gegužės 18, 2018

Antimikrobinės savybės

Moksliniai straipsniai susiję su juodosios plokščiamusės lervų antimikrobinėmis savybėmis:

Atlikti juodosios plokščiamusės maitinimo tyrimai parodo milžinišką potencialą tvarkyti organines atliekas. Žmonių išmatų sumažinimas buvo 51.3 %. Taip pat nustatyta, kad juodosios plokščiamusės pagreitino Salmonella Senftenberg in dviejų tipų Salmonella Typhimurium (paplitusi DT 178 ir antibiotikams atspari DT 104) mažėjimą lyginant su kontrole.

Antimikrobiniai peptidai iš plataus vabzdžių spektro turi stipriais antimikrobines savybes prieš mikroninius ligų sukelėjus. Šioje studijoje išgauti septyni nauji genų fragmentai iš trijų tipų juodosios plokščiamusės lervos antimikrobinių peptidų ir buvo pavadinti cecropinZ1, sarcotoxin1, sarcotoxin (2a), sarcotoxin (2b), sarcotoxin3, stomoxynZH1, and stomoxynZH1(a). Tarp šių genų, 189 bazinių porų genas (stomoxynZH1) buvo klonuotas į pET32a išraiškos vektorių ir išreikštas į Escherichia coli kaip sintetinis baltymas su tioredoksinu. Rezultatai rodo, kad Trx-stomoxynZH1 turi plačias inhibitorines savybes prieš įvairius patogenus, tarp kurių Gram-teigiamos bakterijos Staphylococcus aureus (Auksinis stafilokokas), Gram-neigiama bakterija Escherichia coli, grybelis Rhizoctonia solani KhuÈn (rice)-10 ir grybelis Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary-14. Minimali inhibitorinė Trx-stomoxynZH1 koncentracija yra didesnė prieš gram-teigiamas bakterijas nei gram-neigiamas bakterijas, bet panašios kaip grybelių rūšims. Šie rezultatai rodo, kad juodosios plokščiamusės lervos gali būti turtingu šaltinių naujų antimikrobinių peptidų atradimui. Svarbu, stomoxynZH1 rodo didelę naudą kontroliuojant antibiotikams atsparius patogenus.

Juodoji plokščiamusė (Hermetia illucens) yra naudojama organinių atliekų biokonversijai į pašarą ūkiniams gyvūnams ir akvakultūrai, ir tai yra ekonomiškai vienas iš svarbiausių auginamų vabzdžių pasaulyje. Lervos gali būti maitinamos žemės ūkio atliekomis ir net skystu mėšlu, turinčiu gan neprognozuojamą ir aukštą patogenų lygį. Šitame straipsnyje yra parodoma, kad juodosios plokščiamusės lervos turi ypatingai platų spektrą antimikrobinių peptidų (AMP), kurie suveikia, kuomet lervos maitinamos daug patogenų turinčia dieta. Didžiausias skaičius AMP ir jų veiksmingumo išraiška nustatyta lervoms duodant baltymus arba saulėgrąžų aliejų. Įdomiausia, kad nuo dietos priklausančių AMP išraiška iš lervų persiduoda ir į pašarus, kurie turi inhibitorinį poveikį prieš platų spektrą bakterijų.

Juodosios plokščiamusės (hermetia illucens) lervų ekstraktas yra žinomas kaip turintis antibakterinį poveikį. Šioje studijoje su dujų chromotografu-masinės spektrometrijos analize identifikuotas aktyvus lervų ekstrakto elementas – adipino rūgštis. Šios rūgšties antibakterinės savybės buvo ištirtos su pelėmis apkrėstomis Klebsiella pneumoniae. Gavusios adipino rūgšties pelėse sumažėjo plaučių bakterijų skaičius ir mažesnis svorio mažėjimas lyginant su kontroline grupe. Histopatologija patvirtina, kad kasdieninis šios rūgšties naudojimas per 10 dienų nesukėlė jokio toksiškumo pelių kepenyse ir inkstuose. Taigi, adipino rūgštis yra nauja antibakterinė priemonė.

Meticilinui atsparus Staphylococcus aureus (MRSA) – auksinis stafilokokas, yra dažniausia sepsio priežastis, dėl kurios reikia skubiai sukurti naujus vaistus, kurie padėtų įveikti šią infekciją. Du homologiniai vabzdžių CSαβ peptidai – DLP2 and DLP4 iš juodosios plokščiamusės lervos pirma išreikšti Pichia pastoris, su atitinkamais 873.5 and 801.3 mg/l kiekiais. DLP2 and DLP4 parodė stiprias antimikrobines savybes prieš Gram-teigiamas bakterijas ypatingai MRSA ir dar didesnį stiprumą, greitesnį naikinimą, ir ilgesnį poantibiotinį veikimą bei vankomicinas. 30 dienų MRSA pereinamasis laikotarpis esant DLP2/DLP4 neleido atsirasti atsparioms mutacijoms. Makromolekulinė sintezė parodė, kad DLP2/DLP4 turėjo inhibitorines savybes prieš multi-makromolekulinę sintezę ypatingai RNA. Cistometrija ir elektronų mikroskopijos rezultatai rodo, kad ląstelių ciklas buvo sustabdytas R-fazėje. Prie 3‒7.5 mg/kg DLP2 ar DLP4 dozių, pelių išgyvenamumas apkrėstų MRSA buvo 80‒100%. DLP2 and DLP4 sumažin bakterinę translokaciją daugiau nei 95 % blužnyje ir inkstuose; sumažinti serumo ir uždegiminių citokinų lygiai; padidėjo anti-uždegiminių citokinų lygiai; ir sumažino plaučių ir blužnies sužeidimus. Šie duomenys rodo, kad DLP2 ir DLP4 gali būti puikūs kandidatai su naujais antimikrobiniais peptidais prieš auksinio stafilokoko infekcijas.

Visos Juodosios plokščiamusės (Hermetia illucens) lervos ekstrakto antibakterinės savybės buvo įvertintos ir išbandytos prieš šešias rūšis augalinių patogenų. Ekstraktai buvo paruošti homogenizuojant sumaišytas smulkintas lervus su 0.01 % acto rūgštimi prie 4 °C 12 valandų.   Du metodai, įleidimas į agarą ir augimo kreivės suma, buvo panaudoti studijuojant antibakterines savybes prieš patogenus. Šioje studijoje lervų ekstraktai pademonstravo antimikrobines savybes prieš visus šešis išbandytus patogenus. Inhibicinės zonos įvertis bei flourescencinis įvertis patvirtina, kad lervos turi reikšmingą antibakterinį aktyvumą prieš bakterinius patogenus. Duomenys pateikia tolesnius įrodymus, kad lervų ekstraktai gali turėti įtaką kovoje prieš mikroorganizmus.

Eumelanino tipo pigmentas yra sintetinamas visose Juodosios plokščiamusės gyvavimo cikluose: lervoje, prieš leliukę, leliukėje ir musėje. Didžiausias melanino koncentracija aptinkama išnaroje.  Melaninas yra ne tik išnaroje, bet musei išskridus jis joje lieka. Jis taip pat aptinkamas ir vabzdžio kūne kompleksiniuose junginiuose su lipidais. Lėliukėje, pagrinde laurinė rūgštis yra asocijuojama su melaninu. Jo proporcija melanino-chitozano komplekse yra 80 %. Izoliuotas melanino-chitozano kompleksas suaugusioje musėje rodo platų antibakterinį aktyvumą, inhibitindamas 21 iš 25 išbandytų kultūrų. Melanino-chitozano kompleksas iš tuščių lėliukių išnarų kartu su lervos melanino alkoholio suspencija inhibitino dvigubai mažiau bakterijų kultūrų. Geriausi rezultatai nustatyti inhibitinant bakterijas buvo su Aspergillus niger, Candida albicans, salmonella, and Staphylococcus aureus.

Šios studijos tikslas buvo įvertinti pilnų riebalų vabzdžių efektą broileriams ir kaip tai paveikia jų augimą bei virškinamojo trakto mikrobiotos sudėti. Iš viso 1850 dienos amžiaus Ross 308 patelių buvo naudojama keturiuose nepriklausomuose eksperimentuose. Vabzdžiai Gryllodes sigillatus, Shelfordella lateralis, Gryllus assimilis, Tenebrio molitor ir Hermetia illucens buvo panaudoti įvairiuose kiekiuoe nuo 0.05 % iki 2 %. Bendrai, vabzdžių maisto naudojimas broilerių dietoje nepaveikė jų augimo eksperimentų metu. Bet, 0.2 % T. molitor ir H. illucens priedas padidino pašarų suvartojimą 15–35 dienomis (P = 0.011) ir per visą maitinimosi periodą (dienos 1–35; P = 0.018) (Eksperimentas 3). Toliau, Eksperimente 4 naudojimas 0.2 % S. lateralis pagerino kūno svorio prieaugį (dienomis 11–21 ir 1–21), maisto suvartojimą (dienomis 1–10 ir 1–21) ir pašaro konversiją (dienomis 1–21). Vabzdžių priedai sumažino pH digesta (Eksperimentai 1 ir 2) ir caeca (Eksperimentas 2). Dietų papildymas su H. Illucens (Juodosios plokščiamusės lerva) sukėlė stipriausią efektą mikrobiotai populiacijos crop, ileum ir caeca (Eksperimentas 3).  Šie rezultatai rodo, kad pilnų riebalų vabzdžių pašaro naudojimas sąlyginai nedideliais kiekiais gali paveikti broilerių virškinamojo trakto mikrobiotos kompoziciją.

Juodosios plokščiamusės lervos yra efektyvūs atliekų tvarkytojai, gyvenantys itin nepatogiose bei šiukščiose sąlygose, tokiose kaip mėšle ar ŠGP atliekose, pilnuose bakterijų ir pelėsių. Šios biologinės charakteristikos reiškia, kad juodosios plokščiamusės lervos išgyvena dėl savo antimikrobinių peptidų (AMP) ir kitų medžiagų, kurios turi antimikrobinių savybių. Žaizdų gyjimas yra kompleksinis procesas susidedantis iš keturių persiklojančių procesų: hemostazės, uždegiminės fazės, proliferatinės fazės ir modeliavimo fazės (brandinimo ir epitelizacijos). Visos žaizdų gyjimo fazės yra priklausomos nuo ląstelinių medžiagų sekrecijos tokių kaip augimo faktorių, chemokinų, citokinų, proteinastazių ir tarpląstelinių matricos komponentų. In vitro žaizdų gyjimas gali būti stebimas su įvairiomis ląstelinėmis medžiagomis ir žymekliais. Šio tyrimo esmė buvo juodosios plokščiamusės ekstrakte išskirti AMP ir kitas antibiotines medžiagas ir in vitro stebėti jų poveikį bakterijų augimui ir citotoksiškumui žmogaus ląstelėms. Ekstraktai parodė stiprų inhibicinį poveikį bakterijų augimui, ypatingai Pseudomonas flourescens. Taip pat dauguma ekstraktų, turėjusių inhibitorinį poveikį bakterijų augimui, nebuvo citotoksiški žmonių ląstelėms.

Aktyvus antimikrobinis peptidas HI-3 buvo išskirtas ir išgrynintas iš 5-os stadijos Hermetia illucens lervos, ir tyrinėtas jo poveikis nazofaringinės karcinomos (CNE2) ląstelių paplitimui, apopsijai ir migracijai. Taip pat buvo in vitro studijuojamos telomerase reverse transcriptase (hTERT) išraiškos CNE2 ląstelėse siekiant išsiaiškinti HI-3 poveikio mechanizmus CNE2 ląstelėms. Rezultatai parodė, kad trys frakcijos (HI-1, HI-2, HI-3) buvo išskirtos iš H. Illucens lervos hemolimfos. Po išgryninimo su RP-HPLC, tik HI-3 parodė inhibicines savybes prieš keturias rūšis bakterijų. Taip pat buvo pademonstruota, kad HI-3 efektyviai veikė prieš CNE2 ląstelių išplitimą dozių ir laiko priklausomybėje. CNE2 ląstelių apopsija buvo stebima prie 160 μg/ml HI-3, ir ankstyvas apopsijos rodiklis iki 27.59%. Tačiau, joks reikšmingas inhibicinis efektas ir apopcija nebuvo nustatyta žmogaus umbilikinės venos endotelinėms ląstelėms (HUV-C). Taip pat, HI-3 reikšmingai sumažino CNE2 ląstelių galimybę migruoti lyginant su kontroline grupe. Kita vertus, mRNA lygmuo ir hTERT baltymai naudojant HI-3 buvo reikšmingai žemesni lyginant su kontroline grupe. Rezultatai rodo, kad HI-3 gali inhibitinti CNE2 ląstelių paplitimą ir sukelti apopsiją sumažindama jų telomerasinį aktyvumą, bet nesukeliant jokių stebimų neigiamų padarinių HUV-C. Galima teigti, kad HI-3 turi potencialo tapti anti-vėžiniu vaistu su mažu toksiškumu normalioms ląstelėms.