Die Wirkung von Metaboliten aus Bacillus subtilis BS-Z15 auf die Behandlung von Candida albicans-Infektionen bei Kunming-Mäusen
Pilzerkrankungen werden in oberflächliche Pilze und tiefe Pilze unterteilt. Derzeit nimmt die Zahl der Fälle von tiefen Pilzinfektionen zu, und mehr als 90% der klinisch gemeldeten pilzbedingten Todesfälle sind auf Cryptococcus, Candida und Aspergillus zurückzuführen. Sie sind zu einer der wichtigsten Krankheiten geworden, die die Lebensqualität der Menschen beeinträchtigen und Leben, Gesundheit und Sicherheit bedrohen. Candida albicans ist der pathogenste grampositive opportunistische Erreger der Gattung Candida, der häufig die menschliche Haut und Schleimhäute befällt und viszerale oder systemische Infektionen verursacht. Die durch Candida albansans verursachte Sterblichkeitsrate liegt weltweit zwischen 36% und 63%, was zu einem wichtigen Problem geworden ist, das im öffentlichen Gesundheitssystem und im Gesundheitssektor dringend angegangen werden muss.

Über die Verwendung antagonistischer Bakterien zur Hemmung von Candida albicans wurde bereits vielfach berichtet, wobei Bacillus die meisten der untersuchten Stämme ausmacht, gefolgt von Pilzen und Actinomyceten. Bacillus subtilis kann verschiedene antibakterielle Stoffwechselprodukte absondern und hat die Vorteile der Multifunktionalität, geringen Toxizität usw. Er findet breite Anwendung in Forschungsbereichen wie Medizin, Landwirtschaft und wissenschaftliche Forschung. Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung hauptsächlich auf die antibakteriellen Substanzen der zyklischen Lipopeptide, wie Surfactin, Iturin, Fengycin und die antibakteriellen Substanzen der Kettenpeptide. Es gibt jedoch mehr Studien über die antimykotische Wirkung dieser antibakteriellen Substanzen in vitro und weniger Studien über ihre In-vivo-Wirkung. Bisher wurde nur festgestellt, dass Iturin eine gewisse therapeutische Wirkung auf Mäuse hat, die mit Candida albicans infiziert sind, und es gibt weniger Untersuchungen über andere antibakterielle Substanzen in den Metaboliten von Bacillus subtilis.

Bacillus subtilis BS-Z15 wurde im Frühstadium aus dem Boden im Heshuo-Gebiet von Xinjiang untersucht. Die aus der Fermentationsbrühe extrahierten Metaboliten (MEs) haben eine starke antimykotische Aktivität und eine gute antagonistische Stabilität. Bei der Bewertung der antimykotischen Aktivität der MEs und der Sicherheit der Verabreichung an Mäuse wurde festgestellt, dass dieser Stamm verschiedene Pilze wie Verticillium dahliae und Aspergillus flavus wirksam hemmen kann und keine toxische Wirkung auf Mäuse hat. In diesem Artikel wird die minimale Hemmstoffdosis (MHK) von rohen MEs, die aus der Fermentationsbrühe von Bacillus subtilis BS-Z15 extrahiert wurden, in vitro gegen Candida albicans bestimmt und ihre abtötende Wirkung auf Hefepilze wie Candida albicans untersucht. Durch die Etablierung eines In-vivo-Modells für die Infektion mit Candida albicans in Mäusen wird die therapeutische Wirkung von MEs auf diese Infektion erforscht. Durch die Untersuchung der hemmenden Wirkung von rohen MEs aus der Fermentationsbrühe von Bacillus subtilis BS-Z15 auf Candida albicans in vitro und in vivo wurde eine solide Forschungsgrundlage für die Entwicklung von Antimykotika mit starker antimykotischer Aktivität und geringen Nebenwirkungen geschaffen.

Durch den übermäßigen Einsatz von Antibiotika werden pathogene Pilze zunehmend resistent gegen die vorhandenen Medikamente, so dass Pilzinfektionen leicht auftreten, schwer zu kontrollieren sind und bestimmte Nebenwirkungen haben. Amphotericin B hat eine schwere Nephrotoxizität, während Azole eine schwere Nephrotoxizität und Hepatotoxizität aufweisen. Daher wird der Entwicklung neuer hochwirksamer und wenig toxischer Antimykotika zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt.

In vitro-Experimenten können Hefepilze wie Candida albicans bei einer Konzentration von 0,33 mg/ml schrumpfen, verbeulen und aufbrechen und absterben. In vivo-Modellen wird der Mäusekörper bei einer Infektion mit Candida albicans schädlichen Reizen ausgesetzt, die eine interne Reaktion des Immunsystems auslösen und eine große Menge an immunologischen Entzündungsfaktoren freisetzen können, was zu Entzündungsreaktionen führt. Die Milz und die Leber sind wichtige Organe für die Immunfunktion und die Entgiftung bei Mäusen. Bei der Betrachtung von HE-gefärbten Leber- und Milzschnitten wurde festgestellt, dass die Zellen in Leber und Milz der Mäuse aus der Modellgruppe deutlich geschwollen und deformiert waren, wobei einige Zellmembranen zerrissen waren, eine unklare zytoplasmatische Differenzierung auftrat, eine große Anzahl von entzündlichen Zellinfiltrationen vorhanden war und das Gewebe offensichtlich geschädigt wurde. In der Gruppe, die MEs verabreicht bekam, verbesserte sich das Ausmaß dieser Verletzungen deutlich, wobei die Zahl der Entzündungszellen signifikant zurückging und eine positive Korrelation mit der MEs-Dosis bestand. MEs können Entzündungen in Organen lindern und dadurch die Zellstruktur des Gewebes wiederherstellen.

Nach einer Infektion mit Candida albicans kann es bei Mäusen auch zu einem antioxidativen Ungleichgewicht kommen, das zu Gewebeschäden führt. Das antioxidative Gleichgewicht umfasst sowohl den Grad der im Körper erzeugten Lipidperoxidation, d. h. den Grad der Produktion freier Radikale, als auch die enzymatischen und oxidativen Reaktionen des Körpers. Der MDA-Gehalt spiegelt häufig das Ausmaß der Lipidperoxidation im Körper wider, während die Aktivität von SOD indirekt die Fähigkeit des Körpers widerspiegelt, freie Sauerstoffradikale zu eliminieren. T-AOC spiegelt das gesamte antioxidative Niveau der enzymatischen und nicht-enzymatischen Systeme des Körpers wider und steht in engem Zusammenhang mit dem Gesundheitszustand. Im Vergleich zu den Mäusen der Modellgruppe reduzierte die Behandlung mit 90 mg/kg MEs signifikant den Grad der Lipidperoxidation im Körper, erhöhte signifikant die SOD-Aktivität und verbesserte somit die gesamte antioxidative Kapazität von T-AOC in den Mäusen. Gleichzeitig gab es eine leichte Verbesserung in den Gruppen mit einer Dosis von 30mg/kg und 60mg/kg. Die Bestimmung der antioxidativen Gesamtkapazität deutet auch darauf hin, dass die Behandlung mit Magen-ME dem Körper helfen kann, den normalen Antioxidantienspiegel wiederherzustellen, was einer der Gründe für die Verringerung des Ausmaßes der Organschäden sein könnte.

Es gibt zahlreiche Berichte über die Verwendung von antagonistischen Metaboliten zur Behandlung von Candida albicans-Infektionen. Das antimikrobielle Peptid P3 ist ein künstlich synthetisiertes Peptid, das aus Rinderhämoglobin gewonnen wird und bei Candida albicans die Bildung von Vertiefungen, Vorsprüngen und Rissen hervorrufen kann. Der Fermentationsüberstand von Bacillus subtilis LAY kann Candida albicans antagonisieren, und ein PCR-Screening ergab Gene, die Polyketidverbindungen mit hoher biologischer Aktivität produzieren können. Lei et al. fanden durch die Untersuchung des Metaboliten von Bacillus subtilis, Bacillus subtilis, heraus, dass dieser die durch eine Candida albicans-Infektion verursachten Schäden an Organstruktur und -funktion rückgängig machen kann, indem er die Pilzbelastung der Nieren beseitigt und die Gewichtsveränderungen bei Mäusen verlangsamt. Die Ergebnisse dieser Studie ähneln den berichteten Wirkungen gängiger antimikrobieller Peptide, und die Extraktionsmethode von MEs ist ähnlich wie die von Lipopeptidstoffen. In der Anfangsphase der Studie zur Sequenzierung des gesamten Genoms von BS-Z15 im Labor wurde jedoch festgestellt, dass BS-Z15 Bacillus subtilis nicht das vollständige Operon der wichtigsten antagonistischen Pilzgene enthält, wie z. B. Tensid, Gibberellin, Fenapyr, usw. Daher vermuten wir, dass die antimikrobiellen Wirkstoffe in ME neue Lipopeptid-Substanzen sein könnten. Ob die spezifischen Inhaltsstoffe und Wirkstoffe das Wachstum von Candida albicans in vivo direkt hemmen, muss jedoch noch mit Hilfe von Technologien wie LC-MS, MS/MS, NMR und Hochdurchsatzsequenzierung weiter untersucht werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die aus der BS-Z15-Fermentationsbrühe extrahierten Metaboliten signifikante in vitro- und in vivo-Wirkungen gegen Candida albicans aufweisen. Diese Studie liefert experimentelle Beweise für die Suche nach neuen antimykotischen Leitverbindungen aus Metaboliten von Bacillus subtilis.