Investigación sobre el potencial antibacteriano de las hierbas medicinales chinas basado en el sistema de detección de quórum de Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas aeruginosa (PA) está asociada a diversas infecciones. Estudios recientes han descubierto que la resistencia de PA se potencia a través del quorum sensing durante el tratamiento antibiótico. En los últimos años, debido al uso generalizado de antibióticos, PA ha desarrollado resistencia a múltiples antibióticos, lo que dificulta significativamente el tratamiento de las infecciones clínicas por PA. La búsqueda de nuevos fármacos para suprimir la AP resistente a los antibióticos se ha convertido en un problema mundial urgente. Dados los abundantes recursos de medicina tradicional china en nuestra región, este proyecto considera partir de la medicina tradicional china y dirigirse a proteínas clave implicadas en la detección de quórum. Utilizando el método de acoplamiento molecular, buscar moléculas ligando con alta afinidad por los sitios activos en la biblioteca de compuestos de la medicina tradicional china. Utilizando pruebas antibacterianas para validar los resultados del cribado virtual, pretendemos identificar hierbas medicinales chinas que puedan inhibir la resistencia a los AP en la práctica clínica, en combinación con antibióticos.
La detección del quórum (QS) es un sistema de comunicación intercelular que coordina la expresión de la virulencia en las poblaciones bacterianas. El mecanismo consta de cinco puntos: (1) sobreexpresión de genes de bombas de eflujo; (2) enzimas inactivadoras hidrolizan fármacos; (3) formación de biopelículas; (4) mutación de dianas; (5) disminución de la permeabilidad de la membrana externa.
El sistema de detección de quórum de PA incluye al menos cuatro subsistemas: La señal de quinolona de Pseudomonas (PQS), la señal integrada de detección de quórum (IQS) y los sistemas LAS y RHL. Por lo tanto, en comparación con los antibióticos tradicionales, los inhibidores de la detección de quórum (IQS) pueden reducir la toxicidad de PA, disminuir la resistencia a los fármacos, evitar la sepsis y mejorar la sensibilidad del tratamiento antibiótico.

El problema de la resistencia a los AP es cada vez más grave, lo que plantea importantes retos a la eficacia terapéutica de los antibióticos en la práctica clínica. El sistema QS está ampliamente presente en diversas bacterias, especialmente las PA, y presenta una regulación en cascada entre sistemas, regulando la patogenicidad y la resistencia a fármacos de las bacterias. En comparación con los antibióticos tradicionales, las QSI pueden inhibir el sistema QS de las bacterias diana a concentraciones adecuadas sin afectar al crecimiento bacteriano normal, reduciendo la virulencia bacteriana e inhibiendo la propagación de toxinas bacterianas. Las cinco proteínas utilizadas en este artículo corresponden a diferentes proteínas de vía. Entre ellas, 5EOE es una proteína de tipo BEL-1 que puede producir enzimas inactivadoras para descomponer el anillo β - lactámico, lo que conduce a la inactivación de este tipo de antibiótico; 4HEF es un complejo hidrolasa de cefalosporina perteneciente al subsistema LAS de detección de quórum. Inhibe la serina β - lactasa mediante la formación de un complejo enzimático de unión covalente similar a la β - lactasa, lo que proporciona una base estructural para su rendimiento inhibitorio de amplio espectro; 4ZZL es un mutante de MexR-R21W, que es un inhibidor del operador de la bomba de eflujo multidroga MexAB OprM en Pseudomonas aeruginosa. La mutación que daña la unión al ADN provoca resistencia a múltiples fármacos. 4NR0 es una enoil ACP reductasa producida para PA, que desempeña un papel importante en la síntesis del factor de virulencia 3-oxo-C12HSL. 3H78 es un complejo compuesto por una enzima biosintética mutante de quinolona de pseudomonas y orto aminobenzoato, que es un catalizador importante para la biosíntesis en la bacteria. La inhibición de este complejo puede reducir la producción de factores de virulencia en el sistema PQS y disminuir la resistencia a los medicamentos.
En los últimos años, los estudios han demostrado que algunos fármacos clínicos de uso común también tienen actividad QSIs. Se ha observado que la aspirina, como fármaco antipirético y analgésico tradicional, no afecta al crecimiento de la EQ a una concentración de 6mg/mL, al tiempo que ejerce cierto efecto inhibidor sobre los factores de virulencia de la EQ, como la elastasa y la piocianina. El insecticida cloranfenicol puede inhibir la producción de factores de virulencia de PA y la formación de biopelículas. Además, algunos fármacos sintetizados artificialmente también poseen las propiedades de las QSI. Por ejemplo, un derivado sintético basado en la furanona (5Z) -4-bromo-5- (bromometileno) -3-butil-2- (5H) - furanona), la furanona C-30, puede inhibir la expresión de bombas de eflujo y factores de virulencia, aumentando la sensibilidad de la biopelícula de PA a los antibióticos. Pero hasta ahora, casi todos estos estudios se han quedado en el campo del laboratorio, y su actividad clínica aún necesita más investigación.
Este artículo utiliza el software MOE para examinar virtualmente los ingredientes activos de 2733 hierbas medicinales chinas comunes, y obtiene 7 hierbas medicinales chinas que pueden tener efectos inhibitorios sobre las cepas resistentes a los fármacos: gallnut, raíz de ramio, uña de pezuña de oveja, carbón de leña madre, perla de hoja, pino de agua y peonía silvestre de flores múltiples. Posteriormente, se llevó a cabo la validación antibacteriana pertinente, y los resultados fueron coherentes con los cálculos de acoplamiento molecular, lo que indica que este cribado tiene un cierto grado de racionalidad. El método de cribado virtual por ordenador utilizado en este estudio tiene las características de bajo coste y alta eficacia. La combinación de cálculos en experimentos farmacológicos tradicionales puede conducir a una investigación más eficiente. Sin embargo, cabe mencionar que algunos medicamentos chinos tradicionales no se han obtenido en el cribado virtual, pero han mostrado actividad antibacteriana en el cribado real (como Yanfumu, Xiqingguo, Hezi, etc.), lo que indica que este método es todavía relativamente rudimentario, con desviaciones y omisiones, y necesita ser mejorado. En una fase posterior, se utilizará la simulación de dinámica molecular para analizar cuestiones científicas importantes, como la movilidad del sistema y el mecanismo de inhibición.
En cuanto a las hierbas chinas seleccionadas en este artículo, Chen et al. observaron que, en determinadas circunstancias, las castañas de Indias tienen un cierto efecto de limpieza de la biopelícula de AF, llegando incluso a limpiarla por completo; Song et al. descubrieron que el extracto de la hierba medicinal china Carbón vegetal tiene un cierto efecto inhibidor sobre el crecimiento de AF, y su concentración inhibitoria mínima es de 15,63mg/mL; Pandey et al. descubrieron mediante experimentos antibacterianos in vitro que los extractos del escarabajo de casco de oveja (hojas, corteza del tallo y flores) tienen un cierto efecto antibacteriano sobre el AF.
Otro propósito de este artículo es ofrecer respuestas clínicas a las infecciones por AP resistentes a los antibióticos. Actualmente estamos colaborando con departamentos clínicos para seleccionar varias medicinas tradicionales chinas, que se decoctarán y combinarán con amoxicilina, cefotaxima y levofloxacino para observar sus efectos terapéuticos y lograr algunos avances. Sin embargo, los profesionales de la medicina clínica china han informado de que se necesitan fórmulas de medicina tradicional china más potentes para lograr un mejor pronóstico. Aunque la mayoría de los compuestos se encuentran todavía en la fase de investigación de la actividad biológica o de investigación preclínica, y hay relativamente pocos compuestos que entren en la fase de ensayo clínico, seguirá habiendo mucha incertidumbre en el futuro. Sin embargo, estos compuestos con diferentes mecanismos de acción proporcionan una valiosa experiencia e ideas de investigación a los investigadores, haciendo posible la aparición de nuevos fármacos antibacterianos. Los QSI tienen buenas perspectivas de aplicación, y los QSI de los que se tiene noticia son aún limitados. Para resolver el problema de la resistencia bacteriana en medicina, es necesario estudiar QSI seguras y eficaces que sean realmente aptas para el uso humano.