Pseudomonas aeruginosa quorum sensing sistemine dayalı potansiyel antibakteriyel Çin bitkisel ilaç taraması üzerine araştırma
Pseudomonas aeruginosa (PA) çeşitli enfeksiyonlarla ilişkilidir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, antibiyotik tedavisi sırasında çekirdek algılama yoluyla PA'ya karşı direncin arttığını ortaya koymuştur. Son yıllarda, antibiyotiklerin yaygın kullanımı nedeniyle, PA birden fazla antibiyotiğe karşı direnç geliştirmiş ve klinik PA enfeksiyonlarının tedavisini önemli ölçüde zorlaştırmıştır. İlaca dirençli PA'yı baskılamak için yeni ilaçlar aramak acil bir küresel sorun haline gelmiştir. Bölgemizdeki geleneksel Çin tıbbının bol kaynakları göz önüne alındığında, bu proje geleneksel Çin tıbbından başlamayı ve quorum sensing'de yer alan anahtar proteinleri hedeflemeyi düşünmektedir. Moleküler yerleştirme yöntemi kullanılarak, geleneksel Çin tıbbı bileşik kütüphanesindeki aktif bölgeler için yüksek afiniteye sahip ligand molekülleri aranacaktır. Sanal taramanın sonuçlarını doğrulamak için antibakteriyel testler kullanarak, antibiyotiklerle kombinasyon halinde klinik uygulamada PA direncini engelleyebilecek Çin bitkisel ilaçlarını tanımlamayı amaçlıyoruz.
Quorum sensing (QS), bakteri popülasyonlarında virülans ifadesini koordine eden hücreler arası bir iletişim sistemidir. Mekanizma beş noktadan oluşur: (1) Efluks pompası genlerinin aşırı ekspresyonu; (2) İnaktive edici enzimlerin ilaçları hidrolize etmesi; (3) Biyofilm oluşumu; (4) Hedef mutasyonu; (5) Dış membran geçirgenliğinin azalması.
PA'nın quorum algılama sistemi en az dört alt sistem içerir: Pseudomonas kinolon sinyali (PQS), entegre quorum sensing sinyali (IQS) ve LAS ve RHL sistemleri. Bu nedenle, geleneksel antibiyotiklerle karşılaştırıldığında, quorum sensing inhibitörleri (QSI'ler) PA'nın toksisitesini azaltabilir, ilaç direncini azaltabilir, sepsisi önleyebilir ve antibiyotik tedavisinin hassasiyetini artırabilir.

Klinik uygulamada antibiyotiklerin terapötik etkinliği açısından önemli zorluklar teşkil eden PA direnci sorunu giderek daha ciddi bir hal almaktadır. QS sistemi, özellikle PA olmak üzere çeşitli bakterilerde yaygın olarak bulunur ve bakterilerin patojenitesini ve ilaç direncini düzenleyen sistemler arasında kademeli düzenleme sergiler. Geleneksel antibiyotiklerle karşılaştırıldığında, QSI'ler normal bakteriyel büyümeyi etkilemeden, bakteriyel virülansı azaltmadan ve bakteriyel toksinlerin yayılmasını engellemeden hedef bakterilerin QS sistemini uygun konsantrasyonlarda inhibe edebilir. Bu makalede kullanılan beş protein farklı yolak proteinlerine karşılık gelmektedir. Bunlar arasında 5EOE, β - laktam halkasını parçalamak için inaktive edici enzimler üretebilen ve bu tür antibiyotiklerin inaktivasyonuna yol açan BEL-1 tipi bir proteindir; 4HEF, quorum sensing LAS alt sistemine ait bir sefalosporin hidrolaz kompleksidir. Serin β - laktazı, β - laktaza benzer bir kovalent bağlayıcı enzim kompleksi oluşturarak inhibe eder ve geniş spektrumlu inhibitör performansı için yapısal bir temel sağlar; 4ZZL, Pseudomonas aeruginosa'daki MexAB OprM çoklu ilaç akış pompası operatörünün bir inhibitörü olan MexR-R21W'nin bir mutantıdır. DNA bağlanma hasarı mutasyonu çoklu ilaç direncine yol açar. 4NR0, PA için üretilen ve virülans faktörü 3-okso-C12HSL sentezinde önemli bir rol oynayan bir enoil ACP redüktazdır. 3H78, kinolon pseudomonas'ın sinyal biyosentetik enzim mutantı ve bakteride biyosentez için önemli bir katalizör olan orto aminobenzoattan oluşan bir komplekstir. Bu kompleksin inhibe edilmesi, PQS sistemindeki virülans faktörlerinin üretimini azaltabilir ve ilaç direncini düşürebilir.
Son yıllarda yapılan çalışmalar, yaygın olarak kullanılan bazı klinik ilaçların da QSIs aktivitesine sahip olduğunu göstermiştir. Geleneksel bir ateş düşürücü ve analjezik ilaç olan aspirinin 6 mg/mL konsantrasyonda PA'nın büyümesini etkilemediği, aynı zamanda elastaz ve piyosiyanin gibi QS virülans faktörleri üzerinde belirli bir inhibitör etki gösterdiği bulunmuştur. İnsektisit kloramfenikol, PA virülans faktörlerinin üretimini ve biyofilm oluşumunu engelleyebilir. Buna ek olarak, bazı yapay olarak sentezlenmiş ilaçlar da QSI'lerin özelliklerine sahiptir. Örneğin, furanon (5Z)-4-bromo-5- (bromometilen)-3-butil-2- (5H)- furanon), furanon C-30'a dayanan sentetik bir türev, efluks pompalarının ve virülans faktörlerinin ekspresyonunu inhibe ederek PA biyofilminin antibiyotiklere duyarlılığını artırabilir. Ancak şimdiye kadar, bu çalışmaların neredeyse tamamı laboratuvar alanında kalmıştır ve klinik aktiviteleri hala daha fazla araştırmaya ihtiyaç duymaktadır.
Bu makale, 2733 yaygın Çin bitkisel ilacının aktif bileşenlerini sanal olarak taramak için MOE yazılımını kullanmakta ve ilaca dirençli suşlar üzerinde inhibitör etkileri olabilecek 7 Çin bitkisel ilacını elde etmektedir: safran, rami kökü, koyun toynağı tırnağı, ateş kömürü anası, yaprak incisi, su çamı ve çok çiçekli yabani şakayık. Daha sonra, ilgili antibakteriyel doğrulama yapılmıştır ve sonuçlar moleküler yerleştirme hesaplamalarıyla tutarlıdır, bu da bu taramanın belirli bir derecede rasyonelliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada kullanılan bilgisayar sanal tarama yöntemi düşük maliyet ve yüksek verimlilik özelliklerine sahiptir. Geleneksel farmakolojik deneylerde hesaplamaların birleştirilmesi daha verimli araştırmalara yol açabilir. Bununla birlikte, bazı geleneksel Çin ilaçlarının sanal hesaplamada elde edilmediğini, ancak gerçek taramada antibakteriyel aktivite gösterdiğini (Yanfumu, Xiqingguo, Hezi, vb.) belirtmek gerekir; bu, bu yöntemin hala nispeten ham olduğunu, sapmalar ve eksiklikler olduğunu ve iyileştirilmesi gerektiğini gösterir. Daha sonraki aşamada, sistemin hareketliliği ve inhibisyon mekanizması gibi önemli bilimsel konuları analiz etmek için moleküler dinamik simülasyonu kullanılacaktır.
Bu makalede seçilen Çin bitkileri ile ilgili olarak Chen ve arkadaşları, belirli koşullar altında safranın PA biyofilmi üzerinde belirli bir temizleme etkisine sahip olduğunu, hatta tamamen temizlediğini gözlemlemiştir; Song ve arkadaşları, Çin şifalı bitkisi Charcoal ekstraktının PA büyümesi üzerinde belirli bir inhibitör etkiye sahip olduğunu ve minimum inhibitör konsantrasyonunun 15.63 mg / mL olduğunu bulmuştur; Pandey ve arkadaşları, in vitro antibakteriyel deneyler yoluyla koyun toynak böceği ekstraktlarının (yapraklar, gövde kabuğu ve çiçekler) PA üzerinde belirli bir antibakteriyel etkiye sahip olduğunu bulmuştur.
Bu makalenin bir diğer amacı da antibiyotiğe dirençli PA enfeksiyonlarına klinik yanıtlar sağlamaktır. Halihazırda, terapötik etkilerini gözlemlemek ve bazı ilerlemeler kaydetmek için amoksisilin, sefotaksim ve levofloksasin ile kaynatılacak ve birleştirilecek çeşitli geleneksel Çin ilaçlarını seçmek için klinik departmanlarla işbirliği yapıyoruz. Bununla birlikte, klinik Çin tıbbı uygulayıcıları daha iyi prognoz elde etmek için daha güçlü geleneksel Çin tıbbı formüllerine ihtiyaç duyulduğu yönünde geri bildirimde bulunmuşlardır. Bileşiklerin çoğu hala biyolojik aktivite araştırması veya preklinik araştırma aşamasında olmasına ve klinik deneme aşamasına giren nispeten az sayıda bileşik olmasına rağmen, gelecekte hala çok fazla belirsizlik olacaktır. Bununla birlikte, farklı etki mekanizmalarına sahip bu bileşikler araştırmacılar için değerli deneyim ve araştırma fikirleri sağlayarak yeni antibakteriyel ilaçların ortaya çıkmasını mümkün kılmaktadır. QSI'lerin iyi uygulama beklentileri vardır ve bildirilen QSI'ler hala sınırlıdır. Tıpta bakteriyel direnç sorununu çözmek için insan kullanımına gerçekten uygun olan güvenli ve verimli QSI'lerin çalışılması gerekmektedir.