Nové antimikrobiální sloučeniny nabízejí bezpečnější řešení pro hovězí mastitidu

Mléčný průmysl byl trápen přetrvávajícím globálním problémem po celá desetiletí – bakteriální infekce kravských vedrů, která významně snižuje produkci mléka.

Odhaduje se, že stav, známý jako hovězí mastitida, způsobí roční globální ztráty ve výši 22 miliard USD (28 miliard USD). Zatímco antibiotika byla používána k léčbě infekce u mléčného skotu, existují problémy, jako je stoupání Antibiotická rezistence a obavy týkající se kontaminace mléka ze zbytků antibiotik.

Nyní tým mezinárodních vědců vyvinul alternativy k antibiotikům, která brání infekci novým mechanismem, který objevili.

Vědci byli vedeni technologickou univerzitou Nanyang v Singapuru (NTU Singapur) ve spolupráci s interdisciplinární výzkumnou skupinou v Singapuru v Singapuru v Singapuru v Singapuru v Singapuru v Singapuru. Jejich zjištění byla nedávno zveřejněna ve vědeckém časopise Přírodní komunikace.

V předběžném farmě byly nové antimikrobiální sloučeniny naneseny na krávy a ukázalo se, že odvrátí infekci vemene poté, co byla zvířata vystavena bakteriím.

Naše studie odhalila alternativní třídu silných antimikrobiálních sloučenin, které by mohly být použity v zemědělském průmyslu k boji proti více léčivým bakteriím, které způsobují hovězí mastitidu. Sloučeniny jsou také slibné, protože v našich testech nezpůsobily významné nepříznivé účinky na skot. Nekvalili kravské mléko ani neučinily to také pro spotřebu. “

Profesorka Mary Chan, jedna z spolubojovníků výzkumu z NTU Singapurské školy chemie, chemického inženýrství a biotechnologie a Lee Kong Chian School of Medicine, a také hlavní vyšetřovatel v Smart AMR

Nové sloučeniny od té doby přilákaly zájem několika zemědělských společností v Austrálii, Belgii, Malajsii a Novém Zélandu. Podniky jsou horlivé, protože hledají náhražky, které jsou bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí než stávající sloučeniny při prevenci infekce kráv.

Profesorka Paula Hammond, profesorka institutu a výkonná viceprezidentka na MIT a hlavním vyšetřovatelem v Smart AMR, který je jedním ze spoluautorů výzkumu, řekl: „S úspěchem naší počáteční studie v laboratoři i v oboru nyní plánujeme úzce spolupracovat s průmyslovými partnery, aby se rozšířily a provedly větší pokusy v mlékárně,“ “

Profesor Kevin Pethe, další společný vedoucí studie z NTU Lee Kong Chian School of Medicine a hlavního vyšetřovatele v Smart AMR, poznamenal, že nové sloučeniny jsou také velmi účinné při zabíjení bakterií rezistentních na více léčivo u myší v dávkách, které nebyly značně škodlivé pro hůř ve studii týmu. „Tím se otevírá cesta, aby se sloučeniny v budoucnu dále rozvíjely a optimalizovaly pro další terapeutické aplikace v biomedicínském poli,“ řekl.

Obavy vemene

Když se nakazí skotu, antibiotika používaná k léčbě často končí ve svém mléce ve vysokých koncentracích po určitou dobu, takže mléko nelze konzumovat nebo prodávat podle stávajících pravidel. Bakterie rezistentní na takové antibiotické ošetření se také objevily.

Aby se zabránilo infekci krávských struků, zemědělci obvykle ponoří veddery do antiseptického roztoku, jako jsou ty, které obsahují jód nebo chlorhexidin, aby na nich zabili bakterie. Dlouhodobé použití dezinfekčních prostředků však může dráždit vemeni nebo způsobit prasknutí jejich pokožky, což zvyšuje riziko infekce.

Existují také obavy, že po čištění vemene antiseptik se jód a chlorhexidin mohou dostat do životního prostředí a způsobit problémy, jako je narušení rovnováhy živin v přírodě a poškození vodního života. A když chemikálie přicházejí do styku s mlékem, jako když nejsou vedřídě správně vyčištěny, stávají se méně účinnými při zabíjení bakterií.

Vědci vedení NTU si uvědomili, že tyto výzvy v mlékárenském podnikání lze řešit s novými sloučeninami nazývanými „kyseliny uhlíkového uhlíku Oligoimidazolium“ (OIMS), které původně vyvinuly jako alternativy k boji proti bakteriím rezistentním na antibiotika.

Zjistili, že Oims zabíjejí bakterie novým způsobem, na rozdíl od tradičních „kationtových“ antimikrobiálních látek studovaných jako antibiotických náhrad. Části OIMS se přeměňují na struktury zvané Carbenes, což jim umožňuje rychle proklouznout kolem ochranných membrán bakterií, aby poškodily jejich DNA a zabily je. Tato metoda zabíjení je účinnější než pro typické kationtové antimikrobiální látky. Jsou tedy nutné nižší dávky OIM, což snižuje šanci na vedlejší účinky.

Komerční potenciál

Výzkumný tým testoval, zda by OIMS mohl být použit jako antiseptický dip, aby se zabránilo hovězí mastitidě v předběžném farmářském pokusu vedeném inteligentním AMR. Krávy, jejichž struky byly ponořeny do sloučenin, se po vystavení bakteriím v průběhu času nevyvinuly infekci vemene.

Oims také ne dráždili veddery krav ani nezpůsobily, že se zvířata chovají neobvykle – například nebyly neklidné a nekopaly, což jsou známky svědění a podráždění. Sloučeniny byly snadno omyté, protože na vemerech nebo v kravském mléce nebyly detekovány žádné stopy po čištění struků.

Mají také udržitelnou výhodu. „Oims jsou biologicky rozložitelné a rozdělují se na přírodní molekuly, které nejsou ani toxické, ani znečišťující, takže očekáváme, že budou šetrnější k životnímu prostředí než použití jódu nebo chlorhexidinu,“ vysvětlil Dr. Kaixi Zhang, vědecký vědec v inteligentní AMR a spoluautor studie.

Testy ukázaly, že Oims neovlivňují také kvalitu mléka. Kromě toho, na rozdíl od jódu a chlorhexidinu, nebyla schopnost Oim zabíjet bakterie mlékem.

V budoucnu vědci komercializují OIMS prostřednictvím spin-off společnosti a v Malacca v Malajsii byl zahájen velký zemědělský soud, aby optimalizoval antimikrobiální sloučeniny. Několik zemědělských společností v Austrálii, Belgii, Malajsii a na Novém Zélandu projevilo zájem o prozkoumání komerčního využití antimikrobiálních sloučenin při prevenci a případně léčby hovězí mastitidy u mléka.

Mléčný průmysl aktivně hledá nové sloučeniny, které jsou mnohem méně toxické, účinnější a udržitelnější, aby nahradily stávající produkty na bázi jódu a chlorhexidinu, které se po desetiletí používají k prevenci hovězí mastitidy. Společnosti, spojené se zvýšenou kontrolou obchodu s mléčnými výrobky po rostoucích incidentech falšovaného mléka, tak projevily zájem o nové antimikrobiální sloučeniny vědců.

Výzkum provedený v Smart je podporován Národním výzkumným nadací Singapur v rámci svého kampusu pro výzkum excelence a technologický podnik (Create). Studie zemědělské studie byla podpořena grantem od Smart Innovation Center, které pomáhá vědcům komercializovat jejich technologie a proměnit je v úspěšné podniky.