Fytokemisk kraft mot AHPND: Nytt hopp för räkodling

Fytokemisk kraft mot AHPND: Nytt hopp för räkodling

Räkproduktionen i Sydostasien hotas för närvarande av en ny sjukdom: akut hepato-pankreatisk nekrossjukdom (AHPND). Denna bakteriella sjukdom drabbar särskilt Stillahavsräkan, Litopenaeus vannamei, en ekonomiskt mycket viktig art. En farlig patogen, Vibrio parahaemolyticus, har identifierats som den centrala patogenen. Denna patogen kan bära på en gen som kodar för giftiga proteiner som förstör celler genom att utlösa deras död.

Aktuell forskning har undersökt sätt att göra dessa giftiga proteiner ofarliga. Fyra växtämnen upptäcktes vara lovande: myricetin, ( +)-taxifolin, (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) och stryknin. Speciellt visade ( +)-taxifolin och EGCG god effektivitet i laboratorietester genom att försämra stabiliteten hos patogenens proteinstrukturer och därmed begränsa deras destruktiva effekter.

Forskarna testade också den antibakteriella effektiviteten hos dessa ämnen mot patogenen. EGCG visade sig vara särskilt effektivt vid en koncentration av 1 mg/ml och kunde eliminera nästan alla patogener inom 24 timmar.

Möjliga framtida tillämpningar kan inkludera användning av dessa ämnen som tillsatser till räkor för att förhindra eller kontrollera utbrott av AHPND. Detta kan avsevärt minska förlusterna i räkproduktionen och sätta nya standarder för sjukdomshantering inom vattenbruket.

Grundläggande termer och begrepp

• Aquakultur: Die Zucht und Haltung von Wassertieren oder Pflanzen in kontrollierten Umgebungen für kommerzielle Zwecke.
• Pathogen: Ein Mikroorganismus, der Krankheiten verursacht.
• Virulenzplasmid: Ein DNA-Fragment in Bakterien, das Gene trägt, die die Krankheit verursachen können.
• Phytocompounds: Chemische Verbindungen, die in Pflanzen vorkommen, oft mit gesundheitlichen Vorteilen.
• In silico: Computergestützte Analyse oder Simulationen von biologischen Prozessen.
• Docking Score: Ein Maß für die Bindungsstärke und -affinität eines Moleküls an ein Zielprotein in der Biochemie.
• Molekulardynamik: Eine Technik, die die physikalischen Bewegungen von Atomen und Molekülen simuliert.
• RMSD (Root Mean Square Deviation): Ein statistisches Maß für die Unterschiede zwischen beobachteten und berechneten Positionen von Molekülen.
• MIC (Minimale Hemmkonzentration): Die niedrigste Konzentration eines antimikrobiellen Mittels, die das Wachstum eines Mikroorganismus verhindert.
• MBC (Minimale bakterizide Konzentration): Die niedrigste Konzentration eines Mittels, das 99,9 % der Bakterienpopulation abtötet.

Förkortningar

• AHPND: Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease
• Myr: Myricetin
• TF: ( +)-Taxifolin
• EGCG: (-)-Epigallocatechin-3-gallate
• STN: Strychnin
• RMSD: Root Mean Square Deviation
• MIC: Minimale Hemmkonzentration
• MBC: Minimale bakterizide Konzentration

Effektiva fytoföreningar mot Vibrio parahaemolyticus i räkodling

Inom sydostasiatisk räkodling utgör sjukdomen "Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease" (AHPND) ett betydande hot. Den främsta orsaken är bakterienVibrio parahaemolyticus, är särskilt förödande för den mycket eftertraktade Stillahavsvita räkan (Litopenaeus vannamei). Denna forskning identifierar mekanismer och potentiella biokemiska hämmare mot patogeniciteten avV. parahaemolyticus.

Patogenetisk mekanism

Patogenicitetsvägen förV. parahaemolyticusär baserad på en virulensplasmid som kodar för binära proteintoxiner (PirA/B). Dessa toxiner är ansvariga för förstörelsen av celler och kan konjugera andra via ett post-segregationellt dödande systemVibrioarter överförs.

I Silico Analysis and Molecular Dynamics Studies

För identifiering av effektiva inhibitorer valdes fyra fytoföreningar - myricetin (Myr), (+)-taxifolin (TF), (-)-epigallocatechin gallat (EGCG) och stryknin (STN) - ut med hjälp av silikoanalyser baserade på dockningspoäng och affinitet. Analys med Discovery Studio-mjukvara identifierade kritiska aminosyrainteraktioner som var nödvändiga för bindning. Molekylär dynamiska simuleringar visade att (+)-taxifolin och (-)-epigallocatechin gallat i synnerhet poäng med lägre rotmedelkvadratavvikelse (RMSD) värden och förbättrad stabilitet mot proteintoxiner.

Antibakteriell effektivitet

Den antibakteriella effektiviteten av de utvalda fytoföreningarna bestämdes genom att bestämma den lägsta hämmande koncentrationen (MIC) och den lägsta bakteriedödande koncentrationen (MBC) mot patogena stammar avV. parahaemolyticustestat. De bästa MBC-resultaten registrerades vid 1 mg/ml för EGCG och 1,25 mg/ml för TF. Efter 24 timmars inkubation observerades en fullständig minskning av antalet viabla celler vid dessa koncentrationer.

Slutsats

Denna studie ger värdefulla insikter om användningen av fytoföreningar som potentiellt effektiva hämmare motVibrio parahaemolyticus, särskilt när det gäller deras tillämpning inom vattenbruk för att bekämpa AHPND. Ytterligare undersökningar kan leda till utvecklingen av nya fytoföreningsbaserade behandlingsstrategier.

För mer information om forskningen, se den ursprungliga studien på: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36988845.