Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa مهار شبکه Quorum-Sensing باکتری سودوموناس آئروژینوزا PAO1 با استفاده از لاوسون و مشتقات بیس لاوسون به منظور جلوگیری از تولید بیوفیلم و فاکتورهای بیماری زا Inhibition of Pseudomonas aeruginosa PAO1 Quorum-Sensing Network by Lawsone and Bis-lawsone Derivatives to Prevent Biofilm Formation and Virulence Factors Production داروسازی Pharmacy پژوهشي-کامل Research(Original) سابقه و هدف: درمان عفونت های باکتریایی با کمک آنتی بیوتیک ها صورت می پذیرد، اما ظهور سویه‌های مقاوم به چند دارو که با سرعت فزاینده‌ای در حال رشد است، پدیده ای است که جوامع انسانی را تهدید می کند. بنابراین، برای مبارزه با بیماری‌های عفونی به استراتژی‌های جایگزین نیاز است. امروزه، ترکیباتی که بیماری زایی باکتری ها را کاهش می دهند و در عین حال هیچ گونه تداخلی با زنده ماندن یا رشد آن ها ندارند، به عنوان نسل بعدی آنتی بیوتیک ها معرفی می شوند. سودوموناس آئروژینوزا، یکی از پاتوژن های مهم و خطرناک است که از شبکه کوئروم سنسینگ خود برای تنظیم بیماری‌زایی و تولید عوامل بیماری‌زا استفاده می‌کند. در این مطالعه، به بررسی اثر ترکیب نفتوکینونی طبیعی لاوسون (جدا شده از گیاه حنا) و چندین مشتق صناعی آن بر سیستم کوئروم سنسینگ باکتری سودوموناس آئروژینوزا PAO1 می پردازیم. مواد و روش ها: ابتدا MIC هر ترکیب اندازه گیری شد. سپس تأثیر ترکیبات منتخب بر تشکیل بیوفیلم و میزان زنده مانی سلول های باکتری موجود در داخل بیوفیلم، با روش رنگ سنجی بررسی گردید. در نهایت میزان ترشح فاکتورهای بیماری زای تحت کنترل سیستم کوئروم سنسینگ سودوموناس آئروژینوزا شامل پیوسیانین، پیووردین و پروتئاز در حضور ترکیبات منتخب مورد مطالعه قرار گرفت. یافتهها: نتایج نشان داد که ترکیبات لاوسون و NO2-481 تولید بیوفیلم سودوموناس آئروژینوزا را به ترتیب به میزان حدود 79% و 92% کاهش می دهند. همچنین لاوسون و ترکیب NO2-481 (در هر دو غلظت µg/mL 250 و 125)، میزان زنده مانی سلول های بیوفیلم را در حدود 70٪ کاهش دادند. در ادامهْ مشتق NO2-481 مقدار تولید فاکتورهای بیماری زای پیوسیانین و پیووردین را در بهترین حالت، به ترتیب حدود 55٪ و 81٪ کاهش داد اما بر میزان تولید پروتئاز تأثیری نداشت. استنتاج: مشتق NO2-481 توانایی کاهش بیماری زایی باکتری سودوموناس آئروژینوزا را دارد و در صورت اثبات عدم سمیت سلولی، می تواند وارد فاز مطالعات حیوانی و بالینی گردد تا به عنوان یک ترکیب کمکی در کنار آنتی بیوتیک ها یا ضد عفونی کننده ها مورد استفاده قرار گیرد.   Background and purpose: Bacterial infections are treated with antibiotics, but the development of multi-drug resistant strains, which are growing at an increasing rate, is a phenomenon that threatens human societies. Therefore, alternative strategies are needed to combat infectious diseases. Today, compounds that reduce the pathogenicity of bacteria and do not interfere with their survival or growth are introduced as the next generation of antibiotics. Pseudomonas aeruginosa is one of the important and hazardous pathogens that employs its quorum-sensing network to regulate pathogenicity and virulence factors production. Here, we investigated the effect of a natural naphthoquinone compound, Lawsone (isolated from Henna), and its synthetic derivatives on the quorum-sensing system of P. aeruginosa PAO1. Materials and methods: First, the MIC of each compound was evaluated. Then, the effect of the selected compounds on biofilm formation and survival rate of biofilm sessile cells was investigated by colorimetric method. Finally, the virulence factors secretion of P. aeruginosa, including pyocyanin, pyoverdine, and protease was studied in the presence of the selected compounds. Results: The results indicated that Lawsone and NO2-481 reduced the production of P. aeruginosa biofilm by about 79% and 92%, respectively. Moreover, Lawsone and NO2-481 (at both concentrations, 250 and 125 µg/mL) decreased the viability of biofilm cells by about 70%. Furthermore, NO2-481 reduced the production of virulence factors including pyocyanin and pyoverdine by about 55% and 81%, respectively; however, it did not affect the protease production. Conclusion: NO2-481 derivative has the ability to reduce the pathogenicity of P. aeruginosa, and if it is proven to be non-cytotoxic, it can be assessed through animal and clinical studies, to be applied as an alternative compound along with antibiotics or disinfectants سودوموناس آئروژینوزا, بیوفیلم, کوئروم سنسینگ, نفتوکینون, لاوسون, NO2-481 Pseudomonas aeruginosa, biofilm, quorum-sensing, naphthoquinone, lawsone, NO2-481 37 49 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-15741-4&slc_lang=fa&sid=1 Mehran Ghanei مهران قانعی Mehranqanei@gmail.com 1003194753284600163004 0009-0004-2223-2328 No PharmD, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran دکترای عمومی داروسازی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران Razieh Ghodsi راضیه قدسی GhodsiR@mums.ac.ir 1003194753284600163005 1003194753284600163005 No Professor, Department of Medicinal Chemistry, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran AND Biotechnology Research Center, Pharmaceutical Technology Institute, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran استاد، گروه شیمی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران و مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، مرکز فناوری دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران Amineh Sadat Tajani امینه سادات طاجانی 1003194753284600163008 1003194753284600163008 No PhD Pharmaceutical Control, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran دکترای تخصصی کنترل دارو، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz بی بی صدیقه فضلی بزاز Fazlis@mums.ac.ir 1003194753284600163006 1003194753284600163006 Yes Biotechnology Research Center, Pharmaceutical Technology Institute, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran AND Professor, Department of Pharmaceutical Control, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، مرکز فناوری دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران و استاد، گروه کنترل دارو، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران Vahid Soheili وحید سهیلی Soheiliv@mums.ac.ir 1003194753284600163007 1003194753284600163007 No Associate Professor, Department of Pharmaceutical Control, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran دانشیار، گروه کنترل دارو، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران