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【文献速递】鸡白痢沙门菌噬菌体治疗的优化：剂量、时间和药代动力学确定SPF鸡的治疗效果
发布时间：
2025-12-16
该研究从疗效、安全性及体内过程多个维度，初步证实了该噬菌体具备良好的开发特性，为推进其作为抗沙门菌感染的新型治疗候选药物提供了实验依据。
【摘要】
噬菌体疗法作为应对沙门菌感染的有效抗生素替代方案，其临床转化仍面临关键参数不明确的问题，例如剂量、给药时机与频率对疗效及体内过程的影响机制尚未系统阐明。为此，今年一项研究建立了鸡白痢沙门菌感染模型，对噬菌体vB_SalS_JNS02的治疗潜力与体内行为进行了系统评价。研究分为两个连续部分：首先通过多因素优化实验，明确了预防性给药的存活优势高于延迟治疗，且剂量与疗效并非简单正相关；随后在无特定病原体鸡模型中开展了系统的药效动力学与药代动力学研究。结果显示，该噬菌体能快速分布至血液与多组织，并在感染早期有效清除关键器官中的病原菌，同时促进肠道黏膜形态恢复、减轻组织病理损伤。药动学特征显示该噬菌体吸收迅速，在血液中清除较快，而在肝、脾等组织中可维持较长时间的检测浓度。
综上，该研究从疗效、安全性及体内过程多个维度，初步证实了该噬菌体具备良好的开发特性，为推进其作为抗沙门菌感染的新型治疗候选药物提供了实验依据。相关成果发表于《Poultry Science》2025年期刊（Li et al. ,Poultry Science,2025）。
【前言】
在中国鸡群中，鸡白痢沙门菌（Salmonella Pullorum, SP）是当前最流行的血清型之一。SP主要危害三周龄以下雏鸡，引起急性全身感染和高死亡率；成年鸡多为无症状携带者，可持续排菌。该菌还可经蛋垂直传播，导致禽类死亡率上升，并增加蛋、肉产品污染风险。长期以来，抗生素一直是防控该疾病的主要手段，但抗生素滥用驱动沙门菌耐药演化并威胁公共卫生，噬菌体疗法成为替抗研究焦点。
噬菌体治疗研究目前仍面临若干临床转化瓶颈，主要聚焦于三大关键环节的系统优化与评估：体内递送参数、安全性以及对肠道菌群的生态影响。其中，对其在体内的动态行为——即药代动力学（PK）与药效动力学（PD）的理解尤为不足。与传统抗生素不同，噬菌体具备自我复制与进化能力，其作用涉及噬菌体、细菌和宿主免疫系统三者间的复杂互作。因此，必须针对不同噬菌体-细菌组合，对其生物分布、清除机制及免疫反应等进行系统性表征，以实现个体化给药方案的优化与临床应用的科学转化。
因此，该研究旨在研究噬菌体vB_SalS_JNS02通过口服给药控制SP在家禽体内定植的功效，同时在无特定病原体（SPF）鸡模型中表征其PK特征。
【研究内容与结果】
（一）试验1：建立最高存活率模型
该研究所用的攻毒株是从临床分离的SP强毒株，攻毒量为0.2mL，攻毒浓度为4.16×108 CFU/mL（10×LD50），攻毒方式为腹腔注射。治疗用噬菌体是沙门菌噬菌体vB_SalS_JNS02，给药量为0.2mL，给药方式为口服。试验1所用实验动物为1日龄的SPF鸡。
试验1旨在系统地研究噬菌体给药时间、剂量和频率对雏鸡存活的影响。围绕三个核心变量—剂量（高、中、低三个水平：1010、109、108 PFU/只）、时机（预防性给药：攻毒前24h, 6h, 4h, 2h；治疗性给药：攻毒后0h, 2h, 4h, 6h）、频率（单次给药；重复给药：攻毒后0h和24h两次）展开。共分为27个小组（T1-27），T1-12为单次给药组-预防亚组，变量为剂量（分为高、中、低三个梯度）、时机（攻毒前24h, 6h, 4h, 2h），每个剂量水平下，均设置上述四个给药时间组，以评估剂量与预防性给药时机对效应的联合影响。T13-24为单次给药组-治疗亚组，变量为剂量（分为高、中、低三个梯度）、时机（攻毒后0h, 2h, 4h, 6h），每个剂量水平下，均设置上述四个给药时间组，以评估剂量与治疗性给药时机对效应的联合影响。T25-27为重复给药组，在固定于攻毒后0h与24h进行重复给药的条件下，以给药剂量为变量，考察高、中、低三个剂量梯度对效应的影响。
研究结果表明，在攻毒前24h单次高剂量（1010PFU/只）口服噬菌体可使SPF鸡获得最高存活率（100%）。若单次给药未能完全控制感染，则追加补充给药可显著提升治疗效果。具体表现为：在中、低剂量条件下，重复给药组的存活率显著高于对应的单次给药组。剂量与疗效并非简单正相关，在攻毒前6h给药的情况下，低剂量组的存活率达80%，显著优于中剂量组与高剂量组40%的存活率。
（二）试验2：评估噬菌体治疗效果
根据试验1的结果，挑选出存活率最高的模型（攻毒前24h单次口服1010PFU/只噬菌体），在此模型上开展试验2，进一步研究该噬菌体在SPF鸡体内的PK和PD效应。分组及具体操作如图1所示。共检测6个指标，分别为细菌载量测定、组织病理学分析、肠道形态学量化、免疫器官指数、肠道菌群分析、PK研究。
图1 试验2分组及操作
1.细菌载量测定
（1)屏障穿透能力强
治疗组（TR）在攻毒后2天完全清除脑中沙门菌，3天清除血液中沙门菌，5天清除心脏和回肠中的沙门菌，表明其能够有效穿越关键生理屏障，如肠道屏障、血脑屏障。
(2) 早期杀菌迅速
在感染早期，治疗组（TR）在肺、脾、肾、肝、空肠及十二指肠等组织的细菌载量较感染组显著降低，体现出快速的杀菌作用。
(3) 后期残留局限
在实验终点（5天），治疗组在肺、脾、肾、肝等组织中仍可检测到少量残存细菌，其载量与感染组相比无统计学差异，提示局部组织清除尚不完全。作者认为可能是由于沙门菌的胞内寄生特性导致后期沙门菌残留。
图2 细菌载量测定
2.组织病理学分析
噬菌体对照组（BP），其各组织形态与空白对照组（CK）相比均无异常变化，表明所用噬菌体在实验条件下未引起可观测的组织毒性或病理损伤。感染组于攻毒后2天与5天均呈现明显病理损伤；与之相比，治疗组的组织病变程度显著减轻。
3. 肠道形态学量化
感染导致肠道绒毛高度降低、隐窝深度增加，VH/CD比值显著下降，表现为典型的肠道吸收功能障碍。经噬菌体治疗后，上述指标均得到显著改善。
4.免疫器官指数
感染导致脾脏与法氏囊指数显著下降，提示免疫器官已发生结构性损伤。尽管治疗后相关指标有所改善，但治疗组（TR）数据仍低于空白对照组（CK）。这表明，感染后即使完成治疗，免疫器官的结构与功能也可能需要更长时间才能完全恢复。
5.肠道菌群分析
（1）α‑多样性
噬菌体治疗未对肠道菌群的α‑多样性指数造成显著影响，提示噬菌体对肠道菌群的丰度和均匀度破坏较小。
（2）β‑多样性
空白对照组（CK）、感染组（SM）与治疗组（TR）的菌群结构呈现明显分离，表明沙门菌感染以及后续的噬菌体治疗均显著改变了肠道菌群的组成结构。
图3 肠道菌群分析
6. PK研究
（1）同步达峰
血液及所有检测组织中噬菌体浓度均在给药后4h达到峰值，该一致性的动力学特征为确定最佳给药时机提供了关键依据。在噬菌体治疗时，我们要考虑在什么时候开始给药，才能使噬菌体的峰浓度恰好落在细菌复制最活跃、最需要杀菌效应的关键时间窗口内。
（2）组织分布浓度差异显著
不同组织间的峰浓度存在差异，其中以肺部浓度最高（1.28×109 PFU/mL）。
（3）组织特异性清除动力学
在所有器官中都观察到噬菌体滴度逐渐下降。口服噬菌体后第5天，噬菌体从血液中完全清除，在所有组织中清除最快。观察终点时，即口服噬菌体后第9天，肺、肾、脾、肝中仍可检测到噬菌体，肺中浓度最高。
图4 噬菌体JNS02的药代动力学研究
【启示】
（一）为改进噬菌体给药策略提供新思路
该研究通过系统、科学的实验设计，展示了主要围绕三个核心变量（剂量、时机、频率）如何有效改进噬菌体的给药策略，其研究思路与方法具有对噬菌体治疗试验具有参考价值。
（二）为鸡沙门菌防控提供新思路
该研究为运用噬菌体防治家禽沙门菌感染提供了理论支持与可行建议：预防性噬菌体应用可显著提高动物存活率；若单次给药未能完全控制感染，则追加补充给药可显著提升治疗效果；剂量与疗效并非简单正相关。
（三）增进对噬菌体体内作用的理解
研究通过细致的PK与PD分析，增进了对噬菌体在动物体内分布、代谢及其与宿主相互作用的理解。这也提示我们，在制定噬菌体治疗方案时，应提前开展对相应菌株及噬菌体体内作用相关的科学研究。
本文译自：
Optimizing phage therapy for Salmonella Pullorum: dosage, timing, and
pharmacokinetics define treatment efficacy in SPF chickens
编译：王瑜
