玛吉·李（Margie Lee）对鸡如何对抗沙门氏菌的研究为帮助其他动物和人类提供了线索

Margie Lee ’82， DVM ’86 在弗吉尼亚-马里兰兽医学院身兼数职。Lee担任研究和研究生院副院长以及动物癌症护理和研究中心的临时主任，但她还拥有另一个头衔。

“我是鸡屎女王，”她开玩笑说。

今年春天发表在《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）上的一篇论文是Lee数十年研究的结晶，该研究揭示了鸡微生物组的秘密，并改变了家禽业处理沙门氏菌的方式。

这项研究加深了对鸡肠中竞争细菌对抗沙门氏菌的方式的理解。这些发现不仅对对抗鸡群中的沙门氏菌具有重要意义，而且可能有助于增加对人类肠道生物群落的了解，该生物群落比对家禽肠道生物群落的了解晚了几十年。

如果食源性疾病有一个排行榜，沙门氏菌将是冠军。它是全球食源性疾病的头号原因。食用未煮熟、受污染的鸡肉是导致疾病的主要原因。根据疾病控制中心的数据，每 25 包鸡肉中就有 1 包被沙门氏菌污染。

事实证明，抗生素在清除鸡的沙门氏菌方面表现不佳，但为了食品安全和鸟类健康，家禽业需要消除鸡群中的细菌。

解决方案在于一个多样化、繁荣的群落，而这个群落恰好存在于鸡的小肠和大肠之间：肠道微生物组。

Lee对鸡肠道微生物组如何抵抗沙门氏菌的研究有可能超越鸡的健康，并有助于为人类开发更好的益生菌。

鸡肉益生菌

在圣路易斯华盛顿大学完成博士后研究后，Lee在佐治亚大学研究新孵化雏鸡的沙门氏菌时，发现了一些奇特的东西：沙门氏菌细菌含量高的孵化日雏鸡经常死亡，但至少一天大的雏鸡总是活着，即使它们的系统中有足够的沙门氏菌使人类生病。在雏鸡生命中的一天中发生了一些事情，阻止了沙门氏菌的冲击力。

“我对这个概念很着迷——很明显，这是一个微生物组的东西，但微生物组告诉沙门氏菌，沙门氏菌说，’好吧，我会表现的’是什么？”

这个问题促使Lee撰写了25篇关于鸡微生物组的论文，以了解它如何影响沙门氏菌等病原体。她的研究结果引起了不小的轰动。

“家禽公司几乎立即开始使用这些信息。它改变了我们看待如何管理家禽健康的方式以及我们的期望，“Lee说。

在她早期的研究中，Lee借鉴了土壤微生物学家和海洋生物学家使用的技术，以更多地了解家禽肠道微生物组、沙门氏菌和竞争性排斥产品。

竞争排斥是其他细菌排除病原体在肠道中扎根的过程。基本上，家禽的竞争性排除产品来自成年无沙门氏菌鸡的粪便。当雏鸡接触这些产品时，有益的细菌会进入它们的身体，雏鸡会发展出更强大的肠道微生物组。

几十年来，科学家们已经知道竞争性排斥产品可以创造奇迹，Lee和她的合作者阐明了竞争性排斥背后的方式和原因。

在《微生物学前沿》（Frontiers in Microbiology）中，研究人员采取了双管齐下的方法。首先，他们研究了沙门氏菌对Aviguard（一种市售的竞争性排除产品）的反应，以及来自含有沙门氏菌的盲肠鸡的微生物群落。其次，他们研究了盲肠群落对沙门氏菌定植量高和低的鸟类沙门氏菌的反应。为此，她的合作者使用荧光创建了一种“报告菌株”，以监测沙门氏菌的生长并跟踪SPI-1，SPI-1编码负责毒力的蛋白质分泌。

然而，这项研究并非没有障碍。多年来，Lee的研究雄心一直领先于技术一步，有时甚至几步。

“我们是早期的实验室之一，可以取出微生物，取出它们所有的RNA，并在许多测序技术之前对其进行测序，”Lee说。“我们有这个庞大的数据集，我们没有软件可以分析——我说的是海量。我们有 29 个转录，有数十亿个序列，但我们只能说谁在那里，而不能说他们在做什么。

在精通生物信息学的实验室技术人员的帮助下，Lee进行了网络分析，并从数据中收集了新的见解。

尽管如此，该团队还是遇到了技术的局限性——李的丈夫和合作者约翰·J·毛雷尔（John J. Maurer）是该大学动物科学学院的微生物学教授，他不得不分析数据并手工绘制出图形，因为生成它们的软件并不存在。

“圣杯”

研究人员发现，鸡的微生物组参与竞争的结合 – 例如竞争有限的资源 – 减弱或削弱沙门氏菌的毒力和拮抗作用，或产生抗菌剂来对抗沙门氏菌。

尽管这个过程被称为竞争排斥，但他们发现拮抗实际上是这个难题的最大部分——肠道内的生物产生自己的抗生素来对抗沙门氏菌。

通过这些机制，竞争排斥产品引入的肠道细菌调节其新社区。

“这是关于社区内行为的基本原则——什么是允许的？我们从未真正考虑过细菌如何练习与一群狗或一群鹿或马练习相同的事情，“李说。

更深入地了解竞争性排斥产品的功能和机制意味着可以更准确地开发和测试这些产品，而这远远超出了家禽业的范围。

开发新的、更有效的益生菌的主要障碍之一是我们并不完全了解益生菌的机制，就目前而言，我们对人类肠道微生物组的理解比家禽晚了大约20年。除了鸡的微生物组外，这项研究还可以提供对人类和伴侣动物微生物组的见解，从而指导开发更好的益生菌。

“这一直是肠道健康和呼吸健康的圣杯。当我们谈论病原体控制时，这对一切都有影响，“Lee说。