Den antimikrobielle aktivitet af tea tree olie nanoliposomer mod Escherichia coli

Den antimikrobielle aktivitet af tea tree olie nanoliposomer mod Escherichia coli

Selvom antibiotika bruges som fodertilsætningsstoffer til at bekæmpe forskellige bakterielle infektionssygdomme hos dyr, har den kontinuerlige fremkomst af lægemiddelresistente bakteriestammer begrænset deres effektivitet. Da æteriske planteolier har vist betydelig antibakteriel aktivitet, er de blevet betragtet som en potentiel kandidat til at afhjælpe problemet med antibiotikaresistens.

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

I en nylig Fjerkrævidenskab I denne undersøgelse formulerede forskere tea tree olie nanoliposomer (TTONL) og analyserede deres antibakterielle effektivitet mod patogen Escherichia coli (E. coli), som signifikant påvirker fjerkræindustrien. Hovedformålet med den aktuelle undersøgelse er at udvikle et nyt lægemiddel til fremme af bæredygtigt og sundt dyrehold i Kina.

E. coli-infektion hos fjerkræ

Selvom de fleste E. coli-stammer er ikke-patogene og forekommer naturligt i tarmen, kan nogle virulente stammer forårsage Crohns sygdom, gastroenteritis og hæmoragisk colitis. Derudover forårsager patogen E. coli colibacillose, en systemisk eller lokaliseret infektion, der almindeligvis ses hos fjerkræ. Colibacillose er også blevet forbundet med flere organlæsioner såsom luftsacculitis, perihepatitis og peritonitis, hvilket resulterer i betydelig dødelighed hos fjerkræ.

Cellevæggen i E. coli består primært af lipopolysaccharid (LPS), og cellulær lysis af denne bakterie forårsager en massiv frigivelse af LPS, som udløser en inflammatorisk reaktion. I denne sammenhæng blev NLRP3 fundet at spille en vigtig rolle i at inducere en inflammatorisk respons under E. coli-infektion. En anden faktor, der medierer inflammation i det sene stadie, er HMGB1.

Tea tree olie (TTO) og nanoliposomer

TTO er en æterisk olie udvundet af tetræets blade. Denne æteriske olie har en lys gul til klar farve og en frisk kamferlugt. Typisk findes tetræet ved kysten fra det sydlige Queensland til det nordlige New South Wales, Australien.

TTO har mange medicinske anvendelser, herunder behandling af herpes, acne, fnat, insektbid og mikrobielle hudinfektioner. Det er vigtigt, at denne æteriske olie har vist en minimal hæmmende koncentration (MIC) på mindre end 1% mod de fleste bakterier og svampe. Derfor betragtes TTO som et lovende antimikrobielt middel.

E-bog antistoffer

Samling af de bedste interviews, artikler og nyheder fra det sidste år. Download en gratis kopi

Terpinen-4-ol og α-terpineol er hovedkomponenterne i TTO, som fremmer antibakteriel aktivitet. Mekanistisk er den bakteriedræbende virkning af disse komponenter blevet forbundet med forstyrrelse af den mikrobielle cellemembran, hvilket forårsager cellelyse.

Ud over dets fordele inkluderer nogle af de begrænsninger, der begrænser anvendelsen af ​​TTO, dets uopløselighed i vand, dets ustabile natur og dens aktive ingrediensers stærke tendens til at ændre sig, når de udsættes for luft. Disse mangler kunne overvindes ved at bruge nanoliposomer, et to-lags vesikelbærersystem dannet ved selvsamling i vandige medier.

Nanoliposomer, der bærer æterisk olie, når målstedet gennem cellulære interaktioner (f.eks. fagocytose, adsorption og fusion). Det er vigtigt, at disse væsentligt har forbedret den dårlige stabilitet af æteriske olier under opbevaring og brug. I denne undersøgelse blev TTONL produceret optimalt til at hæmme E. coli sygdom hos fjerkræ.

Syntese og karakterisering af TTONL

TTONL blev syntetiseret ved hjælp af tyndfilmshydrering og sonikeringsteknik. Udviklingsprocessen blev optimeret ved hjælp af Box-Behnken Response Surface-metoden. De optimale betingelser bestemt for TTONL-syntese var et masseforhold mellem lecithin og kolesterol på 3,7:1, et hydreringsmediums pH på 7,4 og en TTO-koncentration på 0,5. Disse forhold resulterer i en TTONL-indkapslingshastighed på 80,31 ± 0,56%.

Transmissionselektronmikroskopi (TEM) analyse viste, at TTONL var næsten sfærisk og ensartet i størrelse. Den gennemsnitlige partikelstørrelse af denne dobbeltlagsstruktur indeholdende TTO var 227,8 ± 25,3 nm med en negativ ladning. Den karakteristiske absorptionstoppe af TTONL viste en ubetydelig ændring af det grundlæggende skelet af et liposom. Det er vigtigt, at eksperimentelle resultater viste, at TTONL var mere stabil i 35 dage ved 4 °C end ved stuetemperatur.

Antibakteriel effektivitet af TTONL

Den antibakterielle aktivitet af TTONL blev evalueret mod E. coli gennem in vitro og in vivo eksperimenter. Til in vivo undersøgelsen blev effektiviteten af ​​TTONL undersøgt hos kyllinger inficeret med colibacillose.

Resultaterne af MIC-testen viste, at nanoliposomerne forbedrede den antibakterielle effektivitet af TTO mod forskellige E. coli-stammer. Efter 8 timers behandling med 75 mg/ml TTONL blev der observeret fuldstændig bakteriedræbende aktivitet mod teststammerne.

In vitro-forsøg viste, at TTONL-eksponering forårsagede varierende grader af strukturel skade på E. coli-stammerne. En in vivo undersøgelse viste, at oral administration af TTONL signifikant reducerede kliniske symptomer og tarmlæsioner hos inficerede kyllinger. Det er vigtigt, at TTONL-behandling signifikant reducerede mRNA-ekspressionen af ​​NLRP3 og NF-KB i blindtarmen og tolvfingertarmen hos E. coli-inficerede kyllinger.

Konklusioner

Den nyligt syntetiserede TTONL viste højere indkapslingshastighed, langsommere frigivelse og forbedret stabilitet med lovende antibakteriel aktivitet mod de testede patogener. Under hensyntagen til alle eksperimentelle resultater anbefalede den aktuelle undersøgelse kraftigt profylaktisk brug af TTONL til behandling af fuglebakteriesygdomme.

Reference:

• 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

.