اثرات سمیت سلولی پروتئین کریستالی توکسین باسیلوس تورنجینسیس بر روی انگل لیشمانیا تروپیکا
محورهای موضوعی : میکروب شناسی پزشکینغمه فریدونی 1 , الهام معظمیان 2 , منوچهر رسولی 3
1 - کارشناس ارشد، گروه میکروب شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، فارس
2 - استادیار، گروه میکروب شناسی، دانشکده علوم، کشاورزی و فناوری‌های نوین، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز
3 - استادیار، مرکز تحقیقات میکروب شناسی بالینی استاد البرزی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز
کلید واژه: پروماستیگوت, باسیلوس تورنجینسیس, پروتئین کریستالی, لیشمانیاتروپیکا,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: لیشمانیوز گروهی از بیماری های عفونی هستند که توسط انگل داخل سلولی اجباری از جنس لیشمانیا از راسته کینتوپلاست داران ایجاد می گردد. استفاده از عوامل کنترل کننده زیستی-میکروبی به عنوان یکی از روش های جایگزین درمانی عفونت های لیشمانیایی توسعه یافته است. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر فعالیت های پروتئین های کریستالی باسیلوس تورنجنسیس علیه انگل لیشمانیا تروپیکا می باشد.مواد و روش ها: در این مطالعه مقطعی-توصیفی، 47 جدایه باکتری باسیلوس تورنجنسیس از نمونه های خاک مناطق مختلف استان فارس بر اساس ویژگی های فنوتیپی، رنگ آمیزی توکسین کریستالی، مشاهده با میکروسکوپ نوری و شناسایی مولکولی جداسازی شدند. پس از هضم آنزیمی توکسین های جداسازی شده با استفاده از پروتئیناز K، فعالیت سیتوسیدالی آنها بر روی گونه لیشمانیا تروپیکا ارزیابی گردید. جدایه هایی که بیشترین تاثیر توکسیسیتی را داشتند، با استفاده از واکنش زنجیره ای پلی مراز نوع توکسین مشخص گردید.یافته ها: در این مطالعه ، یک جدایه با بیشترین ویژگی سیتوسیدالی بر روی گونه لیشمانیا تروپیکا شناسایی گردید. توکسین کریستالی Cry1 جدایه 35sb بر روی این گونه لیشمانیا موثر بود. این توکسین در غلظت 1-10 میلی گرم بر میلی لیتر بیشترین خاصیت سیتوسیدالی (حدود 40 درصد) را داشت. اثرات سیتوپاتیک پروماستیگوت های تیمار شده با توکسین کریستالی به صورت کوتاه و متورم شدن مشاهده گردید.نتیجه گیری: با توجه به نتایج این پژوهش ، پیشنهاد می گردد که پروتئین های کریستالی باسیلوس تورنجینسیس می توانند با انجام مطالعات تکمیلی به عنوان یک کاندیدای مناسب در درمان بیماری لیشمانیوز مطرح باشند.
Background & Objectives: Leishmaniasis is an infectious disease that is caused by an obligate intracellular parasite which belongs to genus Leishmania, order Kinetoplastida. Using bio-microbial control agents as one of the alternative therapies for leishmaniasis infections has been developed. The aim of this study was to assess Bacillus thuringiensis crystal protein effects against Leishmania tropica parasite.Materials & Methods: In this cross-sectional descriptive study, 47 B. thuringiensis isolates from soil samples in different regions of Fars province were collected based on the phenotypic characteristic, crystal toxin staining, and molecular identification. After enzyme digestion of toxin isolates using Proteinase K, their cytocidal effects on L. tropica were analyzed. The isolates with the most toxicity effect were identified by PCR.Results: Our results identified one isolate with the most cytocidal effect on L. tropica. The sb35 isolate crystalline toxin (Cry1) was the most effective toxin on Leishmania, showing the highest cytocidal effect (about 40%) at the concentration of 10-1 mg/ml. Cytopathic effects of promastigote treatment with crystallized toxins were observed as shrinking and inflammation.Conclusion: Considering the results obtained in this study, using crystallized proteins of B. thuringiensis can be considered as an appropriate candidate for treating leishmaniasis by performing complementary studies.
of Leishmania isolates from Khyber Pakhtunkhwa province of Pakistan. Exp Parasitol. 2016;
24(167): 61-66.
2. Sarkari B, Ahmadpour NB, Motazedian MH, Mirjalali H, Akhoundi M, Mohebali M, Hajjaran
H. Inter- and intraspecific variations of Leishmania strains isolated from patients with
cutaneous and visceral leishmaniases in Fars province, south of Iran. Iran J Med Sci. 2016; 41
(3): 209-216.
3. Radosavljevic J, Naimov S. Toxicity of Bacillus thuringiensis Cry proteins against summer fruit
tortrix (adoxophyes orana-fischer von rösslerstamm). J Invertebr Pathol. 2016; 14(138): 63-65.
4. Sobel JD, Nyirjesy P, Brown W. Tinidazole therapy for metronidazole-resistant Vaginal
trichomoniasis. Clin Infect Dis. 2001; 33: 1341-1346.
5. zbi gin , arman , Kara uş , ar , oz , Kur , Ça uş , o a E, Gun uz C, an
Gool T, Ozbel Y. Leishmaniasis in Turkey: Visceral and cutaneous leishmaniasis caused
by Leishmania donovani in Turkey. Acta Trop. 2017; 173: 90-96.
6. Ul Bari A. Chronology of cutaneous leishmaniasis: an overview of the history of the disease. J
Prev Alzheimer's Dis. 2006; 16: 24-27.
7. Lainson R. The neotropical leshmania species: a brief historical review of their discovery
ecology and taxonomy. Rev Pan –Amaz Saude. 2010; 2: 13-32.
8. Hanan A, El-Sadawy H, Abou El-Hag A, Janette M, Shaaban S, Hala A. In vitro activity of
Bacillus thuringiensis (H14) 43 kDa crystal protein against Leishmania major. J Agric Environ
Sci. 2008; 3(4): 583-589.
9. Santana MA, Moccia CC, Gillis AE. Bacillus thuringiensis improved isolation methodology
from soil samples. J Med Microbiol. 2008; 75: 357-358.
10. Rampersad J. Ammons D. Bacillus thuringiensis isolation method utilizing a novel stain, low
selection and high throughput produced atypical result. BMC Microbiol. 2005; 24(5): 52.
11. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N. Ubiquity of parasporin producers in
Bacillus thuringiensis natural population of Iran. Healthmed. 2012; 7(3): 971-975.
12. Brasseur K, Auger P, Asselin E, Parent S, Cote JC, Sirois M. parasporin-2 from a new Bacillus
thuringiensis 4r2 strain induces caspases activation and apoptosis in human cancer cells. PLoS
One. 2015; 10(8): 135.
13. Daneshbod Y, Oryan A, Davarmanesh M, Shirian S, Negahban S, Aledavood A, Davarpanah
MA, Soleimanpoor H, Daneshbod K. Clinical, histopathologic, and cytologic diagnosis of
mucosal leishmaniasis and literature review. Arch Pathol Lab Med. 2011; 135(4): 478-482.
14. Biazar S, Moazamian E, Azarpira N. Cytocidal effects of Bacillus thuringiensis crystal protein
on mice breast cancer cell line in in vitro condition. J Cell Tissue. 2017; 3: 243-250.
15. Porcar M, Deleclusse A, Ibarra JE, Juarez-Perez V. Early transcription of Bacillus
thuringiensis cry genes in strains active on lepidopteran species and the role of gene content on
their expression. Antonie Van Leeuwenhoek. 2014; 105(6): 1007-1115.
16. Okassov A, Nerseyan A, Kitada S, Ilin A. Parasporins as new natural anticancer agents.
J Balkan Union Oncol. 2015; 20(1): 5-16.
17. Armijos RX. Weigel MM. Calvopina M. Hidalgo A. Cevallos W. Correa J. Safety,
immunogenecity, and efficacy of an autoclaved Leishmania amazonensis vaccine plus bcg
adjuvant against new world cutaneous leishmaniasis. Vaccine. 2004; 22: 1320-1326.
18. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N. Isolation, characterization and serotype
classification of Bacillus thuringiensis from different soil samples of Fars province. J Microb
World. 2010; 3: 24-30 [In Persian].
19. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N, Kalani M. Investigation of cytocidal
activity of Bacillus thuringiensis parasporal toxin on CCRF-CEM cell line. J Fasa
Univ Med Sci. 2012; 2(4): 247-253.
20. Poornima K, Selvanayagam P, Shenbagarathai R. Identification of native Bacillus
thuringiensis strain from South India having specific cytocidal activity against cancer cells. J
Appl Microbiol. 2010; 109: 348-354.
21. Mizuki E, Park YS, Saitoh H, Yamashita S, Akao T, Higuchi K, Ohba M. Parasporin, a human
leukemic cell-recognizing parasporal protein of Bacillus thuringiensis. Clin Diagn Lab
Immunol. 2000; 7(4): 625- 634.
22. Park HW, Bideshi DK, Federici BA. Molecular genetic manipulation of truncated Cry 1c
protein synthesis in Bacillus thuringiensis to improve stability and yield. Appl
Environ Microbiol. 2000; 66: 4449-4455.
23. Kondo S, Mizuki E, Akao T, Ohba M. Antitrichomonal strains of Bacillus thuringiensis.
Parasitol Res. 2002; 88: 1090-1092.
24. Cappello M, Bungiro RD, Harrison LM. A purified Bacillus thuringiensis crystal protein with
therapeutic activity against the hookworm parasite Ancylostoma ceylanicum. Proc Natl Acad
Sci USA. 2006; 103: 15154-15159.
25. Desjeux P. Leishmaniasis: current situation and new perspectives. Europ J Clin Microbiol
Infect Dis. 2004; 27: 305-318
_||_
of Leishmania isolates from Khyber Pakhtunkhwa province of Pakistan. Exp Parasitol. 2016;
24(167): 61-66.
2. Sarkari B, Ahmadpour NB, Motazedian MH, Mirjalali H, Akhoundi M, Mohebali M, Hajjaran
H. Inter- and intraspecific variations of Leishmania strains isolated from patients with
cutaneous and visceral leishmaniases in Fars province, south of Iran. Iran J Med Sci. 2016; 41
(3): 209-216.
3. Radosavljevic J, Naimov S. Toxicity of Bacillus thuringiensis Cry proteins against summer fruit
tortrix (adoxophyes orana-fischer von rösslerstamm). J Invertebr Pathol. 2016; 14(138): 63-65.
4. Sobel JD, Nyirjesy P, Brown W. Tinidazole therapy for metronidazole-resistant Vaginal
trichomoniasis. Clin Infect Dis. 2001; 33: 1341-1346.
5. zbi gin , arman , Kara uş , ar , oz , Kur , Ça uş , o a E, Gun uz C, an
Gool T, Ozbel Y. Leishmaniasis in Turkey: Visceral and cutaneous leishmaniasis caused
by Leishmania donovani in Turkey. Acta Trop. 2017; 173: 90-96.
6. Ul Bari A. Chronology of cutaneous leishmaniasis: an overview of the history of the disease. J
Prev Alzheimer's Dis. 2006; 16: 24-27.
7. Lainson R. The neotropical leshmania species: a brief historical review of their discovery
ecology and taxonomy. Rev Pan –Amaz Saude. 2010; 2: 13-32.
8. Hanan A, El-Sadawy H, Abou El-Hag A, Janette M, Shaaban S, Hala A. In vitro activity of
Bacillus thuringiensis (H14) 43 kDa crystal protein against Leishmania major. J Agric Environ
Sci. 2008; 3(4): 583-589.
9. Santana MA, Moccia CC, Gillis AE. Bacillus thuringiensis improved isolation methodology
from soil samples. J Med Microbiol. 2008; 75: 357-358.
10. Rampersad J. Ammons D. Bacillus thuringiensis isolation method utilizing a novel stain, low
selection and high throughput produced atypical result. BMC Microbiol. 2005; 24(5): 52.
11. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N. Ubiquity of parasporin producers in
Bacillus thuringiensis natural population of Iran. Healthmed. 2012; 7(3): 971-975.
12. Brasseur K, Auger P, Asselin E, Parent S, Cote JC, Sirois M. parasporin-2 from a new Bacillus
thuringiensis 4r2 strain induces caspases activation and apoptosis in human cancer cells. PLoS
One. 2015; 10(8): 135.
13. Daneshbod Y, Oryan A, Davarmanesh M, Shirian S, Negahban S, Aledavood A, Davarpanah
MA, Soleimanpoor H, Daneshbod K. Clinical, histopathologic, and cytologic diagnosis of
mucosal leishmaniasis and literature review. Arch Pathol Lab Med. 2011; 135(4): 478-482.
14. Biazar S, Moazamian E, Azarpira N. Cytocidal effects of Bacillus thuringiensis crystal protein
on mice breast cancer cell line in in vitro condition. J Cell Tissue. 2017; 3: 243-250.
15. Porcar M, Deleclusse A, Ibarra JE, Juarez-Perez V. Early transcription of Bacillus
thuringiensis cry genes in strains active on lepidopteran species and the role of gene content on
their expression. Antonie Van Leeuwenhoek. 2014; 105(6): 1007-1115.
16. Okassov A, Nerseyan A, Kitada S, Ilin A. Parasporins as new natural anticancer agents.
J Balkan Union Oncol. 2015; 20(1): 5-16.
17. Armijos RX. Weigel MM. Calvopina M. Hidalgo A. Cevallos W. Correa J. Safety,
immunogenecity, and efficacy of an autoclaved Leishmania amazonensis vaccine plus bcg
adjuvant against new world cutaneous leishmaniasis. Vaccine. 2004; 22: 1320-1326.
18. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N. Isolation, characterization and serotype
classification of Bacillus thuringiensis from different soil samples of Fars province. J Microb
World. 2010; 3: 24-30 [In Persian].
19. Moazamian E, Bahador N, Rasouli M, Azarpira N, Kalani M. Investigation of cytocidal
activity of Bacillus thuringiensis parasporal toxin on CCRF-CEM cell line. J Fasa
Univ Med Sci. 2012; 2(4): 247-253.
20. Poornima K, Selvanayagam P, Shenbagarathai R. Identification of native Bacillus
thuringiensis strain from South India having specific cytocidal activity against cancer cells. J
Appl Microbiol. 2010; 109: 348-354.
21. Mizuki E, Park YS, Saitoh H, Yamashita S, Akao T, Higuchi K, Ohba M. Parasporin, a human
leukemic cell-recognizing parasporal protein of Bacillus thuringiensis. Clin Diagn Lab
Immunol. 2000; 7(4): 625- 634.
22. Park HW, Bideshi DK, Federici BA. Molecular genetic manipulation of truncated Cry 1c
protein synthesis in Bacillus thuringiensis to improve stability and yield. Appl
Environ Microbiol. 2000; 66: 4449-4455.
23. Kondo S, Mizuki E, Akao T, Ohba M. Antitrichomonal strains of Bacillus thuringiensis.
Parasitol Res. 2002; 88: 1090-1092.
24. Cappello M, Bungiro RD, Harrison LM. A purified Bacillus thuringiensis crystal protein with
therapeutic activity against the hookworm parasite Ancylostoma ceylanicum. Proc Natl Acad
Sci USA. 2006; 103: 15154-15159.
25. Desjeux P. Leishmaniasis: current situation and new perspectives. Europ J Clin Microbiol
Infect Dis. 2004; 27: 305-318