Published July 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Unveiling the Antimicrobial, Anti-Biofilm, and Anti-Quorum-Sensing Potential of Paederia foetida Linn. Leaf Extract against Staphylococcus aureus: An Integrated In Vitro–In Silico Investigation

Creators

  • 1. Walailak University
  • 2. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 3. Mahidol University
  • 4. University of California, San Diego
  • 5. Siriraj Hospital

Description

Antimicrobial resistance poses a global health threat, with Staphylococcus aureus emerging as a notorious pathogen capable of forming stubborn biofilms and regulating virulence through quorum sensing (QS). In the quest for novel therapeutic strategies, this groundbreaking study unveils the therapeutic potential of Paederia foetida Linn., an Asian medicinal plant containing various bioactive compounds, contributing to its antimicrobial activities, in the battle against S. aureus. Through a comprehensive approach, we investigated the effect of ethanolic P. foetida leaf extract on S. aureus biofilms, QS, and antimicrobial activity. The extract exhibited promising inhibitory effects against S. aureus including the biofilm-forming strain and MRSA. Real-time PCR analysis revealed significant downregulation of key virulence and biofilm genes, suggesting interference with QS. Biofilm assays quantified the extract's ability to disrupt and prevent biofilm formation. LC-MS/MS analysis identified quercetin and kaempferol glycosides as potential bioactive constituents, while molecular docking studies explored their binding to the QS transcriptional regulator SarA. Computational ADMET predictions highlighted favorable intestinal absorption but potential P-glycoprotein interactions limiting oral bioavailability. While promising anti-virulence effects were demonstrated, the high molecular weights and excessive hydrogen bond donors/acceptors of the flavonoid glycosides raise concerns regarding drug-likeness and permeability. This integrated study offers valuable insights for developing novel anti-virulence strategies to combat antimicrobial resistance.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تشكل مقاومة مضادات الميكروبات تهديدًا صحيًا عالميًا، حيث تظهر المكورات العنقودية الذهبية كعامل ممرض سيئ السمعة قادر على تشكيل الأغشية الحيوية العنيدة وتنظيم الفوعة من خلال استشعار النصاب القانوني (QS). في البحث عن استراتيجيات علاجية جديدة، تكشف هذه الدراسة الرائدة عن الإمكانات العلاجية لـ Paederia foetida Linn.، وهو نبات طبي آسيوي يحتوي على العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا، مما يساهم في أنشطته المضادة للميكروبات، في المعركة ضد S. aureus. من خلال نهج شامل، قمنا بالتحقيق في تأثير مستخلص أوراق P. fetida الإيثانولية على الأغشية الحيوية S. aureus، QS، والنشاط المضاد للميكروبات. أظهر المستخلص تأثيرات مثبطة واعدة ضد S. aureus بما في ذلك سلالة تشكيل الأغشية الحيوية و MRSA. كشف تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي عن انخفاض كبير في تنظيم جينات الفوعة والغشاء الحيوي الرئيسية، مما يشير إلى تداخل مع QS. حددت فحوصات الغشاء الحيوي قدرة المستخلص على تعطيل ومنع تكوين الغشاء الحيوي. حدد تحليل LC - MS/MS كيرسيتين وكيمبفيرول جليكوسيدات كمكونات نشطة بيولوجيًا محتملة، بينما استكشفت دراسات الالتحام الجزيئي ارتباطها بمنظم النسخ QS SarA. سلطت تنبؤات ADMET الحسابية الضوء على الامتصاص المعوي المواتي ولكن تفاعلات البروتين السكري P المحتملة تحد من التوافر الحيوي عن طريق الفم. في حين تم توضيح التأثيرات الواعدة المضادة للفيروسات، فإن الأوزان الجزيئية العالية ومتبرعي/متقبلي رابطة الهيدروجين المفرطة لجليكوسيدات الفلافونويد تثير مخاوف بشأن شذوذ الأدوية ونفاذيتها. تقدم هذه الدراسة المتكاملة رؤى قيمة لتطوير استراتيجيات جديدة لمكافحة الفوعة لمكافحة مقاومة مضادات الميكروبات.

Translated Description (French)

La résistance aux antimicrobiens constitue une menace pour la santé mondiale, Staphylococcus aureus émergeant comme un pathogène notoire capable de former des biofilms tenaces et de réguler la virulence grâce à la détection du quorum (QS). Dans la quête de nouvelles stratégies thérapeutiques, cette étude révolutionnaire dévoile le potentiel thérapeutique de Paederia foetida Linn., une plante médicinale asiatique contenant divers composés bioactifs, contribuant à ses activités antimicrobiennes, dans la lutte contre S. aureus. Grâce à une approche globale, nous avons étudié l'effet de l'extrait éthanolique de feuilles de P. foetida sur les biofilms de S. aureus, le QS et l'activité antimicrobienne. L'extrait a montré des effets inhibiteurs prometteurs contre S. aureus, y compris la souche formant un biofilm et le SARM. L'analyse PCR en temps réel a révélé une régulation négative significative des gènes clés de virulence et de biofilm, suggérant une interférence avec le QS. Les essais sur biofilm ont quantifié la capacité de l'extrait à perturber et à prévenir la formation de biofilm. L'analyse LC-MS/MS a identifié la quercétine et les glycosides de kaempférol comme constituants bioactifs potentiels, tandis que les études d'amarrage moléculaire ont exploré leur liaison au régulateur transcriptionnel QS SarA. Les prévisions informatiques d'ADMET ont mis en évidence une absorption intestinale favorable mais des interactions potentielles avec la glycoprotéine P limitant la biodisponibilité orale. Bien que des effets anti-virulence prometteurs aient été démontrés, les poids moléculaires élevés et les donneurs/accepteurs excessifs de liaisons hydrogène des glycosides flavonoïdes soulèvent des préoccupations concernant la similarité et la perméabilité des médicaments. Cette étude intégrée offre des informations précieuses pour développer de nouvelles stratégies anti-virulence pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.

Translated Description (Spanish)

La resistencia a los antimicrobianos representa una amenaza para la salud mundial, con Staphylococcus aureus emergiendo como un patógeno notorio capaz de formar biopelículas obstinadas y regular la virulencia a través de la detección de quórum (QS). En la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas, este estudio pionero desvela el potencial terapéutico de Paederia foetida Linn., una planta medicinal asiática que contiene diversos compuestos bioactivos, que contribuyen a sus actividades antimicrobianas, en la batalla contra S. aureus. A través de un enfoque integral, investigamos el efecto del extracto etanólico de hoja de P. foetida en las biopelículas de S. aureus, QS y la actividad antimicrobiana. El extracto exhibió efectos inhibidores prometedores contra S. aureus, incluida la cepa formadora de biopelícula y MRSA. El análisis de PCR en tiempo real reveló una regulación negativa significativa de los genes clave de virulencia y biopelícula, lo que sugiere interferencia con QS. Los ensayos de biopelícula cuantificaron la capacidad del extracto para interrumpir y prevenir la formación de biopelícula. El análisis de LC-MS/MS identificó la quercetina y los glucósidos de kaempferol como posibles constituyentes bioactivos, mientras que los estudios de acoplamiento molecular exploraron su unión al regulador transcripcional de QS SarA. Las predicciones computacionales de ADMET destacaron una absorción intestinal favorable, pero las posibles interacciones de la glicoproteína P limitaron la biodisponibilidad oral. Si bien se demostraron efectos antivirulencia prometedores, los altos pesos moleculares y los excesivos donantes/aceptores de enlaces de hidrógeno de los glucósidos flavonoides plantean preocupaciones con respecto a la semejanza y permeabilidad del fármaco. Este estudio integrado ofrece información valiosa para desarrollar nuevas estrategias antivirulentas para combatir la resistencia a los antimicrobianos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كشف النقاب عن إمكانات مضادات الميكروبات، ومضادات البيوفيلم، ومضادات الاستشعار عن النصاب لدى Paederia foetida Linn. مستخلص الأوراق ضد المكورات العنقودية الذهبية: تحقيق متكامل في المختبر في السيليكو
Translated title (French)
Dévoilement du potentiel antimicrobien, anti-biofilm et anti-quorum de Paederia foetida Linn. Extrait de feuille contre Staphylococcus aureus : une enquête intégrée in vitro in silico
Translated title (Spanish)
Descubriendo el potencial antimicrobiano, anti-biopelícula y anti-detección de quórum de Paederia foetida Linn. Extracto de hoja contra Staphylococcus aureus: una investigación integrada in vitro in silico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400235829
DOI
10.3390/antibiotics13070613

Is supplement to
https://openalex.org/W4210894823 (Other)
https://openalex.org/W3129105113 (Other)
https://openalex.org/W2947973176 (Other)
https://openalex.org/W2756188369 (Other)
https://openalex.org/W2752831188 (Other)
https://openalex.org/W2381115305 (Other)
https://openalex.org/W2373514832 (Other)
https://openalex.org/W2136376928 (Other)
https://openalex.org/W2087735873 (Other)
https://openalex.org/W2058965595 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1531268983
  • https://openalex.org/W1878404532
  • https://openalex.org/W1968093954
  • https://openalex.org/W1970492397
  • https://openalex.org/W2012061156
  • https://openalex.org/W2025458374
  • https://openalex.org/W2031168104
  • https://openalex.org/W2089700892
  • https://openalex.org/W2110837175
  • https://openalex.org/W2123661253
  • https://openalex.org/W2134967712
  • https://openalex.org/W2135732933
  • https://openalex.org/W2142270437
  • https://openalex.org/W2146052177
  • https://openalex.org/W2147078959
  • https://openalex.org/W2188403375
  • https://openalex.org/W2336040088
  • https://openalex.org/W2343925924
  • https://openalex.org/W2347102183
  • https://openalex.org/W2439543733
  • https://openalex.org/W2591120614
  • https://openalex.org/W2591275674
  • https://openalex.org/W2606954277
  • https://openalex.org/W2846750430
  • https://openalex.org/W2929371282
  • https://openalex.org/W2938373565
  • https://openalex.org/W2989842757
  • https://openalex.org/W3023903601
  • https://openalex.org/W3049582261
  • https://openalex.org/W3136022469
  • https://openalex.org/W3154258817
  • https://openalex.org/W3157153480
  • https://openalex.org/W3184250239
  • https://openalex.org/W4200468260
  • https://openalex.org/W4287009835
  • https://openalex.org/W4292416056
  • https://openalex.org/W4313578969
  • https://openalex.org/W4322721402
  • https://openalex.org/W4382726298
  • https://openalex.org/W4386091646
  • https://openalex.org/W4387821785
  • https://openalex.org/W4388628531
  • https://openalex.org/W4392368642
  • https://openalex.org/W4396733628