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Cell Reports:吉林大学付云贺等合作发现缓解金黄色葡萄球菌乳腺炎的潜在新策略

  1. 乳腺炎
  2. 肠道菌群失调
  3. 分泌型免疫球蛋白A(sIgA)

来源:iNature 2026-01-15 16:24

肠黏液真杆菌产生的GABA可通过提升sIgA水平发挥抗乳腺炎保护作用,这为乳腺炎的防控提供了全新策略。

乳腺炎威胁着奶牛健康和公共安全。虽然肠道菌群失调会增加乳腺炎的易感性,但其机制尚不明确。

2026年1月6日,吉林大学付云贺、胡晓宇、边文超共同通讯在Cell Reports(IF=8.1)在线发表题为Gut microbiota induces mammary gland sIgA production to alleviate S. aureus mastitis的研究论文。本研究提出假说:肠道菌群失调可通过降低乳汁中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)水平,加重金黄色葡萄球菌(S.aureus)诱导的乳腺炎。在小鼠中,万古霉素诱导的肠道菌群失调减少了牛奶、肠道和派尔集合淋巴结内的sIgA与IgA⁺B细胞数量减少,进而损伤血-乳屏障并加剧乳腺炎症状;而粪菌移植可逆转上述效应。

进一步研究发现,菌群失调会特异性降低肠道中肠黏液真杆菌(M.intestinale)的丰度与γ-氨基丁酸(GABA)水平。补充肠黏液真杆菌或GABA可恢复sIgA水平,增加IgA⁺B细胞数量,并缓解乳腺炎症状。本研究在肠黏液真杆菌中鉴定出一种NADP特异性谷氨酸脱氢酶(GDH);通过基因工程手段让大肠杆菌表达该GDH,可促进谷氨酸合成,从而升高肠道GABA水平,增强sIgA介导的免疫防御并减轻乳腺炎。

机制研究表明,GABA可激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路,进而促进巨噬细胞向M2型极化,并推动B细胞分化。综上,肠黏液真杆菌产生的GABA可通过提升sIgA水平发挥抗乳腺炎保护作用,这为乳腺炎的防控提供了全新策略。

乳制品产业是衡量一个国家畜牧业乃至整体农业发展水平的重要指标。乳腺炎是奶牛最严重的疾病之一,可显著降低牛奶的产量与品质,且其发病机制尚未被完全阐明。通常认为,乳腺炎是由病原微生物感染乳腺所致。在各类致病菌中,金黄色葡萄球菌(S. aureus)是最常见且具有高度传染性的病原体之一,可引发慢性、难治性感染。

但在临床实践中,品种相同、饲养环境与管理方式一致的奶牛,其乳腺炎易感性却存在显著差异。前期的研究进一步发现,健康奶牛与乳腺炎患牛的肠道菌群结构及功能存在显著差异。上述研究提示,肠道菌群失调是导致奶牛乳腺炎易感性升高的重要诱因,但其潜在调控机制仍有待明确。

乳腺对致病微生物的抗性是影响乳腺炎易感性的直接因素。黏膜免疫系统是免疫网络中的关键组成部分。分泌性免疫球蛋白A(sIgA)作为介导黏膜免疫的主要效应分子,识别包括脂多糖(LPS)和胞嘧啶-磷葵呤(CpG)在内的抗原。

通过结合细菌表面,sIgA促进病原体的清除。以往研究表明,黏膜免疫在维持乳腺上皮屏障完整性和增强乳腺感染抵抗力方面起着关键作用。牛奶中的sIgA是生物进化过程中黏膜免疫的辅助产物,在调节乳腺免疫细胞功能和抵抗致病微生物感染方面起着关键作用。

研究表明,IgA可通过与嗜中性粒细胞表面的IgAFc受体FcaR1结合,增强嗜中性粒细胞的吞噬功能,提升其抗菌活性。此外,饲喂富含sIgA的初乳,可促进分泌sIgA的浆细胞向乳腺迁移,进而缓解奶牛乳腺炎症状。牛奶中的sIgA由乳腺腺泡周围的浆细胞产生,而这些浆细胞大多起源于肠道。近期研究显示,牛奶中sIgA的生成依赖于肠道菌群的调控:与正常小鼠相比,无菌小鼠乳汁中的sIgA浓度显著降低。

图形摘要(摘自Cell Reports

据此,本研究提出如下假说:肠道菌群失调导致奶牛乳腺炎易感性升高,这一过程可能是通过抑制乳汁中sIgA的生成所介导的。靶向调控肠道菌群介导的肠-乳腺轴,进而提升乳汁中sIgA水平,或可成为防治乳腺炎的潜在策略。因此,本研究构建了小鼠肠道菌群失调模型,旨在探究肠道菌群通过调控sIgA影响金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎的作用及机制。

原文链接:

10.1016/j.celrep.2025.116782

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