پیشرفت تحقیقات اثرات ضد باکتریایی بین عصاره های گیاهی و آنتی بیوتیک ها

چکیدهظهور مقاومت آنتی بیوتیکی تهدیدی جدی برای زندگی انسان است. با ظهور باکتری های مقاوم و تأخیر در توسعه داروهای جدید، تعداد محدودی از داروهای قابل درمان در عمل بالینی موجود است. در حال حاضر غربالگری عصاره های گیاهی مانندپلی ساکاریدها, آلکالوئیدها, فلاونوئیدها,فنل هاهم افزایی ضد باکتریایی ترپن ها نه تنها می توانند حساسیت باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک های موجود را بازیابی کنند، بلکه می توانند از طریق چندگانه به اثرات ضد باکتریایی هم افزایی دست یابند.مکانیسم های ضد باکتریبا آنتی بیوتیک این بررسی وضعیت فعلی را خلاصه می کندمقاومت آنتی بیوتیکیومکانیسم های هم افزایی ضد باکتریایی عصاره های گیاهیو آنتی بیوتیک ها، پایه های نظری را برای توسعه و استفاده از عصاره های گیاهی و کاهش مقاومت باکتریایی فراهم می کند.

کلمات کلیدی: عصاره گیاهی;آنتی بیوتیک ها; باکتریوستاز هم افزایی؛ مقاومت باکتریایی

 سینرژیست های آنتی باکتریال -عصاره گیاهی گیاهی طبیعی گیاه سیستانچ بدون عوارض جانبی

خدمات پشتیبانی Wecistanche

ایمیل:wallence.suen@wecistanche.com

واتساپ/تلفن:+86 15292862950

1 وضعیت فعلی مقاومت آنتی بیوتیکی

افزایش مقاومت باکتریایی به دلیل استفاده طولانی مدت از آنتی بیوتیک ها است. مقاومت آنتی بیوتیکی (AMR) یکی از مهم ترین تهدیدها برای سلامت عمومی و مراقبت های بهداشتی مدرن است [3]. از دست دادن داروهای ضد میکروبی موثر ممکن است منجر به عفونت و به خطر افتادن زندگی شود. بر اساس تجزیه و تحلیل سازمان جهانی بهداشت (WHO) در سال 2019 از مقاومت آنتی بیوتیکی باکتریایی در منطقه اروپا، اروپا تقریباً 541،{4}} مورد عفونت مقاوم به آنتی بیوتیک در سال 2019 داشته است که باعث حدود 133،{8}} مرگ و میر [ 4]. در این میان، عفونت‌های جریان خون بیشترین مرگ و میر را به همراه داشت، با تقریباً 195،{11}} مرگ ناشی از بیماری‌های مرتبط، و پس از آن عفونت‌های داخل شکمی و عفونت‌های تنفسی. در میان 53 کشور منطقه، شایع ترین باکتری های مقاوم عبارتند از اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس اورئوس، کلبسیلا پنومونیه، سودوموناس آئروژینوزا، انتروباکتر فکالیس، استرپتوکوکوس پنومونیه و اسینتوباکتر بومانی. این هفت عامل بیماریزای اصلی تقریباً باعث مرگ 457 نفر شدند. مقایسه گزارش های ملی پایش مقاومت باکتریایی منتشر شده توسط شبکه نظارت بر مقاومت باکتریایی چین از سال 2019 تا 2022 نشان داد که پنج باکتری گرم مثبت برتر از نظر میزان جداسازی از استافیلوکوکوس اورئوس (32.5٪) و استرپتوکوک پنومونیه 10.7٪ تغییر کرده اند. استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس (10.5%)، انتروکوکوس فکالیس (9.6%) و انتروکوکوس فکالیس (9.5%) به استافیلوکوکوس اورئوس (32.6%)، انتروکوکوس فائسیوم (10.9%)، انتروکوکوس فکالیس (10.%)، استافیلوکوکوس فکالیس (7.9%)، استافیلوکوکوس اورئوس (32.6%). استرپتوکوک پنومونیه (8.1٪)، در حالی که میزان مقاومت باکتری های گرم منفی از 70.16٪ به 71.1٪ افزایش یافته است. مکانیسم‌های اصلی که توسط آن باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاومت می‌کنند شامل کاهش ورود آنتی‌بیوتیک‌ها به باکتری‌ها، تغییر هدف عمل آنتی‌بیوتیک، و اصلاح یا تغییر خود آنتی‌بیوتیک‌ها می‌شود [5]. این مکانیسم های مقاومت همگی می توانند از طریق انتقال افقی ژن (HGT) [6] به دست آیند. دلایل زیادی برای مقاومت آنتی بیوتیکی وجود دارد که از میان آنها استفاده نادرست از آنتی بیوتیک ها، جهش های ژنی باکتریایی و انتقال افقی ژن بین باکتری ها از عوامل کلیدی منجر به مقاومت آن می باشد. مقاومت آنتی بیوتیکی به یک تهدید بزرگ برای توسعه بشر تبدیل شده است و سالانه باعث مرگ صدها هزار نفر در سراسر جهان می شود. گزارش شده است که اگر این مشکل به طور موثر حل نشود، ده‌ها میلیون نفر تا سال 2050 بر اثر مقاومت آنتی‌بیوتیکی خواهند مرد[7].

در مقایسه با تعداد آنتی بیوتیک های مورد استفاده در انسان، استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک ها در حیوانات حتی نگران کننده تر است. هدف از آنتی بیوتیک ها در پرورش دام و طیور جلوگیری از ابتلا به بیماری های باکتریایی در حیوانات است. در عین حال، برای بهبود عملکرد تولید دام، بهبود تبدیل خوراک و کاهش هزینه گوشت، تخم مرغ و شیر، می توان آنها را به خوراک دام اضافه کرد. داده‌ها نشان می‌دهد که کل مصرف جهانی آنتی‌بیوتیک‌ها به بیش از 100،000 تن در سال رسیده است و مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها در کشور من بیش از 50 درصد کل مصرف جهان را تشکیل می‌دهد، و آنتی‌بیوتیک‌هایی که به عنوان افزودنی‌های خوراک استفاده می‌شوند، حدود 30 درصد از کل جهان است. آنتی بیوتیک ها فقط در حیوانات به مقدار کم قابل جذب هستند که بیش از 60 درصد آن با مدفوع دفع می شود. آنتی بیوتیک های رایج موجود در مدفوع دام و طیور شامل تتراسایکلین ها، سولفونامیدها، فلوروکینولون ها و ماکرولیدها هستند. آنتی بیوتیک های باقیمانده می توانند با مدفوع وارد محیط شوند و آب و خاک را آلوده کنند. هنگامی که آنتی بیوتیک ها به مواد جامد خاک متصل می شوند، می توانند توسط گیاهان از طریق ریشه جذب شوند و باعث آلودگی محصول شوند[8]. هنگامی که آنتی بیوتیک ها وارد آب می شوند، ممکن است توسط فیتوپلانکتون ها و گیاهان آبزی انباشته شوند و سپس وارد بدن ماهی ها یا سایر آبزیان شوند که منجر به تولید و انتشار ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی و مقاومت می شود. این ژن‌های مقاوم و باکتری‌های مقاوم می‌توانند به عوامل بیماری‌زا تبدیل شده و از محیط طبیعی به بدن انسان سرایت کنند و سلامت انسان و اکوسیستم را تهدید جدی کنند[9]. مطالعات نشان داده اند که آنتی بیوتیک هایی مانند سولفونامیدها، کینولون ها، ماکرولیدها و -لاکتام ها در رسوبات دریاچه ها و موجودات آبزی شناسایی شده اند. در این میان، آنتی بیوتیک های کینولون دارای بالاترین مقدار بوده و بیشترین تهدید را برای انسان به شمار می روند[10].

2 اثرات بازدارنده مواد موثره گیاهی بر باکتری ها در ترکیب با آنتی بیوتیک ها

عصاره های گیاهی مانند فلاونوئیدها، آلکالوئیدها، پلی فنول ها، ترپن ها و سایر ترکیبات ترکیب شده با آنتی بیوتیک ها می توانند به طور موثری حساسیت آنتی بیوتیک ها را به باکتری ها افزایش دهند یا بازگردانند.

2.1 اثرات مهاری فلاونوئیدها بر باکتری ها در ترکیب با آنتی بیوتیک ها

فلاونوئیدها متابولیت‌های ثانویه‌ای هستند که به طور گسترده در قسمت‌های مختلف گیاهان یافت می‌شوند که عمدتاً از اجزای رنگی گیاه، میوه‌ها، گل‌ها، سبزیجات، غلات و آجیل استخراج می‌شوند [11]. این می تواند باکتری ها را با تخریب غشای سلولی، مهار متابولیسم انرژی، مهار سنتز اسید نوکلئیک و غیره مهار کند و دارای فعالیت مقاومت دارویی خوبی در برابر باکتری های گرم مثبت و گرم منفی است [12]. کارت و همکاران نشان داد که بایکالین همراه با سیپروفلوکساسین اثر مهاری قوی بر روی بیوفیلم های سودوموناس آئروژینوزا دارد و می تواند سطح بیان ژن های lasl، alg و psl مربوط به QS و تشکیل بیوفیلم را در مقایسه با سیپروفلوکساسین به تنهایی کاهش دهد [13]. یومکب و همکاران دریافت که استفاده ترکیبی از لوتئولین و آموکسی سیلین دارای اثر ضد باکتریایی هم افزایی بر روی اشریشیا کلی مقاوم به آموکسی سیلین (AREC)، با غلظت مهاری درجه بندی شده کمتر از 0.47 است که حساسیت باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک ها را افزایش می دهد. در مقایسه با آموکسی سیلین به تنهایی، استفاده ترکیبی از لوتئولین (8{21}} mg/ml) و آموکسی سیلین (70 mg/ml) می‌تواند تعداد زنده AREC را به 1×1 کاهش دهد0 3 CFU/ml بعد از 6 ساعت، و کاهش تعداد سلول ها در عرض 24 ساعت به سطح نرمال بازنگشت. در عین حال، نتایج سنجش های آنزیمی نشان داد که لوتئولین دارای فعالیت ضد باکتریایی قابل توجهی در برابر اشریشیا کلی پنی سیلیناز نوع IV است، که نشان می دهد فعالیت معکوس مقاومتی فلاونوئیدها در برابر باکتری ها ممکن است شامل فعالیت لاکتاماز نیز باشد [14]. مطالعات نشان داده اند که حداقل غلظت مهاری کوئرستین همراه با تتراسایکلین در برابر سویه استاندارد اشریشیا کلی ATCC 25922 1 میلی گرم در میلی لیتر است و حداقل غلظت مهاری تتراسایکلین تا 4 برابر کاهش می یابد که می تواند به طور موثر حساسیت چند دارویی را بازیابی کند. اشریشیا کلی (MDR) مقاوم به تتراسایکلین [15]. لان و همکاران از کورستین در ترکیب با نورفلوکساسین، سیپروفلوکساسین و اگزاسیلین استفاده کرد. نتایج نشان داد که مقادیر شاخص غلظت مهاری درجه بندی شده (FICI) آنها برای MRSA به ترتیب 0.266، 0.024 و 0.375 بود و حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) سه آنتی بیوتیک 4 تا 128 برابر کاهش یافت که نشان می دهد کوئرستین دارای معنی داری است. اثر هم افزایی ضد باکتریایی بر MRSA و چشم انداز توسعه گسترده ای دارد [16].

2.2 اثر مهاری آلکالوئیدها و آنتی بیوتیک ها بر باکتری ها

آلکالوئیدها ترکیبات هتروسیکلیک حاوی نیتروژن هستند که معمولاً از گیاهان جدا می شوند و یکی از مهم ترین انواع محصولات طبیعی هستند. آلکالوئیدها را می توان با توجه به ساختار هسته شیمیایی به ایزوکینولین، کینولین، ایندول، آلکالوئیدهای پیپریدین و غیره تقسیم کرد. کاربرد ترکیبی آلکالوئیدها و آنتی بیوتیک ها می تواند اثر ضد باکتریایی هم افزایی داشته باشد. بربرین هیدروکلراید یک آلکالوئید ایزوکینولین است که از زرشک و سایر گیاهان استخراج می شود. لی و همکاران دریافت که بربرین هیدروکلراید به تنهایی دارای فعالیت ضد باکتریایی ضعیفی در برابر اسینتوباکتر بومانی مقاوم به چند دارو است، اما نشان داد که به طور قابل توجهی حساسیت سویه های MDR را به آنتی بیوتیک ها افزایش می دهد و حتی مقاومت آنها را در برابر آنتی بیوتیک هایی مانند تیگسیکلین، مروپنم و سیپروفلوکساسین معکوس می کند، که نشان می دهد هیدروکلراید بربرین. ممکن است یک عامل ضد میکروبی موثر در برابر باومن مقاوم به چند دارو باشد. باسیل‌ها کاندیدهای کمکی درمانی امیدوارکننده هستند [17]. Mgbeahuruike و همکاران. ریفامپیسین و پیپرین را در نسبت غلظت 3:7 برهمکنش کردند و نتایج نشان داد که آنها اثر هم افزایی بر روی مقدار شاخص FICI استافیلوکوکوس اورئوس داشتند که نشان می‌دهد استفاده از پیپرین می‌تواند خطر عوارض ریفامپیسین سنتی را به حداقل برساند. با عوارض جانبی همراه بوده و اثربخشی این دسته از آنتی بیوتیک ها را افزایش می دهد. برهمکنش بین آلکالوئیدها و آنتی بیوتیک های کینولون نیز تأثیری بر کاهش مقاومت باکتریایی دارد [18].

پوراحمد و همکاران دریافت که استفاده ترکیبی از ماترین و سیپروفلوکساسین اثر هم افزایی بر روی اشریشیا کلی مقاوم به چند دارو نشان داد و می تواند به طور قابل توجهی بیان acrA را کاهش دهد و ماترین تجمع سیپروفلوکساسین را 2.8 برابر افزایش داد که نشان می دهد ماترین می تواند اثربخشی این دسته از داروها را بهبود بخشد. آنتی بیوتیک ها با مهار فعالیت پمپ جریان [19]. یی و همکاران فعالیت ضد باکتریایی تتراندرین را با روش هایی مانند تست حساسیت دارویی، روش رقت شطرنجی و منحنی کشش زمان اندازه گیری کرد. آنها دریافتند که استفاده ترکیبی از تتراندرین و کولیستین اثر هم افزایی قابل توجهی بر باکتری های MCR مثبت نشان می دهد و تتراندرین می تواند توانایی تخریب غشاء کولیستین را افزایش داده و نیروی محرکه پروتون و عملکرد پمپ خروجی باکتری های MCR مثبت را از بین ببرد. از طریق اتصال مولکولی و تجزیه و تحلیل RT-PCR، مشخص شد که تتراندرین می‌تواند بر بیان MCR تأثیر بگذارد، یک مهارکننده مؤثر MCR است و تأثیری بر کاهش مقاومت باکتریایی دارد [20].

2.3 اثرات مهاری فنل ها و آنتی بیوتیک ها بر باکتری ها

پلی فنول ها متابولیت های ثانویه ای هستند که توسط گیاهان عالی تولید می شوند. رایج ترین ترکیبات فنلی گیاهی شامل اسیدهای فنولیک، فلاونوئیدها، تانن ها، لیگنان ها و غیره است که دارای اثرات ضد باکتریایی وسیع الطیف هستند. مونوترپنوئیدهای زیست فعال مانند تیمول و تیمول که عمدتاً در اسانس آویشن و پونه کوهی یافت می شوند، فعالیت ضد باکتریایی قابل توجهی در برابر باکتری های گرم مثبت و گرم منفی دارند و تیمول و تیمول باکتری های گرم منفی را تجزیه کرده اند. غشای خارجی باکتری و توانایی مختل کردن غشای سلولی باکتری های گرم مثبت، در نتیجه با مکانیسم "کاهش نفوذپذیری غشا" که توسط سویه های مقاوم به چند دارو استفاده می شود، مقابله می کند.

در عین حال، ترکیبات پلی فنلی مورد استفاده در ترکیب با انواع آنتی بیوتیک ها می توانند اثرات مهاری هم افزایی بر سودوموناس آئروژینوزا نشان دهند. هنگامی که محققان اثر کورکومین همراه با آنتی بیوتیک های مختلف را بر سیگنال سنجش حد نصاب سودوموناس آئروژینوزا مطالعه کردند [21،22]، دریافتند که سطوح C{2}}HSL و C4 کورکومین همراه با سیپروفلوکساسین بالاتر از سیپروفلوکساسین است. به تنهایی سیگنال -HSL به طور قابل توجهی کاهش یافت و سطوح C{5}}HSL به صورت وابسته به دوز کاهش یافت. غلظت کورکومین 67 درصد در 1/4 MIC و 57 درصد در 1/16 MIC کاهش یافت. هنگامی که غلظت کورکومین 1/4 و 1/16 MIC بود، سطح C{17}}HSL بطور قابل توجهی به ترتیب 66% و 53% کاهش یافت. این دو اثرات افزایشی داشتند و ترکیب کورکومین و سفتازیدیم اثر هم افزایی داشت. افزودن می تواند ارزش MIC سفتازیدیم را کاهش دهد و حساسیت سودوموناس آئروژینوزا را به این دو آنتی بیوتیک به طور قابل توجهی افزایش دهد. علاوه بر این، تحقیقات Sanhueza نشان داد که [22] ترکیب ترکیبات فنولی در باقیمانده‌های انگور و آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند کینولون‌ها، فلوروکینولون‌ها، تتراسایکلین‌ها و دوکسوروبیسین دارای اثر هم‌افزایی بر روی استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی است، با مقدار FICI {{21} 0.031~.155، MIC 4~5 برابر کاهش می یابد. زانتوهومول، عصاره خاصی از رازک، اثرات ضد باکتریایی آشکاری دارد. هنگامی که با ریفامپیسین، اگزاسیلین، جنتامایسین و سیپروفلوکساسین ترکیب شود، اثر هم افزایی دارد و می تواند فعالیت ریفامپیسین را تا هشت برابر افزایش دهد. بارها، اثرات سمی و جانبی آنتی بیوتیک ها را تا حد زیادی کاهش می دهد [23].

2.4 ترپن ها با آنتی بیوتیک ها برای مهار باکتری ها هم افزایی می کنند

ترپن ها هیدروکربن های بزرگی هستند که از واحدهای ایزوپرن ساخته شده اند. ترپن های رایج با تعداد واحدهای مختلف ایزوپرن، مونوترپن ها و سسکوی ترپن ها هستند و دی ترپن ها و تری ترپن ها با زنجیره بلند نیز وجود دارند. لیمونن، سابینن، پینن، آرن و پینن همه متعلق به ترپن ها هستند. بنابراین، فعالیت ضد باکتریایی ترپنوئیدها توسط گروه های عملکردی آنها تعیین می شود. لینالول، منتول، کاروئول، تیمول، لینالول استات، پیپریتون، ژرانیول و سیترونلا بهترین ترپنوئیدهای مورد مطالعه هستند. دی ترپن های کلروبوتان (CD) استخراج شده از برگ های Polyathia longifolia اثر مهاری تتراسایکلین، داپتومایسین و لینزولید را در برابر جدایه های بالینی MRSA افزایش داد. FICI CD همراه با نورفلوکساسین در برابر 15 ایزوله بالینی 0 بود. نورفلوکساسین 4-16 بار، و 6 سویه باقیمانده برهمکنش‌های افزایشی را نشان دادند (FICI از 0.624-0.750). هنگامی که CD در ترکیب با سیپروفلوکساسین استفاده شد، فعالیت ضد باکتریایی سیپروفلوکساسین در برابر 6 ایزوله بالینی 4-8 برابر افزایش یافت (FICI 0.324). هنگامی که CD در ترکیب با افلوکساسین استفاده شد، FICI در برابر 8 MRSA ایزوله شده بالینی 0.324 بود که یک اثر هم افزایی 4-8- برابری را نشان داد. نتایج نشان داد که ترکیبات ترپنوئیدی می توانند به طور موثر مقاومت MRSA به آنتی بیوتیک ها را کاهش داده و در کاهش مقاومت اثر بگذارند [24].

2.5 سایر ترکیبات برای مهار باکتری ها با آنتی بیوتیک ها هم افزایی می کنند

سایر متابولیت های ثانویه موجود در گیاهان مانند کینون ها، روغن های فرار و فنیل پروپانوئیدها اثرات ضد باکتریایی خوبی دارند و می توان از آنها در ترکیب با آنتی بیوتیک ها برای دستیابی به هم افزایی ضد باکتریایی استفاده کرد. Aelenei و همکاران دریافتند [25] که اسانس گشنیز اثرات هم افزایی (FICI کمتر یا برابر با 0.5) در ترکیب با آموکسی سیلین و جنتامایسین در برابر سویه های MRSA نشان داد. همچنین اثرات هم افزایی با اگزاسیلین و تتراسایکلین در برابر استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد، با کاهش MIC دو آنتی بیوتیک به ترتیب 8 و 16 برابر. اسانس گشنیز حساسیت استافیلوکوکوس اورئوس ATCC 33951 را به جنتامایسین افزایش داد. در ترکیب با اسانس گشنیز، MIC جنتامایسین به 1 میکروگرم در میلی لیتر کاهش یافت. ژانگ و همکاران سالویانولیک اسید V از مریم گلی میلتیوریزا استخراج شد. آزمایش فعالیت ضد باکتریایی نشان داد که سالویانولیک اسید V می تواند فعالیت ضد باکتریایی لووفلوکساسین و کولیستین سولفات را در برابر MRSA یا Acinetobacter baumannii افزایش دهد [26]. پریاسامی و همکاران از پلمباگین استخراج شده از پلمباگین همراه با سیپروفلوکساسین و پیپراسیلین برای اعمال اثر ضد باکتریایی سینرژیک در برابر MRSA استفاده کرد. دیواره سلولی باکتریایی و سیتوپلاسم تیمار شده با پلمباگین در مقایسه با گروه خالی تحت میکروسکوپ الکترونی عبوری، تغییرات قابل توجهی را نشان دادند.