Streptomyces

Streptomyces

ดร.สุนัดดา  โยมญาติ   ผู้ชำนาญสาขาวิชาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนปลาย

          Streptomyces เป็นแบคทีเรียแกรมบวก (Gram positive) สร้างเส้นใย (mycelium) ที่แตกแขนงได้ ทำให้มีลักษณะคล้ายเชื้อรา เมื่อนำ Streptomyces  มาเลี้ยงบนอาหารเลี้ยงเชื้อ โคโลนี (colony) ของ Streptomyces มีเส้นใยที่เจริญลงไปในอาหารเลี้ยงเชื้อ เรียกว่า substrate mycelium หรือ vegetative mycelium จากนั้นเส้นใยบางส่วนจะเจริญบนผิวหน้าอาหารเลี้ยงเชื้อและชูเส้นใยขึ้นไปในอากาศ เรียกว่า aerial mycelium ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 การเจริญของเส้นใย Streptomyces

           ในระยะแรกโคโลนีจะมีลักษณะเรียบ แต่เมื่อเส้นใยของ Streptomyces มีอายุมากขึ้นจะสร้างสปอร์โดยที่ aerial mycelium จะมีนิวเคลียสหลายนิวเคลียสและสร้างผนังกั้นภายในเส้นใยทำให้ได้เซลล์หลายเซลล์ แต่ละเซลล์จะพัฒนาไปเป็นสปอร์และต่อกันเป็นสาย ดังภาพที่ 2 ทำให้ด้านบนโคโลนีมีลักษณะคล้ายแป้ง (powdery) หรือกำมะหยี่ (velvet) สปอร์มีหลายสีขึ้นกับสายพันธุ์ของ Streptomyces เช่น ขาว เขียว แดง เหลือง และม่วง ดังภาพที่ 3

ภาพที่ 2 การสร้างสปอร์ของ Streptomyces

 

ภาพที่ 3 Streptomyces spp. เจริญบนอาหารเลี้ยงเชื้อและสร้างสปอร์สีต่างๆ

           Streptomyces พบมากในดิน เมื่ออยู่ในภาวะแห้งแล้งจะสร้างสปอร์ที่ทนต่อความร้อนและความแห้งแล้ง เมื่อฝนตก สปอร์ที่อยู่ในดินจะฟุ้งกระจายไปในอากาศทำให้หลังฝนตกจะมีกลิ่นที่มีลักษณะเฉพาะเกิดขึ้นคล้ายกับกลิ่นดิน (earthy odor)  ซึ่งกลิ่นนี้มาจากสารจีออสมิน (geosmin) ที่สร้างจากสปอร์นั่นเอง อย่างไรก็ตามสารจีออสมินไม่ได้พบเฉพาะในสปอร์ของ Streptomyces เท่านั้น แต่ยังพบในปลาน้ำจืดบางชนิดอีกด้วย เช่น ปลาดุก ปลาสลิด ซึ่งเมื่อรับประทานปลาเหล่านี้จะรับรสและกลิ่นของดิน (earthy-muddy flavor) ในเนื้อปลาได้  โดยจีออสมีนที่สะสมในปลาน้ำจืดมาจากแบคทีเรียและไซยาโนแบคทีเรียที่อยู่ในแหล่งน้ำนั้น

 

ประโยชน์ของ Streptomyces

          Streptomyces  สามารถสร้างสารทุติยภูมิ (secondary metabolite) ดังภาพที่ 4 ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้หลายชนิดและนำมาใช้ทางด้านการแพทย์ เช่น ยาฆ่าเชื้อรา (antifungal drug) ยาฆ่าเชื้อปรสิต (antiparasitic drug) ยากดภูมิคุ้มกัน (Immunosuppressive drug) และยาปฏิชีวนะ (antibiotic)  ยาปฏิชีวนะประมาณ 2 ใน 3 ที่ผลิตขายทางการค้าผลิตมาจาก Streptomyces

ภาพที่ 4 สารทุติยภูมิที่ Streptomyces สร้างขึ้นมองเห็นเป็นหยดของเหลวบนโคโลนี

(ที่มาภาพ : http://openi.nlm.nih.gov/detailedresult.php?img=139385_gb-2002-3-7-reviews1020-1&req=4)

 

          สารทุติยภูมิที่ผลิตทางการค้ามีหลายชนิด สารแต่ละชนิดผลิตจาก Streptomyces ต่างสปีชีส์กัน เช่น  ยาปฏิชีวนะ clindamycin ผลิตได้จาก Streptomyces coelicolor ส่วน tetracycline ผลิตได้จาก Streptomyces aureofaciens นอกจากนี้ pimecrolimus ที่ผลิตจาก Streptomyces hygroscopicus var. ascomyceticus ซึ่งใช้เป็นยาทาผิวต้านการอักเสบชนิดไม่ใช่สเตอรอยด์ ใช้สำหรับโรคผื่นภูมิแพ้ทางผิวหนัง (atopic dermatitis) ดังภาพที่ 5

ภาพที่ 5 ผลิตภัณฑ์ยาที่ผลิตจาก Streptomyces

           แม้ว่าในปัจจุบันมียาปฏิชีวนะหลายชนิดที่ผลิตมาสำหรับใช้รักษาการติดเชื้อจากแบคทีเรีย แต่เนื่องจากเมื่อมีการใช้เป็นระยะเวลานานรวมทั้งการใช้อย่างขาดความระมัดระวัง แบคทีเรียจึงดื้อยาทำให้ยาปฏิชีวนะบางชนิดไม่สามารถใช้รักษาได้อีกต่อไป (อ้างถึงบทความเรื่องการดื้อยาปฏิชีวนะของแบคทีเรีย http://biology.ipst.ac.th/?p=979) ดังนั้นจึงมีการวิจัยเพื่อคัดแยก (isolate) Streptomyces ที่ผลิตยาปฏิชีวนะชนิดใหม่รวมทั้งสร้างสารทุติยภูมิชนิดอื่นๆ ที่นำมาใช้ประโยชน์ได้

           นอกจากในดินแล้วยังสามารถพบ Streptomyces ในแหล่งอื่นอีกด้วย เช่น ในน้ำจืด น้ำทะเล และในพืช งานวิจัยที่คัดแยก Streptomyces เพื่อศึกษาสารทุติยภูมิและนำมาใช้ประโยชน์ เช่น

          Kariminik และ F. Baniasadi (2010) ศึกษา Streptomyces plicatus No. 24 ที่แยกจากดินในทุ่งหญ้าจังหวัด Kerman ประเทศอิหร่าน พบว่าสร้างสารทุติยภูมิที่สามารถยับยั้งแบคทีเรีย Staphylococcus aureus, Micrococcus luteus, Klebsiella pneumoniae และ Proteus vulgaris  ได้

          Rajan และ Kannabiran (2014) ศึกษา Streptomyces sp. VITBRK2 ที่คัดแยกจากตะกอนใต้ทะเล ที่เก็บจากอ่าวเบงกอลบริเวณเมืองเจนไน ประเทศอินเดีย พบว่าสร้างสารทุติยภูมิที่สามารถยับยั้งแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ Methicillin- resistant Staphylococcus aureus (MRSA) และ vancomycin resistant Enterococci (VRE) สายพันธุ์ Enterococcus faecalis และ Enterococcus faecium ได้

          Wardecki และคณะ (2015) ศึกษา streptomyces ที่แยกได้จากต้น Arnica montana พบว่าสร้างสารทุติยภูมิที่สามารถยับยั้งราโรคพืช Fusarium verticillioides ได้

ภาพที่ 6 ต้น Arnica montana

(ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a3/Arnica_montana.JPG/800px-Arnica_montana.JPG)

          ในประเทศไทยก็มีการศึกษาวิจัยสารทุติยภูมิและนำมาใช้ประโยชน์ เช่น

          ปวีณา สังข์แก้ว (2555) คัดเลือก Streptomyces sp. สำหรับใช้ควบคุมราที่เป็นสาเหตุของโรครากขาวในยางพารา โดยแยก Streptomyces spp. สายพันธุ์ต่างๆ จากดินในสวนยางพาราในพื้นที่ภาคใต้ของประเทศไทย

          ปรารถนา อัตตะมณและคณะ (2557) ได้ทดสอบในห้องปฏิบัติการ พบว่าน้ำเลี้ยงเชื้อ Streptomyces philanthi  สายพันธุ์ RL-1-178 สามารถยับยั้งการงอกของสปอร์ราที่เป็นสาเหตุโรคราสนิม โรคราแป้ง และโรคใบจุดบนใบถั่วฝักยาวได้ สำหรับการทดสอบในแปลงปลูกพบว่า S. philanthi สามารถลดระดับการเกิดโรค ทั้ง 3 ชนิดได้เช่นกัน

          นอกจากงานวิจัยที่ได้ยกตัวอย่างไปแล้ว ยังคงมีการศึกษา Streptomyces และสารทุติยภูมิที่เชื้อสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ต่อไป

 

เอกสารอ้างอิง

ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. กระทรวงศึกษาธิการ. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม   ชีววิทยา เล่ม 5. พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ สกสค. 2554.

ปวีณา สังข์แก้ว. 2556. สูตรสำเร็จของจุลินทรีย์ปฏิปักษ์ Streptomyces griseus subsp. formicus สำหรับการยับยั้งโรครากขาวของยางพารา. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต สาขาวิชาโรคพืชวิทยา มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์. 

ปรารถนา อัตตะมณี วสันณ์ เพชรรัตน์ และเสมอใจ ชื่นจิตต. 2557.ประสิทธิภาพของเชื้อ Streptomyces philanthi ในการควบคุมโรคที่เกิดจากเชื้อราของใบ ถั่วฝักยาว (Vigna sesquipedalis Fruw.) โดยชีววิธี. วารสารพืชศาสตร์สงขลานครินทร์ ปีที่ 1 ฉบับที่ 1 (มกราคม-มีนาคม): 72-76.

Kariminik, A. and Baniasadi, F. 2010. Pageantagonistic activity of actinomycetes on some gram negative and gram positive bacteria. World Applied Sciences Journal. 8 (7): 828-832.

Procópio, R. et al. 2012. Antibiotics produced by Streptomyces. The Brazilian Journal of Infectious Diseases. 16(5) : 466 – 417.

Rajan, B. M. and  Kannabiran, K. 2014. Extraction and Identification of Antibacterial Secondary Metabolites from MarineStreptomyces sp. VITBRK2. International Journal Molecular and Cellular Medicine. 3(3) : 130–137.

Wardecki, T. et al. 2015.   Endophytic Streptomyces in the traditional medicinal plant Arnica montana L.: secondary metabolites and biological activity. Antonie van Leeuwenhoek. 108(2) : 391-402.

 

 

 

 

 

 45,983 total views,  17 views today