19 hagyományos kínai gyógyszerkivonat hatása a tengeri patogén Vibrio alginolyticus növekedésére és biofilmjére

A Vibrio egy világszerte széles körben elterjedt baktériumtípus, és az általa okozott vibriózis kitörései és járványai nemcsak hatalmas gazdasági veszteségeket okoznak a tengeri akvakultúra-iparnak, hanem komoly veszélyt jelentenek az emberi egészségre is. A Vibrio alginolyticus a Vibrionaceae család Vibrio nemzetségébe tartozó halofil Gram-negatív, rövid rúd alakú baktérium. Ez a legelterjedtebb tengeri Vibrio, és világszerte széles körben elterjedt a tengervízben és a torkolatokban. Gyakori tengeri kórokozó, amely a tengeri halak, garnélarákok és kagylók tömeges pusztulását okozhatja. A természetes élőhelyeken a Vibrio nemzetséghez tartozó baktériumok szinte mindig képesek önvédő biofilmeket képezni, amelyek nemcsak megkönnyítik a baktériumok számára, hogy ellenálljanak a külső környezeti nyomásnak, hanem ideális platformot is biztosítanak számukra ahhoz, hogy könnyebben behatoljanak más szervezetekbe és megfertőzzenek azokat.
A bakteriális biofilm egy olyan strukturális bakteriális közösség, amely extracelluláris mátrixból (beleértve az extracelluláris poliszacharidokat, fehérjéket és eDNS-t) áll, amelyet a baktériumközösségek választanak ki, hogy beburkolják magukat. Kialakulása lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy ellenálljanak a gazdaszervezet immunrendszerének és az antibiotikumok pusztító hatásának, ami az antibiotikumokkal szembeni nagyfokú ellenállást eredményez, és megnehezíti a fertőzések tisztítását. Jelenleg a bakteriális biofilmek megelőzése és kezelése a kutatás egyik fókuszpontjává vált. A bakteriális biofilmek jellemzői miatt azonban magas gyógyszerrezisztenciával rendelkeznek. A baktériumok alapvető felszámolásához a gyógyszereknek nemcsak baktériumölő hatással kell rendelkezniük a baktériumokra, hanem képesnek kell lenniük arra is, hogy áthatoljanak a biofilmen anélkül, hogy az blokkolná vagy semlegesítené őket. Jelenleg azonban kevés olyan gyógyszer létezik, amely képes ilyen hatást elérni. Erre a kihívásra válaszul a hagyományos kezelési módszerek és az antibiotikum-használat egyre inkább korlátozott. Ezért nagy jelentőséggel bír a Vibrio alginolyticus növekedésének és fertőzésének ellenőrzésére szolgáló új és fenntartható módszerek tanulmányozása és megtalálása. Ezek közül a hagyományos kínai orvoslásban rejlő lehetőségek széles körű érdeklődést váltottak ki. Kína olyan ország, amely bőséges forrásokkal rendelkezik a hagyományos kínai orvoslásban, amelynek hosszú története, egyértelmű forrásai és hatásai vannak. Egyedülálló erőforrás-előnyökkel rendelkezik az antibakteriális gyógyszerek szűrése és kutatása terén. A szintetikus antibiotikumokkal összehasonlítva a hagyományos kínai gyógyászatból kivont hatóanyagok nagyszámú kis molekulájú kémiai komponenst tartalmaznak, amelyek egyedi és változatos szerkezeti típusokkal rendelkeznek, és nagy terápiás potenciállal és minimális mellékhatásokkal. Ezért széles teret biztosít a biofilmellenes gyógyszerek új hatásmechanizmusainak megtalálására. Ez a tanulmány 19 hagyományos kínai gyógyszert választott ki kutatási tárgyként, és különböző oldószerekkel extrahálta őket, hogy megvizsgálja kivonataik hatását a tengeri Vibrio alginolyticus növekedésére és biofilmképződésére, útmutatást nyújtva a biofilmképződés elleni hagyományos kínai gyógyászati gyógyszerek fejlesztéséhez.

A biofilmes állapotban lévő baktériumok nemcsak az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciája javult jelentősen, hanem patogén képességük is erősebbé vált. Ezért a bakteriális biofilmes fertőzések hagyományos antibiotikumos kezelése nagymértékben korlátozott. Jelenleg a bakteriális biofilm megelőzése és ellenőrzése a kutatás egyik forró pontjává vált. Számos tanulmány kimutatta, hogy a növényi kivonatok és hatóanyagaik képesek ellenállni a bakteriális biofilm-fertőzéseknek, és előnyük az alacsony költség, a könnyű feldolgozás, a jó antibakteriális tulajdonságok és a bakteriális rezisztenciára való kisebb fogékonyság. Ezért a megfelelő növényi kivonatok és hatóanyagaik feltárása hatékony stratégiává válik a bakteriális biofilm-fertőzések megelőzésére és kezelésére.
Ebben a tanulmányban 19 hagyományos kínai gyógyszert választottak ki, és különböző oldószerekkel extrahálták őket, hogy megvizsgálják kivonataik hatását a tengeri Vibrio alginolyticus növekedésére és biofilmképződésére. Az eredmények azt mutatták, hogy 19 hagyományos kínai gyógyszer különböző oldószeres kivonatai különböző antibakteriális aktivitást mutattak a Vibrio alginolyticus ellen, amelyek közül 12 hagyományos kínai gyógyszer vizes kivonata antibakteriális aktivitással, 17 hagyományos kínai gyógyszer etanolos kivonata antibakteriális aktivitással, és 15 hagyományos kínai gyógyszer etil-acetát kivonata antibakteriális aktivitással rendelkezett. A 19 féle hagyományos kínai gyógyszer különböző oldószeres kivonatai közül a legtöbb kivonat elősegítette a Vibrio alginolyticus biofilmjének kialakulását, míg a Gongding parfümkivonat, a Paris polyphylla és az Anemarrhena asphodeloides etanolos kivonata, a mirtusz és a Forsythia suspensa etil-acetát kivonata jelentősen gátolta a Vibrio alginolyticus biofilmjének kialakulását.
A sziringa a mirtuszfélék családjába tartozó sziringa nemzetség szárított virágbimbója, amelyet széles körben használnak fűszer- és gyógynövényként. Chen és munkatársai forrásban lévő vízzel történő főzési módszert alkalmaztak 100 kínai gyógynövény antibakteriális hatásának vizsgálatára a Vibrio alginolyticusra. Az eredmények azt mutatták, hogy a gyógyszer pH-értékének semlegesre állítása után a férfigerezd hatékonyan gátolta és elpusztította a Vibrio alginolyticus-t, 125 mg/ml MIC-értékkel. Ez a tanulmány reflux extrakciós módszert és különböző oldószereket használt a hatóanyag-kivonáshoz. Az eredmények azt mutatták, hogy az Eucommia ulmoides mindhárom oldószeres kivonata jelentős antibakteriális hatással rendelkezett. A vizes kivonat MIC értéke elérte az 50mg/ml-t, és a hatóanyag hatóanyagok extrakciós hatása jelentősen javult. Ezenkívül a szerves oldószerrel kivont Eucommia ulmoides erősebb antibakteriális aktivitással rendelkezett. Az etanolos kivonat és az etil-acetátos kivonat MIC értéke elérte az 1,6 mg/ml-t, illetve a 3,1 mg/ml-t. Feltételezhető, hogy ez szorosan összefügg a benne lévő antibakteriális összetevők kémiai tulajdonságaival. A sziringa gazdag eugenolban, acetil-eugenolban, eugenolban, metil-szalicilátban, metil-n-pentil-ketonban és benzaldehidben, amelyek közül az eugenol a legfontosabb antibakteriális összetevő. Ezért a Syringa vizes kivonatához képest a szerves oldószeres kivonat nagyobb antibakteriális aktivitással rendelkezik. Ezenkívül a Gongding parfüm kivonata is jelentős gátló hatást mutatott a Vibrio alginolyticus biofilmképződésére, és a Gongding parfüm kivonata és az etil-acetát még alacsony munkakoncentrációban (0,8 mg/ml) is jelentős gátló hatással volt a Vibrio alginolyticus biofilmképződésére. Ezért mind antibakteriális hatóanyagként, mind biofilm-ellenes készítményként a Syringa nagy hasznosítási értékkel bír.
A Chonglou a Liliaceae családba tartozó, a Chonglou nemzetségbe tartozó növények általános megnevezése. Jelenleg 241 vegyületet izoláltak és azonosítottak, például szteroid szaponinokat, pentaciklusos triterpenoidokat, szterolokat, flavonoidokat, poliszacharidokat, alkaloidokat stb., amelyek fájdalomcsillapító, vérzéscsillapító, tumorellenes, antibakteriális és egyéb tevékenységet fejtettek ki. Ezek között 136 szteroid szaponin van, amelyek a Chonglou fő hatóanyagai. Ez a tanulmány megállapította, hogy a Chonglou etanolos és etil-acetát kivonata egyaránt erős antibakteriális aktivitással rendelkezik, 12,5 mg/ml MIC értékkel. Az etanolos kivonat jelentős gátló hatással van a Vibrio alginolyticus biofilmjének kialakulására, míg a vizes kivonatnak sem antibakteriális, sem biofilmellenes hatása nincs. Ennek oka, hogy a Chonglou fő hatóanyaga, a szteroid szaponinok vízben nem oldódnak, de könnyen oldódnak szerves oldószerekben, például metanolban, etanolban, kloroformban és éterben. Ezért az etanolos kivonat jobb antibakteriális és biofilm-ellenes hatással rendelkezik.
A hagyományos kínai orvoslás hatóanyagai, hatékonysága és toxicitása a feldolgozás után megváltozik. A Zhimu a liliomfélék családjába tartozó Zhimu növény szárított rizómája, amely főként olyan hatóanyagokat tartalmaz, mint a szteroid szaponinok, flavonoidok, poliszacharidok, lignánok, szerves savak és benzofenonok. Ezek közül a szteroid szaponinok a Zhimu biológiailag legaktívabb összetevői. Bai és munkatársai összehasonlító vizsgálatot végeztek a Ganoderma lucidum szaponin-, flavonoid- és poliszacharidtartalmának változásáról a feldolgozás előtt és után. Az eredmények azt mutatták, hogy a sós pörkölés után a Ganoderma lucidumban megnőtt a különböző monomer szaponinok, mangiferin és poliszacharidok tartalma; Alkoholos pörkölés után az Anemarrhena chinensisben megnőtt az I., AIII. szaponin, mangiferin, neomangiferin, izomangiferin és poliszacharid komponensek tartalma; kevert sütés után megnőtt a szarsapogenin, az Anemarrhena chinensisből származó I. szaponin, a mangiferin és a poliszacharid komponensek tartalma. Ez a tanulmány összehasonlította és elemezte a Ganoderma lucidum különböző oldószeres kivonatainak és három feldolgozott termékének, a sós Ganoderma lucidumnak, a boros Ganoderma lucidumnak és a kevergetve sült Ganoderma lucidumnak a hatását a Vibrio alginolyticus növekedésére és biofilmképződésére. Az eredmények azt mutatták, hogy az antibakteriális aktivitás a különböző feldolgozási módszerekkel változott, de a Vibrio alginolyticus biofilmképződésére gyakorolt hatások bizonyos hasonlóságokat mutattak. Feltételezhető, hogy az aktivitás változásai szorosan összefüggnek a Ganoderma lucidum kémiai összetételének feldolgozás utáni változásaival, de további kutatásokra van szükség az aktivitás és a kémiai összetétel közötti megfelelő összefüggésekkel kapcsolatban.
A növényi kivonatokkal és hatóanyagaikkal kapcsolatos kutatások széleskörű alkalmazási lehetőségeket mutattak az antibakteriális biofilmek területén. Az antibakteriális biofilmkészítmények kifejlesztésének fontos referenciális jelentősége van a patogén Vibrio által okozott víziállat-betegségek megelőzésében és kezelésében. A következő kutatás során azonosítjuk a hagyományos kínai gyógyászati kivonatok hatóanyagait, és elemezzük a patogén Vibrio biofilmek kialakulását gátló mechanizmusaikat a biztonságos és hatékony antibakteriális biofilmkészítmények kifejlesztése érdekében.