L'attività antimicrobica dei nanoliposomi dell'olio dell'albero del tè contro l'Escherichia coli

L'attività antimicrobica dei nanoliposomi dell'olio dell'albero del tè contro l'Escherichia coli

Sebbene gli antibiotici siano utilizzati come additivi nei mangimi per combattere varie malattie infettive batteriche negli animali, la continua comparsa di ceppi batterici resistenti ai farmaci ne ha limitato l’efficacia. Poiché gli oli essenziali vegetali hanno mostrato una significativa attività antibatterica, sono stati considerati un potenziale candidato per alleviare il problema della resistenza agli antibiotici.

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

In un recente Scienza del pollame In questo studio, i ricercatori hanno formulato nanoliposomi di olio di melaleuca (TTONL) e hanno analizzato la loro efficacia antibatterica contro l’Escherichia coli patogeno (E. coli), che colpisce in modo significativo l’industria del pollame. Lo scopo principale del presente studio è sviluppare un nuovo farmaco per promuovere una zootecnia sostenibile e sana in Cina.

Infezione da E. coli nel pollame

Sebbene la maggior parte dei ceppi di E. coli non siano patogeni e siano presenti naturalmente nell'intestino, alcuni ceppi virulenti possono causare il morbo di Crohn, la gastroenterite e la colite emorragica. Inoltre, l'E. coli patogeno causa la colibacillosi, un'infezione sistemica o localizzata comunemente osservata nel pollame. La colibacillosi è stata anche associata a lesioni multiple di organi come sacculite aerea, periepatite e peritonite, con conseguente mortalità significativa nel pollame.

La parete cellulare di E. coli è composta principalmente da lipopolisaccaride (LPS) e la lisi cellulare di questo batterio provoca un massiccio rilascio di LPS, che innesca una risposta infiammatoria. In questo contesto, è stato scoperto che NLRP3 svolge un ruolo importante nell'indurre una risposta infiammatoria durante l'infezione da E. coli. Un altro fattore che media l’infiammazione allo stadio avanzato è HMGB1.

Olio dell'albero del tè (TTO) e nanoliposomi

Il TTO è un olio essenziale estratto dalle foglie dell'albero del tè. Questo olio essenziale ha un colore da giallo chiaro a trasparente e un odore fresco di canfora. Tipicamente l'albero del tè si trova sulla costa dal Queensland meridionale al New South Wales settentrionale, in Australia.

Il TTO ha molti usi medicinali tra cui il trattamento dell'herpes, dell'acne, della scabbia, delle punture di insetti e delle infezioni microbiche della pelle. È importante sottolineare che questo olio essenziale ha dimostrato una concentrazione minima inibente (MIC) inferiore all'1% contro la maggior parte dei batteri e funghi. Pertanto, il TTO è considerato un promettente agente antimicrobico.

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Terpinen-4-olo e α-terpineolo sono i componenti principali del TTO, che promuovono l'attività antibatterica. Meccanicamente, l’azione battericida di questi componenti è stata collegata alla rottura della membrana cellulare microbica, causando la lisi cellulare.

Oltre ai suoi vantaggi, alcuni dei limiti che limitano l'applicazione del TTO includono la sua insolubilità in acqua, la sua natura instabile e la forte tendenza dei suoi principi attivi a cambiare se esposti all'aria. Queste carenze potrebbero essere superate utilizzando i nanoliposomi, un sistema di trasporto di vescicole a due strati formato mediante autoassemblaggio in mezzi acquosi.

I nanoliposomi che trasportano l'olio essenziale raggiungono il sito bersaglio attraverso interazioni cellulari (ad esempio fagocitosi, adsorbimento e fusione). È importante sottolineare che questi hanno migliorato significativamente la scarsa stabilità degli oli essenziali durante la conservazione e l’uso. In questo studio, TTONL è stato prodotto in modo ottimale per inibire la malattia da E. coli nel pollame.

Sintesi e caratterizzazione di TTONL

TTONL è stato sintetizzato utilizzando la tecnica di idratazione e sonicazione del film sottile. Il processo di sviluppo è stato ottimizzato utilizzando il metodo Box-Behnken Response Surface. Le condizioni ottimali determinate per la sintesi di TTONL erano un rapporto di massa lecitina/colesterolo di 3,7:1, un pH del mezzo di idratazione di 7,4 e una concentrazione di TTO di 0,5. Queste condizioni determinano un tasso di incapsulamento TTONL di 80,31 ± 0,56%.

L'analisi al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) ha mostrato che TTONL era quasi sferico e di dimensioni uniformi. La dimensione media delle particelle di questa struttura a doppio strato contenente TTO era di 227,8 ± 25,3 nm con una carica negativa. Il caratteristico picco di assorbimento di TTONL ha mostrato una modifica insignificante dello scheletro di base di un liposoma. È importante sottolineare che i risultati sperimentali hanno mostrato che TTONL era più stabile per 35 giorni a 4°C che a temperatura ambiente.

Efficacia antibatterica di TTONL

L'attività antibatterica di TTONL è stata valutata contro E. coli attraverso esperimenti in vitro e in vivo. Per lo studio in vivo, l'efficacia di TTONL è stata esaminata nei polli infetti da colibacillosi.

I risultati del test MIC hanno mostrato che i nanoliposomi hanno migliorato l’efficacia antibatterica del TTO contro vari ceppi di E. coli. Dopo 8 ore di trattamento con TTONL 75 mg/ml è stata osservata una completa attività battericida nei confronti dei ceppi in esame.

Esperimenti in vitro hanno dimostrato che l'esposizione al TTONL ha causato vari gradi di danno strutturale ai ceppi di E. coli. Uno studio in vivo ha rilevato che la somministrazione orale di TTONL ha ridotto significativamente i sintomi clinici e le lesioni intestinali nei polli infetti. È importante sottolineare che il trattamento con TTONL ha ridotto significativamente l'espressione di mRNA di NLRP3 e NF-κB nel cieco e nel duodeno dei polli infetti da E. coli.

Conclusioni

Il TTONL appena sintetizzato ha mostrato un tasso di incapsulamento più elevato, un rilascio più lento e una migliore stabilità con una promettente attività antibatterica contro i patogeni testati. Tenendo conto di tutti i risultati sperimentali, il presente studio raccomanda fortemente l'uso profilattico di TTONL per il trattamento delle malattie batteriche aviari.

Riferimento:

• 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

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