ارزیابی اثرات ضد میکروبی ساپونین جدا شده از گیاه شیرین بیان بر رده سلولهای ریوی القاشده توسط استرپتوکوک پنومونیه
محورهای موضوعی :
1 - دانشکده مهندسی پزشکی ،دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران ، ایران
2 - بخش بیوتکنولوژی ، انستیتو پاستور ایران ، تهران ، ایران
کلید واژه: ساپونین, استرپتوکوک پنومونیه, اثر ضد میکروبی, تنظیم سیستم ایمنی,
چکیده مقاله :
التهاب راه هوایی نقش مهمی در پاتوژنز سندرم زجر تنفسی حاد (ARDS)، آسم و بیماری انسدادی مزمن ریه (COPD) ایفا می کند و درمان ضد التهابی به طور موثر علائم این بیماری ها را بهبود می بخشد. بیش از 30 گونه از جنس Glycyrrhiza وجود دارد که به طور گسترده در سراسر جهان گسترش یافته است. عصاره‌های ریشه شیرین بیان اثرات مفیدی در درمان عفونت‌های گلو، سل، بیماری‌های تنفسی، کبدی، ضد باکتریایی، ضد التهابی و نقص ایمنی دارد. بنابراین، تمرکز این مقاله بر مکانیسم ضد باکتریایی ساپونین عصاره‌های شیرین بیان و اثرات درمانی آن بر روی باکتری استرپتوکوکوس پنومونیه است. هدف از این مطالعه بررسی ساپونین استخراج شده از Glycyrrhiza glabra (شیرین بیان) و خواص ضد باکتریایی آن است. لیپیدها و ترکیبات فنلی در طی فرآیند جداسازی ساپونین مبتنی بر دستگاه سوکسله حذف شدند. با استفاده از روش میکرودیلوشن براث، فعالیت آنتی میکروبی برعلیه استرپتوکوک پنومونیه و اثرات آن بر روی فعالیت اینترفرون نکرون گاما بررسی شد. نتایج آنالیز MIC و MBC نشان داد که در غلظت 10 میکرومول، هیچ ناحیه مهاری مشاهده نشد. با این حال، در غلظت‌های 20 (4/6 میلی‌متر)، 40 (6/17 میلی‌متر) و 100 (9/21 میلی‌متر) مناطق مهار باکتری با استانداردها قابل مقایسه بود. نتایج الایزا نشان داد که اثر تعدیل‌کنندگی ایمنی با افزایش IFN-γ در کنار عدم تأثیر منفی بر رشد سلولی و درصد زنده مانی در ارتباط هست. در نتیجه، این مطالعه نشان می‌دهد که حتی در غلظت‌های پایین، ساپونین شیرین بیان فعالیت های ایمنومدولاتوری و ضد باکتریایی امیدوارکننده ای را در شرایط آزمایشگاهی در برابر S.pneumoniae نشان می دهد.
Airway inflammation plays an important role in the pathogenesis of acute respiratory distress syndrome (ARDS), asthma, and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), and anti-inflammatory therapy effectively improves the symptoms of these diseases. There are more than 30 species of the genus Glycyrrhiza, which are widely distributed throughout the world. Licorice root extracts have beneficial effects in the treatment of throat infections, tuberculosis, respiratory diseases, liver, antibacterial, anti-inflammatory, and immunodeficiency. Therefore, the focus of this article is on the antibacterial mechanism of saponins of licorice extracts and its therapeutic effects on Streptococcus pneumoniae bacteria. This study aims to investigate the saponin extracted from Glycyrrhiza glabra and its antibacterial properties. Lipids and phenolic compounds were removed during the saponin separation process based on the Soxhlet apparatus. Using the broth microdilution method, antimicrobial activity against Streptococcus pneumoniae and its effects on IFN-gamma interferon activity were investigated. The results of MIC and MBC analysis showed that no inhibition zone was observed at the concentration of 10 μmol. However, at concentrations of 20 µM(6.4 mm), 40 (17.6 mm) and 100 (21.9 mm) bacterial inhibition zones were comparable to the standards. The results of ELISA showed that the immune modulating effect is related to the increase of IFN-γ in addition to not hurting cell growth and survival rate. In conclusion, this study shows that even at low concentrations, Glycyrrhiza glabra saponin shows promising immunomodulatory and antibacterial activities against S.pneumoniae in vitro.
1. Biscevic-Tokic J, Tokic N, Musanovic A. Pneumonia as the most common lower respiratory tract infection. Med Arch. 2013;67(6):442.
2. Paton JC, Trappetti C. Streptococcus pneumoniae capsular polysaccharide. Microbiol Spectr. 2019;7(2):2–7.
3. Singh S, Khan A, Chowdhry M, Bilal M, Kochhar GS, Clarke K. Risk of Severe
Coronavirus Disease 2019 in Patients With Inflammatory Bowel Disease in the United States: A Multicenter Research Network Study. Gastroenterology. 2020 Oct;159(4):1575-1578.e4.
4. Hu R, Lin C, Xu W, Liu Y, Long C. Ethnobotanical study on medicinal plants used by Mulam people in Guangxi, China. J Ethnobiol Ethnomed [Internet]. 2020;16(1):40. Available from: https://doi.org/10.1186/s13002-020-00387-z
5. Hosseini SH, Bibak H, Ghara AR, Sahebkar A, Shakeri A. Ethnobotany of the medicinal plants used by the ethnic communities of Kerman province, Southeast Iran. J Ethnobiol Ethnomed [Internet]. 2021;17(1):31. Available from: https://doi.org/10.1186/s13002-021-00438-z
6. Eghlima G, Kheiry A, Sanikhani M, Hadian J, Aelaei M, Ebrahimi SN. Glycyrrhiza glabra L. Int J Hort Sci Technol; Vol. 2020;7(4).
7. Peng F, Du Q, Peng C, Wang N, Tang H, Xie X, et al. A review: the pharmacology of isoliquiritigenin. Phyther Res. 2015;29(7):969–77.
8. Shirazi Z, Piri K, Asl AM, Hasanloo T. Glycyrrhizin and isoliquiritigenin production by hairy root culture of Glycyrrhiza glabra. J Med Plants Res. 2012;6(31):4640–6.
9. Colak F, Genisel M, Uras IS. Evaluation of Glycyrrhiza Species as Medicinal Plant. Vol. 2, Anatolian Journal of Biology. 2021.
10. Juang YP, Liang PH. Biological and pharmacological effects of synthetic saponins. Molecules. 2020;25(21):4974.
11. Oleszek W, Marston A. Saponins in food, feedstuffs and medicinal plants. Vol. 45. Springer Science & Business Media; 2013.
12. Mohammed ZH, al-Samarrai NAH, Mahmood RT. Detection of the bacterial activity of saponins and some mineral elements in the local aqueous extract of licorice. J Popul Ther Clin Pharmacol. 2023;30(2):232–9.
13. Zhang Q, Ye M. Chemical analysis of the Chinese herbal medicine Gan-Cao (licorice). J Chromatogr A. 2009;1216(11):1954–69.
14. Safdarpour S, Eftekhari Z, Eidi A, Doroud D. Encapsulated saponin by ferritin nanoparticles attenuates the murine pneumococcal pneumonia. Microb Pathog. 2022;172:105731.
15. Mohammadi Z, Pishkar L, Eftekhari Z, Barzin G, Babaeekhou L. Evaluation of the Antimicrobial and Cytotoxic Activity of Cultivated Valeriana officinalis. Plant Sci Today. 2024;11(1):145–55.
16. Elbestawy MKM, El-Sherbiny GM, Moghannem SA. Antibacterial, Antibiofilm and Anti-Inflammatory Activities of Eugenol Clove Essential Oil against Resistant Helicobacter pylori. Molecules [Internet]. 2023;28(6). Available from: https://www.mdpi.com/1420-3049/28/6/2448
17. Sun HX, Pan HJ. Immunological adjuvant effect of Glycyrrhiza uralensis saponins on the immune responses to ovalbumin in mice. Vaccine. 2006;24(11):1914–20.
18. Mah AY, Cooper MA. Metabolic Regulation of Natural Killer Cell IFN-γ Production. Crit Rev Immunol. 2016;36(2):131–47.
19. Gao DK, Salomonis N, Henderlight M, Woods C, Thakkar K, Grom AA, et al. IFN-γ is essential for alveolar macrophage-driven pulmonary inflammation in macrophage activation syndrome. JCI insight. 2021 Sep;6(17).
20. Xiao H, Zhao Q, Yuan J, Liang W, Wu R, Wen Y, et al. IFN-γ promotes PANoptosis in Pasteurella multocida toxin-induced pneumonia in mice. Vet Microbiol. 2023 Oct;285:109848.
21. Abbas A, Zubair M, Rasool N, Rizwan K. Antimicrobial potential of Glycyrrhiza glabra. J Drug Des Med Chem. 2015;1(2):17–20.
22. Cillóniz C, Garcia-Vidal C, Ceccato A, Torres A. Antimicrobial Resistance Among Streptococcus pneumoniae. Antimicrobial Resistance in the 21st Century. 2018. p. 13–38.
23. Sharifi-Rad J, Quispe C, Herrera-Bravo J, Belén LH, Kaur R, Kregiel D, et al. Glycyrrhiza Genus: Enlightening Phytochemical Components for pharmacological and health-promoting abilities. Oxid Med Cell Longev. 2021;2021.
24. Guillo L, Rabaud C, Choy EH, D’Amico F, Danese S, Ng SC, et al. Herpes Zoster and Vaccination Strategies in Inflammatory Bowel Diseases: A Practical Guide. Clin Gastroenterol Hepatol [Internet]. 2022;20(3):481–90. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1542356520314403
25. Marotti I, Truzzi F, Tibaldi C, Negri L, Dinelli G. Evaluation of licorice (Glycyrrhiza glabra L.) as a novel microgreen from the anti-inflammatory potential of polyphenols. AIMS Agric Food. 2021;6:1–13.