بررسی اثر بازدارندگی پست بیوتیک لاکتوباسیلوس پاراکازئی بر باکتری های بیماریزای استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیا کلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری ایمنی شناسی دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 گروه میکروبیولوژی و ایمونولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
4 گروه آموزشی میکروبیولوژی و ایمونولوزی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
مقدمه: مقاومت آنتی بیوتیکی به طور نگران کننده ای در حال افزایش است. اخیراً استفاده از پست بیوتیک ها علیه عوامل میکروبی پاتوژن برای فرموله کردن داروهای جدید همراه یا جایگزین آنتی بیوتیک ها مد نظر قرار گرفته است. به این ترتیب، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثرات بازدارندگی پست بیوتیک لاکتوباسیلوس پاراکازئی بر رایج ترین پاتوژن های استافیلوکوکی و کلی فرمی انجام گرفت.
روش کار: سویه استاندارد باکتری لاکتوباسیلوس پاراکازئی در محیط MRS کشت داده شد. سپس اثر مهاری پست بیوتیک های بدست آمده و کنترل های منفی (بدون تیمار) و مثبت (تیمار با آنتی بیوتیک بر دو باکتری پاتوژن استافیلوکوک اورئوس و اشرشیا کلی توسط تست MIC به روش رقیق سازی در پلیت های 96 چاهکی ارزیابی شد. نتایج در طول موج 630 نانومتر خوانش شد.
یافته ها: اثر همه پست بیوتیک ها به جز گروه C (مایع رویی بدست آمده دارای تیمار سونیکاسیون- شوک حرارتی) نسبت به کنترل منفی ( بدون تیمار) معنادار بود (p<0.05). پست بیوتیک گروهD (مایع رویی بدست آمده دارای تیمار سونیکاسیون - شوک حرارتی- فریز و دفریز) بطور چشمگیری مثل کنترل مثبت (تیمار با آنتی بیوتیک مروپنم) رشد استافیلوکوکوس اورئوس (P=0.0006) و اشریشیا کلی (P=0.0003) را مهار کرد. همچنین گروه های مختلف پست بیوتیک تاثیر تقریبا مشابه غیر معنا داری بر پاتوژنهای استافیلوکوکی در مقایسه با کلی فرمی داشتند.
نتیجه گیری: یافته‌های این پژوهش بر پتانسیل ضد باکتریای پست‌بیوتیک‌های لاکتوباسیلوس پاراکازئی علیه پاتوژن‌های رایج تأکید می‌کند، و آنها را برای توسعه و کاربردهای بیشتر زیست پزشکی و دارویی نامزدهای امیدوارکننده ای می نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the inhibitory effect of postbiotics from Lactobacillus Paracasei on pathogenic bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli

نویسندگان English

Parisa Nourbakhsh 1
Taghi Zahraei Salehi 2
Saman Hosseinkhani 3
Jalil Mehrzad 4
1 Ph.D. Student of Immunology, Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of Biochemistry, Faculty of Biological Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
4 Department of Microbiology &amp;amp; Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran,, Tehran, Iran
چکیده English

Introduction: Antibiotic resistance is regrettably increasing. Recently, application of postbiotics against various microbial pathogens can safely be considered to formulate/substitute with antibiotics. As such, we aimed to investigate the inhibitory effect of Lactobacillus Paracasei against the most common Staphylococcal and coliform pathogens.
Materials & Methods: The standard strain of Lactobacillus (L.) paracasei was cultivated in MRS medium. Then, the inhibitory effects of different obtained postbiotics along with negative-and-positive controls on two pathogenic bacteria, Staphylococcus (S.) aureus and Escherichia (E.) coli, was evaluated by the MIC test using the microdilution method on 96-well plates. The results were determined at 630 nm.
Results: The effect of all isolated postbiotics except group C (supernatant obtained with sonicationheat shock treatment) compared to the negative controls (without treatment) was statistically significant (p<0.05). Also, the postbiotic group D (supernatant obtained with sonication-thermal shock-freeze treatment) had as remarkably inhibitory effect as positive control (with meropenem treatment) on S.aureus (p=0.0006) and E. coli (P=0.0003). Also, different groups of postbiotics had almost similarly non-significant effect on S. aureus versus E. coli.
Conclusion: Results of this study emphasize the antibacterial potential of Lactobacillus paracasei postbiotics against common pathogens, and these postbiotics can be considered as one of the promising candidates for development and further biomedical and pharmaceutical applications.

کلیدواژه‌ها English

Staphylococcus aureus
Escherichia coli
Postbiotic
Lactobacillus paracasei
Antibiotic Resistance
1. Kho ZY, Lal SK. The human gut microbiome–a
potential controller of wellness and disease.
Front. Microbiol. 2018;9:356589.
2. Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut
microbiota. Biochem. J. 2017;474(11):1823-36.
3. Vaghef-Mehrabani E, Homayouni-Rad A, Alipour B,
Vaghef-Mehrabany L, Saghafi-Asl M. Formulation
and design of probiotic supplements for rheumatoid
arthritis patients. Pharm Sci. 2018;24(1):44-51.
4. Prajapati N, Patel J, Singh S, Yadav VK, Joshi C,
Patani A, et al. Postbiotic production: harnessing the
power of microbial metabolites for health
applications. Front. Microbiol.2023;14:1306192.
5. Tan CK, Said S, Rajandram R, Wang Z, Roslani AC,
Chin KF. Pre-surgical administration of microbial cell
preparation in colorectal cancer patients: a
randomized controlled trial. World J Surg
2016;40:1985-92.
6. Penchuk Y, Savytska M, Kobyliak N, Ostapchenko
D, Kolodiy I, Onysenko S, et al. Antimicrobial activity
of dietary supplements based on bacterial lysate of
Lactobacillus rhamnosus DV.
Front. Cell Infect Microbiol. 2023;13.
7. Schwartz DJ, Rebeck ON, Dantas G. Complex
interactions between the microbiome and cancer
immune therapy. Crit Rev Clin Lab Sci.
2019;56(8):567-85.
8. Puccetti M, Xiroudaki S, Ricci M, Giovagnoli S.
Postbiotic-enabled targeting of the host-microbiotapathogen interface: Hints of antibiotic decline?
Pharm. 2020;12(7):624.
9. Heta S, Robo I. The side effects of the most
commonly used group of antibiotics in periodontal
treatments. Med Sci. 2018;6(1):6.
10. Acharjee M, Hasan F, Islam T, Nur IT, Begum N,
Mazumder C, et al. In-vitro antibacterial activity of
commercially available probiotics on food-borne
pathogens along with their synergistic effects with
synthetic drugs. Metabolism Open. 2022;14:100187.
11. Tamma PD, Avdic E, Li DX, Dzintars K, Cosgrove
SE. Association of adverse events with antibiotic use
in hospitalized patients. JAMA Intern. Med
2017;177(9):1308-15.
12. Lowy FD. Antimicrobial resistance: the example of
Staphylococcus aureus. J Clin Invest.
2003;111(9):1265-73.
13. Piewngam P, Zheng Y, Nguyen TH, Dickey SW, Joo
H-S, Villaruz AE, et al. Pathogen elimination by
probiotic Bacillus via signalling interference. Nature.
2018;562(7728):532-7.
14. Abreu AC, Coqueiro A, Sultan AR, Lemmens N,
Kim HK, Verpoorte R, et al. Looking to nature for a
new concept in antimicrobial treatments: Iso
flavonoids from Cytisus striatus as antibiotic
adjuvants against MRSA. Sci Rep. 2017;7(1):3777.
15. Kim SW, Kang SI, Shin DH, Oh SY, Lee CW, Yang
Y, et al. Potential of cell-free supernatant from
Lactobacillus plantarum NIBR97, including novel
bacteriocins, as a natural alternative to chemical
disinfectants. Pharmaceuticals. 2020;13(10):266.
16. Rajasekharan SK, Shemesh M. The bacillary
postbiotics, including 2-undecanone, suppress the
virulence of pathogenic microorganisms. Pharm.
2022;14(5):962.
17. Arena MP, Silvain A, Normanno G, Grieco F, Drider
D, Spano G, Fiocco D. Use of Lactobacillus plantarum
strains as a bio-control strategy against food-borne
pathogenic microorganisms. Front. Microbiol.
2016;7:464.
18. Shunan Ren,Chunjie Wang,Chunjie Wang1. The
Probiotic Lactobacillus paracasei Ameliorates
Diarrhea Cause by Escherichia coli O8 via Gut
Microbiota Modulation. Front. Nutr.2022 ;10.3389.
19.Moradi M, Molaei R, Guimarães JT. A review on
preparation and chemical analysis of postbiotics from
lactic acid bacteria. EMT. 2021;143:109722.
20. Gudiña EJ, Rocha V, Teixeira JA, Rodrigues LR.
Antimicrobial and antiadhesive properties of a
biosurfactant isolated from Lactobacillus paracasei
ssp. paracasei A20. LAM. 2010;50(4):419-24.
21. Ezeonu IM, Iroha I, Esiobu ND. Antibiotic
Resistance: Global Trends, Impact and Mitigation.
Medical Biotechnology, Biopharmaceutics, Forensic
Science and Bioinformatics. CRC Press. 2022. p. 99-
113.
22. Shoeb M, Islam R, Parvin N. Antibiotic resistance:
a global threat to humanity. Transcending
Humanitarian Engineering Strategies for Sustainable
Futures. IGI Global. 2023. p. 82-105.
23. Carter D, Charlett A, Conti S, Robotham JV,
Johnson AP, Livermore DM, et al. A Risk Assessment
of Antibiotic Pan-Drug-Resistance in the UK:
Bayesian Analysis of an Expert Elicitation Study.
Antibiotics. 2017;6(1).
24. Dugassa J, Shukuri N. Review on antibiotic
resistance and its mechanism of development. JHMN.
2017;1(3):1-17.
25. Wegh CAM, Geerlings SY, Knol J, Roeselers G,
Belzer C. Postbiotics and Their Potential Applications
in Early Life Nutrition and Beyond. Int. J. Mol.
Sci..2019;20(19).
26. Mosca F, Gianni ML, Rescigno M. Can Postbiotics
Represent a New Strategy for NEC? Adv. Exp. Med.
Biol. 2019;1125:37-45.
27. Romero-Luna HE, Peredo-Lovillo A, HernándezMendoza A, Hernández-Sánchez H, Cauich- Sánchez
PI, Ribas-Aparicio RM, Dávila-Ortiz G. Probiotic
Potential of Lactobacillus paracasei CT12 Isolated
from Water Kefir Grains (Tibicos). Curr. Microbiol.
2020;77(10):2584-92.
28. Hamed A C, Ncib K, Merghni A, Migaou M, Lazreg
H, Snoussi M, et al. Characterization of Probiotic
Properties of Lacticaseibacillus paracasei L2 Isolated
from a Traditional Fermented Food &
quot;Lben&quot;. Life. 2022;13(1).
29. Khani N, Shkouhian Smj, Kafil HS, Gilani N,
Abbasi A, Rad AH. Assessing the growth- inhibitory
activity of postbiotics of Lactobacillus spp. against
Staphylococcus aureus under in vitro circumstances
and food model. LAM. 2022;76(2).
30. Rossoni RD, de Barros PP, Mendonça IdC, Medina
RP, Silva DHS, Fuchs BB, et al. The Postbiotic
Activity of Lactobacillus paracasei 28.4 Against
Candida auris. Front. Cell. Infect. Microbiol.
2020;10.
31. Bendali F, Madi N, Sadoun D. Beneficial effects of
a strain of Lactobacillus paracasei subsp. paracasei in
Staphylococcus aureus-induced intestinal and colonic
injury. Int J Infect Dis. 2011;15(11):e787-e94.
32. Shahverdi S, Barzegari AA, Bakhshayesh RV, Nami
Y. In-vitro and in-vivo antibacterial activity ofpotential probiotic Lactobacillus paracasei against
Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Heliyon.
2023;9(4).
33. Nie J, Wu Y, Han X, Li Y, Wang H, Zhang H.
[Preparation of Lactobacillus paracei TK1501
postbiotic and its inhibitory effect against
Helicobacter pylori infection in mice]. Nan Fang Yi
Ke Da Xue Xue Bao. 2024;44(5):867-75.
34. Hosseini S, Homayuoni Rad A. Evaluating the
Antimicrobial Effect of Postbiotic Extract From
Lactobacillus Casei on E. coli, S. aureus, P. nutatum,
and C. albicans by Using the Well Diffusion Agar
Method. J. Food Eng. 2023;22(1):81-96.