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.

Еще

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

The antimicrobial activity of ethanolic extracts derived from the fruits of wild and cultivated carrots against clinical isolates of gram-positive and gram-negative bacteria

In this study, we evaluated the in vitro antimicrobial activity of ethanolic extracts from the fruits of Daucus carota subsp. carota (wild carrot) and Daucus carota subsp. sativus (cultivated carrot) against five clinically significant bacterial strains: Acinetobacter sp. 12/19, Escherichia coli 83, Streptococcus pneumoniae UEV, Staphylococcus aureus MP1989, and Enterococcus faecalis 26. The antimicrobial activity was determined using the serial dilution method, followed by the establishment of the minimum inhibitory concentration (MIC₅₀) that caused 50% inhibition of the growth of the tested cultures. The results demonstrated a pronounced antimicrobial activity of the tested extracts against all tested strains. The ethanolic extract from D. carota subsp. carota fruits showed higher antimicrobial activity compared to the extract from D. carota subsp. sativus. Specifically, against Acinetobacter sp. 12/19, the extract from wild carrot fruits exhibited a bacteriostatic effect at concentrations starting from 2.0 μg/mL. Against E. coli 83, both extracts demonstrated comparable antibacterial activity, with an MIC₅₀ at the level of 2.0 μg/mL (growth inhibition was 59% relative to the control). However, the minimal bactericidal concentration (MBC) for both extracts was determined as 135 μg/mL, indicating a less pronounced bactericidal effect compared to ceftriaxone, which was used as a reference drug. Against S. pneumoniae UEV, both extracts showed comparable levels of growth suppression across the entire range of tested concentrations, with the percentage of inhibition ranging from 86% (at low concentration) to 93% (at high concentration). Against S. aureus MP1989, both extracts demonstrated bacteriostatic activity in the concentration range of 2.0- 135 μg/mL, with a percentage of inhibition from 32.8% to 95.7% for the D. carota subsp. carota extract and from 49.9% to 92.8% for the D. carota subsp. sativus extract. Against E. faecalis 26, the tested extracts were inferior in activity to ceftriaxone, but exhibited a pronounced bacteriostatic effect, with a percentage of inhibition from 69.0% to 96% in the concentration range of 8.0-67.0 μg/mL. The obtained results indicate the promise of further study of the phytochemical composition and antimicrobial potential of Daucus carota fruit extracts for the development of new antimicrobial agents.

Еще

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]

Тест-культура S.pneumoniae UEV S. aureus MP 1989 Acinetobacter sp. 12/19 Escherichia coli 83 E. faecalis spp. экстракт плодов моркови посевной, мкг/мл
МПК50-55 мкг/мл - 2.0 ± 1.0 16.0 ± 1.25 2.0 ± 0.13 2.0± 0.23 МБК90-100 мкг/мл 8.0 ±1.11 67.0 ± 0.67 - 135.0 ± 1.14 67.0 ± 1.90 экстракт плодов моркови дикой, мкг/мл

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.