ارزیابی اثر عصاره زنیان بر باکتری‌های پروبیوتیک استرپتوکوکوس سالیواریوس و بیفیدوباکتریوم در شرایط in vitro
محورهای موضوعی :محمدعلی صادقی 1 , داریوش مینایی طهرانی 2 , مجتبی محمدزاده وظیفه 3 * , نگین شکراله زاده 4
1 - دانشگاه علم و فرهنگ
2 - دانشیار دانشکده علوم زیستی دانشگاه شهید بهشتی
3 - دانشکده علوم و فناوری زیستی دانشگاه شهید بهشتی تهران
4 - گروه بهداشت مواد غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
کلید واژه: پروبیوتیک, عصاره متانولی زنیان, فعالیت ضدمیکروبی, سلامت دهان و دندان, استرپتوکوکوس سالیواریوس,
چکیده مقاله :
پروبیوتیک‌ها، میکروارگانیسم‌های زنده با خواص مفید برای سلامتی، نقش کلیدی در حفظ تعادل میکروبیوتای دهان و روده ایفا می‌کنند. بااین‌حال، قرارگیری این باکتری‌های سودمند در معرض ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی ممکن است فعالیت آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. این مطالعه با هدف بررسی اثرات ضد میکروبی عصاره متانولی زنیان (Trachyspermum ammi) بر سویه‌های پروبیوتیک استرپتوکوکوس سالیواریوس K12 ، استرپتوکوکوس سالیواریوس M18 و بیفیدوباکتریوم لاکتیسBB12 در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. عصاره متانولی زنیان با استفاده از دستگاه سوکسله استخراج و در غلظت‌های ۲۰، ۳۰، ۵۰ و ۴۰۰ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر تهیه شد. اثرات بازدارندگی عصاره به سه روش انتشار چاهک (Well Agar Diffusion)، انتشار دیسک (Disk Diffusion) و تعیین حداقل غلظت بازدارنده رشد (MIC) ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که در هیچ‌یک از غلظت‌های آزمایش‌شده، عصاره زنیان تأثیر بازدارنده یا کشنده‌ای بر رشد سویه‌های پروبیوتیک ندارد .(MIC, MBC >400 mg/ml) این یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیبات زیست‌فعال زنیان (مانند تیمول و کارواکرول)، با وجود خواص ضد میکروبی قوی علیه پاتوژن‌های دهانی، برای پروبیوتیک‌های مورد مطالعه بی‌خطر هستند. بنابراین، استفاده همزمان از این عصاره و پروبیوتیک‌ها در فرمولاسیون محصولات بهداشت دهان (مانند خمیردندان، دهان‌شویه و قرص‌های جویدنی) می‌تواند راهکاری نوین برای مهار پاتوژن‌ها و حفظ سلامت میکروبیوتای دهان باشد. این مطالعه نخستین گزارش از ایمنی عصاره زنیان برای پروبیوتیک‌های کلیدی دهان را ارائه می‌دهد و زمینه را برای تحقیقات آینده در زمینه توسعه درمان‌های ترکیبی مبتنی بر گیاهان دارویی و پروبیوتیک‌ها فراهم می‌سازد.
Probiotics, live microorganisms with beneficial health properties, play a key role in maintaining the microbial balance of the oral and gut microbiota. However, exposure of these beneficial bacteria to natural antimicrobial compounds may affect their activity. This study aimed to investigate the antimicrobial effects of methanolic extract of Trachyspermum ammi (Ajwain) on probiotic strains Streptococcus salivarius K12, Streptococcus salivarius M18, and Bifidobacterium lactis BB12 under laboratory conditions. The methanolic extract of cumin was extracted using a Soxhlet apparatus and prepared in concentrations of 20, 30, 50, and 400 mg/ml. The inhibitory effects of the extract were evaluated using three methods: Well Agar Diffusion, Disk Diffusion, and Minimum Inhibitory Concentration (MIC). The results showed that, at all tested concentrations, the cumin extract did not exhibit any inhibitory or bactericidal effects on the growth of probiotic strains (MIC, MBC > 400 mg/ml). These findings suggest that the bioactive compounds of cumin (such as thymol and carvacrol), despite their strong antimicrobial properties against oral pathogens, are safe for the studied probiotics. Therefore, the simultaneous use of this extract and probiotics in oral health product formulations (such as toothpaste, mouthwash, and chewing tablets) could provide a novel approach to pathogen control and the preservation of oral microbiota health. This study presents the first report on the safety of cumin extract for key oral probiotics and lays the groundwork for future research on the development of combination therapies based on medicinal plants and probiotics.
1. WHO F. Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization Working Group: Geneva, Switzerland. 2002.
2. Di Pierro F, Adami T, Rapacioli G, Giardini N, Streitberger C. Clinical evaluation of the oral probiotic Streptococcus salivarius K12 in the prevention of recurrent pharyngitis and/or tonsillitis caused by Streptococcus pyogenes in adults. Expert opinion on biological therapy. 2013;13(3):339-43.
3. Wescombe PA, Hale JD, Heng NC, Tagg JR. Developing oral probiotics from Streptococcus salivarius. Future microbiology. 2012;7(12):1355-71.
4. Jungersen M, Wind A, Johansen E, Christensen JE, Stuer-Lauridsen B, Eskesen D. The Science behind the Probiotic Strain Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12®. Microorganisms. 2014;2(2):92-110.
5. Singh G, Kapoor I, Singh P, de Heluani CS, de Lampasona MP, Catalan CA. Chemistry and antioxidant properties of essential oil and oleoresins extracted from the seeds of tomer (Zanthoxylum armatum DC). International Journal of Food Properties. 2013;16(2):288-300.
6. Khan R, Islam B, Akram M, Shakil S, Ahmad A, Ali SM, et al. Antimicrobial activity of five herbal extracts against multi drug resistant (MDR) strains of bacteria and fungus of clinical origin. Molecules. 2009;14(2):586-97.
7. Valenti P, Rosa L, Capobianco D, Lepanto MS, Schiavi E, Cutone A, et al. Role of lactobacilli and lactoferrin in the mucosal cervicovaginal defense. Frontiers in immunology. 2018;9:376.
8. Alves-Santos AM, Sugizaki CSA, Lima GC, Naves MMV. Prebiotic effect of
dietary polyphenols: A systematic review. Journal of Functional Foods. 2020;74:104169.
9. Harborne A. Phytochemical methods a guide to modern techniques of plant analysis: springer science & business media; 1998.
10. Balouiri M, Sadiki M, Ibnsouda SK. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review. Journal of pharmaceutical analysis. 2016;6(2):71-9.
11. Clinical, Institute LS. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing. Clinical and laboratory standards institute Wayne, PA; 2020.
12. Wiegand I, Hilpert K, Hancock RE. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances. Nature protocols. 2008;3(2):163-75.
13. Mohammadzadeh Vazifeh M, Hosseini M, Mohammadi A, Jahanfar M, Maleki H. Evaluation of antimicrobial effects of gouda cheese wax. Medical Laboratory Journal. 2021;15(2):18-22.
14. Sharifi‐Rad M, Varoni EM, Iriti M, Martorell M, Setzer WN, del Mar Contreras M, et al. Carvacrol and human health: A comprehensive review. Phytotherapy Research. 2018;32(9):1675-87.
15. Burton JP, Drummond BK, Chilcott CN, Tagg JR, Thomson WM, Hale JD, et al. Influence of the probiotic Streptococcus salivarius strain M18 on indices of dental health in children: a randomized double-blind, placebo-controlled trial. Journal of medical microbiology. 2013;62(6):875-84.
16. Di Pierro F, Colombo M, Giuliani M, Danza M, Basile I, Bollani T, et al. Effect of administration of Streptococcus salivarius K12 on the occurrence of streptococcal pharyngo-tonsillitis, scarlet fever and acute otitis media in 3 years old children. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2016;20(21):4601-6.
17. Burt S. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods—a review. International journal of food microbiology. 2004;94(3):223-53.
18. Alizadeh Behbahani B, Falah F, Lavi Arab F, Vasiee M, Tabatabaee Yazdi F. Chemical composition and antioxidant, antimicrobial, and antiproliferative activities of Cinnamomum zeylanicum bark essential oil. Evidence‐Based Complementary and Alternative Medicine. 2020;2020(1):5190603.
19. Faraji M, Sharifi Soltani M, Ariyaei P. Study of the effects of different concentrations of ajwain extract on the shelf life of probiotic fermented chicken sausage. Journal of Innovation in Food Science and Technology. 2023.
20. Kraft-Bodi E, Jørgensen M, Keller M, Kragelund C, Twetman S. Effect of probiotic bacteria on oral Candida in frail elderly. Journal of dental research. 2015;94(9_suppl):181S-6S.
21. Allaker RP, Stephen AS. Use of probiotics and oral health. Current oral health reports. 2017;4:309-18.
22. Shekar BRC, Nagarajappa R, Suma S, Thakur R. Herbal extracts in oral health care-A review of the current scenario and its future needs. Pharmacognosy reviews. 2015;9(18):87.
23. Blom T, Slot D, Quirynen M, Van der Weijden G. The effect of mouthrinses on oral malodor: a systematic review. International journal of dental hygiene. 2012;10(3):209-22.
24. Stamatova I, Meurman JH. Probiotics and periodontal disease. Periodontology 2000. 2009;51(1).
25. Zhang Y, Ding Y, Guo Q. Probiotic species in the management of periodontal diseases: an overview. Frontiers in cellular and infection microbiology. 2022;12:806463.