专家访谈:益生菌/元或可抵御沙门氏菌感染
Maureen O'Hagan 2021-11-26
研究人员正在从疫苗、益生菌、益生元甚至精油中寻找消除沙门氏菌的方法。

编者按:

沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌。据统计,在世界范围内,沙门氏菌引起的食物中毒常列细菌性食物中毒榜首,我国内陆地区也以沙门氏菌为首。那么,当前有哪些手段可以抵御沙门氏菌呢?是否有快速检测沙门氏菌感染数量的技术手段?

今天,我们特别编译 Knowable 杂志对威斯康星大学麦迪逊分校微生物学家 Steven C. Ricke 的采访。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

     
沙门氏菌感染

根据美国疾病预防控制中心的数据显示,在美国,每年被沙门氏菌和弯曲杆菌污染的食品会导致近 300 万人患病。其中,沙门氏菌感染将导致 26,500 名患者住院,420 人死亡,直接医疗费用预计高达 3.65 亿美元。虽然相比沙门氏菌,弯曲杆菌导致住院或死亡的可能性较低,但是也不容乐观。罹患弯曲杆菌的患者会出现腹泻、呕吐、恶心,在某些情况下,还会导致长期健康问题。易感人群主要是学龄前儿童和老年人。

这些病原体可以潜伏在多种不同种类的食物中,其中主要的污染源是鸡肉和鸡蛋。研究人员经常在食品杂货店出售的鸡肉中检出沙门氏菌或弯曲杆菌,其中 8%~24% 的包装检测呈阳性。

美国的法律并没有严格禁止销售沙门氏菌或弯曲杆菌感染的生鸡肉,取而代之的是,法律要求制造商对下生产线的鸡肉按照一定比例进行抽检,只要阳性率低于规定的阈值水平,可以保持原生产条件不变。

有些人可能认为生鸡肉跟生菜不一样,因为其会被加热烹饪,然后微生物就会在加热的过程中被消灭掉。但是,有人指出上述推理存在的漏洞:如果真的这么简单,那么为什么还会有那么多人生病?

为了更进一步地了解沙门氏菌和弯曲杆菌在家禽肉上的生存力,我们采访了威斯康星大学麦迪逊分校微生物学家 Steven C. Ricke。

Q1:消灭农场或加工设备中的这些病原体要面临什么挑战?

A:弯曲杆菌最佳生长温度约为 42℃,这恰好是鸡的体温。弯曲杆菌很适合在家禽上生存,野生鸟类、家养猫和蟑螂都是沙门氏菌的携带者。沙门氏菌还可以在家禽的饲料上生存,而小鼠和大鼠很喜欢这些谷物。此外,沙门氏菌还可以通过空气传播。

所以,沙门氏菌是一个极强的生存者,大家也可以想象到所面对的挑战有多大。

你不能仅仅通过观察加工线上的鸡肉,然后就说:“这里面有沙门氏菌。”但是抽样本身就是一项挑战。理想情况下,对于每一款出厂上市的产品,大家都希望能够立即通过某种方式对产品进行测试。产品中是否存有沙门氏菌?是否有弯曲杆菌?如果有,那么就需要采取净化措施。但是,目前还没有足够快或足够精确的测试方法。目前正在进行中的研究有很多,但是我们还远远没到那一步。

如果我们有更快、更好、更精准的诊断工具,其他事情也会变得相对容易一些。例如,在检测控制措施的效果时,只有真正好的诊断工具,我们才会知道措施是否真的有效,并可以知道:当应用这种控制措施时,我们可以节约多少成本。

我们还需要快速识别不同沙门氏菌血清型的工具——该病原体的传统分型方法是免疫分析法。识别血清型很重要,因为并非所有沙门氏菌都是一样的。鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌血清型——这些都是需要重点关注的病原体,也是多种疾病爆发的根源。其他血清型导致疾病的风险性相对较小。最理想的情况下,人体应该配置一个传感器,可以立即提示人们存在哪种沙门氏菌血清型以及具体数量。

图. 沙门氏菌包括一系列的细菌,有些会导致食物中毒,有些会导致伤寒和副伤寒。沙门氏菌可以进一步分为数千种不同类型或血清型。个别沙门氏菌类型会导致一些人类疾病。上图显示欧盟近三年内,引起食物中毒事件的沙门氏菌血清型及肉鸡和火鸡肉的样本。鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌血清型在食物中毒事件中占比较高。

Q2:在您撰写的一篇关于家禽安全的论文中提到了,可以采用益生菌和益生元来对抗这些病原体,您还提到了可以利用精油,这些想法是如何产生的?

A:随着人们对抗生素耐药性关注度越来越高,家禽行业也一直在努力减少常规抗生素的使用。问题是,抗生素确实有一定益处,因此目前有很多人尝试利用其他化合物来替代抗生素。

可以将精油、益生菌和益生元添加到饲料或水中,但是各自的作用不同:精油具有抗菌活性,或可杀死食源性病原体——当然,这取决于特定化合物和病原体的类型及浓度;益生菌和益生元作用方式不同,但可防止病原体在肠道内定植。

这背后其实有很多科学依据。我们曾研究过柑橘精油,发现它们可以显著抑制病原体的生长和存活。一项研究结果发现,柑橘精油可显著降低沙门氏菌的检出率,检出率甚至可降低 1 至 2 个对数,这对于行业发展来说是至关重要的。

我们并不会说可以完全杀死病原体,就算是抗生素也无法做到这一点。当然,不是所有的精油都有这样的效果,有些精油具有抑制性,有些则没有。在最理想的情况下,我们希望可以将病原体浓度降低至检测阈值以下。

用于家禽业的益生菌包括芽孢杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌。

而益生元则是不易消化性碳水化合物,如低聚果糖、低聚半乳糖和甘露寡糖。它们本质上是有益细菌的食物。据我所知,没有证据表明病原体可以利用益生元——这就是研究的妙处所在。因此,给予益生元就好比你在饿死病原体的同时,又在喂养有益细菌。

在幼鸟出生后的最初 24 小时至 48 小时内,由于幼鸟肠道菌群尚未发育完善,它们非常容易受到感染。添加益生菌和益生元,可以促进幼鸟肠道菌群的发展。当你建立了一个健康的肠道菌群时,它们可以作为屏障,防止病原体的定植。这被称为竞争性排斥,这好比说,已经有人占领了这片地,病原体就没有办法再侵入了。

任何可以用来对抗病原体、促进有益菌生长的措施,都能算是一种胜利。

有些团体试图让美国农业部宣布沙门氏菌属于鸡肉中的“掺杂物质(adulterant)”,即意味着受污染的鸡肉不能上架出售。自从大肠杆菌 O157:H7 被宣布为牛肉中的掺杂物质后,感染性疾病发病率出现大幅下降。那么,这真的是一种可借鉴的措施吗?

我理解人们希望将沙门氏菌宣布为掺杂物质的心情,但这是一个很复杂的事情。一方面,鸡和牛分属于不同的动物物种。另一方面,沙门氏菌种类繁多且适应性极强,在自然界无处不在。我曾经说过,我几乎可以在任何地方分离出沙门氏菌。

最重要的是,沙门氏菌血清型超过 2500 种,但并非所有沙门氏菌血清型都具有致病性。我认为在讨论中偏偏忽略了这一点。此外,也很难对动物陈尸上存在的沙门氏菌进行精确测量。问题就是,有多少?如果发现动物陈尸上分布有一个沙门氏菌,则致病风险基本为零。但是如果发现动物陈尸上有数百万沙门氏菌,则致病风险就会增高。现在的问题是,我们并没有一种可以对沙门氏菌进行定量检测的方法。

Q3:我们没有检测食物中沙门氏菌含量的方法吗?

A:当然是有办法对沙门氏菌含量进行检测的,但是检测速度很慢。如果想要即时结果,类似于老科幻电影中的传感器,可以立即为您提供答案,那么遗憾的是,我们现在还没有这样的技术。目前至少需要 3~4 天才能得到检测结果。现今正在进行中的研究有很多,而且检测速度越来越快,定量也越来越精确。我认为即时出具结果将变为现实。

Q4:在与病原体做斗争的过程中,您认为最重要的进展是什么?

A:全基因组测序的出现,彻底改变了游戏规则,主要是因为全基因组测序可以让人们更准确的查明感染源。该技术真的彻底改变了鉴定科学。类似于犯罪性节目中的法医鉴定,通过提取沙门氏菌感染性患者的 DNA,并确认能否在人们摄取的食物中分离出这种菌株?然后到农场中进行采样,确认是否分布着同种类型的沙门氏菌?或者是否可能是在食物供应链的某个环节被引入?这些问题都有助于更精确定位感染源。

全基因组测序也有助于我们更好地了解这些病原体。例如,我们知道了整个基因组,因此我们可以鉴定出哪些基因可以使细菌具有毒性。

通常情况下,食源性沙门氏菌和弯曲杆菌不会使成年鸡生病。所以需要探究的关键问题之一是:是什么让沙门氏菌成为人类的病原体?

 图. 沙门氏菌可以污染许多类型的食物,主要是家禽和鸡蛋。

Q5:未来研究的方向是什么?

A:找出一种作用机制相对明确的干预措施,让我们知道这种干预手段在做什么以及是如何工作的。

Q6:您目前在做什么研究呢?

A:我们正在绘制家禽加工设施的微生物组图谱——绘制所有已发现的微生物的图谱——试图识别出我们所说的标志性微生物。这些标志微生物是非致病性的,但它们的行为与沙门氏菌的行为很相似。我们的想法是,这些微生物的数量通常很多,而且可以被量化,这使得它们比沙门氏菌更容易检测和测量。

通过检测这些标志性微生物,我们可以确定干预措施是否有效。如果标志性微生物数量从 2000 降至 2,那么,我想如果存在沙门氏菌的话,该措施也会对其产生同样的作用。

原文链接:

https://knowablemagazine.org/article/food-environment/2021/salmonella-why-its-chicken-and-egg-thing

作者|Maureen O'Hagan

编译|ninety

审校|617

编辑|三木

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