Антимикробната активност на нанолипозомите от масло от чаено дърво срещу Escherichia coli

Антимикробната активност на нанолипозомите от масло от чаено дърво срещу Escherichia coli

Въпреки че антибиотиците се използват като фуражни добавки за борба с различни бактериални инфекциозни заболявания при животните, непрекъснатата поява на резистентни към лекарства бактериални щамове ограничава тяхната ефективност. Тъй като растителните етерични масла са показали значителна антибактериална активност, те се считат за потенциален кандидат за облекчаване на проблема с антибиотичната резистентност.

Lernen: Teebaumöl-Nanoliposomen: Optimierung, Charakterisierung und antibakterielle Aktivität gegen Escherichia coli in vitro und in vivo. Bildquelle: ronstik/Shutterstock

В скорошен Птицевъдство В това проучване изследователите формулираха нанолипозоми от масло от чаено дърво (TTONL) и анализираха тяхната антибактериална ефективност срещу патогенната Escherichia coli (E. coli), която значително засяга птицевъдната индустрия. Основната цел на настоящото проучване е да се разработи ново лекарство за насърчаване на устойчиво и здравословно животновъдство в Китай.

Инфекция с E. coli при домашни птици

Въпреки че повечето щамове на E. coli са непатогенни и се срещат естествено в червата, някои вирулентни щамове могат да причинят болест на Crohn, гастроентерит и хеморагичен колит. В допълнение, патогенната E. coli причинява колибацилоза, системна или локализирана инфекция, често срещана при домашните птици. Колибацилозата също се свързва с множество органни лезии като въздушен сакулит, перихепатит и перитонит, което води до значителна смъртност при домашните птици.

Клетъчната стена на Е. coli се състои предимно от липополизахарид (LPS) и клетъчният лизис на тази бактерия причинява масово освобождаване на LPS, което предизвиква възпалителен отговор. В този контекст беше установено, че NLRP3 играе важна роля в предизвикването на възпалителен отговор по време на инфекция с Е. coli. Друг фактор, който медиира възпалението в късен стадий, е HMGB1.

Масло от чаено дърво (TTO) и нанолипозоми

TTO е етерично масло, извлечено от листата на чаеното дърво. Това етерично масло има светложълт до бистър цвят и мирис на свеж камфор. Обикновено чаеното дърво се среща по крайбрежието от южен Куинсланд до северен Нов Южен Уелс, Австралия.

TTO има много медицински приложения, включително лечение на херпес, акне, краста, ухапвания от насекоми и микробни кожни инфекции. Важно е, че това етерично масло е показало минимална инхибираща концентрация (MIC) от по-малко от 1% срещу повечето бактерии и гъбички. Следователно TTO се счита за обещаващ антимикробен агент.

Електронна книга Антитела

Компилация от най-добрите интервюта, статии и новини от последната година. Изтеглете безплатно копие

Терпинен-4-ол и α-терпинеол са основните компоненти на TTO, които насърчават антибактериалната активност. Механично, бактерицидното действие на тези компоненти е свързано с разрушаване на мембраната на микробната клетка, причинявайки клетъчен лизис.

В допълнение към неговите предимства, някои от ограниченията, които ограничават приложението на TTO, включват неговата неразтворимост във вода, нестабилния му характер и силната тенденция на неговите активни съставки да се променят, когато са изложени на въздух. Тези недостатъци могат да бъдат преодолени чрез използване на нанолипозоми, двуслойна носеща система от везикули, образувана чрез самосглобяване във водна среда.

Нанолипозомите, носещи етерично масло, достигат до целевото място чрез клетъчни взаимодействия (напр. фагоцитоза, адсорбция и сливане). Важно е, че те значително подобриха слабата стабилност на етеричните масла по време на съхранение и употреба. В това проучване TTONL е оптимално произведен за инхибиране на заболяването E. coli при домашни птици.

Синтез и характеризиране на TTONL

TTONL се синтезира с помощта на тънкослойна хидратация и ултразвук. Процесът на разработка беше оптимизиран с помощта на метода Box-Behnken Response Surface. Оптималните условия, определени за синтеза на TTONL, са масово съотношение на лецитин към холестерол 3,7:1, pH на хидратиращата среда 7,4 и концентрация на TTO 0,5. Тези условия водят до степен на капсулиране на TTONL от 80,31 ± 0,56%.

Анализът с трансмисионна електронна микроскопия (TEM) показа, че TTONL е почти сферичен и еднакъв по размер. Средният размер на частиците на тази двуслойна структура, съдържаща TTO, е 227.8 ± 25.3 nm с отрицателен заряд. Характерният пик на абсорбция на TTONL показва незначителна модификация на основния скелет на липозома. Важно е, че експерименталните резултати показват, че TTONL е по-стабилен за 35 дни при 4 °C, отколкото при стайна температура.

Антибактериална ефективност на TTONL

Антибактериалната активност на TTONL е оценена срещу Е. coli чрез in vitro и in vivo експерименти. За изследването in vivo ефективността на TTONL е изследвана при пилета, заразени с колибацилоза.

Резултатите от MIC теста показват, че нанолипозомите подобряват антибактериалната ефективност на TTO срещу различни щамове на Е. coli. След 8 часа третиране със 75 mg/ml TTONL се наблюдава пълна бактерицидна активност срещу тестовите щамове.

Експериментите in vitro показват, че експозицията на TTONL причинява различна степен на структурно увреждане на щамовете E. coli. Проучване in vivo установи, че пероралното приложение на TTONL значително намалява клиничните симптоми и чревните лезии при заразени пилета. Важно е, че лечението с TTONL значително намалява експресията на mRNA на NLRP3 и NF-κB в цекума и дванадесетопръстника на инфектирани с Е. coli пилета.

Изводи

Новосинтезираният TTONL показа по-висока скорост на капсулиране, по-бавно освобождаване и подобрена стабилност с обещаваща антибактериална активност срещу тестваните патогени. Като се вземат предвид всички експериментални резултати, настоящото проучване силно препоръчва профилактичното използване на TTONL за лечение на бактериални заболявания по птиците.

Справка:

• Bo, R. et al. (2023) „Teebaumöl-Nanoliposomen: Optimierung, Charakterisierung und antibakterielle Aktivität gegen Escherichia coli in vitro und in vivo“, Poultry Science, 102(1), p. 102238. doi: 10.1016/j.psj.2022.102238. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003257912200534X?via%3Dihub

.