Geleneksel Çin tıbbı ekstrelerinin Staphylococcus aureus biyofilmi üzerindeki etkisi üzerine çalışma
Bakteriyel biyofilm (BF), bakterilerin doğal ortama uyum sağlamak için oluşturduğu ve büyüme sürecinde canlı veya cansız organizmaların yüzeyine kademeli olarak tutunan özel bir işlevsel yapıyı ifade eder. Bakteri hücrelerinden ve bakterilerin kendileri tarafından salgılanan su içeren polimerik substratlardan oluşan bir bakteri topluluğudur. BF oluşumu, bakterilerin konakçı bağışıklık sistemine ve antibiyotiklerin öldürücü etkisine direnmesini sağlayabilen, böylece antibiyotiklere karşı direnç geliştiren (planktonik duruma göre 10-1000 kat daha yüksek), enfeksiyonların temizlenmesini zorlaştıran ve günümüzde tedavisi zor enfeksiyonların önemli bir potansiyel kaynağı haline gelen dış istilaya karşı etkili bir bariyere eşdeğerdir. Bu nedenle, bakteriyel biyofilm enfeksiyonlarını tedavi etmek için sadece geleneksel antibiyotiklerin kullanılması etkinliği büyük ölçüde azaltacaktır.
Staphylococcus aureus, doğal ortamlarda yaygın olarak bulunan gıda kaynaklı bir patojendir. Staphylococcus aureus'un önemli bir özelliği, enfeksiyon bölgesinde biyofilm oluşturma yeteneğidir ve bu suşların neden olduğu enfeksiyonların tedavisini daha zor hale getirir. Biyofilm halindeki Staphylococcus aureus'u tedavi etmek için daha yüksek konsantrasyonlarda antibiyotik kullanılmalıdır, ancak aşırı antibiyotik kullanımı ilaç direnci gelişimine yol açabilir ve sinerjik bakteriyel enfeksiyonların ortaya çıkmasına neden olabilir. Son yıllarda, yoğunluk algılama sistemi söndürücüleri ve antibiyotik kombinasyonu yoğunluk algılama sistemi söndürücüleri dahil olmak üzere biyofilm enfeksiyonlarını ele almak için bazı yeni stratejiler bildirilmiştir, ancak bu yöntemler kullanım için onaylanmamıştır. Bu nedenle, doğadan biyofilm oluşumunu engelleyebilecek doğal antibakteriyel ajanlar bulmak önemli bir seçenek haline gelmiştir.
Dünya Sağlık Örgütü, dünya çapında modern ilaçların 25%'sinin doğrudan veya dolaylı olarak tıbbi bitkilerle ilişkili olduğunu ve 1981'den 2019'a kadar onaylanan 162 antimikrobiyal ilaçtan 94'ünün doğal ürünlerden elde edildiğini öngörmektedir. Tıbbi bitkiler biyoaktif moleküllerin ana kaynaklarından biridir, ancak tıbbi bitkilerden biyofilmlere karşı antimikrobiyal ajanların taranması hala erken aşamalarındadır. Şu anda, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis ve Curcuma longa gibi tıbbi bitkilerden elde edilen özütlerin Staphylococcus aureus biyofilmini inhibe etmede aktivite gösterdiği uluslararası alanda rapor edilmiştir. Geleneksel Çin tıbbı çoklu bileşen, çoklu hedef ve çoklu etki özelliklerine sahiptir ve ilaç direnci geliştirmeye eğilimli değildir, bu nedenle antibakteriyel tedavide iyi uygulama olanaklarına sahiptir. Şu anda, Staphylococcus aureus biyofilminin Çin bitkisel ilaçları tarafından inhibisyonuna ilişkin bazı raporlar da bulunmaktadır: Wang ve arkadaşları Ginkgo biloba dış tohum kabuğu özütünün Staphylococcus aureus biyofilm oluşumunu konsantrasyona bağlı bir şekilde inhibe ettiğini; Li ve arkadaşları geleneksel Çin ilacı Hezi'nin Staphylococcus aureus'ta biyofilm oluşumunu önemli ölçüde inhibe edebildiğini ve ayrıca iyi antibakteriyel etkilere sahip olduğunu; Liao ve arkadaşları Houttuynia cordata'nın sulu özütünün Staphylococcus aureus'ta biyofilm oluşumunu etkili bir şekilde inhibe edebildiğini bulmuştur. Bu nedenle, tıbbi bitkiler patojen biyofilm inhibitörlerinin araştırılması için önemli bir kaynaktır. Bununla birlikte, bu şifalı bitkiler üzerine yapılan araştırmaların çoğu, antibakteriyel aktiviteleri öncülüğünde biyofilm işlevlerini analiz etmeye dayanmaktadır. Bu durum, ekstraktların antibakteriyel etkisi nedeniyle test sonuçlarının değerlendirilmesine müdahale edebilir veya antibakteriyel aktiviteye sahip olmayan ancak biyofilm inhibe edici aktiviteye sahip bitki ekstraktlarının taranmasını kaçırabilir. Bu nedenle, bu çalışma araştırma nesnesi olarak ravent gibi 16 yerel karakteristik Çin şifalı bitkisini seçmiş, farklı çözücü özütlerinin Staphylococcus aureus'un büyümesi üzerindeki etkilerini analiz etmiş ve buna dayanarak, biyofilm oluşumu üzerindeki etkilerini analiz etmek için alt inhibitör konsantrasyon özütlerini seçerek, geleneksel Çin tıbbı anti biyofilm oluşumunun araştırılması ve ilaç geliştirilmesi için rehberlik sağlamayı amaçlamıştır.

Antibiyotikler şu anda Staphylococcus aureus enfeksiyonu ile ilgili vakaların tedavisinde ana stratejidir. Ancak, Staphylococcus aureus biyofilminin oluşumu antibiyotiklere karşı direnci artırarak antibiyotiklerin etkinliğini azaltmaktadır. Bu nedenle, antibiyotik kullanmadan önce biyofilm oluşumunu engellemek veya ortadan kaldırmak antibiyotiklerin etkinliğini büyük ölçüde artıracaktır. Bu aynı zamanda klinik uygulamada biyofilm oluşumunun neden olduğu bakteriyel direnci ve kronik enfeksiyonları çözmenin etkili bir yoludur. Bu deneyde, antibakteriyel aktivitelerini incelemek için 16 geleneksel Çin şifalı bitkisi seçilmiştir. Sonuçlar, ekstraktların çoğunun Staphylococcus aureus'a karşı antibakteriyel aktiviteye sahip olduğunu, Longgu Feng'in ise Staphylococcus aureus'a karşı antibakteriyel aktiviteye sahip olmadığını göstermiştir ki bu da diğer araştırmacıların deneysel sonuçlarıyla tutarlıdır. Longgu Feng, esas olarak terpenler, flavonoidler, fenolik asitler ve steroidler gibi kimyasal bileşenler içeren Cyatheaceae bitkisi Cyathea'nın gövdesidir; Şu anda, rüzgar ve rutubeti dağıtma, kan dolaşımını teşvik etme ve kan stazını dağıtma, ısıyı temizleme ve detoksifiye etme gibi çeşitli farmakolojik aktivitelerin yanı sıra anti-tümör etkilerine sahip olduğu bulunmuştur. Longgu Feng'in Staphylococcus aureus üzerindeki antibakteriyel etkisi önemli olmasa da, diğer biyoaktif işlevleri keşfetmek için hala potansiyel vardır. Birçok bitki türevi özüt Staphylococcus aureus'a karşı antibakteriyel aktiviteye sahiptir, ancak özütlerin bileşimi karmaşıktır ve etki hedefi belirsizdir. Bu nedenle, antibiyotiklerin geleneksel Çin tıbbı ile tamamen değiştirilmesi için hala uzun bir yol vardır.

Staphylococcus aureus'ta birden fazla ilaç direnci mekanizması vardır ve bunların arasında biyofilm oluşumunun neden olduğu ilaç direnci sorunu giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Günümüzde, biyofilm oluşumunun neden olduğu patojenik bakteri direnci olgusunu, biyofilm oluşumunu kimyasal veya biyolojik yöntemlerle ortadan kaldırarak veya inhibe ederek kontrol etmek için araştırmalar yapılmıştır. Özellikle, Staphylococcus aureus biyofilmine karşı geleneksel Çin tıbbı ilaçlarının geliştirilmesi, direncini etkili bir şekilde azaltmak için kullanılmıştır, özellikle farklı flavonoid türleri Staphylococcus aureus'un büyümesini ve biyofilm oluşumunu inhibe etme aktivitesine sahiptir. Bu deneyde ravent, Polygonum cuspidatum, Qianghuo, Ligustrum lucidum, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis ve nanenin su ve alkol özütlerinin Staphylococcus aureus biyofilmi üzerinde önemli inhibitör etkileri olduğu bulunmuştur. Yukarıdaki bitkilerin bileşik bileşenlerine ilişkin literatür taraması, ravent, Polygonum cuspidatum, Ligustrum lucidum, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis ve nanenin hepsinin flavonoid içerdiğini ortaya koymuştur. Bununla birlikte, içerdikleri flavonoidlerin Staphylococcus aureus biyofilm oluşumunu engellemeleriyle ilişkili olup olmadığının sonraki deneylerde daha fazla doğrulanması gerekmektedir. Buna ek olarak, araştırmalar ravent ve Polygonum cuspidatum'un büyük miktarda antrakinon maddesi emodin içerdiğini bildirmiştir ve Xiang ve arkadaşları da aloe veranın antrakinon maddesi emodin içerdiğini ve Staphylococcus aureus biyofilm oluşumunu engelleme aktivitesine sahip olduğunu doğrulamıştır. Bu nedenle, bu deneyde Staphylococcus aureus biyofilminin ravent ve Polygonum cuspidatum özütleri tarafından inhibe edilmesinin, bunların antrakinon madde emodin varlığı ile ilişkili olabileceği tahmin edilmektedir.

Günümüzde, geleneksel antibiyotiklerin bakteriyel biyofilmlere nüfuz etmesi zor olduğundan ve kalıntı ve direnç sorunlarına eğilimli olduğundan, bitki aktif bileşenleri bakteriyel biyofilmlere müdahale etmede büyük bir potansiyele sahiptir. Bu nedenle, bakteriyel biyofilm enfeksiyonlarını kontrol etmek için tek başına bitki aktif bileşenlerini kullanmak zordur. Bununla birlikte, düşük kalıntılı ve düşük toksisiteli bitki aktif bileşenlerinin antibiyotiklerle birlikte kullanılması, kullanılan ilaç miktarını etkili bir şekilde azaltabilir, toksik yan etkilerini azaltabilir ve ilaçların bakteriyel biyofilmlere nüfuz etmesini sağlayabilir. Dey ve arkadaşları naringinin tetrasiklin ve siprofloksasin ile birleştirilmesinin bu iki antibiyotiğin Pseudomonas aeruginosa'da biyofilm oluşumunu engelleme kabiliyetini artırabileceğini bulmuştur. Yan ve arkadaşları timol ve benzilpenisilin kombinasyonunun Staphylococcus aureus biyofilmi üzerindeki inhibitör ve temizleyici etkileri önemli ölçüde artırabileceğini bulmuştur. Buna ek olarak, geleneksel antibiyotiklerin yüksek yapılı olgun biyofilmlere nüfuz etmesi zor olduğundan, geleneksel Çin tıbbı özleri de nano formülasyonlar haline getirilebilir. Bununla birlikte, bitki aktif bileşenleri, ilaçların bakteriyel biyofilmlere girmesi ve terapötik etkilerini göstermesi için faydalı olan nano inhibitörler haline getirilebilir. Örneğin, nano berberin Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa ve Staphylococcus aureus biyofilmlerinin oluşumunu engelleyebilir, olgun biyofilmlerini temizleyebilir ve biyofilmleriyle ilgili virülans faktörü genlerinin ekspresyonunu azaltabilir. Dolayısıyla, biyofilm enfeksiyonlarının tedavisi için bitki etken maddelerinin diğer ilaçlarla birleştirilmesi iyi sonuçlar elde edebilir ve önemli uygulama olanaklarına sahip olabilir.

Buna ek olarak, geleneksel Çin tıbbının ekstraksiyon yöntemi de ilaç aktivitesi deneylerinin sonuçlarını etkileyebilir. Chu ve arkadaşları geleneksel Çin ilacı Luo Xianzi'nin aktif maddelerini çıkarmak için beş farklı ekstraksiyon yöntemi kullanmış ve su ekstraksiyonu ile elde edilen ürünün en güçlü antibakteriyel aktiviteye sahip olduğunu bulmuşlardır. Zhang ve arkadaşları Schisandra chinensis'in aktif bileşenlerini çıkarmak için su ekstraksiyonu, alkol ekstraksiyonu ve süperkritik CO2 kullanmışlardır. Alkol ekstraksiyonu ile elde edilen ilaç aktif maddesinin antibakteriyel aktivitesinin diğer iki çözücü ekstraktından önemli ölçüde daha yüksek olduğunu bulmuşlardır. Iqbal ve arkadaşları, Araceae'nin metanol, n-hekzan, etil asetat, n-bütanol ve su ekstraktlarının test edilen patojenler üzerinde farklı antibakteriyel etkilere sahip olduğunu bulmuşlardır. Bileşik kompozisyon analizi, bu farklı çözücü ekstraktlarındaki bileşenlerin türlerinde ve bolluğunda önemli farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur. Zhang ve arkadaşları Angelica kökünü ekstrakte etmek için 7 farklı çözücü kullanmış ve farklı çözücülerden elde edilen ekstraktların biyolojik aktivitesi ve bileşik kompozisyonunda önemli farklılıklar bulmuştur. Bu sonuçlar, farklı çözücülerle ekstrakte edilen bitki ekstraktlarındaki bileşenlerin türlerinin ve bolluklarının değişebileceğini göstermektedir. Bu deneyde, geleneksel Çin tıbbından aktif maddeleri çıkarmak için çözücü olarak su ve etanol kullanılmıştır. Sonuçlar, Tie Lingxian, Pixian Grass, Feng Wei Grass ve Jing Jie olmak üzere dört ilacın su ekstraktlarının Staphylococcus aureus biyofilmi oluşumu üzerinde teşvik edici bir etkiye sahip olduğunu, alkol ekstraktlarının ise Staphylococcus aureus biyofilmi oluşumu üzerinde inhibe edici bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bunun nedeninin, Staphylococcus aureus biyofilminin oluşumu üzerinde farklı etkilere yol açan iki farklı ekstraksiyon yöntemi ile ekstrakte edilen maddelerin bileşimi ve bolluğundaki farklılık olabileceği tahmin edilmektedir. Bu keşif bize biyofilmleri inhibe eden maddelerin ve biyofilmleri teşvik eden maddelerin farklı çözücüler kullanılarak ekstrakte edilebileceğine dair bazı ipuçları sağlamaktadır. Tielingxian, Pixian Grass, Phoenix Tail Grass ve Schizonepeta tenuifolia için gelecekte inhibitörler geliştirilecekse, safsızlıkları gidermek için önce su ile ekstrakte edilmesi ve ardından ekstraktlarının etanol ile tekrar ekstrakte edilmesi düşünülmelidir. Dolayısıyla, bu deneyin sonuçları Staphylococcus aureus biyofilmi üzerinde inhibitör etkileri olan doğal ilaçların geliştirilmesi için bir referans sağlayabilir ve böylece antibiyotik kullanımı azaltılabilir.
Bu çalışmanın sonuçları, bu 16 Çin şifalı bitkisinden elde edilen özütlerin çoğunun Staphylococcus aureus biyofilmi üzerinde inhibitör etkilere sahip olduğunu, ancak Qianghuo ve Ligustrum lucidum'un 60 mg / mL'yi aşan konsantrasyonlara sahip su özütleri gibi bazı özütlerin yüksek konsantrasyonlarda etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu yüksek konsantrasyonlu ekstraktların gerçek değeri yüksek değildir, bu nedenle bu şifalı bitkilerin geliştirilmesi, ekstraktlarındaki etkili aktif bileşenlerin içeriği veya gücü gibi faktörleri kapsamlı bir şekilde dikkate almalıdır. Şu anda, Çin'de anti biyofilm tedavisi için geleneksel Çin tıbbı araştırması hala keşif aşamasındadır ve aktif bileşenleri ve hedefleri üzerine yapılan çalışma yeterince derin değildir. Gelecekte, anti biyofilm tedavisi için aktif tıbbi bitkilerin taranmasına dayanarak, aktif bileşiklerinin bileşenlerini de belirlememiz ve moleküler biyoloji düzeyinde hedeflerini ve etki mekanizmalarını incelememiz gerekmektedir.