Влияние 19 экстрактов традиционной китайской медицины на рост и биопленку морского патогенного Vibrio alginolyticus

Vibrio - это вид бактерий, широко распространенный во всем мире, а вспышки и эпидемии вибриоза, вызванные им, не только наносят огромный экономический ущерб морской аквакультуре, но и представляют серьезную угрозу для здоровья человека. Vibrio alginolyticus - это галофильная грамотрицательная короткопалочковая бактерия, принадлежащая к роду Vibrio семейства Vibrionaceae. Это самый распространенный морской вибрион, который широко распространен в морской воде и эстуариях по всему миру. Это распространенный морской патоген, который может вызывать массовую гибель морской рыбы, креветок и моллюсков. В естественной среде обитания бактерии рода Vibrio почти всегда образуют самозащитные биопленки, которые не только облегчают сопротивление бактерий внешнему давлению окружающей среды, но и служат идеальной платформой для их более легкого вторжения и заражения других организмов.
Бактериальная биопленка - это структурное бактериальное сообщество, состоящее из внеклеточного матрикса (включая внеклеточные полисахариды, белки и эДНК), выделяемого бактериальными сообществами для инкапсуляции себя. Его образование позволяет бактериям противостоять иммунной системе хозяина и уничтожающему действию антибиотиков, что приводит к высокой устойчивости к антибиотикам и затрудняет лечение инфекций. В настоящее время профилактика и лечение бактериальных биопленок стали одним из приоритетных направлений исследований. Однако из-за особенностей бактериальных биопленок они обладают высокой лекарственной устойчивостью. Чтобы кардинально уничтожить бактерии, лекарства должны не только оказывать бактерицидное действие на бактерии, но и быть способными проходить через биопленку, не блокируясь и не нейтрализуясь ею. Однако в настоящее время существует мало препаратов, способных достичь такого эффекта. В ответ на эту проблему традиционные методы лечения и применение антибиотиков все больше ограничиваются. Поэтому очень важно изучить и найти новые и устойчивые методы борьбы с ростом и инфекцией Vibrio alginolyticus. Среди них широкий интерес вызвал потенциал традиционной китайской медицины. Китай - страна с богатыми ресурсами традиционной китайской медицины, которая имеет долгую историю использования, четкие источники и эффекты. Она обладает уникальными преимуществами в области скрининга и исследования антибактериальных препаратов. По сравнению с синтетическими антибиотиками, активные ингредиенты, извлеченные из традиционной китайской медицины, содержат большое количество химических компонентов малых молекул с уникальными и разнообразными структурными типами, которые обладают большим терапевтическим потенциалом и минимальными побочными эффектами. Таким образом, это открывает широкие возможности для поиска новых механизмов действия противобиопленочных препаратов. В данном исследовании в качестве объектов изучения выбраны 19 препаратов традиционной китайской медицины, которые экстрагировались различными растворителями для изучения влияния их экстрактов на рост и формирование биопленки морского Vibrio alginolyticus, что дает рекомендации по разработке препаратов традиционной китайской медицины против формирования биопленки.

Бактерии, находящиеся в состоянии биопленки, не только обладают значительно повышенной устойчивостью к антибиотикам, но и усиливают свою патогенную способность. Поэтому традиционное лечение антибиотиками бактериальных биопленочных инфекций значительно ограничено. В настоящее время профилактика и борьба с бактериальными биопленками стала одним из приоритетных направлений исследований. Многочисленные исследования показали, что растительные экстракты и их активные ингредиенты обладают способностью противостоять бактериальным биопленочным инфекциям, а также имеют такие преимущества, как низкая стоимость, простота обработки, хорошие антибактериальные свойства и меньшая восприимчивость к бактериальной резистентности. Поэтому поиск подходящих растительных экстрактов и их активных ингредиентов станет эффективной стратегией профилактики и лечения бактериальных биопленочных инфекций.
В данном исследовании были отобраны 19 традиционных китайских лекарств и экстрагированы с помощью различных растворителей для изучения влияния их экстрактов на рост и образование биопленки морского Vibrio alginolyticus. Результаты показали, что различные растворители 19 традиционных китайских лекарств проявляли различную антибактериальную активность против Vibrio alginolyticus, среди которых 12 водных экстрактов традиционных китайских лекарств обладали антибактериальной активностью, 17 этанольных экстрактов традиционных китайских лекарств обладали антибактериальной активностью, а 15 этилацетатных экстрактов традиционных китайских лекарств обладали антибактериальной активностью. Среди различных растворителей 19 видов экстрактов традиционных китайских лекарственных средств большинство экстрактов способствовало образованию биопленки Vibrio alginolyticus, в то время как экстракт духов Gongding, этанольный экстракт Paris polyphylla и Anemarrhena asphodeloides, этилацетатный экстракт мирта и Forsythia suspensa значительно подавляли образование биопленки Vibrio alginolyticus.
Сиринга - это высушенные цветочные почки рода Сиринга семейства Миртовые, широко используемые в качестве пряности и лекарственного растения. Чен и др. использовали метод отвара в кипящей воде для изучения антибактериального эффекта 100 китайских растительных лекарств на Vibrio alginolyticus. Результаты показали, что после корректировки pH препарата до нейтрального значения мужская гвоздика может эффективно ингибировать и убивать Vibrio alginolyticus, при этом значение MIC составляет 125 мг/мл. В данном исследовании использовался метод экстракции через рефлюкс и различные растворители для извлечения лекарственных средств. Результаты показали, что все три экстракта Eucommia ulmoides, полученные с помощью растворителей, обладают значительным антибактериальным действием. МИК водного экстракта достигал 50 мг/мл, а эффект экстракции активных ингредиентов препарата был значительно улучшен. Более того, экстракт Eucommia ulmoides, полученный с помощью органического растворителя, обладал более сильной антибактериальной активностью. МИК этанольного и этилацетатного экстракта достигала 1,6 мг/мл и 3,1 мг/мл, соответственно. Предполагается, что это тесно связано с химическими свойствами содержащихся в нем антибактериальных ингредиентов. Сиринга богата эвгенолом, ацетил-эвгенолом, эвгенолом, метилсалицилатом, метил-н-пентилкетоном и бензальдегидом, среди которых эвгенол является наиболее важным антибактериальным компонентом. Таким образом, по сравнению с водным экстрактом сиринги, экстракт органического растворителя обладает более высокой антибактериальной активностью. Кроме того, экстракт духов Gongding также показал значительное ингибирующее действие на образование биопленки Vibrio alginolyticus, а экстракт духов Gongding и этилацетат по-прежнему оказывали значительное ингибирующее действие на образование биопленки Vibrio alginolyticus при низкой рабочей концентрации (0,8 мг/мл). Таким образом, как в качестве антибактериального средства, так и в качестве препарата против биопленки, сиринга имеет высокую потребительскую ценность.
Чонглоу - это общий термин для растений семейства Liliaceae, принадлежащих к роду Chonglou. В настоящее время выделено и идентифицировано 241 соединение, такое как стероидные сапонины, пентациклические тритерпеноиды, стерины, флавоноиды, полисахариды, алкалоиды и т.д., которые обладают анальгетической, кровоостанавливающей, противоопухолевой, антибактериальной и другой активностью. Среди них 136 стероидных сапонинов, которые являются основными действующими веществами Чонглоу. Исследование показало, что этанольный и этилацетатный экстракты Чонглоу обладают сильной антибактериальной активностью с МИК 12,5 мг/мл. Этанольный экстракт оказывает значительное ингибирующее действие на образование биопленки Vibrio alginolyticus, в то время как водный экстракт не обладает ни антибактериальной, ни антибиопленочной активностью. Это объясняется тем, что основное действующее вещество Чонглоу - стероидные сапонины - нерастворимо в воде и легко растворяется в органических растворителях, таких как метанол, этанол, хлороформ и эфир. Поэтому этаноловый экстракт обладает лучшим антибактериальным и антибиопленочным действием.
Активные ингредиенты, эффективность и токсичность традиционной китайской медицины изменяются после обработки. Чжиму - это высушенное корневище растения семейства лилейных Чжиму, которое в основном содержит такие активные ингредиенты, как стероидные сапонины, флавоноиды, полисахариды, лигнаны, органические кислоты и бензофеноны. Среди них стероидные сапонины являются наиболее биологически активными ингредиентами в Чжиму. Бай и др. провели сравнительное исследование изменений в содержании сапонинов, флавоноидов и полисахаридов в Ganoderma lucidum до и после обработки. Результаты показали, что после обжарки с солью содержание различных мономерных сапонинов, мангиферина и полисахаридов в Ganoderma lucidum увеличилось; После обжаривания на спирту увеличилось содержание сапонинов I, AIII, мангиферина, неомангиферина, изомангиферина и полисахаридных компонентов в Anemarrhena chinensis; После обжаривания с перемешиванием увеличилось содержание сарсапогенина, сапонинов I из Anemarrhena chinensis, мангиферина и полисахаридных компонентов. В данном исследовании сравнивалось и анализировалось влияние различных экстрактов Ganoderma lucidum и трех продуктов их переработки - соленой Ganoderma lucidum, винной Ganoderma lucidum и обжаренной с перемешиванием Ganoderma lucidum - на рост и формирование биопленки Vibrio alginolyticus. Результаты показали, что антибактериальная активность варьировалась в зависимости от методов обработки, но влияние на формирование биопленки Vibrio alginolyticus было схожим. Предполагается, что изменения в его активности тесно связаны с изменениями в химическом составе Ganoderma lucidum после обработки, но необходимы дальнейшие исследования соответствующей связи между его активностью и химическим составом.
Исследования растительных экстрактов и их активных компонентов показали широкие перспективы применения в области антибактериальной биопленки. Разработка антибактериальных биопленочных препаратов имеет важное справочное значение для профилактики и лечения заболеваний водных животных, вызываемых патогенными Vibrio. В следующем исследовании мы определим активные ингредиенты экстрактов традиционной китайской медицины и проанализируем механизмы их ингибирования образования патогенных биопленок Vibrio, чтобы разработать безопасные и эффективные антибактериальные препараты для биопленок.