Estudio sobre el beneficio antibacteridel arándano

La resistencia a los antibióticos se ha convertido en un problema global. En China, el problema es particularmente grave debido a los pacientes#39; Dependencia ciega de los antibióticos y regulación ineficaz del uso de antibióticos. Los métodos tradicionales como el descubrimiento de nuevos antibióticos a partir de bacterias se enfrentan a muchos problemas, como la dificultad de encontrar nuevas cepas de bacterias. Por lo tanto, la búsqueda de nuevos antibióticos de animales y plantas se ha convertido en una importante dirección de investigación y desarrollo.

Los arándanos (Vaccinium macrocarpon Ait.) son uno de los tres principales frutos en América del norte. En los Estados Unidos, el área bajo cultivo de arándanos es de aproximadamente 1,41 ×102 kilómetros cuadrados, y el área bajo cultivo de arándanos en todo el mundo ha alcanzado 1,50 ×102 kilómetros cuadrados. Hay alrededor de 1,200 cultivadores, con ventas totales que superan los 1.500 millones de dólares. Más del 90% de los productos de arándano se venden y consumen en América del norte [1]. Además de su valor nutricional, los arándanos y sus componentes se han encontrado para inhibir el crecimiento bacteriano y la adhesión bacteriana. Recientes reportes de literatura extranjera muestran que los arándanos y sus preparados pueden prevenir infecciones del tracto uriny reducir la incidencia de caries dental y periodontitis [2]. Este artículo revisa los componentes de los arándanos, sus efectos antibacterianos y antiadher, y sus mecanismos de acción.

1. Composición de los arándanos

Los arándanos son 88% de agua, con el resto que consiste en ácidos orgánicosVitamina C, flavonoides, antocianinas, proantocianidinas y otras sustancias. La tabla 1 presenta los principales componentes de los arándanos.

Ahora se cree generalmente que las proantocianidinson los principales componentes antibacterien los arándanos. Las proantocianidinson una gran clase de compuestos polifenóampliamente encontrados en varias plantas (como el ginkgo, ruibarb, espino y uvas). Originalmente fueron clasificados como taninos condensados o flavanoles. Con el avance de la tecnología y la investigación en profundidad, ahora se clasifican como un término general para una gran clase de sustancias llamadas proantocianidinas [3]. Su estructura es un polímero de catequinas, epicatechin, o catequinas y epicatechin. Los investigadores han hecho mucha investigación sobre las proantocianidin, y las proantocianidinde arándano en particular tienen un efecto antibacteriano, por lo que su estructura debe ser especial.

Las proantocianidinque se encuentran en otras plantas (por ejemplo, las uvas) son polímeros de flavan3-oles, con cada monómero polimeride la siguiente manera: la posición C4 del monómero "superior" está unida a la posición C6 o C8 del monómero "inferior" por un enlace C-C (4β − C6 o 4 → − C8), formando una conexión de tipo b (B1 y B2). Las proantocianidinde de arándano son también polímeros de flavan3-ol. Además de los vínculos de tipo b, los siguientes vínculos también están presentes: el C2 y C4 del monómero "superior" están conectados con el O de la C7 y C6 O C8 del monómero "inferior" untravés de enlaces C-O y C-C, respectivamente, formando un vínculo de tipo A. esta proantocianidina contenida en los arándanos se llama proantocianidina A. se ha informado en la literatura que la proantocianidina A tiene adhesión antibacteriana, antibacteriana y efectos antiinflamatorios [4-5].

2. El efecto antibacteride los arándanos y el mecanismo de acción

Investigadores extranjeros han llevado a cabo un gran número de estudios sobre el efecto antibacteriano de los arándanos. Se realizaron experimentos bacteriostáticos utilizando jugo de arándano, concentrado de arándano yExtracto de arándanoEn varias bacterias grampositivas y bacterias gramnegativas, incluyendo Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Se obtuvieron diferentes grados de efectos bacteriostáticos, confirmando la existencia del efecto bacteriostático de arándanos. La tabla 2 enumera algunos de los investigadores, los materiales experimentales, las bacterias de prueba y los resultados experimentales de los experimentos de efecto bacteriostático del arándano.

Después de que el efecto antibacteride los arándanos fue confirmado, los investigadores comenzaron a explorar los componentes antibacteriy los posibles mecanismos antibacteride los arándanos.

Lacombe etal. [7] utilizaron cromatode columna para aislar los componentes del arándano y dividirlos en tres grupos: azúcares y ácidos orgánicos, fenoles y antocianinas (antocianinas, proantocianidin, etc.). Las concentraciones mínimas inhibitorias de estos tres grupos de sustancias contra Escherichia coli O157:H7 se probaron en sus condiciones de pH natural y pH neutro. Los resultados mostraron que excepto para el grupo azúcar y ácido orgánico, que no tuvieron efecto bacteriostático a pH neutro, los grupos restantes tuvieron buenos efectos bacteriostáticos tanto en su pH natural como en condiciones de pH neutro. La observación por microscopía electrónica de transmisión reveló que las membranas celulares de las células tratadas con azúcar y ácidos orgánicos se volvieron borro, la forma celular era irregular, y el citoplasma agregado. También se observó la descomposición parcial de la membrana celular y la fuga del citoplasma en los dos grupos de células tratadas con sustancias fenólicas y antocianinas.

El grupo azúcar y ácido orgánico ejerce principalmente un efecto bacteriostático al reducir significativamente el pH intracy extracelular a través de los ácidos orgánicos. Estudios han demostrado [13] que cuando el nivel de acetato intracde de la Escherichia coli K-12 aumenta, también lo hace la concentración de iones de potasio. Este fenómeno causa una acumulación de aniones ácidos orgánicos en la membrana celular, lo que finalmente causa un fuerte aumento en la presión osmótica. Las observaciones de microscopía electrónica anteriores también confirman esta teoría.

El grupo fenótiene un buen efecto bacteriostático tanto bajo condiciones de pH natural como neutro, lo que demuestra que su efecto bacteriostático es independiente de las condiciones de pH. La hidrofobicidad de cresol le permite unirse a la membrana celular, lo que resulta en un cambio en la fluidez de la membrana. Los resultados de la microscopía electrónica muestran que la forma de las células bacterianas tratadas con fenoles es irregular, lo que también demuestra que existe una Unión química local en la superficie de la membrana celular. Cuando se penetra la membrana celular, pequeñas moléculas de fenoles pueden entrar en la célula y afectar el metabolismo.

La membrana celular del grupo de las bacterias antocianinas fue parcialmente degradada, el citoplasma se filtrfuera, y la superficie de la membrana fue parcialmente agregada. Es posible que las proantocianidintengan un efecto quelde iones metálicos similar al EDTA, uniéndose a Ca2+ y Mg2+ en la membrana, desestabilide la membrana celular, liberando LPS, y aumentando la permede la membrana celular. Además, las proantocianidins pueden quelar LPS, causando polimerilocal en la superficie de la membrana [7].

Lenet al. [6] usaron tecnología de chip genético para observar el efecto del arándano en la expresión génica de Escherichia coli. Los resultados mostraron que en comparación con Escherichia coli de cultivo normal, la expresión génica de bacterias incubadas con jugo de arándano o proantocianidinde arándano fue regulada hacia abajo, mientras que la expresión génica relacionada con la adaptación a los cambios en el pH fue regulada hacia arriba. Debido a la importancia del hierro en el crecimiento bacteriano, los investigadores prestaron especial atención a los genes relacionados con el hierro. Los resultados mostraron que la expresión de todos los genes relacionados con el transporte de iones de hierro y el metabolismo estaba regulada negativamente.

Se infide de los resultados anteriores que el efecto más obvio del jugo de arándano sobre Escherichia coli es reducir la expresión de genes relacionados con el transporte de iones de hierro. Algunos estudios han sugerido que los taninos y sus hidrolizados logran su efecto antibacteribloqueel suministro de iones metálicos necesarios para el crecimiento microbiano. El jugo de arándano reduce la expresión del gen E. coli para el transporte de iones de hierro, mientras que las proantocianidincontenidas en el jugo de arándano tienen un fuerte efecto quelante sobre los iones de hierro, haciendo que E. coli crezca en un ambiente con una deficiencia severa de hierro. Este es un mecanismo importante por el cual los arándanos ejercen su efecto antibacteri.

Sin embargo, cuando los investigadores agreghierro exógeno a las bacterias incubadas con jugo de arándano, la tasa de crecimiento de Escherichia coli no fue completamente restaurada (al 65%), lo que sugiere que hay otros mecanismos sinérgicos para el efecto antibacteriano de los arándanos. De acuerdo con los resultados de gene chip y estudios previos, Lin cree que en primer lugar, la capacidad de los componentes del arándano para formar complejos con almidón, proteínas, enzimas digestivas, etc puede conducir a una falta de nutrientes necesarios para el crecimiento bacteriano. En segundo lugar, el bloqueo de otros iones metálicos por los arándanos puede afectar el metabolismo de las bacterias y algunas funciones importantes de la membrana. Otros dos mecanismos posibles son la acción similar a la de los taninos, que inhila la fosforilación oxidy por lo tanto afecta el metabolismo, yla desestabilide la membrana, que conduce a la destrucción de las enzimas necesarias para la síntesis de ATP [6].

3 el efecto antiadherde los arándanos y su mecanismo de acción

Desde el principio, Zafriri et al. [14] observaron el efecto del jugo de arándano en la adhesión de Escherichia coli a diferentes células (células tumorales de la corteza suprarrenal de ratón Y1, macrófagos peritonede ratón y células de ovaride hámster). Los resultados mostraron que el jugo de arándano contiene dos inhibidores de la adhesión de pili tipo 1 y un inhibide la adhesión fimbrial tipo p no dializable (que más tarde Lin et al. [6] mostraron ser proantocianidina). Allison et al. [15] observaron el efecto del arándano sobre la adhesión de Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes a las diapositivas. Los resultados mostraron que los arándanos reducen la adhesión de Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Salmonella typhimurium a los cubrelabios.

Varios experimentos han demostrado que las proantocianidinen los arándanos juegan un papel anti-adhesión. Foo et al. [16] encontraron que las proantocianidinas pueden inhibieficazmente la adhesión in vitro, con una concentración efectiva mínima de 75 mg/L. Howellet al. [17] usaron un extracto de proantocianidina de arándano de pH 6,5 para observar su efecto inhibitsobre la adhesión de Escherichia coli patógena con pili tipo P a las células epiteliurin. El rango de concentración para antiadherfue de 6-375 mg/L.

Howell et al. [18] compararon la capacidad de las proantocianidinas A (que se encuentran en los arándanos) y las proantocianidinas B (que se encuentran en las uvas, el té, las manzanas, etc.) para inhibir la adhesión bacteriana in vitro. Encontraron que las proantocianidinas A tenían un efecto antiadhesivo A − 60 ≥ g/mL, mientras que las proantocianidinde tipo b contenidas en las uvas tienen un débil efecto antiadher(en concentraciones superiores A 1200 μg/mL), las otras proantocianidinde tipo b no tienen efecto antiadher. En otro experimento, Foo et al. [19] compararon los efectos antiadherde monómeros, dímero y trímero sobre la adhesión de Escherichia coli patógena a pili tipo p. Los resultados mostraron que sólo el trímero tenía un fuerte efecto antiadhesivo.

Lin et al. [6] encontraron en un estudio de chip genético que el jugo de arándano disminuye la expresión de genes relacionados con la adherencia en E. coli. Los genes bajos regulados incluyen la proteína del cuerpo basal flagelar FlgB y la proteína motora flagelar FliG, así como la triptofanasa TnaA. La regulación descendente de FlgB y FliG causa una disminución en P-fimbriae de E. coli, reduciendo así la adhesión. La inactivación de tnaA reduce la capacidad de E. coli de adherirse a diferentes superficies biológicas.

4 conclusión

Desde hace tiempo se sabe que los arándanos son eficaces contra las infecciones del tracto urin. Numerosos estudios se han realizado sobre sus efectos antibacterianos y antiadher, pero su mecanismo de acción aún no se entiende completamente. De hecho, los arándanos también inhila la formación de biofilm y resista la secreción bacteriana de proteasas [20]. Los arándanos son por lo tanto uno de nature' - las armas contra las bacterias, y son aún más valiosas hoy en día cuando el problema de la resistencia a los antibióticos es cada vez más grave. Más investigación sobre el mecanismo antibacteriano, espectro antibacteriano, resistencia a medicamentos y otras cuestiones sentará las bases teóricas para el uso de productos de arándano como medicina.

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