ارزیابی اثر ضدمیکروبی نانوذره اکسید مس به همراه عصاره گون و سیر بر روی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس در مدل موشی
اثر نانوذره اکسید مس، گون و سیر بر ایکوباکتریوم توبرکلوزیس
الموضوعات :
زهره زمانیان
1
,
الهه تاج بخش
2
,
نازیلا ارباب سلیمانی
3
1 - دانشجوی دکتری، گروه میکروبیولوژی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
2 - استاد، گروه میکروبیولوژی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
3 - استادیار، گروه میکروبیولوژی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران
الکلمات المفتاحية: سل, عصاره سیر, عصاره گون, مایکوباکتریوم توبرکلوزیس, نانوذرات اکسید مس,
ملخص المقالة :
بیماری سل، ازجمله مشکلات بهداشتی عمده در سراسر جهان است. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی اثر ضدمیکروبی عصاره‌ی سیر و گون حاوی نانوذره اکسید مس بر مایکوباکتریوم توبر کلوزیس در مدل موشی بود. این مطالعه، در بازه زمانی شش‌ماهه در سال 1401، در شرکت سبلان دارو و آزمایشگاه سل شهرستان نهاوند، انجام شد. پس از عصاره‌گیری و سنتز نانوذرات، حساسیت سویه‌ها نسبت به مخلوط مورد مطالعه با استفاده از حداقل غلظت مهارکنندگی و حداقل غلظت کشندگی، سنجیده شد. پس از اطمینان از القای بیماری، 20 موش‌نژاد ویستار تحت درمان، به مدت 21 روز، مخلوط عصاره‌ی سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس را به میزان 25 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش، دریافت کرده و با تست توبرکولین ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که باکتری نسبت به مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذره‌ی اکسید مس حساسیت مطلوبی دارد و در گروه دریافت‌کننده مخلوط عصاره‌های مورد استفاده، در نیمی از موشها، تست توبرکولین منفی گردید. بر اساس یافته‌های حاصله، خاصیت سینرژیستی ترکیب عصاره سیر و گون که حاوی نانوذرات اکسید مس است، اثربخشی امیدوارکننده‌ای در کاهش عفونت سل نشان داد و به‌عنوان یک راهکار بالقوه برای مداخلات ضدسل مطرح می‌گردد.
1. Wei M, Zhao Y, Qian Z, Yang B, Xi J, Wei J, et al. Pneumonia caused by Mycobacterium tuberculosis. Microbes and infection. 2020;22(6-7):278-84.
2. Venturini E, Remaschi G, Berti E, Montagnani C, Galli L, de Martino M, et al. What steps do we need to take to improve diagnosis of tuberculosis in children? Expert review of anti-infective therapy. 2015;13(7):907-22.
3. Moradi J, Mosavari N, Ebrahimi M, Arefpajohi R, Tebianian M. Evaluation of Mycobacterium tuberculosis early secreted antigenic target 6 recombinant protein as a diagnostic marker in skin test. Osong public health and research perspectives. 2015;6(1):34-8.
4. Song F, Sun X, Wang X, Nai Y, Liu Z. Early diagnosis of tuberculous meningitis by an indirect ELISA protocol based on the detection of the antigen ESAT-6 in cerebrospinal fluid. Irish journal of medical science. 2014;183:85-8.
5. Tahmasebi P, Farnia P, Sheikholslami F, Velayati A. Rapid identification of extensively and extremely drug resistant tuberculosis from multidrug resistant strains; using PCR-RFLP and PCR-SSCP. Iranian journal of Microbiology. 2012;4(4):165.
6. Hosseini E. Effect of aalcoholic extract of hop flowers on serum level pituitary-thyroid hormones in adult male rats. Journal of Birjand University of Medical Sciences. 2014;1(4):425-31.
7. Jahromy MH, Khakpour S, Najafi A. Antibacterial effects of Humulus lupulus L. extract on topical staphylococcal infection in BALB/c Mice cornea. International Journal of Infectious Diseases. 2010;14:e335.
8. Sefidgar SAA, Taghizadeh Armaki M, Pournajaf A, Ardebili A, Omidi S, Abdian Asl A. Evaluation of antimicrobial activity of alcoholic and aqueous extracts from common hop (Humulus lupulus) and oak (Quercus castaneifolia). Journal of Arak University of Medical Sciences. 2015;17(12):39-46.
9. Kermanshahi R, Esfahani B, Serkani J, Asghari G, Babaie A. The study of antibacterial effect of Humulus lupulus on some of Gram positive & Gram negative bacteria. Journal of Medicinal Plants. 2009;8(30):92-164.
10. Fleischmann R, Alland D, Eisen JA, Carpenter L, White O, Peterson J, et al. Whole-genome comparison of Mycobacterium tuberculosis clinical and laboratory strains. Journal of bacteriology. 2002;184(19):5479-90.
11. Jassal M, Bishai WR. Extensively drug-resistant tuberculosis. The Lancet infectious diseases. 2009;9(1):19-30.
12. Feyzabadi Z, Aliasl F, Qaraaty M, Aliasl J. Medicinal terms effective in the treatment of insomnia in traditional Iranian medicine. Journal of medical-scientific research history. 2015;7(23):51-68.
13. Feyzabadi Z, Aliasl F, Qaraaty M, Aliasl J. Medicinal terms effective in the treatment of insomnia in Iranian traditional medicine. Journal of medical-scientific research history. 2022;7(23):51-68.
14. MA X, al. e. American Herbal Pharmacopoeia and Therapeutic Compendium, Astragalus Root, Astragalus membranaceus & Astragalus membranaceus var. mongholicus, Analytical, Quality Control, and Therapeutic Monograph American Herbal Pharmacopoeia and Therapeutic Compendium, Astragalus Root, Astragalus membranaceus & Astragalus membranaceus var. mongholicus, Analytical, Quality Control, and Therapeutic Monograph. 1999.
15. Sun V, Hersh EM, Talpaz M, Lee SL, Wong W, Loo TL, et al. Immune restoration and/or augmentation of local graft versus host reaction by traditional Chinese medicinal herbs. Cancer. 1983;52(1):70-3.
16. Chu D-T, Wong W, Mavligit G. Immunotherapy with Chinese medicinal herbs. II. Reversal of cyclophosphamide-induced immune suppression by administration of fractionated Astragalus membranaceus in vivo. Journal of clinical & laboratory immunology. 1988;25(3):125-9.
17. Hacıseferoğulları H, Özcan M, Demir F, Çalışır S. Some nutritional and technological properties of garlic (Allium sativum L.). Journal of food engineering. 2005;68(4):463-9.
18. Mehrnia MA, Noshad M. Antimicrobial effect of garlic essential oil on a number of food-borne pathogens and determination of its chemical composition and antioxidant potential. Journal of food science and technology (Iran). 2019;16(91):17-29.
19. Arzanlou M, Bohlooli S. Introducing of green garlic plant as a new source of allicin. Food chemistry. 2010;120(1):179-83.
20. Elmowalid GA, Abd El-Hamid MI, Abd El-Wahab AM, Atta M, Abd El-Naser G, Attia AM. Garlic and ginger extracts modulated broiler chicks innate immune responses and enhanced multidrug resistant Escherichia coli O78 clearance. Comparative immunology, microbiology and infectious diseases. 2019;66:101334.
21. Rabiee N, Bagherzadeh M, Kiani M, Ghadiri AM, Etessamifar F, Jaberizadeh AH, et al. Biosynthesis of copper oxide nanoparticles with potential biomedical applications. International Journal of Nanomedicine. 2020:3983-99.
22. Serkani JE, Isfahani BN, Safaei HG, Kermanshahi RK, Asghari G. Evaluation of the effect of Humulus lupulus alcoholic extract on rifampin-sensitive and resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis. Research in pharmaceutical sciences. 2012;7(4):235.
23. Chimponda T, Mukanganyama S. Antimycobacterial activities of selected medicinal plants from Zimbabwe against Mycobacterium aurum and Corynebacterium glutamicum. Trop Biomed. 2010;27(3):595-610.
24. Wei X-R, Chen X-K, Li Y-J. Effects of Astragalus injection on chemokines, renal function and humoral immunity in patients with pulmonary tuberculosis. Journal of Hainan Medical College. 2019;25(8):41-4.
25. Te Dorsthorst DT, Verweij PE, Meis JF, Punt NC, Mouton JW. Comparison of fractional inhibitory concentration index with response surface modeling for characterization of in vitro interaction of antifungals against itraconazole-susceptible and-resistant Aspergillus fumigatus isolates. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2002;46(3):702-7.
26. Clark R, Sanders C, Pakiz C, Hostetter M. Aminoglycoside resistance among Pseudomonas aeruginosa isolates with an unusual disk diffusion antibiogram. Antimicrobial agents and chemotherapy. 1988;32(5):689-92.
27. Olsen AW, van Pinxteren LA, Okkels LM, Rasmussen PB, Andersen P. Protection of mice with a tuberculosis subunit vaccine based on a fusion protein of antigen 85b and esat-6. Infection and immunity. 2001;69(5):2773-8.
28. Imanifouladi A, Sattari M, Ghazisaiedi K. Effect of Garlic Extract on Mycobacterium tuberculosis. Avicenna Journal of Clinical Medicine. 2002; 9(3):14.
29. Peng G, Runling Z, Yanling L, Lei S. Effect of Astragalus root injection on macrophagal phagocytosis of Mycobacterium tuberculosis. Journal of the Fourth Military Medical University. 2005;26(10):894-6.
|
Research Paper
Evaluation of the Antimicrobial Effects of Copper Oxide Nanoparticles Combined with Astragalus and Garlic Extracts on Mycobacterium Tuberculosis in A Mouse Model
Zohreh Zamanian1, Elahe Tajbakhsh21, Nazila Arbabsoleimani3
1Ph.D. Student, Department of Microbiology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
2Professor, Department of Microbiology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
3Assistant Professor, Department of Microbiology, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran
Received: 10/08/2024, Accepted: 31/08/2024
Abstract
Tuberculosis (TB) is an infectious disease and one of the major global health concerns. The aim of the present study was to evaluate the antimicrobial effect of garlic and astragalus extracts containing copper oxide nanoparticles on Mycobacterium tuberculosis in a mouse model. This study was conducted over a six-month period in 2022 at Sebalan Darou Company and the Tuberculosis Laboratory in Nahavand city, Iran. After extraction and nanoparticle synthesis, the susceptibility of the strains to the studied mixture was measured using minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). After ensuring the induction of the disease, 20 Wistar rats were treated for 21 days with a mixture of garlic and astragalus extracts containing copper oxide nanoparticles at a dose of 25 mg/kg of body weight, and they were evaluated using the tuberculin test. The results showed that the bacteria exhibited good sensitivity to the garlic and astragalus extract mixture containing copper oxide nanoparticles, and in half of the mice that received the mixture, the tuberculin test was negative. Based on the findings, the synergistic effect of the garlic and astragalus extracts containing copper oxide nanoparticles demonstrated promising efficacy in reducing TB infection and was proposed as a potential approach for anti-TB interventions.
Keywords: Garlic extract, Astragalus extract, Copper oxide nanoparticles, Mycobacterium tuberculosis
| Citation: Zamanian Z, Tajbakhsh E, Arbabsoleimani N, Evaluation of the antimicrobial effects of copper oxide nanoparticles combined with Astragalus and Garlic extracts on Mycobacterium tuberculosis in a mouse model. Quality and Durability of Agricultural Products and Food Stuffs, 2024; 4(2): 18-32.
DOI: https://doi.org/10.71516/qafj.2024.1128692
|
[1] Corresponding author: Elahe Tajbakhsh, Email: ee_tajbakhsh@yahoo.com
Extended Abstract
Introduction
Tuberculosis (TB) remains one of the most significant global health threats, with Mycobacterium tuberculosis being the causative agent. Despite advancements in medical treatment, TB continues to present challenges, particularly due to the emergence of drug-resistant strains. This study investigates the antimicrobial effects of a novel combination of garlic (Allium sativum) and astragalus (Astragalus tragacantha) extracts, enhanced with copper oxide (CuO) nanoparticles, on Mycobacterium tuberculosis. The motivation behind this study is to explore alternative, potentially more effective treatments for TB, considering the limitations of current therapies and the rise of multidrug-resistant TB strains. This study evaluates the synergistic antimicrobial action of these natural extracts in combination with CuO nanoparticles in a controlled mouse model.
Methods
The experimental setup involved the extraction of garlic and astragalus, followed by the synthesis of CuO nanoparticles. The plants were sourced from certified suppliers, and their identification was confirmed through herbarium samples. The extraction process involved preparing dried powders of garlic and astragalus, which were then processed using hydroalcoholic methods. The copper oxide nanoparticles were synthesized by adding copper sulfate to the extracts, followed by heating and centrifugation. The antimicrobial properties of the mixture were tested using the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) methods. For in vivo testing, 20 Wistar rats were randomly divided into different groups, including control and treatment groups. The animals were inoculated with Mycobacterium tuberculosis and treated with varying doses (50 mg/kg and 100 mg/kg body weight) of the extract mixture containing CuO nanoparticles over a 21-day period. Tuberculin tests were conducted to evaluate the effect of the treatment on the progression of the infection.
Results and Discussion
The in vitro testing showed that the garlic and astragalus extracts containing CuO nanoparticles were effective against Mycobacterium tuberculosis. The minimum inhibitory concentration (MIC) for the extract mixture was determined to be 50%, while the minimum bactericidal concentration (MBC) was 100%. CuO nanoparticles alone exhibited a MIC of 25% and an MBC of 25%. The combined extract with nanoparticles showed strong antibacterial activity, especially at concentrations of 12.5%, 25%, 50%, and 100%. The results also indicated a synergistic effect, as evidenced by a fractional inhibitory concentration (FIC) index of 0.75, which confirmed the enhanced antimicrobial activity when the extracts were combined with CuO nanoparticles. In the animal model, following the induction of tuberculosis, rats treated with the extract mixture at a dose of 100 mg/kg body weight showed a significant reduction in the size of the tuberculin test response. In half of the animals, the test results were negative, indicating a reduction in infection. The group receiving the lower dose (50 mg/kg) did not show significant improvement, and therefore, this dosage was excluded from further analysis. The results of this study support the potential of combining natural plant extracts with nanotechnology to combat drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. The antimicrobial properties of garlic and astragalus, both of which have been traditionally used for their medicinal benefits, were significantly enhanced by CuO nanoparticles. These nanoparticles are known to generate oxidative stress that damages bacterial cells, which, when combined with the bioactive compounds in the extracts, produces a potent synergistic effect. The results from the animal model demonstrated the therapeutic potential of this combination, as evidenced by the reduction in tuberculin test responses. These findings align with previous studies that have highlighted the antimicrobial efficacy of CuO nanoparticles against various bacterial infections. Furthermore, the combination of garlic and astragalus extracts with CuO nanoparticles appears to be a promising approach for developing alternative treatments for tuberculosis, especially in the context of drug-resistant strains. However, there are limitations to the study, including the lack of direct comparison with conventional TB treatments and the challenge of translating animal model results to human treatment regimens. Further research, including clinical trials, is necessary to fully evaluate the safety and efficacy of this treatment in humans.
Conclusion
The combination of garlic and astragalus extracts with CuO nanoparticles shows promising antimicrobial effects against Mycobacterium tuberculosis in both in vitro and in vivo models. The synergistic effect observed in this study suggests that this formulation could be a potential candidate for developing new treatments for tuberculosis, especially in cases involving drug-resistant strains. Further studies are needed to optimize the dosage and to conduct clinical trials to validate the safety and effectiveness of this approach in human populations.
Keywords: Garlic extract, Astragalus extract, Copper oxide nanoparticles, Mycobacterium tuberculosis
Funding: There was no external funding in this study.
Authors’ contribution: All authors contributed equally to the writing and preparation of this manuscript.
Conflict of interest: The authors do not have any conflicts of interest with any commercial or other association with the article.
|
مقاله پژوهشی
ارزیابی اثر ضدمیکروبی نانوذره اکسید مس به همراه عصاره گون و سیر
بر مایکوباکتریوم توبرکلوزیس در مدل موشی
زهره زمانیان1، الهه تاج‌بخش21، نازیلا ارباب سلیمانی3
1دانشجوی دکتری، گروه میکروبیولوژی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
2 استاد، گروه میکروبیولوژی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
3 استادیار، گروه میکروبیولوژی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران
دریافت: 20/05/1403 ، پذیرش: 10/06/1403
چکیده
بیماری سل، ازجمله مشکلات بهداشتی عمده در سراسر جهان است. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی اثر ضدمیکروبی عصاره‌ی سیر و گون حاوی نانوذره اکسید مس بر مایکوباکتریوم توبر کلوزیس در مدل موشی بود. این مطالعه، در بازه زمانی شش‌ماهه در سال 1401، در شرکت سبلان دارو و آزمایشگاه سل شهرستان نهاوند، انجام شد. پس از عصاره‌گیری و سنتز نانوذرات، حساسیت سویه‌ها نسبت به مخلوط مورد مطالعه با استفاده از حداقل غلظت مهارکنندگی و حداقل غلظت کشندگی، سنجیده شد. پس از اطمینان از القای بیماری، 20 موش‌نژاد ویستار تحت درمان، به مدت 21 روز، مخلوط عصاره‌ی سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس را به میزان 25 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش، دریافت کرده و با تست توبرکولین ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که باکتری نسبت به مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذره‌ی اکسید مس حساسیت مطلوبی دارد و در گروه دریافت‌کننده مخلوط عصاره‌های مورد استفاده، در نیمی از موشها، تست توبرکولین منفی گردید. بر اساس یافته‌های حاصله، خاصیت سینرژیستی ترکیب عصاره سیر و گون که حاوی نانوذرات اکسید مس است، اثربخشی امیدوارکننده‌ای در کاهش عفونت سل نشان داد و به‌عنوان یک راهکار بالقوه برای مداخلات ضدسل مطرح می‌گردد.
واژه‌های کلیدی: سل، عصاره سیر، عصاره گون، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، نانوذرات اکسید مس
| استناد: زهره زمانیان، الهه تاج‌بخش، نازیلا ارباب سلیمانی، ارزیابی اثر ضدمیکروبی نانوذره اکسید مس به همراه عصاره گون و سیر بر روی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس در مدل موشی کیفیت و ماندگاری تولیدات کشاورزی و مواد غذایی، (1403)، دوره4، شماره2، صفحات 18- 32. DOI: https://doi.org/10.71516/qafj.2024.1128692
|
[1] نویسنده مسئول: الهه تاج‌بخش، پست الکترونیک: ee_tajbakhsh@yahoo.com
مقدمه
مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، باكتری میله‌ای شكل و از خانواده مایكوباكتریاسه است که عامل بیماری سل در انسان است که با ورود باکتری به نام مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، به دستگاه تنفس ایجاد میشود (1). سل، یک بیماری عفونی بسیار مسری است که انتشار جهانی دارد و به‌راحتی قابل‌انتقال از شخصی به شخص دیگر است. هرچند بسیاری از این عفونت‌ها به‌صورت نهفته هستند، ولی حدود یک‌دهم آنها درنهایت، به سل آشکار تبدیل میشوند و اگر بدون معالجه رها شوند بیش از نیمی از آنها، منجر به مرگ میشود (2). تست توبرکولین به‌عنوان یک تست تشخیصی برای سنجش ابتلا به این بیماری مطرح است، اما این تست دارای واکنش‌های متقاطع در افراد آلوده به مایکوباکتریومهای غیرتوبرکلوزیس و افرادی که واکسن BCG دریافت کرده‌اند، میباشد، لذا تزریق واکسن فوق در بدو تولد به کودک، تشخیص بیماری را دچار مشکل می‌کند (4، 3). مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، توانایی تولید بسیاری از عوامل کلاسیک ایجادکننده عفونت، مانند: توکسین، کپسول و فیمبریه را ندارد و درعین‌حال این باکتری، متفاوت از دیگر باکتری‌های گرم‌مثبت و منفی است و دارای لیپیدها و گلیکولیپیدهای خاص خود شامل مایکولیک اسید، لیپوآرابینومانان، تری هالوزدی مایکولات و سولفاتیدها میباشد (5، 6) با توجه به اینکه این باکتری نه فقط ریه‌ها، بلکه سایر اعضای بدن مانند پوست، حنجره، استخوان، روده و... را مورد هجوم قرار می‌دهد، بیماری سل به دو دسته سل ریوی و سل خارج ریوی تقسیم میشود. سل خارج ریوی بسته به اینکه کدام عضو از بدن را درگیر کند، به نام همان عضو یا نامی مرتبط با آن شناخته میشود (8، 7). اپیدمی عفونت ایدز موجب افزایش تعداد موارد سل به‌خصوص در آفریقا و آسیای جنوب شرقی گردیده است. در بسیاری از کشورهای صنعتی نیز، موارد سل رو به افزایش است (9). در حقیقت، سل مقاوم به دارو، در حال تبدیل شدن به یک معضل بهداشتی است و در شروع قرن 21، مقاومت دارویی به‌عنوان یكی از عوامل مهم مرگ‌ومیر در بیماران مسلول به شمار می‌آید (11، 10). گیاهان و مشتقات آنها، از گذشته تاکنون برای درمان بیماری‌های عفونی، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اسانس‌ها و عصاره‌های حاصل از گیاهان دارویی ضمن دارا بودن ترکیبات ضدباکتریایی، ضدسرطانی و آنتی‌اکسیدان به‌عنوان ترکیبات دارویی جدید و طبیعی در زمینه بهداشت و درمان بیماری‌ها، از اهمیت. خاصی برخوردار می‌باشند. گیاه گون با نام علمی Astragalus tragacantha، گیاهی چندساله از خانواده لگومینوزه1 دارای چندین ساقه، به ارتفاع 5/1 تا 2 متر است. جنسAstragalus، در ایران دارای حدود 800 گونه گیاه بوته‌ای یک یا چندساله است که بسیاری از آنها، فقط در ایران یافت میشوند و به همراه گونه‌های درمنه، بخش عظیمی از پوشش گیاهی ایران را تشکیل می‌دهند. ریشه گون به‌واسطه‌ی مهار تولید رادیکالهای آزاد، افزایش سطح آنزیم سوپراکسید دیسموتاز و کاهش پراکسیداسیون لیپیدها، دارای اثرات آنتی‌اکسیدانی است (13، 12). ریشه گون با افزایش اثرات اینترفرونها، افزایش میزان آنتی‌بادی‌های IgG و IgA در ترشحات بینی، بهبود پاسخ مونوسیتها و تحریک تولید لنفوسیتها، سیستم ایمنی را تحریک می‌کند (15، 14). به نظر می‌رسد دوزهای پایین‌تر از 28 گرم در روز، می‌تواند سیستم ایمنی را تحریک و دوزهای بالاتر از آن سیستم ایمنی را مهار کند (15). ریشه گون در موارد نقص ایمنی می‌تواند عملکرد سیستم ایمنی را حفظ یا بازسازی کند (16، 15). همچنین تجویز داخل وریدی عصاره ریشه گون تکثیر و تمایز سلول‌های بنیادی مغز استخوان و سلول‌های پیشرو2 را افزایش می‌دهد (16). سیر گیاهی از راسته مارچوبه‌سانان3، از تیره نرگسیان و زیر تیره پیازیان4 و سرده‌ی سیر5 است. این گیاه در درمان بیماری‌های بسیاری، ازجمله بیماری‌های قلبی، کلسترول خون، ورم مفاصل، تب، سرفه و سردرد استفاده میشود (17، 16). در این گیاه، برخی از ترکیبات گوگردی وجود دارد که مهم‌ترین جزء آن، آلیسین نام دارد. این ترکیب عوامل بیماری‌زا را تحت تأثیر قرار داده و باعث درمان بیماری‌ها میشود
(20-18). پژوهش‌های مختلف نشان می‌دهد که در آلیسین ترکیبی به نام تیوسولفونات وجود دارد که به پروتئین، متصل شده است (20). نتایج مطالعات نشان داده است که نانوذرات فلزی به‌ویژه نانوذرات مس برخی از تعاملات را برای آزاد شدن یون‌های فلزی دارند که با فرآیندهای تکثیر DNA، تشکیل سلول‌های جنبشی، تقسیم سلولی و... از میکروارگانیسم‌های خاصی نظیر باکتریها که منجر به اثر ضدمیکروبی میشود، مداخله می‌کند. مکانیسم عمل نانوذرات مس به‌وسیله تعامل آنزیم‌ها و گروه‌های سولفیدریل ایجادکننده آسیب در DNA و به دلیل تولید فشار اکسیداتیو، رخ می‌دهد. پژوهش‌ها نشان داده است که نانوذرات توانایی لازم در مقابله با سل را دارند (22، 21). درمجموع، میتوان چنین بیان نمود که به دلیل عدم وجود درمانهای قطعی برای بیماری سل و مقاومت‌های روزافزون ایجاد شده توسط داروهای رایج، لزوم مطالعه در خصوص یافتن داروی مناسب درمان‌کننده بیماری سل با منشأ گیاهی اهمیت خود را بیش از پیش نمایان نموده است. با توجه به اثرگذاری سیر، گون و نانوذرات بر باکتریها، یک نانوکامپوزیت تهیه شده از این مواد ممکن است روی بیماری ایجادکننده سل اثرات منفی داشته باشد. لذا این مطالعه باهدف ارزیابی اثر ضدمیکروبی عصاره سیر و گون حاوی نانوذره اکسید مس بر روی مایکوباکتریوم توبر کلوزیس انجام شد.
روش کار
جمع‌آوری و شناسایی گیاهان
ﮔﯿﺎﻫﺎن مورد استفاده در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، از عطاری معتبر تهیه گردیدند و با اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﮐﺘﺐ ﻓﻠﻮر ﮔﯿﺎﻫﯽ اﯾﺮان و ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﻮﺟﻮد در هرباریوم گیاهان دارویی بخش تحقیقات گیاهان دارویی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان با کد 831301 ﻣﻮرد ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ و ﺗﻄﺒﯿﻖ، قرار گرفتند و ﭘﺲ از اﻃﻤﯿﻨﺎن از ﺻﺤﺖ انتخاب، ﺧﺸﮏ شدند. سپس در شرایط ﺳﺎﻳﻪ در دمای 20-28 درجه سانتی‌گراد، قسمت‌های ذکر شده هرکدام از گیاهان، جدول (1)، به‌وسیله آسیاب‌برقی به شکل پودر تبدیل شد (1).
[1] Leguminoseae
[2] Progenitor
[3] Asparagales
[4] Alliaceae
[5] Allium
جدول 1- مشخصات گیاهان دارویی مورداستفاده در تحقیق
نام فارسی | نام علمی | خانواده | اندام مورداستفاده | نوع عصاره |
گون | Astragalus tragacantha | Leguminoseae | گل | هیدرو الکلی |
سیر | Allium sativum | Asparagales | غده | هیدرو الکلی |
عصاره‌گیری
گیاهان سیر و گون به‌صورت جداگانه بعد از ﺧﺸﮏ شدن در دمای 20-28 درجه سانتی‌گراد و به دور از نور خورشید به‌وسیله آسیاب‌برقی (پارس خزر، ایران) به‌صورت ﭘﻮدر ﺗﻬﻴﻪ شدند. 100 گرم از ﭘﻮدر تهیه شده هر گیاه، جداگانه الک و در داﺧﻞ بشر رﻳﺨﺘﻪ و به ازای هر 100 گرم پودر گیاه 400 میلی‌لیتر آب مقطر به آن اضافه گردید. پس از افزودن گاز آرگون، درب بشر بسته و در شیکر (فن‌آوران سهند آذر، ایران)، به مدت 24 ساعت، قرار داده شد. سپس شیشه به مدت 20 دقیقه در حمام اولتراسونیک (MG48b LG، کره جنوبی) قرارگرفته و به مدت 5 دقیقه در rpm 10000 سانتریفوژ شد. رسوبات در ظروف شیشه‌ای قهوه‌ای‌رنگ در یخچال، نگهداری شد. جهت تهیه مخلوط عصاره سیر و عصاره گون، پودر گیاه سیر و گون به نسبت وزنی 1:1 مخلوط و 500 گرم از مخلوط در یک بشر 5/2 لیتری ریخته شد. مقدار 1000 میلی‌لیتر الکل اتیلیک 96% و حدود 350 میلی‌لیتر آب مقطر، به نمونه افزوده شد به‌طوری‌که الکل و آب مقطر کل گیاه خشک را آغشته نمود. پس از هم زدن، درب بشر با سلفون بسته شد و در دستگاه شیکر انکوباتور (FSA، ایران) به مدت 24 ساعت در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و با سرعت 120 دور در دقیقه، قرار داده شد. پس از 24 ساعت، نمونه‌ها از دستگاه خارج کرده و بلافاصله به یخچال با دمای 5 درجه سانتی‌گراد، منتقل شدند. پس از 5 ساعت دوباره به شیکر انکوباتور منتقل کرده و با شرایط قبل قرار داده شد. پس از 24 ساعت، مجدداً نمونه‌ها را خارج کرده و به یخچال 5 درجه سانتی‌گراد انتقال داده تا حداکثر استخراج مواد مؤثره وجود داشته باشد. بعد از 5 ساعت عصاره به‌دست‌آمده، از صافی عبور داده شد تا گیاه خشک و عصاره به‌طور کامل جدا گردد. سپس در دو مرحله (هر بار نصف) عصاره را در دستگاه سوکسله به مقدار 750 میلی‌لیتر ریخته و در حرارت 90 درجه سانتی‌گراد به مدت 120 دقیقه حرارت داده شدند تا الکل اضافی از عصاره خارج شده و عصاره خالص در دستگاه باقی بماند. درنهایت از 500 گرم ماده خشک، حدود 60 میلی‌لیتر عصاره خالص، به دست آمد.
به 400 میلی‌لیتر مخلوط عصاره سیروگون،
2/5 گرم سولفات مس اضافه کرده و به مدت یک ساعت بر روی هیتر مغناطیسی هم زده شد. میزان pH به میزان 9، رسانده شد. بعد از آن با استفاده از مولتی‌متر (AZ، کره جنوبی)، میزان پتانسیل احیاء اندازه‌گیری شد. سپس محلول، به مدت 5 دقیقه در توان 360 درون مایکروویو (LG، کره جنوبی) قرار گرفت. پس از خارج کردن از مایکروویو، روی ظرف پارافیلم کشیده و جهت خنک شدن به داخل یخچال، انتقال داده شد. در مرحله بعد محلول موردنظر، به مدت 20 دقیقه در توان rpm 10000، سانتریفیوژ (یونیورسال، سهند)، گردیده و رسوبات حاصل جمع‌آوری و به پتریدیش منتقل گردید. سپس پتریدیش جهت خشک شدن کامل رسوبات، به مدت 1 ساعت در دمای 72 درجه سانتی‌گراد داخل آون منتقل شد. پس از خشک شدن کامل رسوبات، جهت داشتن پودر خالص و یکدست، رسوبات را با استفاده از قاشقک از پتریدیش جدا کرده و در داخل هاون چینی عمل پودر کردن انجام شد. سپس پودر تهیه‌شده را به کوره الکتریکی با دمای 400 درجه سانتی‌گراد منتقل و بعد از 4 ساعت کوره را خاموش کرده و بعد از 24 ساعت، نانوذرات از داخل کوره برداشته شد. درنهایت نانوذرات موردنظر را، در داخل ظرف درپوش دار مخصوص قرار داده و با پارافیلم سطح آن پوشانده شد.
سویه‌ی باکتریایی
از مایكوباكتریوم توبركلوزیس، سویه استاندارد H37Rv كه توسط باروین در سال 1900 جداسازی و کشت داد شد و در حال حاضر با شماره 25618 در ATCC نگهداری میشود، استفاده شد. در این مطالعه نیمه تجربی، از این باکتری که به‌صورت كشت تازه بر روی محیط اختصاصی جامد لونشتاین- جانسون گلیسیرین دار تهیه شده از شرکت بهارافشان که به‌عنوان محیط مناسب جهت رشد مایكوباكتریوم توبركلوزیس رشد كرده بودند، استفاده شد.
بررسی تأثیر ضدمیکروبی مخلوط عصاره و نانوذرات
جهت تهیه سوسپانسیون مایكوباكتریوم توبركلوزیس، 3- 2 كلنی از كشت 4 هفته‌ای این باكتری از محیط لونشتاین- جانسون گلیسیریندار، برداشته شد و به 4 میلی‌لیتر محیط کشت میدل بروک1 (سیگما، امریکا) اضافه گردید. سپس چند گلوله شیشه‌ای داخل آن انداخته و به مدت 2 دقیقه ورتكس شد. در ادامه، سوسپانسیون به مدت 30 دقیقه به حال خود گذاشته شد، سپس به لوله‌های آزمایشگاهی منتقل گردید. كدورت حاصله برابر 1 مک‌فارلند (CFU/ml 108×3) بود كه 1000 بار با محیط میدل بروک، رقیق شد و سوسپانسیون میكروبی با غلظت نهایی (CFU/ml 105×3) به دست آمد. در مرحله بعد، در داخل پلیت 96 خانه، مقدار 10 میلی‌لیتر محیط میدل بروک براث غنی‌شده با OADC2 ریخته شد و پس از آن مقدار 10 میلی‌لیتر از مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس با غلظت‌های 0/39، 0/78، 1/56، 3/12، 6/25، 5/12، 25، 50 و 100 درصد به روش رقت سریالی اضافه گردید. سپس، مقدار 1/0 میلی‌لیتر از سوسپانسیون میكروبی به هر لوله، اضافه و به مدت 3 روز در دمای 37 درجه سانتی‌گراد (10- 5% گاز CO2) در انكوباتور CO2 دار قرار گرفت. در مرحله‌ی بعدی با توجه به نتایج حاصل برای حداقل غلظت مهارکنندگی با استفاده از روش میکروپلیت دایلوشن و میزان حداقل غلظت کشندگی عصاره‌ها به‌صورت دیسک دیفیوژن با استفاده از كشت سطحی روی محیط جامد لونشتاین- جانسون گلیسرین دار به دست آمد؛ به‌طوری‌که برای دقت بیشتر، از چاهک‌های حدواسط در پایان مرحله اندازه‌گیری، بر روی محیط جامد لونشتاین- جانسون گلیسرین دار كشت داده و به مدت 3 روز در 37 درجه سانتی‌گراد گرما گذاری شدند (22-24). درنهایت برای تعیین خاصیت سینرژیکی ترکیب عصاره و نانوذره شاخص FIC3 محاسبه گردید. FIC برای ترکیب A توسط فرمول زیر محاسبه گردید:
FIC برای ترکیب B نیز با همان فرمول محاسبه شد:
شاخص 
برای شناسایی ماهیت میانکنش بین دو ترکیب ضدباکتریایی استفاده شد که این میانکنش از نوع سینرژیسمی یا افزایشی یا بیتفاوتی یا آنتاگونیسمی است. این شاخص به شرح زیر تفسیر گردید: ≤1=سینرژیستیک4؛ 0/1= افزایشی5؛
0/2-1/1= بیتفاوت (عدم‌مداخله)6؛
>0/2= آنتاگونیستیک7 (25).
مطالعه‌ی حیوانی
به‌منظور بررسی اثر درمانی مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس، از 20 رأس رت نژاد ویستار در محدوده‌ی وزنی گرم 20 ±180 استفاده شد. موشها قبل از شروع مطالعه به مدت هفت روز در محل نگهداری حیوانات آزمایشگاهی در شرایط استاندارد، دمای 25 درجه سانتی‌گراد و چرخه‌ی تاریکی و روشنایی 12 ساعت روشنایی و تاریکی استفاده شد و در قفس‌هایی نگهداری شدند که آب و غذای کافی در اختیار داشته باشند. پس از عادی شدن محیط زندگی حیوانات آزمایشگاهی، موشها به‌صورت تصادفی به 4 گروه تقسیم شدند که به ترتیب یک گروه شم و یک گروه کنترل منفی و یک گروه که 50 میلیگرم بر کیلوگرم وزن موش نانوذرات دریافت کردند و یک گروه که 100 میلیگرم بر کیلوگرم نانوذرات را دریافت کردند. از روش کار Clark و همکارانش در سال 2015، به‌منظور القای بیماری به موشها استفاده شد (26). در همین راستا، 2/0 میلی‌لیتر سوسپانسیون باکتریایی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس با غلظت نیم مک‌فارلند، به‌صورت داخل صفاقی تزریق گردید. پس از القا با استفاده از تست تشخیصی توبرکولین، از صحت القا بیماری اطمینان حاصل شد. یک گروه ده‌تایی موش، سوسپانسیون مایکوباکتریوم توبرکلوزیس را به‌صورت داخل صفاقی دریافت نمودند و گروه پنج‌تایی دیگر، سوسپانسیون را دریافت نکردند و گروه پنج‌تایی موش سالم به‌عنوان کنترل منفی بود. 7 روز پس از تزریق، تست توبرکولین بر روی آنها انجام شد تا صحت انجام روش القا در مطالعه تائید گردد. موش‌های مبتلا به بیماری، در چهار گروه اول که هیچ‌گونه تیمار دارویی دریافت نکردند و روزانه فقط سرم فیزیولوژی دریافت نمودند. گروه دوم پس از اطمینان از القای بیماری روزانه به مدت 21 روز، مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس را به میزان 50 میلیگرم بر کیلوگرم به‌صورت خوراکی (گاواژ) دریافت نمودند، گروه سوم پس از اطمینان از القای بیماری روزانه به مدت 21 روز، مخلوط عصاره سیر و عصاره گون حاوی نانوذرات اکسید مس را به میزان 100 میلیگرم بر کیلوگرم دریافت نمودند. علت استفاده هم زمان عصاره به این دلیل بود که در مطالعات انجام‌شده درگذشته عصاره‌های گون و سیر به‌تنهایی انجام‌شده است ولی مصرف هم‌زمان این دو عصاره همراه با نانوذرات در این مطالعه انجام شد، همچنین قبل از انجام مطالعه، تست‌های تک‌تک عصاره‌ها به‌منظور تائید نتایج بررسی‌های مشاهده شده انجام گردید و مطالعه با اطمینان از اثربخشی عصاره‌ها به‌صورت انفرادی انجام گردید. پس از 21 روز، حیوانات به‌منظور بررسی تست توبرکولین آماده شده و با استفاده از تزریق ۱/۰ میلی‌لیتر از PPD (موسسه تحقیقات واکسن و سرم‌سازی رازی، ایران) بررسی شدند. این تزریق با سرنگ مخصوص توبرکولین که سطح اریب آن رو به بالا قرار می‌گیرد، به‌صورت اینترادرمال انجام شد. پس از انجام عمل تزریق یک ناحیه‌ی برآمده به قطر ۶ تا ۱۰ میلی‌متر در پوست، به وجود آمد. 24 ساعت پس از تزریق اندازه ناحیه برآمده اندازه‌گیری شد. افزایش قطر و بزرگی و سفتی به معنای سل مثبت یا عدم درمان، کاهش قطر یا کوچک شدن و از بین رفتن به معنای بهبودی سل در نظر گرفته شد. در انتهای مطالعه موشها بر اساس پروتکل استاندارد معدوم‌سازی، معدوم گردیدند. کد اخلاق مطالعه حیوانی از کمیته اخلاق دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد با شناسه: IR.IAU.SHK.RREC 1400.073 دریافت گردید. داده‌ها نیز برای نرمال‌سازی، بررسی شدند و ازآنجاکه داده‌ها نرمال نبودند، از آزمون کروسکال والیس برای مقایسه‌ی بین گروه‌ها، استفاده شد.
نتایج
نتایج حاصل از آزمون میکروبی
نتایج حاصل از آزمون میکروبی در جدول (2)، نشان داده شده است.
[1] Middle brook7H9 Broth
[2] Oleic Acid Albumin Dextrose Catalase
[3] Fractional Inhibitory Concentration
[4] Synergistic
[5] Additive
[6] Indifferent(non-interactive)
[7] Antagonistic
جدول 2- حداقل غلظت کشندگی عصاره‌ها به‌صورت دیسک دیفیوژن و روش میکروپلیت دایلوشن و حداقل غلظت
مهارکنندگی (MIC) مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس
کلرامفنیکل با غلظت 30 میکروگرم | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | گوده | باکتری
| |
قطر 210 میلی‌متر | شاهد عصاره | شاهد محیط | شاهد باکتری | 39 ٪ | 78 ٪ | 56/1 ٪ | 12/3 ٪ | 25/6 ٪ | 5/12 ٪ | 25 ٪ | 50 ٪ | 100 ٪ | آزمون | ||
محدوده | حساس | ||||||||||||||
حساس
|
| - | - | + | + | + | + | + | + | - | - | - | - | حداقل غلظت مهارکنندگی |
H37Rv M. tuberculosis |
حساس
|
| - | - | + | + | + | + | + | + | - | - | - | - | حداقل غلظت کشندگی | |
- | - | - | - | - | - | - | - | 60 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| اندازه قطر هاله (میلی‌متر) |
شکل 1- حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس به روش میکروپلیت دایلوشن
شکل 2- حداقل غلظت کشندگی (MBC) عصاره‌ها به‌صورت دیسک دیفیوژن
ابتدا با روش میکروپلیت دایلوشن حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس و حداقل کشندگی عصاره به‌صورت دیسک دیفیوژن (MBC) عصاره سیر و گون حاوی نانوذره اکسید مس هرکدام به‌تنهایی بررسی شد که نتایج نشان داد مقدار MIC و MBC برای عصاره به ترتیب برابر با 50 و 100 درصد بود. از طرفی مقدار MIC و MBC برای نانوذره اکسید مس به ترتیب برابر با 25 و 25 درصد بود. مقادیر حداقل غلظت مهارکنندگی با روش میکروپلیت دایلوشن (MIC) و حداقل غلظت کشندگی باکتری به‌صورت دیسک دیفیوژن (MBC) مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذره اکسید مس علیه باکتری مورد آزمایش در جدول (2)، نشان داده‌شده است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که باکتری نسبت به مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذره‌ی اکسید مس در غلظت‌های 5/12، 25، 50 و 100 درصد نسبت به عصاره مورد مطالعه حساسیت زیادی را نشان می‌دهند. نتایج حاصل از حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس ممانعت از رشد به روش چاهک تائیدکننده نتایج حاصل از آزمون MIC میباشد (اشکال 1 و 2). برای شاخص ، 75/0 به دست آمد که بر اساس تعریف بیان‌شده در بخش روش کار، مخلوط این دو ترکیب دارای خاصیت سینرژیستیک هستند.
بررسی صحت روش القا بیماری
نتایج بررسی صحت روش القا بیماری، نشان داد که استفاده از روش القای سل بر روش موش‌های آزمایشگاهی به‌درستی انجام گردیده و استفاده از تست تشخیصی توبرکولین کاملاً کارآمد است (جدول 3).
جدول 3- بررسی توبرکولین در موش‌های دریافت‌کننده سوسپانسیون باکتریایی مایكوباكتریوم توبركلوزیس
شماره موش | توبرکولین | |
گروه بیمار | گروه سالم | |
1 | + | - |
2 | + | - |
3 | + | - |
4 | + | - |
5 | + | - |
جدول 4- بررسی توبرکولین در موش‌های بیمار دریافت‌کننده مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس با غلظت 50 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش
نتایج حاصل از این مطالعه در جدول (4)، نشان داد که استفاده از مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس در غلظت 50 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش اثر مهاری برای بیماری سل القا شده در موش از خود نشان نداد، بنابراین از مطالعه، حذف گردیدند.
جدول 5- بررسی اثر درمانی مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس با غلظت 100 میلیگرم بر کیلوگرم وزن موش
گروه دریافت‌کننده مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس با غلظت 100 میلیگرم بر کیلو کرم وزن بدن موش در جدول (5)% بیش از نیمی از موش‌های مورد مطالعه در این تحقیق تست توبرکولین آنها، منفی گردید و این امر نشان‌دهنده اثر مهاری استفاده از مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس در غلظت 100 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش شده است (0125/0= P).
بحث
استیوز و همکاران در سال 2020 عنوان کردند، سل همچنان عامل اصلی مرگ ناشی از یک عامل عفونت در سراسر جهان است. مایکوباکتریوم توبرکلوزیس از کند رشدترین باکتری‌های با زندگی آزاد محسوب میشود. برای ظهور کلنی آن هفته‌ها وقت لازم است. پوشش ضخیم و چندلایه اختصاصی در مایکوباکتریومها، به‌عنوان یک سد تقریباً نفوذناپذیر، در مقابل عوامل متعدد بخصوص ترکیبات آب‌دوست، اکسیژن و نمک‌های معدنی میباشد و نقش مهمی در مقاومت باکتری نسبت به اسیدها، بازها و آنتیبیوتیکها دارد. لذا استفاده از عوامل متعدد به‌منظور غلبه بر نفوذناپذیری، این دیواره می‌تواند در افزایش حساسیت سویه‌های مقاوم به داروی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس نقش مهمی داشته باشد مطالعه اثر آنتی‌بیوتیک و یا عصاره گیاهی بر مورفولوژی ماکروسکوپی و میکروسکوپی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس به دلیل کندی رشد آن بسیار مشکل و زمان‌بر است و به همین دلیل کار مطالعاتی محدودی در این زمینه صورت گرفته است؛ اما در مورد سایر باکتریها، مطالعات متعددی وجود دارد و تغییرات مورفولوژیک ناشی از مجاورت سلول‌های باکتریایی با غلظت‌های پایین‌تر یا مساوی با حداقل غلظت مهارکنندگی آنتیبیوتیکها، مورد توجه محققین بوده است. بیماری سل یكی از مهم‌ترین بیماری‌های عفونی قرن حاضر میباشد كه توانائی درگیر نمودن كلیه ارگانهای بدن را دارد ولی ریه‌ها بیشتر به سل مبتلا میشوند. از سال 1982 همه پزشكان دنیا معتقد بودند كه این بیماری تا سال 2000، كنترل و بحث آن فقط محدود به كتب پزشكی خواهد بود (27)، ولی این امید ده سال بیشتر طول نکشید، به‌طوری‌که در سال 1993 این بیماری از طرف سازمان بهداشت جهانی به‌عنوان یک فوریت جهانی اعـــــلام گردید. بروز 10 میلیون مورد جدید سل و درمان تنها دوسوم از آنها كه متأسفانه در بیش از 50 درصد موارد درمان ناقص بوده (16)، عمق فاجعه را در این سال‌ها نشان می‌دهد. بروز سه همه‌گیری از این بیماری در دو دهه اخیر، دور نمای كنترل این بیماری را در آینده نزدیك بسیار مبهم نشان می‌دهد. ایجاد همه‌گیری بیماری ایدز و متعاقب آن سل مقاوم به دارو، جهان كنونی را با تمام پیشرفت‌های عظیم در علم پزشكی ازنظر كنترل بیماری سل، بیش از یك قرن به عقب برگردانده است. امروزه در دنیا، هرساله بیش از 8 میلیون نفر به این بیماری مبتلا میشوند و تاكنون یک‌سوم مردم جهان بدون آنكه احساس بیماری كنند به میكروب این بیماری آلوده شده‌اند (28). مطالعات مختلفی بر روی بیماری سل و روش‌های درمانی آن انجام شده است، در مطالعه انجام شده توسط ایمانی و همکارانش در سال 1381 با هدف بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره كلروفرمی سیر بر مایكوباكتریوم توبركلوزیس مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور از سویه استاندارد H37RV و جدایه‌های بیماران ریوی مراجعه‌کننده به مركز تحقیقات سل و بیماری‌های ریوی مسیح دانشوری تهران (سویه حساس به چهار دارو- سویه مقاوم به چهار دارو- سویه مقاوم به دو دارو و سویه مقاوم به یك دارو) استفاده شد. فعالیت ضدمیکروبی در شرایط آزمایشگاهی به روش بررسی حداقل غلظت بازدارندگی عصاره كلروفرمی سیر بر روی مایكوباكتریوم‌های مورد آزمایش سنجیده شد. نتایج حاكی از آن بود كه رقت 1:128 یا غلظت یک میلیگرم بر میلی‌متر عصاره كلروفرمی سیر در محیط میدل بروك 7H10 آگار از رشد جدایه‌های مورد آزمایش و سویه استاندارد جلوگیری می‌کند. نتیجه نهائی اینكه عصاره كلروفرمی سیر بر روی مایكوباكتریوم توبركلوزیس، اثر مهاری دارد (28). همچنین این محققین در سال 87 به تغییرات مورفولوژیک حاصل از سیر، بر روی همان باکتری پرداختند. در این مطالعه آزمایشگاهی، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس سویه استاندارد H37RV و سویه‌های جدا شده از بیماران با غلظت‌های مختلف عصاره کلروفرمی سیر در زمان‌های 12 و 24 و 48 و 72 ساعت در محیط مایع میدل بروک براث 7 H9 و محیط لون اشتاین جانسون، کشت داده شد. تغییرات شکلی باکتری در مطالعه میکروسکوپی بر روی مورفولوژی باکتری و در مطالعه ماکروسکوپی شکل ظاهری، قوام و سطح کلنی ایجادشده در محیط لون اشتاین جانسون بررسی شد. نتایج مربوط به اثرات نانوذره اکسید مس سبز سنتز شده بر وضعیت آنتی‌اکسیدانی با نتایج مطالعات قبلی مطابقت دارد که میتوان به مطالعه مکا و همکاران در سال 2021، اشاره کرد، آنها در پژوهش خود عنوان کردند، مطالعات محدودی وجود دارد که رادیکالهای آزاد یا وضعیت آنتی‌اکسیدانی را قبل و بعد از درمان ضد سل مورد تجزیه‌وتحلیل و مقایسه قرار داده باشد. مجاورت عصاره کلروفرمی سیر با باکتری موجب تبدیل کلنی باکتری از شکل خشن با سطح گل‌کلمی به حالت صاف و موکوئیدی شد. در مطالعه میکروسکوپی تحقیق حاضر، در زمان‌های مختلف تغییرات شکلی باکتری از باسیل به کوکسی به‌خوبی مشهود بود. همچنین مشخص شد که در زمان‌های 48 و 72 ساعت مجاورت غلظت mg/ml 67/0 از عصاره سیر با سویه حساس استاندارد H37RV و سویه‌های کلینیکی مقاوم به دارو جداشده از بیماران اثر مهاری دارد. این مطالعه نشان داد که ازنظر تغییرات مورفولوژی، باسیل سل در مقایسه با آنتی‌بیوتیک‌های رایج و کنترل منفی باعث تبدیل باکتری از حالت باسیلی به کوکوباسیل و تغییر کلنی از ظاهری خشن به صاف شده و میزان رشد را کاهش می‌دهد (29). همچنین در مطالعه انجام شده توسط پنگ و همکاران در سال، 2005 باهدف بررسی تأثیر عصاره ریشه گون بر فاگوسیتوز ماکروفاژی علیه مایکوباکتریوم توبرکلوزیس انجام گردید، مشاهده شد که در غلظت‌های 2/0، 6/0، 5/1، 4 گرم در لیتر، تزریق ریشه گون ظرفیت فاگوسیتوز ماکروفاژی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس را افزایش می‌دهد. در غلظت 5/1 گرم در لیتر، بیشترین اثر معنی‌دار را میتوان مشاهده نمود. گون می‌تواند ظرفیت فاگوسیتوز ماکروفاژی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس را افزایش دهد و این مکانیسم دو جهته است. گون می‌تواند فاگوسیتوز ماکروفاژی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس را در غلظت‌های بسیار بالا، مهار کند (29). نتایج مطالعات ذکرشده همسو با مطالعه‌ی حاضر، میباشد و تائیدکننده نتایج این مطالعه میباشد. از سوی دیگر، نتایج مطالعات مختلف نیز نشان داده است که نانوذرات دارای فعالیت ضدباکتریایی می‌باشند ازجمله مهم‌ترین این پژوهش‌ها، مطالعه انجام شده در سال، 2020 توسط ربیعی و همکاران میباشد که به کاربردهای نانوذرات اکسید مس اشاره شده (21) و به‌ویژه فعالیت ضد مایکوباکتریومی آن نیز مورد بحث و بررسی قرارگرفته و نتایج مثبت این نانوذره بر روی عامل بیماری سل عنوان مشاهده گردید. تجویز نانوذرات اکسید مس اثرات مهاری قابل‌توجهی بر پیشرفت سل در موشها نشان داد که با ارزیابیهای ایمنی و اثر ضدباکتریایی تأیید شد. قابل‌ذکر است، دوز 100 میلیگرم بر کیلوگرم نانوذرات اکسید مس سبز سنتز شده، کاهش شدید استرس اکسیداتیو ناشی از سل و آسیب ریه را نشان داد. درنتیجه، تجویز نانوذرات اکسید مس سنتز شده با روش سبز، اثربخشی امیدوارکننده‌ای را در کاهش عفونت سل نشان داد و یک راه بالقوه برای مداخلات ضدسل را ارائه کرد. این مطالعه بر روی موشها انجام شد و نمی‌توان از نتایج آن برای انسان‌ها استفاده کرد که یک محدودیت عمده است.
نتیجه‌گیری
خاصیت سینرژیستی مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس به‌منظور تائید مطالعات میکروبی از مطالعه بر روی موش استفاده شد که نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که استفاده از مخلوط موردمطالعه در این تحقیق در غلظت 50 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش، اثر مهاری برای بیماری سل القا شده در موش از خود نشان نداد، بنابراین از مطالعه حذف گردید. در مقابل در گروه دریافت‌کننده مخلوط عصاره‌های مورد استفاده در این تحقیق نیمی از موش‌های مورد مطالعه در این تحقیق تست توبرکولین آنها منفی گردید که این نشان‌دهنده اثر مهاری استفاده از مخلوط موردنظر در غلظت 100 میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن موش میباشد. خاصیت سینرژیستی مخلوط عصاره سیر و گون حاوی نانوذرات اکسید مس اثربخشی امیدوارکننده‌ای را در کاهش عفونت سل نشان داد و یک راه بالقوه برای مداخلات ضد سل را ارائه کرد.
سپاسگزاری
نویسندگان از زحمات خانم دکتر زهرا رضوی و خانم سارا صدر و پرسنل ازمایشگاه سینای شهرستان همدان، تقدیر و تشکر به عمل می آورند.
تعارض منافع
نویسندگان هیچ گونه تعارض منافعی ندارند.
References
1. Wei M, Zhao Y, Qian Z, Yang B, Xi J, Wei J, et al. Pneumonia caused by Mycobacterium tuberculosis. Microbes and infection. 2020;22(6-7):278-84.
2. Venturini E, Remaschi G, Berti E, Montagnani C, Galli L, de Martino M, et al. What steps do we need to take to improve diagnosis of tuberculosis in children? Expert review of anti-infective therapy. 2015;13(7):907-22.
3. Moradi J, Mosavari N, Ebrahimi M, Arefpajohi R, Tebianian M. Evaluation of Mycobacterium tuberculosis early secreted antigenic target 6 recombinant protein as a diagnostic marker in skin test. Osong public health and research perspectives. 2015;6(1):34-8.
4. Song F, Sun X, Wang X, Nai Y, Liu Z. Early diagnosis of tuberculous meningitis by an indirect ELISA protocol based on the detection of the antigen ESAT-6 in cerebrospinal fluid. Irish journal of medical science. 2014;183:85-8.
5. Tahmasebi P, Farnia P, Sheikholslami F, Velayati A. Rapid identification of extensively and extremely drug resistant tuberculosis from multidrug resistant strains; using PCR-RFLP and PCR-SSCP. Iranian journal of Microbiology. 2012;4(4):165.
6. Hosseini E. Effect of aalcoholic extract of hop flowers on serum level pituitary-thyroid hormones in adult male rats. Journal of Birjand University of Medical Sciences. 2014;1(4):425-31.
7. Jahromy MH, Khakpour S, Najafi A. Antibacterial effects of Humulus lupulus L. extract on topical staphylococcal infection in BALB/c Mice cornea. International Journal of Infectious Diseases. 2010;14:e335.
8. Sefidgar SAA, Taghizadeh Armaki M, Pournajaf A, Ardebili A, Omidi S, Abdian Asl A. Evaluation of antimicrobial activity of alcoholic and aqueous extracts from common hop (Humulus lupulus) and oak (Quercus castaneifolia). Journal of Arak University of Medical Sciences. 2015;17(12):39-46.
9. Kermanshahi R, Esfahani B, Serkani J, Asghari G, Babaie A. The study of antibacterial effect of Humulus lupulus on some of Gram positive & Gram negative bacteria. Journal of Medicinal Plants. 2009;8(30):92-164.
10. Fleischmann R, Alland D, Eisen JA, Carpenter L, White O, Peterson J, et al. Whole-genome comparison of Mycobacterium tuberculosis clinical and laboratory strains. Journal of bacteriology. 2002;184(19):5479-90.
11. Jassal M, Bishai WR. Extensively drug-resistant tuberculosis. The Lancet infectious diseases. 2009;9(1):19-30.
12. Feyzabadi Z, Aliasl F, Qaraaty M, Aliasl J. Medicinal terms effective in the treatment of insomnia in traditional Iranian medicine. Journal of medical-scientific research history. 2015;7(23):51-68.
13. Feyzabadi Z, Aliasl F, Qaraaty M, Aliasl J. Medicinal terms effective in the treatment of insomnia in Iranian traditional medicine. Journal of medical-scientific research history. 2022;7(23):51-68.
14. MA X, al. e. American Herbal Pharmacopoeia and Therapeutic Compendium, Astragalus Root, Astragalus membranaceus & Astragalus membranaceus var. mongholicus, Analytical, Quality Control, and Therapeutic Monograph American Herbal Pharmacopoeia and Therapeutic Compendium, Astragalus Root, Astragalus membranaceus & Astragalus membranaceus var. mongholicus, Analytical, Quality Control, and Therapeutic Monograph. 1999.
15. Sun V, Hersh EM, Talpaz M, Lee SL, Wong W, Loo TL, et al. Immune restoration and/or augmentation of local graft versus host reaction by traditional Chinese medicinal herbs. Cancer. 1983;52(1):70-3.
16. Chu D-T, Wong W, Mavligit G. Immunotherapy with Chinese medicinal herbs. II. Reversal of cyclophosphamide-induced immune suppression by administration of fractionated Astragalus membranaceus in vivo. Journal of clinical & laboratory immunology. 1988;25(3):125-9.
17. Hacıseferoğulları H, Özcan M, Demir F, Çalışır S. Some nutritional and technological properties of garlic (Allium sativum L.). Journal of food engineering. 2005;68(4):463-9.
18. Mehrnia MA, Noshad M. Antimicrobial effect of garlic essential oil on a number of food-borne pathogens and determination of its chemical composition and antioxidant potential. Journal of food science and technology (Iran). 2019;16(91):17-29.
19. Arzanlou M, Bohlooli S. Introducing of green garlic plant as a new source of allicin. Food chemistry. 2010;120(1):179-83.
20. Elmowalid GA, Abd El-Hamid MI, Abd El-Wahab AM, Atta M, Abd El-Naser G, Attia AM. Garlic and ginger extracts modulated broiler chicks innate immune responses and enhanced multidrug resistant Escherichia coli O78 clearance. Comparative immunology, microbiology and infectious diseases. 2019;66:101334.
21. Rabiee N, Bagherzadeh M, Kiani M, Ghadiri AM, Etessamifar F, Jaberizadeh AH, et al. Biosynthesis of copper oxide nanoparticles with potential biomedical applications. International Journal of Nanomedicine. 2020:3983-99.
22. Serkani JE, Isfahani BN, Safaei HG, Kermanshahi RK, Asghari G. Evaluation of the effect of Humulus lupulus alcoholic extract on rifampin-sensitive and resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis. Research in pharmaceutical sciences. 2012;7(4):235.
23. Chimponda T, Mukanganyama S. Antimycobacterial activities of selected medicinal plants from Zimbabwe against Mycobacterium aurum and Corynebacterium glutamicum. Trop Biomed. 2010;27(3):595-610.
24. Wei X-R, Chen X-K, Li Y-J. Effects of Astragalus injection on chemokines, renal function and humoral immunity in patients with pulmonary tuberculosis. Journal of Hainan Medical College. 2019;25(8):41-4.
25. Te Dorsthorst DT, Verweij PE, Meis JF, Punt NC, Mouton JW. Comparison of fractional inhibitory concentration index with response surface modeling for characterization of in vitro interaction of antifungals against itraconazole-susceptible and-resistant Aspergillus fumigatus isolates. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2002;46(3):702-7.
26. Clark R, Sanders C, Pakiz C, Hostetter M. Aminoglycoside resistance among Pseudomonas aeruginosa isolates with an unusual disk diffusion antibiogram. Antimicrobial agents and chemotherapy. 1988;32(5):689-92.
27. Olsen AW, van Pinxteren LA, Okkels LM, Rasmussen PB, Andersen P. Protection of mice with a tuberculosis subunit vaccine based on a fusion protein of antigen 85b and esat-6. Infection and immunity. 2001;69(5):2773-8.
28. Imanifouladi A, Sattari M, Ghazisaiedi K. Effect of Garlic Extract on Mycobacterium tuberculosis. Avicenna Journal of Clinical Medicine. 2002; 9(3):14.
29. Peng G, Runling Z, Yanling L, Lei S. Effect of Astragalus root injection on macrophagal phagocytosis of Mycobacterium tuberculosis. Journal of the Fourth Military Medical University. 2005;26(10):894-6.
