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基于NMR技术解析减毒鼠伤寒沙门氏菌对日本血吸虫感染小鼠代谢组的影响

1.绪论

1.1研究背景与意义

在微生物与寄生虫领域，减毒鼠伤寒沙门氏菌和日本血吸虫均备受关注。鼠伤寒沙门氏菌是一种常见的革兰氏阴性杆菌，宿主范围广泛，能引发人类和动物的多种疾病，如伤寒病、急性胃肠炎等，严重威胁公共卫生安全。其传播途径主要是摄入被污染的食物和水，在医院等环境中也容易引发感染。而日本血吸虫是一种重要的寄生虫，寄生于人体门静脉系统，可导致日本血吸虫病。这种疾病在亚洲多个国家，如中国、日本、菲律宾和印度尼西亚等地流行，给当地居民的健康带来极大危害。日本血吸虫病的传播依赖含有血吸虫卵的粪便污染水源、水体中有钉螺存在以及人群接触疫水等条件。

近年来，随着研究的深入，人们逐渐发现减毒鼠伤寒沙门氏菌与日本血吸虫之间存在着一些意想不到的联系。已有研究表明，减毒鼠伤寒沙门氏菌感染宿主后，可对体内日本血吸虫成虫的发育和繁殖产生抑制作用。同时，感染减毒鼠伤寒沙门氏菌后的肠道环境也会对日本血吸虫虫卵的发育产生影响。这种微生物之间的相互作用为疾病防治和微生物关系研究开辟了新方向。

代谢组学作为一门研究生物体代谢产物变化的学科，能够全面反映生物体在生理、病理状态下的代谢变化。核磁共振（NMR）技术是代谢组学研究中的重要工具之一，具有无损、快速、可同时检测多种代谢物等优点，能为深入了解生物体内的代谢过程提供详细信息。

本研究运用NMR技术探究减毒鼠伤寒沙门氏菌对日本血吸虫感染小鼠代谢组的影响，具有重要的理论和现实意义。从理论层面看，这有助于深入了解两种微生物在宿主体内的相互作用机制，拓展对微生物与寄生虫共感染现象的认知，丰富微生物学和寄生虫学的理论知识。在现实应用中，研究结果可为血吸虫病等相关疾病的防治提供新的策略和思路。若能明确减毒鼠伤寒沙门氏菌影响日本血吸虫感染的代谢机制，或许能开发出基于微生物相互作用的新型防治方法，为全球血吸虫病防控工作提供有力支持。

1.2减毒鼠伤寒沙门氏菌研究概况

1.2.1生物学特性

鼠伤寒沙门氏菌属于沙门氏菌属，是革兰氏阴性杆菌。其形态呈直杆状，大小通常为(0.7-1.5)μm×(2-5)μm。该菌周身具有鞭毛，能进行活泼的运动，这为其在宿主体内的迁移和感染提供了便利。在结构上，鼠伤寒沙门氏菌具备典型的革兰氏阴性菌结构特征，细胞壁由肽聚糖层和外膜组成，外膜中含有脂多糖（LPS），LPS不仅是其重要的结构成分，还在细菌的致病性和免疫原性方面发挥关键作用。

在生长特性方面，鼠伤寒沙门氏菌营养要求不苛刻，在普通培养基上就能良好生长。在有氧和无氧环境下均能生存，属于兼性厌氧菌。其生长温度范围较广，最适生长温度为37℃，与人体体温相近，这使得它在人体肠道内能够快速繁殖。在适宜条件下，鼠伤寒沙门氏菌的繁殖速度极快，短时间内就能大量增殖，从而引发感染症状。在SS平板上，它会形成中等大小、无色或中央黑色、边缘无色半透明的S型菌落，这种菌落特征有助于在实验室中对其进行初步鉴别。

1.2.2减毒方法和相关机制

沙门氏菌的减毒技术手段多样，主要包括基因敲除、化学诱变、温度敏感突变等方法。基因敲除是目前应用较为广泛且精准的减毒策略，通过特定的基因编辑技术，如CRISPR/Cas9系统，敲除与细菌毒力相关的关键基因，从而降低其致病性。比如，某些参与细菌侵袭力和毒素合成的基因被敲除后，细菌在宿主体内的入侵能力和对宿主细胞的损伤能力会显著下降。

化学诱变则是利用化学诱变剂，如亚硝基胍等，处理细菌，使其基因组发生随机突变。在这些突变中，部分突变可能导致细菌毒力降低，通过筛选可以获得减毒菌株。不过，化学诱变的随机性使得筛选过程较为繁琐，且可能引入一些不必要的突变。

温度敏感突变是筛选出在特定温度下生长受限或毒力降低的突变株。一些鼠伤寒沙门氏菌的温度敏感突变株在人体正常体温（37℃）下，某些关键蛋白的结构或功能发生改变，导致细菌毒力下降，但在较低温度下仍能保持一定的生长能力，便于实验室培养和研究。

这些减毒方法背后的作用机制主要围绕着细菌的毒力因子、代谢途径和生存能力等方面。毒力因子是细菌致病的关键因素，通过敲除或突变与毒力因子相关的基因，能直接降低细菌的致病性。改变细菌的代谢途径，使其在宿主体内无法获取足够的营养或能量，也能限制其生长和繁殖。而影响细菌的生存能力，如降低其对宿主免疫防御的抵抗能力，同样可以达到减毒的目的。

1.2.3入侵机体的机制

减毒鼠伤寒沙门氏菌进入小鼠机体后，主要通过肠道黏膜上皮细胞进行入侵。当小鼠摄入含有减毒鼠伤寒沙门氏菌的物质后，细菌首先在胃肠道中定殖。凭借其表面的粘附素，如鞭毛、菌毛等，与肠道上皮细胞表面的受体结合，实现紧密粘附。

随后，细菌通过触发宿主细胞的信号转导通路，诱导细胞