《食品科学》：人工模拟胃肠道模型在食源性致病菌异质性研究中的应用进展

食源性致病微生物是影响人类健康及生命安全的一大因素。据世界卫生组织报告显示，全球每年发生的6亿多起食品安全事件导致约42万 人死亡，其中40%的食源性疾病患者为5 岁以下儿童，每年约有12.5万 例儿童患者死亡。食源性致病微生物带来的食品安全问题已成为全球关注的热点和难点问题。

上海海洋大学食品学院的赵 伟、赵 勇*、刘海泉*等人详细总结了使用人工模拟胃肠道模型来研究食源性致病菌异质性的应用进展，以期能够更好地利用其仿生消化系统以及能够连续取样和监测、成本低、效率高、重复性好且无体内实验涉及到的伦理限制等优点来探究食源性致病菌在人体胃肠道内的异质性及其致病机理，为解决食源性致病菌引发的食品安全问题提供科学依据，并从源头上有效控制食源性致病菌的致病风险。

1、模拟胃肠道模型

动物感染模型

人体胃肠道是一个相对复杂的内部结构，包括胃、小肠以及大肠，且人体胃肠道微生物种类繁多、数量巨大（图1）。人类胃肠道的疾病机制十分复杂，在理想情况下，食源性致病菌研究应该结合临床实验开展，然而由于消化道结构与功能的复杂性以及临床研究重复性差、成本高、周期长、工作量大等原因，临床经验的积累在时间和空间上都存在很大的局限性，且许多实验在伦理上也受到限制；同时由于人类肠道微生物的复杂性，许多微生物功能方面的问题也急需解决，因此结合临床实验开展食源性致病菌的研究进展缓慢。基于上述情况，动物感染模型应运而生，目前动物生理学、动物病理学和动物治疗学等研究领域广泛应用了动物模型。

人工模拟胃肠道模型

静态胃肠道模型：静态胃肠道模型在食源性致病菌的研究中应用广泛，主要通过模拟胃肠道环境来探究食源性致病菌在人体消化过程中的耐受性和异质性。Jiang Lingli等利用体外模拟胃肠道模型研究了单核细胞增生李斯特菌在胃液中的存活情况，结果发现单核细胞增生李斯特菌无法在pH值为2.5和3.0的胃液中存活。

动态胃肠道模型：动态模型是在静态模型的基础上发展而来，目前主要开发出3 种动态模型。动态模型的优势在于不仅能模拟胃肠道中物理和化学变化过程，而且可以显示不同消化时间下发生的变化，也可以用于研究食源性致病菌的致病机理。

2、应用人工模拟胃肠道模型探究食源性致病菌的异质性

应用人工模拟胃肠道模型探究食源性致病菌耐受异质性

应用人工模拟胃肠道模型探究大肠杆菌耐受异质性：食源性致病菌的生长异质性可能会出现在任何一个生长时期，其产生的主要原因是致病菌不管是在延滞期的适应过程、对数生长期的生长过程、稳定期的动态平衡过程还是在衰亡期的负生长过程，都会因为生长环境的胁迫在生长速率、传代时间、耐受性及生长极限等方面表现出较大的差异性。由TNO构建的TNO肠道模型TIM最初用于药物活性的动态测试，是一种计算机多单元控制的体外消化模拟系统，现如今广泛应用于探究食源性致病菌生长异质性。

应用人工模拟胃肠道模型探究副溶血性弧菌耐受异质性：外部环境（温度、盐度、pH值）和内在因素（不同毒力基因型）对食源性致病菌的异质性都有一定的影响。王思琦利用人工静态模拟消化模型对上海市不同来源的副溶血性弧菌在人体模拟消化过程中的存活率、形态变化、异质性及基因表达变化进行了验证性研究，结果发现在人体消化过程中，唾液对副溶血性弧菌无明显影响，不具备杀菌作用；副溶血性弧菌在胃液中存活率低，细胞的微观结构受到严重破坏，胃是人体对副溶血性弧菌最有效的杀菌部位，致病性（trh + trh + 、trh + tdh － 、tdh － trh + ）和非致病性（trh － tdh － ）菌株的存活率存在显著差异（致病性菌株的存活率显著高于非致病性菌株）。

食源性致病菌耐药异质性的探究方法

菌株耐药异质性主要可以分为对不同种类抗生素的耐药性（即单一抗生素耐药性或多重抗生素耐药性）以及对同种抗生素耐药剂量的差异，若食源性致病菌产生耐药异质性，则会导致原来的抗生素以及抗生素用量无法产生效用，致使临床治疗失败。目前，只有少数的动物感染模型被应用于探究致病菌耐药异质性和临床治疗失败之间的关系。Band等利用小鼠模型研究了阴沟肠杆菌耐药亚群介导的抗生素失效，在小鼠感染但没有黏菌素治疗的情况下，小鼠的先天性免疫防御系统导致耐药亚群的数量增加，使得分离菌株产生耐药性，导致随后的黏菌素治疗失效，同时在黏菌素治疗期间，耐药亚群的数量也上升了。

结 语

食源性致病菌是影响食品安全的主要因素之一，而其异质性会对风险评估的准确性产生极大的影响，但目前对异质性的研究不够重视，因此迫切需要研究食源性致病菌的异质性并完善微生物风险评估体系。通过对动物模型和体外人工模拟胃肠道模型进行比较，发现人工模拟胃肠道模型可以针对不同年龄、不同患病情况的病人进行独立实验设计，其操作相对简便，属于机械性的体外模拟。已有学者将动态模型运用于探究副溶血性弧菌和大肠杆菌的耐受异质性从而构建更加全面系统的食品安全风险精准评估体系。

本文《人工模拟胃肠道模型在食源性致病菌异质性研究中的应用进展》来源于《食品科学》2021年42卷23期268-274页，作者：赵伟，王扬眉，潘迎捷，赵勇，刘海泉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201024-240。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。