奶牛乳房炎是一种严重影响奶牛生产的疾病，损害乳腺或乳腺间质，破坏正常的泌乳功能，影响牛奶产量和质量，造成严重的经济损失。由金黄色葡萄球、大肠杆菌和链球菌引起的奶牛乳房炎占总数的80 %以上，并且有40 %以上都是经治疗后再次发病的。现已有文献显示细菌在感染乳腺组织过程中形成生物被膜是奶牛乳房炎最为重要的致病因素之一。因此，急需探寻一种可以有效防控细菌生物被膜的新方法，解决临床生产中奶牛乳房炎反复的问题。生物被膜是细菌适应环境的一种长期存活策略，膜内细菌会变得生长缓慢，细胞的代谢活性严重受限，从而使多种抗生素对其失去抗菌活性。膜内的细菌在没有抗生素作用后可以再次变的活跃，使生物被膜内的细菌生长引起机体反复感染。噬菌体是天然抗菌剂，其因特异性强、毒副作用小和来源广泛等特点被认为是抗生素的一种天然替代品。 随着对噬菌体研究的不断深入，人们发现噬菌体不仅对耐药细菌保持着高度的裂解活性，对生物被膜也具有很强的清除作用。应用噬菌体疗法替代传统抗生素，预防和治疗奶牛乳房炎，能够减少临床生产中对抗生素的依赖性，使细菌耐药性不断严重问题得以缓解。而且噬菌体还能作为生物消毒剂与常用化学清洁剂联合应用，清除挤奶设备上细菌生物被膜，对周围环境进行消毒，预防奶牛乳房炎。因此研究噬菌体清除细菌和生物被膜的应用研究对于防控细菌感染具有重要的学术意义和应用价值。 本研究从奶牛乳房炎主要致病菌分离与鉴定、裂解性噬菌体的分离、纯化及生物学特性测定、噬菌体在常用化学清洁剂中活性及噬菌体对奶牛乳房炎主要致病菌生物被膜的作用效果等方面进行研究。 本项目共分离了105株致病菌，其中金黄色葡萄球菌53株，大肠杆菌28株，链球菌24株。利用结晶紫半定量法测定了金黄色葡萄球菌的生物被膜形成能力，结果发现60 %以上金黄色葡萄球菌都是强生物被膜形成能力。PCR检测发现大部分强生物被膜形成能力的菌株都携带了多个相关基因。从牛场污水系统中分离到了两株金黄色葡萄球菌裂解性噬菌体，属于肌尾病毒科。实验中发现vB_SauM_RS形成的噬菌斑周围存在透明的晕环，表明该噬菌体可能能够分泌多糖解聚酶。vB_SauM_RS最佳感染复数为0.01，潜伏期约为20 min，爆发期约为30 min，噬菌体的平均裂解量为39。vB_SauM_RS在50℃及以下及pH 4.0～11.0的环境中可以稳定存在，并保持良好的裂解活性。此外vB_SauM_RS在非离子洗涤剂和两性离子洗涤剂中可以保持正常的裂解活性，但对阴离子洗涤剂和阳离子洗涤剂敏感，在储存或应用时应避免同时使用。噬菌体vB_SauM_RS对细菌有着高效的裂解活性，在24 h能够将1010 CFU/mL的金黄色葡萄球菌降至检测限以下，在室温（25℃）和冷藏（4℃）储存的牛奶中vB_SauM_RS都表现了良好的杀菌活抑菌活性，表明噬菌体可能是一种高效安全的天然抗菌剂，无论是治疗细菌性疾病还是防控细菌感染都具有巨大发展前景。噬菌体vB_SauM_RS不仅可以防控细菌，对于细菌生物被膜也有着很好的清除作用。对聚丙乙烯塑料板上形成的成熟生物被膜，vB_SauM_RS能够在48 h使膜内细菌降低95.6 %，荧光显微镜结果同样表明了对生物被膜的清除效果。对不锈钢表明形成的生物被膜vB_SauM_RS也具有很好的清除效果，作用72 h使膜内细菌浓度降低了99.5 %。对处理前后生物被膜相关基因的表达情况进行分析发现，噬菌体会使生物被膜内细菌ica A、Agr和sea基因的表达水平下调，使ica R基因的表达上调，表明噬菌体能够影响毒力因子的表达并破坏生物被膜的稳定性，有助于生物被膜的清除。 以上结果证实，噬菌体不仅对牛奶中金黄色葡萄球菌有良好的裂解效果，对生物被膜也有很好的清除作用，但在应用时应避免与阴离子或阳离子洗涤剂共同使用。并且初步分析了噬菌体在清除生物被膜的过程中的作用机制，噬菌体能够改变膜内细菌的基因表达，更有利于噬菌体清除生物被膜。 本项目共发表5篇文章（SCI一篇，EI一篇，中文核心CSCD三篇），申报专利一项，获得2020年黑龙江省科技进步二等奖一项（7/9）。

黑龙江八一农垦大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。