Forskningsframsteg för de antibakteriella effekterna mellan växtextrakt och antibiotika Ⅱ

3 Synergistisk antibakteriell mekanism av växtextrakt och antibiotika

Växtextrakt kan öka bakteriers känslighet för antibiotika genom att hämma aktiviteten hos antibiotikahydrolys/modifieringsenzymer, modifiera antibiotikamål, hämma effluxpumpens utflöde, öka membranpermeabiliteten och hämma/rensa biofilmer.

NATURLIG TERAPI VÄXTEXTRAKTER CISTANCHE FÖRFÖRBÄTTRA ANTIBIOTIKA

Supporttjänst från Wecistanche

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

3.1 Hämning av antibiotisk hydrolys/modifieringsenzymaktivitet

-laktamas kan hydrolysera och förstöra penicillin-, cefalosporin- och karbapenemantibiotika, och är den främsta orsaken till antibiotikainaktivering, vilket ökar bakteriell resistens mot -laktamantibiotika[28]. Växtextrakt återställer bakteriell känslighet för antibiotika genom att hämma -laktamasaktivitet. Teng et al. fann[29] att teaflavin-3,3'-digallat (TFDG) och -laktamantibiotika har en synergistisk antibakteriell effekt på MRSA, och identifierade den hämmande mekanismen för TFDG på -laktamas genom simulering av molekylär dynamik. Det visade sig att TFDG binder till Gln 242 och Ser 369 och därigenom hämmar hydrolysaktiviteten av -laktamas och gör MRSA känsligt för -laktamantibiotika igen. Karumathil et al. studerade effekterna av trans-cinnamaldehyd (TC) och eugenol (EG) i kombination med 7 -laktamantibiotika på multiresistenta Acinetobacter baumannii och fann att TC och EG i kombination med antibiotika kan öka Acinetobacter baumanniis känslighet för alla antibiotika. Samtidigt, enligt RT-qPCR-resultat, nedreglerade TC och EG uttrycket av de flesta -laktam-antibiotikaresistensrelaterade gener, särskilt blaP och adeAB. Det visades att TC och EG kontrollerar infektionen av multiresistent Acinetobacter genom att hämma -laktamasaktivitet[30]. Dessutom kan garvsyra, epigallokatekingallat[31], myricetin[32], eterisk pepparolja[33], etc. hämma -laktamasaktivitet in vitro och förbättra antibiotikans antibakteriella aktivitet.

3.2 Inhibering av effluxpumpens utflöde

Effluxpumpar (EP) är viktiga komponenter i plasmamembranet hos alla bakterier. De känner igen och pumpar ut antibiotika ur cellen innan antibiotikan når det avsedda målet, vilket minskar det intracellulära läkemedelsinnehållet och utvecklar därmed resistens mot antibiotika. Växter har sekundära metaboliter med olika kemiska strukturer och olika farmakologiska egenskaper. Många studier på extrakt av medicinalväxter har visat att det finns molekyler som kan blockera utflödespumpar i Gram-negativa och Gram-positiva bakterier och återställa effekten av antibiotika, så att antibiotikan ackumuleras till en viss koncentration i bakterierna för att uppnå en bakteriedödande effekt. effekt. När genistein och genistein användes i kombination med norfloxacin, var den transkriptionella expressionsnivån av NorA signifikant nedreglerad, och MIC-värdet för norfloxacin reducerades med 4 gånger, vilket förstärkte den antibakteriella aktiviteten av kinolonantibiotika mot MRSA [16]. DA et al. fann att eterisk pepparolja kan återställa den antibakteriella aktiviteten hos tetracyklin och ciprofloxacin mot multiresistenta Staphylococcus aureus. Fluorescensemissionsspektrumet bekräftade att den antibakteriella mekanismen var att peppar eterisk olja hämmade aktiviteten hos NorA och MepA effluxpumpar[33]. När biflavonoiderna extraherade från de inhemska arterna i östra Amazonas i Brasilien användes i kombination med norfloxacin, kunde de hämma effluxgener som QacA/B, Tetk och MsrA från Staphylococcus aureus, och MIC-värdet för norfloxacin reducerades med 8 gånger[34]. Dwivedi et al. visade att vinblastin avsevärt kan minska dosen av tetracyklin och streptomycin för multiresistenta kliniska isolat (KG-P2), och även kan minska cellviabiliteten. Det spekuleras att mekanismen för vinblastins resistensreversering kan bero på hämningen av effluxpumpar [35].

3.3 Hämning eller avlägsnande av biofilmer

Biofilm är ett mikrobiellt samhälle fäst vid biologiska och icke-biologiska ytor. Bildandet av biofilm är en komplex process i flera steg som involverar omvandlingen av bakterier från en frisimmande planktonform till en fast form av biofilmbildning. Det omfattar huvudsakligen fyra huvudsteg: fästning till ytan av föremål, spridning, bildande av mikrokolonier och mognad till strukturerade och resistenta mikrobiella samhällen [36]. Bildandet av biofilmer bidrar till utvecklingen av antibiotikaresistens, vilket är huvudorsaken till att bakterieinfektioner är svåra att kontrollera. Växtextrakt kan hämma bildningen av biofilmer från olika bakterier och ha en destruktiv effekt på befintliga biofilmer, främja penetrationen av antibiotika och därigenom vända bakteriell resistens. Kart et al. fann att [13] den lägsta biofilmhämmande koncentrationen av ciprofloxacin i kombination med curcumin, baicalein och fraxinoyl kan reduceras med 30 till 60 gånger jämfört med enbart ciprofloxacin, vilket indikerar att växtextrakt kan användas i kombination med antibiotika för att hämma eller eliminera biofilmer. I studien av Bahari et al. [37], när azitromycin och gentamicin användes i kombination med curcumin, minskade biofilmbildningen av Pseudomonas aeruginosa signifikant och den hämmande effekten var koncentrationsberoende. Dessutom visade kombinationen av 1/4 MIC (64 µg/ml) azitromycin och 1/4 MIC (32 µg/ml) curcumin den största hämmande effekten på tillväxten av biofilmer.

3.4 Öka membranpermeabiliteten

Vissa bakterier nedreglerar återfyllningen av porproteiner eller andra selektiva proteinkanaler, vilket resulterar i minskad cellmembranpermeabilitet för antibiotika och minskat läkemedelsinträde i bakterieceller, vilket utvecklar antibiotikaresistens. Växtextrakt binder till lipiderna i bakteriecellsmembranen och förstör cellväggsstrukturen, vilket leder till integritetsskada, vilket förbättrar cellmembranets permeabilitet och intracellulärt antibiotikainnehåll, cellinnehållsförlust och celldöd[38]. Apinundecha et al. observerade effekterna av kombinerad användning av ingefära och kloxacillin på MRSA med svepelektronmikroskopi och transmissionselektronmikroskopi[39]. När den kombinerade användningen inträffade, uppträdde bucklor, sprickor, vesikelstrukturer och uppenbar cellys på ytan av MRSA-celler. Läckaget av MRSA-cellväggar, cellmembran och cellinnehåll förändrades, och mängden antibiotika som kom in i cellen ökade, vilket visade en signifikant synergistisk antibakteriell effekt. Dessutom kan växtextrakt också förbättra cellmembranpermeabiliteten hos gramnegativa bakterier. Qu et al. fann att den kombinerade användningen av tetracyklin och quercetin också hade en destruktiv effekt på integriteten hos Escherichia coli-cellmembranet, vilket ökade dess permeabilitet, ökade nivåerna av -galaktosidas och alkaliskt fosfatas, ökade det extracellulära ATP-innehållet och ökade tetracyklinupptaget, därigenom. hämmar tillväxten av Escherichia coli och gör multiresistent Escherichia coli känslig för tetracyklin igen [15]. När baicalein användes i kombination med doxycyklin ökade fluorescensintensiteten hos propidiumjodid (PI) och 1-N-fenylnaftylamin (NPN) och det extracellulära innehållet av -galaktosidas och ATP. Studier har bekräftat att den kombinerade användningen av de två läkemedlen kan hämma bindningen av Mg2+ till lipid A för att förstöra cellmembranet hos gramnegativa bakterier, och därigenom synergistiskt hämma tillväxten av gramnegativa bakterier och minska deras läkemedel. motstånd [40].

3.5 Antibiotisk målmodifiering

Den selektiva toxiciteten hos många antibiotika mot bakterier beror på deras höga affinitet och specificitet för bakteriella mål. Efter bindning till målet hämmas motsvarande cellfunktion, vilket påverkar bakterietillväxt eller till och med död. En av nyckeldeterminanterna för bakteriell resistens mot antibiotika är den strukturella förändringen eller modifieringen av antibiotikamålet. Penicillinbindande protein 2a (PBP2a) är ett enzym som katalyserar tvärbindningsreaktionen mellan två intilliggande peptidstammar under peptidoglykanbiosyntes, vilket kan minska den antibakteriella aktiviteten hos -laktamantibiotika och därmed inducera antibiotikaresistens. Växtextrakt kan öka bakteriernas affinitet för -laktamantibiotika genom att hämma PBP2a, vilket gör dem känsliga för antibiotika igen. Chang et al. fann att kombinationen av tremazon och lågdos oxacillin minskade uttrycket av mecA och utövade sin antibakteriella effekt genom att negativt reglera PBP2a av MRSA, och därigenom minska dess motståndskraft. Wang et al. fann att [42], när trans-cinnamaldehyd kombinerades med åtta antibiotika, kunde dosen av antibiotika minskas med 2 till 16 gånger. När effekterna av trans-cinnamaldehyd på mecA-transkriptionsgenen och PBP2a från MRSA analyserades med RT-PCR och Western-blot, fann man att både gentranskription och proteinnivåer påverkades signifikant, vilket indikerar att dess huvudsakliga mekanism var att minska produktion av PBP2a. Vankwani et al. bekräftade den hämmande effekten av Moringa stambark och ampicillin på -laktamas genom jodavfärgning, och bekräftade den blockerande effekten på PBP2a-uttryck genom Western-blot-resultat och återställde känsligheten hos MRSA för -laktamantibiotika [43].

4 Sammanfattning och Outlook

På grund av irrationell användning eller till och med missbruk av antibiotika blir bakteriell resistens allt allvarligare, vilket allvarligt hotar människors och boskaps hälsa. Växtextrakt, såsom terpener, alkaloider, flavonoider, etc., som för närvarande rapporteras ha antibakteriell aktivitet, har god antibakteriell aktivitet, minskar bakteriell resistens, fördröjer eller till och med omvänd bakteriell resistens, men när de används ensamma är den antibakteriella effektperioden lång , dosen är stor, och den är fortfarande i ett tidigt skede av forskning. För att bättre förebygga och kontrollera bakterieinfektioner och förbättra effektiviteten bör den kombinerade tillämpningsforskningen med antibiotika stärkas, doseringen av växtextrakt och antibiotika bör minskas, de toxiska biverkningarna som orsakas av storskalig användning av läkemedel bör minskas. minskas, bör bakteriers känslighet för antibiotika minskas, och genereringen av resistenta stammar bör bromsas genom att minska bakteriell antibiotikaresistens.

Växtextrakt förbättrar bakteriers känslighet för antibiotika genom att hämma aktiviteten hos antibiotikahydrolys/modifieringsenzymer, modifiera antibiotikamål, hämma effluxpumpens utflöde, öka membranpermeabiliteten och hämma/rensa biofilmer, vilket ger en genomförbar strategi för att minska bakteriell resistens. Även om kombinationen av växtextrakt och antibiotika har visat enastående synergistiska antibakteriella effekter i många aktuella studier, har den misslyckats med att uppnå den önskade antibakteriella effekten i efterföljande studier, vilket ofta är relaterat till övertilltro till in vitro experimentella studier och djurexperimentella modeller. Därför förblir en djupgående utforskning av den in vivo antibakteriella mekanismen av växtextrakt och kombinerad med flera kliniska stamtester i fokus för framtida forskning, för att screena och utveckla nya och effektiva kombinationsläkemedelsregimer för att övervinna de nuvarande defekterna av den kombinerade användningen av växtextrakt och antibiotika.

Referenser

[1] ZHUO H, ZHANG X, LI M, ZHANG Q, et al. Antibakteriella och antiinflammatoriska egenskaper hos en ny antimikrobiell peptid som härrör från

LL-37[J]. Antibiotics (Basel), 2022,11(6):754.

[2] HUANG Z, YUAN T, CHEN J, et al. Neuroprotektiva och antioxiderande aktiviteter av olika polaritetsdelar av extrakten av ginkgo

biloba blad och Zingiber officinale rhizom från Yongzhou[J]. Frontiers in Chemistry, 2022 7 sep;10:984495.

[3] SUN L, TANG Z, WANG M, et al. Utforskning av antimikrobiella ingredienser i Psoralea corylifolia L.-frö och relaterad mekanism mot

meticillinresistenta Staphylococcus aureus. [J]Molecules, 2022,27(20):6952.

[4] ISLAM MA, AKHTAR Z, HASSAN MZ, et al. Mönster för antibiotikadispensering på apotek enligt WHO access, watch, reserve

(AWaRe) klassificering i Bangladesh[J]. Antibiotika (Basel), 2022,11(2):247.

[5] CHOI SR, BRITIGAN BE, NARAYANASAMY P. Gallium(III)-nanopartiklar riktade mot järn/hemmetabolism är aktiva mot extracellulära

och intracellulär Pseudomonas aeruginosa och Acinetobacter baumannii[J]. Antimikrobiella medel och kemoterapi, 2019,63(4):e02643-18.

[6] MCINNES RS, MCCALLUM GE, LAMBERTE LE, et al. Horisontell överföring av antibiotikaresistensgener i människans tarm

mikrobiom [J]. Current Opinion in Microbiology,2020,53:35-43.

[7] SUBRAMANIAM G, GIRISH M. Antibiotikaresistens-En orsak till återuppkomst av infektioner[J]. Indian Journal of

Pediatrik,2020,87(11):937-944.

[8] ROCHA DC, DA SILVA ROCHA C, TAVARES DS, et al. Veterinär antibiotika och växtfysiologi: En översikt[J]. Vetenskapen om

Total miljö,2021,767:144902.

[9] LI Z, LI M, ZHANG Z, et al. Antibiotika i vattenmiljöer i Kina: En översyn och metaanalys [J]. Ekotoxikologi och miljö

Säkerhet,2020,199:110668.

[10] LIU XH, LU SY, GUO W, et al. Antibiotika i vattenmiljöer: en genomgång av sjöar, Kina[J]. Vetenskapen om det totala

Miljö,627, 1195-1208.

[11] SUN Y, ZHANG M, OU Z, et al. Inomhusmikrobiom, mikrobiella och växtmetaboliter, kemiska föreningar och astmasymtom hos juniorer

gymnasieelever: en multicenterföreningsstudie i Malaysia[J]. European Respiratory Journal,2022,60(5):2200260.

[12] TAN Z, DENG J, YE Q, et al. Den antibakteriella aktiviteten av naturligt härledda flavonoider[J]. Aktuella ämnen inom medicin

Kemi,2022,22(12):1009-1019.

[13] KART D, REÇBER T, NEMUTLU E, et al. Sub-hämmande koncentrationer av enbart ciprofloxacin och kombinationer med växtbaserade

föreningar mot P. aeruginosa biofilmer och deras effekter på den metabolomiska profilen av P. aeruginosa biofilmer[J].Antibiotika

(Basel).2021,10(4):414