Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19579
Title: Marine-Derived Actinobacteria and Their Ability to Produce Antimicrobial Substances against Human Pathogens
Other Titles: เชื้อแอคติโนมัยสีทจากทะเลและความสามารถในการผลิตสารต้านจุลินทรีย์ก่อโรคในคน
Authors: Souwalak Phongpaichit
Suthinee Sangkanu
Faculty of Science (Microbiology)
คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาจุลชีววิทยา
Keywords: Actinomyces;Pathogenic microorganisms
Issue Date: 2019
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: The aims of this study were to isolate marine-derived actinomycetes from sediments and marine organisms from the South of Thailand and screen for their antimicrobial activity against human pathogens. A total of 525 isolates were obtained with members of the genus Streptomyces as the dominant population. Among the 274 representative actinomycetes, 57.7% exhibited antimicrobial activity against at least one test strain by a cross streak and hyphal inhibition tests. Two hundred and eighty- seven extracts from the 104 fast-growing active isolates were preliminary tested at 200 μg/ml by colorimetric broth microdilution methods. Among them, 160 extracts from 81 isolates showed varying spectrum of activity and their minimum inhibitory concentrations (MIC), minimum bactericidal concentrations (MBC) and minimum fungicidal concentrations (MFC) were further determined. The MIC values of active extracts ranged from ≤0.03 to 200 μg/ml and the MBCs and MFCs from 0.25 to >200 μg/ml and 1 to >200 μg/ml, respectively. Thirty-nine extracts from 19 isolates exhibited strong inhibitory activity (MICs ≤8 μg/ml), 33 extracts against bacteria and six extracts against fungi. The cell ethyl acetate extract from AMA11 (AMA11CE) exhibited the broadest activity against both Gram-positive bacteria, Staphylococcus aureus and methicillin-resistant S. aureus (MRSA) (MIC 0.5 μg/ml) and Gram- negative bacteria, Acinetobacter baumannii (MICs 8 to 64 μg/ml) and Escherichia coli (64 μg/ml). In addition, AMA11CE inhibited biofilm formation of Staphylococcus epidermidis and quorum sensing of Chromobacterium violaceum. Gas chromatography-Mass spectrometry (GC-MS) analysis revealed that AMA11CE contained two compounds namely 3-nitro-1,2-benzenedicarboxylic acid and quinoxaline-2-carboxamide that may be associated with antibacterial activity. Six extracts displayed strong antifungal activity. The cell ethyl acetate extract from Streptomyces sp. AMR71 (AMR71CE) had the broadest antifungal activity against Candida albicans, Cryptococcus neoformans and Talaromyces marneffei with MICS of 4, 1 and 4 μg/ml, respectively. The cell hexane extract from Streptomyces sp. AMA50 (AMA50CH) exhibited the strongest activity against T. marneffei (MIC 0.5 μg/ml). Furthermore, in vivo study showed that AMA50CH protected the survival of T. marneffei infected Caenorhabditis elegans 60 to 70% as compared to the infected control group. GC-MS analysis revealed that AMA50CH contained seven compounds comprising n-hexadecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, heptadecenoic acid, palmitoleic acid, hexadecanoic acid 2-hydroxyl-1- (hydroxymethyl) ethyl ester and hexadecanoic acidmethyl ester that may be responsible for the antifungal activity. Scanning electron microscopic studies revealed that these active extracts may act on cell wall and cell membrane of pathogens. Finally, 63 selected isolates of marine-derived actinomycetes were identified by 16S IDNA sequence analysis. They could be divided into six orders and eight genera comprising the Streptomycetales (Streptomyces and Uncertain species), Corynebacteriales (Gordonia, Nocardia and Mycobacterium), Pseudonocardiales (Pseudonocardia), Streptosporangiales (Actinomadura), Jiangellales (Jiangella) and Micromonosporales (Micromonospora). In addition, strain AMA120 was classified as a novel species in the genus Gordonia based on a polyphasic study consisting of phenotypic, chemotaxonomic and phylogenetic properties. Therefore, the strain AMA120 was proposed as the type strain of a novel species with the name Gordonia sediminis sp. nov. The results from this study revealed that marine environments in the South of Thailand would be a good source of novel and antimicrobial producing marine-derived actinomycetes.
Abstract(Thai): วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้เพื่อแยกและคัดเลือกเชื้อแอคติโนมัยสีทจากทะเลที่มี ความสามารถต้านเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคในคน โดยแยกได้ทั้งหมด 525 ไอโซเลท พบว่า แอคติโน มัยสีทที่คัดแยกได้ส่วนใหญ่จําแนกอยู่ในสกุล Streptomyces คัดเลือกตัวแทนเชื้อแอคติโนมัย - สีทจํานวน 274 ไอโซเลท มาทดสอบความสามารถในการต้านเชื้อจุลินทรีย์เบื้องต้นโดยวิธี cross streak และ hyphal inhibition พบว่า 57.7% สามารถยับยั้งเชื้อก่อโรคได้อย่างน้อย 1 สายพันธุ์ จากนั้นนําสารสกัดจํานวน 287 สาร จากเชื้อแอคติโนมัยสีท 104 ไอโซเลท ที่ออกฤทธิ์ ยับยั้งและโตเร็วมาทดสอบฤทธิ์ยับยั้งจุลินทรีย์ที่ความเข้มข้น 200 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ด้วย วิธี colorimetric broth microdilution พบว่าสารสกัด 160 สาร จากเชื้อ 81 ไอโซเลท แสดง ระดับการยับยั้งเชื้อที่แตกต่างกัน เมื่อนําสารสกัดดังกล่าวมาหาค่าความเข้มข้นต่ําสุดที่ยับยั้งเชื้อ ได้ (minimum inhibitory concentration, MIC) ความเข้มข้นต่ําสุดที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้ (minimum bactericidal concentration, MBC) และความเข้มข้นต่ําสุดที่ฆ่าเชื้อราได้ (minimum fungicidal concentration, MFC) พบว่าค่า MIC อยู่ในช่วง ≤0.03 ถึง 200 ไมโครกรัมต่อ มิลลิลิตร ค่า MBC และ MFC อยู่ในช่วง 0.25 ถึง >200 และ 1 ถึง >200 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ตามลําดับ ในจํานวนนี้มีสารสกัด 39 สาร จากเชื้อแอคติโนมัยสีท 19 ไอโซเลท ที่แสดงฤทธิ์ต้าน AMA11 (ค่า MIC จุลินทรีย์ในระดับสูง (MIC < 8 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ) โดยมี 33 สารออกฤทธิ์ต้านเชื้อ แบคทีเรียและ 6 สารต้านเชื้อรา สารสกัดจากส่วนเซลล์ด้วยเอทิลอะซีเตทจากเชื้อ (AMA11CE) มีฤทธิ์ต้านแบคทีเรียกว้างที่สุดสามารถต้านได้ทั้งแบคทีเรียแกรมบวก ต่อเชื้อ Staphylococcus aureus และ methicillin-resistant S. aureus, MRSA เท่ากับ 0.5 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ) และแบคทีเรียแกรมลบ (ค่า MIC ต่อเชื้อ Acinetobacter baumannii เท่ากับ 8 ถึง 64 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร และต่อเชื้อ Eschericiha coli เท่ากับ 64 ไมโครกรัมต่อ มิลลิลิตร) นอกจากนี้สารสกัด AMA11CE ยังสามารถยับยั้งการสร้างไบโอฟิล์มของเชื้อ Staphylococcus epidermidis และควอรัมเซนซิ่งของเชื้อ Chromobacterium violaceum เมื่อ ศึกษาองค์ประกอบของ AMA11CE ด้วยวิธี Gas chromatography-Mass spectrometry (GC- MS) พบว่าประกอบด้วยสารหลัก 2 สาร ได้แก่ 3-nitro-1,2-benzenedicarboxylic acid และ quinoxaline-2-carboxamide ที่อาจเกี่ยวข้องกับฤทธิ์ต้านแบคทีเรีย สารสกัดจํานวน 8 สาร สามารถต้านเชื้อราได้ในระดับสูง โดยสารสกัดจากส่วนเซลล์ด้วยเอทิลอะซีเตทจากเชื้อ Streptomyces sp. AMR71 (AMR71CE) ออกฤทธิ์ต้านเชื้อราได้ดีและกว้างที่สุด มีค่า MIC ต่อ เชื้อ Candida albicans Cryptococcus neoformans และ Talaromyces mameffei เท่ากับ 4, 1 และ 4 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ตามลําดับ สารสกัดจากส่วนเซลล์ด้วยเฮกเซนจากเชื้อ Streptomyces sp. AMA50 (AMA50CH) ยับยั้ง T. marneffei ได้ดีที่สุด (MIC 0.5 ไมโครกรัม ต่อมิลลิลิตร ) และจากการทดลองในสิ่งมีชีวิตพบว่า AMA50CH สามารถป้องกัน Caenorhabditis elegans ที่ติดเชื้อ T. marineffei ให้รอดชีวิตได้ประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ติดเชื้อ การศึกษาด้วย GC-MS พบว่า AMA50CH ประกอบด้วยสาร หลัก 7 สาร ได้แก่ n-hexadecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, heptadecenoic acid, palmitoleic acid, hexadecanoic acid 2-hydroxyl-1-(hydroxymethyl) ethyl ester และ hexadecanoic acid methyl ester ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับฤทธิ์ต้านรา ผล การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด (scanning electron microscope, SEM) พบว่าสารสกัดที่มีฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ออกฤทธิ์ต่อผนังเซลล์และเซลล์เมมเบรน ในส่วนของ การจัดจําแนกเชื้อแอคติโนมัยสีทจากทะเลจํานวน 63 ไอโซเลท โดยอาศัยการหาลําดับเบสของ 16S rDNA สามารถจัดจําแนกเชื้อทั้ง 63 ไอโซเลท อยู่ใน 6 orders และ 9 genera ได้แก่ Streptomycetales (Streptomyces a Uncertain species), Corynebacteriales (Gordonia, Nocardia และ Mycobacterium), Pseudonocardiales (Pseudonocardia), Streptosporangiales (Actinomadura), Jiangellales (Jiangella) a Micromonosporales (Micromonospora) นอกจากนี้ ยังจําแนกสายพันธุ์ AMA120 เป็นเชื้อชนิดใหม่ในจีนัส Gordonia โดยศึกษาคุณสมบัติทาง ทางเคมี และทางสายสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการ ที่แตกต่างจาก เชื้อต้นแบบที่ใกล้เคียง ดังนั้นจึงเสนอให้สายพันธุ์ AMA120” เป็นเชื้อสายพันธุ์ใหม่ที่มีชื่อว่า Gordonia sediminis ผลการศึกษาในครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่าสิ่งแวดล้อมทางทะเลในภาคใต้ของประเทศไทยเป็นแหล่งของเชื้อแอคติโนมัยสีทจากทะเลชนิดใหม่ และเชื้อที่มีความสามารถในการสร้างสารต้านจุลินทรีย์
Description: Doctor of Philosophy (Microbiology), 2019
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19579
Appears in Collections:326 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
437543.pdf3.83 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons