Антимикробная активность спиртовых экстрактов из плодов моркови дикой и моркови посевной в отношении клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий
Автор: Утяганова Е.В., Юртаева Е.А., Сигарева С.С., Сергеева Е.О., Степаненко И.С., Луценко А.В.
Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio
Рубрика: Микробиология
Статья в выпуске: 1, 2025 года.
Бесплатный доступ
Проведена оценка in vitro антимикробной активности этанольных экстрактов плодов Daucus carota subsp. carota (морковь дикая) и Daucus carota subsp. sativus (морковь посевная) в отношении 5 клинически значимых штаммов бактерий: Acinetobacter sp. 12/19, Escherichia coli 83, Streptococcus pneumoniae UEV, Staphylococcus aureus MP1989 и Enterococcus faecalis 26. Антимикробную активность определяли методом серийных разведений с последующим установлением минимальной подавляющей концентрации (МПК₅₀), вызывающей 50% ингибирование роста исследуемых культур. Результаты продемонстрировали выраженную антимикробную активность исследуемых экстрактов. Этанольный экстракт плодов моркови дикой показал более высокую антимикробную активность по сравнению с экстрактом моркови посевной. В частности, в отношении Acinetobacter sp. 12/19 экстракт из плодов моркови дикой проявил бактериостатическое действие при концентрациях, начиная с 2.0 мкг/мл. В отношении E. coli 83 оба экстракта продемонстрировали сопоставимую антибактериальную активность, с МПК₅₀ на уровне 2.0 мкг/мл. В отношении S. pneumoniae UEV оба экстракта демонстрировали сопоставимый уровень подавления роста во всем диапазоне исследованных концентраций, при этом процент ингибирования варьировал от 86 (при низкой концентрации) до 93% (при высокой концентрации). В отношении S. aureus MP1989 оба экстракта проявили бактериостатическую активность в диапазоне концентраций 2.0-135 мкг/мл, с процентом ингибирования от 32.8 до 95.7% для экстракта D. carota subsp. carota и от 49.9 до 92.8% для экстракта D. carota subsp. sativus. В отношении E. faecalis 26 исследуемые экстракты уступали по активности цефтриаксону, однако проявили выраженное бактериостатическое действие, с процентом ингибирования от 69.0 до 96% в диапазоне концентраций 8.0-67.0 мкг/мл. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения фитохимического состава и антимикробного потенциала экстрактов плодов Daucus carota с целью разработки новых антимикробных средств.
Антимикробная активность, спиртовые экстракты, морковь дикая, морковь посевная, мпк
Короткий адрес: https://sciup.org/147251164
IDR: 147251164 | УДК: 579.61 | DOI: 10.17072/1994-9952-2025-1-49-58
Текст научной статьи Антимикробная активность спиртовых экстрактов из плодов моркови дикой и моркови посевной в отношении клинических штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий
Устойчивость к антимикробным препаратам (АМП) – одна из наиболее серьезных проблем здравоохранения XXI в. [World Health Organization, 2019]. Она угрожает эффективности лечения инфекционных заболеваний, приводит к увеличению заболеваемости, смертности и затрат на здравоохранение [Савченко, 2020].
Особую опасность представляют грамотрицательные бактерии, такие как Acinetobacter spp., Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa , а также грамположительные микроорганизмы, включая Staphylococcus aureus и Enterococcus faecalis , в силу их способности быстро приобретать и распространять гены резистентности [Hiltunen et al., 2017]. Многие из перечисленных микроорганизмов относятся к группе ESCAPE-патогенов ( Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae , Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp . ), выделенной ВОЗ как приоритетные патогены, требующие разработки новых антибиотиков в связи с их высокой резистентностью и клинической значимостью [World Health Organization, 2017].
В Российской Федерации, как и во всем мире, наблюдается высокий уровень распространенности условно-патогенных бактерий, устойчивых к АМП. По данным Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения (Росздравнадзора), в 2022 г. в структуре госпитальных инфекций лидировали инфекции дыхательных путей (35.2%), затем следовали инфекции мочевыводящих путей (21.3%), хирургического профиля (18.7%) и инфекции кровотока (12.5%) [Karkman et al., 2018]. Среди возбудителей этих инфекций значительную долю составляли Acinetobacter spp., E. coli , S. pneumoniae , S. aureus и E. faecalis , причем многие из них проявляли мультирезистентность к широкому спектру антибиотиков [Wang et al., 2017]. Например, согласно данным многоцентрового исследования «MARA», проведенного в 18 городах России, уровень резистентности K. pneumoniae к цефалоспоринам III поколения составил 47.6%, а к фторхинолонам – 51.2% [Виноградова и др., 2013]. Среди E. coli , выделенных от пациентов с внеболь-ничной пневмонией, устойчивость к амоксициллину/клавуланату достигала 68.9%, а к ко-тримоксазолу – 42.3% [Martinez, 2014]. Высокой остается частота метициллин-резистентных штаммов S. aureus (MRSA), которая варьирует от 20 до 50% в различных регионах страны [Землянко, Рогоза, Журавлева, 2018]. Распространение устойчивости к АМП среди патогенных микроорганизмов приняло угрожающие масштабы. Возникновение и распространение резистентных штаммов – это естественный эволюционный процесс, однако нерациональное использование антибиотиков в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве значительно ускорило этот процесс, превратив его в одну из наиболее серьезных проблем здравоохранения XXI в. [Hiltunen еt al., 2017]. Последствия антибиотикорезистентности ощутимы уже сегодня:
лечение инфекционных заболеваний становится все более сложным и дорогостоящим, растет число летальных исходов, а экономический ущерб, наносимый этой проблемой, исчисляется миллиардами долларов ежегодно [World Health Organization, 2021]. В связи с этим поиск новых эффективных антимикробных препаратов является приоритетной задачей. Особенно перспективным направлением представляется разработка АМП на основе растительного сырья [Newman et Cragg, 2020]. В частности, плоды дикой моркови ( Daucus carota subsp. carota ) и ее культивируемого подвида, плодов посевной моркови ( Daucus carota subsp. sativus ), традиционно используются в народной медицине благодаря своим антимикробным свойствам [Rokbeni et al., 2013]. Исследования химического состава экстрактов плодов дикой и посевной моркови ( Daucus carota subsp . carota и D. carota subsp . sativus соответственно) выявили наличие широкого спектра биологически активных веществ, включая коричные кислоты, флавоноиды, фенолокислоты и кумарины [Орловская, 2011]. Среди идентифицированных компонентов в полученных экстрактах преобладает галловая кислота (13.51%), обладающая выраженными антимикробными свойствами против широкого спектра грамположительных и грамотрицательных бактерий, включая устойчивые к антибиотикам штаммы [Yang et al., 2010; Орловская, 2011; Jia et al., 2014]. Растения синтезируют широкий спектр биологически активных соединений, обладающих антимикробным действием, таких как алкалоиды, флавоноиды, терпеноиды, кумарины и др. Эти соединения зачастую демонстрируют меньшую токсичность по сравнению с синтетическими антибиотиками, лучшее сродство к организму человека, а также способность преодолевать механизмы резистентности, выработанные бактериями к существующим препаратам [Cowan, 1999; Breitmaier, 2006; Wagner, Ulrich-Merzenich, 2009]. Кроме того, использование растительного сырья открывает возможности для создания новых лекарственных форм и более экономически выгодных методов производства АМП [Harvey, 2008].
Целью данного исследования являлась оценка in vitro антимикробной активности этанольных экстрактов плодов моркови дикой ( D. carota subsp. carota ) и моркови посевной ( D. carota subsp. sativus ) в отношении ряда клинически значимых бактериальных штаммов, а также сравнение их эффективности.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования являлись спиртовые экстракты из плодов моркови посевной и моркови дикой ( Daucus carota L), выращенной в ботаническом саду Пятигорского медико-фармацевтического института – филиала ВолгГМУ Минздрава России. Спиртоводное извлечение из плодов моркови дикой и моркови посевной получали методом перколяции в соотношении сырья и экстрагента 1:1. В качестве экстрагента использовали 70% этиловый спирт.
Экстракция в перколяторе длилась 24 ч до тех пор, пока вытекающий перколят не обесцвечивался. Затем полученную вытяжку упаривали под вакуумом при температуре 50–60℃ и разряжении 600– 650 мм рт. ст. до требуемой консистенции. В качестве препарата сравнения использовали антибиотик цефтриаксон.
Для исследования антибактериальной активности экстрактов использовали клинические штаммы: Acinetobacter sp. 12/19 , Escherichia coli 83, выделенные из кишечника больных, Staphylococcus aureus MP 1989 и Streptococcus pneumonia UEV, выделенные из верхних дыхательных путей, Enterococcus faecalis 26, выделенный из мочи. Клинические штаммы любезно предоставлены авторам сотрудниками ФГБУ «Научно-исследовательский институт по изучению лепры» Минздрава России (с 01.04.2022 реорганизован в форме присоединения к ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России).
Антимикробную активность полученных экстрактов определяли методом серийных разведений в бульоне [EUCAST, 2019 et 2021]. Для оценки чувствительности тест-штаммов использовался бульон Мюллера-Хинтона (МХБ) и агар Мюллера-Хинтона (МХА) (HiMedia Laboratories Pvt. Limited, Индия). Антимикробную активность исследуемых соединений определяли методом серийных разведений в бульоне (макрометод) в соответствии с рекомендациями [МУК 2004; ISO 2006; EUCAST]. Для этого в пробирки с 0.5 мл МХБ вносили по 0.5 мл растворов исследуемых соединений с двукратным уменьшением концентрации в каждой последующей пробирке, создавая ряд десяти разведений. Контролем служила пробирка с 0.5 мл МХБ без исследуемого соединения. В каждую пробирку, включая контрольную, добавляли 0.5 мл стандартизированной микробной суспензии (5×105 КОЕ/мл, соответствующей 0.5 по стандарту McFarland после 100-кратного разведения). После инкубации при 37°C в течение 16–24 ч (в зависимости от микроорганизма) оценивали наличие видимого роста бактерий в каждой пробирке в сравнении с отрицательным контролем (пробирка с инокулятом, хранившаяся при 4°C). На втором этапе проводили пересев с жидкой среды на плотную среду МХА и проводили подсчет выросших колоний. На основании полученных результатов рассчитывали минимальную подавляющую концентрацию соединений – МПК50 (т. е. концентрацию, при которой подавлялось 50% колоний относительно контроля) и МБК90-100 (концентрацию, при которой подавлялось 90% и более колоний). Диапазон концентраций изучаемых экстрактов для оценки антимикробной активности составлял в процентах: 1.4; 0.7; 0.35; 0.175; 0.09; 0.044; 0.022. С целью унификации и последующего сопоставления диапазонов концентраций контрольного антибиотика (цефтриаксона) и исследуемых экстрактов был произведен пересчет концентраций последних в эквиваленте галловой кислоты, которая была идентифицирована как наиболее распространенное фенольное соединение в составе экстрактов. Контрольные эксперименты показали, что используемый рас- творитель (спирт и ДМСО) не оказывал статистически значимого влияния на рост использованных микроорганизмов, исключая его как фактор, ответственный за наблюдаемое отсутствие или подавление роста. Эксперимент проводили в шести повторностях. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы «BioStat2009» (Analist Soft Ins., США).
Чувствительность тест-штаммов к антибактериальным препаратам с целью определения препарата сравнения определяли диско-диффузионным методом [Определение …, 2018]. Учет результатов вели по диаметру зон задержки роста культуры в соответствии со стандартами производителя дисков (ООО «НИЦФ» Санкт-Петербург, РФ).
Результаты и их обсуждение
При изучении резистентности исследуемых клинических изолятов в отношении антимикробных препаратов были получены следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1
Чувствительность бактериальных штаммов к антибиотикам [Sensitivity of bacterial strains to antibiotics]
Антибиотики |
S.pneumoniae UEV |
S. aureus MP 1989 |
Acinetobacter sp. 12/19 |
Escherichia coli 83 |
Бензилпенициллин (10 ЕД) |
I |
I |
R |
S |
Ампициллин (10 мкг) |
R |
R |
S |
R |
Стрептомицин (300мкг) |
S |
R |
I |
I |
Гентамицин (120 мкг) |
R |
R |
R |
R |
Ванкомицин (30мкг) |
R |
S |
I |
I |
Ципрофлоксацин (5мкг) |
R |
R |
I |
S |
Норфлоксацин (10мкг) |
I |
I |
R |
R |
Левофлоксацин (5мкг) |
R |
R |
I |
R |
Цефтриаксон (30 мкг) |
S |
S |
S |
S |
Азитромицин (15 мкг) |
I |
R |
R |
I |
Доксициклин (30 мкг) |
S |
R |
S |
R |
Левомицетин (30 мкг) |
R |
S |
R |
R |
Эритромицин (15мкг) |
S |
I |
I |
I |
Примечание: R – резистентные; I – чувствительные при повышенной экспозиции; S – чувствительные.
В качестве препарата сравнения был выбран цефтриаксон, т. к. все выбранные нами для работы тест-культуры бактерий оказались чувствительными к данному антибиотику.
При изучении активности исследуемых экстрактов методом серийных разведений в отношении бактерий рода Acinetobacter sp. 12/19 были получены следующие результаты (табл. 2).
Таблица 2
Количество колоний Acinetobacter sp. 12/19, выросших на плотной питательной среде (Мюллера-Хинтона агар)
[The number of Acinetobacter sp. 12/19 colonies grown on solid nutrient medium (Mueller-Hinton agar)]
Соединения |
Концентрация экстракта, мкг/мл |
||||||
135.1 \ |
67.6 \ |
33.77 \ |
16.88 \ |
8.44 \ |
4.22 \ |
2.11 |
|
Количество колоний |
|||||||
Экстракт плодов моркови посевной |
700.6 ± 1.34 *** |
1091.2 ± 1.86 *** |
1106.0 ± 1.34*** |
1181.0 ± 0.89*** |
1302.4 ± 1.52*** |
1345.8 ± 1.72*** |
1646.8 ± 1.86*** |
Экстракт плодов моркови дикой |
474.0 ± 3.74 ***### |
520.6 ± 1.34***## |
687.0 ± 2.0***## |
713.4 ± 2.55***## |
782.4 ± 1.02***## |
843.2 ± 1.86***## |
850.8 ± 2.20***## |
Концентрация цефтриаксона, мкг/мл |
|||||||
128.0 \ |
64.0 \ |
32.0 \ |
16.0 \ |
8.0 \ |
4.0 \ |
2.0 |
|
Цефтриаксон |
Количество колоний |
||||||
802.8 ± 2.55*** |
866.6 ± 1.51*** |
933.6 ± 1.51*** |
1112.0 ± 0.55*** |
1151.6 ± 0.55*** |
1166.0 ± 0.89*** |
1324.4 ± 1.52*** |
|
Контроль |
2523 ± 4.23 |
Примечание: *** – p<0.001; ** – p<0.01; * – p<0.05 относительно отрицательного контроля. Статистически значимые различия между экстрактом плодов моркови дикой и экстрактом плодов моркови посевной: ### – p<0.001; ## – p<0.01; # – p<0.05.
Наблюдалась зависимость между концентрацией экстрактов моркови и количеством колоний Acineto-bacter sp. 12/19: с уменьшением концентрации увеличивалось число колоний. Это свидетельствует об антибактериальной активности обоих экстрактов в отношении данного микроорганизма. При сравнении экстрактов между собой выявлены статистически значимые различия (p <0.001 и 0.01). Экстракт моркови дикой продемонстрировал более высокую, статистически значимую антибактериальную активность (p <0.001 и 0.01), чем экстракт моркови посевной, во всех исследованных концентрациях. Например, при концентрации 2 мкг/мл экстракт моркови дикой допускал рост 850.0 ± 2.20 колоний, тогда как экстракт моркови посевной – 1646.8 ± 1.86 колоний.
Цефтриаксон, использованный в качестве контрольного антибиотика, также продемонстрировал антибактериальную активность. Однако даже в максимальной исследованной концентрации (128.0 мкг/мл) он не полностью ингибировал рост Acinetobacter sp. 12/19. Максимальный процент подавления роста среди всех исследованных образцов был отмечен для экстракта моркови дикой при концентрации 135.1 мкг/мл. В отношении тест-штамма Escherichia coli 83 при пересеве с жидкой среды (МХБ) на плотную среду были получены следующие результаты (табл. 3).
Таблица 3
Количество колоний Escherichia coli 83 , выросших на плотной питательной среде (Мюллера-Хинтона агар)
[The number of Escherichia coli 83 colonies grown on solid nutrient medium (Mueller-Hinton agar)]
Соединения |
Концентрация экстракта, мкг/мл |
||||||
135.1 1 |
67.6 1 |
33.77 1 |
16.88 \ |
8.44 \ |
4.22 \ |
2.11 |
|
Экстракт плодов моркови посевной |
Количество колоний |
||||||
334.2 ± 1.64*** |
777.8 ± 1.27*** |
927.0 ± 1.79*** |
1010.4 ± 0.94*** |
1156.6 ± 1.30*** |
1212.2 ± 1.74*** |
1264.0 ± 2.65*** |
|
Экстракт плодов моркови дикой |
280.6 ± 12.97*** |
483.0 ± 34.41***# |
840.2 ± 14.05*** |
893.8 ± 14.98*** |
1098.8 ± 9.02*** |
1199.6 ± 4.48*** |
1248.2 ± 10.85*** |
Концентрация цефтриаксона, мкг/мл |
|||||||
128.0 \ |
64.0 \ |
32.0 \ |
16.0 \ |
8.0 \ |
4.0 |
2.0 |
|
Цефтриаксон |
Количество колоний |
||||||
129.4 ± 2.20*** |
298.6 ± 3.54*** |
351.6 ± 12.63*** |
372.2 ± 3.54*** |
379.8 ± 8.80*** |
381.2 ± 3.35*** |
561.8 ± 4.74*** |
|
Контроль |
3076 ± 3.2 |
Примечание: *** – p<0.001; ** – p<0.01; * – p<0.05 относительно отрицательного контроля. Статистически значимые различия между экстрактом плодов моркови дикой и экстрактом плодов моркови посевной: ### – p<0.001; ## – p<0.01; # – p<0.05.
Обнаружена корреляция между концентрацией экстрактов моркови и количеством колоний E. coli 83: снижение концентрации приводило к увеличению числа колоний. Это свидетельствует о дозозависимом антибактериальном эффекте обоих экстрактов. Экстракты моркови дикой и посевной продемонстрировали сравнимую антибактериальную активность против E. coli 83. Подавление роста при концентрации 135.1 мкг/мл составило 90.8% и 89.1% соответственно. Различия в количестве колоний при одинаковых концентрациях экстрактов незначительны и могут быть обусловлены естественной вариабельностью эксперимента.
Цефтриаксон, использованный в качестве контрольного антибиотика, проявил высокую антибактериальную активность против E. coli 83 даже в низких концентрациях (2–8 мкг/мл), с максимальным подавлением роста 95.7%. Однако при концентрации 16 мкг/мл и выше наблюдалось плато, что может свидетельствовать о наличии у данного штамма E. coli определенной степени устойчивости к цефтриаксону.
Активность исследуемых экстрактов в отношении грамположительных кокков представлена в табл. 4, 5 и 6.
Экстракты моркови продемонстрировали высокую антибактериальную активность в отношении S. pneumoniae UEV. Количество колоний оставалось относительно стабильным во всем диапазоне исследованных концентраций (от 135.1 до 2.11 мкг/мл), не превышая 143.2 ± 1.48 даже при минимальной исследованной концентрации экстракта (2.0 мкг/мл).
Экстракты моркови дикой и посевной показали практически одинаковый уровень антибактериальной активности, что подтверждается отсутствием статистически значимых различий между ними в большинстве концентраций.
Цефтриаксон, использованный в качестве контрольного препарата, проявил выраженную бактерицидную и бактериостатическую активность. В концентрации 128.0 мкг/мл цефтриаксон полностью подавлял рост S. pneumoniae UEV. В более низких концентрациях (64.0 мкг/мл и ниже) наблюдалось значительное снижение количества колоний.
Экстракты моркови продемонстрировали дозозависимую антибактериальную активность: с уменьшением концентрации экстрактов наблюдался закономерный рост количества колоний S. aureus MP 1989.
Таблица 4
Количество колоний S. pneumoniae UEV , выросших на плотной питательной среде (Мюллера-Хинтона агар)
[The number of S. pneumoniae UEV colonies grown on solid nutrient medium (Mueller-Hinton agar)]
Соединения |
Концентрация экстракта, мкг/мл |
||||||
135.1 1 |
67.6 1 |
33.77 1 |
16.88 1 |
8.44 1 |
4.22 \ |
2.11 |
|
Экстракт плодов моркови посевной |
Количество колоний |
||||||
72.6 ± 1.7 *** |
74.2± 0.58 *** |
78.8 ± 0.75 *** |
80.8 ± 0.75*** |
97.4 ± 0.55*** |
106.6 ± 0.89*** |
114.8 ± 1.2*** |
|
Экстракт плодов моркови дикой |
87.0 ± 0.84*** |
94.6 ± 0.89*** |
102.6 ± 1.33*** |
112.6 ± 0.89*** |
135.0 ± 1.41*** |
137.6 ± 0.89*** |
143.2 ± 1.48*** |
Концентрация цефтриаксона, мкг/мл |
|||||||
128.0 \ |
64.0 \ |
32.0 \ |
16.0 \ |
8.0 \ |
4.0 1 |
2.0 |
|
Цефтриаксон |
Количество колоний |
||||||
0 |
2.2 ± 0.75*** |
4.0 ± 0.55*** |
4.4 ± 0.55*** |
4.6 ± 0.55*** |
34.6 ± 1.51*** |
24.8 ± 0.75*** |
|
Контроль |
1026 ± 0.5 |
Примечание: *** – p<0.001; ** – p<0.01; * – p<0.05 относительно отрицательного контроля. Статистически значимые различия между экстрактом плодов моркови дикой и экстрактом плодов моркови посевной: ### – p<0.001; ## – p<0.01; # – p<0.05.
Таблица 5
Количество колоний S. aureus MP 1989 , выросших на плотной питательной среде (Мюллера-Хинтона агар)
[The number of S. aureus MP 1989 colonies grown on solid nutrient medium (Mueller-Hinton agar)]
Соединения |
Концентрация экстракта, мкг/мл |
||||||
135.1 |
67.6 |
33.77 |
16.88 |
8.44 |
4.22 |
2.11 |
|
Экстракт плодов моркови посевной |
Количество колоний |
||||||
103.4± 0.36*** |
161.0± 0.62*** |
237.1± 0.64*** |
329.0± 0.59*** |
484.5± 0.43*** |
524.0± 0.69*** |
718.3± 1.15*** |
|
Экстракт плодов моркови дикой |
62.0± 0.67***# |
68.5± 0.52***## |
135.2± 1.20***## |
165.7± 0.12***## |
256.2± 0.64***## |
259.8± 0.84***## |
963.4± 1.19*** |
Концентрация цефтриаксона, мкг/мл |
|||||||
128.0 \ |
64.0 \ |
32.0 \ |
16.0 \ |
8.0 \ |
4.0 \ |
2.0 |
|
Цефтриаксон |
Количество колоний |
||||||
0 |
0 |
0 |
3.4 ± 0.01*** |
4.0 ± 0.06*** |
12.1± 0.18*** |
31.1± 0.24*** |
|
Контроль |
1434 ± 3.89 |
Примечание: *** – p<0.001; ** – p<0.01; * – p<0.05 относительно отрицательного контроля. Статистически значимые различия между экстрактом плодов моркови дикой и экстрактом плодов моркови посевной: ### – p<0.001; ## – p<0.01; # – p<0.05.
Экстракт плодов моркови дикой статистически достоверно (p<0.01) был более эффективным в средних концентрациях (от 67.6 мкг/мл до 4.0 мкг/мл), подавляя рост S. aureus MP 1989 активнее, чем экстракт плодов моркови посевной.
Однако при концентрации 2.0 мкг/мл наблюдалось резкое снижение антибактериальной активности экстракта плодов моркови дикой (963.0 ± 1.19 колоний) по сравнению с экстрактом моркови посевной (718.0 ± 1.15 колоний).
Цефтриаксон, использованный в качестве контрольного антибиотика, продемонстрировал высокую антибактериальную активность против S. aureus MP 1989, полностью подавляя рост бактерий в концентрациях от 32.0 до 128.0 мкг/мл.
Экстракты моркови оказали дозозависимое ингибирующее действие на рост E. faecalis : с понижением концентрации экстрактов отмечалось увеличение числа колоний.
Экстракты моркови дикой и посевной продемонстрировали сравнимую антибактериальную активность против E. faecalis, за исключением самой большой из исследованных концентраций 135.1 мкг/мл, где экстракт плодов моркови дикой был статистически достоверно (p<0.01) лучше экстракта из плодов моркови посевной.
Таблица 6
Количество колоний E. faecalis 26 на плотной питательной среде (Мюллера-Хинтона агар) [The number of E. faecalis 26 colonies grown on solid nutrient medium (Mueller-Hinton agar)]
Соединения |
Концентрация экстракта, мкг/мл |
||||||
135.1 |
67.6 |
33.77 |
16.88 |
8.44 |
4.22 |
2.11 |
|
Экстракт плодов моркови посевной |
Количество колоний |
||||||
132.2 ± 0.64 *** |
157.0± 1.25 *** |
334.2± 1.39 *** |
429.0± 0.78 *** |
484.3± 1.27 *** |
629.2± 0.99 *** |
818.8± 0.38 *** |
|
Экстракт плодов моркови дикой |
75.3± 1.18 ***## |
233.4± 1.31 *** |
471.6± 0.96 *** |
468.8± 0.84 *** |
572.0± 0.82 *** |
718.1± 0.93 *** |
768.5± 1.25 *** |
Концентрация цефтриаксона, мкг/мл |
|||||||
Цефтриаксон |
128.0 \ |
64.0 \ |
32.0 \ |
16.0 \ |
8.0 \ |
4.0 \ |
2.0 |
Количество колоний |
|||||||
0 |
0 |
34.4± 0.37 *** |
60.2± 0.42 *** |
62.1± 0.39 *** |
169.4± 1.02 *** |
196.6± 0.66 *** |
|
Контроль |
1850 ± 3.28 |
Примечание: *** – p<0.001; ** – p<0.01; * – p<0.05 относительно отрицательного контроля. Статистически значимые различия между экстрактом плодов моркови дикой и экстрактом плодов моркови посевной: ### – p<0.001; ## – p<0.01; # – p<0.05.
Максимальное подавление роста составило 96% для экстракта плодов моркови дикой и 92.8% – для экстракта плодов моркови посевной. Небольшие различия в числе колоний при одинаковых концентрациях могут быть обусловлены естественной вариабельностью экспериментальных условий. В отличие от экстрактов моркови, препарат сравнения цефтриаксон начинал подавлять рост E. faecalis только при более высоких концентрациях (64.0–128.0 мкг/мл). Это может указывать на пониженную чувствительность данного штамма E. faecalis к цефтриаксону.
Сравнение антимикробной активности экстрактов плодов моркови дикой и моркови посевной показало неоднозначные результаты. В целом, для большинства исследованных бактерий МПК и МБК экстрактов плодов дикой моркови были сопоставимы или незначительно выше, чем у экстрактов плодов моркови посевной. Однако в отдельных случаях наблюдались существенные различия. Таким образом, происхождение моркови (дикая или посевная) оказывает влияние на антимикробную активность её экстракта, но характер этого влияния не является однозначным и зависит от вида тестируемой бактерии.
В таблице 7 отражены данные, показывающие минимальную концентрацию, при которой подавляется рост 50 % колоний тестируемой культуры относительно контроля, а также концентрация, при которой подавляется как минимум 90 % колоний микроорганизмов на плотной питательной среде МХА.
Таблица 7
Минимальные подавляющие и минимальные бактерицидные концентрации экстрактов плодов моркови посевной и моркови дикой в отношении изученных клинических изолятов
[Minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations of cultivated and wild carrot fruit extracts against the studied clinical isolates]
МПК 50-55 мкг/мл |
- |
- |
2.0 ± 0.67 |
2.0 ± 0.98 |
2.0 ± 0.12 |
МБК 90-100 мкг/мл |
33.0 ±0,75 |
33.0 ± 0.60 |
- |
135.0 ± 1.85 |
67.0 ± 1.89 |
Заключение
Настоящее исследование было направлено на оценку in vitro антимикробной активности этанольных экстрактов из плодов моркови дикой (Daucus carota subsp. carota) и моркови посевной (Daucus carota subsp. sativus) в отношении ряда клинически значимых бактериальных штаммов. Полученные результаты продемонстрировали выраженную антимикробную активность обоих экстрактов против всех протестированных бактерий, что подтверждает наличие биоактивных соединений в составе моркови, обладающих антибактериальным потенциалом [Орловская, 2011; Newman, Cragg, 2020]. В целом экстракт из плодов моркови дикой показал несколько более высокую антимикробную активность по сравнению с экстрактом из моркови посевной, особенно в отношении Acinetobacter sp. 12/19 и S. aureus MP1989. Этот факт может быть связан с различиями в фитохимическом составе экстрактов, как предполагают Rokbeni и др. [2013], поскольку содержание биологически активных веществ в дикорастущих и культивируемых растениях может отличаться. Данное наблюдение подчеркивает важность изучения разнообразия растительного сырья для поиска новых антимикробных средств.
Оба экстракта проявили бактериостатическое действие в отношении всех исследованных штаммов, что подтверждается анализом МПК 50 (минимальная подавляющая концентрация) и МБК (минимальная бактерицидная концентрация). Заметна тенденция к более высокой чувствительности грамположитель-ных бактерий ( S. aureus MP1989 и E. faecalis 26) к действию экстрактов, что может быть связано с особенностями строения их клеточной стенки. Интересно отметить, что Acinetobacter sp.12/19 показал наименьшую чувствительность к исследуемым экстрактам, несмотря на их выраженную активность, полученную in vitro . Возможно, механизмы резистентности этого вида бактерий, часто встречающиеся в клинической практике, могут нивелировать действие экстрактов в более сложных биологических условиях [Hiltunen et al., 2017]. E. coli 83 показала сопоставимую чувствительность к обоим экстрактам, а S. pneumoniae UEV также продемонстрировал аналогичный уровень подавления роста при всех исследованных концентрациях.
В качестве референсного препарата был использован цефтриаксон, который, как и ожидалось, показал высокую антимикробную активность, особенно в отношении E. coli и S. pneumoniae . Однако интересно отметить, что оба экстракта в определенных концентрациях также демонстрировали выраженную антибактериальную активность в отношении этих микроорганизмов. При этом экстракты показали бактериостатический эффект, в то время как цефтриаксон как антибиотик широкого спектра действия оказывал и бактерицидный эффект. Это подчеркивает потенциал растительных экстрактов как источника антимикробных веществ, а их бактериостатическая активность является важным механизмом, снижающим бактериальную нагрузку [Cowan, 1999].
Значения МПК 50 и МБК 90-100 продемонстрировали вариабельность в зависимости от типа бактерий, хотя в целом значения были сопоставимы для обоих экстрактов. Стоит отметить, что МБК для обоих экстрактов была определена на уровне 135 мкг/мл, что указывает на то, что бактериостатический эффект является основным механизмом воздействия экстрактов на микроорганизмы.
Полученные данные о выраженной антимикробной активности экстрактов из плодов моркови дикой и посевной, позволяют заключить, что они представляют интерес как потенциальные источники для разработки новых антимикробных средств. Результаты также подчеркивают перспективность дальнейшего изучения фитохимического состава экстрактов, а также механизмов их действия на клеточном и молекулярном уровнях [Harvey, 2008; Wagner, Ulrich-Merzenich, 2009].
Данное исследование показало, что экстракты из плодов моркови дикой и посевной обладают выраженной in vitro антимикробной активностью, особенно в отношении грамположительных бактерий. Экстракт из плодов моркови дикой показал несколько более высокую антимикробную активность. Перспективным направлением дальнейших исследований является углубленное изучение фитохимического состава экстрактов и механизмов их действия, а также оценка их потенциала для разработки новых антимикробных средств на основе натурального сырья.