Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tương tác hiệp đồng giữa cuminaldehyde và tobramycin: một chiến lược tiềm năng để quản lý hiệu quả biofilm do Pseudomonas aeruginosa gây ra
Tóm tắt
Pseudomonas aeruginosa, một tác nhân gây bệnh cơ hội, đã được phát hiện gây ra nhiều nhiễm trùng mãn tính và cấp tính ở con người. Hơn nữa, vi khuẩn này thường cho thấy tính kháng thuốc và tạo ra mối đe dọa nghiêm trọng cho y tế công cộng thông qua quá trình hình thành biofilm. Trong bối cảnh này, hai phân tử, cuminaldehyde và tobramycin, đã được sử dụng riêng biệt và kết hợp để quản lý hiệu quả thách thức biofilm. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của cuminaldehyde và tobramycin lần lượt là 150 µg/mL và 1 µg/mL đối với Pseudomonas aeruginosa. Thử nghiệm checkerboard cho thấy chỉ số nồng độ ức chế phân đoạn (FIC) của cuminaldehyde và tobramycin là 0.36, cho thấy có sự liên kết hiệp đồng giữa chúng. Liều sub-MIC của cuminaldehyde (60 µg/mL) hoặc tobramycin (0.06 µg/mL) một mình không cho thấy bất kỳ tác động nào trên đường cong tăng trưởng vi sinh. Tuy nhiên, các sự kết hợp cùng nhau có thể ảnh hưởng đến đường cong tăng trưởng của Pseudomonas aeruginosa một cách hiệu quả. Liên quan đến quản lý biofilm, đã quan sát thấy rằng tương tác hiệp đồng giữa cuminaldehyde và tobramycin có thể ức chế hình thành biofilm hiệu quả hơn so với việc sử dụng riêng lẻ (p < 0.01). Nghiên cứu thêm cho thấy rằng các sự kết hợp của cuminaldehyde và tobramycin có thể tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) dẫn đến tăng cường tính thấm màng của tế bào vi khuẩn, từ đó ức chế hiệu quả việc hình thành biofilm vi sinh. Ngoài ra, tương tác hiệp đồng giữa cuminaldehyde (20 µg/mL) và tobramycin (0.03 µg/mL) cũng cho thấy sự phân tán biofilm đáng kể của vi sinh vật thử nghiệm (p < 0.01). Do đó, kết quả cho thấy rằng tác động hiệp đồng của cuminaldehyde và tobramycin có thể được áp dụng để quản lý hiệu quả biofilm vi sinh.
Từ khóa
#Pseudomonas aeruginosa #cuminaldehyde #tobramycin #biofilm #tương tác hiệp đồngTài liệu tham khảo
Caesar LK, Cech NB (2019) Synergy and antagonism in natural product extracts: when 1 + 1 does not equal 2. Nat Prod Rep 36:869–888
Chanda W, Joseph TP, Padhiar AA, Guo X, Min L, Wang W, Lolokote S, Ning A, Cao J, Huang M, Zhong M (2017) Combined effect of linolenic acid and tobramycin on Pseudomonas aeruginosa biofilm formation and quorum sensing. Exp Ther Med 14:4328–4338
Chakraborty P, Dastidar DG, Paul P, Dutta S, Basu D, Sharma SR, Basu S, Sarker RK, Sen A, Sarkar A, Tribedi P (2020) Inhibition of biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa by caffeine: a potential approach for sustainable management of biofilm. Arch Microbial 202:623–635
Chatterjee S, Paul P, Chakraborty P, Das S, Sarker RK, Sarkar S, Das A, Tribedi P (2021) Cuminaldehyde exhibits potential antibiofilm activity against Pseudomonas aeruginosa involving reactive oxygen species (ROS) accumulation: a way forward towards sustainable biofilm management. 3 Biotech 11:1–12
Chen TW, Tsai KD, Yang SM, Wong HY, Liu YH, Cherng J, Chou KS, Wang YT, Cuizon J, Cherng JM (2016) Discovery of a novel anti-cancer agent targeting both topoisomerase I & II as well as telomerase activities in human lung adenocarcinoma A549 cells in vitro and in vivo: Cinnamomum verum component cuminaldehyde. Curr Cancer Drug Targets 16:796–806
Clinical and Laboratory Standards Institute (2019) Performance standards for antimicrobial susceptibility testing (supplement M100), 29th ed, Clinical and Laboratory Standards Institute, Wayne, PA
Das MC, Sandhu P, Gupta P, Rudrapaul P, De UC, Tribedi P, Akhter Y, Bhattacharjee S (2016) Attenuation of Pseudomonas aeruginosa biofilm formation by vitexin: a combinatorial study with azithromycin and gentamicin. Sci Rep 6:23347
Dey P, Parai D, Banerjee M, Hossain ST, Mukherjee SK (2020) Naringin sensitizes the antibiofilm effect of ciprofloxacin and tetracycline against Pseudomonas aeruginosa biofilm. Int J Med Microbiol 310:151410
Dhondikubeer R, Bera S, Zhanel GG, Schweizer F (2012) Antibacterial activity of amphiphilic tobramycin. J Antibiot 65:495–498
Donlan RM (2002) Biofilms: microbial life on surfaces. Emerg Infect Dis 8:881–890
Dryden MS, Cooke J, Salib RJ, Holding RE, Biggs T, Salamat AA, Allan RN, Newby RS, Halstead F, Oppenheim B, Hall T, Cox SC, Grover LM, Al-Hindi Z, Novak-Frazer L, Richardson MD (2017) Reactive oxygen: a novel antimicrobial mechanism for targeting biofilm-associated infection. J Glob Antimicrob Resist 8:186–191
Dwivedi S, Wahab R, Khan F, Mishra YK, Musarrat J, Al-Khedhairy AA (2014) Reactive oxygen species mediated bacterial biofilm inhibition via zinc oxide nanoparticles and their statistical determination. PLoS ONE 9:e111289
Goel S, Mishra P (2018) Thymoquinone inhibits biofilm formation and has selective antibacterial activity due to ROS generation. Appl Microbiol Biotechnol 102:1955–1967
Gupta P, Sarkar S, Das B, Bhattacharjee S, Tribedi P (2016) Biofilm, pathogenesis and prevention - a journey to break the wall: a review. Arch Microbiol 198:1–15
Habash MB, Goodyear MC, Park AJ, Surette MD, Vis EC, Harris RJ, Khursigara CM (2019) Potentiation of tobramycin by silver nanoparticles against Pseudomonas aeruginosa biofilms. Antimicrob Agents Chemother 61:e00415-e417
Jafri H, Banerjee G, Khan MSA, Ahmad I, Abulreesh HH, Althubiani AS (2020) Synergistic interaction of eugenol and antimicrobial drugs in eradication of single and mixed biofilms of Candida albicans and Streptococcus mutans. AMB Express 10:1–9
Jamal M, Ahmad W, Andleeb S, Jalil F, Imran M, Nawaz MA, Hussain T, Ali M, Rafiq M, Kamil MA (2018) Bacterial biofilm and associated infections. J Chin Med Assoc 81:7–11
Joo HS, Otto M (2012) Molecular basis of in vivo biofilm formation by bacterial pathogens. Chem Biol 19:1503–1513
Khan F, Lee JW, Pham DTN, Lee JH, Kim HW, Kim YK, Kim YM (2020) Streptomycin mediated biofilm inhibition and suppression of virulence properties in Pseudomonas aeruginosa PAO1. Appl Microbiol Biotechnol 104:799–816
Li H, Zhang M, Addo KA, Yu Y, Xiao X (2022) Action mode of cuminaldehyde against Staphylococcus aureus and its application in sauced beef. LWT 155:112924
Mah TF (2012) Biofilm-Specific Antibiotic Resistance Future Microbial 7:1061–1072
Maiden MM, Zachos MP, Waters CM (2019) Hydrogels embedded with melittin and tobramycin are effective against Pseudomonas aeruginosa biofilms in an animal wound model. Front Microbiol 10:1348
Miki T, Hardt WD (2013) Outer membrane permeabilization is an essential step in the killing of gram-negative bacteria by the lectin RegIIIβ. PLoS ONE 8:e69901
Mishra R, Panda AK, Mandal DS, Shakeel M, Bisht SS, Khan J (2020) Natural anti-biofilm agents: strategies to control biofilm-forming pathogens. Front Microbiol 11:566325
Monteiro-Neto V, de Souza CD, Gonzaga LF, da Silveira BC, Sousa NCF, Pontes JP, Santos DM, Martins WC, Pessoa JFV, CarvalhoJúnior AR, Almeida VSS, de Oliveira NMT, de Araújo TS, Maria-Ferreira D, Mendes SJF, Ferro TAF, Fernandes ES (2020) Cuminaldehyde potentiates the antimicrobial actions of ciprofloxacin against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. PLoS ONE 15:e0232987
Omari Z, Kazunori S, Sabti M, Bejaoui M, Hafidi A, Gadhi C, Isoda H (2021) Dietary administration of cumin-derived cuminaldehyde induce neuroprotective and learning and memory enhancement effects to aging mice. Aging (albany NY) 13:1671–1685
Paul P, Das S, Chatterjee S, Shukla A, Chakraborty P, Sarkar S, Maiti D, Das A, Tribedi P (2021) 1,4-Naphthoquinone disintegrates the pre-existing biofilm of Staphylococcus aureus by accumulating reactive oxygen species. Arch Microbiol 203:4981–4992
Qayyum S, Oves M, Khan AU (2017) Obliteration of bacterial growth and biofilm through ROS generation by facilely synthesized green silver nanoparticles. PLoS ONE 12:e0181363
Shawar RM, MacLeod DL, Garber RL, Burns JL, Stapp JR, Clausen CR, Tanaka SK (1999) Activities of tobramycin and six other antibiotics against Pseudomonas aeruginosa isolates from patients with cystic fibrosis. Antimicrob Agents Chemother 43:2877–2880
Su HL, Chou CC, Hung DJ, Lin SH, Pao IC, Lin JH, Huang FL, Dong RX, Lin JJ (2009) The disruption of bacterial membrane integrity through ROS generation induced by nanohybrids of silver and clay. Biomaterials 30:5979–5987
Tré-Hardy M, Nagant C, El Manssouri N, Vanderbist F, Traore H, Vaneechoutte M, Dehaye JP (2010) Efficacy of the combination of tobramycin and a macrolide in an in vitro Pseudomonas aeruginosa mature biofilm model. Antimicrob Agents Chemother 54:4409–4415
Vale J, Ribeiro M, Abreu AC, Soares-Silva I, Simões M (2019) The use of selected phytochemicals with EDTA against Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis single- and dual-species biofilms. Lett Appl Microbiol 68:313–320
Vestergaard M, Paulander W, Marvig RL, Clasen J, Jochumsen N, Molin S, Jelsbak L, Ingmer H, Folkesson A (2016) Antibiotic combination therapy can select for broad-spectrum multidrug resistance in Pseudomonas aeruginosa. Int J Antimicrob Agents 47:48–55
Wang TY, Libardo MDJ, Angeles-Boza AM, Pellois JP (2017) Membrane oxidation in cell delivery and cell killing applications. ACS Chem Biol 12:1170–1182
Weinstein ZB, Kuru N, Kiriakov S, Palmer AC, Khalil AS, Clemons PA, Zaman MH, Roth FP, Cokol M (2018) Modeling the impact of drug interactions on therapeutic selectivity. Nat Commun 9:1–9
Wimpenny J, Manz W, Szewzyk U (2000) Heterogeneity in biofilms. FEMS Microbiol Rev 24:661–671
Yang L, Hu Y, Liu Y, Zhang J, Ulstrup J, Molin S (2011) Distinct roles of extracellular polymeric substances in Pseudomonas aeruginosa biofilm development. Environ Microbiol 13:1705–1717