、科技部国际合作计划项目评审专家及江西省欧美同学会副秘书长等社会职务。
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文案：周毅
编辑：周毅
审核：韩志东
河南科技大学
益生菌科学与技术团队
