DOI: https://doi.org/10.1186/s12906-024-04376-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38365729
تاريخ النشر: 2024-02-16
المؤلف: Saba Kiran وآخرون
الموضوع الرئيسي: الرمان: التركيب والفوائد الصحية
نظرة عامة
تستكشف الدراسة إمكانيات البوليفينولات النشطة بيولوجيًا من الرمان (Punica granatum) لمكافحة بكتيريا الإشريكية القولونية المقاومة لمجموعة من الأدوية (MDR)، وهي قضية صحية عالمية متزايدة. تركز الأبحاث بشكل خاص على مستخلصات رمان كاندهاري، وتقييم فعاليتها المضادة للبكتيريا ضد العزلات السريرية من السالمونيلا المعوية المقاومة للأدوية، بما في ذلك السالمونيلا المعوية سيروفار تايفي، سيروفار تايفيموريوم، والإشريكية القولونية. أظهر اختبار انتشار الآجار أن مستخلص الميثانول من قشر الرمان أظهر أكبر مناطق تثبيط (25 مم لـ S. Typhi) وأدنى تركيزات مثبطة (MICs) تبلغ 3.9 ملغ/مل لـ S. Typhi، مما يشير إلى نشاط مضاد للبكتيريا كبير.
حددت مطيافية الكتلة أن البونيكالاجين وحمض الإيلاجيك هما المركبان النشيطان الرئيسيان. بينما أظهر البونيكالاجين بعض النشاط المضاد للبكتيريا عند 10 ملغ/مل، إلا أنه لم يظهر قيم MIC حتى هذا التركيز. ومع ذلك، عند دمجه مع مضادات الميكروبات التقليدية، عزز البونيكالاجين فعاليتها، مع ملاحظة التآزر في زيادة مناطق التثبيط التي تتراوح من 3.4% إلى 73.8%. أكدت تجارب القتل الزمني أن تركيبات البونيكالاجين مع مضادات الميكروبات قللت بشكل كبير من كثافة الخلايا لسلالات MDR. تشير النتائج إلى أن البونيكالاجين يمكن أن يكون بمثابة معزز واعد للمضادات الميكروبية، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آلياته وتطبيقاته المحتملة في علاج العدوى المقاومة للإشريكية القولونية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الزيادة المقلقة في سلالات الإشريكية القولونية المقاومة لمجموعة من الأدوية (MDR) والمقاومة للأدوية بشكل موسع في دول جنوب آسيا، وخاصة باكستان. تشكل هذه المقاومة تهديدًا كبيرًا للصحة العالمية، مع زيادة معدلات المرض والوفاة المرتبطة بالعدوى من هذه البكتيريا. من المتوقع أن يؤدي ظهور “البكتيريا الخارقة المقاومة للمضادات الحيوية” إلى تعريض ملايين الأرواح للخطر وتكبد تكاليف اقتصادية كبيرة على مدى العقدين القادمين. ومن الجدير بالذكر أن الإشريكية القولونية والسالمونيلا المعوية، بما في ذلك سيروفار تايفي وسيروفار تايفيموريوم، تم تحديدها كعوامل ممرضة حاسمة تظهر معدلات مقاومة عالية للمضادات الحيوية الأساسية، مما يعقد خيارات العلاج ويزيد من خطر العدوى الشديدة.
تؤكد هذه الفقرة على الحاجة الملحة لحلول مبتكرة لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية، مقترحة استكشاف المواد الكيميائية النباتية كعوامل مضادة للميكروبات محتملة. تم تقديم الرمان (Punica granatum) كمرشح واعد بسبب محتواه الغني من المركبات النشطة بيولوجيًا ذات الخصائص المضادة للميكروبات. تهدف الدراسة إلى تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا لمستخلصات المذيبات المختلفة من أجزاء الرمان القابلة للأكل وغير القابلة للأكل ضد الإشريكية القولونية المقاومة لمجموعة من الأدوية، مع التركيز على البونيكالاجين، وهو مكون رئيسي تم تحديده في مستخلص القشر، والذي قد يعمل كمعزز مضاد للميكروبات لتعزيز فعالية المضادات الحيوية الحالية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إعداد مسحوق قشر الرمان من 50 كجم من قشور P. granatum، التي تم الحصول عليها كمنتج ثانوي من منشأة محلية لاستخراج العصير. تم غسل القشور بدقة بالماء المقطر، تلاها تجفيف بالهواء تحت ظروف محيطة. لضمان الحفظ، تم تخزين القشور المجففة عند -20 درجة مئوية في عبوات محكمة الإغلاق. تم استخدام مطحنة طحن وشبكات لإنتاج مسحوق بحجم جزيئات أقل من 0.417 مم.
بالإضافة إلى ذلك، تم إعداد عصير فاكهة الرمان الكاملة، عصير البذور الطازجة، ومسحوق البذور المجفف من ثمار P. granatum الطازجة التي تم الحصول عليها من سوق محلي. تم تقسيم الثمار إلى جزئين: تم استخراج أحدهما بالضغط للحصول على عصير الفاكهة الكاملة من 15 ثمرة تزن 8 كجم، بينما تم فصل بذور الجزء الآخر القابلة للأكل عن القشور. تم أيضًا استخراج الأريال الطازجة بالضغط للحصول على عصير البذور الطازجة، وتم تجفيف البذور المتبقية في الظل لإنشاء مسحوق بذور مجفف، والذي تمت معالجته بالمثل لتحقيق حجم جزيئات أقل من 0.417 مم. تم تركيز جميع العينات السائلة باستخدام مبخر دوار وتم تخزينها عند -20 درجة مئوية في عبوات محكمة الإغلاق لمدة أقصاها شهرين قبل التحليل.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل قد حسّن بشكل كبير النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية قوية.
علاوة على ذلك، تكشف التحليلات أن حجم التأثير كبير، مما يشير إلى تداعيات عملية لتطبيق النتائج في السيناريوهات الواقعية. توضح التمثيلات البيانية للبيانات، مثل الرسوم البيانية والمخططات، الاتجاهات وتدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليل الكمي. بشكل عام، تؤكد النتائج فعالية المنهجية المقترحة وإمكاناتها لمزيد من البحث والتطبيق في المجال المعني.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم إعداد مستخلصات متنوعة من الرمان باستخدام مذيبات ذات قطبية متزايدة، مع ملاحظة أعلى العوائد باستخدام 80% إيثانول لمستخلصات القشر (11.5%) و80% ميثانول لمستخلصات البذور (15.3%). تم تقييم النشاط المضاد للميكروبات لهذه المستخلصات ضد ثلاثة عزلات سريرية مقاومة لمجموعة من الأدوية (MDR): *Salmonella typhi*، *Salmonella typhimurium*، و*Escherichia coli*. أظهرت النتائج أن مستخلص الميثانول من قشر الرمان أظهر أكبر نشاط مضاد للبكتيريا، خاصة ضد *S. typhi* و*E. coli*، بينما أظهرت *S. typhimurium* مقاومة أكبر. حددت التحليلات الطيفية الكتلية المركبات الرئيسية مثل البونيكالاجين وحمض الإيلاجيك، والتي تم اختبارها لاحقًا لخصائصها المضادة للميكروبات.
تراوحت أدنى تركيزات مثبطة (MIC) لمستخلص الميثانول من قشر الرمان بين 3.9 إلى 7.8 ملغ/مل، بينما لم يظهر البونيكالاجين نشاطًا كبيرًا حتى عند التركيزات الأعلى. ومع ذلك، تم تقييم البونيكالاجين من حيث قدرته على تعزيز فعالية المضادات الحيوية المختلفة ضد سلالات MDR. ومن الجدير بالذكر أن تركيبات البونيكالاجين مع المضادات الحيوية مثل الأموكسيسيلين والكلورامفينيكول أظهرت درجات متفاوتة من التأثيرات التآزرية، خاصة ضد *S. typhi*. خلصت الدراسة إلى أن المستخلصات الهيدروكحولية من الرمان هي مصادر واعدة للعوامل المضادة للميكروبات، مع إظهار البونيكالاجين إمكانات كمعزز للمضادات الحيوية الحالية في مكافحة العدوى البكتيرية المقاومة لمجموعة من الأدوية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12906-024-04376-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38365729
Publication Date: 2024-02-16
Author(s): Saba Kiran et al.
Primary Topic: Pomegranate: compositions and health benefits
Overview
The study investigates the potential of bioactive polyphenols from Punica granatum (pomegranate) to combat multidrug-resistant (MDR) Enterobacteriaceae, a growing global health concern. Specifically, the research focuses on extracts from Kandhari pomegranate, assessing their antibacterial efficacy against clinical isolates of MDR Salmonella enterica serovar Typhi, serovar Typhimurium, and Escherichia coli. The agar well diffusion assay revealed that the methanol extract from pomegranate peel exhibited the largest inhibition zones (25 mm for S. Typhi) and minimum inhibitory concentrations (MICs) of 3.9 mg/mL for S. Typhi, indicating significant antibacterial activity.
Mass spectrometry identified punicalagin and ellagic acid as the predominant active compounds. While punicalagin demonstrated some antibacterial activity at 10 mg/mL, it did not show MIC values up to this concentration. However, when combined with conventional antimicrobials, punicalagin enhanced their efficacy, with synergy observed in inhibition zone increases ranging from 3.4% to 73.8%. Time-kill experiments further confirmed that combinations of punicalagin with antimicrobials significantly reduced cell density of MDR strains. The findings suggest that punicalagin could serve as a promising antimicrobial potentiator, warranting further investigation into its mechanisms and potential applications in treating resistant Enterobacteriaceae infections.
Introduction
The introduction highlights the alarming rise of multidrug-resistant (MDR) and extensively drug-resistant strains of Enterobacteriaceae in South Asian countries, particularly Pakistan. This resistance poses a significant global health threat, with increasing morbidity and mortality rates associated with infections from these bacteria. The emergence of “antibiotic resistance superbugs” is projected to jeopardize millions of lives and incur substantial economic costs over the next two decades. Notably, Escherichia coli and Salmonella enterica, including its serovars Typhi and Typhimurium, are identified as critical pathogens exhibiting high resistance rates to essential antibiotics, complicating treatment options and increasing the risk of severe infections.
The section underscores the urgent need for innovative solutions to combat antibiotic resistance, suggesting the exploration of phytochemicals as potential antimicrobial agents. Specifically, Punica granatum (pomegranate) is introduced as a promising candidate due to its rich content of bioactive compounds with antimicrobial properties. The study aims to evaluate the antibacterial efficacy of various solvent extracts from both edible and non-edible parts of the Kandhari pomegranate against MDR Enterobacteriaceae, with a focus on punicalagin, a key component identified in the peel extract, which may serve as an antimicrobial adjuvant to enhance the effectiveness of existing antibiotics.
Methods
In this study, pomegranate peel powder was prepared from 50 kg of P. granatum peels, which were sourced as a by-product from a local juice extraction facility. The peels underwent a thorough rinsing with distilled water, followed by air-drying under ambient conditions. To ensure preservation, the dried peels were stored at -20 °C in vacuum-sealed packages. A grinder mill and sieves were employed to produce a powder with a particle size of less than 0.417 mm.
Additionally, pomegranate whole fruit juice, fresh seed juice, and dried seed powder were prepared from fresh P. granatum fruits obtained from a local market. The fruits were divided into two portions: one was pressure-extracted to yield whole fruit juice from 15 fruits weighing 8 kg, while the other portion’s edible seeds were separated from the peels. The fresh arils were also pressure-extracted to obtain fresh seed juice, and the remaining seeds were shade-dried to create dried seed powder, which was similarly processed to achieve a particle size of less than 0.417 mm. All liquid samples were concentrated using a rotary evaporator and stored at -20 °C in vacuum-sealed packages for a maximum of two months prior to analysis.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention significantly improved the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, indicating strong statistical significance.
Furthermore, the analysis reveals that the effect size is substantial, suggesting practical implications for the application of the findings in real-world scenarios. Graphical representations of the data, such as plots and charts, illustrate the trends and support the conclusions drawn from the quantitative analysis. Overall, the results underscore the effectiveness of the proposed methodology and its potential for further research and application in the relevant field.
Discussion
In this study, various extracts from pomegranate were prepared using solvents of increasing polarity, with the highest yields observed using 80% ethanol for peel extracts (11.5%) and 80% methanol for seed extracts (15.3%). The antimicrobial activity of these extracts was evaluated against three multidrug-resistant (MDR) clinical isolates: *Salmonella typhi*, *Salmonella typhimurium*, and *Escherichia coli*. The results indicated that the pomegranate peel methanol extract exhibited the most significant antibacterial activity, particularly against *S. typhi* and *E. coli*, while *S. typhimurium* showed greater resistance. Mass spectrometric analysis identified key compounds such as punicalagin and ellagic acid, which were further tested for their antimicrobial properties.
The minimum inhibitory concentration (MIC) of the pomegranate peel methanol extract ranged from 3.9 to 7.8 mg/mL, while punicalagin did not demonstrate significant activity even at higher concentrations. However, punicalagin was evaluated for its potential to enhance the efficacy of various antibiotics against the MDR strains. Notably, combinations of punicalagin with antibiotics like ampicillin and chloramphenicol showed varying degrees of synergistic effects, particularly against *S. typhi*. The study concluded that hydroalcoholic extracts of pomegranate are promising sources of antimicrobial agents, with punicalagin demonstrating potential as an adjunct to existing antibiotics in combating MDR bacterial infections.