• Rezultati Niso Bili Najdeni

SINERGISTIČNA UPORABA ANTIBIOTIKOV IN BAKTERIOCINOV

In document MLEČNOKISLINSKIH BAKTERIJ PRI (Strani 23-27)

5 BOJ PROTI OKUŽBAM Z ANTIBIOTIKI IN ALTERNATIVE

5.2 SINERGISTIČNA UPORABA ANTIBIOTIKOV IN BAKTERIOCINOV

Na splošno bakteriocini kažejo močno aktivnost proti svojim tarčnim sevom in imajo potencial za samostojno uporabo v kliničnih aplikacijah, vendar pa se kombinacija bakteriocinov in že obstoječih antibiotikov vse pogosteje izpostavlja kot ključna strategija za soočenje z vedno bolj odpornimi patogeni. Takšen pristop se zdi še posebej obetaven za kombiniranje protimikrobnih učinkovin, ki imajo različne mehanizme delovanja in ciljajo na različna mesta tarčne celice (Zgheib in sod., 2020).

Uporaba antibiotikov, ki delujejo sinergistično z bakteriocini, lahko pospeši baktericidne učinke obeh sredstev, hkrati pa omogoči zmanjšanje odmerka, ki je potreben za uničenje ciljnega patogena. Zaradi nižje koncentracije uporabljene učinkovine se zmanjša verjetnost razvoja odpornosti bakterij bodisi proti bakteriocinu, bodisi proti antibiotiku, hkrati pa se zmanjša pojavljanje neželenih stranskih učinkov, povezanih z antibiotiki. Poleg tega kombinirano zdravljenje zmanjša finančno breme, ki ga povzroči sinteza dražjih antibiotikov.

Nenazadnje, uspešne sinergistične interakcije med bakteriocini in antibiotiki lahko razširijo spekter delovanja, kar je koristno pri zdravljenju kliničnih okužb neznanega izvora (Mathur in sod., 2017).

V več študijah so se osredotočili na proučevanje sinergističnega delovanja antibiotikov in nizina. Medtem ko je odpornost proti antibiotikom dobro poznana ovira, o odpornosti proti nizinu, kljub njegovi nenehni uporabi kot konzervansa za živila, le redko poročajo. Večina opravljenih študij je pokazala sinergistično delovanje proti po Gramu-pozitivnim bakterijam, kot so stafilokoki, vključno z MRSA, enterokoki, vključno z VRE in streptokoki. Nedavne raziskave so bile usmerjene tudi na po Gramu-negativne bakterije. Nizin je pokazal sinergistično aktivnost s penicilinom, streptomicinom, kloramfenikolom in rifampicinom proti Pseudomonas fluorescens in s kolistinom proti Salmonella choleraesuis, Pseudomonas aeruginosa, Yersinia enterocolitica in Escherichia coli (Field in sod., 2016).

Kombinacije nizin-antibiotik so se izkazale za učinkovite tudi proti bakterijskim biofilmom, kar je precej ugodno, saj je okužbe, povzročene s strani bakterij, ki živijo v strukturah biofilma, težko zdraviti. Ti agregati organiziranih bakterijskih celic v kompleksnih strukturah so namreč učinkovito zaščiteni pred delovanjem antibiotikov. Kombinacija nizina s polimiksini je drastično zmanjšala potrebne koncentracije polimiksinov za zdravljenje okužb, ki jih povzročjo bakterijske vrste Pseudomonas aeruginosa, ki so poznane po sposobnosti tvorbe biofilmov v pljučih bolnikov na intenzivni negi. Ugotovili so, da je znatno zmanjšanje koncentracije živih patogenov povezano s sposobnostjo nizina, da prodira v njihov biofilm (Field in sod., 2016; Zgheib in sod., 2020).

17

Sočasna uporaba bakteriocinov in antibiotikov predstavlja upanje za nadaljnjo uporabo običajnih antibiotikov, ki so neučinkoviti proti bakterijam, odpornim proti več zdravilom, hkrati pa se s kombiniranim zdravljenjem razširi spekter delovanja bakteriocinov. Opisani pristop odpira novo okno za zdravljenje nalezljivih bolezni (Zgheib in sod., 2020).

6 ZAKLJUČEK

Bakteriocini mlečnokislinskih bakterij so majhni protimikrobni peptidi, ki jih sintetizirajo različne bakterije. Med seboj se razlikujejo po svojih fizikalno kemijskih lastnostih in mehanizmih delovanja. Čeprav je primarna funkcija bakteriocinov, da bakterije, ki jih proizvajajo, ščitijo in jim zagotavljajo boljše možnosti za obstoj v naravnem okolju, jih je zaradi protimikrobnih lastnosti mogoče uporabiti tudi v prid človeka. Pozitivne učinke fermentiranih živil na homeostazo črevesne mikrobiote, so prepoznali že tisočletja nazaj in jih uspešno uporabljali v namene alternativnega zdravljenja okužb črevesja. Šele kasneje so blagodejne učinke povezali s prisotnostjo mlečnokislinskih bakterij v živilih in njihovimi protimikrobnimi peptidi, bakteriocini. Zaradi naravne prisotnosti v živilih in delovanja proti različnim patogenom, je živilska industrija bakteriocine začela uporabljati kot biokonzervanse, šele v zadnjem času pa so začeli proučevati tudi njihove učinke na gostitelja in možnosti uporabe v medicini.

Večina protimikrobnih učinkov bakteriocinov je posledica tvorjenja por v membranah tarčne celice. Zaradi sposobnosti zaviranja rasti patogenih bakterij in preprečevanja tvorbe ali celo razgradnje njihovih biofilmov, so bakteriocini odlični kandidati za zdravljenje različnih infekcij. Dokazano je, da uspešno delujejo proti okužbam v prebavnem traktu, urogenitalnem traktu in ustni votlini, proti infekcijam kože ter mastitisu.

Naraščanje odpornosti patogenih bakterij proti antibiotikom, predstavlja eno največjih skrbi človeštva, zato se išče sredstva, ki bi jih lahko nadomestila. Uspešnost bakteriocinov v boju proti različnim okužbam potrjuje, da so potencialna alternativa antibiotikom. Zaradi dokazanega sinergističnega delovanja bakteriocinov in že obstoječih antibiotikov, pa se zdi kombinacija obeh sredstev ključna strategija za soočenje z odpornimi patogeni. Kombinirano zdravljenje namreč preprečuje razvoj odpornosti pri bakterijah, zmanjša odmerke posamezne učinkovine, zniža toksičnost in razširi spekter protimikrobnega delovanja.

Uporaba bakteriocinov ima tudi nekatere omejitve in bo zato na njih potrebno opraviti še veliko študij in izboljšav. V razvoju so nove tehnologije nano-dostavnih sistemov za dostavljanje bakteriocinov na mesta infekcij in izboljševanje njihovih farmakokinetičnih lastnosti. Prav tako, pa se razvija gensko spremenjene bakteriocine, ki so prilagojeni za uporabo v specifičnih primerih. Bolje je potrebno proučiti tudi mehanizme njihovega delovanja, morebitne negativne učinke, odkriti najboljše kombinacije antibiotikov in

18

bakteriocinov, optimizirati njihovo pridobivanje ter razmisliti o preprečevanju pojavljanja odpornosti bakterij proti bakteriocinom.

Bakteriocini mlečnokislinskih bakterij imajo ogromen potencial v biotehnologiji in se bodo, ob premostitvi njihovih zdajšnjih omejitev, zagotovo uporabljali v najrazličnejše namene.

Dejstvo, da bi jih bilo mogoče uporabiti v boju s proti antibiotikom odpornimi patogenimi bakterijami, pa jim že sedaj pripisuje ogromno vrednost.

7 VIRI

Ahmad V., Khan M. S., Jamal Q. M. S., Alzohairy M. A., al Karaawi M. A., Siddiqui M. U.

2017. Antimicrobial potential of bacteriocins: in therapy, agriculture and food preservation. International Journal of Antimicrobial Agents, 49, 1: 1–11

Angelopoulou A., Field D., Pérez-Ibarreche M., Warda A. K., Hill C., Paul Ross R. 2020.

Vancomycin and nisin A are effective against biofilms of multi-drug resistant Staphylococcus aureus isolates from human milk. PLoS ONE, 15, 5: e0233284, doi:

10.1371/journal.pone.0233284: 19 str.

Arthur T. D., Cavera V. L., Chikindas M. L. 2014. On bacteriocin delivery systems and potential applications. Future Microbiology 9, 2: 235–248

Balay D. R., Dangeti R. v., Kaur K., McMullen L. M. 2017. Purification of leucocin A for use on wieners to inhibit Listeria monocytogenes in the presence of spoilage organisms.

International Journal of Food Microbiology, 255: 25–31

Cavera V. L., Arthur T. D., Kashtanov D., Chikindas M. L. 2015. Bacteriocins and their position in the next wave of conventional antibiotics. International Journal of Antimicrobial Agents, 46, 5: 494–501

Chikindas M. L., Weeks R., Drider D., Chistyakov V. A., Dicks L. M. 2018. Functions and emerging applications of bacteriocins. Current Opinion in Biotechnology, 49: 23–28 Dobson A., Cotter P. D., Paul Ross R., Hill C. 2012. Bacteriocin production: A probiotic

trait? Applied and Environmental Microbiology, 78, 1: 1–6

Dover S. E., Aroutcheva A. A., Faro S., Chikindas M. L. 2007. Safety study of an antimicrobial peptide lactocin 160, produced by the vaginal Lactobacillus rhamnosus.

Infectious Diseases in Obstetrics and Gynecology, 2007, 78248, doi: 10.1155/2007/78248:

6 str.

Field D., Seisling N., Cotter P. D., Ross R. P., Hill C. 2016. Synergistic nisin-polymyxin combinations for the control of Pseudomonas biofilm formation. Frontiers in Microbiology, 7, 1713, doi: 10.3389/fmicb.2016.01713: 7 str.

Juturu V., Wu J. C. 2018. Microbial production of bacteriocins: Latest research development and applications. Biotechnology Advances, 36, 8: 2187–2200

Ketaren N., Marlida Y., Rusmarilin H. 2016. Toxicity Test Pediocin N6 Powder Produced from Isolates Pediococcus Pentosaceus Strain N6 on White Mice. Journal of Food and Pharmaceutical Sciences, 4: 12–16

19

Khalfallah G., Gartzen R., Möller M., Heine E., Lütticken R. 2021. A New Approach to Harness Probiotics Against Common Bacterial Skin Pathogens: Towards Living Antimicrobials. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 13, 6: 1557–1571

Klaenhammer T. R. 1993. Genetics of bacteriocins produced by lactic acid bacteria. FEMS Microbiology Reviews, 12: 39–86

Mathur H., Field D., Rea M. C., Cotter P. D., Hill C., Ross R. P. 2017. Bacteriocin-antimicrobial synergy: A medical and food perspective. Frontiers in Microbiology, 8, 1205, doi: 10.3389/fmicb.2017.01205: 18 str.

Mohapatra A. R., Jeevaratnam K. 2019. Inhibiting bacterial colonization on catheters:

Antibacterial and antibiofilm activities of bacteriocins from Lactobacillus plantarum SJ33.

Journal of Global Antimicrobial Resistance, 19: 85–92

Negash A. W., Tsehai B. A. 2020. Current Applications of Bacteriocin. International Journal of Microbiology, 2020, 374891, doi: 10.1155/2020/4374891: 7 str.

Opinion of the Scientific Committee on a request from EFSA on the introduction of a Qualified Presumption of Safety (QPS) approach for assessment of selected microorganisms referred to EFSA. 2007. The EFSA Journal, 587: 1–16

Oscáriz J. C., Pisabarro A. G. 2001. Classification and mode of action of membrane-active bacteriocins produced by gram-positive bacteria. International Microbiology, 1, 4: 13–19 Pérez-Ramos A., Madi-Moussa D., Coucheney F., Drider D. 2021. Current knowledge of the

mode of action and immunity mechanisms of LAB-bacteriocins. Microorganisms 2021, 9, 2107, doi: 0.3390/microorganisms9102107: 24 str.

Quinto E. J., Jiménez P., Caro I., Tejero J., Mateo J., Girbés T. 2014. Probiotic Lactic Acid Bacteria: A Review. Food and Nutrition Sciences, 05, 18: 1765–1775

Radaic A., de Jesus M. B., Kapila Y. L. 2020. Bacterial anti-microbial peptides and nano-sized drug delivery systems: The state of the art toward improved bacteriocins. Journal of Controlled Release 321: 100–118

Shin J. M., Gwak J. W., Kamarajan P., Fenno J. C., Rickard A. H., Kapila Y. L. 2016.

Biomedical applications of nisin. Journal of Applied Microbiology, 120, 6: 1449–1465 Sidooski T., Brandelli A., Bertoli S. L., de Souza C. K., de Carvalho L. F. 2019. Physical and

nutritional conditions for optimized production of bacteriocins by lactic acid bacteria–A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59, 17: 2839–2849

Silva C. C. G., Silva S. P. M., Ribeiro S. C. 2018. Application of bacteriocins and protective cultures in dairy food preservation. Frontiers in Microbiology, 9, 594, doi:

10.3389/fmicb.2018.00594: 15 str.

Todorov S. D., Kang H. J., Ivanova I. V., Holzapfel W. H. 2020. Bacteriocins From LAB and Other Alternative Approaches for the Control of Clostridium and Clostridiodes Related Gastrointestinal Colitis. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 581778, doi:

10.3389/fbioe.2020.581778: 16 str.

Umu Ö. C. O., Bäuerl C., Oostindjer M., Pope P. B., Hernández P. E., Pérez-Martínez G., Diep D. B. 2016. The potential of class II bacteriocins to modify gut microbiota to improve host health. PLoS ONE, 11, 10: e0164036, doi: 10.1371/journal.pone.0164036: 22 str.

20

van Staden A. D. P., van Zyl W. F., Trindade M., Dicks L. M. T., Smith C. 2021. Therapeutic Application of Lantibiotics and Other Lanthipeptides: Old and New Findings. Applied and environmental microbiology 87, 14: e0018621, doi: 10.1128/AEM.00186-21: 24 str.

Yamakami K., Tsumori H., Sakurai Y., Shimizu Y., Nagatoshi K., Sonomoto K. 2013.

Sustainable inhibition efficacy of liposome-encapsulated nisin on insoluble glucan-biofilm synthesis by Streptococcus mutans. Pharmaceutical Biology, 51, 2: 267–270

Yoon J. W., Kang S. S. 2020. In Vitro Antibiofilm and Anti-Inflammatory Properties of Bacteriocins Produced by Pediococcus acidilactici against Enterococcus faecalis.

Foodborne Pathogens and Disease, 17, 12: 764–771

Zgheib H., Drider D., Belguesmia Y. 2020. Broadening and enhancing bacteriocins activities by association with bioactive substances. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17, 21: 1–12

ZAHVALA

Posebna zahvala gre mentorici znan. svet. dr. Bojani Bogovič Matijašić za koristne napotke in vso pomoč pri pisanju diplomskega dela.

Hvala tudi vsem domačim, Nejcu in prijateljem, ki so mi pomagali in me podpirali tekom študija.

In document MLEČNOKISLINSKIH BAKTERIJ PRI (Strani 23-27)