Természetes termékek a Trachoma és a Chlamydia trachomatis kezelésére

Michael G. Potroz

1 Anyagtudományi és Műszaki Iskola, Nanyang Műszaki Egyetem, Nanyang Avenue 50, Szingapúr 639798, Szingapúr; E-mail: gs.ude.utn.e@200gleahcim

2 Biomimetic Sensor Science Center, 50 Nanyang Drive, Szingapúr 637553, Szingapúr

Nam-Joon Cho

1 Anyagtudományi és Műszaki Iskola, Nanyang Műszaki Egyetem, Nanyang Avenue 50, Szingapúr 639798, Szingapúr; E-mail: gs.ude.utn.e@200gleahcim

2 Biomimetic Sensor Science Center, 50 Nanyang Drive, Szingapúr 637553, Szingapúr

Absztrakt

1. Bemutatkozás

1.1. Elhanyagolt trópusi betegségek

1.2. Trachoma és Chlamydia trachomatis

A trachoma egy bakteriális fertőzés, amelyet a Phylum Chlamydiae baktérium Gram-negatív Chlamydia trachomatis baktériuma okoz. Elsősorban Szubszaharai Afrikában, a Közel-Keleten és Észak-Afrikában [3], valamint kisebb mértékben Ázsiában, Közép- és Dél-Amerikában és Ausztráliában található meg. A tünetek a belsőleg heges szemhéjak, majd a szemhéjak befelé fordulása, és kezeletlenül ez az állapot visszafordíthatatlan szaruhártya-homályossághoz és vaksághoz vezet [6]. Szembetegségként a trachoma az egyik legkorábban feljegyzett szembetegség, amelyet Kr. E. 27. században azonosítottak [6,7]. A WHO szerint bár megelőzhető, jelenleg a világon a szembetegségek legfőbb oka, mintegy 6 milliónál vakságot okoz és világszerte több mint 400 millió ember egészségét érinti [7,8].

1.2.1. Chlamydialis fejlődési ciklus

1.2.2. Hagyományos chlamydialis kezelés

A hagyományos antibiotikus kezelésekkel nehézségekbe ütközik a krónikus klamidiális fertőzések teljes felszámolása, a gyógyszerrezisztencia kialakulásának lehetősége és más antibiotikum-rezisztens kórokozók nem szándékos létrehozása. Kulcsfontosságú kérdés, hogy a legtöbb antibiotikum a metabolikusan aktív klamidiális retikulátum testeket (RB) célozza meg a fehérje vagy a nukleinsav szintézisének gátlásán keresztül, és nincs hatással a metabolikusan inaktív klamidiális EB-kre [4,18]. Ezért fontos megfontolni az antimikrobiális aktivitás különböző eszközeit mutató új vegyületeket, és továbbra is fontos cél az új nem toxikus vegyületek megtalálása a klamidiális fertőzések kezelésében.

1.3. Gyógyszerekkel szembeni rezisztencia és biogyógyszerek

2. Etnobotanikai és hagyományos orvoslás, mint a kábítószer-vezetés

Az Egészségügyi Világszervezet jelezte, hogy a világ népességének körülbelül 80% -a továbbra is elsősorban növényi eredetű hagyományos gyógyszerekre támaszkodik elsődleges egészségügyi szükségletei szempontjából [27]. Becslések szerint az is, hogy a gyógyászatilag aktív növényi eredetű vegyületek 74% -át etnobotanikai hagyományokon alapuló vizsgálatok után fedezték fel [27], és a növényi anyagok ma már jelen vannak, vagy az összes modern gyógyszerkészítmény körülbelül 50% -ának modellt szolgáltattak [27]. Mind a trachoma, mind a chlamydialis fertőzések a történelem során mindennaposak, és a világ számos részén megtalálhatók. Erre válaszul botanikai kezelések széles skáláját fejlesztették ki ezen állapotok kezelésére. A hagyományos terápiák vizsgálatával a potenciálisan aktív vegyületek forrásai azonosíthatók az összetevőkből, és egyes esetekben betekintést nyerhetünk az alapvető kémiai összetételbe a hagyományos extrakciós eszközök és a beadási módok figyelembevételével.

2.1. Hagyományos gyógyászat

Az etnobotanikai és a gyógynövényes hagyományok kiindulópontot jelentenek az új természetes antichlamydialis természetes vegyületek és készítmények azonosításához. Meg kell azonban jegyezni, hogy a különféle források, például a következő szakaszban tárgyaltak, gyakran nem nyújtanak konkrét adatokat ezeknek a kezeléseknek a hatékonyságáról, és csak olyan fajokra mutatnak bepillantást, amelyek további kutatások szempontjából érdekesek lehetnek.

Egy 2011-es tanulmányban 34 dél-afrikai Limpopo tartományból származó 34 Bapedi hagyományos gyógyítóval készítettek interjút a nemi úton terjedő betegségek kezelésével kapcsolatban, és a chlamydia a négy említett betegség egyike. A chlamydia tekintetében nyolc kezelésre használt növényfajt azonosítottak: Aloe marlothii subsp. marlothii, Eucomis pallidiflora subsp. pole-evansii, Gethyllis namaquensis (Schonland) Oberm., Hypoxis obtusa Burch. ex Ker Gawl., Kleinia longiflora DC., Protea caffra subsp. caffra, Tribulus terrestris L. és Ziziphus mucronata Willd. [28]. Általában a gyökér típusú anyagok, a vizes alapú extrakciókban, szájon át történő szállítással voltak a leggyakoribbak, és a készítmények általában több növényt is tartalmaztak [28].

A nemi úton terjedő betegségek gyógynövényes gyógyszereinek 2002. évi áttekintése során a természetes berberin vegyületet hasznosnak találták a C. trachomatis szemészeti kezelésben, a hüvelyi C. trachomatis fertőzések kezelésének lehetőségével [29]. A berberin kvaterner ammóniumsó az izokinolin-alkaloidok protoberberin csoportjából, és Kínában már régóta felhasználható [30]. Különböző növényekben található [30], és jelezték, hogy tinktúrák, porított szárított gyökér, vagy a Berberis aquifolium, a Berberis vulgaris és a Hydrastis canadensis folyékony és szilárd kivonatai orálisan alkalmazhatók a kezelésre [29]. Azt is jelezték, hogy a hüvelyi klamidiális fertőzések kezelhetők berberint tartalmazó douches-ok és hüvelykiürítési csomagok helyi alkalmazásával [29], ami arra utal, hogy ez a vegyület helyi hatású készítményekben is hatásos lehet.

2.2. Modern gyógynövénykészítmények

Két egyértelmű példa létezik a kapcsolódó vizsgálatokkal, amelyek az etnobotanikai hagyományok alkalmazását képviselik a standardizált gyógynövénykészítmények kifejlesztésében. Mindkettő bizonyította hatékonyságát az urogenitális klamidiális fertőzésekkel szemben. Ez azt sugallja, hogy az ezekben a készítményekben található aktív természetes vegyületek hatásosnak bizonyulhatnak számos klamidiális fertőzés, például trachoma ellen. Ezek a készítmények potenciális vezető szerepet töltenek be a specifikus hatóanyagok azonosításában és izolálásában, ami szabványosított modern gyógyszerek kifejlesztését eredményezheti.

2.2.1. Praneem Polyherbal széles spektrumú antimikrobiális készítmény

2.2.2. BASANT Polyherbal széles spektrumú antimikrobiális készítmény

A fent tárgyalt etnobotanikai vizsgálatok és hagyományosan ihletett készítmények potenciális természetes forrásokat kínálnak specifikus új vegyületek azonosítására és izolálására, valamint olyan vegyületek szinergetikus kombinációira, amelyek antichlamydialis aktivitás különféle formáit mutatják. Ebből a szempontból fontos figyelembe venni a természetes anyagokban jelenlévő vegyületek azon típusait, amelyekről ismert, hogy különféle biomedicinális hatásokat váltanak ki, és meg kell kezdeni megérteni, hogy az antimikrobiális hatások milyen mechanizmusokból származnak.

3. Orvosbiológiai fitokémiai csoportok és fertőzésellenes tevékenység

Különböző biokémiai vegyületek vannak jelen a természetes anyagokban, és bizonyítottan alkalmazhatók a hagyományos és a modern orvostudományban. A növények biológiai gyógyszere szempontjából általánosan tárgyalt növények számos gyógyhatása azonban a növény másodlagos metabolitjaiból származik. Ezeket a kinonok, flavonoidok, polifenolok és tanninok, kumarinok, terpenoidok és illóolajok, alkaloidok, lektinek és polipeptidek, glikozidok és szaponinok fő fitokémiai csoportjaiba lehet osztályozni [27]. Mindegyik csoportot hasonló kémiai szerkezet határozza meg, és hasonló mechanizmusok mutatják be a tipikus fertőzésellenes aktivitást [27]. Fontos megjegyezni, hogy ezek a különféle másodlagos metabolitok és más bioaktív vegyületek a mikrobiális növekedés gátlásának mechanizmusainak széles skáláját mutatják be, és hogy bonyolult természetes anyagokban rengeteg olyan vegyület létezik, amelyek szinergikusan működhetnek együtt. Az ilyen típusú, egyes vegyületek szinergiájú összetételei potenciális antimikrobiális aktivitásra és a mikrobiális rezisztencia kialakulásának csökkenésére képesek.

Az antichlamidiális hatású növényi alapú másodlagos metabolit vegyületek tekintetében az egyetlen rendelkezésre álló tanulmány a fenolok és flavonoidok aktivitását és tulajdonságait vizsgálja. A különböző bioaktív vegyületek közül, amelyekről ismert, hogy antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkeznek, lipideket és peptideket is vizsgáltak az antichlamydialis aktivitás tekintetében.

3.1. Fenolok/Flavonoidok

Számos tanulmány vizsgálja a specifikus fenolos és flavonoid vegyületek antibakteriális aktivitását a klamidiumok, például a C. trachomatis és a C. pneumoniae vonatkozásában. 2003-ban Yamazaki és mtsai. vizsgálták a tea polifenolok in vitro gátló hatását a C. trachomatis és a C. pneumoniae szaporodására [15]. 2005-ben Törmäkangas et al. az akut C. pneumoniae fertőzés flavonoidokkal, quercetinnel és luteolinnal, valamint egy alkil-galláttal, oktil-galláttal végzett in vivo kezelését egérmodellben vizsgálta [44], az új gyógyszer megtalálása folyamatában lévő természetes termékekre vonatkozó előzetes vizsgálatok eredményei alapján. jelöltek Vuorela et al. 2004-ben [18]. 2006-ban Alvesalo és mtsai. az étrendi fenolos vegyületek C. pneumoniae gátló hatását vizsgálták sejttenyészetekben [4]. 2009-ben Hao és mtsai. vizsgálták a flavonoid baicalin azon képességét, hogy elnyomja a chlamydia proteáz-szerű aktivitási faktor expresszióját a C. trachomatis által fertőzött Hep-2 sejtekben [8].

3.1.1. Katekinek - membránzavar

A katekinek a flavan-3-ol egyik típusa, és az érrendszeri növények mindenütt jelenlévő alkotóelemei, és a hagyományos növényi gyógymódok gyakori összetevői. A tea-polifenol-kivonatot Yamazaki et al. főként katechineket tartalmazott, és in vitro gátló hatást mutatott mind a C. trachomatis, mind a C. pneumoniae esetében. A szükséges gátló koncentrációk azonban viszonylag magasak voltak az antibiotikumok, például a tetraciklinek MIC-jéhez viszonyítva [15]. Jelezték, hogy a katechinek károsítják [47] vagy megzavarják a lipid kettős rétegek permeabilitását [27], és ezért valószínű, hogy az ebben a vizsgálatban megfigyelt antibakteriális tulajdonságok a citoplazmatikus membrán károsodásának mechanizmusának voltak köszönhetők. Ez a közvetlen antibakteriális mechanizmus támogatja az egyéb vizsgálatokban megfigyelt széles spektrumú antimikrobiális tulajdonságokat, ahol a tea polifenolokról kimutatták, hogy gátolják az influenza vírust [48,49], Vibrio cholerae [50], Staphylococcus aureus [51], Campylobacter jejuni, C. coli [52 ] és mások [15].

Yamazaki és mtsai. folytatta azt a javaslatot, hogy a vízalapú tealevél-kivonatok helyi alkalmazásával a tealevelek vízben történő forralása megfelelő lehet a hasznos antichlamydialis tulajdonságok eléréséhez. Ez a megfigyelés a megfigyelt koncentrációkon alapult, amelyek szükségesek voltak a gátló hatások eléréséhez. Ennek a vizsgálatnak az eredményei a C. trachomatis teljes gátlását jelezték 0,4 mg/ml vagy annál nagyobb Polyphenon 70S kivonat koncentrációk esetén. Ez a teakivonat egy sor teapolifenolt tartalmazott: epigallocatechin, epicatechin, epigallocatechin gallate, epicatechin gallate és gallocatechin gallate. Az uralkodó alkotóelem az epigallocatechin-gallát (EGCg), amelyről úgy gondolják, hogy a megfigyelt antimikrobiális hatások fő hozzájárulása [15]. Javasolták, hogy egyszerű extrakciós eljárással 2,1–2,4 mg/ml EGCg-koncentrációt lehetne előállítani, amely elég magas lehet ahhoz, hogy fertőzött régiók mosására használják antiklamidiális aktivitást [15].

3.1.2. Luteolin - fokozott celluláris apoptózis

3.1.3. Baicalin - továbbfejlesztett immundetektálás

3.1.4. Polifenolok - antichlamydialis aktivitás és polifenol szerkezete

A természetes vagy természetes alapú polifenolok és szintetikus származékok átlagos gátlási százalékai a C. pneumoniae ellen 50 μM koncentrációban (n = 4 vagy annál nagyobb). Az aktivitás kategóriái a következők: erősen aktív (fekete sáv) = 85% –100% gátlás a DMSO-kontrollokhoz képest; aktív (csíkos rúd) = 50% –84%; közepesen aktív (fekete pontozott sáv) = 30% –49%; inaktív (fehér sáv) = 4. ábra A – D), amely 5 perc elteltével nem mutatott látható változásokat az EB-kben. 10 perc elteltével azonban a kezelt EB-k deformálódtak és részlegesen szétestek (4. D ábra) [11]. A C. trachomatis EB-k visszafordíthatatlan deaktiválása, a megfigyelt sejtrepedéssel és széteséssel kombinálva 10 perc múlva arra utal, hogy ezek a lipidek a külső membránt érintve és megbontva inaktiválják a baktériumokat. Ezt alátámasztja egy korábbi tanulmány, amely azt mutatja, hogy a linolsav megbontotta mind a vezikuláris szájgyulladás vírusának burkolatát, mind a Vero sejtek sejtmembránját [64].

A lipidvegyületeket tartalmazó specifikus antiklamidiális készítmények előállításának lehetősége alátámasztására számos monokaprint tartalmazó gyógyszerkészítményt már kifejlesztettek, és bebizonyosodott, hogy hatékony inaktivátorok a C. trachomatis, a HSV-2 és az emberi immunhiányos vírus in vitro [11 ]. Az ilyen lipidvegyületek nagymértékű alkalmazhatóságának összehasonlításaként a nonoxynol-9 mosószert széles körben tanulmányozták és alkalmazták a nemi úton terjedő betegségek megelőzésére szolgáló készítményeknél is, bár ismert, hogy sejtkultúrákban mérgező és a nyálkahártya szöveteit irritálja. gyakori alkalmazás [11]. A monokaprinról azonban kimutatták, hogy nagyobb gátló hatása van a klamidia ellen, és alacsony koncentrációjú in vivo a releváns koncentrációknál [11].

3.2.2. Szintetikus lipidek - a membrán megbomlása

A lipidek antimikrobiális aktivitásával kapcsolatos különféle tanulmányok széles spektrumú antimikrobiális tulajdonságok általános témáját javasolják [66], valamint egyes vegyületek specifikusabb antichlamydialis aktivitását [11, 17]. Az antiklamidiális aktivitás magas szintje, alacsony szintű gazdasejt-toxicitással és mindkét lipidvizsgálat biológiai szempontból releváns koncentrációjával együtt azt sugallja, hogy mind a természetes, mind a szintetikus lipidvegyületek megfelelőek lehetnek specifikus antichlamydialis készítményekben történő alkalmazásra.

3.3. Peptidek

A természetes vegyületek egyik fennmaradó csoportja, amelyet közvetlen összefüggésben vizsgáltak antiklamidiális tulajdonságokkal, a peptidek. A peptidek az aminosav monomerek rövid láncai, amelyeket peptid (amid) kötések kötnek össze [67]. A növényekben és állatokban egyaránt sokféle peptid létezik, és köztudottan széles spektrumú antimikrobiális aktivitást mutatnak [67]. Számos peptid antimikrobiális hatásának elsődleges módja a membrán megszakadása [67], amely összhangban áll az egyetlen rendelkezésre álló antichlamydial peptid-vizsgálattal.

Cecropin-peptidek - a membrán megbomlása

A mikrobicid készítményekkel kapcsolatban e vizsgálat in vitro eredményei azt mutatják, hogy mindkét antimikrobiális peptid, a D2A21 és a D4E1, hatékony mikrobicid az in vivo elérhető koncentrációkban. Ezeknek a peptideknek az aktivitása azonban érzékeny a pH-viszonyokra, amelyeket a gélkészítménybe való beépítésükön enyhíthetnek vagy nem [12]. További gond, hogy a 2% D2A21-t tartalmazó gélkészítmény jelentős citotoxicitást mutatott a McCoy sejtekkel szemben az in vitro C. trachomatis vizsgálatok során [12]. Általánosságban azonban kimutatták, hogy a cecropinek minimális citotoxicitást mutatnak az emlős sejtekkel szemben [68,69], és ezért további vizsgálatokat kell végezni ezen termékek emberi hatásosságával és citotoxicitásával kapcsolatban.

Bár jelenleg csak az antichlamydialis peptidekről szóló tanulmány áll rendelkezésre, a peptidek antimikrobiális aktivitásáról szóló átfogó szakirodalom támogatja a cecropin peptidek és a chlamydia esetében megfigyelt membránmegszakítási folyamatot [69], és valószínűnek tűnik, hogy más, antichlamydialis aktivitást mutató peptidek is növényekben, rovarokban vagy állatokban léteznek.

4. Perspektívák

A jelen cikkben áttekintett egyedi természetes vegyületek viszonylag kis számának figyelembevételével is felvethető, hogy mind a klamidiális fertőző elemi testek (EB), mind a reproduktív hálós testek (RB) közvetlen és közvetett megcélzása egyaránt lehetséges. A bakteriális sejtmembránokat megcélzó és megbontó vegyületek és a baktérium virulencia mechanizmusait semlegesítő vegyületek kombinálásával, miközben támogatják a gazdaszervezet immunválaszait, lehetővé kell tenni a fertőző baktériumok teljes semlegesítését. Ez a fajta többcélú megközelítés, amely a szokásos többgyógyszeres kemoterápiában is elterjedt, szükség esetén hosszabb kezelési periódusokat tesz lehetővé, elkerülve egy adott kórokozó alkalmazkodási képességét és a kezeléssel szembeni ellenálló képesség kialakulását, ezáltal megkönnyítve a krónikus betegségeket.

A trachoma kezelése és megelőzése szempontjából fontos figyelembe venni azt a tényezőt, hogy a C. trachomatis gyakran szexuálisan terjedő [9] és gyakran nem észlelhető patogén baktériumok [12]. A magas fertőzési arány és az anyától a csecsemőig terjedő magas arány [14] egyértelműen az új okuláris trachoma fertőzések fő forrása a gyermekeknél. Még akkor is, ha a betegség nem hamar megjelenik a születés után, ismert, hogy a C. trachomatis nagyrészt szunnyadó maradhat, és hosszú évek alatt lassan megnyilvánulhat [4], különösen akkor, ha a gazda immunrendszerét más tényezők veszélyeztetik. A szem- és hüvelyi klamidiális fertőzések tanulmányozását és kezelését közös célnak kell tekinteni, és ez még inkább felveti e betegségek felszámolásának fontosságát és előnyeit. Az egyik betegség kezelésének fejlesztése jelentősen hozzájárul a másik kezelésének előrehaladásához. A trachoma, a vakság leggyakoribb oka a világon, valamint a nemi szervek chlamydialis fertőzéseinek kezelése, a leggyakoribb nemi úton terjedő bakteriális kórokozó, jelentős eredmény lenne mind az orvostudomány, mind az emberi egészség területén.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők szeretnék elismerni a Szingapúri Nemzeti Kutatási Alapítvány, a Szingapúri Országos Orvosi Kutatási Tanács és a Nanyang Műszaki Egyetem támogatását. Ezt a munkát az NRF Research Fellowship NRF – NRFF2011-01 (NJC-nek) és az Országos Orvosi Kutatási Tanács NMRC/CBRG/0005/2012 (NJC) támogatásával finanszírozták. Az MGP SINGA ösztöndíjban részesül.

Szerző közreműködései

Az MGP és az NJC kezdeményezte és tervezte a vizsgálatot. Az MGP összegyűjtötte az irodalmat és elkészítette a kéziratot. Az NJC kritikus észrevételeket adott a kézirat átdolgozásához. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a kézirat végleges változatát.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.