img

فعالیت‌های ضد باکتریایی

امروزه، گسترش روز افزون بیماری‌های عفونی ناشی از باکتری‌های مقاوم به دارو به یک نگرانی جهانی در زمینه بهداشت عمومی تبدیل شده‌‌است. در اروپا هر ساله 25000 نفر به‌علت ابتلا به عفونت‌های ناشی از باکتری‌های مقاوم جان خود را از دست می‌دهند. صنایع دارویی در سه دهه گذشته آنتی‌بیوتیک‌های معدودی را ارائه داده‌اند و مقاومت میکروارگانیسم‌ها به این داروها روز به روز در حال افزایش است. از سوی دیگر، چشم‌انداز آینده استفاده از داروهای ضد میکروبی هنوز هم با هاله‌ای از ابهام همراه است (Kumarasamy et al., 2010).

در میان باکتری‌های مقاوم به دارو، باکتری‌های گرم منفی بهشدت کارآیی خانوادههای آنتیبیوتیکی را کاهش داده و مصرف بالینی آن‌ها را با محدودیت‌هایی روبه‌رو می‌سازند. توجه به این حقایق دانشمندان را بر آن داشته ‌است تا تحقیقات زیادی در زمینه‌ی توسعه‌ی مواد ضد میکروبی طبیعی و سنتزی انجام دهند. امروزه کشف مواد ضد میکروبی جدید از سایر منابع طبیعی نظیر گیاهان، جلبک‌ها، قارچ‌ها و حیوانات بسیار مورد توجه قرار گرفته است (Assis et al., 2018).

محصولات طبیعی به‌عنوان ترکیبات مولکولی تولیدشده توسط یک ارگانیسم زنده (از جمله پستانداران، گیاهان، قارچ ها، باکتری‌ها و ...) و مشتقات آن‌ها تقریباً یک سوم تمام داروهای تأییدشده توسط FDA را شامل می‌شوند. نگاه دقیق‌تر به عوامل ضد باکتریایی نشان می‌دهد که ۶۹ درصد از تمام این عوامل از محصولات طبیعی نشأت می‌گیرند، به‌طوری‌که ۹۷ درصد آنتی‌بیوتیک‌های طبیعی از میکروب‌ها و 3 درصد دیگر از گیاهان مشتق شده‌اند (شکل2) (Patridge et al., 2016). در این‌ مقاله پتانسیل منابع طبیعی مختلف در تولید مواد ضد میکروبی و گستره فعالیت‌های ضد باکتریایی ترکیبات مشتق‌شده از آن‌ها به‌طور مختصر شرح داده می‌شود.



گیاهان

مدت‌‌زمان زیادی است که گیاهان به‌عنوان منبع ارزشمند محصولات طبیعی به‌شمار می‌روند و در حفظ سلامت انسان بسیار موفق عمل کرده‌اند. گیاهان یکی از بهترین منابع دستیابی به انواع گوناگون مواد دارویی هستند، زیرا در مقایسه با محصولات شیمیایی سنتزی، تنوع مولکولی بیشتری دارند. بیش از ۲۰۰۰۰ گونه گیاهی به‌عنوان داروهای سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این گیاهان، منابع آینده داروهای جدید هستند. بنابراین، چنین گیاهانی باید برای درک بهتر خواص، ایمنی و کارایی مورد بررسی قرار گیرند. استفاده از عصاره گیاهان و مواد فیتوشیمیایی اهمیت زیادی در درمان‌های بهداشتی داشته و در چند سال گذشته مطالعات گوناگونی برای اثبات سودمندی آن‌ها انجام شده‌است (Surendra et al., 2016).

ترکیبات گوناگون مشتق‌شده از گیاهان، پتانسیل زیادی در انجام بسیاری از فعالیت‌های زیستی از جمله فعالیت‌های ضد میکروبی دارند. این ویژگی باعث افزایش تقاضای گیاهان دارویی در صنایع داروسازی و جامعه تحقیقاتی علمی شده‌است. به ‌عبارت دیگر، بسیاری از گیاهان به‌دلیل ویژگی‌های ضد میکروبی آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترکیبات ضد میکروبی پیچیده در متابولیسم ثانویه گیاهان سنتز می‌شوند و دارای اثرات ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضد ویروسی و حتی ضد سرطانی هستند. غربالگری عصاره گیاهان و محصولات طبیعی آن‌ها نشان داده ‌است که گیاهان عالی‌تر یک منبع بالقوه از نمونه‌های اولیه آنتی‌بیوتیک‌ها هستند. این ترکیبات ضد میکروبی پتانسیل زیادی در درمان بیماری‌های عفونی داشته و گاهاً اثرات جانبی ناشی از مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها را کاهش می‌دهند. (Nascimento et al., 2000; Dinesh et al., 2017). بنابراین، مطالعات زیادی با هدف استخراج، خالص‌سازی و ارزیابی فعالیت ضد میکروبی متابولیت‌های ثانویه گیاهی انجام شده‌است.

با توجه به استفاده از گیاهان دارویی برای مقابله با بیماری‌های عفونی، پژوهش پیرامون اتنوفارماکولوژي گیاهان دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. داروهایی که از محصولات طبیعی مشتق می‌شوند، معمولاً متابولیت‌های ثانویه و مشتقات آن‌ها هستند. در نتیجه غربالگری مواد فیتوشیمیایی گیاهان مختلف، ترکیبات زیست‌فعال متعددی نظیر آلکالوئیدها، تانن‌ها، فلاونوئیدها، گلیکوزیدها و ساپونین‌ها شناسایی شده‌اند. تعداد زیادی از مواد فیتوشیمیایی که به چندین کلاس شیمیایی تعلق دارند، اثر بازدارندگی قابل ‌‌توجهی بر انواع مختلفی از میکروارگانیسم‌ها نشان داده‌اند (Yadav and Agarwala, 2011).

متابولیت‌های ثانویه گیاهی

متابوليت‌هاي ثانويه بخشي از ساختمان مولكولي پايه سلول نيستند و در مقادير كم يافت مي‌شوند. این ترکیبات نقش آشكاري در رشد و نمو نداشته و در صورت وجود، در بافت‌ها و اندام‌هاي ویژه و در مراحل خاصي از رشد يافت می‌شوند. متابولیت‌های مذبور فعالیت‌های ضد میکروبی، ضد قارچی، ضد سرطانی و ضد التهابی قابل‌ ملاحضه‌ای دارند که می‌توانند در صنایع مختلف دارویی مطرح شوند. مکانیسم‌های عمل ترکیبات طبیعی شامل تجزیه و فروپاشی غشای سیتوپلاسمی، ناپایداری نیروی محرکه پروتونی (PMF)، جریان الکترونی، انتقال فعال و انعقاد محتوای سلول است (شکل3) (Silva and Fernandes, 2010). همه مکانیسم‌ها بر روی اهداف ویژه مؤثر نیستند و برخی از مکان‌ها ممکن است تحت‌تأثیر مکانیسم‌های دیگر قرار گیرند. در جدول زیر گروه‌های اصلی ترکیبات ضد میکروبی گیاهی ذکر شده‌است. 


 

در این‌جا به شرح مختصری از فعالیت‌های ضدمیکروبی متابولیت‌های ثانویه مشتق‌شده از گیاهان مختلف و شواهد وجود فعالیت‌های زیست‌فعال ضد میکروبی گزارش‌شده در مطالعات اخیر می‌پردازیم.

آلکالوئیدها

آلکالوئیدها ترکیبات آلی شیمیایی هستند که یک یا چند اتم نیتروژن در حلقه هتروسیکلیک خود دارند و اتم‌های نیتروژن آن‌ها معمولاً از اسیدهای آمینه مشتق می‌شوند. از جمله مهم‌ترین رده‌های آلکالوئیدها می‌توان به فنیل‌آلکیل‌آمین‌ها، پیرولیدین‌ها، آلکالوئیدهای تروپان، پيروليزيدين و آلکالوئیدهای گروه پورین اشاره کرد. این ترکیبات متابولیکی بر اساس مواد اولیه و ساختار نهایی مولکولی خود، در سه کلاس آلکالوئیدهای حقیقی، سودوآلکالوئیدها و پروتوآلکالوئیدها جای می‌گیرند (Agbafor et al., 2011). تاکنون حدود 5000 نوع آلکالوئید در 15 درصد از گیاهان متعلق به 150 خانواده گیاهی شناخته شده‌است. بیش‌تر گونه‌های گیاهی تولیدکننده آلکالوئیدها از تیره‌های گیاهیPapaveraceae ، Apocynaceae، Solanaceae ،Rutaceae ، Papilionaceae، Ranunculaceae  و Rubiaceae هستند (دهقان و همکاران، 1388).

محققان در یک مطالعه، عصاره‌های متانول هشت گونه گیاهی Thylachium africanum  (Capparaceae)، Boscia angustifolia (Capparaceae)، Cissus quadrangularis (Vitaceae)، Grewia simi (Tiliaceae)، Acacia etbaica (Mimosaceae)، Scadoxus multiflorus (Amaryllidaceae)، Commiphora africana (Burseraceae) و Acacia nilotica (Mimosaceae) را استخراج کرده و فعالیت ضد میکروبی آن‌ها را بر روی باکتری‌های مختلف نظیر مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، مایکوباکتریوم کانزاسی، مایکوباکتریوم اسمگماتیس، مایکوباکتریوم فورتئیتوم، سالمونلا تیفی، کلبسیلا پنومونیه، سودوموناس آئروژینوزا، اشریشیا کلی و  استافیلوکوکوس اورئوس مورد مطالعه قرار دادند (Mariita et al., 2011). آن‌ها برای شناسایی مواد فیتوشیمیایی موجود در عصاره گیاهان از آزمایش‌های شیمیایی مختلف استفاده کردند. برخی از این ترکیبات فعالیت ضدمیکروبی قابل ‌توجهی نشان دادند: 1) عصاره متانولی S. multiflorus در مهار مایکوباکتریوم توبرکلوزیس موفق عمل کرد، 2)   B. angustifoliaاثر مهاری خوبی را علیه مایکوباکتریوم کانزاسی و مایکوباکتریوم توبرکلوزیس ارائه داد، 3) فعالیت ضد میکروبی عصاره A. nilotica در مهار استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوزا بسیار قابل ‌ملاحظه بود و 4) عصاره‌های متانولی استخراج‌شده از گیاهان B. angustifolia و   S. multiflorusاثرات ضد میکروبی قوی را علیه استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا تیفی نشان دادند. به‌علاوه، نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل‌های فیتوشیمیایی نشان‌دهنده غلظت بالای آلکالوئیدها در عصاره گونه‌های گیاهی  S. multiflorus و   A. niloticaو مقدار بسیار کم آن در عصاره  B. angustifolia بود که ممکن است در فعالیت ضد باکتریایی این ترکیبات اثرگذار باشند (Mariita et al., 2011).


در یک مطالعه مشابه، برگ‌ها، ریشه‌ و ساقه گیاه Morinda citifolia (Rubiaceae) برای تهیه عصاره اتانولی مورد استفاده قرار گرفت و فعالیت‌های ضد باکتریایی عصاره‌ مذکور در مقابله با چندین جدایه باکتریایی نظیر استافیلوکوکوس اورئوس، استافیلوکوکوس ﺍﭘﻴﺪﺭﻣﻴﺪﻳﺲ، سراشیا مارسسنس، اﺳﺘﺮﭘﺘﻮﻛﻮﻛﻮس ﭘﻴﻮژﻧﺰ، اشریشیا کلی، کلبسیلا پنومونیه و سودوموناس آئروژینوزا بررسی شد. تجزیه و تحلیل کیفی فیتوشیمیایی نشان‌دهنده غلظت متفاوت آلکالوئیدها در تمام بخش‌های گیاهی بود. به‌طوری‌که بیش‌ترین غلظت آلکالوئیدها در عصاره برگ و سپس در ساقه و ریشه گزارش شد. فعالیت ضد باکتریایی عصاره‌های استخراج‌شده از ریشه بسیار قابل‌ توجه بود. این در حالی است که عصاره‌های برگ و ساقه اثرات ضد میکروبی کمتری را نشان دادند. هر سه نوع عصاره در مهار سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکوس ﺍﭘﻴﺪﺭﻣﻴﺪﻳﺲ ناتوان عمل کردند. به‌طور کلی می‌توان نتیجه گرفت که آلکالوئیدها و سایر ترکیبات فیتوشیمیایی در ارائه اثرات ضدمیکروبی نقش مهمی دارند (Sibi et al., 2012).

در مطالعه‌ دیگر، فعالیت ضد باکتریایی عصاره گیاهان Aspilia mossambicensis (Compositae)، Ocimum gratissimum (Labiatae) و  Toddalia asiatica (Rutaceae)در برابر سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مطالعه حاکی از حضور و نقش آلکالوئیدها در فعالیت‌های ضد میکروبی عصاره متانولی این گیاهان و درجات مختلف ویژگی‌های ضد باکتریایی آن‌ها بود (Munyendo et al., 2011).

فلاونوئید

فلاونوئیدها ساختارهای پلی‌‌فنلی هستند که به وفور در سلول‌های فتوسنتزکننده یافت می‌شوند. آن‌ها معمولاً در بسیاری از بخش‌های خوراکی گیاه از قبیل میوه‌ها، سبزیجات و دانه‌ها وجود دارند. ترکیبات فلاونوئیدی دارای هسته‌های فلاوین یا 2-بنزو-پیران هستند که از دو حلقه بنزن متصل به یک حلقه پیران هتروسیکلیک تشکیل شده‌اند. فلاونوئیدها براساس ساختار و همچنین نحوه استخلاف‌هاي موجود بر روي آن‌ها به فلاونول‌ها، فلاون‌ها، فلاونون‌ها، چالکون‌ها، ایزوفلاون‌ها و آنتوسیانیدین‌ها تقسیم می‌شوند (Savoia et al., 2012).

ترکیبات فلاونوئیدی به‌دلیل دارا بودن فعالیت‌هاي آنتی‌اکسیدانی و ضد التهابی، به‌عنوان محافظت‌کننده کبد، ضد لخته خون، ضد ویروس و ضد سرطان شناخته شده‌اند. آن‌ها به‌علت ساختار فنلی ویژه خود به‌عنوان شلات‌کننده‌هاي فلزي و برداشت‌کننده‌های رادیکال‌های آزاد قوي نیز عمل می‌کنند. برخی از گیاهان حاوي فلاونوئید داراي اثر مدر، ضد اسپاسم، ضد تومور، ضد باکتري یا ضد قارچ بوده و تعدادي هم به‌عنوان رنگ‌کننده‌ در رنگرزي استفاده می‌شوند (رشیدی، 1392).

در یک مطالعه تجربی، این متابولیت‌های ثانویه برای کمک به فعالیت‌های ضد باکتریایی مورد استفاده قرار گرفتند. فلاونوئیدهای فیتوشیمیایی در عصاره استخراج‌شده از برگ‌های گیاه آبزی Zapoteca portoricensis وجود دارند. نتایج این مطالعه نشان داده است که این متابولیت‌های ثانویه در فعالیت‌های ضد سودوموناس آئروژینوزا مؤثر خواهند بود (Agbafor et al., 2011).

در مطالعه‌ای مشابه، فعالیت ضد باکتریایی ترکیبات شیمیایی برگ و ریشه گیاه Morinda citifolia (Rubiaceae) مورد بررسی قرار گرفتند. یافته‌ها نشان می‌دهند که عصاره اتانولی ریشه این گیاه که دارای غلظت بالای ترکیبات فلاونوئیدی است در مهار سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکوس اپیدرمیس موفق عمل می‌کند (Sibi et al., 2012).

تانن‌ها

تانن‌ها مواد فنلی پلیمری هستند که تقریباً در همه بخش‌های گیاه نظیر پوست درخت، چوب، میوه، پوست میوه، برگ و ریشه یافت می‌شوند. به‌طور کلی تانن‌ها به دو گروه تانن‌های قابل هیدرولیز مانند اسیدگالیک و یا اسید هگزا هیدروکسی دی‌فنیک و تانن‌های غیرقابل هیدرولیز یا تانن‌های کنداسه که به آن‌ها پروآنتوسیانیدین نیز گفته می‌شود، تقسیم می‌شوند (علت این نامگذاری به‌دلیل به‌کار بردن پروآنتوسیانیدین برای شکستن پیوندهای کربن-کربن توسط اسید گرم می‌باشد).  مطالعات زیادی به‌منظور بررسی ارزش دارویی تانن‌ها به‌عنوان آنتی‌بیوتیک‌ها، ترکیبات ضد قارچی و ضد سرطانی انجام شده‌است. برای مثال عصاره متانولی گیاه  S. multiflorusکه دارای غلظت زیاد تانن است، فعالیت ضد باکتریایی قابل توجهی را در مقابله با باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس، سالمونلا تیفی و مایکوباکتریوم فورتئیتوم ارائه می‌دهد. همچنین عصاره متانولی محتوای غلظت زیاد تانن گیاه A. nilotica پتانسیل خوبی در مهار باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوزا دارد (Mariita et al., 2011).

ترپن‌ها

ترپن‌ها بزرگ‌ترین گروه ترکیبات طبیعی را تشکیل می‌دهند که تنوع ساختاری گسترده‌ای دارند. برخی از ترپن‌ها دارای عملکردهای فیزیولوژیکی متعددی هستند که در اغلب گونه‌های گیاهی دیده می‌شوند. ترپنوئیدهای گیاهی به‌طور گسترده به‌عنوان مواد شیمیایی مورد نیاز صنعت، از جمله بسیاری از مواد دارویی، طعم‌‌دهنده‌ها، رایحه‌ها، آفت‌کش‌ها، ضدعفونی‌کننده‌ها و همچنین مواد خام مورد نیاز صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند (Tholl, 2015).

اخیراً خاصیت ضد باکتریایی برخی از مونوترپن‌ها، دی‌ترپنوئید‌ها، سسكوئي‌ترپن‌ها، تری‌ترپنوئیدها و مشتقات آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده نشان‌دهنده تأثیر ساختاری-عملکردی قوی در پتانسیل ضد باکتریایی ترپن‌ها است. برای مثال سسكوئي‌ترپن‌ها که از گیاهان مختلف جدا می‌شوند، فعالیت ضد باکتریایی در برابر باکتری‌های گرم مثبت نشان می‌دهند و رشد مایکوباکتریوم توبرکلوزیس را مهار می‌کند. با این‌که مکانیسم عمل ترپنوئیدها به‌طور کامل شناخته نشده‌است، اما این‌گونه به‌نظر می‌رسد که آن‌ها از طریق ترکیبات چربی‌دوست در تخریب غشاهای هدف نقش دارند (Savoia et al., 2012).

کوئینون‌ها

کوئینون‌ها (حلقه‌های آروماتیک با دو استخلاف کتونی) به‌طور گسترده در طبیعت یافت می‌شوند و یک گروه مهم دیگر از متابولیت‌های ثانویه گیاهی با خواص ضد میکروبی بالقوه هستند. در سال‌های گذشته، محققان توانسته‌اند حداقل ۴۰۰ کوئینون را شناسایی کنند که در تمامی اندام‌های گیاهی یافت می‌شوند. نفتوکوئینون‌ یکی از بزرگترین گروه‌های متابولیت‌های ثانویه گیاهی با طیف وسیعی از فعالیت‌های زیستی است. آن‌ها در حدود ۲۰ خانواده گیاهی از جمله Plumbaginaceae، Ebanaceae و Boraginaceae یافت می‌شوند. نفتوکوئینون‌های طبیعی انواع مختلفی دارند؛ از جمله این ترکیبات می‌توان به پلامباگین، شیکونین، آلکانین و مشتقات آن‌ها اشاره کرد.

یافته‌های مطالعاتی که در زمینه‌ی خواص دارویی پلامباگین‌ها انجام شده‌است، نشان می‌دهد که این ترکیب یک عنصر فعال در خانواده‌های گیاهی Plumbagenaeace، Droseraceae و Ebenceae است و مانع رشد باکتری‌های مختلف می‌شود. با این حال سویه‌های اشریشیا کلی نسبت به این دارو نسبتاً مقاوم هستند (Lin et al., 2010).

در مطالعه‌ای مشابه، Papageorgious و همکاران (۲۰۰۸) خاصیت ضدمیکروبی نفتوکوئینون‌ها، به‌ویژه شیکونین‌ها و آلکانین‌ها را مورد بررسی قرار دادند. شیکونین‌ها و آلکانین‌ها را می‌توان دست کم در صد و پنجاه گونه گیاهی که به‌طور عمده متعلق به تیره Boraginaceae هستند، مشاهده نمود. اثربخشی استرهای شیکونین و آلکانین در مطالعات بالینی باعث توسعه‌ی پماد احیاکننده زخم هیستوپلاستین قرمز (Histoplastin Red) شد. خاصیت درمان زخم این کرم نتیجه فعالیت‌های ضد التهابی و ضد میکروبی استرهای شیکونین و آلکانین فرموله‌شده در آن است (Papageorgiou et al., 2008).

رزین‌ها

یک گروه خاص از ترکیبات طبیعی با فعالیت ضد میکروبی بالقوه، رزینهای طبیعی هستند. رزین‌ها را می‌توان به‌عنوان مواد چسبنده و نامحلول در آب توصیف کرد که به‌طور عمده پس از آسیب و یا عفونت از گیاهان خارج می‌شوند. آن‌ها در آب نامحلول ولی در حلال‌های آلی قابل حل هستند (Savoia, 2012).

 اصطلاح رزین معمولاً به ترشحات گیاهی هیدروکربنی آمورفی (بی‌شکل) گفته می‌شود که به‌طور عمده شامل کربوکسیلیک‌اسیدها، روغن‌های اسانسی، هیدروکربن‌های مبتنی بر ایزوپرن و سایر متابولیت‌های ثانویه هستند. تکامل بیوسنتزی در پاسخ به تعاملات زیستی منجر به تولید متابولیت‌های ثانویه در رزین‌ها شده‌است. بنابراین، انتظار می‌رود که رزین‌ها دارای خواص ضد میکروبی متعددی باشند. با این‌حال، محتوای رزین بر اساس منشأ آن متفاوت است. این توصیف عمدتاً به ترشحات طبیعی درختان اشاره دارد (Termentzi et al., 2011). مطالعات زیادی نشان داده‌ است که رزین‌ها و ترکیبات موجود در آن‌ها دارای خاصیت ضد قارچی، ضد میکروبی و ضد انگلی هستند. به‌طور مثال، عصاره گیاه تمر هندی (Tamarindus indica) دارای مواد فیتوشیمیایی مختلف نظیر رزین‌ها (به‌طور ویژه ساپونین‌ها (2/2 درصد) و گلیکوزیدها (59/1درصد)) است که اثر ضد میکروبی  بالقوه‌ای نشان میدهد (Abukakar et al., 2008).

جلبک‌ها و قارچ‌ها

جلبک‌ها نیز منبع غنی از ترکیبات مفید و فعال زیستی هستند. تاکنون ترکیبات زیستی زیادی با گستره کاربردي متنوع نظیر اثرات آنتی‌بیوتیکی، ضد قارچی، ضد ویروسی و ضد سرطانی از جلبک‌هاي پرسلولی مشتق شده‌اند که حاصل‌ سوخت و ساز اولیه و ثانویه آن‌ها هستند (حیدری، 1392).

جلبک‌های دریایی یکی از بزرگترین تولیدکنندگان محیط‌های دریایی هستند که بر اساس ترکیبات تغذیه‌اي و شیمیایی به سه گروه جلبک‌هاي قرمز (Rhodophytes)، جلبک‌های قهوه‌ای (Pheophytes) و جلبک‌های سبز (Chlorophytes) تقسیم‌ می‌شوند. در دهه‌های اخیر، جستجو برای ترکیبات زیست‌فعال مشتق‌شده از ارگانیسم‌های دریایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. میکروجلبک‌ها و ماکروجلبک‌ها نظیر دیاتوم‌ها سیستم‌های بومی گسترده‌ای را برای مبارزه با باکتری‌های بیماری‌زا در سراسر اقیانوس فراهم کرده‌اند. یافته‌های حاصل از مطالعات مختلف نشان داده است که عصاره جلبک‌های دریایی حاوی ترکیبات مختلفی از جمله فلوروتانین‌ها، اسیدهای چرب، پلی‌ساکاریدها، پپتیدها، ترپن‌ها، پلی‌استیلن‌ها، استرول‌ها، آلکالوئیدهای ایندول، اسیدهای آلی آروماتیک، اسید شیکمیک، پلی‌کتیدها، هيدروکوئينون‌ها، الکل‌ها، آلدهیدها، کتون‌ها، آلکلن‌ها و آلکان‌ها هستند. این مشتقات جلبکی به‌عنوان کاندیدهای امیدبخش در توسعه‌ی داروهای ضد باکتریایی مطرح شده‌اند (Shannon and Abu-Ghannam, 2016).

جلبک‌هاي موجود در منابع دریایی جنوب کشور ما نیز یکی از ظرفیت‌هاي زیستی ارزشمند کشور هستند که توجه چندانی به آن‌ها نشده‌است و برنامه‌ریزي مدونی براي بهره‌برداري اصولی از این ذخائر دریایی وجود ندارد.

مکانیسم‌های فعالیت‌های دارویی و کاربردهای بالقوه ترکیبات مشتق‌شده از جلبک‌ها

ترکیبات باکتریسایدال و باکتریواستاتیک از جلبک‌ها استخراج شده‌اند. بدین صورت که عصاره‌های اسیدهای چرب بنزن و کلروفرم‌ مشتق‌شده از Chlorella vulgaris پتانسیل خوبی در مهار رشد سودوموناس آئروژینوزا، استافیلوکوکوس اورئوس، استرپتوکوکوس پیوژنز و باسیلوس سوبتیلیس نشان دادند (Shannon and Abu-Ghannam, 2016).  


فلوروتانین‌ها

فلوروتانین‌ها ترکیبات پلی‌فنلی هستند که از پلیمریزاسیون واحدهای فلوروگلوسینول حاصل می‌شوند. انواع مختلفی از فلوروتانین‌ها با وزن مولکولی بالا و متوسط در جلبک‌های دریایی شناسایی شده‌اند. خواص شیمیایی و نقش‌های فیزیولوژیکی فلوروتانین‌ها در جلبک‌ها مشابه خواص شیمیایی تانن‌ها در گیاهان آوندی است. به‌طور کلی، غلظت این ترکیبات در جلبک‌های قهوه‌ای موجود در مناطق معتدل اقیانوس آرام بیش از ۲ درصد گزارش شده‌است. در برخی از موارد، فلوروتانین‌ها می‌توانند ۲۵ تا ۳۰ درصد از وزن خشک جلبک را شامل شوند. این ترکیبات به دو فرم محلول در وزیکول‌های غشایی (فیزودها (Physodes)) و فرم اتصالی در دیواره سلولی جلبک‌ها یافت می‌شوند. فعالیت ضد باکتریایی فلوروتانین‌ها مرهون پتانسیل بالقوه این ترکیبات در مهار فسفریلاسیون اکسیداتیو و توانایی آن‌ها در اتصال به پروتئین‌های باکتریایی مانند آنزیم‌ها و غشای سلولی است که در نهایت به تخریب سلول باکتری منجر می‌شوند. حلقه‌های آروماتیک فنلی و گروه‌های هیدروکسیل واحدهای فلوروتانین‌ها از طریق برهم‌کنش‌های هیدوفوبی به گروه‌های آمینی پروتئین‌های باکتریایی متصل می‌شوند (Singh & Sidana, 2013). تاکنون نمونه‌های متعددی از فعالیت‌های ضد میکروبی فلوروتانین‌ها گزارش شده‌است. برای مثال یافته‌های حاصل از مطالعه‌ Wei و همکاران (2016) نشان می‌دهد که فلوروتانین‌های استخراج‌شده از sargassum thunbergii با آسیب به غشاء سلولی و دیواره سلولی باکتری‌های ویبریو پاراهمولیتیکوس باعث نشت سیتوپلاسم و واسازی نفوذپذیری غشا می‌شوند. بنابر این نتایج، فلوروتانین‌های جلبکی با وزن مولکولی کم می‌توانند در کنترل ایمنی مواد غذایی و داروهای آبزی‌پروری مورد استفاده قرار گیرد (Wei et al., 2016).

در مطالعه‌ای مشابه، اثرات ضد میکروبی طیف وسیعی از عصاره‌های حلال استخراج‌شده از جلبک قهوه‌ای Eisenia bicyclis، در برابر پروپیونی باکتریوم مقاوم به آنتی‌بیوتیک مورد بررسی قرار گرفت. محققان مشاهده کرده‌اند که فلوروتانین‌هایی که دارای یک استخلاف الکلی هستند، پتانسیل بالقوه‌ای در مهار رشد این باکتری دارند (Lee et al., 2014).

اسیدهای چرب

اسیدهای چرب آزاد موجود در جلبک‌ها نقش مهمی در مهار زنجیره انتقال الکترون و فسفریلاسیون اکسیداتیو معمولی غشاء سلولی باکتری‌ها ایفا می‌کنند. در نتیجه پتانسیل زیادی در انجام فعالیت‌های ضد باکتریایی دارند. برای مثال، اسیدهای چرب زنجیره بلند موجود در عصاره استخراج‌شده نوعی جلبک سبز به‌نامPlanktochlorella  nurekis ، به‌عنوان مهارکننده‌های قوی باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت نظیر اشرشیا کلی، کمپیلوباکتر ژژونی، ﺳﺎﻟﻤﻮﻧﻼ اﻧﺘﺮﯾﮑﺎ، لاکتوباسیلوس جانسونی و ... گزارش شدند (Shannon and Abu-Ghannam, 2016)).

پلی‌ساکاریدها

پلی‌ساکاریدها زنجیره‌ای از واحدهای مونوساکاریدی هستند که با پیوندهای گلیکوزیدی به‌یکدیگر متصل شده‌اند. آن‌ها اصولاً به‌عنوان ترکیبات ذخیره‌ای ساختاری در گیاهان و جلبک‌ها شناخته می‌شوند. پلی‌ساکاریدهای موجود در جلبک‌ها و پلی‌ساکاریدهای سولفاته کاربردهای دارویی و غذایی فراوانی دارند. فعالیت ضد میکروبی آن‌ها به‌دلیل حضور گیرنده‌های گلیکوپروتئینی موجود در سطح این ساختارهای قندی است که به ترکیبات موجود در دیواره سلولی باکتری، غشاء سیتوپلاسمی و DNA متصل می‌شوند. این امر منجر به افزایش نفوذپذیری غشاء سیتوپلاسمی، نشت پروتئین‌ها و اتصال به DNA باکتری می‌گردد. پلی‌ساکاریدها به‌عنوان آنتی‌بیوتیک‌های خوراکی در سیستم‌های دارورسانی استفاده می‌شوند که در مهار رشد باکتری‌هایی نظیر استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیا کلی و ممانعت از اتصال بیوفیلم‌های هلیوباکتر پیلوری به مخاط معده به‌خوبی عمل می‌کنند (Shannon and Abu-Ghannam, 2016).

پروتئین‌ها و پپتیدها

فعالیت ضد میکروبی اسیدهای آمینه به شکل پپتیدهای زنجیره‌ای کوتاه یا پروتئین‌های بزرگتر و پیچیده‌تر، در تعدادی از مطالعات اخیر تأیید شده‌‌است. ترکیبات آمفی‌پاتیک این ساختارها به جایگاه‌های قطبی و غیر قطبی موجود در غشاء سیتوپلاسمی باکتری‌های هدف متصل می‌شوند و در فرآیندهای سلولی و انتشار تداخل ایجاد می‌کنند (Shannon and Abu-Ghannam, 2016).

برای مثال، لکتین‌ها گروه متنوعی از پروتئین‌ها هستند که در حیوانات، گیاهان، جلبک‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها یافت می‌شوند. این پروتئین‌ها در عملکردهای بیولوژیک متعددی نظیر چسبندگی سلولی، تنظیم پروتئین‌های خون و دفاع بدن نقش دارند. خاصیت ضد باکتریایی لکتین‌ها به‌دلیل توانایی آن‌ها در اتصال انتخابی به لیپوپلی‌ساکاریدها و پپتیدوگلیکان‌های سطح سلول باکتری است. ارزیابی فعالیت ضد میکروبی عصاره لکتین استخراج‌شده از جلبک قرمز Solieria filiformis  در مقابله با باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت، نشان‌دهنده اثر بازدارندگی قوی این ترکیب بر رشد باکتری‌های گرم منفی نظیر سودوموناس آئروژینوزا، کلبسیلا پنومونیه، سالمونلا تیفی و ... بوده‌است (Holanda et al., 2005).

لاکتون‌ها

لاکتون‌ها یک رده شیمیایی از استرهای حلقوی تشکیل‌شده از فورانون‌ها هستند. عصاره فورانون‌های هالوژنی استخراج‌شده از جلبک قرمز استرالیایی Delisea pulchra به‌عنوان یک پاکسازی‌کننده سطحی مؤثر برای جلوگیری از تشکیل بیوفیلم‌های سودوموناس آئروژینوزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترکیب همچنین با تداخل در ارتباطات درون سلولی جمعیت باکتریایی، مکانیسم‌های کوروم سنسينگ را مهار می‌کند که می‌تواند در درمان عفونت‌های ناشی از باکتری‌های مقاوم نظیر سودوموناس آئروژینوزا مفید باشد (Shannon and Abu-Ghannam, 2016).

به‌طور کلی متابولیت‌های ضد میکروبی جلبک‌ها کاندیدهای خوبی برای توسعه‌ی آنتی‌بیوتیک‌های جدید هستند و تحقیقات بیشتر به‌ویژه در زمینه‌ی سم‌شناسی این ترکیبات، می‌تواند در تولید محصولات دارویی بیش‌تر و با کیفیت‌تر مؤثر باشند.

قارچ‌ها نیز به‌عنوان منابع جدید ضد باکتریایی مطرح می‌شوند. توانایی قارچ‌ها در سنتز ترکیبات آلی با ویژگی‌های ساختاری متنوع، آن‌ها را به یک منبع بالقوه برای تولیدات طبیعی تبدیل کرده‌است که در پزشکی، کشاورزی و صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. خواص ضد میکروبی قارچ‌ها نیز به‌دلیل تولید متابولیت‌های اولیه و ثانویه آن‌ها است. برای مثال، گونه‌های Lentinus edodes فعالیت ضد میکروبی گسترده‌ای را علیه باکتری‌های گرم منفی و باکتری‌های گرم مثبت ارائه می‌دهند. پپتید پلکتاسین، مشتق‌شده از Pseudoplectania nigrella، بالاترین فعالیت ضد میکروبی در مقابل باکتری‌های گرم مثبت و 2-آمینو کینولین، مشتق‌شده از  Leucopaxillus albissimus, بالاترین فعالیت ضد باکتریایی را در برابر باکتری‌های گرم منفی ارائه داده‌اند (Alves et al., 2012).

نانومواد

امروزه شناسایی، سنتز و کاربرد نانومواد به یک استراتژی جدید و شایع در کنترل فعالیت باکتری‌های مقاوم به دارو تبدیل شده‌است. استفاده از نانوذرات به‌عنوان عوامل ضد میکروبی می‌تواند در غلبه بر انواع مکانیسم‌های مقاومت باکتریایی مؤثر باشد، زیرا ماهیت ضد میکروبی نانوذرات ناشی از تماس مستقیم آن‌ها با دیواره سلول باکتری است. از سوی دیگر، نرخ رشد مقاومت باکتری‌ها به نانوذرات کم‌تر از رشد مقاومت آن‌ها به آنتی‌بیوتیک‌های مختلف است. بنابراین، نانوذرات می‌توانند به‌عنوان مواد ضد میکروبی مناسب در حوزه پزشکی مطرح شوند (Fernando et al., 2018). در این‌جا شرح مختصری از آخرین پیشرفت‌های مربوط به فعالیت‌های ضد باکتریایی نانومواد مختلف ذکر شده‌است.

نانوذرات نقره (AgNPs) از عوامل ضد باکتریایی شناخته‌شده در برابر طیف وسیعی از باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی از جمله گونه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ هستند. آن‌ها به‌دلیل پایداری شیمیایی، فعالیت کاتالیتیکی، ظرفیت درمان زخم، رسانایی بالا و تشدید پلاسمون سطحی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. این نانوذرات با اتصال به پروتئین‌های حاوی گوگرد موجود درسطح غشاء باکتری، وارد آن شده و با تغییر در مورفولوژی و نفوذپذیری غشا، تأثیر در زنجیره تنفسی و تقسیم سلولی منجر به مرگ سلول باکتری میشوند. اثرات ضد میکروبی نانوذرات نقره با تغییر در اندازه آن‌ها در سطوح نانو افزایش می‌یابد. ثابت شده‌است که این نانوذرات به‌دلیل فراهم کردن سطح تماس بهتر و بیش‌تر با میکروارگانیسم‌ها، فعالیت ضد باکتریایی بالاتری را نسبت به همتایان حجمی خود نشان می‌دهند. برای مثال نانوذرات نقره سنتز شده از گونه‌های استرپتومایسز دریایی خاصیت ضد میکروبی قابل ‌ملاحضه‌ای را در برابر باکتری‌های بیماری‌زای دخیل در عفونت زخم از قبیل باسیلوس سوبتیلیس، انتروکوکوس فکالیس، استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس، استافیلوکوکوس‌های مقاوم به چند دارو و سویه‌های اشریشیا کلی نشان داده‌اند (Fernando et al., 2018).

 با این‌حال، پایداری کم این نانوذرات مانع برخی از کاربردها و فعالیت‌های پزشکی و یا بهداشتی آن‌ها می‌شود. از این رو بررسی عمر ماندگاری ماده در شرایط ذخیره‌ای مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است. بررسی اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره رشدیافته لیزری تحت شرایط مختلف (نور روز، تاریکی و سرما) در برابر باکتری‌های اشریشیا کلی نشان می‌دهد که فعالیت ضدباکتریایی این ترکیبات ۲۶۶ تا ۴۰۵ روز طول می‌کشد. یک روش جایگزین برای کاهش مسمومیت‌های احتمالی نانوذرات نقره و بهبود اثربخشی و پایداری آن‌ها
در کاربردهای پزشکی، استفاده از عوامل پوششی غیر التهابی و غیرسمی نظیر کلاژن، پپتید‌ها و پلیمرهای زیستی است. ترکیب این نانوذرات با سایر نانومواد دارای خاصیت ضد باکتریایی مانند اکسید گرافن باعث افزایش اثرات هم‌افزایی آن‌ها و در نهایت ارائه خواص آنتی‌بیوتیکی بهتر و کارآمدتر می‌شود (Díez-Pascual, 2018).

نانوذرات طلا (AuNPs) نیز فعالیت ضد میکروبی قابل ‌توجهی را نشان می‌دهند. با این وجود، روش‌های واقعی سنتز این ذرات اغلب هزینه‌بر بوده و برای این منظور از موادی استفاده می‌شود که به‌طور بالقوه برای محیط‌زیست خطرناک هستند. سنتز این نانوذرات از عصاره گیاهان، به‌ویژه برگ‌های گیاه عناب، با خواص ضد قارچی، ضد باکتریایی، ضد زخم و ضد التهابی همراه است. این روش جایگزین ساده، سریع، کم‌ هزینه و سازگار با محیط‌زیست، نانوذراتی با اشکال متفاوت (کروی، مثلثی، شش‌ضلعی) تولید می‌کند که مصرف آن‌ها به‌صورت دهانی، اینترانازال و رهایش دارو امکان‌پذیر است، بدون اینکه هیچ‌گونه تداخلی در فعالیت‌های میکروبیوم انسان داشته باشند. سنتز بیوژنیک نانوذرات طلا رویکرد غیر سمی و سبز دیگری است که با تولید نانوذرات زیست‌سازگار برای کابردهای پزشکی همراه است. Elbagory و همکارانش این نانوذرات را از عصاره گیاهان Galenia Africana و Hypoxis hemerocallidea استخراج و فعالیت ضدمیکروبی آن‌ها را در مقابله با سویه‌های باکتریایی تحریک‌کننده عفونت‌های زخم بررسی کردند. یافته‌های مطالعه آن‌ها نشان داده است که این نانوذرات هیچ اثر سمی بر سلو‌ل‌های فیبروبلاست انسانی سرطانی (KMST-6) نداشته و گزینه امیدبخشی برای کاربردهای پانسمان زخم خواهد بود (Díez-Pascual, 2018).

نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe3O4) نیز فعالیت ضد باکتریایی داشته و به‌همراه سایر مواد ضد میکروبی در مهار کنترل‌شده عوامل میکروبی موفق عمل می‌کنند. این ذرات دارای رفتار فرو مغناطیسی قوی و حساسیت کم‌تر به اکسیداسیون هستند. شرایط سنتز این نانوذرات، فعالیت ضد میکروبی آن‌ها را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. بررسی فعالیت‌ ضد باکتریایی نانوذرات اکسید آهن در برابر باکتری‌های گرم مثبت، استافیلوکوکوس اورئوس و گرم منفی، اشریشیا کلی، سودوموناس آئروژینوزا و ﺳﺮاﺷﯿﺎ ﻣﺎرﺳﯿﺴﻨﺲ نشان‌دهنده مهار قابل ‌توجه هر دو نوع سویه باکتریایی است (Ismail et al., 2015).

اخیراً مشخص شده‌است که نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید (Tio2 NPs) دارای طیف وسیعی از فعالیت‌های ضد میکروبی علیه میکروارگانیسم‌های مختلف نظیر باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت، قارچها و حتی میکروارگانیسم‌های مقاوم به دارو است. از همه مهم‌تر، نانو ترکیبات مبتنی بر Tio2 با محیط‌زیست سازگار بوده و یک فعالیت بیوسایدال غیر تماسی دارند. بنابراین، برای دستیابی به قابلیت ضدعفونی‌کنندگی نیاز به رهایش نانوذرات بالقوه سمی در محیط نیست. بررسی فعالیت ضدباکتریایی نانوذرات Tio2 در یک مطالعه، نشان‌دهنده پتانسیل بالقوه این نانوذرات در مهار رشد سویه‌های اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس بوده‌است. ویژگی‌های مؤثر نانوذرات Tio2، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای را برای استفاده جدی از این ترکیبات به‌عنوان آنتی‌بیوتیک‌های جایگزین، ضدعفونی‌کننده‌ها و نگهدارنده‌های زیستی در صنایع غذایی ارائه می‌دهد. (Haghi et al., 2012).

بیوپلیمر‌ها نیز کاندیدهای بسیار مناسبی برای تولید نانو مواد ضد میکروبی هستند. به‌طور خاص، کیتوسان باردار مثبت می‌تواند با بارهای منفی غشای سلولی تعامل برقرار کرده و باعث ایجاد تغییراتی در نفوذپذیری دیواره سلولی و در نهایت نشت ترکیبات درون سلولی شود. با این وجود، پارامترهایی همچون وزن مولکولی، درجه دی آستیله شدن و محتوای بار مثبت این پلی‌ساکاریدها به‌شدت بر فعالیت ضد باکتریایی آن‌ها اثر می‌گذارد. امروزه مطالعات زیادی برای اصلاح شیمیایی کیتوسان با گروه‌های سولفونات و یا گروه‌های آمینیوم نوع چهارم و یکپارچه‌سازی آنزیم‌های ضد باکتریایی با دانه‌ها یا نانوذرات کیتوسان به‌منظور افزایش فعالیت ضد میکروبی آن‌ها انجام شده‌است. یافته‌های حاصل از مطالعه‌ای که توسطWardani  و Sudjarwo انجام شده‌است، نشان می‌دهد که نانوذرات کیتوسان پتانسیل خوبی در مهار رشد مایکوباکتریوم توبرکلوزیس داشته و می‌تواند در درمان موفق سل مؤثر واقع شود Wardani and Sudjarwo, 2018)).

به‌طور کلی می‌توان چنین گفت که نانومواد طیف وسیعی از فعالیت‌های ضد میکروبی را در برابر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی، مایکوباکتری‌ها و قارچ‌ها نشان می‌دهند. فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات بسته به نوع آن‌ها متفاوت است. مکانیسم‌های سمیت نانوذرات به‌طور واضح مشخص نشده و نیازمند مطالعات عمقی بیش‌تر است. با این وجود، نظریه‌های مختلفی برای فعالیت‌های ضد میکروبی نانوذرات مختلف پیشنهاد شده‌است (شکل 4) (Singh et al., 2014). اگرچه استفاده از نانومواد در درازمدت ممکن است با محدودیت‌هایی همچون سمیت و اثرات زیانبار دیگر همراه باشد، اما آن‌ها همچنان یک دنیای جدید از احتمالات امیدبخش را در حوزه پزشکی ارائه می‌دهند.  

administrator

درباره حجت اسماعیل بیگی

من یک نویسنده در بیومگ هستم

مجموع نظرات این خبر : 0 نظر

درج نظر