همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و فنون زیستی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22092/ijmapr.2025.367505.3492

چکیده

سابقه و هدف: گونهNepeta binaludensis  گیاهی کمیاب، معطر و انحصاری است که به‌دلیل محتوای فنلی و فلاونوئیدی دارای فعالیت ضد باکتریایی است. با توجه به گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی، بررسی روش‌های درمانی نوآورانه مانند استفاده از ترکیب‌های مشتق شده از گیاهان همراه نانوذرات لازم به نظر می‌رسد؛ زیرا این روش‌ها اغلب ضمن افزایش خواص ضد باکتریایی گیاهان دارویی، مقدار مصرف این گیاهان ارزشمند را کاهش داده و در حفظ آنها مؤثر هستند. در این پژوهش، خواص ضد میکروبی نانوامولسیون نقره حاوی عصاره گیاه پونه‌سای بینالودی و تأثیر آن بر بیان ژن‌ toxA که در ترشح توکسین A و ژن algD که در تشکیل لایه نازک زیستی در باکتری سودوموناس آئروژینوزا نقش دارند، مطالعه شد.     
مواد و روش‌ها: سرشاخه‌های گلدار پونه‌سای بینالودی از ارتفاع 2517 متری کوه بینالود واقع در شمال‌شرق استان خراسان رضوی جمع‌آوری شد. عصاره اتانولی این گیاه با روش خیس کردن، از 40 گرم پودر گیاه خشک شده بدست آمد. مقادیر ترکیب‌های فلاونوئیدی و فنلی عصاره به کمک دستگاه HPLC مورد سنجش قرار گرفت. در این مطالعه، نانوامولسیون نقره حاوی عصاره که پیش از این با روش انرژی بالا ساخته شده بود مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از روش‌های FTIR، SEM، DLS، ظرفیت زتا و XRD صحت سنتز نانوامولسیون مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص آنتی‌باکتریال غلظت‌های مختلف نانو ذره نقره، عصاره تام و نانوامولسیون نقره حاوی عصاره بر روی سویه استاندارد باکتری سودوموناس آئروژینوزا با آزمون انتشار دیسک کربی- بائر و با روش رقت سریالی میکرودایلوشن ضمن تعیین MIC و  MBC مورد بررسی قرار گرفت. استخراج RNA‌ها از باکتری‌های تحت تیمار با غلظت‌های MIC و  subMICاز نانوذره نقره، عصاره تام و نانوامولسیون نقره عصاره به‌طور جداگانه انجام شد. پس از سنتز cDNA تغییرات بیان ژن‌های toxA و algD با استفاده از Real-Time PCR مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمایشReal-Time PCR  به وسیله نرم‌افزار REST مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج با آزمون تجزیه واریانس یک‌طرفه با استفاده از نرم‌افزارهای Microsoft Excel 2016 و GraphPad Prism 9.5.1 در سطح معناداری (P value < 0.05) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
نتایج: سنجش مقدار برخی ترکیب‌های عصاره با HPLC نشان داد که عصاره این گیاه فاقد گالیک اسید، کاتکین، روتین و کوئرستین است. در بین ترکیب‌های فنلی مانند کلروژنیک اسید، کافئیک اسید، سالیسیلیک اسید و رزمارینیک اسید بیشترین مقدار مربوط به رزمارینیک اسید به میزان 20.82 میلی‌گرم بر گرم بود. ارزیابی‌های نانوامولسیون سنتز شده تأیید کرد که ذرات این نانوامولسیون کروی و به قطر حدود 270 نانومتر بوده و بار سطحی آن منفی و غیر کریستالی است. حضور آب و پیوندهای استری نیز مشخص گردید. یافته‌های بدست آمده از آزمون انتشار دیسک کربی- بائر نشان داد که کمترین قطر به مقدار 12 میلی‌متر مربوط به تیمار با نانو ذره نقره بود. بیشترین قطر هاله عدم رشد با مقدار 21 میلی‌متر مربوط به تیمار با نانوامولسیون عصاره بود که تقریباً مشابه میزان هاله عدم رشد القا شده توسط آنتی بیوتیک سفتازیدیم (CAZ 30µg) بود. کمترین مقدار MBC، MIC و  subMICبه ترتیب به میزان 80، 40 و  µg.ml-120 مربوط به تیمارهای نانوامولسیون عصاره بود. میزان بیان ژن algD، فقط تحت تیمار با غلظت MIC‌ نانوامولسیون حاوی عصاره گیاه (µg.ml-140)،0.87 برابر کاهش نسبت به کنترل نشان داد (P < 0.01). تحت تیمار با نانوامولسیون نقره حاوی عصاره گیاه، بیان ژن  toxAبه میزان 0.78 برابر کنترل، کاهش معنی‌دار در سطح 5 درصد نشان داد. به‌طوری‌که تغییر بیان این ژن تحت تأثیر مقادیر MIC عصاره تام گیاه و نانوذره نقره در مقایسه با کنترل تفاوت معنی‌داری نداشت.
نتیجه‌گیری: نانوامولسیون عصاره گیاه قدرت ممانعت از رشد و باکتری‌کشی بیشتری دارد. با توجه به اینکه ژن algD در تشکیل بیوفیلم مؤثر است و ژن toxA مسئول ترشح پروتئین سمی اندوتوکسینA می‌باشد، این احتمال وجود دارد نانوامولسیون نقره عصاره گیاه از طریق تأثیر بر بیان این ژن‌ها در باکتری سودوموناس آئروژینوزا بتواند موجب مهار رشد در این باکتری گردد. کاهش اندازه قطرات عصاره درون نانوامولسیون، غلظت ترکیبات فعال زیستی و ظرفیت ضد باکتریایی را در مقایسه با عصاره خالص افزایش داد؛ بنابراین می‌توان از آن در صنایع داروسازی و غذایی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

 
- Abou El-Nour, K.M., Eftaiha, A.A., Al-Warthan, A. and Ammar, R.A., 2020. Synthesis and applications of silver nanoparticles. Arabian Journal of Chemistry, 3(3): 135-140. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2010.04.008
- Azimi Mahalleh, A., Sharayei, P. and Azarpazhooh, E., 2020. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of bioactive compounds from Nepeta (Nepeta binaludensis Jamzad.). Journal of Food Measurement and Characterization, 14(1): 668-678. https://doi.org/10.1007/s11694-019-00314-1
- Azizian, T., Alirezalu, A., Hassani A., Bahadori Sh. and Sonboli, A., 2021. Phytochemical analysis of selected Nepeta species by HPLC-ESI-MS/MS and GC–MS methods and exploring their antioxidant and antifungal potentials. Journal of Food Measurement and Characterization, 15(3): 2417-2429. https://doi.org/10.1007/s11694-021-00819-8
- Elahi, G., Goli, H.R., Shafiei, M., Nikbin, V.S. and Gholami, M., 2024. Antimicrobial resistance, virulence gene profiling, and genetic diversity of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa isolates in Mazandaran, Iran. BMC Microbiology, 24(1): 546. https://doi.org/10.1186/s12866-024-03707-5
- Farrokhpour Gharehgheshlaghi, R., Anzabi, Y. and Jafarizadeh-Malmiri, H., 2019. Evaluation of synergistic antimicrobial activity of silver nanoparticles and Eucalyptus microtheca on Streptococcus mutans. Feyz Medical Sciences Journal, 23(4): 334-343. https://feyz.kaums.ac.ir/article-1-3759-en.pdf
- Flockton, T.R., Schnorbus, L., Araujo, A., Adams, J., Hammel, M. and Perez, L.J., 2019. Inhibition of Pseudomonas aeruginosa biofilm formation with surface-modified polymeric nanoparticles. Pathogens, 8(2): 55. https://doi.org/10.3390/pathogens8020055
- Ghannadi, A., Aghazari, F., Mehrabani, M., Mohagheghzadeh, A. and Mehregan, I., 2003. Quantity and composition of the SDE-prepared essential oil of Nepeta macrosiphon Boiss. Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 2: 103-105. https://doi.org/10.22037/ijpr.2010.20
- Ha, D.G., Kuchma, S.L. and O’Toole, G.A., 2014. Plate-based assay for swarming motility in Pseudomonas aeruginosa. Methods in Molecular Biology, 1149: 67-72. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0473-0_8
- Hamid, N.M. and Al-Dhamin, A.S., 2023. Expression of algD gene in single-and dual-species biofilms of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus under starvation stress. Tropical Journal of Natural Product Research, 7(1): 2152-2156. http://www.doi.org/10.26538/tjnpr/v7i1.10
- Hudzicki, J., 2009. Kirby-Bauer Disk Diffusion Susceptibility Test Protocol. American Society for Microbiology, 23p. https://asm.org/getattachment/2594ce26-bd44-47f6-8287-0657aa9185ad/Kirby-Bauer-Disk-Diffusion-Susceptibility-Test-Protocol-pdf.pdf
- Jurado-Martín, I., Sainz-Mejías, M. and McClean, S., 2021. Pseudomonas aeruginosa: An audacious pathogen with an adaptable arsenal of virulence factors. International Journal of Molecular Sciences, 22(6): 3128. https://doi.org/10.3390/ijms22063128
- Katva, S., Das, S., Moti, H.S., Jyoti, A. and Kaushik, S., 2018. Antibacterial synergy of silver nanoparticles with gentamicin and chloramphenicol against Enterococcus faecalis. Pharmacognosy Magazine, 13(4): S828-S833. https://doi.org/10.4103/pm.pm_120_17
- Kirtane, A.R., Verma, M., Karandikar, P., Furin, J., Langer, R. and Traverso, G., 2021. Nanotechnology approaches global infectious diseases. Nature Nanotechnology, 16(4): 369-384. https://doi.org/10.1038/s41565-021-00866-8
- Lin, P., Wang, F.Q., Li, C.T. and Yan, Z.F., 2020. An enhancement of antibacterial activity and synergistic effect of biosynthesized silver nanoparticles by Eurotium cristatum with various antibiotics. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 25(3): 450-458. http://dx.doi.org/10.1007/s12257-019-0506-7
- López-Heras, M., Theodorou, I., Leo, B., Ryan, M. and Porter, A., 2015. Towards understanding the antibacterial activity of Ag nanoparticles: electron microscopy in the analysis of the materials-biology interface in the lung. Environmental Science: Nano, 2(4): 312-326. http://dx.doi.org/10.1039/C5EN00051C
- Maddah, S.M., Mostafavi, G., Amin Malek, M., Anbarestani, M., Sharif, Y. and Mirhassani, Z., 2022. Combined application of cisplatin and salicylic acid suppresses cell growth and promotes apoptosis in human lung cancer cell lines. Biologia, 77: 215-223. http://dx.doi.org/10.1007/s11756-021-00920-9
- Malik, S., Muhammad, K. and Waheed, Y., 2023. Nanotechnology: A revolution in modern industry. Molecules, 28(2): 661. https://doi.org/10.3390/molecules28020661
- Mani, M., Sundararaj, A.S., Al-Ghanim, K., John, S., Elumalai, K., Nicoletti, M. and Govindarajan, M., 2023. Rapid synthesis of copper nanoparticles using Nepeta cataria leaves: An eco-friendly management of disease-causing vectors and bacterial pathogens. Green Processing and Synthesis, 12(1): 20230022. https://doi.org/10.1515/gps-2023-0022
- Marongiu, B., Piras, A., Porcedda, S., Falconieri, D., Maxia, A., Gonçalves, M., Cavaleiro, C. and Salgueiro, L., 2010. Chemical composition and biological assays of essential oils of Calamintha nepeta (L.) Savi subsp. nepeta (Lamiaceae). Natural Product Research, 24(18): 1734-1742. https://doi.org/10.1080/14786410903108944
- Masoumi, N. and Keshavarzi, F., 2024. The pattern of antibiotic resistance and distribution of the biofilm-producing Pseudomonas aeruginosa (PelD, PslB) isolated from infectious hospital departments. SAGE Open Medicine, 12: 20503121241298826. https://doi.org/10.1177/20503121241298826
- Matejczyk, M., Świsłocka, R., Golonko, A., Lewandowski, W. and Hawrylik, E., 2018. Cytotoxic, genotoxic and antimicrobial activity of caffeic and rosmarinic acids and their lithium, sodium and potassium salts as potential anticancer compounds. Advances in Medical Sciences, 63(1):14-21. https://doi.org/10.1016/j.advms.2017.07.003
- Miller, W.L., Matewish, M.J., McNally, D.J., Ishiyama, N., Anderson, E.M., Brewer, D., Brisson, J.R., Berghuis, A.M. and Lam, J.S., 2008. Flagellin glycosylation in Pseudomonas aeruginosa PAK requires the O-antigen biosynthesis enzyme WbpO. Journal of Biological Chemistry, 283(6): 3507-3518. https://doi.org/10.1074/jbc.m708894200
- Mohammadpour, N., Emami, S.A., and Asili, J., 2013. Identification of volatile oil components of Nepeta binaludensis Jamzad. by GC-MS and 13C-NMR methods and evaluation of its antimicrobial activity. Journal of Essential Oil-Bearing Plants, 16(1): 102-107. http://dx.doi.org/10.1080/0972060X.2013.764206
- Moraghebi, F., Aghazadeh Yamchelo, Sh. and Maddah, S.M., 2023. Study on antioxidant and cytotoxic properties of Ephedra major Host. hydroalcoholic extract on AGS gastric carcinoma cell line. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 39(2): 224-236. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2023.357854.3143
- Musimun, Ch., Papiernik, D., Permpoonpattana, P., Chumkaew, P. and Srisawat, T., 2022. Synergy of green-synthesized silver nanoparticles and Vatica diospyroides fruit extract in inhibiting Gram-positive bacteria by inducing membrane and intracellular disruption. Journal of Experimental Nanoscience, 17(1): 420-438. https://doi.org/10.1080/17458080.2022.2084533
- Nejad-Alimoradi, F., Khodashenas, M. and Rezanejad F., 2024. Study of morphological traits, phenolic compounds and essential oil in vegetative and generative organs of Nepeta bornmulleri Hausskn. ex Borum. (Lamiaceae) in Kerman province. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 40(3): 417-434. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2024.131916
- Palanisamy, N.K., Ferina, N., Amirulhusni, A.N., Mohd-Zain, Z., Hussaini, J., Ping, L.J. and Durairaj, R., 2014. Antibiofilm properties of chemically synthesized silver nanoparticles found against Pseudomonas aeruginosa. Journal of Nanobiotechnology, 12(1): 2. http://dx.doi.org/10.1186/1477-3155-12-2
- Rafati, A., Valizadeh, N., Sefidkon, F., Imani, Y. and Noormand Moaied, F., 2023. Essential oil content and composition of Nepeta crassifolia Boiss. & Buhse. under natural habitats and cultivated conditions in East Azarbaijan province. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 39(2): 175-187. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2021.354805.3002
- Rajabi, H., Salimizand, H., Khodabandehloo, M., Fayyazi, A. and Ramazanzadeh, R., 2022. Prevalence of algD, pslD, pelF, Ppgl, and PAPI-1 genes involved in biofilm formation in clinical Pseudomonas aeruginosa strains. BioMed Research International, 2022(1): 1716087. https://doi.org/10.1155/2022/1716087
- Reynolds, D. and Kollef, M., 2021. The epidemiology and pathogenesis and treatment of Pseudomonas aeruginosa infections: an update. Drugs, 81(18): 2117-2131. https://doi.org/10.1007/s40265-021-01635-6
- Rodríguez-Melcón, C., Alonso-Calleja, C., García-Fernández, C., Carballo, J. and Capita, R., 2021. Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) for twelve antimicrobials (biocides and antibiotics) in eight strains of Listeria monocytogenes. Biology, 11(1): 46. https://doi.org/10.3390/biology11010046
- Rossi, E., La Rosa, R., Bartell, J.A., Marvig, R.L., Haagensen, J.A., Sommer, L.M., Molin, S. and Johansen, H.K., 2021. Pseudomonas aeruginosa adaptation and evolution in patients with cystic fibrosis. Nature Reviews Microbiology, 19(5): 331-342. https://doi.org/10.1038/s41579-020-00477-5
- Rustaiyan, A. and Nadji, K., 1999. Composition of the essential oils of Nepeta ispahanica Boiss. and Nepeta binaludensis Jamzad. from Iran. Flavour and Fragrance Journal, 14(1): 35-37. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1026(199901/02)14:1%3C35::AID-FFJ776%3E3.0.CO;2-N
- Skaltsa, H.D., Lazari, D.M., Loukis, A.E. and Constantinidis, T., 2000. Essential oil analysis of Nepeta argolica Bory & Chaub. subsp. argolica (Lamiaceae) growing wild in Greece. Flavour and Fragrance Journal, 15(2): 96-99. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1099-1026(200003/04)15:23.3.CO;2-6
- Thi, M.T.T., Wibowo, D. and Rehm, B.H., 2020. Pseudomonas aeruginosa biofilms. International Journal of Molecular Sciences, 21(22): 8671. https://doi.org/10.3390/ijms21228671
- Tofangchi Mahyari, A., Mostafavi, G. and Maddah, S.M., 2025. Comparative evaluation of the anticancer effects of Nepeta binaludensis and Nepeta glomerulosa extracts on AGS gastric cancer cell line, with a focus on changes in BAX gene expression. Nova Biologica Reperta, 12(1): 1-18. https://ndea10.khu.ac.ir/nbr/article-1-3684-fa.pdf
- Yeo, Y., Ito, T., Bellas, E., Highley, C.B., Marini, R. and Kohane, D.S., 2007. In situ cross-linkable hyaluronan hydrogels containing polymeric nanoparticles for preventing postsurgical adhesions. Annals of Surgery, 245(5): 819-824. http://dx.doi.org/10.1097/01.sla.0000251519.49405.55
- Yuan, Y.G., Peng, Q.L. and Gurunathan, S., 2017. Effects of slilver nanoparticles on multiple drug-resistant strains of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa from mastitis-infected goats: an alternative approach for antimicrobial therapy. International Journal of Molecular Sciences, 18(3): 569. https://doi.org/10.3390/ijms18030569