Bacillus subtilis BS-Z15 metabolitlerinin Kunming farelerinde Candida albicans enfeksiyonunun tedavisi üzerindeki etkisi
Mantar hastalıkları yüzeysel mantarlar ve derin mantarlar olarak ikiye ayrılır. Günümüzde, derin mantar enfeksiyonu vakalarının sayısı artmaktadır ve klinik olarak bildirilen mantara bağlı ölümlerin 90%'den fazlası Cryptococcus, Candida ve Aspergillus ile ilişkilidir. İnsanın yaşam kalitesini etkileyen ve yaşamı, sağlığı ve güvenliği tehdit eden önemli hastalıklardan biri haline gelmiştir. Candida albicans, Candida cinsi içinde en patojenik Gram pozitif fırsatçı patojendir ve genellikle insan derisini, mukoza zarlarını istila eder ve viseral veya sistemik enfeksiyonlara neden olur. Neden olduğu küresel ölüm oranı 36% ile 63% arasındadır ve bu durum halk sağlığı sistemi ve sağlık sektöründe acilen ele alınması gereken önemli bir konu haline gelmiştir.

Candida albicans'ı inhibe etmek için antagonistik bakterilerin kullanımı yaygın olarak rapor edilmiş olup, taranan suşların çoğunluğunu Bacillus oluşturmakta, bunu mantarlar ve aktinomisetler izlemektedir. Bacillus subtilis çeşitli antibakteriyel metabolitler salgılayabilir ve çok işlevlilik, düşük toksisite vb. avantajlara sahiptir. Tıp, tarım ve bilimsel araştırma gibi araştırma alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, araştırmalar esas olarak surfaktin, iturin, fengisin ve zincir peptit antibakteriyel maddeler gibi siklik lipopeptitlerin antibakteriyel maddelerine odaklanmaktadır. Bununla birlikte, bu antibakteriyel maddelerin in vitro antifungal etkileri üzerine daha fazla çalışma yapılmış ve in vivo etkileri üzerine daha az çalışma yapılmıştır. Şu anda, sadece iturinin Candida albicans ile enfekte fareler üzerinde belirli bir terapötik etkiye sahip olduğu bulunmuştur ve Bacillus subtilis metabolitlerinde diğer antibakteriyel maddeler hakkında daha az araştırma vardır.

Bacillus subtilis BS-Z15, erken aşamada Sincan'ın Heshuo bölgesindeki topraktan taranmıştır. Fermantasyon suyundan çıkarılan metabolitler (MEs) güçlü antifungal aktiviteye ve iyi antagonistik stabiliteye sahiptir. ME'lerin antifungal aktivitesinin ve farelere uygulama güvenliğinin değerlendirilmesinde, bu türün Verticillium dahliae ve Aspergillus flavus gibi çeşitli mantarları etkili bir şekilde inhibe edebildiği ve fareler üzerinde toksik etkisi olmadığı bulunmuştur. Bu makalede, Bacillus subtilis BS-Z15'in fermantasyon suyundan elde edilen ham ME'lerin Candida albicans'a karşı minimum inhibitör dozunun (MIC) in vitro olarak belirlenmesi ve Candida albicans gibi mayalar üzerindeki öldürücü etkisi incelenmektedir. Farelerde Candida albicans enfeksiyonunun in vivo modeli oluşturularak, ME'lerin bunun üzerindeki terapötik etkisi araştırılmıştır. Bacillus subtilis BS-Z15 fermantasyon suyundan elde edilen ham ME'lerin Candida albicans üzerindeki inhibitör etkileri in vitro ve in vivo olarak incelenerek, güçlü antifungal aktiviteye ve düşük yan etkilere sahip antifungal ilaçların geliştirilmesi için sağlam bir araştırma temeli atılmıştır.

Mevcut antibiyotiklerin aşırı kullanımı ile patojenik mantarlar mevcut ilaçlara karşı giderek daha dirençli hale gelmekte, bu da mantar enfeksiyonlarının ortaya çıkmasını kolaylaştırmakta, kontrolünü zorlaştırmakta ve bazı yan etkilere neden olmaktadır. Amfoterisin B ciddi nefrotoksisiteye sahipken, azoller ciddi nefrotoksisite ve hepatotoksisiteye sahiptir. Bu nedenle, yüksek etkili ve düşük toksisiteli yeni antifungal ilaçların geliştirilmesi giderek daha fazla ilgi görmektedir.

İn vitro deneylerde, 0,33 mg/mL konsantrasyonda ME'ler kullanıldığında, Candida albicans gibi mayalar küçülebilir, çökebilir ve parçalanarak ölebilir. İn vivo modellerde, Candida albicans ile enfekte olduğunda, fare vücudu zararlı uyaranlara maruz kalır, bu da dahili bir bağışıklık sistemi tepkisini tetikleyebilir ve büyük miktarda bağışıklık enflamatuar faktörü salgılayarak enflamatuar reaksiyonlara yol açabilir. Dalak ve karaciğer, farelerde bağışıklık fonksiyonu ve detoksifikasyon için önemli organlardır. HE boyalı karaciğer ve dalak kesitlerinin gözleminde, model grubu farelerin karaciğer ve dalağındaki hücrelerin önemli ölçüde şiştiği ve deforme olduğu, bazı hücre zarlarının yırtıldığı, belirsiz sitoplazmik farklılaşma, çok sayıda enflamatuar hücre infiltrasyonu ve belirgin doku hasarı olduğu görülmüştür. MEs gavaj grubunda, bu yaralanmaların derecesi, enflamatuar hücrelerde önemli bir azalma ve MEs dozajı ile pozitif bir korelasyon ile önemli ölçüde iyileşmiştir. MEs organlardaki enflamasyonu hafifletebilir ve böylece doku hücre yapısını eski haline getirebilir.

Bu arada, Candida albicans ile enfeksiyondan sonra, farelerde antioksidan dengesizliğine neden olarak doku hasarına yol açabilir. Antioksidan dengesi, hem vücutta üretilen lipid peroksidasyon derecesini, yani serbest radikal üretim seviyesini hem de vücudun enzimatik ve oksidatif reaksiyonlarını içerir. MDA içeriği genellikle vücuttaki lipid peroksidasyonunun derecesini yansıtırken, SOD aktivitesi dolaylı olarak vücudun serbest oksijen radikallerini ortadan kaldırma yeteneğini yansıtır. T-AOC vücudun enzimatik ve enzimatik olmayan sistemlerinin genel antioksidan seviyesini yansıtır ve sağlık durumuyla yakından ilişkilidir. Model grup farelerle karşılaştırıldığında, 90mg/kg MEs tedavisi vücuttaki lipid peroksidasyon derecesini önemli ölçüde azaltmış, SOD aktivitesini önemli ölçüde artırmış ve böylece farelerde T-AOC'nin toplam antioksidan kapasitesini geliştirmiştir. Aynı zamanda, 30mg/kg ve 60mg/kg doz gruplarında hafif bir iyileşme olmuştur. Toplam antioksidan kapasitenin belirlenmesi, gastrik ME'lerle tedavinin vücudun normal antioksidan seviyelerini geri kazanmasına yardımcı olabileceğini ve bunun da organ hasarının derecesini azaltmanın nedenlerinden biri olabileceğini göstermektedir.

Candida albicans enfeksiyonlarını tedavi etmek için antagonistik metabolitlerin kullanımına ilişkin çok sayıda rapor bulunmaktadır. Antimikrobiyal peptit P3, Candida albicans'ın girinti, çıkıntı ve çatlaklar geliştirmesine neden olabilen sığır hemoglobininden türetilen yapay olarak sentezlenmiş bir peptittir. Bacillus subtilis LAY'in fermantasyon süpernatanı Candida albicans'ı antagonize edebilir ve PCR taraması yüksek biyolojik aktiviteye sahip poliketid bileşikleri üretebilen genleri ortaya çıkarmıştır. Lei ve arkadaşları Bacillus subtilis metabolitini inceleyerek, Bacillus subtilis'in böbreklerdeki mantar yükünü ortadan kaldırarak ve farelerde kilo değişikliklerini yavaşlatarak Candida albicans enfeksiyonunun neden olduğu organ yapısı ve işlevindeki hasarı tersine çevirebileceğini bulmuşlardır. Bu çalışmanın sonuçları yaygın antimikrobiyal peptitlerin bildirilen etkilerine benzerdir ve ME'lerin ekstraksiyon yöntemi lipopeptit maddelerinkine benzerdir. Bununla birlikte, laboratuvarda BS-Z15'in tüm genom dizileme çalışmasının ilk aşamasında, BS-Z15 Bacillus subtilis'in yüzey aktif madde, gibberellin, fenapyr vb. gibi ana antagonistik mantar genlerinin tam operonunu içermediği bulunmuştur. Bu nedenle, ME'lerdeki antimikrobiyal aktif bileşenlerin yeni lipopeptit maddeler olabileceğini tahmin ediyoruz. Bununla birlikte, spesifik bileşenlerin ve aktif bileşenlerin Candida albicans'ın in vivo büyümesini doğrudan inhibe edip etmediği LC-MS, MS/MS, NMR ve yüksek verimli sekanslama gibi teknolojiler aracılığıyla daha fazla çalışılmaya devam etmektedir. Özetle, BS-Z15 fermantasyon suyundan ekstrakte edilen metabolitler önemli in vitro ve in vivo anti Candida albicans etkiler sergilemektedir. Bu çalışma, Bacillus subtilis metabolitlerinden yeni antifungal öncü bileşiklerin araştırılması için deneysel kanıtlar sunmaktadır.