Antimicrobial activity, stability, cytotoxicity and mechanism of action determination of antimicrobial peptide against Bacillus cereus improved by cyclization

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ

            เชื้อบาซิลลัส ซีเรียส เป็นเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในระบบทางเดินอาหารที่สามารถสร้างสปอร์และสารพิษที่ทนต่อความร้อนได้ และมีอัตราการดื้อต่อยาปฏิชีวนะและสารต้านจุลชีพสูงขึ้นในปัจจุบัน เปปไทด์ต้านจุลชีพเป็นสารอีกกลุ่มหนึ่งที่มีศักยภาพในการพัฒนาเป็นสารต้านจุลชีพชนิดใหม่ เนื่องจากมีฤทธิ์ทางชีวภาพที่หลากหลาย สามารถต้านเชื้อแบคทีเรียได้อย่างวงกว้างและก่อให้เกิดการดื้อยาต่ำ อย่างไรก็ตาม เปปไทด์ต้านจุลชีพเหล่านี้ยังมีข้อจำกัดในเรื่องความคงทนต่อเอนไซม์ เกลือ ความร้อน รวมถึงความเป็นพิษ หนึ่งในกระบวนการเพิ่มความคงทนและลดข้อจำกัดเหล่านี้ของเปปไทด์ต้านจุลชีพ ได้แก่ การปรับปรุงโครงสร้างของเปปไทด์ต้านจุลชีพด้วยเทคนิค cyclization การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียและความคงทนของเปปไทด์ต้านจุลชีพที่ปรับปรุงด้วยเทคนิค cyclization หรือ cyclic PA รวมถึงการศึกษาความเป็นพิษและกลไกการออกฤทธิ์ของ           เปปไทด์ ผลการศึกษาฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียด้วยวิธี broth microdilution พบว่า เปปไทด์ cyclic PA มีฤทธิ์เทียบเท่ากับเปปไทด์ดั้งเดิมหรือเปปไทด์ PA โดยมีค่า MIC และ MBC ต่อเชื้อบาซิลลัส ซีเรียส สายพันธุ์ ATCC11778 เท่ากับ 7.81 µg/mL จากการศึกษาความคงทนของเปปไทด์ในสภาวะต่างๆ พบว่าเปปไทด์ทั้งสองชนิดมีความคงทนต่อความร้อนถึง 100 °C อย่างไรก็ตาม เปปไทด์ cyclic PA มีความคงทนต่อการย่อยด้วยเอนไซม์เปปซินและการแย่งจับของประจุของเกลือมากกว่าเปปไทด์ PA นอกจากนี้ เปปไทด์ cyclic PA ไม่แสดงความเป็นพิษต่อเซลล์อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในทุกความเข้มข้นที่ทดสอบ ในขณะที่เปปไทด์ PA แสดงความเป็นพิษต่อเซลล์อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ความเข้มข้น 31.25 µg/mL เป็นต้นไป เมื่อศึกษากลไกการออกฤทธิ์ของเปปไทด์ด้วยวิธี flow cytometry พบว่า เปปไทด์ PA และ cyclic PA สามารถทำลายเชื้อแบคทีเรียได้โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ (depolarization) และการเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์ (permeabilization) เท่ากับ 97.89 ± 2.73% และ 99.50 ± 0.56% ที่ความเข้มข้น MIC ตามลำดับ จากผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า การปรับปรุงเปปไทด์ต้านจุลชีพด้วยเทคนิค cyclization สามารถเพิ่มความคงทนและลดความเป็นพิษของเปปไทด์ต้านจุลชีพได้ ซึ่งเปปไทด์ cyclic PA ที่ได้จากงานวิจัยนี้มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดี มีความคงทนต่อเอนไซม์เปปซิน เกลือ ความร้อน และมีความเป็นพิษต่ำ แสดงถึงคุณสมบัติที่เหมาะสมในการนำไปพัฒนาต่อเป็นสารต้านจุลชีพชนิดใหม่ได้ในอนาคต

คำสำคัญ: เปปไทด์ต้านจุลชีพ, cyclization, ความคงทน, ความเป็นพิษต่อเซลล์, กลไกการออกฤทธิ์