ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТОВ РАСТЕНИЙ И ОТДЕЛЬНЫХ МЕТАБОЛИТОВ НА ОБРАЗОВАНИЕ БИОПЛЕНОК (ОБЗОР)

Максим (Maksim) Аркадьевич (Arkad'evich Живетьев (Zhivet'ev), Юлия (Iuliia) Александровна (Aleksandrovna) Маркова (Markova), Ирина (Irina) Алексеевна (Alekseevna) Граскова (Graskova)

Аннотация


В обзоре рассмотрены различные регуляторы развития бактериальных биопленок. Уделено отдельное внимание эфирным маслам и экстрактам, их фракциям и конкретным соединениям лекарственных, пищевых и кормовых растений. Раскрыт ряд механизмов их воздействия на коллективное поведение микроорганизмов. Продуцируемые растениями соединения могут не только оказывать прямое токсическое действие на бактериальные клетки, но и выступать регуляторами экспрессии генов устойчивости к антибиотикам и генов их биосинтеза, а также широкого спектра генов, активизирующихся при переходе от свободного планктонного существования к прикрепленному. Рассмотренные активности экстрактов растений и их отдельных метаболитов распространяются не только на грамотрицательные и грамположительные бактерии, но и на другие микроорганизмы, включая дрожжи, что расширяет возможности их практического применения. Синергичные с антибиотиками эффекты растительных метаболитов и способность их эффективно блокировать чувство кворума бактерий и возможность их к адгезии позволяют рассматривать экстракты растений и отдельные соединения растительного происхождения как перспективные в борьбе с инфекционными процессами, обусловленными способностью бактерий формировать биопленки. По большому счету в любом из известных высших и низших растений могут содержаться вещества антибактериального действия, нарушающие стратегию коллективного поведения микроорганизмов и препятствующие колонизации тканей и клеток растений патогенной микрофлорой. Бактерицидные, бактериостатические и антибиопленочные эффекты могут существенно отличаться даже в случае соединений близкой химической природы, а одно и то же вещество может одновременно выступать регулятором разных механизмов.


Ключевые слова


экстракты растений; растительные метаболиты; влияние на микроорганизмы; биопленки; чувство кворума

Полный текст:

PDF

Литература


Вogino P.C., de la Mercedes Oliva M., Sorroche F.G., Giordano W. Int. J. Mol. Sci., 2013, no. 14, pp. 15838–15859.

Aparna M.S., Yadav S. Dranz. J. Infect. Dis., 2008, vol. 12 (6), pp. 526–530.

Khrenov P.A., Chestnova T.V. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii, 2013, no. 1, electronic edition. (in Russ.).

Il'ina T.S., Romanova Iu.M., Gintsburg A.L. Genetika, 2004, no. 40, pp. 1–12. (in Russ.).

Romanova Iu.M., Gintsburg A.L. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii, 2011, no. 3, pp. 99–109. (in Russ.).

Gostev V.V., Sidorenko S.V. Zhurnal infektologii, 2010, vol. 2, no. 3, pp. 4–15. (in Russ.).

Tolordava E.R., Perepanova T.S., Egamberdiev D.K., Romanova Iu.M. Klinicheskaia laboratornaia diagnostika, 2010, no. 9, pp. 31–32. (in Russ.).

Golub A.V. Klinicheskaia mikrobiologiia i antimikrobnaia khimioterapiia, 2012, vol. 14, no. 1, pp. 23–29. (in Russ.).

González J.E., Keshavan N.D. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2006, vol. 70 (4), pp. 859–875.

Kearns D.B. Nature Reviews Microbiology, 2010, vol. 8(9), pp. 634–644.

Daniels R., Vanderleyden J., Michiels J. FEMS microbiology reviews, 2004, vol. 28(3), pp. 261–289.

Pliuta V.A. Osobennosti obrazovaniia bioplenok i Quorum Sensing reguliatsiia pri deistvii antibakterial'nykh agentov: diss. … kand. biol. nauk. [Features of biofilm formation and Quorum Sensing regulation under the action of antibacterial agents: diss. ... cand. Biol. Sciences.]. Moskva, 2014, 152 p. (in Russ.).

Nazzaro F., Fratianni F., Coppola R. International journal of molecular sciences, 2013, vol. 14(6), pp. 12607–12619.

Zhang N., Wang D., Liu Y. Plant and Soil, 2014, vol. 374 (1-2), pp. 689–700.

Khramova E.P., Tsybulia N.V., Chindiaeva L.N. Rastitel'nye resursy, 2013, vol. 49, pp. 598–612. (in Russ.).

Avdeeva E.Iu., Krasnov E.A., Semenov A.A. Khimiia rastitel'nogo syr'ia, 2015, no. 3, pp. 43–48. (in Russ.).

Bubenchikov R.A. Fitokhimicheskoe i farmakologicheskoe izuchenie rastenii roda fialka. Avtoref. diss. … kand. med. nauk. [Phytochemical and pharmacological study of plants of the genus violet. Author's abstract. Diss. ... cand. Medical. Sciences]. Kursk, 2002, 23 p. (in Russ.).

Martynov A.M., Dargaeva T.D. Sibirskii meditsinskii zhurnal, 2009, no. 7, pp. 213–215. (in Russ.).

Patent 2480746 (RU). 27.04.2002. (in Russ.).

Nascimento P.L.A., Nascimento T.C.E.S., Ramos N.S.M., Silva G.R., Gomes J.E.G., Falcao R.E.A., Moreira K.A., Porto A.L.F., Silva T.M.S. Molecules, 2014, vol. 19, pp. 5434–5447.

Samoilova Z.Iu. Izuchenie antioksidantnogo deistviia rastitel'nykh ekstraktov na bakterii Escherichia coli: avtoref. diss. … kand. biol. nauk. [The study of the antioxidant effect of plant extracts on Escherichia coli bacteria: author's abstract Diss. ... cand. Biol. Sciences]. Perm', 2009, 159 p. (in Russ.).

Sakihama Y., Cohen M.F., Grace S.C., Yamasaki H. Toxicology, 2002, vol. 177, pp. 67–80.

Ethnomedicine: a source of complementary therapeutics, ed. D. Chattopadhyay, Kerala (India): Research Signpost, 2010.

German A., Bochenek Zh., German A.P. Prikladnaia biokhimiia i mikrobiologiia, 2013, vol. 49, no. 5, pp. 476–480. (in Russ.).

Foss M.H., Eun Y.J., Weibel D.B. Biochemistry, 2011, vol. 50 (36), pp. 7719–7734.

Domadia P., Swarup S., Bhunia A., Sivaramon J., Dasgupta D. Biochem. Pharmacol., 2007, vol. 74 (6), pp. 831–840.

Kwon J.A., Yu C.B., Park H.D. Lett. Appl. Microbiol., 2003, vol. 37 (1), pp. 61–65.

Dorantes L., Colmenero R., Hernandez H., Mota L., Jaramillo M.E., Fernandez E., Solano C. Intern. Food Microbiol., 2000, vol. 57 (1–2), pp. 125–128.

Rastogi N., Domadia P., Shetty S., Dasgubta D. Indian J. Exp. Biol., 2008, vol. 46 (11), pp. 783–787.

Schaffner-Barbero C., Martin-Fontecha M., Chocon P., Andreu J.M. ACS Chem. Biol., 2012, vol. 7 (21), pp. 1330–1340.

Choo J.H., Rukayadi Y., Hwang J.K. Lett. Appl. Microbiol., 2006, vol. 42, pp. 637–641.

Brackman G., Hillaert U., van Calenbergh S. Res. Microbiol., 2009, vol. 160, pp. 144–151.

Aliyu A.B., Koorbanally N.A., Moodley B., Singh P., Chenia H.Y. Phytochemistry, 2016, vol. 126, pp. 23–33.

Adonizio A.L., Downum K., Bennett B.C., Kalai M. J. of Ethnopharmacology, 2006, vol. 105, pp. 427–435.

Marcinkiewicz J., Strus M., Pasich E. Polskie Archiwum Medycyny Wewnętrznej, 2013, vol. 123 (6), pp. 309–313.

Ahmad I., Husain F.M., Maheshwari M., Zahin M. Antibiofilm Agents. Springer Berlin – Heidelberg, 2014, pp. 205–232.

Jimenez-Guerrero P.-M.F.I., Sanchez-Matamoros R.C. Research in microbiology, 2013, vol. 164(7), pp. 749–760.

Ren D., Sims J.J., Wood T.K. Environmental Microbiology, 2001, vol. 3 (11), pp. 731–736.

Peters N.K., Frost J.W., Long S.R. Science, 1986, vol. 233 (4767), pp. 977–980.

Singh B.N., Singh B.R., Singh R.L., Prakash D., Sarma B.K., Singh H.B. Food and Chemical Toxicology, 2009, vol. 47, pp. 778–786.

Ardestani A., Yazdanparast R. Food Chemistry, 2007, vol. 104, pp. 21–29.

Bacha K., Tariku Y., Gebreyesus F., Zerihun S., Mohammed A., Weiland-Bräuer N., Schmitz R.A., Mulat M. BMC Microbiol., 2016, vol. 16, no. 1, p. 139.

Ilic-Tomic T., Sokovic M., Vojnovic S., Ciric A., Veljic M., Nikodinovic-Runic J., Novakovic M. Planta Med., 2017, vol. 83, pp. 117–125.

Sheng J.Y., Chen T.T., Tan X.J., Chen T., Jia A.Q. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2015, vol. 25(22), pp. 5217–5220.

Vasavi H.S., Arun A.B., Rekha P.D. Microbiol. Immunol., 2014, vol. 58, no. 5, pp. 286–293.

Vasavi H.S., Arun A.B., Rekha P.D. J. Microbiol. Immunol. Infect., 2016, vol. 49, no. 1, pp. 8–15.

Corral-Lugo A., Daddaoua A., Ortega A., Espinosa-Urgel M., Krell T. Sci. Signal., 2016, vol. 9, no. 409, p. 1.

Shukla V., Bhathena Z. Scientifica (Cairo), 2016, vol. 2016, p. 5823013.

Lavid N., Schwartz A., Yarden O., Tel-Or E. Planta, 2001, vol. 212, pp. 323–331.

Hossain M.A., Lee S.J., Park J.Y., Reza M.A., Kim T.H., Lee K.J., Suh J.W., Park S.C. J. Ethnopharmacol., 2015, vol. 174, pp. 482–491.

Maisuria V.B., Santos Y.L.L., Tufenkji N., Déziel E. Sci. Rep., 2016, vol. 6, p. 30169.

Farrand S.K., Qin Y., Oger P. Methods in enzymology, 2002, no. 358, pp. 452–484.

Muller E., Takeda S., Shiro H. J. Infect. Dis., 1993, vol. 168, pp. 1211–1218.

Jagani S., Chelikani R., Kim D.S. Biofouling, 2009, vol. 25, no. 4, pp. 321–324.

Borges A., Saavedra M.J., Simões M. Biofouling, 2012, vol. 28, no. 7, pp. 755–767.

Lemos M., Borges А., Teodosio J. International Biodeterioration & Biodegradation, 2014, no. 86, pp. 42–51.

Wojnicz D., Kucharska A.Z., Sokoł-Łetowska A. Urol. Res., 2012, no. 40, pp. 683–697.

Zogaj X., Bokranz W., Nimtz M., Römling U. Infection and immunity, 2003, vol. 71, no. 7, pp. 4151–4158.

Howell A.B., Vorsa N., Marderosian A.D., Foo L.Y. New England Journal of Medicine, 1998, vol. 339, no. 15, pp. 1085–1086.

Ahuja S., Kaack B., Roberts J. The Journal of urology, 1998, vol. 159, no. 2, pp. 559–562.

Gupta A., Dwivedi M., Mahdi A.A. Urological research, 2012, vol. 40, no. 2, pp. 143–150.

Åberg V., Almqvist F. Organic & biomolecular chemistry, 2007, vol. 5, no. 12, pp. 1827–1834.

Abreu A.C., McBain A.J., Simoes M. Natural product reports, 2012, vol. 29, no. 9, pp. 1007–1021.

Al-hebshi N., Al-haroni M., Skaug N. Archives of oral biology, 2006, vol. 51, no. 3, pp. 183–188.

Yang Z.C., Wang B.C., Yang X.S. Colloids and surfaces B: Biointerfaces, 2005, vol. 41, no. 2, pp. 79–81.

Griep M.A., Blood S., Larson M.A. Bioorganic & medicinal chemistry, 2007, vol. 15, no. 22, pp. 7203–7208.

Manner S., Skogman M., Goeres D., Vuorela P., Fallarero A. International Journal of Molecular Sciences, 2013. vol. 14(10), pp. 19434–19451.

Kim D., Hwang G., Liu Y., Wang Y., Singh A.P., Vorsa N., et al. PLoS ONE, 2015, vol. 10(12), e0145844. doi:10.1371/journal.pone.0145844.

Luiz R.L.F., Vila T.V.M., de Mello J.C.P., Nakamura C.V., Rozental S., Ishida K. BMC Complementary and Alterna-tive Medicine, 2015, vol. 15, no. 68. doi:10.1186/s12906-015-0597-4.

Awolola G.V., Koorbanally N.A., Chenia H., Shode F.O., Baijnath H. African Journal of Traditional, Complementary, and Alternative Medicines, 2014, vol. 11(3), pp. 124–131.

Lee J.-H., Regmi S.C., Kim J.-A., et al. Payne SM, ed. Infection and Immunity, 2011, vol. 79(12), pp. 4819–4827. doi:10.1128/IAI.05580-11.

Rane H.S., Bernardo S.M., Howell A.B., Lee S.A. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 2014, vol. 69(2), pp. 428–436. doi:10.1093/jac/dkt398.

Quave C.L., Estévez-Carmona M., Compadre C.M., et al. Otto M, ed. PLoS ONE, 2012, vol. 7(1), e28737. doi:10.1371/journal.pone.0028737.

Rasamiravaka T., Vandeputte O.M., Pottier L., et al. Fleiszig S, ed. PLoS ONE, 2015, vol. 10(7), e0132791. doi:10.1371/journal.pone.0132791.

Park J., Kaufmann G.F., Bowen J.P., Arbiser J.L., Janda K.D. Journal of Infectious Diseases, 2008, vol. 198(8), pp. 1198–1201. doi: 10.1086/591916.

Walker T.S., Bais H.P., Déziel E., et al. Plant Physiology, 2004, vol. 134(1), pp. 320–331. doi: 10.1104/pp.103.027888.

Girennavar B., Cepeda M.L., Soni K.A., et al. International Journal of Food Microbiology, 2008, vol. 125(2), pp. 204–208. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.03.028.

Zeng Z., Qian L., Cao L., et al. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, vol. 79(1), pp. 119–126. doi: 10.1007/s00253-008-1406-5.

Ding X., Yin B., Qian L., et al. Journal of Medical Microbiology, 2011, vol. 60 (part 12), pp. 1827–1834. doi: 10.1099/jmm.0.024166-0.

Ta C.A., Freundorfer M., Mah T.F., et al. Planta Medica, 2014, vol. 80(4), pp. 343–350.

Jakobsen T.H., van Gennip M., Phipps R.K., et al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2012, vol. 56(5), pp. 2314–2325. doi: 10.1128/AAC.05919-11.

Kim H.-S., Park H.-D. PLoS ONE, 2013, vol. 8(9). doi: 10.1371/journal.pone.0076106.e76106.

Carneiro V.A., Dos Santos H.S., Arruda F.V.S., et al. Molecules, 2011, vol. 16(1), pp. 190–201. doi: 10.3390/molecules16010190.

Ren D., Zuo R., González-Barrios A.F., et al. Applied and Environmental Microbiology, 2005, vol. 71(7), pp. 4022–4034. doi: 10.1128/AEM.71.7.4022-4034. 2005.

Vidigal P.G., Müsken M., Becker K.A., et al. Infante-Duarte C, ed. PLoS ONE, 2014, vol. 9(4), e92876. doi:10.1371/journal.pone.0092876.

Selim S.A., Adam M.E., Hassan S.M., Albalawi A.R. BMC Complementary and Alternative Medicine, 2014, vol. 14, p. 179. doi:10.1186/1472-6882-14-179.

Lee J.-H., Kim Y.-G., Yong Ryu S., Lee J. Scientific Reports, 2016, vol. 6, p. 19267. doi:10.1038/srep19267.




DOI: http://dx.doi.org/10.14258/jcprm.2017021547

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.





Контакты: 656049, Барнаул, пр. Ленина, 61, АлтГУ,
редакция журнала "Химия растительного сырья".
Тел./факс: (3852) 29-81-36, e-mail: journal@chemwood.asu.ru.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 License

Старая версия сайта:http://www.chem.asu.ru/chemwood_old/