Internetowy Ogród - z pasji do Ogrodnictwa

Antybiotyki pochodzenia roślinnego

Kategoria: Zielarstwo

Temat prezentacji: Antybiotyki pochodzenia roślinnego alternatywą dla obecnie stosowanych antybiotyków

Prezentacja opracowana w ramach koła naukowego UR Roślin Leczniczych i Prozdrowotnych

Autor: Aleksander Skrzyński

Data publikacji w Internecie: 17.3.2014

1. Co to są antybiotyki?

Antybiotyki - [gr. antí ‘przeciw’, ‘naprzeciw’, biotikós ‘dotyczący życia’] jest to grupa substancji wytwarzana przez organizmy żywe, głównie przez drobnoustroje (grzyby i bakterie), hamujące wzrost innych drobnoustrojów (właściwości przeciwbakteryjne) lub ich niszczenia (właściwości bakteriobójcze) ^[1,2].

2. Na jakie drobnoustroje działają antybiotyki?

Większość znanych obecnie antybiotyków ma działanie przeciwbakteryjne (bakteriostatyczne lub bakteriobójcze). Mniejsza liczba antybiotyków wykazuje działanie przeciwko grzybom i pierwotniakom ^[1]. Antybiotyki nie wykazują działania na wirusy ^[5,6,15,16], choć starsze źródła podają, że działają na większe wirusy ^[1]. Aktualnie wirusy nie są zaliczane do drobnoustrojów = mikroorganizmów ^[4].

Antybiotyki nie działają na wirusy i choroby spowodowane przez wirusy np. grypę.

3. Antybiogram

antybiogram

Antybiogram - wynik badania wrażliwości in vitro danego drobnoustroju na antybiotyki ^[46].

Omówienie*: Przed przepisaniem chorej osobie antybiotyku, lekarz powinien zlecić test antybiotyków na drobnoustroje występujące w organizmie pacjenta ,`dopiero później powinien przepisywać właściwy antybiotyk. Niestety w rzeczywistości takie badania są rzadko przeprowadzane, gdyż wykonanie antybiogramu jest drogie i czasochłonne. (Źródło: Narodowy Program Ochrony Antybiotyków)

4. Krótka historia antybiotyków

Wiele starożytnych kultur (np. Egipcjanie, Grecy, Indianie) używało pleśni, miodu, substancji pochodzenia zwierzęcego i roślinnego do leczenia infekcji ran ^[32,33,34].

1928 r.– Aleksander Flemming zauważył antagonistyczne działanie pleśni Penicillum notatum w stosunku do bakterii Gronkowca złocistego Staphylococcus aureus ^[8,10]

1942 r.– Ernst Chain i Howard Florey wyizolowali pierwszą czystą penicylinę G. W 1945 Chain i Florey otrzymali wraz z Flemmingiem nagrodę Nobla z medycyny ^[8,9,32]. Zaraz po wprowadzeniu penicyliny zaczęły pojawiać się oporne na ten antybiotyk szczepy gronkowca złocistego ^[33].

1956 r.– odkrycie wankomycyny - antybiotyku glikopeptydowego skutecznego w walce z gronkowcem złocistym ^[33]

1957 r.- John C. Sheehan otrzymuje syntetyczną penicylinę ^[7]

1959 r.- wprowadzenie na rynek metyciliny (pochodna penicyliny), półsyntetycznego antybiotyku b-laktamowego ^[36]

1961 r.- odnotowano pierwsze przypadki oporności bakterii na metycilnę (MRSA) ^[36]

1978 r.- synteza linezolidu ^[37]

1987 r.- odkryto właściwości przeciwbakteryjne linezolidu, który jest stosowany w infekcjach wywołanych przez wielolekooporne szczepy bakterii wliczając paciorkowce i gronkowca złocistego: MRSA (opornego na metycylinę), a w szczególności VRSA (opornego na wankomycynę)^[37]. W Stanach Zjednoczonych jedna pigułka tego antybiotyku kosztuje ok. 100 dolarów ^[38].

1988 r.- Leclercq R. opisał pierwszy szczep Enterococcus faecium oporny na wankomycynę ^[33]

5. MRSA - Szczep gronkowca złocistego odpornego na metycylinę

MRSA występuje w szpitalach i jest oporny na wiele antybiotyków (teraz pozostało tylko kilka skutecznych antybiotyków). Występowanie MRSA prowadzi do zwiększonego ryzyka wystąpienia infekcji po operacjach. W artykule na Wikipedii jest wszystko opisane Wikipedia: MRSA

6. Zastosowanie antybiotyków

Leczenie chorób u ludzi:

a.) infekcji bakteryjnych (gronkowiec, wąglik, krztusiec, syfilis (kiła), sepsa, borelioza, dżuma, gruźlica, salmonella (E.coli) i wiele innych) ^{[9,11,25,26,35,41,42]}

Część antybiotyków ma bardzo wąskie spektrum działania np. Streptomycyna stosowana jest jedynie do leczenia gruźlicy [49].

b.) infekcji pierwotniakami (giardioza, pełzakowica, rzęsistkowica)^{[9,13,14,18,19]}

c.) infekcje grzybicze (aspergilioza, drożdżyca)^{[21,22,23,24]}

Profilaktyka okołooperacyjna i rekomendacje do zabiegów w szpitalach:

Profilaktyka okołooperacyjna: cesarskie cięcie, wszczepienie protezy naczyniowej, zastawki serca, przeszczepy narządów, amputacja kończyn, zabiegi w obrębie przewodu pokarmowego, zabiegi na otwartym sercu itd. ^[29]

Zabiegi ginekologiczne (rekomendacja): histerektomia brzuszna lub waginalna, aborcja indukcyjna ^[29]

Zabiegi urologiczne (rekomendacja): przezskórne zabiegi na nerkach, zabiegi TUR prostaty ^[29]

Leczenie chorób u zwierząt

Przykład bydło (Opis produktu Betamox ): leczenie infekcji przewodu pokarmowego, dróg oddechowych, skóry i tkanek miękkich, dróg moczowych, mastitis u krów, powikłań bakteryjnych chorób wirusowych; zapobieganie infekcjom pooperacyjnym (podawać przed zabiegiem)^[30]

6. Mechanizm działania antybiotyków

Antybiotyki w odpowiednim stężeniu powinny wykazywać zasadę selektywnej toksyczności, czyli hamować lub powodować śmierć drobnoustrojów, jednocześnie nie wykazując szkodliwego działania np. na organizm ludzki lub zwierzęcy ^[5].

Działanie antybiotyków na drobnoustroje:

-hamują syntezę ściany komórkowej i syntezę składników ściany komórkowej

-hamują syntezę białek

-zaburzają funkcje błon biologicznych

-zakłócają działanie procesów przemiany materii lub oddychania ^[39]

7. Występowanie MRSA we krwi populacji ludzi w obrębie Europy

Incidence of MRSA in human blood samples in countries which took part in the study in 2008 ^[36].

Gronkowce złociste stosunkowo często występują w środowisku człowieka. Szacuje się, że 10 do 50% populacji ludzkiej stale lub okresowo jest nosicielami tych bakterii bez wystąpienia objawów chorobowych ^[45].

8. Problem oporności bakterii na antybiotyki

Dziś zaangażowanie w badania nad nowymi lekami przeciwinfekcyjnymi wyraża niewiele firm farmaceutycznych. Co więcej badania tego typu są drogie i mniej opłacalne niż nad lekami do terapii chorób przewlekłych. Obecnie nie znany jest żaden antybiotyk, który w skuteczny i bezpieczny sposób leczyłby infekcje spowodowane przez niefermentujące pałeczki Gram "-” i wytwarzające karbapenemazy pałeczki Enterobacteriaceae. Nie zarejestrowano żadnego badania, nawet II fazy badań klinicznych, w którym badana substancja lecznicza charakteryzowałaby się wystarczającą aktywnością wobec tych szczepów. Nie wiemy, czy coraz częściej stosowana sól sodowa metanosiarczanu kolistyny udźwignie ciężar inwazji szczepem o zwiększonej zjadliwości i wytwarzającej karbapenemazę - Klebsiella pneumoniae KPC. Jak donoszą najnowsze źródła obecnie nasze szpitale, pomimo już dramatycznie ciężkiej sytuacji epidemiologicznej spowodowanej istniejącymi do tej pory wieloopornymi zakażeniami, borykają się z tym szczepem. Pałeczka Klebsiella pneumonice KPC jest określana mianem szczepu o podwyższonym potencjale epidemicznym gdzie jedyną opcją pozostaje sól sodowa metanosiarczanu kolistyny, siarczan gentamycyny, oraz glicylocyklina wprowadzona do lecznictwa nie dalej jak dwa lata temu - tygecyklina. Obecnie są to leki o nieudokumentowanej skuteczności wobec tych szczepów. Brak bowiem badań spełniających kryteria EBM. Natomiast zakażeniom tym towarzyszy 50% śmiertelność ^[33]

9. Kryzys antybiotykowy

„As a result, there have been no major new antibiotics since 1987. "We're losing ground because we are not developing new drugs in pace with superbugs' ability to develop resistance to them," said Helen Boucher from the Infectious Diseases Society of America.” ^[20]

Omówienie: Od 1987 (od wprowadzenia linezolidu) nie dokonano znaczącego odkrycia jeżeli chodzi o antybiotyki. Firmy farmaceutyczne nie nadążają z produkcją skutecznych antybiotyków, ponieważ bakterie bardzo szybko się na nie uodporniają (lub wykazują wysoką oporność).

10. Przyszłość antybiotyków przemysłowych

Coraz większy problem stanowi zwiększająca się oporność bakterii na obecnie stosowane antybiotyki ^[5,17].

Opracowanie nowego antybiotyku to znaczny wydatek (około 50 milionów dolarów) ^[20].

Dziś zaangażowanie w badania nad nowymi antybiotykami wyraża niewiele firm farmaceutycznych ^[33].

Jedną z alternatyw dla a. obecnie stosowanych są substancje roślinne, które dają obiecujące wyniki badań w in-vitro oraz nielicznych badaniach in-vivo na zwierzętach ^[47].

Antybiotyki są substancją unikatową i niezwykle potrzebną. W związku z malejącą skutecznością antybiotyków i coraz mniejszą liczbą antybiotyków, postanowiono stworzyć program ochrony antybiotyków.

Od autora prezentacji: Pod ochronę wzięto substancję stworzoną w głównej mierze przez człowieka (z pewnymi wyjątkami: penicyliny występują w grzybach, więc są s. naturalnymi), która służy do niszczenia innych organizmów! Czy taka substancja zasługuje na ochronę?

11. Antybiotyki pochodzenia roślinnego

Co to jest antybiotyk pochodzenia roślinnego (Antybiotyk roślinny, Antybiotyk naturalny)?

Tabela na podstawie: Forrest R. 1982. Early history of wound treatment. Journal of the Royal Society of Medicine, 75, 199. ^[34]

Omówienie*: Jak widać na zamieszczonym obrazku istnieje podział na substancje w zależności od pochodzenia. Antybiotyki naturalne to grupa substancji obejmująca bardzo szeroki zakres materiałów występujących w naturze (s. zwierzęce, roślinne i minerały). W prezentacji autor ograniczył się tylko do a. pochodzenia roślinnego. Nazwa antybiotyki roślinne sugeruje, że są to antybiotyki przeznaczone dla roślin. Według autora tej prezentacji należy precyzyjnie określić grupę antybiotyków. Miód nie jest typową substancją roślinną, ale kwalifikowany jest na podstawie powyższego podziału do substancji pochodzenia roślinnego.

12. Substancje odpowiadające za właściwości antybiotyczne w roślinach

Przeciwbakteryjne właściwości wykazują głównie olejki eteryczne, które mogą być mieszaniną poniższych substancji:

Związki fenolowe (terpeny, garbniki)

Alkohole, ketony, aldehydy, estry, kwasy, etery

Związki siarkowe np. allicyna

Związki terpenowe np. tymol i karwakrol

Flawonoidy ^{[47,48,50,51,52,57,59]}

Olejki eteryczne znajdziemy głównie w roślinach z rodziny Pinaceae, Rutaceae, Apiaceae, Lamiaceae, Myrtaceae, Asteraceae ^{[51, 52]}

13. Olejki eteryczne – dlaczego posiadają właściwości antybiotyczne?

Są to związki o dużej lipofilności, przenikają przez ścianę i błonę mikroorganizów niszcząc jej integralną strukturę – liza (rozpuszczenie) komórek bakterii

Zakłócanie metabolizmu komórki

Cytotoksyczne działanie olejków zauważono głównie u bakterii Gram +

Mogą eliminować plazmidową oporność bakterii np. Mentol zawarty mięcie pieprzowej może wspomóc działanie antybiotyku ^[47]

14. Kilka wybranych olejków

Eukaliptus gałkowy - Olejek Eukaliptusowy, działa bakteriobójczo na szczepy Haemophilus Influenzae, H. parainflenzae, Stenotrophomonas maltophilia, Streptococcus peumoniae.

Lebiodka pospolita - Olejek tymolowy, rozważa się hamowanie biofilmu produkowanego S. aureus oraz S. epidermidis przez fenole zawarte w olejku, takie jak tymol i karwakrol.

Melaleuca alternifolia (drzewo z rodziny Myrtaceae) – Tea tree oil, hamuje wzrost wielu szczepów bakterii, w tym gronkowca opornego na metycilinę (MRSA).

Lawenda – L. angustifolia, L. latifolia, L. stoechas, L. luisieri, mogą hamować wzrost szczepów gronkowca na metycilinę (MRSA) i inne mikroorganizmy wykazujące cechę oporności na antybiotyki [47].

Olejki eteryczne o najszerszym zakresie działania okazały się tymol, karwakrol, myrcen, α-terpineol, 1,8-cyneol, α-terpinen, terpinen-4-ol, eugenol, linalol, tujon, karen, cytral, nerol, geraniol, menton, β-pinen, α-pinen, borneol, sabinen, γ-terpinen, limonen, β-kariofilen, p-cymen. Wykazano, że terpeny o strukturze fenolowej (karwakrol, eugenol, tymol) charakteryzują się większą aktywnością wobec mikroorganizmów z rodzajów Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Salmonella, Moraxella, Serratia czy Staphylococcus ^[47].

15. Działanie i zastosowanie olejków eterycznych

Olejki eteryczne podrażniają błony śluzowe i skórę wywołują miejscowe przekrwienie, uczucie gorąca lub chłodu, a przy długotrwałym działaniu mogą wywołać stan zapalny [52]. Mogą być stosowane jako antyseptyki dróg oddechowych oraz jako leki dezynfekujące drogi moczowe ^[52].

16. Badania in-vitro właściwości antybiotycznych wybranych gatunków roślin (ekstrakt w metanolu) ^[40]

Omówienie*: Im wyższa średnica oddziaływania substancji roślinnych na kultury bakterii, tym większe są ich właściwości antybiotyczne. Wartość 4,6 mm odpowiada brakowi w.a.

Wraz z rosnącymi w. a. rośnie także zawartość związków fenolowych (TPC) oraz zawartość związków o w. antyoksydacyjnych (TEAC), co sugeruje że za właściwości antybiotyczne mogą być odpowiedzialne związki takie jak terpeny czy garbniki.

W tym badaniu najwyższe właściwości antybiotyczne posiadały obierki (łupina) owocu granatowca właściwego (pop. nazywany granatem), następnie lebiodka pospolita (pop. nazywana oregano).

17. Właściwości antybiotyczne wybranych substancji

Omówienie*: Wyniki badań mogą zależeć od staranności wykonania doświadczeń. Zestawienie doświadczeń czasami prowadzi do wysunięcia ciekawych wniosków. W tym przypadku zestawiono naturalne antybiotyki z farmaceutycznymi. Czosnek uważany jest za roślinę o silnych właściwościach antybiotycznych, jednak to doświadczenie pokazuje co innego. Prawdopodobnie właściwości a. czosnku mogą zależeć od odmiany i dobranej kultury (lub szczepu) bakterii.

18. Czosnek pospolity – Allium sativum L.

Czosnek posiada szerokie spektrum działania na bakterie, nawet na oporne szczepy ^[58].

19. Antibacterial effects of the essential oils of commonly consumed medical herbs using an in-vitro model ^[56]

Badania in-vitro właściwości antybiotycznych wybranych powszechnie używanych gatunków roślin

Omówienie*: Lebiodka i Tymianek wykazały najwyższe właściwości antybiotyczne. W celu upewnienia się, jaka substancja odpowiada za właściwości antybiotyczne, wyizolowano substancje wchodzące w skład olejków eterycznych. Wyniki są jednoznaczne: za właściwości antybiotyczne odpowiadają związki terpenowe zawarte w olejkach eterycznych - najsilniej karwakrol i tymol, które wchodzą w skład olejku eterycznego lebiodki i tymianku. Wyniki porównano z substancją stosowaną jako antybiotyk na gruźlicę - Streptomycyną. Niektóre terpeny posiadają wyższe właściwości antybiotyczne od antybiotyku stosowanego w farmaceutyce, ale są to tylko badania in-vitro.

20. Lista roślin o znaczących właściwościach przeciwbakteryjnych

Lista została opracowana w oparciu o literaturę i badania. Antybakteryjne właściwości roślin muszą być uzasadnione poprzez obecność substancji czynnej

Lebiodka pospolita – Origanum vulgare L. – olejki eteryczne (tymol do 44%, karwakrol, octan geranylu 5%, p-cymen, seskwiterpeny), katechina (flawonoid), kwasy fenolowe (kw. rozmarynowy), flawonoidy (pochodne luteoliny, apigeniny i diomestyny), garbniki ^{[53,54,55,60]}.

Tymianek pospolity – Thymus vulgaris L. – olejki eteryczne (tymol do 40%, karwakrol, p-cymen, a-pinen, linalol,), flawonoidy (pochodne apigeniny, luteoliny, kemferolu, narygeniny, taksyfoliny), kwasy fenolowe, związki triterpenowe, saponiny, garbniki ^{[53,54,55,60,61]}.

Czosnek pospolity – Allium sativum L. - glikozyd siarczkowy allina (rozkłada się pod wpływem allinazy do allicyny), dwu- i trójsiarczki allilowe i metylowe, flawonoidy oraz aminokwasy, olejek eteryczny (0,4%) zawierający związki siarki ^{[54,55,60,62]}

Granatowiec właściwy – Punica granatum L. – alkaloidy, garbniki do 28% (tanina), flawonoidy (pochodne kwercytyny), antocyjany (delfinidyna, malwidyna, malwinidyna, peonidyna), kwasy fenolowe (elagowy i galusowy), kwas cytrynowy ^[40,54,55]

Szałwia lekarska – Salvia officinalis L. – olejek eteryczny (tujon do 50%, cyneol do 15%, borneol, octan borneolu, pinen), alkaloidy, znaczne ilości garbników, saponiny, triterpeny, flawonoidy, kwas ursolowy ^{[53,54,55,60]}

Mięta pieprzowa – Mentha xpiperita L. - olejek eteryczny (mentol 41-65%, a-pinen, limonen, felandren, cyneol, pulegon, jasmon), garbniki, kwasy fenolowe, flawonoidy ^{[53, 55, 56,63]}

Inne wybrane rośliny o właściwościach przeciwbakteryjnych

Chmiel zwyczajny, Lawenda wąskolistna, Cebula zwyczajna, Bazylia pospolita, Melisa lekarska, Herbata chińska, Borówka brusznica, Borówka czernica, Kapusta głowiasta, Eukaliptus gałkowy, Biedrzeniec anyż, Chrzan pospolity, Sosna zwyczajna, Kminek zwyczajny, Aloes, Mięta polna, Mącznica lekarska, Rumianek pospolity, Cynamonowiec, Goździkowiec korzenny, Macierzanka piaskowa, Malina właściwa, Kocanki piaskowe, Jeżówka purpurowa, Jałowiec pospolity, Hyzop lekarski, Grejpfrut, Dziurawiec zwyczajny, Wrzos zwyczajny, Wierzba purpurowa, Ruta zwyczajna, Pasternak zwyczajny, Koper włoski, Koper ogrodowy, Kolendra siewna, Chrzan pospolity, Rzodkiew zwyczajna, Buk zwyczajny, Cykoria podróżnik, Krwawnik pospolity, Cząber ogrodowy, Rozmaryn lekarski, Arcydzięgiel litwor ^{[53,54,55,56,64]}

Podsumowanie

W wyniku narastającej oporności mikroorganizmów na stosowane dotychczas antybiotyki rozważa się wykorzystanie substancji roślinnych np. olejków eterycznych.

Wiele substancji roślinnych wykazuje pozytywne wyniki w badaniach in-vitro i zachęca do dalszych analiz nad tymi substancjami.

Niektóre olejki wykazują działanie na oporne bakterie, a także mogą usprawniać działanie dotychczasowych antybiotyków ^[47].

Niektóre substancje roślinne łatwo pozyskać, ponieważ występują powszechnie w roślinach, w naturalnym środowisku ^[51].