Studie \u00fcber die Wirkung von Extrakten der traditionellen chinesischen Medizin auf den Biofilm von Staphylococcus aureus
\nDer bakterielle Biofilm (BF) ist eine spezielle funktionelle Struktur, die von Bakterien gebildet wird, um sich an die nat\u00fcrliche Umgebung anzupassen und sich w\u00e4hrend des Wachstumsprozesses allm\u00e4hlich an die Oberfl\u00e4che von lebenden oder nicht lebenden Organismen anzuheften. Es handelt sich um eine bakterielle Gemeinschaft, die aus Bakterienzellen und den von den Bakterien selbst abgesonderten wasserhaltigen Polymersubstraten besteht. Die Bildung von BF ist gleichbedeutend mit einer wirksamen Barriere gegen eine Invasion von au\u00dfen, die es den Bakterien erm\u00f6glichen kann, dem Immunsystem des Wirts und der abt\u00f6tenden Wirkung von Antibiotika zu widerstehen, wodurch sie eine Resistenz gegen Antibiotika entwickeln (10-1000-mal h\u00f6her als im planktonischen Zustand), was die Beseitigung von Infektionen erschwert und zu einer wichtigen potenziellen Quelle f\u00fcr schwer zu behandelnde Infektionen wird. Die Verwendung herk\u00f6mmlicher Antibiotika zur Behandlung von bakteriellen Biofilm-Infektionen ist daher nur sehr eingeschr\u00e4nkt wirksam.
\nStaphylococcus aureus ist ein h\u00e4ufig vorkommender, durch Lebensmittel \u00fcbertragener Krankheitserreger, der in der nat\u00fcrlichen Umwelt weit verbreitet ist. Ein wichtiges Merkmal von Staphylococcus aureus ist die F\u00e4higkeit, an der Infektionsstelle Biofilme zu bilden, was die Behandlung von durch diese St\u00e4mme verursachten Infektionen erschwert. Um Staphylococcus aureus im Zustand des Biofilms zu behandeln, m\u00fcssen h\u00f6here Konzentrationen von Antibiotika eingesetzt werden, aber ein \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Einsatz von Antibiotika kann zur Entwicklung von Arzneimittelresistenzen f\u00fchren und das Auftreten von synergistischen bakteriellen Infektionen verursachen. In den letzten Jahren wurde \u00fcber einige neue Strategien zur Bek\u00e4mpfung von Biofilminfektionen berichtet, darunter Density-Sensing-System-Quencher und Antibiotika-Kombinationen von Density-Sensing-System-Quenchern, aber diese Methoden sind noch nicht f\u00fcr den Einsatz zugelassen. Daher ist die Suche nach nat\u00fcrlichen antibakteriellen Wirkstoffen aus der Natur, die die Biofilmbildung hemmen k\u00f6nnen, zu einer wichtigen Entscheidung geworden.
\nDie Weltgesundheitsorganisation geht davon aus, dass 25% der modernen Arzneimittel weltweit direkt oder indirekt mit Heilpflanzen in Verbindung stehen, wobei 94 der 162 von 1981 bis 2019 zugelassenen antimikrobiellen Arzneimittel aus Naturprodukten gewonnen werden. Heilpflanzen sind eine der wichtigsten Quellen f\u00fcr bioaktive Molek\u00fcle, aber das Screening von antimikrobiellen Wirkstoffen gegen Biofilme aus Heilpflanzen befindet sich noch in der Anfangsphase. Gegenw\u00e4rtig wird international berichtet, dass Extrakte aus Heilpflanzen wie Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis und Curcuma longa den Biofilm von Staphylococcus aureus hemmen. Die traditionelle chinesische Medizin zeichnet sich durch mehrere Komponenten, mehrere Angriffspunkte und mehrere Wirkungen aus und ist nicht anf\u00e4llig f\u00fcr die Entwicklung von Arzneimittelresistenzen, weshalb sie gute Aussichten auf eine Anwendung in der antibakteriellen Therapie hat. Gegenw\u00e4rtig gibt es auch einige Berichte \u00fcber die Hemmung des Biofilms von Staphylococcus aureus durch chinesische Kr\u00e4utermedizin: Wang et al. fanden heraus, dass der Extrakt aus der \u00e4u\u00dferen Samenschale von Ginkgo biloba die Bildung des Biofilms von Staphylococcus aureus konzentrationsabh\u00e4ngig hemmt; Li et al. fanden heraus, dass das traditionelle chinesische Arzneimittel Hezi die Bildung von Biofilmen bei Staphylococcus aureus signifikant hemmen kann und auch gute antibakterielle Wirkungen hat; Liao et al. fanden heraus, dass der w\u00e4ssrige Extrakt von Houttuynia cordata die Bildung von Biofilmen bei Staphylococcus aureus wirksam hemmen kann. Daher sind Heilpflanzen eine wichtige Quelle f\u00fcr die Erforschung von Biofilm-Inhibitoren f\u00fcr Krankheitserreger. Die meisten Forschungsarbeiten zu diesen Heilpflanzen basieren jedoch auf der Analyse ihrer Biofilmfunktion unter der Pr\u00e4misse ihrer antibakteriellen Aktivit\u00e4t. Dies kann die Beurteilung der Testergebnisse aufgrund der antibakteriellen Wirkung der Extrakte beeintr\u00e4chtigen oder das Screening von Pflanzenextrakten verpassen, die keine antibakterielle, aber eine biofilmhemmende Wirkung haben. Daher wurden in dieser Studie 16 lokale charakteristische chinesische Heilkr\u00e4uter wie Rhabarber als Forschungsobjekte ausgew\u00e4hlt, die Auswirkungen verschiedener L\u00f6sungsmittelextrakte auf das Wachstum von Staphylococcus aureus analysiert und auf dieser Grundlage Extrakte mit subinhibitorischer Konzentration ausgew\u00e4hlt, um ihre Auswirkungen auf die Biofilmbildung zu analysieren, mit dem Ziel, Leitlinien f\u00fcr die Forschung und Arzneimittelentwicklung der traditionellen chinesischen Medizin gegen die Biofilmbildung bereitzustellen.<\/p>\n
Antibiotika sind derzeit die wichtigste Strategie zur Behandlung von Infektionen mit Staphylococcus aureus. Die Bildung eines Biofilms von Staphylococcus aureus verst\u00e4rkt jedoch dessen Resistenz gegen Antibiotika und verringert somit die Wirksamkeit von Antibiotika. Die Hemmung oder Beseitigung der Biofilmbildung vor dem Einsatz von Antibiotika wird daher die Wirksamkeit von Antibiotika erheblich verbessern. Dies ist auch ein wirksamer Weg, um bakterielle Resistenzen und chronische Infektionen, die durch Biofilmbildung verursacht werden, in der klinischen Praxis zu l\u00f6sen. In diesem Experiment wurden 16 traditionelle chinesische Heilkr\u00e4uter ausgew\u00e4hlt, um ihre antibakterielle Aktivit\u00e4t zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten Extrakte eine antibakterielle Wirkung gegen Staphylococcus aureus hatten, w\u00e4hrend Longgu Feng keine antibakterielle Wirkung gegen Staphylococcus aureus hatte, was mit den experimentellen Ergebnissen anderer Forscher \u00fcbereinstimmt. Longgu Feng ist der Stamm der Cyatheaceae-Pflanze Cyathea, die haupts\u00e4chlich chemische Komponenten wie Terpene, Flavonoide, Phenols\u00e4uren und Steroide enth\u00e4lt. Derzeit hat man herausgefunden, dass sie verschiedene pharmakologische Aktivit\u00e4ten hat, wie z.B. das Vertreiben von Wind und Feuchtigkeit, die F\u00f6rderung der Blutzirkulation und das Aufl\u00f6sen von Blutstau, die Beseitigung von Hitze und Entgiftung sowie Anti-Tumor-Effekte. Obwohl die antibakterielle Wirkung von Longgu Feng auf Staphylococcus aureus nicht signifikant ist, gibt es noch Potenzial f\u00fcr die Erforschung anderer bioaktiver Funktionen. Viele aus Pflanzen gewonnene Extrakte haben eine antibakterielle Wirkung gegen Staphylococcus aureus, aber die Zusammensetzung der Extrakte ist komplex und das Ziel der Wirkung ist unklar. Daher ist es noch ein weiter Weg bis zum vollst\u00e4ndigen Ersatz von Antibiotika durch die traditionelle chinesische Medizin.<\/p>\n
Es gibt mehrere Mechanismen der Arzneimittelresistenz bei Staphylococcus aureus, von denen das Problem der durch Biofilmbildung verursachten Arzneimittelresistenz immer mehr Aufmerksamkeit erh\u00e4lt. Gegenw\u00e4rtig werden Forschungsarbeiten durchgef\u00fchrt, um das Ph\u00e4nomen der durch Biofilmbildung verursachten Resistenz pathogener Bakterien zu kontrollieren, indem die Biofilmbildung durch chemische oder biologische Methoden entfernt oder gehemmt wird. Insbesondere die Entwicklung von Arzneimitteln der traditionellen chinesischen Medizin gegen den Biofilm von Staphylococcus aureus wurde zur wirksamen Verringerung seiner Resistenz eingesetzt, insbesondere verschiedene Arten von Flavonoiden, die das Wachstum und die Biofilmbildung von Staphylococcus aureus hemmen. In diesem Experiment wurde festgestellt, dass die Wasser- und Alkoholextrakte von Rhabarber, Polygonum cuspidatum, Qianghuo, Ligustrum lucidum, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis und Pfefferminze alle eine signifikante hemmende Wirkung auf den Biofilm von Staphylococcus aureus haben. Eine Literaturrecherche \u00fcber die Inhaltsstoffe der oben genannten Kr\u00e4uter ergab, dass Rhabarber, Polygonum cuspidatum, Ligustrum lucidum, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis und Pfefferminze alle Flavonoide enthalten. Ob die in ihnen enthaltenen Flavonoide mit ihrer Hemmung der Bildung von Staphylococcus aureus-Biofilmen zusammenh\u00e4ngen, muss jedoch in weiteren Experimenten noch \u00fcberpr\u00fcft werden. Dar\u00fcber hinaus wurde in der Forschung berichtet, dass Rhabarber und Polygonum cuspidatum eine gro\u00dfe Menge der Anthrachinonsubstanz Emodin enthalten, und Xiang et al. haben auch best\u00e4tigt, dass Aloe vera die Anthrachinonsubstanz Emodin enth\u00e4lt und die Bildung des Biofilms von Staphylococcus aureus hemmt. Daher wird spekuliert, dass die Hemmung des Biofilms von Staphylococcus aureus durch Rhabarber- und Polygonum cuspidatum-Extrakte in diesem Experiment mit ihrem Vorhandensein der Anthrachinonsubstanz Emodin zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnte.<\/p>\n
Derzeit haben pflanzliche Wirkstoffe ein gro\u00dfes Potenzial, in bakterielle Biofilme einzugreifen, da herk\u00f6mmliche Antibiotika nur schwer in bakterielle Biofilme eindringen k\u00f6nnen und anf\u00e4llig f\u00fcr R\u00fcckst\u00e4nde und Resistenzprobleme sind. Daher ist es schwierig, bakterielle Biofilminfektionen allein mit pflanzlichen Wirkstoffen zu bek\u00e4mpfen. Die Verwendung r\u00fcckstandsarmer und wenig toxischer pflanzlicher Wirkstoffe zusammen mit Antibiotika kann jedoch die Menge der eingesetzten Medikamente wirksam reduzieren, ihre toxischen Nebenwirkungen verringern und die F\u00e4higkeit der Medikamente, in bakterielle Biofilme einzudringen, verbessern. Dey et al. fanden heraus, dass die Kombination von Naringin mit Tetracyclin und Ciprofloxacin die F\u00e4higkeit dieser beiden Antibiotika zur Hemmung der Biofilmbildung bei Pseudomonas aeruginosa verbessern kann. Yan et al. fanden heraus, dass die Kombination von Thymol und Benzylpenicillin die hemmende und aufl\u00f6sende Wirkung auf den Biofilm von Staphylococcus aureus deutlich verst\u00e4rken kann. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen auch Extrakte aus der traditionellen chinesischen Medizin zu Nanoformulierungen verarbeitet werden, da herk\u00f6mmliche Antibiotika nur schwer in hochstrukturierte, reife Biofilme eindringen k\u00f6nnen. Aus pflanzlichen Wirkstoffen k\u00f6nnen jedoch Nano-Inhibitoren hergestellt werden, die es den Medikamenten erm\u00f6glichen, in bakterielle Biofilme einzudringen und ihre therapeutische Wirkung zu entfalten. So kann Nano-Berberin beispielsweise die Bildung von Biofilmen von Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus hemmen, ihre reifen Biofilme aufl\u00f6sen und die Expression von Genen f\u00fcr Virulenzfaktoren, die mit ihren Biofilmen zusammenh\u00e4ngen, verringern. Die Kombination von pflanzlichen Wirkstoffen mit anderen Arzneimitteln zur Behandlung von Biofilminfektionen k\u00f6nnte also gute Ergebnisse erzielen und wichtige Anwendungsm\u00f6glichkeiten bieten.<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus kann auch die Extraktionsmethode der traditionellen chinesischen Medizin die Ergebnisse von Experimenten zur Arzneimittelaktivit\u00e4t beeinflussen. Chu et al. verwendeten f\u00fcnf verschiedene Extraktionsmethoden, um die Wirkstoffe der traditionellen chinesischen Medizin Luo Xianzi zu extrahieren, und stellten fest, dass das durch Wasserextraktion gewonnene Produkt die st\u00e4rkste antibakterielle Aktivit\u00e4t aufwies. Zhang et al. verwendeten Wasserextraktion, Alkoholextraktion und superkritisches CO2 zur Extraktion der Wirkstoffe von Schisandra chinensis. Sie stellten fest, dass die antibakterielle Aktivit\u00e4t des durch Alkoholextraktion gewonnenen Wirkstoffs deutlich h\u00f6her war als die der beiden anderen L\u00f6sungsmittelextrakte. Iqbal et al. stellten fest, dass die Methanol-, n-Hexan-, Ethylacetat-, n-Butanol- und Wasserextrakte von Araceae unterschiedliche antibakterielle Wirkungen auf die getesteten Krankheitserreger haben. Die Analyse der Zusammensetzung der Inhaltsstoffe ergab signifikante Unterschiede in der Art und H\u00e4ufigkeit der Komponenten in diesen verschiedenen L\u00f6sungsmittelextrakten. Zhang et al. verwendeten 7 verschiedene L\u00f6sungsmittel zur Extraktion der Angelikawurzel und fanden signifikante Unterschiede in der biologischen Aktivit\u00e4t und der Zusammensetzung der Bestandteile der Extrakte aus verschiedenen L\u00f6sungsmitteln. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Art und die Menge der Bestandteile in Pflanzenextrakten, die mit verschiedenen L\u00f6sungsmitteln extrahiert wurden, unterschiedlich sein k\u00f6nnen. In diesem Versuch wurden Wasser und Ethanol als L\u00f6sungsmittel verwendet, um Wirkstoffe aus der traditionellen chinesischen Medizin zu extrahieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wasserextrakte von vier Drogen, n\u00e4mlich Tie Lingxian, Pixian Grass, Feng Wei Grass und Jing Jie, eine f\u00f6rdernde Wirkung auf die Bildung von Staphylococcus aureus Biofilm hatten, w\u00e4hrend ihre Alkoholextrakte eine hemmende Wirkung auf die Bildung von Staphylococcus aureus Biofilm hatten. Es wird spekuliert, dass der Grund daf\u00fcr in der unterschiedlichen Zusammensetzung und H\u00e4ufigkeit der mit den beiden verschiedenen Extraktionsmethoden extrahierten Substanzen liegen k\u00f6nnte, was zu unterschiedlichen Wirkungen auf die Bildung von Staphylococcus aureus-Biofilm f\u00fchrt. Diese Entdeckung gibt uns einige Hinweise darauf, dass Substanzen, die Biofilme hemmen, und Substanzen, die Biofilme f\u00f6rdern, mit unterschiedlichen L\u00f6sungsmitteln extrahiert werden k\u00f6nnen. Bei der k\u00fcnftigen Entwicklung von Hemmstoffen f\u00fcr Tielingxian, Pixian-Gras, Ph\u00f6nix-Schwanzgras und Schizonepeta tenuifolia sollte in Erw\u00e4gung gezogen werden, sie zun\u00e4chst mit Wasser zu extrahieren, um Verunreinigungen zu entfernen, und ihre Extrakte dann erneut mit Ethanol zu extrahieren. Die Ergebnisse dieses Experiments k\u00f6nnen daher einen Anhaltspunkt f\u00fcr die Entwicklung nat\u00fcrlicher Arzneimittel mit hemmender Wirkung auf den Biofilm von Staphylococcus aureus liefern und damit den Einsatz von Antibiotika verringern.
\nDie Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die meisten Extrakte aus diesen 16 chinesischen Heilkr\u00e4utern eine hemmende Wirkung auf den Biofilm von Staphylococcus aureus haben, aber einige Extrakte haben hohe Wirkkonzentrationen, wie die Wasserextrakte aus Qianghuo und Ligustrum lucidum mit Konzentrationen von \u00fcber 60 mg\/ml. Der tats\u00e4chliche Wert dieser hoch konzentrierten Extrakte ist nicht hoch, so dass bei der Entwicklung dieser Heilkr\u00e4uter Faktoren wie der Gehalt oder die Potenz der effektiven Wirkstoffe in ihren Extrakten umfassend ber\u00fccksichtigt werden m\u00fcssen. Gegenw\u00e4rtig befindet sich die Erforschung traditioneller chinesischer Medizin zur Behandlung von Biofilmen in China noch im Forschungsstadium, und die Untersuchung ihrer Wirkstoffe und Ziele ist noch nicht umfassend genug. In Zukunft m\u00fcssen wir auf der Grundlage des Screenings aktiver Heilpflanzen zur Behandlung von Biofilmen auch die Bestandteile ihrer Wirkstoffe identifizieren und ihre Ziele und Wirkmechanismen auf molekularbiologischer Ebene untersuchen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Study on the effect of traditional Chinese medicine extracts on the biofilm of Staphylococcus aureus Bacterial biofilm (BF) refers to a special functional structure formed by bacteria to adapt to the natural environment and gradually attach to the surface of living or non living organisms during the growth process. It is a bacterial community composed […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n