Влияние метаболитов Bacillus subtilis BS-Z15 на лечение инфекции Candida albicans у мышей породы Куньмин
Грибковые заболевания делятся на поверхностные грибки и глубокие грибки. В настоящее время число случаев глубоких грибковых инфекций растет, и более 90% клинически зарегистрированных случаев смерти от грибковых заболеваний связаны с Cryptococcus, Candida и Aspergillus. Это заболевание стало одним из важных, влияющих на качество жизни человека и угрожающих его жизни, здоровью и безопасности. Candida albicans - наиболее патогенный грамположительный условно-патогенный микроорганизм из рода Candida, часто проникающий в кожу, слизистые оболочки человека и вызывающий висцеральные или системные инфекции. Глобальный уровень смертности от этого заболевания составляет от 36% до 63%, что стало важной проблемой, требующей срочного решения в системе общественного здравоохранения и секторе здравоохранения.

Использование бактерий-антагонистов для ингибирования Candida albicans получило широкое распространение, причем большинство исследованных штаммов приходится на Bacillus, за которыми следуют грибы и актиномицеты. Bacillus subtilis может выделять различные антибактериальные метаболиты и обладает такими преимуществами, как многофункциональность, низкая токсичность и т.д. Он широко используется в таких областях, как медицина, сельское хозяйство и научные исследования. В настоящее время исследования в основном сосредоточены на антибактериальных веществах циклических липопептидов, таких как сурфактин, итурин, фенгицин, а также антибактериальных веществах цепных пептидов. Однако больше исследований было посвящено противогрибковому действию этих антибактериальных веществ in vitro, и меньше - их действию in vivo. В настоящее время установлено, что итурин оказывает определенное терапевтическое действие на мышей, зараженных Candida albicans, а исследования других антибактериальных веществ, входящих в состав метаболитов Bacillus subtilis, практически отсутствуют.

Bacillus subtilis BS-Z15 был выделен из почвы в районе Хэшуо в Синьцзяне на ранней стадии. Метаболиты, выделенные из ферментационного бульона (MEs), обладают сильной противогрибковой активностью и хорошей антагонистической стабильностью. При оценке противогрибковой активности МЭ и безопасности введения мышам было обнаружено, что этот штамм может эффективно подавлять различные грибки, такие как Verticillium dahliae и Aspergillus flavus, и не оказывает токсического действия на мышей. В данной статье представлено определение минимальной ингибирующей дозы (МИД) сырых МЭ, выделенных из ферментационного бульона Bacillus subtilis BS-Z15, против Candida albicans in vitro, а также изучено их убивающее действие на дрожжи типа Candida albicans. Создав in vivo модель инфекции Candida albicans у мышей, изучают терапевтическое действие МЭ на нее. Изучение ингибирующего действия неочищенных МЭ, выделенных из ферментационного бульона Bacillus subtilis BS-Z15, на Candida albicans in vitro и in vivo заложило прочную основу для разработки противогрибковых препаратов с сильной противогрибковой активностью и низким уровнем побочных эффектов.

В связи с чрезмерным использованием антибиотиков патогенные грибки становятся все более устойчивыми к существующим препаратам, что делает грибковые инфекции легко возникающими, трудно контролируемыми и имеющими определенные побочные эффекты. Амфотерицин В обладает тяжелой нефротоксичностью, а азолы - тяжелой нефротоксичностью и гепатотоксичностью. Поэтому разработке новых высокоэффективных и малотоксичных противогрибковых препаратов уделяется все больше внимания.

В экспериментах in vitro при использовании МЭ в концентрации 0,33 мг/мл дрожжи, подобные Candida albicans, могут уменьшаться, вдавливаться и разрушаться до смерти. В моделях in vivo при инфицировании Candida albicans организм мыши подвергается вредным раздражителям, которые могут вызвать реакцию внутренней иммунной системы и высвободить большое количество иммунных факторов воспаления, что приводит к воспалительным реакциям. Селезенка и печень являются важными органами для иммунной функции и детоксикации у мышей. При наблюдении за окрашенными HE срезами печени и селезенки было обнаружено, что клетки в печени и селезенке мышей модельной группы были значительно опухшими и деформированными, с разрывами клеточных мембран, нечеткой цитоплазматической дифференцировкой, большим количеством воспалительных клеточных инфильтратов и очевидным повреждением тканей. В группе, получавшей MEs, степень этих повреждений значительно улучшилась, наблюдалось значительное уменьшение количества воспалительных клеток и положительная корреляция с дозой MEs. MEs может облегчить воспаление в органах, тем самым восстанавливая структуру тканевых клеток.

Между тем, после заражения Candida albicans может вызвать дисбаланс антиоксидантов у мышей, что приводит к повреждению тканей. Антиоксидантный баланс включает в себя как степень перекисного окисления липидов в организме, что является уровнем выработки свободных радикалов, так и ферментативные и окислительные реакции организма. Содержание МДА часто отражает степень перекисного окисления липидов в организме, а активность СОД косвенно отражает способность организма устранять свободные радикалы кислорода. Т-АОК отражает общий уровень антиоксидантов в ферментативных и неферментативных системах организма и тесно связан с состоянием здоровья. По сравнению с мышами модельной группы, лечение 90 мг/кг MEs значительно снизило степень перекисного окисления липидов в организме, значительно увеличило активность СОД и, таким образом, повысило общую антиоксидантную способность T-AOC у мышей. В то же время в группах с дозами 30 мг/кг и 60 мг/кг наблюдалось незначительное улучшение. Определение общей антиоксидантной способности также указывает на то, что лечение желудочными МЭ может помочь организму восстановить нормальный уровень антиоксидантов, что может быть одной из причин снижения степени повреждения органов.

Имеются многочисленные сообщения об использовании метаболитов-антагонистов для лечения инфекций Candida albicans. Антимикробный пептид P3 - это искусственно синтезированный пептид, полученный из бычьего гемоглобина, который может вызывать у Candida albicans образование вмятин, выступов и трещин. Супернатант ферментации Bacillus subtilis LAY может антагонизировать Candida albicans, а ПЦР-скрининг выявил гены, способные продуцировать поликетидные соединения, обладающие высокой биологической активностью. Lei et al., изучая метаболит Bacillus subtilis, обнаружили, что он может обратить вспять повреждение структуры и функции органов, вызванное инфекцией Candida albicans, устраняя грибковую нагрузку на почки и замедляя изменение веса у мышей. Результаты этого исследования схожи с данными о действии обычных антимикробных пептидов, а метод выделения МЭ аналогичен методу выделения липопептидных веществ. Однако на ранней стадии исследования секвенирования всего генома BS-Z15 в лаборатории было обнаружено, что BS-Z15 Bacillus subtilis не содержит полного оперона основных антагонистических генов грибов, таких как сурфактант, гиббереллин, фенапир и т.д. Поэтому мы предполагаем, что антимикробные активные ингредиенты в МЭ могут быть новыми липопептидными веществами. Однако вопрос о том, подавляют ли конкретные ингредиенты и активные вещества непосредственно рост Candida albicans in vivo, требует дальнейшего изучения с помощью таких технологий, как ЖХ-МС, МС/МС, ЯМР и высокопроизводительное секвенирование. Таким образом, метаболиты, выделенные из ферментационного бульона BS-Z15, демонстрируют значительный эффект против Candida albicans in vitro и in vivo. Данное исследование дает экспериментальное обоснование для поиска новых противогрибковых соединений из метаболитов Bacillus subtilis.