A Bacillus subtilis BS-Z15 metabolitjainak hatása a Candida albicans fertőzés kezelésére Kunming egerekben
A gombás megbetegedéseket felszínes gombákra és mély gombákra osztják. Jelenleg a mélygombás fertőzések eseteinek száma növekszik, és a klinikailag bejelentett gombás halálesetek több mint 90%-je a Cryptococcus, Candida és Aspergillus gombákhoz kapcsolódik. Az emberi életminőséget befolyásoló, az életet, az egészséget és a biztonságot veszélyeztető fontos betegségek egyikévé vált. A Candida albicans a Candida nemzetség legpatogénebb Gram-pozitív opportunista kórokozója, amely gyakran behatol az emberi bőrre, nyálkahártyákra, és viszcerális vagy szisztémás fertőzéseket okoz. Az általa okozott globális halálozási arány 36% és 63% között van, ami fontos kérdéssé vált, amellyel sürgősen foglalkozni kell a közegészségügyi rendszerben és az egészségügyi ágazatban.

Az antagonista baktériumok alkalmazásáról a Candida albicans gátlására széles körben számoltak be, a Bacillus-törzsek teszik ki a vizsgált törzsek többségét, majd a gombák és az aktinomiciták következnek. A Bacillus subtilis különböző antibakteriális metabolitokat képes kiválasztani, és előnyei közé tartozik a multifunkcionalitás, az alacsony toxicitás stb. Széles körben használják a kutatás olyan területein, mint az orvostudomány, a mezőgazdaság és a tudományos kutatás. Jelenleg a kutatás elsősorban a ciklikus lipopeptidek antibakteriális anyagaira összpontosít, mint például a szurfaktin, iturin, fengycin és a láncpeptid antibakteriális anyagok. Azonban több tanulmány született ezen antibakteriális anyagok gombaellenes hatásairól in vitro, és kevesebb tanulmány az in vivo hatásaikról. Jelenleg csak azt találták, hogy az iturin bizonyos terápiás hatást fejt ki a Candida albicans-szal fertőzött egerekre, és kevesebb kutatás van a Bacillus subtilis metabolitjaiban található egyéb antibakteriális anyagokról.

A Bacillus subtilis BS-Z15-t Hszincsiang Heshuo területén található talajból szűrték ki a korai szakaszban. A fermentációs levesből kivont metabolitok (ME-k) erős gombaellenes aktivitással és jó antagonista stabilitással rendelkeznek. A ME-k gombaellenes aktivitásának és az egereknek való beadás biztonságosságának értékelése során megállapították, hogy ez a törzs hatékonyan képes gátolni különböző gombákat, például a Verticillium dahliae-t és az Aspergillus flavus-t, és nincs toxikus hatása az egerekre. Ez a cikk a Bacillus subtilis BS-Z15 fermentációs leveséből kivont nyers ME-k minimális gátló dózisának (MIC) meghatározását mutatja be a Candida albicans ellen in vitro, és tanulmányozza a Candida albicanshoz hasonló élesztőgombákra gyakorolt pusztító hatásukat. A Candida albicans fertőzés in vivo modelljének egérben történő létrehozásával a ME-k terápiás hatását vizsgáljuk. A Bacillus subtilis BS-Z15 fermentációs levesből kivont nyers ME-k Candida albicansra gyakorolt in vitro és in vivo gátló hatásának tanulmányozásával szilárd kutatási alapot teremtettünk az erős gombaellenes aktivitással és alacsony mellékhatásokkal rendelkező gombaellenes gyógyszerek kifejlesztéséhez.

Az antibiotikumok jelenlegi túlzott használatával a kórokozó gombák egyre inkább rezisztenssé válnak a meglévő gyógyszerekkel szemben, így a gombás fertőzések könnyen előfordulhatnak, nehezen ellenőrizhetők és bizonyos mellékhatásokkal járnak. Az amfotericin B súlyos nefrotoxicitással, míg az azolok súlyos nefrotoxicitással és hepatotoxicitással járnak. Ezért egyre nagyobb figyelmet kap az új, nagy hatékonyságú és alacsony toxicitású gombaellenes gyógyszerek kifejlesztése.

In vitro kísérletekben, amikor 0,33 mg/ml koncentrációjú ME-ket használnak, az olyan élesztőgombák, mint a Candida albicans, összezsugorodnak, behorpadnak és halálra törnek. In vivo modellekben, amikor Candida albicans-szal fertőzött, az egér szervezete káros ingereknek van kitéve, amelyek belső immunrendszeri választ válthatnak ki, és nagy mennyiségű immungyulladásos faktorokat szabadíthatnak fel, ami gyulladásos reakciókhoz vezet. A lép és a máj az egerek immunműködésének és méregtelenítésének fontos szervei. A HE-vel festett máj- és lépmetszetek megfigyelése során azt találták, hogy a modellcsoportba tartozó egerek májában és lépében a sejtek jelentősen megduzzadtak és deformálódtak, egyes sejtmembránok megrepedtek, a citoplazma differenciálódása nem egyértelmű, nagyszámú gyulladásos sejt beszivárgás és nyilvánvaló szöveti károsodás volt tapasztalható. A MEs-t kapó csoportban e sérülések mértéke jelentősen javult, a gyulladásos sejtek számának jelentős csökkenésével és pozitív korrelációval a MEs adagolásával. A ME-k enyhíthetik a gyulladást a szervekben, ezáltal helyreállítva a szöveti sejtek szerkezetét.

Eközben a Candida albicans fertőzés után az egerekben antioxidáns egyensúlyhiányt is okozhat, ami szövetkárosodáshoz vezet. Az antioxidáns egyensúly magában foglalja mind a szervezetben keletkező lipidperoxidáció mértékét, ami a szabadgyök-termelés szintjét jelenti, mind pedig a szervezet enzimatikus és oxidatív reakcióit. Az MDA-tartalom gyakran tükrözi a szervezetben a lipidperoxidáció mértékét, míg a SOD aktivitása közvetve tükrözi a szervezetnek az oxigén szabadgyökök eltávolítására való képességét. A T-AOC tükrözi a szervezet enzimatikus és nem enzimatikus rendszereinek általános antioxidáns szintjét, és szorosan összefügg az egészségi állapottal. A modellcsoportos egerekhez képest a 90mg/kg MEs kezelés jelentősen csökkentette a lipidperoxidáció mértékét a szervezetben, jelentősen növelte a SOD aktivitást, és így növelte a T-AOC teljes antioxidáns kapacitását az egerekben. Ugyanakkor a 30mg/kg és 60mg/kg dózisú csoportokban enyhe javulás volt tapasztalható. Az összes antioxidáns kapacitás meghatározása is azt jelzi, hogy a gyomor ME-vel történő kezelés segíthet a szervezetnek helyreállítani a normális antioxidáns szintet, ami a szervi károsodás mértékének csökkentésének egyik oka lehet.

Számos jelentés született az antagonista metabolitok alkalmazásáról a Candida albicans fertőzések kezelésére. A P3 antimikrobiális peptid egy mesterségesen szintetizált, szarvasmarha hemoglobinból származó peptid, amely a Candida albicans számára bemélyedéseket, kiemelkedéseket és repedéseket okozhat. A Bacillus subtilis LAY fermentációs felülúszója képes antagonizálni a Candida albicans-t, és a PCR-szűrés olyan géneket mutatott ki, amelyek nagy biológiai aktivitással rendelkező poliketid vegyületeket képesek előállítani. Lei és munkatársai a Bacillus subtilis Bacillus subtilis metabolitjának vizsgálatával megállapították, hogy az képes visszafordítani a Candida albicans fertőzés által okozott szervszerkezeti és szervfunkciós károkat azáltal, hogy megszünteti a vesék gombás terhelését és lassítja az egerek súlyváltozását. A vizsgálat eredményei hasonlóak a gyakori antimikrobiális peptidek bejelentett hatásaihoz, és a ME-k kivonási módszere hasonló a lipopeptid anyagokéhoz. A BS-Z15 teljes genomszekvenálási vizsgálatának korai szakaszában a laboratóriumban azonban azt találták, hogy a BS-Z15 Bacillus subtilis nem tartalmazza a fő antagonista gombagének teljes operonját, mint például a surfactant, gibberellin, fenapir stb. Ezért feltételezzük, hogy a ME-k antimikrobiális hatóanyagai új lipopeptid anyagok lehetnek. Azt azonban, hogy a specifikus összetevők és hatóanyagok közvetlenül gátolják-e a Candida albicans in vivo növekedését, még tovább kell vizsgálni olyan technológiák segítségével, mint az LC-MS, MS/MS, NMR és a nagy áteresztőképességű szekvenálás. Összefoglalva, a BS-Z15 fermentációs levesből kivont metabolitok jelentős in vitro és in vivo Candida albicans-ellenes hatást mutatnak. Ez a tanulmány kísérleti bizonyítékot szolgáltat a Bacillus subtilis metabolitjaiból származó új gombaellenes vezető vegyületek kereséséhez.