نوع مقاله : پژوهشی- فارسی
نویسندگان
1 استادیار زیست شناسی- گلسنگشناسی، دانشگاه ایلام ، ایران،
2 دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبشناسی، دانشگاه ایلام، ایران،
چکیده
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
 Introduction: With respect to the usefulness of lichens in the traditional medicine in different parts of the world, identification of lichens and studying their antimicrobial effects are of particular importance .  Materials and methods: After collecting lichen samples, the methanol extracts were prepared and the effects of dilutions extracts on six pathogenic bacteria to method disc diffusion and the antibiotic Methicillin, Clindamycin, Sterptomycin and Ampicillin were compared to a positive control. Then, the MIC and MBC were determined .  Results: Diameter investigation showed that acetone extract of the lichen on the bacteria did not have any affect. Methanol extracts of lichens Fulgensia fulgens (Sw.) Elenkin had significant antibacterial activity . Discussion and conclusion: Among the lichens we studied, only Fulgensia fulgens had. Therefore, the methanol extracts of Fulgensia fulgens could have antibacterial effects in the treatment of bacterial infections and thus could be replaced by chemical drugs.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
گلسنگ از اجتماع حداقل یک جلبک یا سیانوباکتر (فایکوبیونت) و یک قارچ (مایکوبیونت) به وجود آمده است (1). گلسنگها در مناطق مختلف جغرافیایی متابولیتهای ثانویهی متفاوتی تولید میکنند. این متابولیتها که اسیدهای گلسنگی[1] نامیده میشوند به طور معمول بیش از ترکیبات شیمیایی سایر موجودات زنده کاربرد دارند. زیرا بسیاری از این ترکیبات اختصاصی بوده و حاصل سنتز در شرایط همزیست میباشند. این تولیدات برون سلولی نامحلول در آب که گاهی تا 30 درصد وزن خشک ریسه را تشکیل میدهند، بر روی دیواره سلولی هیفهای قارچی متبلور شده و سپس در سطح ریسه و یا در بافتهای ویژه ذخیره میگردند (2 و 3). بهعلاوه گلسنگها از دوران باستان بهعنوان داروهای طبیعی استفاده میشدند. این ارگانیسمها و برخی از ارگانیسمهای دریایی دیگر از منابع مهم ترکیبات بیولوژیکی فعال هستند (4). این گلسنگها حاوى ترکیبات مختلف و متعددى از جمله اسیدهاى آلیفاتیک، ترکیبات آروماتیک تک حلقهاى، کینونها، دپسیدها، کاروتنوئیدها و ترکیبات بیشمار دیگری هستند که خواص دارویی متفاوتی دارند. آنها مواد مصرفی خود را از محیط اطراف جذب میکنند. بنابراین، گلسنگهای مناطق مختلف میتوانند متابولیتهای ثانویه با خواص دارویی مختلفی داشته باشند. با توجه به مصرف گلسنگها در طب سنتى در نواحى متعددى از دنیا، شناسایى گلسنگهاى بومى و بررسی اثرات ضد میکروبى آنها اهمیت خاصی دارد (5). از طرفی با توجه به مقاومت آنتیبیوتیکی روز افزون میکروارگانیسمها و گرایش عمومی به ترکیبات طبیعی، شناسایی گلسنگها و بررسی اثرات ضدمیکروبی آنها در سراسر دنیا از اهمیت خاصی برخوردار است. البته به طور معمول در کار با گلسنگها این پرسش مطرح است که آیا با توجه به کندی رشد آنها، استفاده از خواص آنتیباکتریال آنها از نظر صنعتی و اقتصادی امکان پذیر است؟ پاسخ آن است که امروزه مطالعات گسترده ای در راستای کشت گونههای مختلف گلسنگ انجام شده و امکان کشت و دوباره سنتز سریع آنها فراهم آورده شده است. در این خصوص یاماتو و کوورکرز[2] موفق به ارائه روشی برای کشت بافت گلسنگ از ریسه رویشی شدند (6). میلبانک و کرشاو[3] موفق به رشد قطعات ایزیدیای Peltigera aphthosa var. variolosa بر روی کاغذهای صافی در ارتباط با شنهای مرطوب شدند (7). همچنین، گالون و همکاران با الهام از روش Degelins، تکنیکی برای کشت ریسه گلسنگها ارائه نموده و پنج گونه Gonohymeniasp.(بهویژه G. sinaica) و دو گونه sp.Heppia و Peccaniasp. را روی محیط سیلیکا- ژل کشت کردند (8). به این ترتیب با غلبه بر مشکل کند رشدی گلسنگها امکان استفاده آسان آنها در داروسازی فراهم آورده شده است و کار بر روی خواص آنتی باکتریال آنها به صرفه بوده و از اهمیت ویژه ای برخوردار است (9). با اینحال در زمینه شناسایی ترکیبات و خواص ضداین ارگانیسمها در غرب ایران تا کنون کار مؤثری انجام نشده است. به همین علت در این تحقیق، به شناسایی و بررسی خواص ضدباکتریایی چند گونهی بومی گلسنگ پرداخته میشود.
مواد و روشها
جمعآوری گونههای گلسنگ
به منظور جمعآوری گونههای گلسنگ از کاردک و چاقو استفاده شد. این جمعآوری در ماههای اردیبهشت تا تیر 1390 از اطراف شهرستانهای درهشهر، دهلران، آبدانان، سراب کلم و تونل رنو شهر ایلام انجام شد. گلسنگها همراه با بخشی از بستر جمعآوری شدند. نمونهها را طوری برداشته که هم دارای آسکوکارپ (در صورت وجود) و هم دارای لب (در صورت وجود) باشند. زیرا این دو فاکتور در شناسایی بسیار حائز اهمیت میباشند. پس از جمعآوری گلسنگها اطلاعات مربوط به گونهها شامل: ارتفاع منطقه، طول و عرض جغرافیایی، مکان و تاریخ جمعآوری یادداشت و به آزمایشگاه دانشگاه ایلام انتقال داده شدند. در این مطالعه از سه گونه گلسنگMegasporarimisorediata، Fulgencia fulgenceوPlacidiumsemaforonenseبرای بررسی فعالیت ضد میکروبی استفاده شد.
میکروارگانیسمهای مورد مطالعه
در این تحقیق، از 5 گونه باکتری گرم مثبت و گرم منفی که عبارتند از: Staphylococcusaureus، Bacilluscereus، Escherichiacoli، E. aerogenes، Klebsiella pneumonia و Pesudomonasaeruginosaتهیه شده در آزمایشگاه میکروبیولوژی دانشکده پیرادامپزشکی دانشگاه ایلام استفاده شد.
عصارهگیری از گلسنگها
برای تهیه عصاره متانولی و استونی گونههای گلسنگ جمعآوری شده از سوکسله استفاده شد. به این شکل که پس از شناسایی گلسنگها، نمونهها در سایه خشک و سپس از بستر جدا شدند. برای هر مرحله عصارهگیری از هر گونه مقدار 50 گرم گلسنگ خرد شده و یک لیتر متانول یا استون استفاده شد. عصارهها به مدت 24 ساعت در آون و در دمای 35 درجه قرار گرفتند تا حلال آنها تبخیر و خشک شوند. سپس، عصاره خشک شده تا انجام مراحل بعدی آزمایش در دمای منفی 18 درجه سانتیگراد قرار گرفت (10).
بررسی خواص ضدباکتریایی
در این مرحله ابتدا غلظت باکتریهای مورد بررسی به مقدار نیممکفارلند کدورت سنجی شد. سپس، باکتریها بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار به شکل چمنی کشت داده شدند. به وسیله دیمتیل سولفوکساید[4] 10 درصد، رقتهای 63 ، 125، 250، 500 و 1000 میلیگرم بر میلیلیتر عصارههای متانولی و استونی گلسنگها تهیه شد. دیسکهای پیپر بلانک[5] 6 میلیمتری (تهیه شده از شرکت رکین) برای رقتهای مختلف استفاده شد. دیسکها پس از 10 دقیقه خارج شده و به طور جداگانه در پلیتهای شیشهای داخل آون 35 درجه سانتی گراد قرار داده شدند تا حلال آنها بخار و خشک شوند. دیسکها قبل و پس از ترکیب با عصارهها وزن شدند و اختلاف آنها، مقدار عصاره جذب شده در رقتهای مختلف بود. مقدار عصاره جذب شده توسط هر دیسک به طور میانگین 8.0، 5.2، 6، 15 و 36 میلیگرم بر میلیلیتر بود. دیسکها پس از خشک شدن، با سوزن کشت استریل بر روی محیط کشتها قرار گرفتند. پس از 24 ساعت گرمخانهگذاری هاله عدم رشد اندازهگیری شد. در این تحقیق، از آنتیبیوتیکهای متیسیلین، کلیندامایسین، استرپتومایسین و آمپیسیلین (آنتیبیوتیکهای رایج مصرفی برعلیه باکتریهای مورد مطالعه) به عنوان کنترل مثبت و به منظور تعیین میزان تأثیر آنها بر باکتریها و مقایسه با اثر عصارهها استفاده شد. همچنین از دی متیل سولفوکساید 10 درصد به عنوان کنترل منفی و به علت اینکه تأثیری برروی باکتریهای مورد بررسی ندارد استفاده شد (13). هر آزمایش سه بار تکرار شد.
تعیین MICو MBC
برای گلسنگهایی که دارای اثر ضدباکتریایی بودند، مقدار MIC و MBC تعیین شد. تعیین حداقل غلظت مهارکننده (MIC)، با استفاده از پلیتهای 96 خانهای استریل و روش براث میکرودیلوشن[6] طبق دستورالعمل [7]CLSI انجام شد (12). به هر یک از چاهکها 50 میکرولیتر محیط نوترینت براث و 50 میکرولیتر از رقتهای تهیه شده عصاره (63 تا 1000 میلیگرم بر میلیلیتر) اضافه شد. سپس مقدار 50 میکرولیتر از سوسپانسیون تهیه شده باکتری به چاهکها اضافه شد. پلیتها به مدت 18 الی 24 ساعت در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد قرار داده شدند. سپس با مقایسهی کدورت چاهکهای تحت تیمار با چاهکهای شاهد میزان MIC مشخص شد. بنابراین، نخستین چاهک بدون کدورت به عنوان حداقل غلظت بازدارنده به شکل میلیگرم بر میلیلیتر گزارش شد (13). حداقل غلظت کشندگی (MBC) عصارهها با توجه به نتایج MIC تعیین شد. از چاهکهایی که رشد باکتری در آنها کاملا متوقف شده بود با سوآپ استریل نمونهبرداری شد. سپس، نمونهها روی محیط کشت مولر هینتون آگار کشت و در دمای 37 درجه سانتیگراد گرمخانهگذاری شدند. در نهایت، پس از 24 ساعت کمترین غلظتی از عصاره که باکتریها در آن رشد نکرده بودند به عنوان مقادیر MBC گزارش شدند (14). همه این مراحل سه بار تکرار شدند.
تجزیه و تحلیل آماری داده
برای تحلیل آماری دادهها از نرمافزار 5/11 SPSS استفاده شد. ابتدا از آزمون مقایسه میانگین چند جامعه[8] (تحلیل واریانس) با فاصله اطمینان 99 درصد استفاده شد. با توجه به اینکه در آزمون تحلیل واریانس بین جوامع مورد مطالعه اختلاف معناداری مشاهده شد. یکی از آزمونهای پس از تجربه[9] (دانکن[10]) برای دسته بندی این متغیرها استفاده شد. همچنین، برای توصیف متغیرها از آمار توصیفی مانند میانگین و انحراف معیار استفاده شد.
نتایج
اثرضد باکتریایی گلسنگها
در این تحقیق، عصاره استونی تمام گلسنگهای مورد بررسی، همچنین عصاره متانولی گونه
M. rimisorediata اثر ضدباکتریایی ندارد. طبق جدول 1 و 2 از بین باکتریهای گرم مثبت، عصاره متانولی
P. semaforonense بیشترین تأثیر را بر روی استافیلوکوک اپیدرمیس و کمترین تأثیر را بر روی باکتری انتروکوکوس فکالیس و از میان باکتریهای گرم منفی بیشترین و کمترین تأثیر را به ترتیب بر روی پروتئوس میرابیلیس و کلبسیلا پنومونیه دارد. بهطورکلی، باکتری سودوموناس آئروژینوزا مقاومترین باکتری و استافیلوکوک اپیدرمیس حساسترین باکتری است. تحلیل دادهها در سطح 01/0 درصد خطای محاسبه شده برابر 02/0 را نشان میدهد. بنابرین، بین تأثیر این عصاره بر روی باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی اختلاف معنی داری دیده نمیشود (جدول 1 و 2). عصاره متانولی F. fulgence از بین باکتریهای گرم منفی تأثیری بر روی باکتریهای انتروکوکوس فکالیس ندارد ولی بر روی استافیلوکوک اپیدرمیس، باسیلوس سرئوس و استافیلوکوکوس اورئوس تأثیر در خور توجهی نشان میدهد. در بین باکتریهای گرم منفی بیشترین تأثیر بر روی باکتری اشرشیا کلی و کمترین تأثیر بر روی باکتری انتروباکتر آئروژنز مشاهده میشود. در تحلیل آماری دادهها در سطح 01/0 درصد خطای محاسبه شده برابر صفر است. بنابراین، فعالیت ضد باکتریایی عصاره متانولی F. fulgence بر روی باکتریهای گرم مثبت به طور معنی داری بیشتر از باکتریهای گرم منفی میباشد (جدول 1 و 2).
جدول 1- میانگین قطر هاله عدم رشد حاصل از تأثیر عصاره متانولی دو گونه گلسنگ بر روی باکتریهای گرم منفی
گلسنگ |
* |
E. aerogenes |
K. pneumonia |
E. coli |
P. aeruginase |
F. fulgence |
2/36 |
14 |
19 |
21 |
19 |
15 |
67/9 |
67/12 |
33/12 |
33/13 |
|
5/6 |
33/6 |
67/9 |
33/9 |
67/9 |
|
5/2 |
7 |
7 |
33/7 |
33/7 |
|
P. semaforonense |
3/37 |
33/14 |
33/11 |
33/14 |
6 |
8/14 |
67/12 |
9 |
33/12 |
6 |
|
6 |
33/10 |
67/7 |
9 |
6 |
|
5/2 |
67/7 |
7 |
7 |
6 |
* مقدار عصاره جذب شده توسط دیسکها در غلظتهای مختلف (میلیگرم بر میلیلیتر)
جدول 2- میانگین قطر هاله عدم رشد حاصل از تأثیر عصاره متانولی دو گونه گلسنگ بر روی باکتریهای گرم مثبت
گونه |
* |
S. aureus |
E. paecalis |
B. cereus |
S. epidermidis |
F. fulgence |
2/36 |
23/32 |
6 |
23 |
33/24 |
15 |
25 |
6 |
3/17 |
15 |
|
5/6 |
19 |
6 |
12 |
10 |
|
5/2 |
67/11 |
6 |
8 |
33/7 |
|
P semaforonense |
3/37 |
67/15 |
33/15 |
15 |
33/18 |
8/14 |
33/12 |
33/10 |
3/12 |
15 |
|
6 |
10 |
67/7 |
33/9 |
67/11 |
|
5/2 |
7 |
7 |
8 |
8 |
* مقدار عصاره جذب شده توسط دیسکها در غلظتهای مختلف (میلیگرم بر میلیلیتر)
مقدار MICو MBC
طبق جدول 3 عصاره متانولی F. fulgence در غلظت 250 میلیگرم بر میلیلیتر اثر باکتریسدال (کشندگی) بر روی باکتری استافیلوکوک ارئوس دارد. این عصاره بر روی انتروکوک آئروژنز اثر در خور توجهی نداشته ولی بر سایر باکتریها اثر باکتریواستاتیک (بازدارنده رشد) دارد. عصاره متانولی P. semaforonense بیشترین اثر را بر روی باکتری استافیلوکوک اپیدرمیس دارد به طوری که در غظت 250 میلیگرم بر میلیلیتر اثر بازدارندگی و در غلظت 500 میلیگرم بر میلیلیتر اثر کشندگی مشاهده میشود.
جدول 3- مقادیر MBCو MIC (بر حسب میلیگرم بر میلیلیتر) عصاره متانولی دو گونه گلسنگ بر علیه باکتریهای مورد بررسی
گلسنگ باکتری |
P semaforonense |
F. fulgence |
||
MBC |
MIC |
MBC |
MIC |
|
S. aureus |
1000 |
500 |
250 |
250 |
E. paecalis |
1000 |
500 |
n |
n |
B. cereus |
1000 |
1000 |
500 |
500 |
S. epidermidis |
500 |
250 |
500 |
500 |
P. aeruginase |
n |
n* |
500 |
500 |
E. coli |
1000 |
500 |
500 |
500 |
K. pneumonia |
n |
n |
1000 |
500 |
E. aerogenes |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
n* عدم تاثیر عصاره روی باکتری
اثر کنترلهای مثبت و منفی بر روی باکتریها
برای مشخص نمودن تاثیر آنتیبیوتیکها و DMSO (به ترتیب به عنوان کنترلهای مثبت و منفی) از روش دیسک انتشار استفاده شد زیرا 1- این روش نسبت به روش چاهک روشی مناسبتر برای سنجش آنتی بیوگرام است. 2- دقت عمل بیشتری نسبت به روش چاهک دارد و 3- رقت دیسکها مشخص میباشد و نیازی به رقتسازی ندارد. میانگین قطر هالههای عدم رشد در جدول 4 آمده است. کنترل منفی بر روی باکتریها هیچ اثری ندارد.
جدول 4- میانگین قطر هالههای عدم رشد و انحراف معیار (بر حسب میلیمتر) ، حاصل از تاثیر کنترلهای مثبت و منفی بر روی 6 باکتری مورد آزمایش
باکتریها |
Gentamycin |
Sterptomycin |
Clindamycin |
Methicillin |
DMSO |
S. aureus |
57/0±23 |
57/0±33/12 |
57/0±66/9 |
0± 6* |
0± 6 |
B. cereus |
57/0±33/25 |
57/0±67/15 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
E. coli |
57/0±66/19 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
K. pneumonia |
57/0±33/19 |
57/0±33/14 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
E. aerogenes |
57/0±33/22 |
57/0±33/16 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
P. aeruginosa |
57/0±33/14 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
0± 6 |
p-value** |
00 /0 |
00 /0 |
1 |
1 |
1 |
*قطر 6 میلیمتر برابر قطر دیسک است.DMSO : دیمتیلسولفوکساید.
**مقدار خطای محاسبه شده در سطح 01/0 اندازهگیری شد. مقدار خطای محاسبه شده کوچکتر یا مساوی 01/0 معنیدار است و بزرگتر از 01/0 معنیدار نیست.
بحث و نتیجهگیری
باتوجه به آنکه امروزه بخش عظیمی از باکتریها نسبت به بسیاری از آنتیبیوتیکها مقاوم شدهاند و این مقاومت دارویی یکی از مشکلات بزرگ در حوزه درمان است، نیاز روز افزونی برای دستیابی به ترکیبات طبیعی مناسبتر احساس میشود (15). از طرفی گلسنگها همانند بیشتر گیاهان، از دوران باستان بهعنوان داروهای طبیعی استفاده میشوند. بهطورکلی گلسنگها و برخی ارگانیسمهای دریایی از منابع مهم ترکیبات بیولوژیکی فعال هستند. همچنین، بسیاری از متابولیتهای گلسنگی مانند دیترپنها، تریترپنها، دیبنزوفورانها، دیبنزوپیرانونها، دپسیدها، دپسیدونها، آنتراکوئینونها، گزانتون، اسنیک اسید و پلوینیک اسید دارای فعالیتهای زیستی آنتیمایکوباکتریایی، آنتیویروسی، آنتیاکسیدانی، مسکنی، سیتوتوکسیکی، آنتیمیکروبی، ضدقارچی و به عنوان بازدارنده آنزیمی و فتوسیستمی عمل میکنند. وجود مشتقات فنلی در گلسنگها نشان دهنده فعالیت آنتیمیکروبی آنها است. این مواد باعث اسیدی شدن سلول باکتری، به ترتیب تخریب غشاء سیتوپلاسم، غیرفعال شدن آنزیمها و اختلال انتقال الکترون و فسفریلاسیون اکسیداتیومیشوند (16). با توجه به نتایج بهدست آمده از بررسی حاضر میتوان نتیجه گرفت که عصاره متانولی مؤثرتر از عصاره استونی است. عصاره استونی بر روی باکتریهای مورد بررسی تأثیر ندارد. بنابراین، متانول حلال بهتری برای استخراج متابولیتهای گلسنگ است که علت این امر میتواند مربوط به پیوند هیدروژنی بیشتر در ساختار الکلها نسبت به کتونها باشد.
از بین باکتریهای گرم مثبت مقاومترین باکتریها سالمونلا تیفی و پروتئوس میرابیلیس میباشند. چنانچه عصاره متانولی گونههای F. fulgens و C. Cristatumتأثیری بر روی باکتریهای مذکورندردوتنها عصاره متانولی گونه P. semaforonense بر این باکتریها اثر دارد. همچنین، حساسترین باکتریها به عصاره متانولی گلسنگها در بین باکتریهای گرم منفی گونهی اشرشیا کلی و در بین باکتریهای گرم مثبت گونه استافیلوکوک ارئوس شناخته شده است. به طور کلی تأثیر گلسنگها بر روی باکتریهای گرم مثبت بیشتر از باکتریهای گرم منفی است که این میتواند به علت اختلاف ساختار و مواد تشکیل دهندهی دیواره باکتریهای گرم مثبت با گرم منفی باشد (17). دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی بیشتر از لیپوپلیساکاریدها تشکیل شده است که از تجمع ترکیبات در غشای سلولی باکتری ممانعت بعمل میآورد. به همین علت باکتریهای گرم مثبت نسبت به باکتریهای گرم منفی حساسترند (18). نتایج این تحقیق تاثیر ضد باکتریایی
F. Fulgence را اثبات میکند. بنابراین، عصاره متانولی این گونه میتواند جایگزین خوبی برای آنتیبیوتیکهای شیمیایی برای درمان بیماریهای حاصل از سویههای باکتریایی که شکل مقاومتی آنها تغییر کرده است باشد. این یافتهها میتواند زمینه تحقیقات بیشتری را در آینده برای شناسایی، تعیین مقدار و تخلیص ترکیبات مؤثره گلسنگها در شرایط
InVivo فراهم نماید.
تشکر و سپاسگزاری
در پایان محققان بر خود لازم میدانند که از مسئولان دانشکده کشاورزی و پیرادامپزشکی که در انجام این تحقیق همکاری نمودند، تشکر و قدردانی نمایند.