تاثیر هم افزایی ویژگی های ضد میکروبی جدایه های لاکتوباسیلوس مولد باکتریوسین جدا شده از لبنیات سنتی با برخی از آنتی بیوتیک های متداول
الموضوعات :
شیما عبدی زاده
1
,
سید محمد مهدی محمودی
2
,
فرحناز جوانمردی
3
1 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم پایه، واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ایران
2 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم پایه، واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ایران.
3 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم پایه، واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ایران.
الکلمات المفتاحية: باکتریوسین, لاکتوباسیلوس دلبروکئی, محصولات لبنی, هم افزایی.,
ملخص المقالة :
سابقه و هدف: باکتریوسینها پپتیدهای ریبوزومی هستند که توسط بسیاری از باکتریها تولید میشوند و میتوانند در غلظتهای کم از رشد نژادهای خویشاوند و گاهی دیگر گونهها و جنسها ممانعت کنند. هدف از تحقیق حاضر، تولید باکتریوسین و بررسی اثر مهاری و هم افزایی احتمالی آن با برخی از آنتی بیوتیک ها بر باکتری های بیماریزا بود.
مواد و روشها: در یک مطالعه مقطعی، چندین گونه لاکتوباسیلوس از محصولات لبنی سنتی جداسازی شد و خواص ضد باکتریایی آنها برعلیه استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروجینوزا مورد بررسی قرار گرفت. یک جدایه با بیشترین اثر ضد باکتریایی، در تولید انبوه باکتریوسین به کار گرفته شد. خالص سازی نسبی باکتریوسین، توسط سولفات آمونیوم و کیسه دیالیز انجام و ماهیت پروتئینی آن توسط پروتئیناز K اثبات شد. حداقل غلظت ممانعتی، کشندگی و اثر هم افزایی احتمالی آن با آنتی بیوتیکهای سیپروفلوکساسین و ونکومایسین بررسی شد.
یافته ها: باکتریوسین تولیدی، در غلظتهای بالاتر از µg/ml 25/30 و µg/ml 121 به ترتیب برای استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروجینوزا اثر بازدارندگی و در غلظتهای بالاتر از µg/ml 242 برای استافیلوکوکوس اورئوس اثر کشندگی داشت. ترکیب شطرنجی غلظتهای مختلف باکتریوسین با آنتی بیوتیکها نشان داد که باکتریوسین تولیدی، با ونکومایسین اثر هم افزایی و با سیپروفلوکساسین اثر جمع شوندگی دارد. شناسایی مولکولی ، شباهت 97 درصدی جدایه را با لاکتوباسیلوس دلبروکئی زیرگونه بولگاریکوس ATCC 11842 نشان داد.
نتیجه گیری: سویه هایی از لاکتوباسیلوس قادر به تولید باکتریوسین با اثر مهاری بر باکتری های بیماریزا بوده و قابلیت هم افزایی با برخی از آنتی بیوتیک های رایج را دارند.
1. Cotter PD, Ross RP, Hill C. Bacteriocins—a viable alternative to antibiotics? Nat Rev Microbiol. 2013; 11(2):95–105.
2. Nishie M, Nagao JL, Sonomoto K. Antibacterial peptides “bacteriocins”: an overview of their diverse characteristics and applications. Biocontrol Sci. 2012; 1-16.
3. Romero-Calle D, Guimaraes Benevides R, Goes-Neto A, Billington C. Bacteriophages as alternatives to antibiotics in clinical care. Antibiotics. 2019; 138- 141.
4. Plaza-Diaz J, Ruiz-Ojeda FJ, Gil-Campos M, Gil A. Mechanisms of action of probiotics. Adv Nutr. 2019; S49-S66.
5. Muñoz M, Jaramillo D, del Pilar Melendez A, J Almeciga-Diaz C, F Sanchez O. Native and heterologous production of bacteriocins from gram-positive microorganisms. Recent Pat Biotechnol. 2011; 199-211.
6. Sun Z, Wang X, Zhang X, Wu H, Zou Y, Li P, Sun C, Xu W, Liu F, Wang D. Class III bacteriocin Helveticin-M causes sublethal damage on target cells through impairment of cell wall and membrane. J Ind Microbiol Biotechnol. 2018; 213-227.
7. Cleveland J, Montville TJ, Nes IF, Chikindas ML. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. Int J Food Microbiol. 2001; 71(1):1–20.
8. Markowiak P, Śliżewska K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients. 2017; 1021.
9. Wang G, Li X, Wang Z. APD3: the antimicrobial peptide database as a tool for research and education. Nucleic Acids Res. 2016; D1087-D1093.
10. Ołdak A, Zielińska D. Bacteriocins from lactic acid bacteria as an alternative to antibiotics. Postepy higieny i medycyny doswiadczalnej (Online). 2017; 328-338.
11. Ali AA. Beneficial role of lactic acid bacteria in food preservation and human health: a review. Res J Microbiol. 2010; 5(12):1213–1221.
12. Axelsson L. Lactic acid bacteria: classification and physiology. Food Sci Technol-New York-Marcel Dekker. 2004; 1-66.
13. Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CM, Harris HM, Mattarelli P, O’toole PW, Pot B, Vandamme P, Walter J, Watanabe K. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. Int J Syst. 2020; 2782-2858.
14. Montalbán-López M, Cebrián R, Galera R, Mingorance L, Martín-Platero AM, Valdivia E, et al. Synergy of the Bacteriocin AS-48 and Antibiotics against Uropathogenic Enterococci. Antibiotics (Basel) 2020; 9(9):567-572.
15. Todorov SD, de Paula OAL, Camargo AC, Lopes DA, Nero LA. Combined effect of bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum ST8SH and vancomycin, propolis or EDTA for controlling biofilm development by Listeria monocytogenes. Rev Argent Microbiol. 2018; 50(1):48-55.
16. Chi H, Holo H. Synergistic antimicrobial activity between the broad spectrum bacteriocin Garvicin KS and Nisin, Farnesol and polymyxin B against gram-positive and gram-negative bacteria. Curr Microbiol. 2018; 75(3):272–277.
17. Biswas K, Upadhayay S, Rapsang GF, Joshi SR. Antibacterial and Synergistic Activity Against β-Lactamase-Producing Nosocomial Bacteria by Bacteriocin of LAB Isolated From Lesser Known Traditionally Fermented Products of India. HAYATI J Biosci. 2017; 24(2):87-95.
18. Baron EJ, Finegold SM. Diagnostic microbiology. 8th edition. C.V.Mosby Company. 1990; 363-380.
19. Adedire OM, Odeniyi OA. Antimicrobial activities of bacteriocin-like extracellular metabolites produced by soil bacteria. Pharm Biosci J. 2017; 47-54.
20. Bungenstock L, Abdulmawjood A, Reich F. Evaluation of antibacterial properties of lactic acid bacteria from traditionally and industrially produced fermented sausages from Germany. PLoS One. 2020; e0230345.
21. Zou J, Jiang H, Cheng H, Fang J, Huang G. Strategies for screening, purification and characterization of bacteriocins. Int J Biol Macromo. 2018; 781-789.
22. Jiang H, Li P, Gu Q. Heterologous expression and purification of plantaricin NC8, a two-peptide bacteriocin against Salmonella spp. from Lactobacillus plantarum ZJ316. Protein Expression Purif. 2016; 28-34.
23. Hanchi H, Hammami R, Gingras H, Kourda R, Bergeron MG, Ben Hamida J, Ouellette M, Fliss I. Inhibition of MRSA and of Clostridium difficile by durancin 61A: synergy with bacteriocins and antibiotics. Future Microbiol. 2017; 205-212
24. Naghmouchi K, Baah J, Hober D, Jouy E, Rubrecht C, Sané F, Drider D. Synergistic effect between colistin and bacteriocins in controlling Gram-negative pathogens and their potential to reduce antibiotic toxicity in mammalian epithelial cells. Antimicrob Agents Chemother. 2013; 2719-2725.
25. Abdulhussein M, Jabr HS, Al-Maeeni MKA, Alfarras AF, Hussain AHA, Hassan SA, Fenjan MN. Enhancement of Ciprofloxacin Activity against Uropathogenic Bacteria by Synergistic Effect of Purified Bacteriocin from Staphylococcus epidermidis. Int J Pharm Qual Assur. 2022; 174-177.
26. Draper LA, Cotter PD, Hill C, Ross RP. The two peptide lantibiotic lacticin 3147 acts synergistically with polymyxin to inhibit Gram negative bacteria. BMC microbiology. 2013; 1-8.
27. Bucheli JE, Fugaban JI, Holzapfel WH, Todorov SD. Combined Action of Antibiotics and Bacteriocins against Vancomycin-Resistant Enterococci. Microorganisms. 2022; 1423.
28. Gani O, Aisen B, Yasemin Z, Iclal B. Synergy tests by E-Test and checkerboard methods of antimicrobial combinations against Brucella melitensis. J Clin Microbiol. 2005; 43(1): 140-143.
29. Weinstein MP, Patel JB, Campeau Sh, et al. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. CLSI. M100, 28th ed. 2018; 38(3)
30. Costa A.R, Daniel B. Ortega, Débora L.A. Fulgêncio, Flávio S. Costa, Thiago F. Araújo, Cristine C. Barreto, Checkerboard testing method indicates synergic effect of pelgipeptins against multidrug resistant Klebsiella pneumoniae, Biotechnol Res Innovation. 2019; 3(1): 187-191,
31. Fijan S. Microorganisms with claimed probiotic properties: an overview of recent literature. Int J Environ Res Public Health. 2014; 4745-4767.
32. Markowiak P, Śliżewska K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients. 2017; 1021.
33. Sanders M, Merenstein D, Merrifield C, Hutkins R. Probiotics for human use. Nutr Bull. 2018; 212-225.
34. Javanshir N, Hosseini GNG, Sadeghi M, Esmaeili R, Satarikia F, Ahmadian G, Allahyari N. Evaluation of the Function of Probiotics, Emphasizing the Role of their Binding to the Intestinal Epithelium in the Stability and their Effects on the Immune System. Biol Proced Online. 2021; 1-17.
35. Markowiak P, Śliżewska K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients. 2017; 1021.
36. Plaza-Diaz J, Ruiz-Ojeda FJ, Gil-Campos M, Gil A. Mechanisms of action of probiotics. Adv Nutr. 2019; S49-S66.
37. Mokoena M.P. Lactic acid bacteria and their bacteriocins: classification, biosynthesis and applications against uropathogens: a mini-review. Molecules. 2017; 1255.
38. Meade E, Slattery MA, Garvey M. Bacteriocins, potent antimicrobial peptides and the fight against multi drug resistant species: resistance is futile?. Antibiotics. 2020; 32.
39. Wilson S.G.S. Topley and Wilson's Microbiology and Microbial Infections (10th ed.) Wiley, USA. 2010; 864 - 865.
40. Firouzi Dalvand L, Hosseini F,Moradi Dehaghi Sh, Siasi Torbati E. Antibacterial and antibiofilm activity of bismuth oxide nanoparticles produced by Bacillus subtilis against clinical Pseudomonas aeruginosa isolated from wound infections. Journal of Microbial World. 2019; 12(2): 172-185.
41. Hernández-González JC, Martínez-Tapia A, Lazcano-Hernández G, García-Pérez BE, Castrejón-Jiménez NS. Bacteriocins from lactic acid bacteria. A powerful alternative as antimicrobials, probiotics, and immunomodulators in veterinary medicine. Animals. 2021; 979.
42. Bungenstock L, Abdulmawjood A, Reich F. Evaluation of antibacterial properties of lactic acid bacteria from traditionally and industrially produced fermented sausages from Germany. PLoS One. 2020; e0230345.
43. Armand M, Faezi Ghasemi M, Fazeli M, Mirpour M. Optimization of biomass production by probiotic bacterium Lactobacillus rhamnonsus at pilot-plant scale. Journal of Microbial World. 2020; 13 (3): 202-214.
44. Shayesteh F, Usup G. Mechanism of action of an antifungal bacteriocin produced by a marine Bacillus sp. Sh.10. Journal of Microbial World. 2022; 15(1): 56-67.
45. Fujisawa T, Benno Y, Yaeshima T, Mitsuoka T. Taxonomic study of the Lactobacillus acidophilus group, with recognition of Lactobacillus gallinarum sp. nov. and Lactobacillus johnsonii sp. nov. and synonymy of Lactobacillus acidophilus group A3 (Johnson et al. 1980) with the type strain of Lactobacillus amylovorus (Nakamura 1981). Int J Syst Evol Microbiol. 1992; 487-491.
