تقليل تنظيم الجينات المكونة للاغشية الحيوية في بعض انواع البكتريا المسببة للامراض عن طريق مستخلصات من جنسين من الطحالب

المؤلفون

  • Nishtiman S Hasan قسم الأحياء، كلية العلوم، جامعة صلاح الدين، أربيل، العراق.
  • Janan J Toma قسم العلوم البيئية والصحة، كلية العلوم، جامعة صلاح الدين، أربيل، العراق.
  • Abdulilah S Ismaeil قسم الأحياء، كلية العلوم، جامعة صلاح الدين، أربيل، العراق. https://orcid.org/0000-0002-1313-5903
  • Suzan A Shareef قسم العلوم العامة، كلية التربية الأساسية، جامعة صلاح الدين، أربيل، العراق. https://orcid.org/0000-0002-2136-9371
  • Muhsin J abdulwahid مركز المديرية العامة للبحوث العلمية، جامعة صلاح الدين، أربيل، العراق. https://orcid.org/0000-0001-5636-5867

DOI:

https://doi.org/10.21123/bsj.2024.10102

الكلمات المفتاحية:

المضاد الميكروبي، مستخلص الطحالب، الاغشية الحيوية، التنظيم الانحداري، تركيز دون المثبط

الملخص

يُمّكن تكوين الأغشية الحيوية البكتيرية الكائنات الدقيقة من العيش باستمرار على الاسطح الحيوية وغير الحيوية مما يزيد من مقاومة مضادات الميكروبات. للسيطرة على هذه المشكلة، هناك حاجة ماسة لاستراتيجيات ومركبات جديدة يمكنها قمع وتثبيط تعبير أو تنظيم جينات الضراوة. تُعد العلاجات المضادة لعوامل الضراوة والقائمة على مقاطعة مسارات الأغشية الحيوية واحدة من العديد من هذه الاستراتيجيات الواعدة التي تهدف إلى إضعاف مسببات الأمراض البكتيرية بدلاً من القضاء عليها أثناء العدوى. لذلك، في الدراسة الحالية، تم اختبار تأثير فاعلية المستخلص المائي، مستخلص ثنائي إيثيل الأثير ومستخلص الأسيتون لنوعين من الطحالب هما S. quadricauda (Scenedesmus quadricauda) و(Chlorosarcinopsis eremi)  Ch. eremi في تركيزها  دون المثبط (SIC) ضد تكوين الاغشية الحيوية والتعبير الجيني لكل من)  Pseudomona aeroginosa) P. aeroginosa و E. coli. (Eschershia coli) بدلاً من قتلها. تم تحديد قيم SIC لكل مستخلص بمقايسة التركيز المثبط الأدنى (MIC) ثم تم قياس منتجات التعبير الجيني بواسطة  Real Time PCR (RT-PCR)عندما تعرضت الخلايا لـ SICs لمستخلصات الطحالب المذكورة. أوضحت النتائج أن التعبير الجيني ل (P. aeroginosa)  ndvB و  FimH (E. coli) التي تشارك في تكوين الأغشية الحيوية قد تم تقليله بواسطة المستخلصات الموجودة في SIC. كان مستخلص ثنائي إيثيل الأثير هو أفضل مذيب مع نشاط مثبط أكبر يليه الماء والأسيتون ضد نوعين من البكتيريا الممرضة في هذه المسحة. تم تسجيل قيم 25 مجم / مل، 20 مجم / مل لـ MIC و15 مجم / مل، 10 مجم / مل لـ SIC بواسطة مذيب إيثيل إيثر ضد P. aeroginosa و E. coli على التوالي. وفقًا لكشف الأغشية الحيوية، كان مستخلص الماء أكثر كفاءة في S. quadricauda ضد P. aeroginosa و E. coli

المراجع

Byrne MK, Miellet S, McGlinn A, Fish J, Meedya S, Reynolds N, et al. The drivers of antibiotic use and misuse: the development and investigation of a theory driven community measure. BMC Public Health. 2019; 19(1): 1425. https://doi.org/10.1186/s12889-019-7796-8.

Garcia E, Ly N, Diep JK, Rao GG. Moving from point‐based analysis to systems‐based modeling: integration of knowledge to address antimicrobial resistance against MDR bacteria. Clin Pharm Therap. 2021; 110(5): 1196-120. https://doi.org/10.002/cpt.2219.

Khan MF, Husain FM, Zia Q, Ahmad E, Jamal A, Alaidarous M, et al. Anti-quorum sensing and anti-biofilm activity of zinc oxide nanospikes. ACS omega. 2020; 5(50): 32203-15. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03634,

Ćirić A, Petrović J, Glamočlija J, Smiljković M, Nikolić M, Stojković D, et al. Natural products as biofilm formation antagonists and regulators of quorum sensing functions: A comprehensive review update and future trends. S Afr J Bot. 2019; 120: 65-80. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2018.09.010.

Maier B. How physical interactions shape bacterial biofilms. Annu Rev Biophys. 2021; 50: 401-17. https://doi.org/10.1146/annurev-biophys-062920-3646.

Dincer S, Özdenefe MS, Arkut A. Bacterial Biofilms: London: BoD–Books on Demand; 2020. p.300.

Bowler P, Murphy C, Wolcott R. Biofilm exacerbates antibiotic resistance: Is this a current oversight in antimicrobial stewardship? Antimicrob Resist Infect Control. 2020; 9(1): 1-5. https://doi.org/10.1186/s13756-020-00830-6.

Song X, Xia Y-X, He Z-D, Zhang H-J. A review of natural products with anti-biofilm activity. Curr Org Chem. 2018; 22(8): 789-817. https://doi.org/10.2174/1385272821666170620110041.

Falaise C, François C, Travers M-A, Morga B, Haure J, Tremblay R, et al. Antimicrobial compounds from eukaryotic microalgae against human pathogens and diseases in aquaculture. Mar Drugs. 2016; 14(9): 159. https://doi.org/10.3390/md14090159.

Ghaidaa HA, Neihaya HZ, Nada ZM, Amna MA. The Biofilm Inhibitory Potential of Compound Produced from Chlamydomonas reinhardtii Against Pathogenic Microorganisms. Baghdad Sci J. 2020; 17(1): 0034. https://doi.org/10.21123/bsj.2020.17.1.0034.

Pompilio A, Scocchi M, Mangoni ML, Shirooie S, Serio A, Ferreira Garcia da Costa Y, et al. Bioactive compounds: a goldmine for defining new strategies against pathogenic bacterial biofilms?. Crit Rev Microbiol. 2022: 1-33. https://doi.org/10.1080/1040841X.2022.2038082.

Marrez DA, Naguib MM, Sultan YY, Higazy AM. Antimicrobial and anticancer activities of Scenedesmus obliquus metabolites. Heliyon. 2019; 5(3): e01404. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e.

Dhanalakshmi M AJ. Phytochemistry and antibacterial activity of Chlorosarcinopsis species. Int J Sci Technol Res. 2013; 2(10): 15-21.

Toma JJ, Aziz FH. Antibacterial activity of three algal genera against some pathogenic bacteria. Baghdad Sci J. 2023; 20(1): 0032. https://doi.org/10.21123/bsj.2022.6818.

John DM, Whitton BA, Brook AJ, British Phycological S, Natural History M. The freshwater algal flora of the British Isles : an identification guide to freshwater and terrestrial algae. 2nd ed. London: Cambridge University Press; 2011.

Hussein HJ, Naji SS, Al-Khafaji NMS. Antibacterial properties of the Chlorella vulgaris isolated from polluted water in Iraq J Pharm Sci Res. 2018; 10(10): 2457-60.

Richmond A. : biotechnology and applied phycology. Oxford O, UK: Blackwell Science.2013. Handbook of microalgal culture : biotechnology and applied phycology. 2nd ed. UK: Wiley-Blackwell, Oxford.

Elnabris K, Elmanama A, Chihadeh W. Antibacterial activity of four marine seaweeds collected from the coast of Gaza Strip, Palestine. Mesopot J Mar Sci. 2013; 28(1): 81-92.

Pina-Pérez MC, Rivas A, Martínez A, Rodrigo D. Antimicrobial potential of macro and microalgae against pathogenic and spoilage microorganisms in food. Food Chem. 2017; 235: 34-44. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.05.033.

Ismaeil AS, Saleh FA. Sumac (Rhus coriaria L) as quorum sensing inhibitors in Staphylococcus aureus. J Pure Appl Microbiol. 2019; 13: 2397-404. https://doi.org/10.22207/JPAM.13.4.56

O'Toole GA. Microtiter dish biofilm formation assay. J Vis Exp. 2011; 47: 2437. https://doi.org/10.3791/2437

Johnson JR, Stell AL. Extended virulence genotypes of Escherichia coli strains from patients with urosepsis in relation to phylogeny and host compromise. J. Infect. Dis. 2000; 181(1): 261-72. https://doi.org/10.1086/315217.

Ismail S T, Altaai I M N. Study ndvB gene expression in Pseudomonas aeruginosa Producing Biofilm. Med. Legal Update.2021; 21(1): 961–5. https://doi.org/10.37506/mlu.v21i1.2440.

Sokurenko E V, Feldgarden M, Trintchina E, Weissman S J, Avagyan S, Chattopadhyay S, et al. Selection footprint in the FimH adhesin shows pathoadaptive niche differentiation in Escherichia coli. Mol Biol Evol. 2004; 21: 73–1383. https://doi.org/10.1093/molbev/msh136.

Schmittgen TD, Livak KJ. Analyzing real-time PCR data by the comparative CT method. Nat Protoc. 2008; 3(6): 1101-8. https://doi.org/10.038/nprot.2008.73.

Guzzo F, Scognamiglio M, Fiorentino A, Buommino E, D’Abrosca B. Plant derived natural products against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus: Antibiofilm activity and molecular mechanisms. Mol. 2020; 25(21): 5024. https://doi.org/10.3390/molecules25215024.

Gebreyohannes G, Nyerere A, Bii C, Sbhatu DB. Challenges of intervention, treatment, and antibiotic resistance of biofilm-forming microorganisms. Heliyon. 2019; 5(8): e02192. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02192.

Marimuthu D, Jayaraman A. Isolation and growth characterization of the fresh water algae Chlorosarcinopsis eremi on different growth media. J Pure Appl Microbio. 2018; 12(1): 389. https://dx.doi.org/10.22207/JPAM.12.1.46

Gadhi AAA, El-Sherbiny MM, Al-Sofyani AMA, Ba-Akdah MA, Satheesh S. Antibiofilm activities of extracts of the macroalga Halimeda sp. from the red sea. J Mar Sci Technol 2018; 26(6): 838-846. https://doi.org/10.6119/JMST.201812_26(6).0008

Vishwakarma J, Vavilala SL. Evaluating the antibacterial and antibiofilm potential of sulphated polysaccharides extracted from green algae Chlamydomonas reinhardtii. J Appl Microbiol. 2019; 127(4): 1004-17. https://doi.org/10.111/jam.14364.

Cepas V, Gutiérrez-Del-Río I, López Y, Redondo-Blanco S, Gabasa Y, Iglesias MJ, et al. Microalgae and cyanobacteria strains as producers of lipids with antibacterial and antibiofilm activity. Mar Drugs. 2021; 19(12): 675. https://www.mdpi.com/1660-3397/19/12/675

Nag M, Lahiri D, Dey A, Sarkar T, Joshi S, Ray RR. Evaluation of algal active compounds as potent antibiofilm agent. J Basic Microbiol. 2022; 62(9): 1098-109. https://doi.org/10.02/jobm.202100470

Moradi F, Hadi N, Bazargani A. Evaluation of quorum-sensing inhibitory effects of extracts of three traditional medicine plants with known antibacterial properties. New Microbes New Infect. 2020; 38: 100769. https://doi.org/10.1016/j.nmni.2020

Ghosh S, Saha I, Dey A, Lahiri D, Nag M, Sarkar T, et al. Natural compounds underpinning the genetic regulation of biofilm formation: An overview. S Afr J Bot. 2022; 151: 92-106. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.11.039

Rémy B, Mion S, Plener L, Elias M, Chabrière E, Daudé D. Interference in bacterial quorum sensing: a biopharmaceutical perspective. Front Pharmacol. 2018; 9: 203. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00203

Jha B, Kavita, K, Westphal J, Hartmann A, Schmitt-Kopplin, P. Quorum sensing inhibition by Asparagopsis taxiformis, a marine macro alga: separation of the compound that interrupts bacterial communication. Marine drugs. 2013; 11: 253-65. https://doi.org/10.3390/md11010253

التنزيلات

إصدار

القسم

article

كيفية الاقتباس

1.
تقليل تنظيم الجينات المكونة للاغشية الحيوية في بعض انواع البكتريا المسببة للامراض عن طريق مستخلصات من جنسين من الطحالب. Baghdad Sci.J [انترنت]. [وثق 14 يناير، 2025];22(6). موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/10102