Изучение антимикробных свойств различных растений

Инфекции, вызванные бактериями с множественной лекарственной устойчивостью, представляют собой растущую проблему из-за появления и распространения резистентности микробов к лекарственным препаратам и отсутствия разработки новых противомикробных препаратов. Традиционные методы открытия антибиотиков не поспевают за эволюцией резистентности. Поэтому весьма желательны новые стратегии борьбы с бактериальными инфекциями. Устойчивость к антибиотикам стала одной из основных проблем, стоящих перед человечеством. Потребность в новых противомикробных препаратах резко возросла. Растения считаются одним из наиболее перспективных источников для открытия новых противомикробных препаратов. Поэтому целью нашего исследования было оценить антимикробную активность различных частей 11 видов растений из ботанического сада Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского и дикорастущих растений. Результат показал потенциальное антибактериальное действие экстрактов из стеблей и корней одуванчика, из почек тополя против протестированных бактериальных штаммов.

Ключевые слова: растения, сок, экстракты, антимикробная активность.

Infections caused by multidrug-resistant bacteria are a growing problem due to the emergence and spread of microbial drug resistance and the lack of development of new antimicrobials. Traditional methods of discovering antibiotics have not kept pace with the evolution of resistance. Therefore, new strategies for combating bacterial infections are highly desirable. Antibiotic resistance has become one of the major problems facing humanity. The need for new antimicrobials has increased dramatically. Plants are considered one of the most promising sources for the discovery of new antimicrobials. Therefore, the aim of our study was to evaluate the antimicrobial activity of various parts of 11 plant species from the botanical garden of the Kaluga State University. K. E. Tsiolkovsky and wild plants. The result showed the potential antibacterial activity of extracts from dandelion stems and roots, from poplar buds against the tested bacterial strains.

Keywords: plants, juice, extracts, antimicrobial activity.

Введение

Распространенность микробных инфекционных заболеваний и их осложнений постоянно увеличивается во всем мире, в основном за счет лекарственной устойчивости микробов к широко применяемым противомикробным препаратам [1, 2]. Потребность в новых противомикробных препаратах, которые могли бы эффективно бороться с резистентными микробами, чрезвычайно возросла. Традиционные подходы к поиску новых антимикробных препаратов уже недостаточно успешны из-за быстрого развития резистентности к ним [3]. Следовательно, очень важно найти новые подходы к поиску антимикробных соединений.

Это потребовало поиска нового источника антимикробных веществ. Одним из перспективных источников является растительное сырье, поскольку растения производят множество биологически активных соединений с различными терапевтическими свойствами [4].

Антимикробные препараты растительного происхождения также считаются более безопасными по сравнению с синтетическими соединениями из-за их природного происхождения. Около четверти современных лекарственных средств получают из соединений растительного происхождения.

Вторичные метаболиты некоторых растений (фитохимические вещества) уже продемонстрировали свой потенциал в качестве антибактериальных средств, а также в качестве синергистов или усилителей действия других антибактериальных средств. Использование фитохимических веществ и растительных экстрактов в качестве агентов, модифицирующих резистентность, представляет собой все более активную тему исследований [5]. Фитохимические вещества часто действуют по иным механизмам, чем обычные антибиотики, и поэтому могут быть использованы против резистентных бактерий [6].

Натуральные продукты на растительной основе должны представлять наибольший интерес для современной фармацевтической промышленности, поскольку являются основным источником новых химических соединений, направленных на новые лекарственные мишени [7].

В качестве объектов исследования были использованы следующие растения и микроорганизмы:

1. Aloe vera L.
2. Kalanchoe gastonis-bonnieri Raym.-Hamet & H. Perrier
3. Kalanchoe blossfeldiana
4. Pelargonium zonale hybridum hort.
5. Ficus religiosa L.
6. Callisia elegans
7. Callisia odorata
8. Tradescantia pallida (Rose) D. R. Hunt
9. Begonia bowerae (boweri) Ziesenh
10. Стебли одуванчика
11. Корень одуванчика
12. Листья сирени
13. Цветки сирени
14. Почки тополя
15. Чистые культуры микроорганизмов: Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis.

Растения 1–9 взяты из ботанического сада Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского. Сок растений получали путем растирания биомассы в ступке непосредственно перед проведением эксперимента. Перед экстракцией растительное сырье предварительно измельчали, затем заливали 40 % водно-спиртовой смесью. Экстракт настаивали в темном месте при комнатной температуре в течение 2 недель при ежедневном встряхивании.

Соки и экстракты растений подвергали испытанию на их антимикробные свойства методом диффузии в лунки агара [8]. Тестируемые микроорганизмы инокулировали в питательный бульон и инкубировали 24 часа при 37°C. Перед формированием лунок на поверхность питательного агара наносили 0,1 мл бульонной культуры микроорганизма и распределяли по поверхности шпателем Дригальского. Затем формировали лунки, в которые заливали образцы сока и экстрактов, не допуская переливания через край лунки.

После инкубации чашек Петри наблюдали за образованием светлой зоны вокруг лунки, что соответствует антимикробной активности тестируемых соединений. Для этого использовали трехступенчатую шкалу оценки зоны ингибирования роста микроорганизмов (табл. 1).

Таблица 1

Оценка зоны ингибирования роста микроорганизмов

Результаты исследования

Исследование показало, что соки и растительные экстракты, использованные в исследовании, проявляли различную степень антимикробной активности в отношении протестированных микроорганизмов (табл. 2 и 3).

Таблица 2

Антимикробная активность соков растений

Таблица 3

Антимикробная активность экстрактов растений

Примечание: 1. Стебли одуванчика; 2. Корень одуванчика; 3. Листья сирени; 4. Цветки сирени; 5. Почки тополя. (-) отсутствие антимикробной активности.

Исследования показали, что большинство экстрактов проявляли активные противомикробные свойства. Наибольший потенциал наблюдался у экстрактов стеблей одуванчика, корня одуванчика и особенно почек тополя. Они были наиболее эффективными растительными экстрактами и проявляли выраженную антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis. Соки исследованных растений проявляли низкую антимикробную активность за исключением Aloe vera L.

Растительные экстракты, которые доказали свою потенциальную эффективность, могут быть использованы в качестве альтернативы химическим антимикробным агентам.

Выводы

1. Растительные экстракты стеблей одуванчика, корня одуванчика и особенно почек тополя показали максимальную активность в отношении Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis..
2. Соки и экстракты остальных растений обнаружили низкую степень антимикробной активности в отношении протестированных бактерий Это может быть связано с необходимостью использования другой системы растворителей, так как лекарственная ценность растений заключается в их биоактивных фитокомпонентах, которые экстрагируются в различных системах растворителей

Литература:

1. Лыков И. Н., Голик Т. А., Жихор А. А., Ушакова А. Н. Загрязнение различных поверхностей антибиотико-резистентными микроорганизмами // Молодой учёный. — 2021. — № 33(375). С. 77–81.
2. Dunachie S.,J., Day N.Pj., Dolecek Ch. The challenges of estimating the human global burden of disease of antimicrobial resistant bacteria // Curr Opin Microbiol. — 2020. — V. 57. — Р. 95–101. doi: 10.1016/j.mib.2020.09.013.)
3. Abreu A.C, McBain A.J, Simões M. Plants as sources of new antimicrobials and resistance-modifying agents // Nat. Prod. Rep. — 2012. — V. 29. — Р. 1007–1021. doi:10.1039/c2np20035j.
4. Savoia D., Plant-derived antimicrobial compounds: alternatives to antibiotics // Future Microbiol. — 2012. — V. 7(8). — Р. 979–990. doi: 10.2217/fmb.12.68
5. Dixon R. A. Natural products and plant disease resistance // Nature. — 2001. — V. 411(6839). — Р. 843–847. doi: 10.1038/35081178.
6. Abreu A. C., McBain A. J., Simões M. Plants as sources of new antimicrobials and resistance-modifying agents // Nat. Prod. Rep. — 2012 — V. 29(9). — Р. 1007–1021. doi: 10.1039/c2np20035j.
7. Anand U., Nandy S., Mundhra A., Das N., Pandey D. K., Dey A. A. Review on antimicrobial botanicals, phytochemicals and natural resistance modifying agents from Apocynaceae family: Possible therapeutic approaches against multidrug resistance in pathogenic microorganisms // Drug. Resist. Updat. — 2020 — V. 51:100695. doi: 10.1016/j.drup.2020.100695.
8. Лыков И. Н. Лабораторный практикум по общей микробиологии:учебное пособие для студ. высш. учебн. заведений Калуга: Издатель Захаров С. И. («СерНа»), 2020. — 244 с.