Ksantin türevleri varlığında mikrobiyal biyofilm oluşumunun araştırılması
Investigation of microbial biofilm formation in the presence of xanthine derivatives
Yazar: YANKI NİDA ZİYA
Danışman: PROF. FATMA KAYNAK ONURDAĞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP YILMAZ ÖZGÜVEN
Trakya Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibiyofilm = Antibiofilm ; Kafein = Caffeine ; Quorum sensing = Quorum sensing ; Teobromin = Theobromine ; Teofilin = Theophylline

Özet:
Giriş ve Amaç: Biyofilmler, polimikrobiyal yapıda olabilmeleri, antibiyotiklere karşı dirençli olmaları ve antifagositik etkileri nedeniyle sıklıkla tedavisi zor kronik enfeksiyonlardan ve endüstriyel alanlarda yaşanan sıkıntılardan sorumlu tutulmaktadır. Özellikle nozokomiyal enfeksiyonlarda görülen biyofilm oranındaki artış bu alanda yapılan çalışmaların önemini artırmaktadır. Bu çalışmada Uzunköprü Devlet Hastanesi'nde çeşitli klinik örneklerden izole edilen 30 adet izolatın biyofilm yapma yeteneklerinin, ksantin türevi olan kafein, teofilin, teobromin ve bu bileşiklerin laboratuvar ortamında sentezlenen türevlerinin bu izolatlar üzerindeki antibiyofilm etkilerinin ve açil homoserin lakton (AHL) molekülü üzerindeki etkilerinin saptanması amaçlandı.
Gereç ve Yöntemler: Bu çalışmada kalite kontrol amacıyla kullanılan Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 suşları ve biyofilm pozitif kontrol olarak kullanılan Staphylococcus aureus ATCC 29213 suşu Farmasötik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı kültür koleksiyonundan temin edildi. Kristal viyole-mikroplak yöntemi kullanılarak izolatların biyofilm yapma yetenekleri ve maddelerin antibiyofilm etkileri incelendi. Kuyucuk difüzyon testi ile çoğunluğu algılama sistemi deneyinde AHL varlığının ve inhibisyonunun gösterilmesi amacıyla ise Chromobacterium violaceum ATCC 12472 suşu kullanıldı.
Bulgular: Çalışmamızda, kafein, teofilin, teobromin ve laboratuvar ortamında sentezlenen diğer türevlerin mikroorganizmalarda biyofilm oluşumunu engellediği veya biyofilm düzeylerini azalttığı, ayrıca sadece teofilin türevi olan 8-hidrazinoteofilin (TfN) molekülünün AHL yıkımını gerçekleştirdiği saptandı.
Sonuç: Ksantin türevi bileşiklerin biyofilm kaynaklı enfeksiyonların tedavisi için yeni bir alternatif olabileceği söylenebilir. Ayrıca farklı mikroorganizmalar farklı türevlerin kombinasyonlar halinde çalışılmasının tedaviye yeni yaklaşımlar kazandırması açısından umut vaat edici olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
Background and Aim: Biofilms are often responsible for chronic infections these are difficult to treat as well as industrial problems due to their polymicrobial structure, antibiotic resistance and anti-phagocytic effects. The increasing prevalence of biofilms specifically in nosocomial infections highlights the importance of research in this field. In this study the aim was to research the biofilm forming ability of 30 isolates from various clinical samples at Uzunköprü State Hospital, the anti-biofilm effects of xanthine derivatives such as caffeine, theophylline and theobromine, also these compounds synthesized in the laboratory and their effects on acyl-homoserine lactone (AHL) molecules.
Material and Methods: In this study, Escherichia coli ATCC 25922 and Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 strains which used for quality control and Staphylococcus aureus ATCC 29213 strains which used for biofilm positive control were obtained from the Pharmaceutical Microbiology Department's culture collection. Using the crystal violet-microplate method, the biofilm-forming abilities of the isolates and the antibiofilm effects of the substances were examined. Chromobacterium violaceum ATCC 12472 strain was used to demonstrate the presence and inhibition of AHL in the quorum detection system experiment with well diffusion test.
Results: The results of our study showed that caffeine, theophyline, theobromine and other laboratory-synthesized derivates inhibited biofilm formation or reduced biofilm levels in microorganisms. Additionally, it was determined that only the 8-hydrazinoteophylline (TfN) molecule, a theophylline derivative, carried out AHL degradation.
Conclusion: Xanthine derivative compounds may serve as a new alternative treatment method for biofilm-associated infections. Furthermore, combining different derivatives in experiments involving various microorganisms could offer promising new approaches to treatments.