Efecto de los metabolitos del Bacillus subtilis BS-Z15 en el tratamiento de la infección por Candida albicans en ratones Kunming
Las enfermedades fúngicas se dividen en hongos superficiales y hongos profundos. En la actualidad, el número de casos de infecciones fúngicas profundas está aumentando, y más del 90% de las muertes relacionadas con hongos notificadas clínicamente están relacionadas con Cryptococcus, Candida y Aspergillus. Se ha convertido en una de las enfermedades importantes que afectan a la calidad de vida humana y amenazan la vida, la salud y la seguridad. Candida albicans es el patógeno oportunista Gram positivo más patógeno del género Candida, que a menudo invade la piel humana, las membranas mucosas y causa infecciones viscerales o sistémicas. La tasa mundial de mortalidad causada por ella se sitúa entre 36% y 63%, lo que se ha convertido en un importante problema que urge abordar en el sistema de salud pública y el sector sanitario.

El uso de bacterias antagonistas para inhibir Candida albicans ha sido ampliamente descrito, siendo Bacillus la mayoría de las cepas analizadas, seguida de hongos y actinomicetos. Bacillus subtilis puede secretar varios metabolitos antibacterianos y tiene las ventajas de ser multifuncional, de baja toxicidad, etc. Se utiliza ampliamente en campos de investigación como la medicina, la agricultura y la investigación científica. En la actualidad, la investigación se centra principalmente en las sustancias antibacterianas de los lipopéptidos cíclicos, como la surfactina, la iturina, la fengicina y las sustancias antibacterianas peptídicas en cadena. Sin embargo, se han realizado más estudios sobre los efectos antifúngicos de estas sustancias antibacterianas in vitro, y menos estudios sobre sus efectos in vivo. Actualmente, sólo se ha descubierto que la iturina tiene cierto efecto terapéutico en ratones infectados con Candida albicans, y hay menos investigaciones sobre otras sustancias antibacterianas en metabolitos de Bacillus subtilis.

El Bacillus subtilis BS-Z15 se examinó en la fase inicial a partir del suelo de la zona de Heshuo, en Xinjiang. Los metabolitos extraídos del caldo de fermentación (MEs) tienen una fuerte actividad antifúngica y una buena estabilidad antagonista. En la evaluación de la actividad antifúngica de los MEs y la seguridad de la administración a ratones, se encontró que esta cepa puede inhibir eficazmente varios hongos como Verticillium dahliae y Aspergillus flavus, y no tiene efectos tóxicos en ratones. Este artículo presenta la determinación de la dosis inhibitoria mínima (CIM) de los ME crudos extraídos del caldo de fermentación de Bacillus subtilis BS-Z15 contra Candida albicans in vitro, y estudia su efecto letal sobre levaduras como Candida albicans. Mediante el establecimiento de un modelo in vivo de infección por Candida albicans en ratones, se explora el efecto terapéutico de los ME sobre la misma. Mediante el estudio de los efectos inhibidores de los ME crudos extraídos del caldo de fermentación de Bacillus subtilis BS-Z15 sobre Candida albicans in vitro e in vivo, se ha sentado una sólida base de investigación para el desarrollo de fármacos antifúngicos con fuerte actividad antifúngica y bajos efectos secundarios.

Con el actual uso excesivo de antibióticos, los hongos patógenos son cada vez más resistentes a los fármacos existentes, lo que facilita la aparición de infecciones fúngicas, dificulta su control y tiene ciertos efectos secundarios. La anfotericina B tiene nefrotoxicidad grave, mientras que los azoles presentan nefrotoxicidad y hepatotoxicidad graves. Por ello, cada vez se presta más atención al desarrollo de nuevos fármacos antifúngicos de alta eficacia y baja toxicidad.

En experimentos in vitro, cuando se utilizan ME a una concentración de 0,33mg/mL, las levaduras como Candida albicans pueden encogerse, abollarse y romperse hasta morir. En modelos in vivo, cuando se infecta con Candida albicans, el cuerpo del ratón se ve sometido a estímulos nocivos, que pueden desencadenar una respuesta del sistema inmunitario interno y liberar una gran cantidad de factores inflamatorios inmunitarios, lo que provoca reacciones inflamatorias. El bazo y el hígado son órganos importantes para la función inmunitaria y la desintoxicación en los ratones. En la observación de las secciones de hígado y bazo teñidas con HE, se encontró que las células en el hígado y el bazo de los ratones del grupo modelo estaban significativamente hinchadas y deformadas, con algunas membranas celulares rotas, diferenciación citoplasmática poco clara, un gran número de infiltración de células inflamatorias y daño tisular obvio. En el grupo de gavage de MEs, el grado de estas lesiones mejoró significativamente, con una reducción significativa de las células inflamatorias y una correlación positiva con la dosis de MEs. Los MEs pueden aliviar la inflamación de los órganos, restaurando así la estructura celular de los tejidos.

Entretanto, tras la infección por Candida albicans, ésta también puede causar un desequilibrio antioxidante en los ratones, lo que provoca daños en los tejidos. El equilibrio antioxidante incluye tanto el grado de peroxidación lipídica producido en el organismo, que es el nivel de producción de radicales libres, como las reacciones enzimáticas y oxidativas del organismo. El contenido de MDA suele reflejar el grado de peroxidación lipídica en el organismo, mientras que la actividad de la SOD refleja indirectamente la capacidad del organismo para eliminar los radicales libres de oxígeno. La T-AOC refleja el nivel antioxidante global de los sistemas enzimáticos y no enzimáticos del organismo, y está estrechamente relacionada con el estado de salud. En comparación con los ratones del grupo modelo, el tratamiento con 90mg/kg de MEs redujo significativamente el grado de peroxidación lipídica en el organismo, aumentó significativamente la actividad de la SOD y, por tanto, mejoró la capacidad antioxidante total de la T-AOC en los ratones. Al mismo tiempo, se produjo una ligera mejora en los grupos de dosis de 30mg/kg y 60mg/kg. La determinación de la capacidad antioxidante total también indica que el tratamiento con ME gástrica puede ayudar al organismo a restablecer los niveles normales de antioxidantes, lo que puede ser una de las razones para reducir el grado de daño orgánico.

Se han publicado numerosos informes sobre el uso de metabolitos antagonistas para tratar las infecciones por Candida albicans. El péptido antimicrobiano P3 es un péptido sintetizado artificialmente derivado de la hemoglobina bovina, que puede hacer que Candida albicans desarrolle hendiduras, protuberancias y grietas. El sobrenadante de fermentación de Bacillus subtilis LAY puede antagonizar Candida albicans, y el cribado por PCR reveló genes que pueden producir compuestos policétidos, que tienen una alta actividad biológica. Lei et al. descubrieron mediante el estudio del metabolito del Bacillus subtilis, Bacillus subtilis, que puede revertir los daños en la estructura y función de los órganos causados por la infección por Candida albicans, eliminando la carga fúngica en los riñones y ralentizando los cambios de peso en ratones. Los resultados de este estudio son similares a los efectos notificados de los péptidos antimicrobianos comunes, y el método de extracción de los ME es similar al de las sustancias lipopéptidas. Sin embargo, en la fase inicial del estudio de secuenciación del genoma completo del BS-Z15 en el laboratorio, se descubrió que el Bacillus subtilis BS-Z15 no contiene el operón completo de los principales genes de hongos antagonistas, como surfactante, giberelina, fenapyr, etc. Por lo tanto, especulamos que los ingredientes activos antimicrobianos de los ME pueden ser nuevas sustancias lipopéptidas. Sin embargo, queda por estudiar más a fondo si los ingredientes específicos y los principios activos inhiben directamente el crecimiento de Candida albicans in vivo mediante tecnologías como LC-MS, MS/MS, NMR y secuenciación de alto rendimiento. En resumen, los metabolitos extraídos del caldo de fermentación BS-Z15 muestran efectos significativos contra Candida albicans in vitro e in vivo. Este estudio proporciona pruebas experimentales para la búsqueda de nuevos compuestos antifúngicos a partir de metabolitos de Bacillus subtilis.