Bazı sentetik kimyasal maddelerin ve doğal ekstraktların antimikrobiyal ve anti-quorum sensing aktivitelerinin araştırılması
Investigation of antimicrobial and anti-quorum sensing activities of some synthetic chemicals and natural extracts
Yazar: SANAZ HAMİDİ
Danışman: PROF. DR. ALİ OSMAN KILIÇ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Kimyasal maddeler = Chemical materials ; Quorum sensing = Quorum sensing ; Sentetik maddeler = Synthetic materials ; İnhibitör = Inhibitor

Özet:
Antibiyotiklerin insan sağlığında çok önemli rol oynadıkları bilinmektedir. Yeni antibiyotiklerin keşfedilmesi yanında, alternatif olarak bakterilerin üreme, adherans, biyofilm, spor oluşturma ve virulans faktörlerini sentezleme gibi birçok faaliyetini düzenleyen quorum sensing (QS: çevreyi ve çoğunluğu algılama) sinyal sistemlerinin çeşitli moleküller ile bloke edilerek patojen bakterilerin kontrol altına alınmasını hedefleyen çalışmalar da son yıllarda önem kazanmıştır. Literatürde, birçok doğal ve sentetik kimyasal maddenin bakteriler arasındaki QS mekanizmasını bloke ettiği bildirilmiştir.
Bu çalışmada, Norfloksasin, Siprofloksasin, Piperazin, Penisillanik asit, Sefalosporinik asit, Morfolin, Triazol, Nitro Benzoil klorür, Tiyomorfolin, İmidazol, Piridin, Nitropiridin, Sinnamaldehit ve Dihidropiridin türevi 176 sentetik madde ile yeşil çay, vanilya, üzüm çekirdeği ekstraktı ve propolis gibi 7 doğal ekstraktların antimikrobiyal ve anti-quorum sensing aktiviteleri araştırıldı.
Test materyallerinin antimikrobiyal aktiviteleri agar-well difüzyon ve minimal inhibisyon konsantrasyonları mikrodilüsyon broth yöntemleri kullanılarak Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, Bacillus subtilis, Acinetobacter haemolyticus, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Proteus mirabilis, Salmonella Typhimurium, Candida albicans ve Candida parapsilosis türleri ile, anti-quorum sensing aktiviteleri ise agar-well difüzyon yöntemi ve spektrofotometrik olarak Chromobacterium violaceum indikatör suşları kullanılarak gerçekleştirildi.
Test edilen sentetik maddelerden üç tiyomorfolinve iki siprofloksasin türevinin test edilen bütün bakterilere 0.09-3.12 µg/ml ve 0.04-3.12 µg/ml konsantrasyonlarda etkili olduğu saptandı. İki piperazin ile sekiz norfloksasin türevinin test edilen bakterilerin çoğunluğuna 0.02-3.12 µg/ml ve 0.09-6.25 µg/ml konsantrasyonlarda ve bir sefalosporinikasit türevinin ise sadece Proteus mirabilis'e 3.12 µg/ml konsantrasyonda inhibitör etki gösterdiği saptandı. Test edilen sentetik ve doğal ekstrelerin hiçbirinin Candida türlerine etkisi gözlenmedi.
Anti-quorum sensing aktivite yönünden test edilen sentetik ve doğal maddelerden üç cumin, iki Sefalosporinikasit, iki Tiyomorfolin ve bir Penisillanik asit türevinde etki saptandı.
Bu çalışmada kullanılan sentetik ve doğal maddelerden 16'sının antimikrobiyal ve 8'inin anti QS aktiviteye sahip olduğu tespit edildi. Bu sonuçlar, aktivite gözlenen maddelerin yeni antibakteriyel ve anti QS türevlerin geliştirilmesinde potansiyel moleküller olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Antibiotics play an important role for the human health. Therefore, discovery of new antibiotics and development of new therapeutic strategies to combat infectious diseases is of paramount importance. One of these approaches involves the inhibition of the quorum sensing system of bacteria, which is responsible for growth, adherence, biofilm and spore formation, and synthesis of virulence factors using various compounds. A number of natural and synthetic molecules that inhibited bacterial quorum sensing have been reported in the literature.
In this study, derivatives of some synthetic Norfloxacin, Ciprofloxacin, Piperazine, Penicillanic acid, Cephallosporinic acid, Morpholine, Triazole, Nitro-Benzoyl Chlorid, Thiomorpholine, Imidazole, Pyridine, Nitro-pyridin, Cinnamaldehyde, and Dihydropyridine, and some natural substances such as green tea, vanilla, grape seed extract, and propolis are tested for their antimicrobial and anti-quorum sensing activities.
Antimicrobial activity is determined using the agar-well diffusion method against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, Bacillus subtilis, Acinetobacter haemolyticus, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Proteus mirabilis, Salmonella Typhimurium, Candida albicans ve Candida parapsilosis and anti-qorum sensing activity is investigated using agar-well diffusion and spectrophotometric methods against the Chromobacterium violaceum indicator strains.
Among all the tested derivatives, three thiomorpholine, and two ciprofloxacin derivatives showed inhibitory activity against all bacteria tested with the concentrations ranging from 0.09-3.12 µg/ml, and 0.04-3.12 µg/ml, respectively. Two piperazine and eight norfloxacin derivatives showed inhibitory activity against most bacteria tested at concentrations ranging from 0.02-3.12 µg/ml and 0.09-6.25 µg/ml, respectively, and one cephalosporinic acid derivative showed inhibitory activity against only Proteus mirabilis at 3.12 µg/ml concentration. None of these derivatives exhibited anti-yeast activity.
Three semi-synthetic cumin, two cephallosporinic acid, two thiomorpholine, and one penicillanic acid derivative showed anti-quorum sensing activity.
Among the synthetic and natural molecules that have been used in this study, 16 and 8 were found to have antimicrobial and anti-QS activity, respectively. These results showed that the activity observed agents might have the potential to be used in the development of new antibacterial and anti-QS molecules.