空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)作为人畜共患病原菌,是感染性腹泻的主要病原菌之一。目前用于临床治疗C.jejuni感染的常用药物为抗生素,长期使用会带来药物在体内的残留并诱发耐药性。已有大量研究报道采用益生菌做为防治C.jejuni感染的手段。本文基于不同种属的乳酸菌,首先考察了其在小鼠感染模型以及肉鸡携带模型中对C.jejuni的拮抗作用,分析对比了乳酸菌在这两种模型中拮抗作用的差异;其次分析了在两种不同模型中因乳酸菌的干预或治疗带来的肠道菌群的变化,考察了肠道菌群的改变与宿主拮抗致病菌的关联性;此外,通过构建秀丽隐杆线虫模型,考察在了乳酸菌在不受复杂肠道菌群的影响下,在宿主体内减少C.jejuni定植并缓解其感染的作用机制;最后将乳酸菌生长特性与其拮抗C.jejuni感染作用进行相关性分析,结合基因组比对分析,确定乳酸菌自身成膜性与细胞粘附性直接影响了其对C.jejuni的拮抗作用。本文主要研究结果如下:1.构建了弓形虫与C.jejuni复合感染的小鼠模型以消除正常小鼠对病原菌的定植阻力,通过乳酸菌对小鼠的干预,对小鼠粪便中C.jejuni定植量、粪便隐血、肠道病理、血清中细胞因子水平、粪便中短链脂肪酸进行分析,找到了在小鼠体内能够显著拮抗C.jejuni感染的菌株;同时,采用肉鸡携带C.jejuni模型,通过乳酸菌的治疗,对肉鸡盲肠内容物中C.jejuni定植量、生长特性(体重、胸腺重量及指数、生长板宽度系数)、盲肠内容物中C.jejuni毒力基因的转录水平、盲肠内容物中短链脂肪酸等一系列指标进行考察,筛选得到在肉鸡体内能显著降低C.jejuni载量并促进其代谢、生长的乳酸菌。同时,通过相关性分析发现,在两种不同动物模型中,乳酸菌对C.jejuni的拮抗能力表现出较强的一致性。2.测量了在小鼠模型以及肉鸡模型中各自肠道内菌群的变化。研究发现在小鼠中,乳酸菌的干预会使得门水平上代表广泛病原菌的Proteobacteria丰度下降,而在属水平上,具有免疫调节功能的Lactobacillus和Bifidobacterium丰度得到提高,Unclassified Enterobacteriaceae的减少说明肠道免疫机能的提高,Unclassified Clostridiales和Allobaculum的增加有助于丁酸的产生并进一步修复肠道屏障,实验结果表明乳酸菌的干预通过影响肠道菌群的丰度调控了宿主作为碳源和能源的短链脂肪酸的水平,修复了肠道屏障系统,调节小鼠免疫;在肉鸡盲肠中,Lactobacillus,Peptostreptococcus和Bacteroides的提高预示着乳酸菌对免疫系统和代谢系统的调节,改善宿主生长发育状况,而已知Lachnospira和Clostridium参与T细胞的生长与成熟,和免疫调节有关,其丰度的改变影响着免疫器官的发育,乳酸菌的摄入通过调节肠道菌群并进一步影响SCFAs的合成以辅助调节宿主代谢系统和免疫系统的发育和成熟,抑制C.jejuni在宿主体内的增殖,提高了禽类的生产水平。研究进一步对比分析了两种模型中肠道菌群变化的差异性,结果显示乳酸菌介入后,两种动物模型肠道菌群的变化具有共性和特异性,说明肠道菌群参与了乳酸菌对病原菌的拮抗,但并非乳酸菌拮抗能力的决定因素。3.构建C.jejuni的线虫感染模型,并用乳酸菌进行干预,观测其是否适用于大规模删选且能最大限度模拟哺乳动物的乳酸菌拮抗C.jejuni的动物模型,通过对线虫寿命、乳酸菌及C.jejuni体内定植、线虫形态大小、咽部抽吸、线虫防御基因表达等一系列指标的测定,发现线虫感染模型能较好地模拟C.jejuni在小鼠体内的感染情况,且适合大规模运用。通过研究发现提高防御基因表达是乳酸菌在线虫体内缓解空肠弯曲杆菌感染的机制,考虑到线虫防御基因和哺乳动物免疫基因的同源性,认为激活防御基因是乳酸菌宿主体内缓解C.jejuni感染的机制。采用双氧水及胡桃醌构建了秀丽隐杆线虫的慢性及急性氧化损伤模型,乳酸菌干预后,测定了线虫寿命、体内抗氧化酶水平、ROS含量以及部分免疫基因的转录水平,并与乳酸菌在线虫体内缓解C.jejuni感染相比较,发现了两者之间的相关性。将线虫模型分别与小鼠及家禽模型进行了线性拟合,发现均具有较强的相关性,且与小鼠模型的拟合度更高,结果反映了线虫能良好地模拟体内拮抗情况,进一步证实了乳酸菌在体内通过激活防御基因缓解C.jejuni感染的机制。4.通过对不同种属的乳酸菌的生物学特性(生长能力、产酸能力、耐酸耐胆盐能力、自身生物膜形成能力、对HT-29细胞的粘附能力)进行测定,并结合这些乳酸菌对C.jejuni生长以及对C.jejuni毒力因子转录水平的抑制进行相关性分析发现,乳酸菌自我形成生物膜以及对细胞的粘附能力与其对C.jejuni的拮抗能力最为相关。考察了乳酸菌是否会影响C.jejuni群体感应,结果发现当C.jejuni浓度达到10~6 CFU/mL后,C.jejuni的聚集才会形成明显的群体感应,此时QS系统相关的LuxS基因才会被彻底激活并受乳酸菌调控,不仅如此,乳酸菌代谢物质也同样影响着C.jejuni的群体感应系统,细胞模型也被引入验证了乳酸菌能够调控C.jejuni AI-2/LuxS QS系统。以植物乳杆菌为例,分析了其拮抗C.jejuni的潜在核心基因,发现乳酸菌拮抗C.jejuni的作用差异与细胞膜合成、碳水化合物转运和代谢相关的功能基因相关性最高,这些核心功能基因的存在赋予了乳酸菌较强的成膜能力、对宿主的粘附作用以及在宿主中的定植能力,这也印证了乳酸菌生物学特性中自身生物膜形成能力以及对HT-29细胞的粘附能力与乳酸菌对C.jejuni的拮抗能力最为相关这一结论。