荣创J85-细菌耐药性问题解决新方向

荣创J85-细菌耐药性问题解决新方向

前言：饲料全面禁抗以来，细菌耐药问题更为棘手，严重影响畜禽健康，特别是肠道问题突出。为了解决细菌耐药的困扰，寻求更好的减抗替抗，中科荣信依托中科院糖生物工程课题组，在杜昱光院士的带领下开展了壳寡糖这一功能糖对微生物耐药性抑制作用及机制研究。历经数载，荣创-J85终于问世。研究发现荣创-J85能够有效清除细菌生物被膜，对阿莫西林等抗生素具有显著的增效作用。此外，中科荣信将进一步推动荣创-J85与抗菌肽、精油等药物联合的研究，以期在绿色无抗、健康养殖产业中得到广泛应用。功能糖荣创-J85必将在“抗耐药”和“减抗”中拥有更为广阔的应用前景。

1、解决细菌耐药性问题迫在眉睫

根据世界动物保护协会的报告，全世界生产的抗生素中有 60% 以上用于农场动物。抗生素的不当使用，会引发细菌耐药性。世界动物保护协会发布报告《河流中的隐匿杀手——“超级细菌”》，报告泰国、美国、西班牙和加拿大养猪场周围的环境中检测到有利于增加细菌抗生素耐药性的基因。抗生素的滥用加速了动物和环境中多重耐药细菌的发展。同时长期低剂量使用饲用抗生素，会增加细菌的耐药性，可能加速‘超级细菌’的产生。所以我国2020 年7 月饲料开始全面禁抗，然而全国养殖场细菌性感染的病例逐渐增加，特别是肠道有害病原菌得不到有效控制，肠道健康问题突出，以梭菌性疾病、大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌过量繁殖引起全身性感染尤为常见。饲料禁抗导致抗生素在养殖端的使用增加，使得细菌耐药问题更为棘手。因此减抗替抗，合理规范使用抗生素，解决细菌耐药性迫在眉睫。

2、解决细菌耐药性问题新领域-功能糖

为了寻求更好的减抗替抗途径，解决细菌耐药的困扰，中科院糖生物工程课题组，在杜昱光院士的带领下开展了壳寡糖这一功能糖对微生物耐药性抑制作用及机制研究。壳寡糖（也称几丁寡糖，学名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺）是指聚合度在2-20范围的氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖聚合物，如壳二糖、壳三糖、壳四糖、壳五糖、壳六糖等，是一种来源于海洋甲壳类动物的酶解产物，具有水溶性好，易吸收，生物兼容性的特点，在抑菌、抗氧化、抗炎、调节血脂和血糖、抗肿瘤、增强免疫及活化肠道菌群中具有广泛的应用。在猪禽、反刍、水产等动物的饲养中，对增强免疫力、提高生产性能、改善产品品质、降低死亡率等方面均有明显促进作用。

面对养殖场存在的耐药性细菌威胁和用药实际困难，中科荣信依托中科院糖生物工程课题组的强大技术支持推出了壳寡糖荣创J系列产品，优选抗菌膜活性强的壳寡糖片段，与阿莫西林等抗生素联合使用，有助于破除细菌生物被膜帮助药物到达作用位点，抗菌增效作用达数十倍到数百倍，可扩大抗菌谱，为解决耐药问题提供新方向。

为了准确地了解荣创J系列与抗生素联合增效作用，我们进行了抑菌试验。抑菌试验是用于测定抗菌药物体外抑制细菌生长效力的试验。通过抑菌试验，我们可以测定一个药物的最低抑菌浓度，用以评价该药物的抑菌性能，这也是抗菌药物的最基本的药效学数据。

试验在中国农业大学动物医学院实验室进行，试验开始时间为2022 年 5 月24日，完成时间为 2022 年7月25日。试验选用阿莫西林、盐酸多西环素、氟苯尼考、泰妙菌素、替米考星五种抗生素与荣创-J85联合，对大肠杆菌、沙门菌、产气荚膜梭菌、链球菌4种菌进行药敏试验，每种菌挑选野菌和标准菌株至少10株，每个菌株进行三个重复。我们以荣创-J85与阿莫西林体外协同抑制产气荚膜梭菌的试验为例进行说明。

试验所用产气荚膜梭菌菌株，其中有十株是中国农业大学动物医学院实验室2019年-2021期间在河北、陕西、山西等地方采集的泄殖腔拭子和猪肛门拭子，分别编码为W-1,W-2，W-3,W-4,W-5,W-6,W-7,W-8,W-9,W-10，这些菌株有一部分对对庆大霉素、苯唑西林、青霉素类、吉他霉素、恩拉霉素、维吉尼亚霉素、氧氟沙星、恩拉霉素、替米考星耐药；另外还有两株标准菌株分别为A型产气荚膜梭菌标准菌株和C型产气荚膜梭菌标准菌株。试验过程依据Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals, 4th Edition CLSI（VET08，2018）标准进行，实验结果以为计算荣创J85与抗菌药物联合使用时对产气荚膜梭菌的MIC数据为基础，计算分级抑菌浓度指数（fractional inhibitory concentration，FIC），并以此为判断标准，FIC计算公式为：

其中FIC≤0.5为“协同作用”；0.5＜FIC≤1为“相加作用”；1＜FIC≤2为“无关作用”；FIC＞2为“拮抗作用”。统计荣创-J85联合阿莫西林对产气荚膜梭菌的联合药敏试验结果浓度（FIC）指数，据此判断荣创J85与阿莫西林联合应用时对产气荚膜梭菌的抑菌增效作用，实验结果见表1。

表1  荣创-J85与阿莫西林联合使用对产气荚膜梭菌的协同抑菌结果

以表1中W-1菌株为例，单独使用阿莫西林的MIC值为大于64μg/mL，而荣创-J85与阿莫西林联合使用时，阿莫西林的MIC值为2μg/mL，荣创-J85与阿莫西林联合使用对于W-1菌株的MIC值比单独使用阿莫西林时降低了至少16倍数，而且荣创-J85对W-1菌株的MIC值也从单独使用时的大于2000μg/mL，降到了500μg/mL。荣创-J85与阿莫西林对梭菌的协同抑菌效果如表1所示，二者联合使用时，75%的产气荚膜梭菌菌株表现出明显的协同作用或相加作用，且重复验证结果一致。试验中，阿莫西林与荣创J85联用对梭菌的最低抑菌浓度比单独使用阿莫西林时最低降低了8倍，超过50%比例的菌株抑菌浓度降低甚至128倍到490倍之间。总体来看，荣创J85与阿莫西林对产气荚膜梭菌有明显的协同抑菌效果，尤其是对青霉素类如阿莫西林耐药的产气荚膜梭菌菌株有非常显著协同抑菌作用。

这一试验结果为产气荚膜梭菌耐药解决提供了新方向。产气荚膜梭菌（又名魏氏梭菌），作为常在菌群，正常机体中即可存在，在畜禽粪便中阳性检出率偏高，且多项研究表明多重耐药性已经非常严重，可导致坏死性肠炎、红痢、胀气猝死等症状，给养殖业带来严重的危害。产气荚膜梭菌引起的坏死性肠炎更是养禽业危害最大的疾病之一，广泛分布于世界各地, 呈全球流行态势, 2015 年全球因坏死性肠炎导致的禽养殖业损失高达 60 亿美元。产气荚膜梭菌引发的问题得到越来越多的关注，而荣创-J85与阿莫西林联合抗菌试验结果为产气荚膜梭菌耐药性和产气荚膜梭菌病的解决带来了新的可能性。

荣创J-85与抗生素联合抑菌试验中其他试验结果显示荣创-85与阿莫西林、多西环素、氟苯尼考、泰妙菌素、替米考星联合使用时对于大肠杆菌有增效作用；荣创-85与多西环素、氟苯尼考、泰妙菌素、替米考星联合使用时对于沙门氏菌有增效作用；这些试验结果提示荣创-J85与抗菌药物联合使用，在有效破除生物被膜，增强抗菌药物的作用效力方面具有一定的潜力。

3、荣创-J85与抗生素药物联合如何增效

荣创-J85与抗生素药物联合如何增效的呢，分析可能的原因主要有这么几点:

a、荣创-J85本身具有轻微的抑菌效果；

b、荣创-J85能够有效清除细菌生物被膜；

c、荣创-J85作用位点在细胞壁，与细胞壁结构的形成和维持相关，可以提高抗菌药对细菌的效果

d、荣创-J85具有很强的吸附、凝聚能力，可用于吸附肠道病原菌、毒素。

e、可能与荣创-J85内化有关：荣创-J85可内化到巨噬细胞内，增加药物内化入胞内的比例，增加胞内杀菌效果。

4、壳寡糖功能与结构高度相关

虽然研究表明壳寡糖与抗生素等药物联合能够有效增强抗生素等药物的作用效力，但是目前壳寡糖的品质参差不齐，聚合度、脱乙酰度是影响壳寡糖抑菌活性的主要因素，其次还有pH值、浓度、菌的种类、酶切方式等。当前对于壳寡糖的研究主要是在聚合度上，其次是脱乙酰度，对于乙酰化分布的研究极少；并缺乏对高聚合度壳寡糖的研究，更缺乏不同脱乙酰度和乙酰化分布的壳寡糖的研究。中科荣信采用酶反应与膜分离耦合技术和结合特定底物的组合酶可控降解技术，实现可控聚合度、脱乙酰度及乙酰化位点的不同结构壳寡糖制备，扩大了不同结构壳寡糖的研究范围，从而筛选出抗菌膜活性强的壳寡糖荣创J系列产品。通过将荣创J-85与抗生素复配，可有效降低病原菌生物被膜对抗生素的耐药性，提高了抗生素药效，极大减少了病原菌产生耐药性的几率。

这一发现预示着壳寡糖具有极好的“抗耐药”和“减抗”应用前景：强化抗菌药物效果，降低动物养殖过程中的抗生素使用量，减少畜禽、水产品中的药物残留，提高食品安全性；利于降低抗生素耐药性产生及扩散风险，从而提高人类健康安全性，减少环境污染。随着研究的深入进行，中科荣信将进一步推动壳寡糖与抗菌肽、精油等药物联合的研究，以期在绿色无抗、健康养殖产业中得到广泛应用。