Onderzoeksvoortgang van de antibacteriële effecten tussen plantenextracten en antibiotica Ⅱ
Sep 18, 2024
3 Synergetisch antibacterieel mechanisme van plantenextracten en antibiotica
Plantenextracten kunnen de gevoeligheid van bacteriën voor antibiotica vergroten door de activiteit van antibiotische hydrolyse-/modificatie-enzymen te remmen, de antibiotische doelwitten te wijzigen, de effluxpomp-efflux te remmen, de membraanpermeabiliteit te vergroten en biofilms te remmen/op te ruimen.
NATUURLIJKE THERAPIE PLANTENEXTRACT CISTANCHE VOORVERBETER HET ANTIBIOTICUM
Ondersteunende dienst van Wecistanche
E-mail:wallence.suen@wecistanche.com
Whatsapp/tel:+86 15292862950
3.1 Remming van antibiotische hydrolyse/modificatie-enzymactiviteit
-lactamase kan penicilline-, cefalosporine- en carbapenem-antibiotica hydrolyseren en vernietigen, en is de belangrijkste oorzaak van de inactivatie van antibiotica, waardoor de bacteriële resistentie tegen -lactam-antibiotica toeneemt[28]. Plantenextracten herstellen de bacteriële gevoeligheid voor antibiotica door de -lactamase-activiteit te remmen. Teng et al. ontdekte[29] dat theaflavine-3,3'-digallaat (TFDG) en -lactam-antibiotica een synergetisch antibacterieel effect hebben op MRSA, en identificeerde het remmende mechanisme van TFDG op -lactamase door middel van moleculaire dynamica-simulatie. Er werd gevonden dat TFDG bindt aan Gin 242 en Ser 369, waardoor de hydrolyseactiviteit van -lactamase wordt geremd en MRSA weer gevoelig wordt voor -lactam-antibiotica. Karumathil et al. bestudeerde de effecten van trans-kaneelaldehyde (TC) en eugenol (EG) in combinatie met 7 -lactam-antibiotica op multiresistente Acinetobacter baumannii en ontdekte dat TC en EG in combinatie met antibiotica de gevoeligheid van Acinetobacter baumannii voor alle antibiotica kunnen vergroten. Tegelijkertijd hebben TC en EG, volgens de RT-qPCR-resultaten, de expressie van de meeste -lactam-antibioticaresistentie-gerelateerde genen gedownreguleerd, vooral blaP en adeAB. Er werd aangetoond dat TC en EG de infectie van multiresistente Acinetobacter onder controle houden door de -lactamase-activiteit te remmen [30]. Bovendien kunnen looizuur, epigallocatechinegallaat[31], myricetine[32], etherische olie van peper[33], enz. de -lactamase-activiteit in vitro remmen en de antibacteriële activiteit van antibiotica versterken.
3.2 Remming van de efflux van de effluxpomp
Effluxpompen (EP) zijn belangrijke componenten van het plasmamembraan van alle bacteriën. Ze herkennen en pompen antibiotica de cel uit voordat de antibiotica het beoogde doel bereiken, waardoor de intracellulaire medicijninhoud afneemt en zo resistentie tegen antibiotica ontstaat. Planten hebben secundaire metabolieten met diverse chemische structuren en verschillende farmacologische eigenschappen. Veel onderzoeken naar extracten van geneeskrachtige planten hebben aangetoond dat er moleculen zijn die de effluxpompen van Gram-negatieve en Gram-positieve bacteriën kunnen blokkeren en de werkzaamheid van antibiotica kunnen herstellen, zodat de antibiotica zich tot een bepaalde concentratie in de bacteriën ophopen om een bacteriedodende werking te bereiken. effect. Wanneer genisteïne en genisteïne werden gebruikt in combinatie met norfloxacine, werd het transcriptionele expressieniveau van NorA aanzienlijk verlaagd en werd de MIC-waarde van norfloxacine vier keer verlaagd, wat de antibacteriële activiteit van chinolon-antibiotica tegen MRSA verhoogde [16]. DA et al. ontdekte dat etherische olie van peper de antibacteriële activiteit van tetracycline en ciprofloxacine tegen multiresistente Staphylococcus aureus kan herstellen. Het fluorescentie-emissiespectrum bevestigde dat het antibacteriële mechanisme was dat etherische olie van peper de activiteit van NorA- en MepA-effluxpompen remde [33]. Toen de biflavonoïden, gewonnen uit de inheemse soorten van het oostelijke Amazonegebied in Brazilië, werden gebruikt in combinatie met norfloxacine, konden ze de effluxgenen zoals QacA/B, Tetk en MsrA van Staphylococcus aureus remmen, en werd de MIC-waarde van norfloxacine met 8 verlaagd. keer[34]. Dwivedi et al. toonde aan dat vinblastine de dosering van tetracycline en streptomycine voor multiresistente klinische isolaten (KG-P2) aanzienlijk kan verminderen, en ook de levensvatbaarheid van de cellen kan verminderen. Er wordt gespeculeerd dat het mechanisme van de omkering van de resistentie van vinblastine te wijten kan zijn aan de remming van de effluxpompen [35].
3.3 Remming of verwijdering van biofilms
Biofilm is een microbiële gemeenschap die vastzit aan biologische en niet-biologische oppervlakken. De vorming van biofilm is een complex, uit meerdere stappen bestaand proces waarbij bacteriën worden omgezet van een vrijzwemmende planktonvorm naar een vaste vorm van biofilmvorming. Het omvat hoofdzakelijk vier hoofdstappen: hechting aan het oppervlak van objecten, proliferatie, vorming van microkolonies en rijping tot gestructureerde en resistente microbiële gemeenschappen [36]. De vorming van biofilms draagt bij aan de ontwikkeling van antibioticaresistentie, wat de belangrijkste reden is waarom bacteriële infecties moeilijk onder controle te houden zijn. Plantenextracten kunnen de vorming van biofilms van verschillende bacteriën remmen en een destructief effect hebben op bestaande biofilms, waardoor de penetratie van antibiotica wordt bevorderd, waardoor de bacteriële resistentie wordt omgekeerd. Kart et al. ontdekte dat [13] de minimale biofilmremmingsconcentratie van ciprofloxacine in combinatie met curcumine, baicaleïne en fraxinoyl 30 tot 60 keer kan worden verlaagd vergeleken met ciprofloxacine alleen, wat aangeeft dat plantenextracten kunnen worden gebruikt in combinatie met antibiotica om biofilms te remmen of te elimineren. In de studie van Bahari et al. [37] Wanneer azitromycine en gentamicine werden gebruikt in combinatie met curcumine, werd de biofilmvorming van Pseudomonas aeruginosa significant verminderd en was het remmende effect concentratieafhankelijk. Bovendien vertoonde de combinatie van 1/4 MIC (64 µg/ml) azitromycine en 1/4 MIC (32 µg/ml) curcumine het grootste remmende effect op de groei van biofilms.
3.4 Vergroot de membraanpermeabiliteit
Sommige bacteriën reguleren het opnieuw vullen van porie-eiwitten of andere selectieve eiwitkanalen, wat resulteert in een verminderde permeabiliteit van het celmembraan voor antibiotica en een verminderde toegang van geneesmiddelen tot bacteriële cellen, waardoor antibioticaresistentie ontstaat. Plantenextracten binden zich aan de lipiden van bacteriële celmembranen en vernietigen de celwandstructuur, wat leidt tot integriteitsschade, verbetering van de celmembraanpermeabiliteit en het intracellulaire antibioticagehalte, verlies van celinhoud en celdood[38]. Apinundecha et al. observeerde de effecten van het gecombineerde gebruik van gember en cloxacilline op MRSA met behulp van scanning-elektronenmicroscopie en transmissie-elektronenmicroscopie [39]. Toen het gecombineerde gebruik plaatsvond, verschenen deuken, scheuren, blaasjesstructuren en duidelijke cellyse op het oppervlak van MRSA-cellen. De lekkage van MRSA-celwanden, celmembranen en celinhoud veranderde allemaal en de hoeveelheid antibiotica die de cel binnendrong, nam toe, wat een significant synergetisch antibacterieel effect aantoonde. Bovendien kunnen plantenextracten ook de celmembraanpermeabiliteit van Gram-negatieve bacteriën verbeteren. Qu et al. ontdekte dat het gecombineerde gebruik van tetracycline en quercetine ook een destructief effect had op de integriteit van het celmembraan van Escherichia coli, waardoor de permeabiliteit ervan toenam, de niveaus van galactosidase en alkalische fosfatase toenamen, het extracellulaire ATP-gehalte toenam en de opname van tetracycline toenam. het remmen van de groei van Escherichia coli en het opnieuw gevoelig maken van multiresistente Escherichia coli voor tetracycline [15]. Wanneer baicaleïne werd gebruikt in combinatie met doxycycline, namen de fluorescentie-intensiteit van propidiumjodide (PI) en 1-N-fenylnaftylamine (NPN) en het extracellulaire gehalte aan -galactosidase en ATP toe. Studies hebben bevestigd dat het gecombineerde gebruik van de twee geneesmiddelen de binding van Mg2+ aan lipide A kan remmen om het celmembraan van Gram-negatieve bacteriën te vernietigen, waardoor op synergetische wijze de groei van Gram-negatieve bacteriën wordt geremd en hun medicijngebruik wordt verminderd. weerstand [40].
3.5 Doelmodificatie van antibiotica
De selectieve toxiciteit van veel antibiotica voor bacteriën is te wijten aan hun hoge affiniteit en specificiteit voor bacteriële doelwitten. Na binding aan het doelwit wordt de overeenkomstige celfunctie geremd, waardoor de bacteriegroei of zelfs de dood wordt beïnvloed. Een van de belangrijkste determinanten van bacteriële resistentie tegen antibiotica is de structurele verandering of wijziging van het antibioticumdoelwit. Penicilline-bindend eiwit 2a (PBP2a) is een enzym dat de verknopingsreactie tussen twee aangrenzende peptidestammen katalyseert tijdens de biosynthese van peptidoglycaan, wat de antibacteriële activiteit van -lactam-antibiotica kan verminderen en zo antibioticaresistentie kan veroorzaken. Plantenextracten kunnen de affiniteit van bacteriën voor -lactam-antibiotica vergroten door PBP2a te remmen, waardoor ze weer gevoelig worden voor antibiotica. Chang et al. ontdekte dat de combinatie van tremazone en een lage dosis oxacilline de expressie van mecA verminderde en het antibacteriële effect ervan uitoefende door PBP2a van MRSA negatief te reguleren, waardoor de resistentie ervan werd verminderd. Wang et al. ontdekte dat [42], wanneer trans-kaneelaldehyde werd gecombineerd met acht antibiotica, de dosering van antibiotica twee tot zestien keer kon worden verlaagd. Toen de effecten van transkaneelaldehyde op het mecA-transcriptiegen en PBP2a van MRSA werden geanalyseerd met RT-PCR en Western-blot, werd gevonden dat zowel de gentranscriptie als de eiwitniveaus aanzienlijk werden beïnvloed, wat aangeeft dat het belangrijkste mechanisme ervan het verminderen van de concentratie was. productie van PBP2a. Vankwani et al. bevestigde het remmende effect van Moringa-stamschors en ampicilline op -lactamase door jodiumontkleuring, en bevestigde het blokkerende effect op PBP2a-expressie door Western-blot-resultaten, en herstelde de gevoeligheid van MRSA voor -lactam-antibiotica [43].
4 Samenvatting en vooruitzichten
Door het irrationele gebruik of zelfs misbruik van antibiotica wordt bacteriële resistentie steeds ernstiger, wat de gezondheid van mens en vee ernstig bedreigt. Plantenextracten, zoals terpenen, alkaloïden, flavonoïden, enz., waarvan momenteel wordt gemeld dat ze antibacteriële activiteit hebben, hebben een goede antibacteriële activiteit, verminderen de bacteriële resistentie, vertragen of zelfs omkeren bacteriële resistentie, maar als ze alleen worden gebruikt, is de antibacteriële werkingsduur lang , de dosering is groot en bevindt zich nog in de beginfase van onderzoek. Om bacteriële infecties beter te voorkomen en onder controle te houden en de werkzaamheid te verbeteren, moet het gecombineerde toepassingsonderzoek met antibiotica worden versterkt, de dosering van plantenextracten en antibiotica worden verlaagd, en moeten de toxische bijwerkingen veroorzaakt door het grootschalige gebruik van medicijnen worden bestreden. verminderen, de gevoeligheid van bacteriën voor antibiotica moet worden verminderd en het ontstaan van resistente stammen moet worden vertraagd door de bacteriële antibioticaresistentie te verminderen.
Plantenextracten verhogen de gevoeligheid van bacteriën voor antibiotica door de activiteit van antibiotische hydrolyse/modificatie-enzymen te remmen, antibiotische doelwitten te wijzigen, de effluxpomp-efflux te remmen, de membraanpermeabiliteit te vergroten en biofilms te remmen/op te ruimen, wat een haalbare strategie oplevert voor het verminderen van bacteriële resistentie. Hoewel de combinatie van plantenextracten en antibiotica in veel huidige onderzoeken uitstekende synergetische antibacteriële effecten heeft laten zien, is het in daaropvolgende onderzoeken er niet in geslaagd het gewenste antibacteriële effect te bereiken, wat vaak verband houdt met een overmatig vertrouwen op in vitro experimentele onderzoeken en dierexperimentele modellen. Daarom blijft een diepgaande verkenning van het in vivo antibacteriële mechanisme van plantenextracten, in combinatie met meerdere klinische stamtesten, de focus van toekomstig onderzoek, om nieuwe en effectieve combinatiemedicijnen te screenen en te ontwikkelen om de huidige tekortkomingen van het gecombineerde gebruik te overwinnen. van plantenextracten en antibiotica.
Referenties
[1] ZHUO H, ZHANG X, LI M, ZHANG Q, et al. Antibacteriële en ontstekingsremmende eigenschappen van een nieuw antimicrobieel peptide afgeleid van
LL-37[J]. Antibiotica (Bazel),2022,11(6):754.
[2] HUANG Z, YUAN T, CHEN J, et al. Neuroprotectieve en antioxiderende activiteiten van verschillende polariteitsdelen van de extracten van de Ginkgo
bilobablad en Zingiber officinale wortelstok uit Yongzhou [J]. Grenzen in de chemie, 7 september 2022; 10: 984495.
[3] ZON L, TANG Z, WANG M, et al. Onderzoek naar antimicrobiële ingrediënten in Psoralea corylifolia L.-zaad en gerelateerd mechanisme tegen
methicilline-resistente Staphylococcus aureus. [J]Moleculen,2022,27(20):6952.
[4] ISLAM MA, AKHTAR Z, HASSAN MZ, et al. Patroon van antibiotica-uitgifte bij apotheken volgens de WHO-toegang, horloge, reserve
(AWaRe) classificatie in Bangladesh[J]. Antibiotica (Bazel),2022,11(2):247.
[5] CHOI SR, BRITIGAN BE, NARAYANASAMY P. Op ijzer-/heemmetabolisme gerichte gallium (III) nanodeeltjes zijn actief tegen extracellulaire
en intracellulaire Pseudomonas aeruginosa en Acinetobacter baumannii[J]. Antimicrobiële middelen en chemotherapie,2019,63(4):e02643-18.
[6] MCINNES RS, MCCALLUM GE, LAMBERTE LE, et al. Horizontale overdracht van antibioticaresistentiegenen in de menselijke darm
microbioom[J]. Huidige mening in de microbiologie, 2020,53:35-43.
[7] SUBRAMANIAM G, GIRISH M. Antibioticaresistentie - Een oorzaak voor het opnieuw optreden van infecties [J]. Indiaas tijdschrift van
Kindergeneeskunde,2020,87(11):937-944.
[8] ROCHA DC, DA SILVA ROCHA C, TAVARES DS, et al. Veterinaire antibiotica en plantenfysiologie: een overzicht[J]. De wetenschap van de
Totale omgeving,2021,767:144902.
[9] LI Z, LI M, ZHANG Z, et al. Antibiotica in aquatische milieus van China: een overzicht en meta-analyse [J]. Ecotoxicologie en milieu
Veiligheid,2020,199:110668.
[10] LIU XH, LU SY, GUO W, et al. Antibiotica in het aquatisch milieu: een overzicht van meren, China [J]. De wetenschap van het totaal
Milieu,627, 1195-1208.
[11] SUN Y, ZHANG M, OU Z, et al. Binnenmicrobioom, microbiële en plantaardige metabolieten, chemische verbindingen en astmasymptomen bij junioren
middelbare scholieren: een multicenter associatiestudie in Maleisië [J]. Europees Respiratoir Tijdschrift,2022,60(5):2200260.
[12] TAN Z, DENG J, YE Q, et al. De antibacteriële activiteit van natuurlijk afgeleide flavonoïden[J]. Actuele onderwerpen in de geneeskunde
Scheikunde,2022,22(12):1009-1019.
[13] KART D, REÇBER T, NEMUTLU E, et al. Subremmende concentraties van ciprofloxacine alleen en combinaties met plantenextracten
verbindingen tegen P. aeruginosa biofilms en hun effecten op het metabolomische profiel van P. aeruginosa biofilms[J]. Antibiotica
(Bazel).2021,10(4):414
