بررسی اثرعصاره آبی آلوئه‌ورا لیتورالیس بر روی خواص بیوشیمیایی و ساختار سلولی اشرشیا کلی مقاوم به دارو (ESBL) با کمک میکروسکوپ الکترونی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اراک، اراک، ایران

2 مرکز تحقیقات بیماریهای عفونی و گروه میکروبشناسی ایمنی شناسی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اراک، اراک ، ایران

چکیده

گیاهان دارویی و مشتقات حاصل از آن‌ها جهت مقابله با مقاومت دارویی به‌خوبی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در این تحقیق خواص بیوشیمیایی و ساختار سلولی اشرشیا کلی مقاوم به دارو (ESBL) پس از تاثیر عصاره آلوئه‌ورا روی آن به کمک میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرارگرفت. عصاره آبی آلوئه‌ورا با کمک روش تقطیر تهیه و با روش میکروپلیت دایلوشن، کمترین غلظت بازدارنده از رشد (MIC) روی اشرشیا کلی مقاوم به دارو تعیین گردید. اثر عصاره روی خواص بیوشیمیایی باکتری با استفاده از محیط کشت‌های مختلف و تست‌های بیوشیمیایی انجام شد. ارزیابی تغییرات ساختاری اشرشیا کلی مقاوم به دارو در قیاس با شاهد، درغلظت‌های متوالی عصاره با استفاده از میکروسکوپ نوری، غربال‌گری شد و اولین غلظت تغییر دهنده ساختار تعیین گردید. سپس در این غلظت، ساختار دقیق اشرشیا کلی مقاوم به دارو و سویه حساس در معرض عصاره در مقایسه با شاهد، با کمک میکروسکوپ الکترونی گذاره با روش‌های مقطع‌گیری و رنگ‌آمیزی منفی بررسی شد. MIC معادل 004/0 میکروگرم بر لیترعصاره آبی برای اشرشیا کلی مقاوم به دارو تعیین گردید. درغلظت کمتراز MIC، تا 30 دقیقه پس ازترکیب عصاره با باکتری نتایج کلیه تست‌های بیوشیمیایی بدون تغییربود. پس از این زمان، واکنش باکتری درمعرض عصاره به آزمایشات بیوشیمیایی، تغییر یافته و تست‌های سیترات، اندول، حرکت و OF، منفی و محیط TSI بدون تولید گاز و قلیایی/قلیایی گردید. نتایج میکروسکوپ نوری نشان داد که عصاره باعث کاهش اندازه، کوکوباسیل شدن باکتری، تغییر در رنگ پذیری ونیز انهدام باکتری شده است. مقایسه سلول‌های مقاوم و حساس در معرض عصاره در رنگ‌آمیزی منفی میکروسکوپ الکترونی، تغییر در ابعاد، تجمعات وتقسیمات نامتقارن به فرم جوانه‌زنی را نشان داد. تصاویر حاصل از مقطع‌گیری، بیانگر تاثیر عصاره در ابعاد باکتری مقاوم به میزان حدود دو برابر حساس، ضخامت بیشتر دیواره باکتری مقاوم نسبت به حساس، اضمحلال دیواره و تغییر فرم سلول بود که در باکتری مقاوم شاهد (عدم مواجهه با عصاره) مشاهده نگردید. در این تحقیق نحوه تاثیرگذاری یک عصاره گیاهی روی باکتری‌های مقاوم به دارو درقیاس با شاهد تعیین گردید. عصاره آبی آلوئه‌ورا لیتورالیس باعث تغییرخواص بیوشیمیایی و ساختارسلولی اشرشیا کلی مقاوم به دارو درمقایسه با شاهد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on Effects of Aloe vera littoralis Aqueous Extract on Biochemical Properties and Cellular Structure of ESBL E. coli by Transmission Electron Microscopy

نویسندگان [English]

  • S. Tajdolati 1
  • M. Arjomandzadegan 2
1 Department of Basic Sciences, Islamic Azad University, Arak, Iran.
2 Infectious Diseases Research Center, Arak University of Medical Sciences, Arak, Iran
چکیده [English]

Due to inappropriate use of antibiotics, the bacterial species have become resistant to antimicrobial medicines and treatments to health problems. Medicinal plants and derivatives are a good source for treatment and are effective against drug resistance. In this study, the effect of Aloe vera on biochemical properties and cell structure of drug-resistant E. coli was studied by electron microscopy. Aloe vera aqueous extract was produced by distillation method and the minimum growth inhibitory concentration (MIC) was determined by diffusion disk method and dilution microplate for drug-resistant E. coli. The effect of extract on biochemical properties of bacterial cultures was analyzed using blood agar, eosin methylene blue (EMB), biochemical tests IMVIC, citrate test, SIM test and urease test. The possible change in cell structure compared with control, was assessed in consecutive extract concentrations using scanning optical microscopy, and the first concentration altering the structure was determined. At this concentration, the exact structure of drug-resistant and sensitive
E. coli strains was studied using TEM, negative staining and section methods. Kirby-Bauer method results demonstrated that drug-resistant E. coli (ESBL) was resistant to the studied antibiotics. MIC of 4 mg of drug-resistant E. coli was determined. At this concentration, up to 30 minutes of combination of extract and bacteria, the results of all biochemical tests were unchanged. After this time, tests of citrate, indole, mobility and OF were negative and TSI was without gas production and alk/alk. Optical microscopy results showed that the extract can destroy, reduce size and assembly of bacteria, induce to form cocobacilli and change the staining. Comparison of stained-resistant isolates and negative control samples in electron microscopy indicated the visibility of the bacterial assembly and asymmetric divisions from the cell pole. The results of two different morphology in cross-section of Escherichia showed an ordinary and dull form that is larger and has a thickness of 2.3nm.. The aqueous extract prepared from the plant Aloe vera, had an equivalent effect to or a better effect than the commonly used antibiotics on bacteria isolated from patients with infectious matters. Therefore, appropriate drugs made of plants may be used to treat resistant infections..

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aloe Vera extract
  • E. coli
  • Biochemical Properties
  • Cell Structure
  • Electron microscopy
1- Saurina G1, Quale JM, Manikal VM, Oydna E, Landman D.(2000). Antimicrobial resistance in Enterobacteriaceae in Brooklyn, NY:Epidemiology and relation to antibiotic usage patterns. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 45:895-898.
2- T. Eric Blank, David W. Lacher, Isabel C.A. Scaletsky,.(2003).Enteropathogenic Escherichia coli O157 strains from Brazil.Emerg. Infect. Dis. 9(1):113-115.
3- Mahdi Kargaran ; Ali Reza Moradabadi; Mohammad Arjomandzadegan, Effects of the Aqueous Extract of Aloe vera on the Morphological and Physiological Properties of E. coli, Iranian Red Crescent Medical Journal. 19(2): e23896.
4- Sadrnia M, Arjomandzadegan M. Comparative Study on the Effects of Aloe Vera Extract in Clinical Strains of Staphylococcus aureus, Klebsiella, Staphylococcus epidermidis and Escherichia coli Compared to Antibiotics of Choice. Arak Medical University Journal. 2014; 17 (6) :39-46.
5- Arjomandzadegan M1, Emami N1, Habibi G, Anti-mycobacterial activity assessment of three ethnobotanically plants against Mycobacterium tuberculosis, An In vitro study, Int J Mycobacteriol. 2016 Dec;5 Suppl 1:S108-S109.
6- Chithra, P.; Sajithlal, G.B. and Chandrakasan, G. (1998d). Influence of Aloe vera on the healing of dermal wounds in diabetic rats. Journal of Ethnopharmacology, 59(3): 195-201Monstein, A. et al.(2007). Multiplex PCR amplification assay for the detection of bla SHV,bla TEM,blaCTX-M genes in Enterobacteriaceae.APMIS:1400-8.
7- Tasli ,H. Bahar, I.H.(2005). Molecular characterization of TEM and SHV derived Extended-Spectrum Beta- Lactamase in hospital based Enterobacteriaceae in Turkey. Jpn. J. Infect Dis. 58:162-167
8- Chithra, P.; Sajthlal, G.B. and Chandrakasan, G. (1998a). Influence of Aloe vera on collagen characteristics in healing dermal wounds in rats. Molecular and Cellular Biochemistry, 181: 71-76.
9- Fit NI, Chirila F, Nadas G, Pall E, Muresan R. Comparative testing of antimicrobial activity of aqueous extracts of Aloe vera and Lycium barbarium. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca Veterinary Medicine. 2013; 70(1): 72-613.
10- Dababneh B.F. (2008). Antimicrobial activity of selected Jordanian medicinal plant extracts against pathogenic microorganisms. journal of Food, Agriculture and Environment, 6, (2)134-139.
11- Pandey R. and Mishra A. (2009). Antibacterial Activities of Crude Extract of Aloe barbadensis to Clinically Isolated Bacterial Pathogens, Applied Biochemistry and Biotechnology, 3,1, 1-6 .
12- Performance Standards for Antimicrobial Disk Susceptibility Tests; Eighteenth Informational Supplement , M100, Appendix A. Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI - formerly NCCLS), Villanova, PA.
13- plasmid mediated antibiotic resistance with focus onextended spectrum β-lactamases Alma brolund (2013).
14- George D, Bhat SS, Antony B. Comparative evaluation of the antimicrobial efficacy of Aloe vera tooth gel and two popular commercial toothpastes: An in vitro study. Gen Dent. 2009;57(3):238-41.
15- Abraham, O; Odiba, P; Achumu, L; UpuO; Yahaya, O; Miachi, O; and Ndubuisi, C (2012). Antimicrobial properties of Aloe vera juice on the growth of Staphylococcus aureus. Journal of Applied Science and the Environment, 3:1-4.
16- Khurram, S; Rauf, A; Shaista, N; SalmanS; and Zafar, I. (2009). Comparative antimicrobial activity of Aloe Vera gel onmicroorganisms of public health significance. Pharmacology online. 1:41423.
17- Karpagam, T; Aruna Devaraj, R. (2011) Studies on the Efficacy of Aleo vera on antimicrobial activity. IJRAP. 2(4):1286-1289.