旋毛虫是一种多细胞寄生虫(蠕虫),可感染包括人在内的150余种动物,造成的经济损失位居95种常见食源性寄生虫病之首,不仅严重影响肉食品安全,更对人类健康构成巨大威胁。人与动物的旋毛虫感染,主要因生食或半生食感染有旋毛虫的肉类(我国主要为猪肉)而引发。旋毛虫在胃液的作用下,1小时内即可被消化脱囊,脱囊后的肌幼虫6小时内即可侵入宿主肠粘膜上皮细胞;30小时内经四次蜕皮后发育为成虫并完成雌雄交配,雌虫早在感染后第4天即可产出新生幼虫,新生幼虫的产出可持续10天左右,产出后的新生幼虫侵入肠粘膜,经毛细血管及淋巴管随血液10分钟内迅速移行并主要侵入骨骼肌细胞,21天后发育成为具有完整保护性包囊的感染性肌幼虫。肠道上皮是宿主抵御旋毛虫侵袭的第一道防线,宿主杯状细胞主要通过分泌黏液进行驱虫。该过程主要由肠上皮内关键的免疫细胞响应,经II型免疫反应介导的驱虫免疫引发,然而过度的II型免疫反应同时会引发过度的组织纤维化、过敏以及使宿主处于易感其它病原的状态等。因此,寻找既可激发宿主非II型免疫的黏液驱虫功能,又可避免II型免疫所致免疫损伤(组织纤维化)和继发感染的新途径与新方法,一直是驱虫药物或制剂的一个研究热点。本研究围绕肠道黏液分泌驱虫这一过程,探究了一种即可增强肠道黏液分Hospital Associated Infections (HAI)泌又不依赖于II型免疫的黏液驱虫新途径,亦即β-葡聚糖(BG)的肠道菌群途径。BG是一种广泛存在于谷物和微生物中的多糖,其来源丰富,价格低廉,开发成本低,已被美国食品和药物管理局批准为一种安全的食品添加剂,用于食品、保健品和制药行业。已发现BG可以通过不同的机制治疗肠道疾病,包括抗炎、免疫调节和菌群调节。决定肠道稳态的一个重要因素是肠道菌群,它们在宿主的肠道病原体防御中发挥着关键作用,一些研究表明肠道菌群在肠道驱逐蠕虫过程中也发挥着极其重要的作用。基于以上研究,本课题在证明了BG在肠道具有显著驱虫与抗感染的基础上,进一步探究了其可能的分子作用机制。首先,我们研究发现BG可通过增强肠道的黏液分泌显著降低小鼠体内的旋毛虫成虫与肌幼虫载量,且这一增强作用并非来自于II型免疫反应。给予预服并持续服用BG的小鼠注射II型免疫反应关键转录因子STAT6的抑制剂,检测II型免疫对BG抗旋毛虫感染的影响,结果显示,BG在STAT6抑制剂注射后仍可促进小鼠肠道的黏液分泌,并显著降低旋毛虫的虫体载量,说明BG在促进肠道黏液分泌的过程中具有独立于II型免疫之外的其他途径。对预服并持续服用BG小鼠施用抗生素组合(氨苄西林、万古霉素、新霉素和甲硝唑)清除小鼠肠道菌群后,小鼠血清中的IL-4和IL-13表达水平并未受到明显影响,预示肠道菌群与II型免疫反应无明显关联性,然而感染旋毛虫后,BG对小鼠的驱虫作用却受到了显著减弱,该结果则预示肠道菌群与BG通过增PF-6463922强宿主肠道黏液分泌从而促进虫体的排出具有重要关联性。基于以上实验结果与现象,我们进一步利用16S r RNA基因测序技术分析了BG对旋毛虫感染后肠MRTX1133道菌群特征的影响,结果显示,旋毛虫感染可显著降低肠道菌群的α-多样性(Shannon指数和Simpson指数),预服并持续服用BG可显著恢复旋毛虫感染造成的α-多样性降低。其中疣微菌门(Verrucomicrobia)的菌类在BG口服后显著升高,而疣微菌门中的阿克曼菌属(Akkermansia)的代表菌Akkermansia muciniphila明显升高。该结果预示着阿克曼菌属可能在BG增强宿主黏液排虫中发挥重要作用。通过Akkermansia菌属代表菌Akkermansia muciniphila(Akk菌,国际标准株BAA-835)的体内验证实验,我们发现不仅活的Akk菌可显著降低小鼠体内旋毛虫的虫体载量,经巴氏灭活(70℃,30 min)后的Akk菌具有更强的功能,黏液分泌量会更高,驱虫作用更为明显。已有的研究已证实灭活的Akk菌对肠道黏液分泌的增强以及肠道屏障的改善是通过TLR2受体实现的。为了确证在旋毛虫感染情况下灭活的Akk菌是否也存在该受体途径,我们利用TLR2基因敲除(TLR2 KO)小鼠进行了验证。结果显示,在未服用灭活的Akk菌情况下,TLR2KO与野生型(Wild-type,WT)感染旋毛虫后的小鼠虫体载量无明显差异,但在预服并持续服用灭活的Akk菌情况下,野生小鼠体内的虫体载量显著低于TLR2KO小鼠,并伴有肠道杯状细胞的数量和黏液的分泌量显著增加,说明在旋毛虫感染情况下,灭活的Akk菌通过增强黏液分泌从而促进驱虫的功能也依赖TLR2受体。通过上述研究,本课题证明和发现了一条不依赖II型免疫即可增强肠道黏液分泌从而促进虫体排除的新途径。亦即BG可通过增强肠道的黏液分泌,显著减少体内旋毛虫的虫体载量,而其内在机制则是通过恢复旋毛虫感染而导致的肠道微生物多样性降低,尤其通过促进疣微菌门(Verrucomicrobia)阿克曼菌属(Akkermansia)菌类在肠道中定植与增殖实现的。巴氏灭活的阿克曼菌属代表菌Akk菌具有更显著的效果则可能是巴氏灭活处理不但对促进黏液分泌的菌体成分没有造成更大影响,同时还消除了该菌对肠道的侵袭与损伤所致,这一现象的发现使得该菌更加适宜于应用成为可能。而TLR2受体通路的发现则可望为旋毛虫乃至其它蠕虫预防或治疗药物与制剂研究提供一条新的入径。