Antibakterielle forbindelser i tarmsvampen Alternaria tenuissima SCSIO41701 fra tilapia
Streptokoksygdommen hos tilapia forårsaget af Streptococcus agalatae og Streptococcus iniae har medført alvorlige økonomiske tab for tilapia-opdrætsindustrien. På nuværende tidspunkt bruger tilapiaopdræt hovedsageligt antibiotika og andre kemiske stoffer til at forebygge og behandle streptokoksygdomme, men langvarig brug af bredspektret antibiotika kan fremkalde lægemiddelresistente stammer.
Alternaria-svampe er vidt udbredt i naturen med over 300 identificerede arter af saprofytiske, endofytiske og patogene svampe. Mange strukturelt nye aktive forbindelser er blevet opdaget i svampe af Alternaria-slægten, hovedsageligt pyranon, terpener, steroler, aromatiske polyketoner, antrakinoner, alkaloider, peptider osv. Nogle forbindelser har biologiske aktiviteter som enzymhæmning, cytotoksicitet, svampedræbende midler, antioxidanter og fremme af rodvækst i en- og tokimbladede planter. Blandt dem har Alternaria-toksiner som Alternariol, Alternariol-methylether og tentoxin betydelig toksicitet. Alternaria tenuissima er en almindelig miljøsvamp, der er relateret til A. Der er relativt lidt forskning i de sekundære metabolitter i tenuissima. I vores undersøgelse fik Pan et al. A. fra dybhavssedimentkilder Nye spirocykliske hydrogenerede anthraquinon- og nitrogenholdige anthraquinonforbindelser blev isoleret fra tenuissima DEFSCOS013.
For at finde nye antibiotika brugte vi Streptococcus agalactiae og Streptococcus iniae som indikatorbakterier til at screene en række svampe, der var isoleret og identificeret fra tarmkanalen hos tilapia, for antibakteriel aktivitet. Blandt dem screenede vi en stamme af A. tenuissima SCSIO41701, som har en signifikant hæmmende aktivitet på væksten af Streptococcus agalactiae og Streptococcus iniae. Denne undersøgelse brugte aktivitetssporingsmetoden til at undersøge de aktive forbindelser i fermenteringsprodukterne fra A. tenuissima SCSIO41701 rismedium, der hæmmer væksten af Streptococcus agalactiae og Streptococcus iniae i tilapia.

I denne undersøgelse identificerede vi gennem sporing af antibakteriel aktivitet, at den vigtigste aktive forbindelse i svampen A. tenuissima SCSIO41701, der hæmmer væksten af Streptococcus agalactiae og Streptococcus iniae i tilapia, er et højt indhold af aternariol (1). Gennem HPLC-analyse og tyndlagspladeanalyse fandt vi, at komponenterne Fr.6~Fr.10 indeholder en stor mængde forbindelser 1 og 2, hvor forbindelse 1 er den vigtigste top. Det spekuleres i, at komponenterne Fr.6~Fr.10 med bedre antibakteriel aktivitet hovedsageligt udøver antibakterielle virkninger gennem forbindelse 1. Årsagen til krydsfordelingen af forbindelser 1 og 2 i disse komponenter skyldes det høje indhold af forbindelser 1 og 2, der er letopløselige i dichlormethan-methanol-opløsningssystemet, der bruges til vask, når råekstraktet adskilles med en normalfaset silicagelsøjle. Forbindelserne 1-6 tilhører alle klassen af benzopyranolidforbindelser. Når man sammenligner deres strukturer og antistreptokokaktivitet mod tilapia, spekuleres der i, at tilstedeværelsen af et konjugeret system mellem hydroxylgruppen på C-5-benzenringen og C7~C10a spiller en vigtig rolle i deres antibakterielle aktivitet.
Forbindelse 1 og 2 er almindelige streptomycintoksiner, der kan påvises i fødevarer som korn, frugt, rapsfrø, solsikkefrø, oliven osv. Forbindelse 1 og 2 har begge cytotoksisk aktivitet og kan fremkalde genetiske mutationer, hvilket fører til genotoksiske brud på DNA-strenge in vitro og hæmmer topoisomeraser I og II α. Derudover kan forbindelse 2 inducere mitokondriemutationer i humane tyktarmskræftceller. Derudover har forbindelse 1 god aktivitet til at hæmme Staphylococcus aureus, Streptococcus lactiae, Escherichia coli og Pseudomonas aeruginosa med MIC-værdier på 8,82 μ g/mL. Det hæmmer også kraftigt aktiviteten af plantepatogene svampe som æbleråd, vandmelonvisnesyge, tomatgråskimmel og peberphytophthora med MIC-værdier på 15,63, 7,82, 1,96 og 3.91 μ g/mL; Forbindelse 2 har også antibakterielle virkninger på Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Ralstonia lactis, Pseudomonas aeruginosa og Pseudomonas aeruginosa med MIC50-værdier på henholdsvis 28,83, 34,29, 27,08, 29,21 og 30,06 μ g/mL. I denne undersøgelse fandt vi for første gang, at forbindelse 1 har stærk aktivitet i at dræbe tilapia-patogene bakterier Streptococcus agalactiae og Streptococcus dolphin og har et højt udbytte i stammen A. tenuissima SCSIO41701. Men i betragtning af denne forbindelses stærke toksicitet som svampetoksin er der behov for yderligere forskning for at afgøre, om den kan udvikles til forebyggelse og behandling af tilapia-streptokoksygdom.