Η αντιμικροβιακή δράση των νανολιποσωμάτων του ελαίου τεϊόδεντρου κατά του Escherichia coli

Η αντιμικροβιακή δράση των νανολιποσωμάτων του ελαίου τεϊόδεντρου κατά του Escherichia coli

Παρόλο που τα αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα στις ζωοτροφές για την καταπολέμηση διαφόρων βακτηριακών μολυσματικών ασθενειών στα ζώα, η συνεχής εμφάνιση ανθεκτικών στα φάρμακα βακτηριακών στελεχών έχει περιορίσει την αποτελεσματικότητά τους. Δεδομένου ότι τα αιθέρια έλαια φυτών έχουν δείξει σημαντική αντιβακτηριακή δράση, έχουν θεωρηθεί ως δυνητικός υποψήφιος για την ανακούφιση του προβλήματος της αντοχής στα αντιβιοτικά.

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

Σε μια πρόσφατη Πτηνοτροφική Επιστήμη Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές δημιούργησαν νανολιποσώματα ελαίου τεϊόδεντρου (TTONL) και ανέλυσαν την αντιβακτηριδιακή τους αποτελεσματικότητα έναντι του παθογόνου Escherichia coli (E. coli), το οποίο επηρεάζει σημαντικά τη βιομηχανία πουλερικών. Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι η ανάπτυξη ενός νέου φαρμάκου για την προώθηση της βιώσιμης και υγιούς κτηνοτροφίας στην Κίνα.

Λοίμωξη από E. coli σε πουλερικά

Αν και τα περισσότερα στελέχη E. coli είναι μη παθογόνα και εμφανίζονται φυσικά στο έντερο, ορισμένα λοιμώδη στελέχη μπορούν να προκαλέσουν νόσο του Crohn, γαστρεντερίτιδα και αιμορραγική κολίτιδα. Επιπλέον, το παθογόνο E. coli προκαλεί κολοβακίλλωση, μια συστηματική ή εντοπισμένη λοίμωξη που παρατηρείται συνήθως στα πουλερικά. Η κολιβακίλωση έχει επίσης συσχετιστεί με πολλαπλές βλάβες οργάνων όπως η σακκουλίτιδα του αέρα, η περιηπατίτιδα και η περιτονίτιδα, με αποτέλεσμα σημαντική θνησιμότητα στα πουλερικά.

Το κυτταρικό τοίχωμα του E. coli αποτελείται κυρίως από λιποπολυσακχαρίτη (LPS) και η κυτταρική λύση αυτού του βακτηρίου προκαλεί μαζική απελευθέρωση LPS, η οποία πυροδοτεί μια φλεγμονώδη απόκριση. Σε αυτό το πλαίσιο, το NLRP3 βρέθηκε να παίζει σημαντικό ρόλο στην πρόκληση φλεγμονώδους απόκρισης κατά τη διάρκεια μόλυνσης από E. coli. Ένας άλλος παράγοντας που μεσολαβεί στη φλεγμονή στο τελευταίο στάδιο είναι το HMGB1.

Λάδι δέντρου τσαγιού (TTO) και νανολιποσώματα

Το TTO είναι ένα αιθέριο έλαιο που εξάγεται από τα φύλλα του τεϊόδεντρου. Αυτό το αιθέριο έλαιο έχει ανοιχτό κίτρινο έως καθαρό χρώμα και φρέσκια μυρωδιά καμφοράς. Συνήθως το τεϊόδεντρο βρίσκεται στην ακτή από το νότιο Κουίνσλαντ έως τη βόρεια Νέα Νότια Ουαλία της Αυστραλίας.

Το TTO έχει πολλές ιατρικές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της θεραπείας του έρπητα, της ακμής, της ψώρας, των τσιμπημάτων εντόμων και των μικροβιακών λοιμώξεων του δέρματος. Είναι σημαντικό ότι αυτό το αιθέριο έλαιο έχει επιδείξει ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση (MIC) μικρότερη από 1% έναντι των περισσότερων βακτηρίων και μυκήτων. Ως εκ τούτου, το TTO θεωρείται ένας πολλά υποσχόμενος αντιμικροβιακός παράγοντας.

Αντισώματα ηλεκτρονικού βιβλίου

Συγκέντρωση των κορυφαίων συνεντεύξεων, άρθρων και ειδήσεων του περασμένου έτους. Κατεβάστε ένα δωρεάν αντίγραφο

Η τερπινεν-4-όλη και η α-τερπινεόλη είναι τα κύρια συστατικά του TTO, τα οποία προάγουν την αντιβακτηριακή δράση. Μηχανιστικά, η βακτηριοκτόνος δράση αυτών των συστατικών έχει συνδεθεί με διάρρηξη της μικροβιακής κυτταρικής μεμβράνης, προκαλώντας κυτταρική λύση.

Εκτός από τα πλεονεκτήματά του, ορισμένοι από τους περιορισμούς που περιορίζουν την εφαρμογή του TTO περιλαμβάνουν την αδιαλυτότητά του στο νερό, την ασταθή φύση του και την έντονη τάση των ενεργών συστατικών του να αλλάζουν όταν εκτίθεται στον αέρα. Αυτές οι ελλείψεις θα μπορούσαν να ξεπεραστούν με τη χρήση νανολιποσωμάτων, ενός συστήματος φέροντος κυστιδίων δύο στρωμάτων που σχηματίζεται με αυτοσυναρμολόγηση σε υδατικά μέσα.

Τα νανολιποσώματα που φέρουν αιθέριο έλαιο φτάνουν στη θέση στόχο μέσω κυτταρικών αλληλεπιδράσεων (π.χ. φαγοκυττάρωση, προσρόφηση και σύντηξη). Είναι σημαντικό ότι αυτά έχουν βελτιώσει σημαντικά την κακή σταθερότητα των αιθέριων ελαίων κατά την αποθήκευση και τη χρήση. Σε αυτή τη μελέτη, το TTONL παρήχθη βέλτιστα για την αναστολή της νόσου E. coli στα πουλερικά.

Σύνθεση και χαρακτηρισμός του TTONL

Το TTONL συντέθηκε χρησιμοποιώντας τεχνική ενυδάτωσης λεπτής μεμβράνης και υπερήχων. Η διαδικασία ανάπτυξης βελτιστοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Box-Behnken Response Surface. Οι βέλτιστες συνθήκες που προσδιορίστηκαν για τη σύνθεση TTONL ήταν αναλογία μάζας λεκιθίνης προς χοληστερόλη 3,7:1, ρΗ μέσου ενυδάτωσης 7,4 και συγκέντρωση ΤΤΟ 0,5. Αυτές οι συνθήκες οδηγούν σε ρυθμό ενθυλάκωσης TTONL 80,31 ± 0,56%.

Η ανάλυση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) έδειξε ότι το TTONL ήταν σχεδόν σφαιρικό και ομοιόμορφο σε μέγεθος. Το μέσο μέγεθος σωματιδίων αυτής της δομής διπλής στιβάδας που περιέχει ΤΤΟ ήταν 227,8 ± 25,3 nm με αρνητικό φορτίο. Η χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης του TTONL έδειξε μια ασήμαντη τροποποίηση του βασικού σκελετού ενός λιποσώματος. Είναι σημαντικό ότι τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι το TTONL ήταν πιο σταθερό για 35 ημέρες στους 4 °C παρά σε θερμοκρασία δωματίου.

Αντιβακτηριακή αποτελεσματικότητα του TTONL

Η αντιβακτηριακή δράση του TTONL αξιολογήθηκε έναντι του E. coli μέσω πειραμάτων in vitro και in vivo. Για την in vivo μελέτη, η αποτελεσματικότητα του TTONL εξετάστηκε σε κοτόπουλα μολυσμένα με κολοβακίλλωση.

Τα αποτελέσματα της δοκιμής MIC έδειξαν ότι τα νανολιποσώματα βελτίωσαν την αντιβακτηριακή αποτελεσματικότητα του TTO έναντι διαφόρων στελεχών E. coli. Μετά από 8 ώρες θεραπείας με 75 mg/ml TTONL, παρατηρήθηκε πλήρης βακτηριοκτόνος δράση έναντι των δοκιμαστικών στελεχών.

Πειράματα in vitro έδειξαν ότι η έκθεση στο TTONL προκάλεσε ποικίλους βαθμούς δομικής βλάβης στα στελέχη E. coli. Μια in vivo μελέτη διαπίστωσε ότι η από του στόματος χορήγηση TTONL μείωσε σημαντικά τα κλινικά συμπτώματα και τις εντερικές βλάβες σε μολυσμένα κοτόπουλα. Είναι σημαντικό ότι η θεραπεία με TTONL μείωσε σημαντικά την έκφραση mRNA του NLRP3 και του NF-κB στο τυφλό και το δωδεκαδάκτυλο κοτόπουλων μολυσμένων με E. coli.

συμπεράσματα

Το πρόσφατα συντιθέμενο TTONL έδειξε υψηλότερο ρυθμό ενθυλάκωσης, βραδύτερη απελευθέρωση και βελτιωμένη σταθερότητα με πολλά υποσχόμενη αντιβακτηριακή δράση έναντι των ελεγμένων παθογόνων. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα πειραματικά αποτελέσματα, η τρέχουσα μελέτη συνέστησε έντονα την προφυλακτική χρήση του TTONL για τη θεραπεία βακτηριακών ασθενειών των πτηνών.

Αναφορά:

• 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

.