| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,208 |
| تعداد مقالات | 35,560 |
| تعداد مشاهده مقاله | 53,007,580 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 92,290,716 |
بررسی اثر ماده آلیسین و سینامون بر سودوموناس آئروژینوزا مقاوم به بتالاکتام تحت شرایط درشیشه و مطالعه بیوانفورماتیکی | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 4، دوره 42، شماره 1 - شماره پیاپی 127، خرداد 1405، صفحه 40-55 اصل مقاله (1.46 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2026.368772.3524 | ||
| نویسندگان | ||
| سمیه عطائی جلیسه* 1؛ حورا پورغفار2 | ||
| 1استادیار، گروه زیستشناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران | ||
| 2گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: گسترش مقاومتهای آنتیبیوتیکی بهویژه در باکتریهای گرم منفی سبب شده است، استفاده از اثر ترکیبی آنتیبیوتیکها و بهدست آوردن ترکیبهای گیاهی در درمان عفونتهای ناشی از باکتریها مورد توجه قرار گیرد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر ماده مؤثره آلیسین و سینامون بر سودوموناس آئروژینوزا مقاوم به بتالاکتام میباشد. مواد و روشها: ماده مؤثره گیاهی آلیسین و سینامون از شرکت سیگما خریداری شد. 20 سویه بالینی سودوموناس آئروژینوزا تهیهشده از آزمایشگاه پاتوبیولوژی بیمارستان رازی شهر رشت، برای تأیید گونه و خالصسازی باکتری، آزمایشهای بیوشیمیایی شامل بررسی قابلیت تولید همولیزین، اکسیداز، کاتالاز، اورهآز، قابلیت رشد در دمای 42 درجه سلسیوس، منظره رشد در محیطهای مککانکی آگار، آگار سه قند آهن و سولفید-ایندول–تحرک، منظره رشد در محیط آگار مولر هینتون و رنگآمیزی گرم انجام شد. برای بررسی اثر ضدباکتریایی مواد مؤثره سینامون و آلیسین بهترتیب در غلظتهای 0.5 و 0.004 میلیگرم در میلیلیتر، از آزمون آنتیبیوگرام و آزمون کمی حداقل غلظت بازدارنده بهروش رقتهای متوالی MIC و MBC استفاده شد و در نهایت قطر هالههای عدم رشد اطراف دیسکهای آغشته به ماده مؤثره، اندازهگیری و ثبت گردید. در ادامه، آزمون بیوانفورماتیک، برای آمادهسازی لیگاند و پروتئین، ساختار سهبعدی آلیسین و سینامون و پروتئینهای هر دو بهترتیب از پایگاههای داده pubchem و rcbs بهدست آمدند. سپس با استفاده از نرمافزار Discover Studio بارهای قابل چرخش و مرکز ثقل مولکول در تمامی باندها مشخص و داکینگ مولکولی برای پروتئین در 200 مرتبه مستقل تکرار شد. در این مطالعه، از الگوریتم ژنتیک Lamarckian GA استفاده شد و اطلاعات بهدست آمده تحلیل شدند. استخراج RNA، سنتز cDNA و RT-PCR برای تعیین اثر مواد مؤثره بر میزان بیان ژن blaIMP انجام شد. یافتهها: 20 سویه باکتری مورد بررسی، براساس مرفولوژی کلنی، بوی کلنی، تشکیل رنگدانه در آگار مولر هینتون، تولید همولیزین بر روی آگار خوندار، نتیجه رنگآمیزی گرم (باسیل گرم منفی)، مثبت بودن آزمایش اکسیداز، رشد در دمای 42 درجه سلسیوس بر روی آگار مغذی، مثبت بودن تست حرکت، عدم تخمیر قندها در محیطهای مک کانکی آگار و TSI بهعنوان سودوموناس تأیید هویت شدند. میانگین قطر هاله عدم رشد در تست دیسک دیفیوژن باکتری سودوموناس آئروژینوزا در مداخله با mg.mL-1 0.004 آلیسین برابر با mm16 و mg.mL-1 0.5 سینامون، برابر با mm 17 بود. ماده مؤثر آلیسین در یک سویه، MIC 0.001 و mg.mL-1 MBC 0.002 و در دیگر سویهها MIC و MBC بهترتیب 0.002 و mg.mL-1 0.004 گزارش شد. ماده مؤثر سینامون در یک سویه، MIC 0.125 و MBC با mg.mL-1 0.25 و در سایر سویهها، MIC برابر با 0.25 و مقدار mg.mL-1 MBC 0.5 بهدست آمد. نتایج حاصل از داکینگ مولکولی بین سینامون و پروتئین بتالاکتاماز، پایینترین سطح حداقل انرژی آزاد اتصال (ΔG) را دارا میباشد (kcal.mol-1 4.83-) و در مقابل، انرژی اتصالی بین آلیسین و پروتئین بتالاکتاماز برابر با kcal.mol-14.24- است. با توجه به دادهها، میتوان به این نتیجه رسید که ماده مؤثر سینامون بیشترین تأثیر را بر روی پروتئین بتالاکتاماز دارد و سینامون توانسته تأثیر مطلوبی بر روی تضعیف عملکرد و فعالیت پروتئین بتالاکتاماز بگذارد. اختلاف کم حداقل انرژی آزاد اتصال (ΔG) دو ماده مؤثر سینامون و آلیسین بر بتالاکتاماز، با برهمکنش داروی کنترل سولفونامید و بتالاکتاماز (kcal.mol-1 5.34-)، نشان میدهد که تأثیر و برهمکنش سینامون و آلیسین بر پروتئین بتالاکتاماز مثبت است. سینامون و آلیسین، هر دو کاهش بیان ژن blaIMP را در باکتری سودوموناس آئروژینوزا در غلظت subMIC منجر شدند. نتیجهگیری: امروزه یکی از مشکلات اصلی در رابطه با میکروارگانیسمهای بیماریزا، افزایش مقاومت آنها نسبت به آنتیبیوتیکهاست. سویههای سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به بتالاکتام تحت تیمار با سینامون و آلیسین کاهش بیان ژن مقاومت به بتالاکتام را نسبت به سویه تیمار نشده نشان میدهند و نتیجه اینکه تیمار با سینامون و آلیسین منجر به کاهش مقاومت به بتالاکتام میشود. پیشنهاد میگردد، دو ماده مؤثر سینامون و آلیسین، در کنار داروهای شیمیایی برای مبارزه با عفونتهای ناشی از باکتری سودوموناس آئروژینوزا، بعد از انجام آزمایشهای بالینی استاندارد استفاده شود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| سودوموناس آئروژینوزا؛ آلیسین؛ سینامون؛ بیان ژن؛ داکینگ مولکولی؛ RT-PCR | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the effect of the allicin and cinnamon active ingredients on resistant Pseudomonas aeruginosa to β-lactamase InVitro and in silico study | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Somayeh Ataei Jaliseh1؛ houra pourghafar2 | ||
| 1Department of Biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran | ||
| 2Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Aim: The increasing spread of antibiotic resistance, particularly among Gram-negative bacteria, has encouraged the exploration of combined therapeutic approaches involving antibiotics and plant-derived compounds for the treatment of bacterial infections. Therefore, the present study aimed to investigate the effects of the bioactive compounds allicin and cinnamon on β-lactam-resistant Pseudomonas aeruginosa. Materials and Methods: The herbal active compounds allicin and cinnamon were purchased from Sigma‑Aldrich. Twenty clinical strains of Pseudomonas aeruginosa obtained from the Pathobiology Laboratory of Razi Hospital were used in this study. The isolates were subjected to standard biochemical tests to confirm identification and ensure bacterial purity. These tests included hemolysin production, oxidase, catalase, and urease activities, growth at 42 °C, and growth characteristics on MacConkey agar (MCA), triple sugar iron agar (TSI), sulfide–indole–motility (SIM) medium, and Mueller–Hinton agar, as well as Gram staining. To evaluate the antibacterial effects of the active compounds, cinnamon at a concentration of 0.5 mg mL⁻¹ and allicin at a concentration of 0.004 mg mL⁻¹ were tested. Antibacterial activity was assessed using the antibiogram method (Kirby–Bauer disk diffusion test) and quantitative determination of minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) using the serial dilution method. The diameter of the bacterial growth inhibition zones around discs impregnated with the active compounds was measured and recorded. For the in-silico analysis, the three-dimensional structures of allicin, cinnamon, and the target proteins were obtained from the PubChem database and the RCSB Protein Data Bank, respectively. Using Discovery Studio software, rotatable bonds, atomic charges, and the center of gravity of the molecules were determined. Molecular docking simulations were performed for the target proteins and repeated independently 200 times. In this study, the Lamarckian genetic algorithm (LGA) was applied, and the resulting data were analyzed. Finally, RNA extraction, cDNA synthesis, and RT-PCR were carried out to evaluate the effects of the active compounds on the expression level of the blaIMP gene. Results: The 20 clinical strains were confirmed as Pseudomonas aeruginosa based on colony morphology, characteristic odor, pigment production on Mueller–Hinton agar, hemolysin production on blood agar, Gram staining (Gram-negative bacilli), positive oxidase test, growth at 42 °C on nutrient agar, motility, and lack of sugar fermentation on MacConkey agar and TSI media. In the disk diffusion assay, the mean diameter of the growth inhibition zone was 16 mm for 0.004 mg·mL⁻¹ allicin and 17 mm for 0.5 mg·mL⁻¹ cinnamon. The MIC and MBC of allicin were 0.001 and 0.002 mg·mL⁻¹ for one strain, and 0.002 and 0.004 mg·mL⁻¹ for the remaining strains, respectively. For cinnamon, the MIC and MBC were 0.125 and 0.25 mg·mL⁻¹ for one strain, and 0.25 and 0.5 mg·mL⁻¹ for the others. Molecular docking analysis revealed that the minimum free binding energy (ΔG) between cinnamon and β-lactamase was –4.83 kcal·mol⁻¹, whereas that for allicin was –4.12 kcal·mol⁻¹. These results indicate that cinnamon has a stronger inhibitory interaction with β-lactamase and effectively reduces its activity. Compared with the control drug sulfonamide (ΔG = –5.34 kcal·mol⁻¹), the small difference in binding energies suggests that both cinnamon and allicin positively interact with β-lactamase. Furthermore, treatment with sub-MIC concentrations of both compounds resulted in decreased expression of the blaIMP gene in P. aeruginosa. Conclusion: One of the major challenges in combating pathogenic microorganisms is the increasing prevalence of antibiotic resistance. In this study, β-lactam-resistant Pseudomonas aeruginosa strains treated with cinnamon and allicin exhibited reduced expression of the β-lactam resistance gene compared to untreated strains, indicating that these compounds can decrease β-lactam resistance. Based on these findings, it is suggested that cinnamon and allicin could be used in combination with conventional antibiotics to treat P. aeruginosa infections, following validation in standard clinical trials. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Pseudomonas aeruginosa, allicin, cinnamon, gene expression, molecular docking, RT-PCR | ||
| مراجع | ||
|
- Block, E., 1985. The chemistry of garlic and onions. Scientific American, 252(3): 114-119. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0385-114 - Cai, Y., Wang, R., Pei, F. and Liang, B., 2007. Antibacterial activity of allicin alone and combination with β-lactamase against Staphylococcus spp. and Pseudomonas aeruginosa. The Journal of Antibiotics, 60(5): 335-338. https://doi.org/10.1038/ja.2007.45 - Cutler, R.R. and Wilson, P., 2004. Antibacterial activity of a new, stable, aqueous extract of allicin against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. British Journal of Biomedical Science, 61(2): 71-74. https://doi.org/10.1080/09674845.2004.11732646 - Didar, Z., 2019. The study of antimicrobial and anti-enzymatic activity (potato poly-phenol oxidase) of Cinnamomum verum hydrosol: A laboratory sudy. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences, 18(1): 3-16. https://journal.rums.ac.ir/browse - Dobrindt, U., Hochhut, B., Hentschel, U. and Hacker, J., 2004. Genomic islands in pathogenic and environmental microorganisms. Nature Reviews Microbiology, 2(4): 414-24. https://doi.org/10.1038/nrmicro884 - Donkert, J., Tromp, T.F., Devries, H. and klasen, H.J., 1979. Antimicrobial activity of crude juices of Allium ascalonicum, Allium cepa and Allium sativum. Medizinische Microbiologie and Parasitologie, 245(1-2): 229-39. https://europepmc.org/article/med/44616 - Fitriana, N., Aniya, A., Pamasyah, F., Anam, M. and Lestari, S., 2019. The effectiveness comparison of single bulb garlic extract for antibacterial agent Pseudomonas aeruginosa. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 276(1): 012028. https://doi.org/10.1088/1755-1315/276/1/012028 - Ghandehari yazdi, A.P., Nikooyi, A. and Sedaghat Broojeni, L., 2014. Review of pharmaceutical and functional properties of cinnamon. Journal of Medicinal Herbs, 5(3): 127-135. https://sanad.iau.ir/Journal/jhd/Article/1009049 - Gharche Bidakhti, H. and Ebrahimi, A., 1993. Investigating the antibacterial and antifungal effects of different extracts of black seed, turmeric and garlic. Master's Thesis (Professional Doctorate), Mashhad University of Medical Sciences. - Ghodake,V., Dhoble, S. and Vavilala Sand Patravale, V., 2023. Anti-biofilm potential against Pseudomonas aeruginosa biofilm in cystic fibrosis infection by systemically developed garlic extract incorporated liposomal formulation. Journal of Drug Delivery and Technology, 82: 43-59. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2023.104359 - Gods Zadeh, M., Moradi Bidhendi, S. and Ashrafi, F., 2021. Comparative study of garlic extract on the expression of genes involved in quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa and the antibiotic Tobramycin. Iranian Journal of Medical Microbiology, 15(1): 107-120. https://doi.org/10.30699/ijmm.15.1.107 - Islam, S., Rahman, A., Sheikh, M.I., Rahman, M., Jamal, A.H.M. and Alam, F., 2010. Invitro antibacterial activity of methanol seed extract of Elettaria cardamomum (L.) maton. Agriculturae Conspectus Scientificus, 75(3): 113-117. http://acs.agr.hr/acs/index.php/acs/article/view/561 - Jayaprakasha, G.K., Jagan Mohan Rao, L. and Sakariah, K.K., 2000. Chemical composition of the flower oil of Cinnamomum zeylanicum Blume. Journal Agriculture Food Chemistry, 48(9): 4294-4295. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf991395c - Karim, A., Nouman, M., Munir, S. and Sattar, S., 2011. Pharmacology and phytochemistry of pakistani herbs and herbal drugs used for treatment of diabetes. International Journal of Pharmacology, 7: 419-439. https://doi.org/10.3923/ijp.2011.419.439 - Kumar, S.H., De, A.S., Baveja, S.M. and Gore, M.A., 2012. Prevalence and risk factors of metallo-lactamase producing Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter species in burnsand surgical wards in a tertiary care hospital. Journal of Laboratory Physicians, 4(1): 39-42. https://doi.org/10.4103/0974-2727.98670 - Lihua, L., Jianhui, W., Jialin, Y. and Guaxin, L., 2013. Effects of allicin on the formation of Pseudomonas aeruginosa biofilm and the production of quorum-sensing controlled virulence factors. Polish Journal of Microbiology, 62(3): 243-251. http://www.pjmonline.org - Mirfeizi, M., Mehdizadeh Tourzani, Z., Zahra Mirfeizi, S., Asghari Jafarabadi, M., Rezvani, H. and Shoghi, M., 2014. Effects of cinnamon on controlling blood glucose and lipids in patients with type II diabetes mellitus: A double blind, randomized clinical trial. Medical Journal of Mashhad University of Medical Sciences, 57(3): 533-541. https://doi.org/10.22038/mjms.2014.3008 - Nojookambari, N.Y., Eslami, G., Hashemi, A., Sadredinamin, M., Tarashi, S., Roshani, M. and Yazdansetad, S., 2019. Invitro antimicrobial activity of Cinnamomum verum, Allium sativum, and Zingiber officinale extracts on metallo-β-lactamase-producing Pseudomonas aeruginosa: A potential therapeutic approach. Acta Microbiologica Hellenica, 64(2): 25-35. https://www.researchgate.net/publication/344290037 - Nordmann, P., Naas, T., Fortineau, N. and Poirel, L., 2007. Superbugs in the coming new decade; multidrug resistance and prospects for treatment of Staphylococcus aureus, Enterococcus spp. and Pseudomonas aeruginosa in 2010. Current Opinion in Microbiology, 10(5): 436-440. https://doi.org/10.1016/j.mib.2007.07.004 - Norizadeh, E., Shokoohi, B. and Latifi Navid, S., 2007. In vitro comparison of the antimicrobial effect of turmeric and cinnamon water and ether extracts on the growth rate of Helicobacter Pylori. Iranian Journal of Public Health, 36(Supple 2): 2251. https://ijph.tums.ac.ir/index.php/ijph/article/view/2906 - Rabinkov, A., Miron, T., Konstantinovskil Wilchek, M., Mirelman, D. and Weiner, L., 1999. The mode of action of allicin: trapping of radicals and interaction with thiol containing proteinS. Biochimica et Biophysica Acta (BBA), 1379(2): 233-244. https://doi.org/10.1016/S0304-4165(97)00104-9 - Sepehri Seresht, S., Najar Peerayeh, S., Sattari, M. and Rezaee, M.A., 2007. Production of plasmid-mediated ß-lactamases in Pseudomonas aeruginosa isolated from burn patients. Hakim Research Journal, 10(1): 61-65. https://hakim.tums.ac.ir/article-1-335-en.html - Sharififar, F., Moshafi, M.H., Mansouri, S.H., Khodashenas, M. and Khoshnoodi, M., 2007. Invitro evaluation of antibacterial and antioxidant activities of the essential oil and methanol extract of endemic Zataria multiflora Boiss. Food Control, 18: 800-805. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2006.04.002 - Sharifzadeh, S. and Mohammadzadeh, M., 2016. The effects of aqueous extract of cinnamon on blood biochemical parameters in streptozotocin-induced diabetic rats. Journal of Zanjan University of Medical Sciences and Health, 23(201): 66-76. http://journal.zums.ac.ir/article-1-3346-en.html - Shen, Q., Chen, F. and Luo, J., 2002. Comparison studies on chemical constituents of essential oil from Romulus cinnamomi and cortex cinnamomi by GC-MS. Journal Chinese Medicine Mate, 25: 257-258. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12583177/ - Soltan Dallal, M.M., RastegarLari, A., Bakhtiari, R., Nikmanesh, B. and SharifiYazdi, M., 2014. Synergistic effect of ciprofloxacin with piperacillin, ceftazidim and imipenem against entrococi. Journal of Advances in Medical and Biomedical Research, 22(92): 23-32. http://journal.zums.ac.ir/article-1-2675-en.html - Tsakris, A., Poulou, A., Kristo, I., Pittaras, T. and Spanakis, N., 2009. Large dissemination of VIM-2-metallo- beta-lactamase-producing Pseudomonas aeruginosa strainscausing health care-associated community-onset infections. Journal of Clinical Microbiology, 47(11): 3524-3529. https://doi.org/10.1128/jcm.01099-09 - Utchariyakiat, I., Surassmo, S., Jaturanpinyo, M., Khuntayaporn, P. and Chomnwang M., 2016. Efficacy of cinnamon bark oil and cinnamaldehyde on anti-multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa and the synergistic effects in combination with other antimicrobial agents. BMC Complementary and Alternative Medicine, 16: 185. https://www.springermedizin.de/ - Valadbeigi, T. and Moradi, H., 2013. An investigation of antibacterial effect of methanol and acetone extracts in some lichens in Ilam. Journal of Microbial Biology, 2(5): 43-50. https://www.sid.ir/paper/237472/ - Vasconcelos, N.G., Croda, J. and Simionatto, S., 2018. Antibacterial mechanisms of cinnamon and its constituents: A review. Microbial Pathogenesis, 120: 198-203. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2018.04.036 - Yadav, M., Bohra, R. and Gupta, N., 2010. In vitro determination of antibacterial effects of garlic (Allium sativum) on Staphylococcus aureus and Escherichi coli. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 8(09): 498-506. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.809.060 - Yusha, U.M., Garba, L. and Shamsudeen, U., 2008. In vitro inhibitory activity of garlic and ginger extracts on some respiratory tract isolates of gram- negative organisms. International Journal of Biomedical and Health Sciences, 4(2): 57-60. http://www.asopah.org | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 195 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 152 |
||