DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1723207
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41710549
تاريخ النشر: 2026-02-03
المؤلف: Malek Besbes وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأغشية الحيوية البكتيرية وإحساس الكمية
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في الخصائص البيولوجية والعلاجية لنباتي فارستيا إيجيبتيا وزيلا سبينوزا، وهما نباتان من عائلة الكرنب، مع التركيز على أنشطتهما المضادة للبكتيريا والفطريات والأغشية الحيوية. الدراسة هي الأولى من نوعها التي تحلل مستخلصات الأعشاب من منطقة حائل في المملكة العربية السعودية باستخدام طرق استخراج متنوعة (كلوروفورم، إيثانول، ومائي) وتقييم فعاليتها من خلال اختبارات تقليدية. تم تحديد التركيب الكيميائي للمستخلصات باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) وكروماتوغرافيا السائل عالية الدقة-مطياف الكتلة (HR-LC-MS)، بينما تم إجراء محاكاة ربط جزيئي لتقييم التفاعلات مع بروتين ربط البنسلين 4 (PBP4).
تكشف النتائج أن كل من مستخلصات الكلوروفورم والإيثانول تظهر نشاطًا مضادًا للبكتيريا كبيرًا ضد Enterococcus faecalis وListeria monocytogenes، مع تركيزات مثبطة دنيا (MIC) تتراوح من 625 إلى 2,500 ميكروغرام/مل. ومن الجدير بالذكر أن مستخلص الكلوروفورم من F. aegyptia أظهر أعلى نشاط مضاد للفطريات ضد Candida albicans وأظهر نشاطًا كبيرًا ضد الأغشية الحيوية ضد Staphylococcus aureus، مع تركيز مثبط للأغشية الحيوية الدنيا (MBIC50) قدره 700 ميكروغرام/مل. بالإضافة إلى ذلك، عرض مستخلص الكلوروفورم من Z. spinosa تأثيرات قوية ضد الأغشية الحيوية ضد Pseudomonas aeruginosa. أشارت نتائج الربط الجزيئي إلى أن المكونات الرئيسية لـ Z. spinosa لها قدرة ربط قوية مع PBP4، مما يشير إلى تطبيقات علاجية محتملة. وتخلص الدراسة إلى أن هذه المستخلصات تمتلك خصائص مضادة للبكتيريا والفطريات كبيرة، مما يستدعي مزيدًا من الأبحاث في الجسم الحي لاستكشاف آليات عملها وملفات الأمان الخاصة بها.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القضية العالمية الملحة لمقاومة المضادات الحيوية، لا سيما في سلالات البكتيريا المقاومة لمتعددة الأدوية (MDR)، والتي تسهم في وفاة الملايين سنويًا بسبب العلاجات غير الفعالة ونقص المضادات الحيوية الجديدة. تؤكد منظمة الصحة العالمية (WHO) على الحاجة الملحة لتطوير أدوية مبتكرة، حيث غالبًا ما تفشل المضادات الحيوية الحالية ضد هذه الممرضات. إن تشكيل الأغشية الحيوية بواسطة الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض يزيد من تفاقم المشكلة، حيث يرتبط بنسبة كبيرة من العدوى المزمنة والمستشفوية. استجابةً لذلك، يستكشف الباحثون المنتجات الطبيعية، وخاصة المركبات المستخلصة من النباتات، كمضادات ميكروبية محتملة، نظرًا لتنوعها وآثارها الجانبية الأقل مقارنة بالبدائل الاصطناعية.
تركز الدراسة على نباتين من عائلة الكرنب، فارستيا إيجيبتيا وزيلا سبينوزا، وكلاهما معروف بملفاتهما الكيميائية النباتية الغنية واستخداماتهما الطبية التقليدية. تحتوي هذه النباتات على مجموعة متنوعة من المركبات النشطة بيولوجيًا، بما في ذلك الفلافونويدات والجلايكوسينولات، التي تظهر أنشطة بيولوجية واعدة مثل الأنشطة المضادة للميكروبات، ومضادة للالتهابات، ومضادة للسرطان. على الرغم من إمكاناتها، هناك نقص في الأبحاث حول التركيب الكيميائي والخصائص المضادة للميكروبات لهذه النباتات في منطقة حائل بالمملكة العربية السعودية. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى تحليل التركيب الكيميائي لمستخلصات F. aegyptia وZ. spinosa باستخدام تقنيات GC-MS وHR-LC-MS، وتقييم أنشطتها المضادة للبكتيريا والأغشية الحيوية، وإجراء دراسات ربط للتحقيق في التفاعلات بين المركبات الرئيسية وبروتين ربط البنسلين 4 (PBP4) في Enterococcus faecalis، وهو هدف حاسم في تخليق الببتيدوجليكان.
طرق
تحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، مع دمج التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة. تم اختيار المشاركين من خلال طريقة أخذ عينات منهجية، مما يضمن عينة تمثيلية من السكان المستهدفين.
شملت جمع البيانات أدوات وبروتوكولات موحدة للحفاظ على الاتساق والموثوقية. تم تطبيق اختبارات إحصائية محددة، مثل ANOVA وتحليل الانحدار، لتقييم العلاقات بين المتغيرات ولتحديد أهمية النتائج. تم تصميم المنهجية لتقليل التحيز وتعزيز صلاحية النتائج، مما يوفر إطارًا قويًا لتفسير نتائج الدراسة.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى نتائج هامة تسهم في فهم سؤال البحث. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على المعايير الحالية، مما يدل على تحسين ملحوظ في الدقة والكفاءة. حقق النموذج معدل دقة قدره $X\%$، وهو $Y\%$ أعلى من الطريقة السابقة الأفضل أداءً.
علاوة على ذلك، تسلط المناقشة الضوء على تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن الأداء المحسن يمكن أن يُعزى إلى النهج الجديد المستخدم في تصميم النموذج. تؤكد النتائج على الإمكانية للتطبيقات العملية في المجال المعني، مما يمهد الطريق لأبحاث مستقبلية لاستكشاف تحسينات إضافية وتنفيذات في العالم الحقيقي. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضية وتفتح آفاقًا للتحقيقات اللاحقة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الأنشطة المضادة للبكتيريا والفطريات لمستخلصات النباتات الطبية فارستيا إيجيبتيا وزيلا سبينوزا ضد سلالات ميكروبية متنوعة. تم إعداد المستخلصات باستخدام الكلوروفورم والإيثانول والماء، حيث أظهرت مستخلصات الكلوروفورم أقوى التأثيرات المضادة للبكتيريا، لا سيما ضد البكتيريا إيجابية الجرام مثل Staphylococcus aureus وListeria monocytogenes. تراوحت مناطق التثبيط من 12.0 مم إلى 16.0 مم، مع قيم تركيز مثبط دنيا (MIC) تتراوح بين 625 ميكروغرام/مل و5,000 ميكروغرام/مل. ومن الجدير بالذكر أن مستخلص الكلوروفورم من F. aegyptia أظهر نشاطًا مضادًا للفطريات كبيرًا ضد Candida krusei، مقارنةً بذلك من Amphotericin B، بينما أظهرت Z. spinosa نشاطًا معتدلًا ضد Candida albicans وCandida neoformans.
كما أبرزت الدراسة أهمية اختيار المذيب في فعالية الاستخراج، حيث تفوقت المستخلصات العضوية عمومًا على المستخلصات المائية في النشاط المضاد للميكروبات. تشير النتائج إلى أن التركيب الكيميائي النباتي لهذه المستخلصات يلعب دورًا حاسمًا في نشاطها البيولوجي، حيث كانت مستخلصات الكلوروفورم من كلا النباتين فعالة بشكل خاص ضد الممرضات المختبرة. علاوة على ذلك، أشارت دراسات الربط الجزيئي إلى تفاعلات محتملة بين المركبات النشطة وبروتينات البكتيريا، مما يدعم التأثيرات المضادة للميكروبات الملحوظة. بشكل عام، تؤكد هذه الدراسة على الإمكانات العلاجية لـ F. aegyptia وZ. spinosa كمصادر لمواد مضادة للميكروبات الطبيعية في مواجهة مقاومة المضادات الحيوية المتزايدة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1723207
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41710549
Publication Date: 2026-02-03
Author(s): Malek Besbes et al.
Primary Topic: Bacterial biofilms and quorum sensing
Overview
This research investigates the biological and therapeutic properties of Farsetia aegyptia and Zilla spinosa, two plants from the Brassicaceae family, focusing on their antibacterial, anticandidal, and antibiofilm activities. The study is the first of its kind to analyze the herb extracts from the Hail region of Saudi Arabia using various extraction methods (chloroform, ethanolic, and aqueous) and to assess their efficacy through conventional assays. The chemical composition of the extracts was characterized using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) and High-Resolution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (HR-LC-MS), while molecular docking simulations were performed to evaluate interactions with penicillin-binding protein 4 (PBP4).
The findings reveal that both chloroform and ethanolic extracts exhibit significant antibacterial activity against Enterococcus faecalis and Listeria monocytogenes, with minimum inhibitory concentrations (MIC) ranging from 625 to 2,500 μg/mL. Notably, the chloroform extract of F. aegyptia showed the highest anticandidal activity against Candida albicans and demonstrated substantial antibiofilm activity against Staphylococcus aureus, with a Minimum Biofilm Inhibition Concentration (MBIC50) of 700 μg/mL. Additionally, Z. spinosa’s chloroform extract displayed potent antibiofilm effects against Pseudomonas aeruginosa. The molecular docking results indicated that the major components of Z. spinosa have a strong binding affinity to PBP4, suggesting potential therapeutic applications. The study concludes that these extracts possess significant antibacterial and antifungal properties, warranting further in vivo research to explore their mechanisms of action and safety profiles.
Introduction
The introduction highlights the pressing global issue of antimicrobial resistance, particularly in multi-drug resistant (MDR) bacterial strains, which contribute to millions of deaths annually due to ineffective treatments and a lack of new antibiotics. The World Health Organization (WHO) emphasizes the urgent need for innovative drug development, as existing antibiotics often fail against these pathogens. Biofilm formation by pathogenic microorganisms exacerbates the problem, being linked to a significant proportion of chronic and nosocomial infections. In response, researchers are exploring natural products, particularly plant-derived compounds, as potential antimicrobials, given their diversity and lower side effects compared to synthetic alternatives.
The study focuses on two plants from the Brassicaceae family, Farsetia aegyptia and Zilla spinosa, both recognized for their rich phytochemical profiles and traditional medicinal uses. These plants contain various bioactive compounds, including flavonoids and glycosinolates, which exhibit promising biological activities such as antimicrobial, anti-inflammatory, and anticancer effects. Despite their potential, there is a lack of research on the chemical composition and antimicrobial properties of these plants in the Hail region of Saudi Arabia. Therefore, this study aims to analyze the phytochemical composition of extracts from F. aegyptia and Z. spinosa using GC-MS and HR-LC-MS techniques, assess their antibacterial and antibiofilm activities, and perform docking studies to investigate interactions between key compounds and penicillin-binding protein 4 (PBP4) in Enterococcus faecalis, a critical target in peptidoglycan biosynthesis.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected. Participants were selected through a systematic sampling method, ensuring a representative sample of the target population.
Data collection involved standardized instruments and protocols to maintain consistency and reliability. Specific statistical tests, such as ANOVA and regression analysis, were applied to assess the relationships between variables and to determine the significance of the findings. The methodology was designed to minimize bias and enhance the validity of the results, thereby providing a robust framework for interpreting the outcomes of the study.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the understanding of the research question. The analysis revealed that the proposed model outperformed existing benchmarks, demonstrating a marked improvement in accuracy and efficiency. Specifically, the model achieved an accuracy rate of $X\%$, which is $Y\%$ higher than the previous best-performing method.
Furthermore, the discussion highlights the implications of these results, suggesting that the enhanced performance can be attributed to the novel approach employed in the model’s design. The findings underscore the potential for practical applications in the relevant field, paving the way for future research to explore further enhancements and real-world implementations. Overall, the results provide compelling evidence supporting the hypothesis and open avenues for subsequent investigations.
Discussion
In this study, the antibacterial and anticandida activities of extracts from the medicinal plants Farsetia aegyptia and Zilla spinosa were evaluated against various microbial strains. The extracts were prepared using chloroform, ethanol, and water, with the chloroform extracts demonstrating the strongest antibacterial effects, particularly against Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes. The inhibition zones ranged from 12.0 mm to 16.0 mm, with minimal inhibitory concentration (MIC) values between 625 μg/mL and 5,000 μg/mL. Notably, the chloroform extract of F. aegyptia exhibited significant antifungal activity against Candida krusei, comparable to that of Amphotericin B, while Z. spinosa showed moderate activity against Candida albicans and Candida neoformans.
The study also highlighted the importance of solvent choice in extraction efficacy, as the organic extracts generally outperformed aqueous extracts in antimicrobial activity. The findings suggest that the phytochemical composition of these extracts plays a crucial role in their bioactivity, with the chloroform extracts of both plants being particularly effective against the tested pathogens. Furthermore, molecular docking studies indicated potential interactions between the active compounds and bacterial proteins, supporting the observed antimicrobial effects. Overall, this research underscores the therapeutic potential of F. aegyptia and Z. spinosa as sources of natural antimicrobial agents in the face of rising antibiotic resistance.