Published March 5, 2021
| Version v1
Publication
Open
Bioactive constituents with antibacterial, resistance modulation, anti-biofilm formation and efflux pump inhibition properties from Aidia genipiflora stem bark
Creators
- 1. Kwame Nkrumah University of Science and Technology
- 2. University of Health and Allied Sciences
- 3. Novartis (Switzerland)
Description
Abstract Background Antimicrobial resistance is a global health challenge. The involvement of bacterial biofilms and efflux pumps in the development of multidrug resistance (MDR) is well established. Medicinal plants have been proposed as alternatives for combating MDR focusing on their bioactive constituents with resistance modulatory activities. This study was aimed at investigating the stem bark of Aidia genipiflora for bioactive constituents with anti-biofilm, efflux pump inhibition and resistance modulatory activities. Method The crude methanol extract was purified by column chromatography and isolated compounds characterized by mass and nuclear magnetic resonance spectrometry. Antibacterial activity was determined by the High-throughput spot culture growth inhibition and the broth micro-dilution assay. The ethidium bromide accumulation assay was used to determine efflux pump inhibition property. Biofilm inhibition was determined in a microplate crystal violet retention assay. Results Purification of the ethyl acetate fraction led to the isolation of oleanonic acid ( 1 ), 4-hydroxy cinnamic acid docosyl ester ( 2 ), β-stigmasterol/β-sitosterol (mixture 3a/b ) and D-mannitol ( 4 ). The minimum inhibitory concentrations (MICs) ranged from 250 to > 500 μg/mL for extracts and fractions and from 15 to 250 μg/mL for compounds. In the presence of sub-inhibitory concentrations of the compounds, the MIC of amoxicillin against E. coli (20 μg/mL) and P. aeruginosa (320 μg/mL) was reduced by 32 and 10 folds respectively. The whole extract demonstrated anti-biofilm formation and efflux pump inhibition in E. coli , S. aureus and P. aeruginosa . The sterol mixture ( 3a/b ) at concentration of 100 μg/mL caused the highest inhibition (73%) of biofilm formation in S. aureus . Oleanonic acid ( 1 ) demonstrated remarkable efflux pump inhibition at MIC of 7.8 μg/mL in E. coli better than the standard drugs verapamil and chlorpromazine. Conclusion This study confirms the prospects of A. genipiflora as a source of new antibacterial agents and adjuvants that could interact with some resistance mechanisms in bacteria to enhance the activity of hitherto ineffective antibiotics. " A small portion of the study has been presented in a conference in the form of poster ".
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نبذة مختصرة تشكل مقاومة مضادات الميكروبات تحديًا صحيًا عالميًا. إن مشاركة الأغشية الحيوية البكتيرية ومضخات التدفق في تطوير مقاومة الأدوية المتعددة (MDR) أمر راسخ. تم اقتراح النباتات الطبية كبدائل لمكافحة MDR مع التركيز على مكوناتها النشطة بيولوجيًا مع أنشطة تعديل المقاومة. كانت هذه الدراسة تهدف إلى التحقيق في لحاء الساق من Aidia genipiflora للمكونات النشطة بيولوجيًا مع أنشطة مكافحة الأغشية الحيوية وتثبيط مضخة التدفق وأنشطة تعديل المقاومة. الطريقة تمت تنقية مستخلص الميثانول الخام عن طريق الاستشراب العمودي والمركبات المعزولة التي تتميز بقياس طيف الرنين المغناطيسي الكتلي والنووي. تم تحديد النشاط المضاد للبكتيريا من خلال تثبيط نمو المزرعة الموضعية عالية الإنتاجية ومقايسة التخفيف الدقيق للمرق. تم استخدام اختبار تراكم بروميد الإيثيديوم لتحديد خاصية تثبيط مضخة التدفق. تم تحديد تثبيط الغشاء الحيوي في اختبار الاحتفاظ باللون البنفسجي البلوري الدقيق. النتائج أدى تنقية جزء أسيتات الإيثيل إلى عزل حمض الأولينيك ( 1 )، 4 -هيدروكسي حمض القرفة دوكوسيل إستر ( 2 )، β - stigmasterol/β - sitosterol (الخليط 3 أ/ب ) و D - mannitol ( 4 ). تراوح الحد الأدنى للتركيزات المثبطة (MICs) من 250 إلى > 500 ميكروغرام/مل للمستخلصات والكسور ومن 15 إلى 250 ميكروغرام/مل للمركبات. في وجود تركيزات شبه مثبطة للمركبات، تم تقليل ميكروفون الأموكسيسيلين ضد الإشريكية القولونية (20 ميكروغرام/مل) والإشريكية الزنجارية (320 ميكروغرام/مل) بمقدار 32 و 10 طيات على التوالي. أظهر المستخلص بأكمله تكوينًا مضادًا للغشاء الحيوي وتثبيطًا لمضخة التدفق في E. coli و S. aureus و P. aeruginosa . تسبب خليط الستيرول ( 3 أ/ب ) بتركيز 100 ميكروغرام/مل في أعلى تثبيط (73 ٪) لتكوين الغشاء الحيوي في S. aureus . أظهر حمض الأوليانونيك ( 1 ) تثبيطًا ملحوظًا لمضخة التدفق عند ميكروفون قدره 7.8 ميكروغرام/مل في الإشريكية القولونية أفضل من الأدوية القياسية فيراباميل وكلوربرومازين. خاتمة تؤكد هذه الدراسة آفاق A. genipiflora كمصدر للعوامل المضادة للبكتيريا الجديدة والمواد المساعدة التي يمكن أن تتفاعل مع بعض آليات المقاومة في البكتيريا لتعزيز نشاط المضادات الحيوية غير الفعالة حتى الآن. " تم تقديم جزء صغير من الدراسة في مؤتمر في شكل ملصق ".Translated Description (French)
Résumé Contexte La résistance aux antimicrobiens est un défi de santé mondial. L'implication des biofilms bactériens et des pompes à efflux dans le développement de la multirésistance aux médicaments (MDR) est bien établie. Des plantes médicinales ont été proposées comme alternatives pour lutter contre la MDR en se concentrant sur leurs constituants bioactifs avec des activités modulatrices de la résistance. Cette étude visait à étudier l'écorce de la tige d'Aidia genipiflora pour des constituants bioactifs ayant des activités anti-biofilm, d'inhibition de la pompe d'efflux et de modulation de la résistance. Méthode L'extrait brut de méthanol a été purifié par chromatographie sur colonne et des composés isolés caractérisés par spectrométrie de masse et par résonance magnétique nucléaire. L'activité antibactérienne a été déterminée par l'inhibition de la croissance des cultures ponctuelles à haut débit et le test de micro-dilution du bouillon. L'essai d'accumulation de bromure d'éthidium a été utilisé pour déterminer la propriété d'inhibition de la pompe d'efflux. L'inhibition du biofilm a été déterminée dans un test de rétention du violet cristallin sur microplaque. Résultats La purification de la fraction acétate d'éthyle a conduit à l'isolement de l'acide oléanonique ( 1 ), de l'ester docosylique de l'acide 4-hydroxy cinnamique ( 2 ), du β-stigmastérol/β-sitostérol (mélange 3a/b ) et du D-mannitol ( 4 ). Les concentrations minimales inhibitrices (CMI) variaient de 250 à > 500 μg/mL pour les extraits et les fractions et de 15 à 250 μg/mL pour les composés. En présence de concentrations sous-inhibitrices des composés, la CMI de l'amoxicilline contre E. coli (20 μg/mL) et P. aeruginosa (320 μg/mL) a été réduite de 32 et 10 fois respectivement. L'extrait entier a démontré une formation d'anti-biofilm et une inhibition de la pompe d'efflux chez E. coli , S. aureus et P. aeruginosa . Le mélange de stérols ( 3a/b ) à une concentration de 100 μg/mL a provoqué l'inhibition la plus élevée (73%) de la formation de biofilm chez S. aureus . L'acide oléanonique ( 1 ) a démontré une inhibition remarquable de la pompe à efflux à la CMI de 7,8 μg/mL chez E. coli mieux que les médicaments standard vérapamil et chlorpromazine. Conclusion Cette étude confirme les perspectives d'A. genipiflora en tant que source de nouveaux agents et adjuvants antibactériens qui pourraient interagir avec certains mécanismes de résistance chez les bactéries pour améliorer l'activité d'antibiotiques jusqu'alors inefficaces. « Une petite partie de l'étude a été présentée lors d'une conférence sous forme d'affiche ».Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes La resistencia a los antimicrobianos es un desafío de salud global. La participación de biopelículas bacterianas y bombas de eflujo en el desarrollo de la resistencia a múltiples fármacos (MDR) está bien establecida. Las plantas medicinales se han propuesto como alternativas para combatir la MDR centrándose en sus constituyentes bioactivos con actividades moduladoras de la resistencia. Este estudio tuvo como objetivo investigar la corteza del tallo de Aidia genipiflora en busca de constituyentes bioactivos con anti-biopelícula, inhibición de la bomba de eflujo y actividades moduladoras de la resistencia. Método El extracto de metanol bruto se purificó por cromatografía en columna y los compuestos aislados se caracterizaron por espectrometría de resonancia magnética nuclear y de masas. La actividad antibacteriana se determinó mediante la inhibición del crecimiento del cultivo puntual de alto rendimiento y el ensayo de microdilución del caldo. El ensayo de acumulación de bromuro de etidio se utilizó para determinar la propiedad de inhibición de la bomba de eflujo. La inhibición de la biopelícula se determinó en un ensayo de retención de violeta cristal de microplaca. Resultados La purificación de la fracción de acetato de etilo condujo al aislamiento de ácido oleanónico ( 1 ), éster docosílico del ácido 4-hidroxicinámico ( 2 ), β-estigmasterol/β-sitosterol (mezcla 3a/b ) y D-manitol ( 4 ). Las concentraciones inhibitorias mínimas (CMI) variaron de 250 a > 500 μg/mL para extractos y fracciones y de 15 a 250 μg/mL para compuestos. En presencia de concentraciones subinhibitorias de los compuestos, la CIM de amoxicilina contra E. coli (20 μg/mL) y P. aeruginosa (320 μg/mL) se redujo en 32 y 10 veces, respectivamente. Todo el extracto demostró la formación de anti-biopelículas y la inhibición de la bomba de eflujo en E. coli , S. aureus y P. aeruginosa . La mezcla de esteroles ( 3a/b ) a una concentración de 100 μg/mL causó la mayor inhibición (73%) de la formación de biopelícula en S. aureus . El ácido oleanónico ( 1 ) demostró una notable inhibición de la bomba de eflujo a una CIM de 7.8 μg/mL en E. coli mejor que los fármacos estándar verapamil y clorpromazina. Conclusión Este estudio confirma las perspectivas de A. genipiflora como fuente de nuevos agentes antibacterianos y adyuvantes que podrían interactuar con algunos mecanismos de resistencia en bacterias para potenciar la actividad de antibióticos hasta ahora ineficaces. " Una pequeña parte del estudio se ha presentado en una conferencia en forma de póster ".Files
s40816-021-00266-4.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4449c0d3b09117fabc3189d842c91dbf
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المكونات النشطة بيولوجيًا مع مضاد للجراثيم، وتعديل المقاومة، وتشكيل مضاد للأغشية الحيوية، وخصائص تثبيط مضخة التدفق من لحاء ساق Aidia genipiflora
- Translated title (French)
- Constituants bioactifs avec des propriétés antibactériennes, de modulation de résistance, de formation d'anti-biofilm et d'inhibition de la pompe d'efflux de l'écorce de tige d'Aidia genipiflora
- Translated title (Spanish)
- Componentes bioactivos con propiedades antibacterianas, modulación de la resistencia, formación de biopelículas e inhibición de la bomba de eflujo de la corteza del tallo de Aidia genipiflora
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3165561577
- DOI
- 10.1186/s40816-021-00266-4
References
- https://openalex.org/W1168219153
- https://openalex.org/W1950381517
- https://openalex.org/W1969414749
- https://openalex.org/W1973533268
- https://openalex.org/W1998428482
- https://openalex.org/W2005854408
- https://openalex.org/W2011444187
- https://openalex.org/W2014319543
- https://openalex.org/W2017165520
- https://openalex.org/W2031223726
- https://openalex.org/W2063279055
- https://openalex.org/W2081527040
- https://openalex.org/W2084993094
- https://openalex.org/W2110837175
- https://openalex.org/W2142085150
- https://openalex.org/W2143006671
- https://openalex.org/W2153763474
- https://openalex.org/W2159355055
- https://openalex.org/W2163446105
- https://openalex.org/W2258369792
- https://openalex.org/W2474916876
- https://openalex.org/W2479947073
- https://openalex.org/W2540624638
- https://openalex.org/W2562157847
- https://openalex.org/W2607350061
- https://openalex.org/W2768051607
- https://openalex.org/W2790363745
- https://openalex.org/W2795407372
- https://openalex.org/W2890301621
- https://openalex.org/W2898832546
- https://openalex.org/W2913193040
- https://openalex.org/W2928286993
- https://openalex.org/W2965574859
- https://openalex.org/W2983188544
- https://openalex.org/W3014339267
- https://openalex.org/W3017959172
- https://openalex.org/W3044908500
- https://openalex.org/W3089201560
- https://openalex.org/W3201015976