АНТИМІКРОБНИЙ ПЕПТИД MPX ЗМЕНШУЄ ЛЕТАЛЬНИЙ ЕФЕКТ ЕSCHERICHIA COLI У МИШЕЙ

Дзяо Ксюєцінь; Ганна Фотіна; Ванг Лей; Ху Цзяньхе

doi:10.32845/bsnau.vet.2021.3.8

Дзяо Ксюєцінь http://orcid.org/0000-0002-4713-4685
Ганна Фотіна http://orcid.org/0000-0002-0761-3681
Ванг Лей http://orcid.org/0000-0001-7972-7680
Ху Цзяньхе http://orcid.org/0000-0002-5248-0312

DOI: https://doi.org/10.32845/bsnau.vet.2021.3.8

Ключові слова: антимікробний пептид MPX, Escherichia coli, миші

Анотація

Кишкова паличка є важливим зоонозним збудником, що викликає кишкові захворювання. Останніми роками через необґрунтоване застосування антибіотиків зростає лікарська стійкість бактерій, а також зростає частка мультирезистентних штамів, що безпосередньо загрожує здоров’ю тварин і людини. 80% штамів кишкової палички мають множинну лікарську стійкість до аміноглікозидів, сульфаніламідів, тетрациклінів та хлорамфеніколу. Киш- кова паличка надзвичайно шкідлива, і її важко контролювати. Тому існує нагальна потреба у пошуку нових антибактеріальних препаратів, які ефективні проти інфекції кишкової палички і до яких немає резистентності. Антимікробні пептиди – це тип пептидів, які можуть протистояти вторгненню патогенних мікроорганізмів в організм тварини і людини. Вони є важливою частиною вродженої імунної системи. Завдяки невеликій молекулярній масі, гарній розчинності у воді та стійкості до резистентності вони вважаються найкращою альтернативою антибіотикам, і останніми роками стали центром дослідження. Антимікробний пептид MPX був виділений з отрути оси і мав кращу антибактеріальну активність як проти грампозитивних, так і грамнегативних бактерій. Дослідження показали, що MPX має кращу бактеріальну активність проти E. coli in vitro. Проте чи має MPX кращу бактерицидну активність у мишей, поки невідомо. У цьому дослідженні результати виявили, що кишкова паличка, що інфікувала мишей, викликала втрату апетиту, діарею та скупчення мишей разом, тоді як лікування MPX значно полегшило ці симптоми. Результати розтину виявили кишкову непрохідність, кровотечу, зменшення стінки кишки, жовту в’язку рідину в кишковій порожнині, застійні явища в легенях, некроз у печінці, застій і кровотечу селезінки. Застосування MPX ефективно усуває вищевказані симптоми. Результати qRT-PCR виявили, що MPX може підвищити експресію мРНК антибактеріального білка TFF3 у порожній і товстій кишці і зменшити експресію антибактеріального білка Remlβ і REG3γ в порожній і товстій кишках. Результати забарвлення H&E також показали, що MPX може полегшити патологічні пошкодження кишечника та внутрішніх органів миші, спричинені інфекцією, викликаною E. coli. Наведені вище результати показують, що MPX має хорошу бактерицидну активність проти E. coli у мишей, що є важливим для скринінгу ліків для клінічного лікування інфекції E. coli.

Посилання

1. A, H., A, T., & H, N. (2017). Localization of RELM-β/FIZZ2 Is Associated with Cementum Formation. Anatomical record (Hoboken, N.J.: 2007), 300(10), 1865–1874. DOI: 10.1002/ar.23636.
2. Al, A.S., Padhi, A., Karadottir, H., Morman, C., Graslund, A., Vegvari, A., Johansson, J., Rising, A., Agerberth, B., & Bergman, P. (2021). Citrullination Alters the Antibacterial and Anti-Inflammatory Functions of the Host Defense Peptide Canine Cathelicidin K9CATH In Vitro. J Immunol, 207(3), 974–984. DOI: 10.4049/jimmunol.2001374.
3. Cash, H.L., Whitham, C.V., Behrendt, C.L., & Hooper, L.V. (2006). Symbiotic bacteria direct expression of an intestinal bactericidal lectin. Science, 313(5790), 1126–30. DOI: 10.1126/science.1127119.
4. Christa, L., Carnot, F., Simon, M.T., Levavasseur, F., Stinnakre, M.G., Lasserre, C., Thepot, D., Clement, B., Devinoy, E., & Brechot, C. (1996). HIP/PAP is an adhesive protein expressed in hepatocarcinoma, normal Paneth, and pancreatic cells. Am J Physiol, 271(6 Pt 1), G993–1002. DOI: 10.1152/ajpgi.1996.271.6.G993.
5. G, L., Y, R., S, W., X, C., H, X., & Y, S. (2021). Escherichia coliCo-Occurrence of NDM-9 and MCR-1 in a Human Gut Colonized ST1011. Infection and drug resistance, 14(3011–3017). DOI: 10.2147/IDR.S321732.
6. Gallo, R L., & Hooper, L.V. (2012). Epithelial antimicrobial defence of the skin and intestine. Nat Rev Immunol, 12(7), 503–516. DOI: 10.1038/nri3228.
7. Ge, H., Gardner, J., Wu, X., Rulifson, I., Wang, J., Xiong, Y., Ye, J., Belouski, E., Cao, P., Tang, J., Lee, K.J., Coberly, S., Wu, X., Gupte, J., Miao, L., Yang, L., Nguyen, N., Shan, B., Yeh, W C., Veniant, M.M., Li, Y., & Baribault, H. (2015). Trefoil Factor 3 (TFF3) Is Regulated by Food Intake, Improves Glucose Tolerance and Induces Mucinous Metaplasia. PLoS One, 10(6), e0126924. DOI: 10.1371/journal.pone.0126924.
8. Gong, C., Sun, J., Xiao, Y., Qu, X., & Lang, M. (2021). Synthetic Mimics of Antimicrobial Peptides for the Targeted Therapy of Multidrug-Resistant Bacterial Infection. Adv Healthc Mater, e2101244. DOI: 10.1002/adhm.202101244.
9. He, Q., Li, J.K., Li, F., Li, R.G., Zhan, G.Q., Li, G., Du WX, & Tan, H.B. (2015). Mechanism of action of gypenosides on type 2 diabetes and non-alcoholic fatty liver disease in rats. World J Gastroenterol, 21(7), 2058–66. DOI: 10.3748/wjg.v21.i7.2058.
10. M, M., A, B., R, G., F, O., E, P., M, C., F, L., S, C., D, B., K, B., & M, P. (2019). Recovery from mild Escherichia coli O157:H7 infection in young and aged C57BL/6 mice with intact flora estimated by fecal shedding, locomotor activity and grip strength. Comparative immunology, microbiology and infectious diseases, 63(1–9). DOI: 10.1016/j.cimid.2018.12.003.
11. Piyadasa, H., Hemshekhar, M., Osawa, N., Lloyd, D., Altieri, A., Basu, S., Krokhin, O.V., Halayko, A.J., & Mookherjee, N. (2021). Disrupting Tryptophan in the Central Hydrophobic Region Selectively Mitigates Immunomodulatory Activities of the Innate Defence Regulator Peptide IDR-1002. J Med Chem, 64(10), 6696–6705. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c02065.
12. Roque-Borda, C.A., Pereira, L.P., Guastalli, E., Soares, N.M., Mac-Lean, P., Salgado, D.D., Meneguin, A.B., Chorilli, M., & Vicente, E.F. (2021). HPMCP-Coated Microcapsules Containing the Ctx(Ile(21))-Ha Antimicrobial Peptide Reduce the Mortality Rate Caused by Resistant Salmonella Enteritidis in Laying Hens. Antibiotics (Basel), 10(6), DOI: 10.3390/antibiotics10060616.
13. S, B. (2021). Has resistance to chlorhexidine increased among clinically-relevant bacteria? A systematic review of time course and subpopulation data. PloS one, 16(8), e0256336. DOI: 10.1371/journal.pone.0256336.
14. Santos, B., Alves, E., Ferreira, C.S., Ferreira-Silva, A., Goes-Neto, A., Verly, R.M., Liao, L.M., Oliveira, S.C., & de Magalhaes, M. (2021). Schistocins: Novel antimicrobial peptides encrypted in the Schistosoma mansoni Kunitz Inhibitor SmKI-1. Biochim Biophys Acta Gen Subj, 1865(11), 129989. DOI: 10.1016/j.bbagen.2021.129989.
15. Shang, L., Yu, H., Liu, H., Chen, M., Zeng, X., & Qiao, S. (2021). Recombinant antimicrobial peptide microcin J25 alleviates DSS-induced colitis via regulating intestinal barrier function and modifying gut microbiota. Biomed Pharmacother, 139(111127). DOI: 10.1016/j.biopha.2020.111127.
16. Wlodarska, M., & Finlay, B.B. (2010). Host immune response to antibiotic perturbation of the microbiota. Mucosal Immunol, 3(2), 100-3. DOI: 10.1038/mi.2009.135.
17. X, Z., L, W., C, Z., X, X., S, Z., Y, W., H, Z., Y, X., S, C., J, J., S, L., Y, W., X, W., G, Z., Y, B., H, F., & J, H. (2021). Escherichia coli The Antimicrobial Peptide Mastoparan X Protects Against Enterohemorrhagic O157:H7 Infection, Inhibits Inflammation, and Enhances the Intestinal Epithelial Barrier. Frontiers in microbiology, 12(644887). DOI: 10.3389/fmicb.2021.644887.
18. Xie, Z., Zhao, Q., Wang, H., Wen, L., Li, W., Zhang, X., Lin, W., Li, H., Xie, Q., & Wang, Y. (2020). Effects of antibacterial peptide combinations on growth performance, intestinal health, and immune function of broiler chickens. Poult Sci, 99(12), 6481–6492. DOI: 10.1016/j.psj.2020.08.068.
19. Xiong, B., Zhang, W., Wu, Z., Liu, R., Yang, C., Hui, A., Huang, X., & Xian, Z. (2021). Okra pectin relieves inflammatory response and protects damaged intestinal barrier in caerulein-induced acute pancreatic model. J Sci Food Agric, 101(3), 863–870. DOI: 10.1002/jsfa.10693.
20. YM, B., H, S., & SY, L. (2021). Salt, glucose, glycine, and sucrose protect Escherichia coli O157:H7 against acid treatment in laboratory media. Food microbiology, 100(103854). DOI: 10.1016/j.fm.2021.103854.
21. Zhang, X., Zhao, Q., Wen, L., Wu, C., Yao, Z., Yan, Z., Li, R., Chen, L., Chen, F., Xie, Z., Chen, F., & Xie, Q. (2021). The Effect of the Antimicrobial Peptide Plectasin on the Growth Performance, Intestinal Health, and Immune Function of Yellow-Feathered Chickens. Front Vet Sci, 8(688611). DOI: 10.3389/fvets.2021.688611.