Resistance reversing activity of plant-derived and novel synthetic compounds in bacterial models

Kincses, Annamária
Resistance reversing activity of plant-derived and novel synthetic compounds in bacterial models.
[Thesis] (Unpublished)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (2MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (373kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (426kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A multidrog rezisztencia során az előzetesen alkalmazott antibakteriális szer hatástalanná válik, mely súlyos problémát okoz a bakteriális fertőzések terápiájában. A multidrog rezisztencia kialakulásának egyik legjelentősebb mechanizmusa az efflux pumpák (EPs) túltermelése, amelyek a különböző hatásmechanizmusú antibiotikumokat képesek a baktériumsejtből a környezetbe juttatni. Az efflux mechanizmusokhoz köthető rezisztencia leküzdéséhez fontos lenne olyan efflux pumpa gátló (EPI) vegyületek tervezése, melyek önmagukban vagy antibiotikummal kombinációban alkalmazhatóak a fertőzések kezelésében. A jelen disszertáció célja három vegyületcsoport (Cleistochlamys kirkii-ből izolált természetes vegyületek, foszfor-ilidek, illetve szelénvegyületek) antimikrobiális és rezisztencia visszafordító hatásának vizsgálata in vitro Gram-pozitív, illetve Gram-negatív baktérium modellek felhasználásával. A vegyületek antibakteriális hatását mikrodilúciós módszerrel határoztuk meg, az EP gátlást etídium-bromid akkumulációs, illetve efflux vizsgálattal tanulmányoztuk valós idejű fluoreszcencia méréssel Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, illetve Staphylococcus aureus törzsek felhasználásával. A szelénvegyületek biofilm gátló aktivitását kristályibolyás festéssel határoztuk meg S. Typhimurium 14028s törzsön. A természetes vegyületeket és a szelénvegyületeket kombinációban vizsgáltuk antibiotikumokkal (ciprofloxacinnal és tetraciklinnel), valamint a foszfor-ilidek és a C. kirkii származékok quorum-sensing (QS) gátló hatását agardiffúziós módszerrel határoztuk meg. Mind a három vegyületcsoportból a leghatásosabb EP gátló aktivitással rendelkező vegyületek génexpresszióra gyakorolt hatását RT-qPCR reakcióval teszteltük. Eredményeink alapján elmondható, hogy a C. kirkii-ből izolált kamanetin (CK2) és dikamanetin (CK4) a kísérletben alkalmazott antibiotikumokkal szinergizmust mutatott a methicillin érzékeny S. aureus törzsön, továbbá az izokamanetint (CK3) kivéve a vegyületek hatékonyan gátolták a QS-et. A foszfor-ilidek közül a 4,4,4-trifluoro-3-oxo-2-(trifenilfoszforanilidin)butanal (PY4) gátolta a leghatékonyabban az E. coli AcrAB-TolC efflux rendszerét. A metilketon szelenoészter (EDA9) a vizsgált Gram-pozitív törzseken jelentős antibakteriális hatással rendelkezett. A szelénvegyületek hatékonyan gátolták a S. Typhimurium 14028s biofilm képzését, illetve a ciklikus szelenoanhidrid (EDA1) és a meta-szubsztituált benzol szelenodiészter (EDA4) erősen gátolta az E. coli AG100 AcrAB-TolC rendszerét. A mérési eredményeink alapján megállapítható, hogy a C. kirkii-ből izolált vegyületek hatásosak lehetnek adjuvánsként, a foszfor-ilidek EPI vegyületekként, a szelénszármazékok pedig antibakteriális, illetve EPI vegyületként alkalmazva a bakteriális fertőzések kezelésében.

Abstract in foreign language

Multidrug resistance is a major concern in the treatment of bacterial infections due to the reduced or missing response of microorganisms to the applied antimicrobial agents. One of the most important mechanisms of multidrug resistance is the increased expression of efflux pumps (EPs) that can extrude distinct classes of antibiotics from bacteria to the environment. In order to overcome this process, efflux pump inhibitors (EPIs) could be designed and applied alone or in combination with antibiotics as adjuvants. For this reason, the objective of this study was to investigate the antimicrobial and resistance modifying activity of natural compounds isolated from Cleistochlamys kirkii, fluorinated β-diketo phosphorus ylides and selenocompounds on different Gram-positive and Gram-negative strains. The effects of compounds on bacterial growth were determined by microdilution method. The EP inhibiting activity of compounds on the accumulation and/or efflux of the general EP substrate ethidium bromide was assessed by real-time fluorimetry on Escherichia coli, Salmonella Typhimurium and Staphylococcus aureus strains. The anti-biofilm effect of selenocompounds was investigated by crystal violet assay using S. Typhimurium 14028s strain. The combined effects of antibiotics (tetracycline and ciprofloxacin) and compounds were examined by minimum inhibitory concentration reduction assay or checkerboard microdilution method. The quorum sensing inhibition of natural compounds and phosphorus ylides was studied by agar diffusion method, furthermore the relative gene expression level of EP and/or quorum sensing genes were determined by reverse transcriptase quantitative polymerase chain reaction. Results showed that chamanetin (CK2) and dichamanetin (CK4) from C. kirkii showed synergism with antibiotics on methicillin sensitive S. aureus, all the natural compounds except isochamanetin (CK3) were able to inhibit the quorum sensing. The most potent representative of phosphorus ylides was 4,4,4-trifluoro-3-oxo-2-(triphenylphosphoranylidene)butanal (PY4) and its effect was more pronounced on the AcrAB-TolC efflux system expressing E. coli strain. According to the results the methylketone selenoester (EDA9) had remarkable antibacterial activity against Gram-positive strains. The most selenocompounds were able to inhibit the biofilm formation of S. Typhimurium. The selenoanhydride (EDA1) and the meta-substituted benzene selenodiester (EDA4) were active inhibitors of the AcrAB-TolC system in E. coli AG100. These results suggested that natural compounds could be effective adjuvants in the antibiotic treatment of infections. Phosphorus ylides might be valuable EPI compounds to reverse efflux related multidrug resistance in bacteria and selenocompounds can be effective antibacterials and EPIs.

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Kincses, Annamária
Hungarian title label: Növényi eredetű és újonnan szintetizált vegyületek rezisztencia visszafordító hatása baktérium modellekben
Divisions: Doctoral School of Interdisciplinary Sciences
Discipline label: Medicine > Theoretical Medicine
Defence date label: 2020. May 22.
Item ID: 10335
MTMT id: 31391447
doi: https://doi.org/10.14232/phd.10335
Date Deposited: 2019. Nov . 20. 13:36
Last Modified: 2020. Jul . 30. 09:00
Depository no.: B 6590
URI: https://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/10335
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year