فعالیت ضدمیکروبی عصاره‌های Satureja khozistanica، Peganum harmala و Satureja sahendica بر رشد پلانکتونیک و تشکیل بیوفیلم باکتری Staphylococcus aureus

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد میکربیولوژی، بخش میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار باکتری‌شناسی پزشکی، بخش میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

4 دکتری میکربیولوژی، بخش میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف: Staphylococcus aureusیکی از عوامل مهم عفونت‌زا در انسان به‌شمار می‌رود. درمان عفونت‌های ناشی از این باکتری به علت مقاومت آنتی‌بیوتیکی آن با مشکلاتی مواجه است. در میان گزینه‌های درمانی جایگزین، گیاهان به‌عنوان منابع غنی از مواد دارای فعالیت‌های ضدمیکروبی مطرح هستند. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر ضدمیکروبی عصاره‌های اتیل استاتی، متانولی و آب متانولی گیاهان Satureja khozistanica ، Peganum harmala و Satureja sahendica بر رشد پلانکتونیک و تشکیل بیوفیلم S. aureus بود.
مواد و روش‌ها: عصاره‌ها از قسمت‌های مختلف گیاهان موردنظر تهیه و خاصیت ضدمیکروبی عصاره‌ها به روش انتشار از دیسک و رقت‌سازی در مایع بررسی شد. توانایی مهار تشکیل بیوفیلم و تخریب بیوفیلم از پیش تشکیل شده سویه های باکتریایی، پس از تیمار با غلظت‌های 3/125-400 میلی­گرم بر میلی­لیتر از عصاره­ها بررسی شد.
یافته‌ها: بیشترین قطر هاله عدم رشد مربوط به عصاره اتیل استاتی Satureja sahendica (0/6±28/6میلی متر) بود. همچنین عصاره اتیل­استاتی  Satureja khozistanicaدارای بالاترین اثر کشندگی و بازدارندگی رشد بر  S. aureus بود؛ به‌طوری که حداقل غلظت مهارکنندگی رشد و حداقل غلظت کشندگی آن به‌ترتیب 1/562و3/125 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر تعیین شد. همچنین عصاره متانولی  Satureja khozistanicaبا میانگین درصد مهار 57/89 مؤثرترین عصاره در جلوگیری از اتصال سلول­های میکروبی به سطح بود و در غلظت 50 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر منجر به تخریب بیوفیلم از پیش تشکیل‌شده شد.
نتیجه‌گیری: عصاره‌های هر سه گیاه نامبرده دارای اثرکشندگی مطلوب بر S. aureus بودند و عصاره متانولی Satureja khozistanica دارای اثر کشندگی مطلوب بر بیوفیلم این باکتری بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Antimicrobial Activity of Extracts from Satureja khuzistanica, Peganum harmala, Satureja sahendica on Planktonic Growth and Biofilm Formation of Staphylococcus aureus

نویسندگان [English]

  • Elaheh Tasallot Maraghi 1
  • Nasim Kashef 2
  • Ahmad Reza Gohari 3
  • Zahra Fekrirad 4
1 MSC in Microbiology, Department of Microbiology, School of Biology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor in Medical Bacteriology, Department of Microbiology, School of Biology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Medicinal Plants Research Center, Faculty of Pharmacy, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
4 PhD in Microbiology, Department of Microbiology, School of Biology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction: Staphylococcus aureus is one of the most important pathogenic bacteria in humans. Due to the antibiotic resistance, treatment of staphylococcal infections is difficult. Among the alternative treatment options, plants are considered as a rich source of material with antimicrobial activity. The aim of this study was to evaluate of the antimicrobial effects of ethyl acetatic, methanolic and water-methanolic extracts from Satureja khuzistanica, Peganum harmala, Satureja sahendica onplanktonic growth and biofilm formation of S. aureus.
Materials and Methods: The extracts were prepared from different parts of plants and the antimicrobial properties of the extracts were determined by disk diffusion and microbroth dilution method. Also, Crystal violet staining assay was used to evaluate the ability to inhibit biofilm formation of S. aureus strains. Disruption of pre-formed biofilms of S. aureus strains were evaluated following exposure to plant extracts in different concentrations (ranging from 3/125 to 400mg/ml).
Results: The highest inhibitory zones were showed by ethyl acetatic extract of Satureja sahendica (28/6±0.6mm). Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of ethyl acetatic extract of S.khuzistanica were 1/562 and 3/125mg/ml, respectively. Besides, methanolic extract of S. khuzistanica was the most effective extract in inhibition of microbial cells attachment to surface (57/89%) and it showed disruption of pre-formed biofilms at the concentration of 50 mg/ml.
Conclusion: The extracts of all mentioned plants had satisfactory antimicrobial effects against the planktonic growth of S. aureus and methanolic extract of S. khuzistanica was effective against biofilm formation of S. aureus.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Staphylococcus aureus
  • Antibiotic Resistance
  • plant extracts
  • Antimicrobial activity
  • Biofilm
[1]. Lee AS, de Lencastre H, Garau J, Kluytmans J Malhotra-Kumar S, Peschel A, et al. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Nature reviews Disease primers. 2018;4(1):1-23.
[2]. Otto M. Staphylococcal biofilms. Gram‐Positive Pathogens. 2019:699-711.
[3]. Landini P, Antoniani D, Burgess JG, Nijland R. Molecular mechanisms of compounds affecting bacterial biofilm formation and dispersal. Applied microbiology and biotechnology. 2010;86(3):813-23.
[4]. Quave CL, Estévez-Carmona M, Compadre CM, Hobby G, Hendrickson H, Beenken KE, et al. Ellagic acid derivatives from Rubus ulmifolius inhibit Staphylococcus aureus biofilm formation and improve response to antibiotics. PloS one. 2012;7(1)
[5]. Bazargani MM, Rohloff J. Antibiofilm activity of essential oils and plant extracts against Staphylococcus aureus and Escherichia coli biofilms. Food control. 2016;61:156-64.
[6]. Stefanovic O, Comic L. Synergistic antibacterial interaction between Melissa officinalis extracts and antibiotics. Journal of applied pharmaceutical science. 2012;2(1):1.
[7]. Simoes M, Bennett RN, Rosa EA. Understanding antimicrobial activities of phytochemicals against multidrug resistant bacteria and biofilms. Natural product reports. 2009;26(6):746-57.
[8]. Wayne P. PERFORMANCE STANDARDS FOR ANTIMICROBIAL SUSCEPTIBILITY TESTING, NINTH INFORMATIONAL SUPPLEMENT. 2008.
[9]. Seyyednejad SM, Koochak H, Darabpour E, Motamedi H. A survey on Hibiscus rosa—sinensis, Alcea rosea L. and Malva neglecta Wallr as antibacterial agents. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 2010;3(5):351-5.
[10].    Darabpour E, Motamedi H, Nejad SMS. Antimicrobial properties of Teucrium polium against some clinical pathogens. Asian pacific journal of tropical medicine. 2010;3(2):124-7.
[11].    Darabpour E, Kashef N, Mashayekhan S. Chitosan nanoparticles enhance the efficiency of methylene blue-mediated antimicrobial photodynamic inactivation of bacterial biofilms: An in vitro study. Photodiagnosis and photodynamic therapy. 2016;14:211-7.
[12].    El Abed S, Houari A, Latrache H, Remmal A, Koraichi SI. In vitro activity of four common essential oil components against biofilm-producing Pseudomonas aeruginosa. Research Journal of Microbiology. 2011;6(4):394.
[13].    Sandasi M, Leonard C, Van Vuuren S, Viljoen A. Peppermint (Mentha piperita) inhibits microbial biofilms in vitro. South African Journal of Botany. 2011;77(1):80-5.
[14].    Eftekhar F, Ashoori N, Yousefzadi M. In-vitro antimicrobial activity and chemical composition of Satureja khuzestanica Jamzad essential oils against multidrug-resistant Acinetobacter baumannii. 2017.
[15].    Roberts ME, Stewart PS. Modelling protection from antimicrobial agents in biofilms through the formation of persister cells. Microbiology. 2005;151(1):75-80.
[16].    Jabra-Rizk M, Meiller T, James C, Shirtliff M. Effect of farnesol on Staphylococcus aureus biofilm formation and antimicrobial susceptibility. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2006;50(4):1463-9.
[17].    Kashef N, Seyyedi ZS, Gohari AR. In vitro activity of Quercus brantii extracts against biofilm- producing Pseudomonas aeruginosa. Progress in Biological Sciences. 2017;7(1):31-8.
[18].    Mohsenipour Z, Hassanshahian M. Antibacterial activity of Espand (Peganum harmala) alcoholic extracts against six pathogenic bacteria in planktonic and biofilm forms. 2016.
[19].    Sandasi M. The effect of plant extracts on microbial biofilm formation and development. 2008.