Effekten af metabolitter fra Bacillus subtilis BS-Z15 på behandlingen af Candida albicans-infektion hos Kunming-mus
Svampesygdomme opdeles i overfladiske svampe og dybe svampe. I øjeblikket stiger antallet af tilfælde af dybe svampeinfektioner, og mere end 90% af de klinisk rapporterede svamperelaterede dødsfald er relateret til Cryptococcus, Candida og Aspergillus. Det er blevet en af de vigtige sygdomme, der påvirker menneskers livskvalitet og truer liv, sundhed og sikkerhed. Candida albicans er det mest patogene Gram-positive opportunistiske patogen i Candida-slægten, som ofte invaderer menneskers hud og slimhinder og forårsager viscerale eller systemiske infektioner. Den globale dødelighed forårsaget af den er mellem 36% og 63%, hvilket er blevet et vigtigt emne, som der er et presserende behov for at løse i det offentlige sundhedssystem og sundhedssektoren.

Brugen af antagonistiske bakterier til at hæmme Candida albicans er blevet rapporteret i vid udstrækning, og Bacillus tegner sig for størstedelen af de screenede stammer, efterfulgt af svampe og actinomyceter. Bacillus subtilis kan udskille forskellige antibakterielle metabolitter og har fordelene ved multifunktionalitet, lav toksicitet osv. Den bruges i vid udstrækning inden for forskningsområder som medicin, landbrug og videnskabelig forskning. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen hovedsageligt på de antibakterielle stoffer i cykliske lipopeptider, såsom surfactin, iturin, fengycin og antibakterielle kædepeptidstoffer. Der har dog været flere undersøgelser af de svampedræbende virkninger af disse antibakterielle stoffer in vitro og færre undersøgelser af deres in vivo-effekter. I øjeblikket har man kun fundet ud af, at iturin har en vis terapeutisk effekt på mus inficeret med Candida albicans, og der er mindre forskning i andre antibakterielle stoffer i Bacillus subtilis' metabolitter.

Bacillus subtilis BS-Z15 blev screenet fra jord i Heshuo-området i Xinjiang i den tidlige fase. Metabolitterne, der blev udvundet fra fermenteringsbouillon (ME'er), har stærk antifungal aktivitet og god antagonistisk stabilitet. I evalueringen af ME'ernes antifungale aktivitet og sikkerheden ved administration til mus blev det konstateret, at denne stamme effektivt kan hæmme forskellige svampe som Verticillium dahliae og Aspergillus flavus og ikke har nogen toksisk effekt på mus. Denne artikel præsenterer bestemmelsen af den mindste hæmmende dosis (MIC) af rå ME'er udvundet fra fermenteringsbouillon af Bacillus subtilis BS-Z15 mod Candida albicans in vitro og undersøger deres dræbende effekt på gærsvampe som Candida albicans. Ved at etablere en in vivo-model for Candida albicans-infektion i mus undersøges den terapeutiske effekt af ME'er på den. Ved at undersøge de hæmmende virkninger af rå ME'er udvundet af Bacillus subtilis BS-Z15-fermenteringsbouillon på Candida albicans in vitro og in vivo er der lagt et solidt forskningsgrundlag for udvikling af svampedræbende lægemidler med stærk svampedræbende aktivitet og lave bivirkninger.

Med det nuværende overforbrug af antibiotika bliver patogene svampe i stigende grad resistente over for eksisterende lægemidler, hvilket gør svampeinfektioner lette at opstå, vanskelige at kontrollere og med visse bivirkninger. Amfotericin B har alvorlig nefrotoksicitet, mens azoler har alvorlig nefrotoksicitet og hepatotoksicitet. Derfor har udviklingen af nye højeffektive svampemidler med lav toksicitet fået stigende opmærksomhed.

I in vitro-forsøg kan gærsvampe som Candida albicans skrumpe, blive bulet og sprænges til døde, når man bruger ME'er i en koncentration på 0,33 mg/ml. I in vivo-modeller udsættes musekroppen for skadelige stimuli, når den inficeres med Candida albicans, hvilket kan udløse et internt immunsystemrespons og frigive en stor mængde immuninflammatoriske faktorer, der fører til inflammatoriske reaktioner. Milten og leveren er vigtige organer for immunfunktion og afgiftning hos mus. Ved observation af HE-farvede lever- og miltsektioner blev det konstateret, at cellerne i leveren og milten hos modelgruppemusene var betydeligt hævede og deformerede med nogle sprængte cellemembraner, uklar cytoplasmatisk differentiering, et stort antal inflammatoriske celleinfiltrationer og åbenlyse vævsskader. I gruppen, der fik ME'er med sonde, blev graden af disse skader markant forbedret med en betydelig reduktion af inflammatoriske celler og en positiv korrelation med doseringen af ME'er. ME'er kan lindre betændelse i organer og derved genoprette vævets cellestruktur.

I mellemtiden kan infektion med Candida albicans også forårsage ubalance i antioxidanterne hos mus, hvilket fører til vævsskader. Antioxidantbalancen omfatter både graden af lipidperoxidation, der produceres i kroppen, hvilket er niveauet af frie radikaler, og kroppens enzymatiske og oxidative reaktioner. Indholdet af MDA afspejler ofte graden af lipidperoxidation i kroppen, mens aktiviteten af SOD indirekte afspejler kroppens evne til at eliminere frie iltradikaler. T-AOC afspejler det samlede antioxidantniveau i kroppens enzymatiske og ikke-enzymatiske systemer og er tæt forbundet med sundhedstilstanden. Sammenlignet med modelgruppemusene reducerede 90 mg/kg MEs-behandling signifikant graden af lipidperoxidation i kroppen, øgede SOD-aktiviteten signifikant og forbedrede dermed den samlede antioxidantkapacitet af T-AOC i musene. Samtidig var der en lille forbedring i dosisgrupperne på 30 mg/kg og 60 mg/kg. Bestemmelsen af den samlede antioxidantkapacitet indikerer også, at behandling med gastriske ME'er kan hjælpe kroppen med at genoprette normale antioxidantniveauer, hvilket kan være en af årsagerne til at reducere graden af organskader.

Der har været adskillige rapporter om brugen af antagonistiske metabolitter til behandling af Candida albicans-infektioner. Antimikrobielt peptid P3 er et kunstigt syntetiseret peptid, der stammer fra bovint hæmoglobin, som kan få Candida albicans til at udvikle fordybninger, fremspring og revner. Fermenteringssupernatanten fra Bacillus subtilis LAY kan modvirke Candida albicans, og PCR-screening afslørede gener, der kan producere polyketidforbindelser, som har høj biologisk aktivitet. Lei et al. fandt ved at studere metabolitten fra Bacillus subtilis, Bacillus subtilis, at den kan vende skaden på organstruktur og -funktion forårsaget af Candida albicans-infektion ved at eliminere svampebyrden på nyrerne og bremse vægtændringer hos mus. Resultaterne af denne undersøgelse svarer til de rapporterede virkninger af almindelige antimikrobielle peptider, og ekstraktionsmetoden for ME'er svarer til den for lipopeptidstoffer. I den tidlige fase af helgenomsekventeringsundersøgelsen af BS-Z15 i laboratoriet blev det imidlertid konstateret, at BS-Z15 Bacillus subtilis ikke indeholder det komplette operon af almindelige antagonistiske svampegener, såsom overfladeaktivt middel, gibberellin, fenapyr osv. Derfor spekulerer vi i, at de antimikrobielle aktive ingredienser i ME'er kan være nye lipopeptidstoffer. Hvorvidt de specifikke ingredienser og aktive ingredienser direkte hæmmer væksten af Candida albicans in vivo, skal dog undersøges nærmere ved hjælp af teknologier som LC-MS, MS/MS, NMR og high-throughput-sekventering. Sammenfattende udviser de metabolitter, der er udvundet af BS-Z15-fermenteringsbouillon, betydelige in vitro- og in vivo-effekter mod Candida albicans. Denne undersøgelse giver eksperimentelle beviser for søgningen efter nye svampedræbende blyforbindelser fra metabolitter af Bacillus subtilis.