350 руб
Журнал «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии» №12 за 2014 г.
Статья в номере:
Лекарственные растения - источники ингибиторов системы «кворум сенсинга» у бактерий
Ключевые слова: бактерии кворум сенсинг лекарственные растения ингибиторы кворум сенсинга растительного происхождения
Авторы:
Д.Г. Дерябин - д.м.н., профессор, зав. кафедрой микробиологии, Оренбургский государственный университет. E-mail: dgderyabin@yandex.ru А.А. Толмачева - аспирант, кафедра микробиологии, Оренбургский государственный университет. E-mail: annatolmacheva56@gmail.com
Аннотация:
Представлены и обобщены собственные и литературные данные о лекарственных растениях и выделенных из них химических соединениях, воздействующих на систему межклеточной химической коммуникации у бактерий, обозначаемую термином «кворум сенсинг». Констатировано достаточно широкое представительство данного свойства среди филогенетически удаленных групп высших растений с одновременным существованием семейств, у представителей которых способность к ингибированию «кворум сенсинга» регистрируется наиболее часто и стабильно. Приведены данные о значительном разнообразии малых молекул растительного происхождения, обеспечивающих ингибирование системы «кворум сенсинга» фитопатогенов в естественных условиях обитания, а при переносе в гетерологичные системы способных развивать аналогичную активность в отношении возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных. Обсуждены потенциальные механизмы формирования анализируемой биоактивности путем воздействия на отдельные компоненты системы «кворум сенсинга».
Страницы: 4-12
Список источников

  1. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений: в 2-х томах М.: Дом МСП. 1997.
  2. Ботанико-фармакогностический словарь: Справ. пособие / под ред. К.Ф. Блиновой, Г.П. Яковлева. М.: Высш. шк. 1990. 273 с.
  3. Токин Б.П. Фитонциды. 2 изд. М.: Изд-во АМН СССР. 1951. 238 с.
  4. Ankri S., Mirelman D. Antimicrobial properties of allicin from garlic // Microbes. Infect. 1999. V. 2. № 2. P. 125-129.
  5. Avato. P., Tursil E., Vitali C., Miccolis V., Candido V. Allylsulfide constituents of garlic volatile oil as antimicrobial agents // Phytomedicine.2000. V. 7. № 3. P. 239-243.
  6. Cha J., Moon S., Kim J., Jung E., Lee Y. Antibacterial activity of sophoraflavanone G isolated from the roots of sophora flavescens against methicillin-resistant staphylococcus aureus // Phytother. Res. 2009. V. 9. P. 1326-1331.
  7. Ahuja I., Kissen R., Bones A.M. Phytoalexins in defense against pathogens // Trends. Plant. SCI. 2012. V. 17. № 2. P. 73-90.
  8. Ivanovics, G., Horvath S. Raphanin, an antibacterial principle of the Radish (Raphanus sativus) // Nature. 1947. V. 160. № 4061. P. 297-298.
  9. Kodera Y., Matsuura H., Sumida T., Yoshida S., Itakura Y., Fuwa T., Nishino H. / Allixin, a stress compound from garlic // Chem. Pharm. Bull. 1989. V. 37. № 6. P 1656-1658.
  10. Maldonado-Bonilla L.D., Betancourt-Jimenez M., Lozoya-Gloria E. Local and systemic gene expression of sesquiterpene phytoalexin biosynthetic enzymes in plant leaves // European J. Plant Path. 2008. V. 121. № 4. P. 439-449.
  11. Ngwoke K.G., Odimegwu D.C., Esimone C.O. Antimicrobial natural products / Science against microbial pathogens: communicating current research and technological advances // Formatex. 2011. V. 2. P. 1011-1026.
  12. O'Gara E.A., Hill D.J., Maslin D.J. Activities of garlic oil, garlic powder, and their diallyl constituents against Helicobacter pylori // Appl. Environ. Microbiol. 2000. V. 66. № 5. P. 2269-2273.
  13. Cutler R.R., Wilson P. Antibacterial activity of a new, stable, aqueous extract of allicin against methicillan-resistant Staphylococcus aureus // Br. J. Biomed. Sci. 2004. V. 61. № 2. P. 71-74.
  14. Fuqua W.C., Winans S.C., Greenberg E.P. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell densityresponsive transcriptional regulators // J. Bacteriol. 1994.V. 176. P. 269-275.
  15. Грузина В.Д. Коммуникативные сигналы бактерий // Антибиотики и химиотерапия. 2003. T. 48. № 10. C. 32-39.
  16. Хмель И.А. Quorum-sensing регуляция экспрессии генов: фундаментальные и прикладные аспекты, роль в коммуникации бактерий // Микробиология. 2006. Т. 75. № 4. С. 457-464.
  17. Steindler L., Venturi V. Detection of quorum-sensing N-acyl homoserine lactone signal molecules by bacterial biosensors // FEMS Microbiol. Lett. 2007. V. 266. P. 1-9.
  18. McClean K.H., Winson M.K., Fish L., Taylor A., Chhabra S.R., Camara M., Daykin M., Lamb J.H., Swift S., Bycroft B. W., Stewart G.S., Williams P. Quorum sensing and Chromobacterium violaceum: exploitation of violacein production and inhibition for the detection of N-acylhomoserine lactones // Microbiology. V. 143. 1997. P. 3703-3711.
  19. Winson M.K., Bainton N.J., Chhabra S.R., Bycroft B., Salmond G., Williams P., Stewart G.S. Control of N-acyl homoserine lactone-regulated expression of multiple phenotypes in Chromobacterium violaceum // Proceedings of 94th Annual Meeting of American Society for Microbiology: H-71. 1994.
  20. Givskov M., De Nys R., Manefield M., Gram L., Maximilien R., Eberl L. Eukaryotic interference with homoserine lactone-mediated prokaryotic signalling // J. Bacteriol. 1996. V. 178. P. 6618-6622.
  21. Manefield M., de Nys R., Kumar N., Read R., Givskov M., Steinberg P., Kjelleberg S. Evidence that halogenated furanones from Delisea pulchra inhibit acylated homoserine lactone (ahl)-mediated gene expression by displacing the ahl signal from its receptor protein // Microbiolody. 1999. V. 145. P. 283-291.
  22. Manefield M., Rasmussen T.B., Henzter M., Andersen J.B., Steinberg P., Kjelleberg S., Givskov M. Halogenated furanones inhibit quorum sensing through accelerated LuxR tumover // J. Microbiolody (UK). 2002. V. 148. P. 1119-1127.
  23. Ren D., Sims J.J., Wood T.K. Inhibition of biofilm formation and swarming of Escherichia coli by (5Z)-4-bromo-5-(bromomethylene)-3-butyl-2(5H)-furanone // Environ. Microbiol. 2001. V. 3. P. 731-736.
  24. Zang T., Lee B.W., Cannon L.M., Ritter K.A., Dai S., Ren D., Wood T.K., Zhou Z.S. A naturally occurring brominated furanone covalently modifies and inactivates LuxS // Bioorg Med. Chem. Lett. 2009. V. 19. P. 6200-6404.
  25. Hentzer M., Givskov M. Pharmacological inhibition of quorum sensing for the treatment of chronic bacterial infections // J. Clin. Invest.2003. V. 112. P. 1300-1307.
  26. Rasmussen T.B., Bjarnsholt T., Skindersoe M.E., Hentzer M., Kristoffersen P., Kote M., Nielsen J., Eber L., Givskov M. Screening for quorum-sensing inhibitors (QSI) by use of a novel genetic system, the QSI selector // J. Bacteriol. 2005. V. 187. P. 1799-814.
  27. Jakobsen T.H., Van Gennip M., Phipps R.K., Shanmugham M.S., Christensen L.D., Alhede M., Skindersoe M.E., Friedrich K., Uthe F., Jensen P.O., Moser C., Nielsen K.F., Eberl L., Larsen T.O., Tanner D., Hoiby N., Bjarnsholt T., Rasmussen T.B., Givskov M. Ajoene, a sulfur-rich molecule from garlic, inhibits genes controlled by quorum sensing // Antimicrob. Agents Chemother. 2012. V. 56. № 5. P. 2314-2325.
  28. Ponnusamy K., Paul D., Kweon J.H. Inhibition of quorum sensing mechanism and Aeromonas hydrophila biofilm formation by Vanillin // Environ. Eng. Sci. 2009. V. 26. № 8. P. 1359-1363.
  29. Packiavathy I.A.S.V., Priya S., Pandian S.K., Ravi A.V. Inhibition of biofilm development of uropathogens by curcumin - An anti-quorum sensing agent from Curcuma longa // Food Chem. 2012. V. 148. P. 453-460.
  30. Kumar N.V., Murthy P.S., Manjunatha J.R., Bettadaiah B.K. Synthesis and quorum sensing inhibitory activity of key phenolic compounds of ginger and their // Food Chem. 2014. V. 159. P. 451-457.
  31. Jakobsen T.H., Bragason S.K., Phipps R.K., Christensen L.D., van Gennip M., Alhede M., Skindersoe M., Larsen T.O., Hoiby N., Bjarnsholt T., Givskov M. Food as a source for quorum sensing inhibitors: Iberin from horseradish revealed as a quorum sensing inhibitor of Pseudomonas aeruginosa // Appl. Environ. Microbiol. 2012. V. 78. № 7. P. 2410-2421.
  32. Ganin H., Rayo J., Amara N., Levy N., Krief P., Meijler M.M. Sulforaphane and erucin, natural isothiocyanates from broccoli, inhibit bacterial quorum sensing // Med.Chem.Comm. 2013. V. 4. № 1. P. 175-179.
  33. Truchado P., Gimenez-Bastida J.-A., Larrosa M., Castro-Ibanez I., Espin J.C., Tomas-Barberan F.A., Garcia-Conesa M.T., Allende A. Inhibition of quorum sensing (QS) in yersinia enterocolitica by an Orange extract rich in glycosylated flavanones // J Agric. Food Chem. 2012. V. 60. № 36. P. 8885-8894.
  34. Girennavar B., Cepeda M.L., Soni K.A., Vikram A., Jesudhasan P., Jayaprakasha G.K., Pillai S.D., Patil B.S. Grapefruit juice and its furocoumarins inhibits autoinducer signaling and biofilm formation in bacteria // Int. J. Food Microbiol. 2008. V. 125. № 2. P. 204-208.
  35. Niu C., Afre S., Gilbert E.S. Subinhibitory concentrations of cinnamaldehyde interfere with quorum sensing // Lett. Appl. Microbiol. 2006. V. 43. № 5. P. 489-494.
  36. Singh B.N., Singh B.R., Singh R.L., Prakash D., Dhakarey R., Upadhyay G., Singh H.B. Oxidative DNA damage protective activity, antioxidant and anti-quorum sensing potentials of Moringa oleifera // Food Chem. Toxicol. 2009. V. 47. № 6. P. 1109-1116.
  37. Vandeputte O.M., Kiendrebeogo M., Rajaonson S., Diallo B., Mol A., Jaziri M.E., Baucher M. Identification of catechin as one of the flavonoids from combretum albiflorum bark extract that reduces the production of quorum-sensing-controlled virulence factors in Pseudomonas aeruginosa PAQ1 // Appl. Environ. Microbiol. 2010. V. 76. № 1. P. 243-53.
  38. Blanco A.R., Sudano-Roccaro A., Spoto G.C., Nostro A., Rusciano D. Epigallocatechin gallate inhibits biofilm formation by ocular staphylococcal isolates // Antimicrob. Agents Chemother. 2005. V. 49. № 10. P. 4339-4343.
  39. Sarabhai S., Sharma P., Capalash N. Ellagic acid derivatives from Terminalia chebula Retz. downregulate the expression of quorum sensing genes to attenuate Pseudomonas aeruginosa PAO1 virulence // PLoS ONE. 2013. V. 8. № 1. P. e53441
  40. Ren D., Zuo R., Barrios A.F.G., Bedzyk L.A., Eldridge G.R., Pasmore M.E., Wood T.K. Differential gene expression for investigation of Escherichia coli biofilm inhibition by plant extract ursolic acid // Appl. Environ. Microbiol. 2005. V. 71. № 7. P. 4022-4034.
  41. Adonizio A., Dawlaty J., Ausubel F.M., Clardy J., Mathee K. Ellagitannins from Conocarpus erectus exhibit anti-quorum sensing activity against Pseudomonas aeruginosa // Planta Med. 2008. V. 74. Doi: 10.1055/s-0028-1084373.
  42. Adonizio A.L., Downum K., Bennett B.C., Mathee K. Anti-quorum sensing activity of medicinal plants in southern Florida // J. Ethnopharmacol. 2006. V. 105. № 3. P. 427-35.
  43. Adonizio A.L., Kong K.-F., Mathee K. Inhibition of quorum sensing-controlled virulence factor production in Pseudomonas aeruginosa by south Florida plant extracts // Antimicrob. Agents Chemother. 2008. V. 52. № 1. P. 198-203.
  44. Tolmacheva A.A., Rogozhin E.A., Deryabin D.G. Antibacterial and quorum sensing regulatory activities of some traditional Eastern-European medicinal plants // Acta Pharm. 2014. V. 64. P. 173-186.
  45. Stasiuk M., Kozubek A. Biological activity of phenolic lipids // Cell. Mol. LifeSci. 2010. V. 67. P. 841-860.
  46. Дерябин Д.Г., Камаева А.А., Толмачева А.А., Эль-Регистан Г.И. Влияние алкилоксибензолов на индуцируемые гомосеринлактонами проявления кворумсенсинга у бактерий // Прикладная биохимия и микробиология. 2014. T. 50. № 4. C. 391-397.
  47. Камаева А.А., Дерябин Д.Г., Толмачева А.А. Влияние алкилоксибензолов на восприятие гомосеринлактонов в тесте индукции люминесценции EscherichiacoliluxR+ luxI_luxCDABE // Вестник ОГУ. 2012. № 1. С. 138 - 145.
  48. Song C., Ma H., Zhao Q., Song S., Jia Z. Inhibition of Quorum sensing activity by ethanol extract of Scutellaria baicalensis Georgi // J. Plant. Pathol. Microbiol. 2012. S7:001. doi:10.4172/2157-7471.S7-001.
  49. Szabo M.A., Varga G.Z., Hohmann J., Schelz Z., Szegedi E., Amaral L., Molnar J. Inhibition of quorum-sensing signals by essential oils // Phytother Res. 2010. V. 24. № 5. P. 782-786.
  50. Mathur S., Gutte M., Paul D., Udgire M. Study the effect of essential oils on microbial biofilm formation by Klebsiella pneumonia // Sch. Acad. J. Biosci. 2013. V. 1. № 3. P. 76-79.