مقایسه‌ی اثرات ضد باکتریایی پپتید تاناتین با دو اسانس دارچین و پونه کوهی بر روی ایزوله‌های باکتری‌های بیماری‌زای دامی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، پژوهشکده فناوری زیستی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشجوی دکتری ژنتیک و اصلاح نژاد دام، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 عضو هیأت علمی گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها برای درمان عفونت‌های حیوانی رو به افزایش است که منجر به ایجاد عوارض جانبی نامطلوب نظیر مقاومت دارویی و نیز باقی‌ماندن آنتی‌بیوتیک در محصولات غذایی می‌شود. بنابراین، محققان به دنبال جایگزینی برای آنتی‌بیوتیک‌ با ترکیبات طبیعی و عوارض جانبی کمتر هستند. که از جمله این ترکیبات می‌توان به اسانس‌های گیاهی و پپتیدهای ضد میکروبی اشاره کرد. حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) بر اساس روش میکروبراث به وسیله‌ی پلیت 96 خانه‌ با چهار تکرار با استفاده از اسانس پونه‌ی کوهی، اسانس دارچین و نیز پپتید ضد میکروبی تاناتین برای باکتری‌های سالمونلا تیفی‌موریوم (Salmonella typhimurium)، سالمونلا اینتریدیس (Salmonella enteritidis)، اشرشیاکلای (Escherichia coli) و اشرشیاکلای0157 (E. coli0157) صورت گرفت. بعد از اندازه‌گیری MIC، باکتری‌ها کشت داده شدند و حداقل غلظت کشندگی باکتری (MBC) سنجیده شد. نتایج آزمایش نشان داد کمترین مقدار MIC مربوط به پپتید تاناتین بر روی باکتری‌ سالمونلا انتریدیس و برابر با μg/ml 6 بود. علاوه بر این، کمترین مقدار MBC مربوط به پپتید تاناتین بر روی باکتری‌های اشرشیاکلای 0157 و سالمونلا انتریدیس به میزان μg/ml 25 مشاهده شد. تاناتین یک پپتید ضدمیکروبی کاتیونی است که توجه زیادی را در رابطه با مهار رشد طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها از جمله باکتری‌های گرم منفی، گرم مثبت و همچنین قارچ‌ها به خود جلب کرده است. این مطالعه نشان داد که پپتید تاناتین در غلظت کمتری نسبت به اسانس پونه کوهی و اسانس دارچین فعالیت ضد باکتریایی بود. جایگزینی پپتیدهای ضد ‌میکروبی نظیر تاناتین با آنتی‌بیوتیک‌های رایج ممکن است به پیشرفت بزرگی در مبارزه با پاتوژن‌ها در صنعت پرورش دام منجر شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of antimicrobial activity of thanatin peptide with cinnamon and oregano essential oils on some pathogenic bacteria

نویسندگان [English]

  • Ali Javadmanesh 1
  • Zahra Mousavi 2
  • Abbas Tanhaeian 3
  • Marjan Azghandi 2
1 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Institute of Biotechnology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
3 Department of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran.
چکیده [English]

Unfortunately, using common antibiotics to treat animal infection is increasing in which leads to undesirable side effects such as antibiotic residuals in animal products and occurrence bacterial resistance to antibiotics. Therefore, researchers are searching for an alternative to traditional antibiotics with fewer side effects like herbal essential oils and antimicrobial peptides (AMPs) such as oregano and cinnamon essential oils as well as recombinant thanatin peptide. Minimum Inhibitory Concentrations (MIC) was used based on a microbroth dilution method by 96-well microtiter with four replicates with oregano and cinnamon essential oils as well as thanatin peptide. After MIC, bacteria species were cultured and minimum bactericidal concentration (MBC) was determined as that showing no growth. The results of MIC assay showed a strong activity against Salmonella enteritidis bacteria with the value of MIC equal to 6 μg/ml by thanatin. Moreover, the lowest amount of MBC was observed on E. coli0157 and Salmonella enteritidis approximately 25 μg/ml. Thanatin is one of the member of cationic AMPs that have received a great attention regarding growth inhibitory against wide range of microorganisms including Gram-negative and Gram-positive bacteria, as well as several fungi species. Thanatin showed a strong growth inhibitory against bacteria in compare with oregano and cinnamon essential oils. Thus, developing new antibiotics such as thanatin would be a great replacement for common antibiotics and may lead to a great progress in eliminating livestock pathogens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacterial infection
  • Antimicrobial peptides
  • Antibiotic Resistant
  • essential oil
1. Adam, K., A. Sivropoulou, S. Kokkini, T. Lanaras and M. Arsenakis.1998. Antifungal activities of Origanum vulgare subsp. hirtum, Mentha spicata, Lavandula angustifolia, and Salvia fruticosa essential oils against human pathogenic fungi. Journal of agricultural and food chemistry 46: 1739-1745.
2. Benchaar, C., H. V. Petit, R. Berthiaume, D. R. Ouellet, J. Chiquette, and P. Y. Chouinard. 2007. Effects of essential oils on digestion, ruminal fermentation, rumen microbial populations, milk production, and milk composition in dairy cows fed alfalfa silage or corn silage. Journal of Dairy Science 90: 886-897.
3. Bryksa, B. C., L. D. Macdonald, A. Patrzykat, S. E. Douglas and N. R. Mattatall. 2006. A C-Terminal Glycine Suppresses Production of Pleurocidin as a Fusion Peptide in E. coli. Protein Expression and Purification 45: 88–98.
4. Calsamiglia, S., M. Busquet, P. Cardozo, L. Castillejos and A. Ferret. 2007. Invited Review: EssentialOils as Modifiers of Rumen Microbial Fermentation. Journal of Dairy Science 90: 2580-2595.
5. Cirioni, O., G. Wu, L. Li, F. Orlando, C. Silvestri, R. Ghiselli, Z. Shen, E. Gabrielli, L. Brescini, G. Lezoche and M. Provinciali. 2011. S-thanatin in vitro prevents colistin resistance and improves its efficacy in an animal model of Pseudomonas aeruginosa sepsis. Peptides 32: 697-701.
6. Fasseas, M., K. Mountzouris, P. Tarantilis, M. Polissiou and G. Zervas. 2008. Antioxidant activity in meat treated with oregano and sage essential oils. Food Chemistry 106: 1188-1194.
7. Fehlbaum, P., P. Bulet, S. Chemysh, J.P. Briand, J.P. Roussel, L. Letellier, C. Hetru and J.A. Hoffmann. 1996. Structure activity analysis of thanatin, a 21-residue inducible insect defense peptide with sequence homology to frog skin antimicrobial peptides. Proceedings of National Academi of Science USA 93: 1221–1225.
8. Feng, X., Liu, C., Guo, J., Song, X., Li, J., Xu, W., & Li, Z. (2012). Recombinant expression, purification, and antimicrobial activity of a novel hybrid antimicrobial peptide LFT33. Applied microbiology and biotechnology 95: 1191-1198.
9. Griffin, S.G., S.G. Wyllie, J.L. Markham, and D.N. Leach. 1999. The role of structure and molecular properties of terpernoids in determining their antimicrobial activity. Flavour and Fragrance Journal 14:322-332.
10. Hancock, R.E., H.G. Sahl. 2006. Antimicrobial and host-defense peptides as new anti-infective therapeutic strategies. Nature Biotechnology 24: 1551–1557.
11. Hart, K.J., D.R. Yanez-Ruiz, S.M. Duval, N.R. McEwan, and C.J. Newbold. 2008. Plant extracts to manipulate rumen fermentation. Anim. Feed Science Technology. 147: 8-35.
12. Hou, Z., F. Da, B. Liu, X. Xue, X. Xu, Y. Zhou, M. Li, Z. Li, X. Ma, J. Meng and M. Jia. 2013. R-thanatin inhibits growth and biofilm formation of methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis in vivo and in vitro. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 57: 5045-5052. 
13. Jacobsen, F., A. Mohammadi-Tabrisi, T. Hirsch, D. Mittler, P.H. Mygind, C.P. Sonksen, D. Raventos, H.H. Kristensen, S. Gatermann, M. Lehnhardt, A. Daigeler, H.U. Steinau and L. Steinstraesser. 2007. Antimicrobial activity of the recombinant designer host defence peptide P-novispirin G10 in infected full-thickness wounds of porcine skin. Journal of Antimicrobial Chemother 59: 493-498. 
14. Javadmanesh, A., A. Tanhaeian, Z. Mousavi and M. Azghandi. 2018. Investigation of recombinant thanatin effects on the growth inhibition of E. coli mastitis in dairy cows. The Proceedings of the 2nd International Congress on Biomedicine PP: 875-876.
15. Jenssen, H., P. Hamill and R.E. Hancock. 2006. Peptide antimicrobial agents. Clinical microbiology reviews 19: 491-511.
16. Lourrenco, M., P.W. ardozo, S. Calsamiglia and V. Fievez. 2008. Effects of saponins, quercetin, eugenol and cinnamaldehyde on fatty acid biohydrogenation of forage polyunsaturated fatty acids in dual-flow continue culture fermenters. Journal of Animal Science 86: 3045-3053.
17. Ma, B., C. Niu, Y. Zhou, X. Xue, L. Meng, X. Luo and Z. Hou. 2016. The disulfide bond of the peptide thanatin is dispensible for its antimicrobial activity in vivo and in vitro. Antimicrobial agents and chemotherapy 60: 4283-4289.
18. Nhung, N.T., N. Chansiripornchai and J.J Carrique-Mas. 2017. Antimicrobial Resistance in Bacterial Poultry Pathogens: A Review. Frontiers in Veterinary Science 4: 126.
19. Pagès, J.M., J.L. Dimarcq, S. Quenin, and C. Hetru. 2003. Thanatin activity on multidrug resistant clinical isolates of Enterobacter aerogenes and Klebsiella pneumoniae. International Journal of Antimicrobial Agents 22: 265-269.
20. Sabzghabaee, A.M., F. Nili, A. Ghannadi, N. Eizadi Mood, M. 2011. Anvari. Role of menthol in treatment of candidial napkin dermatitis. World Journal of Pediatrics 7:167-70.
21. Sinha, S., L. Zheng, Y. Mu, W.J. Ng and S. Bhattacharjya. 2017. Structure and Interactions of a Host Defense Antimicrobial Peptide Thanatin in Lipopolysaccharide Micelles Reveal Mechanism of Bacterial Cell Agglutination. Scientific Reports 7: 17795.
22. Tanhaeian, A., M. Azghandi, Z. Mousavi and A. Javadmanesh. 2020. Expression of thanatin in HEK293 cells and investigation of its antibacterial effects on some human pathogens. Protein and Peptide Letters. 21: 41-47.
23. Vizioli, J. and M. Salzet. 2003. Antimicrobial peptides: new weapons to control parasitic infections? Trends in Parasitology 19: 32-40.
24. Wu, G., X. Li, X. Fan, H. Wu, S. Wang, Z. Shen and T. Xi. 2011. The activity of antimicrobial peptide S-thanatin is independent on multidrug-resistant spectrum of bacteria. Peptides 32: 1139-1145.
25. Zhou, Y., R. Zhao, B. Ma, H. Gao, X. Xue, D. Qu, M. Li, J. Meng, X. Luo and Z. Hou. 2016. Oligomerization of RNAIII-inhibiting peptide inhibits adherence and biofilm formation of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in vitro and in vivo. Microbial Drug Resistance 22: 193-201.