Farmski uzgojeni insekti mogu proizvoditi antimikrobne peptide (AMP)

Crna vojnička muha (BSF) ekonomski je važan insekt koji se uzgaja na farmama i protein iz nje koristi se već duže vrijeme u hrani za životinje. Istovremeno, njihova ekonomičnost u potrošnji hrane čini larve crne vojničke muhe (BSFL) važnim pretvaračem organskog otpada, poput stajskog gnoja. Uzgoj larvi na organskom otpadu mogao bi, međutim, rezultirati infekcijom larvi potencijalnim patogenima. To je, naravno, glavna briga proizvođača hrane za životinje.

Postavljanje eksperimenta

U istraživanju Vogel i sur. su 72 sata uzgajali 10 grama BSFL na 10 grama različitih supstrata. Jedan od supstrata bio je kontrolni supstrat koji se sastojao od hrane za kokoši nesilice.

Drugi supstrat bio je testni supstrat koji se sastojao od 5 grama stočne hrane za kokoši kojoj je dodano 5 grama sumpornog lignina ili celuloznog praha, hitina, otpadnog pivskog zrna i suncokretovog ulja.

Treći supstrat, obogaćen bakterijama, sastojao se od 10 grama stočne hrane pomiješane s 1,25 grama bilo Bacillus subtilis, Micrococcus luteus, E. coli BL21 (DE3) ili Pseudomonas fluorescens BL915.

Nakon 72 sata iz BSF larvi ekstrahirana je ribonukleinska kiselina i analizirana ekspresija gena povezanih sa obrambenim odgovorom.

Učinak na ekspresiju gena

Sveukupno 53 gena za koje je predviđeno da su antimikrobni peptidi (AMP) u BSFL-u su različito izraženi. Oni su se sastojali od 6 navodnih atacina, 7 mogućih cekropina, 26 potencijalnih defenzina, 10 navodnih diptericina i 4 moguća peptida sličnih kutinu.

Opisano je aktivno djelovanje ovih tvari protiv gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija. Također je identificirano nekoliko proteina za prepoznavanje peptidoglikana (PGRP) i proteina koji vežu gram-negativne bakterije (GNBPS). PGRP i GNBPS su receptori za prepoznavanje uzorka (PRR) koji sudjeluju u otkrivanju bakterija.

Pored toga, nađeno je nekoliko različito eksprimiranih fenoloksidaza. Fenoloksidaze su važni enzimi koji sudjeluju u obrambenom odgovoru protiv bakterija, gljivica i virusa u insektima.

Vrsta supstrata je bitna

Istraživanje je pokazalo da uzgoj BSFL-a na supstratima bogatim proteinima i na supstratu koji sadrži suncokretovo ulje rezultirao ekspresijom najvećeg broja i najvećih razina AMP-a u usporedbi s kontrolnom supstratom.

Najmanji broj značajno različito eksprimiranih gena pronađen je u BSF larvama uzgojenim na supstratu s celulozom. Ovo sugerira da veći sadržaj proteina i suncokretovo ulje u supstratu mogu izazvati jači imunološki odgovor kod BSF larvi. Istraživači su pretpostavili da fitosteroli poput sitosterola u suncokretovom ulju mogu imati imunomodulatorne učinke na BSF larvu.

BSF larve uzgajane na supstratima s velikom koncentracijom bakterija proizvele su nekoliko AMP-a povezanih s imunološkim odgovorom. Međutim, nije istraženo je li velika koncentracija bakterija u supstratu štetno djelovalo na zdravstveno stanje ili rast i razvoj BSF larvi. Zbog toga je teško nagađati o važnosti ovih nalaza.

Testovi za procjenu inhibicije rasta bakterija pokazali su da sastav supstrata utječe na antimikrobne aktivnosti protiv B. subtilis, M. luteus, E. coli i P. fluorescens. Učinkovitost inhibicije rasta ipak je ovisila o specifičnim vrstama bakterija.

Ipak, podaci ukazuju na pojačano antibakterijsko djelovanje u BSFL-u kada se uzgajaju na supstratu bogatom proteinima. To bi moglo biti povezano s proizvodnjom AMP-a o supstratu.

Loša strana ovog istraživanja bila je relativno kratko trajanje uzgoja (72 sata) BSFL na odgovarajućim supstratima prije nego što je RNA izvađena za analizu genske ekspresije. Buduća bi istraživanja mogla imati za cilj istražiti obrambeni odgovor povezan s ekspresijom gena u svim razvojnim stadijima larvi BSFL-a.