Category Archives: Microbiology

Phenolic-rich green tea extract increases the amoxicillin antibacterial activity

J Pharm Pharmacogn Res 8(6): 491-500, 2020.

Original Article

Phenolic-rich green tea extract increases the antibacterial activity of amoxicillin against Staphylococcus aureus by in vitro and ex vivo studies

[Extracto de té verde rico en fenoles aumenta la actividad antibacteriana de la amoxicilina contra Staphylococcus aureus mediante estudios in vitro y ex vivo]

Sartini Sartini1, M. Natsir Djide1, Muhammad Nur Amir2, Andi Dian Permana3

1Department of Pharmaceutical Microbiology, Faculty of Pharmacy, Hasanuddin University, 90245, Indonesia.
2Department of Biopharmacy Faculty of Pharmacy, Hasanuddin University,90245, Indonesia.
3Department of Pharmaceutical Technology Faculty of Pharmacy, Hasanuddin University,90245, Indonesia.
Abstract

Context: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) has been a significant challenge in health problems.

Aims: To investigate synergistic properties of green tea extract that can potentially enhance the antibacterial activity of amoxicillin against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro and ex vivo.

Methods: Green tea coarse powder was extracted by distilled water using high-pressure extraction. The total of phenolic and tannin contents was determined using spectrophotometry, and epigallocatechin gallate (EGCG) content was analyzed using Ultra-Fast Liquid Chromatography. Minimum Inhibitory Concentration (MIC) against MRSA was determined using a microdilution assay. Antibacterial assay of the combination of the extract and amoxicillin was performed using employing-checkerboard microdilution and agar diffusion assays.

Results: The results exhibited that the green tea extract (GTE) contained total phenolic content of 545.6 ± 4.7 mg GAE/g extract; total tannin content of 356.6 ± 4.1 mg EGCG equivalent /g extract and EGCG of 221.1 ± 11.6 mg/g extract. The MICs combinatorial of GTE and ¼ MIC of amoxicillin was 75 µg/mL. Fractional Inhibitory Concentration Index value was 0.28, indicating that there was a synergy effect between amoxicillin and green tea extract. Essentially, the inhibitory zone diameter obtained by amoxicillin combined with ¼ MIC of GTE was two-fold than the zone produced by only amoxicillin. Although not significant, in ex vivo study, this combination was able to enhance the antibacterial activity of rat’s plasma against MRSA in vivo after the oral administration of GTE and amoxicillin.

Conclusions: The results presented here serve as proof of concept for the enhancement of the antimicrobial activity of synthetic antibiotics when combined with a natural product.

Keywords: amoxicillin; antibacterial; Camelia sinensis; green tea; methicillin-resistant Staphylococcus aureus.

Resumen

Contexto: Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA) ha sido un desafío importante en problemas de salud.

Objetivos: Investigar las propiedades sinérgicas del extracto de té verde que potencialmente pueden mejorar la actividad antibacteriana de la amoxicilina contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA) in vitro y ex vivo.

Métodos: El polvo de té verde se extrajo mediante agua destilada usando extracción a alta presión. El total de contenido fenólico y de tanino se determinó mediante espectrofotometría, y el contenido de galato de epigalocatequina (EGCG) se analizó mediante cromatografía líquida ultrarrápida. La concentración inhibitoria mínima (MIC) contra MRSA se determinó usando un ensayo de microdilución. El ensayo antibacteriano de la combinación del extracto y la amoxicilina se realizó utilizando ensayos de microdilución de tablero de ajedrez y difusión de agar.

Resultados: Los resultados mostraron que el extracto de té verde (GTE) tuvo un contenido fenólico total de 545,6 ± 4,7 mg de extracto de GAE/g; contenido total de taninos de 356,6 ± 4,1 mg de equivalente de EGCG/g de extracto y EGCG de 221,1 ± 11,6 mg/g de extracto. La MIC combinatoria de GTE y ¼ MIC de amoxicilina fue de 75 µg/mL. El valor del índice de concentración inhibitoria fraccional fue de 0,28, lo que indica que hubo un efecto de sinergia entre la amoxicilina y el extracto de té verde. Esencialmente, el diámetro de la zona inhibidora obtenida por amoxicilina combinada con ¼ MIC de GTE fue dos veces mayor que la zona producida por solo amoxicilina. Aunque no es significativo, en el estudio ex vivo, esta combinación fue capaz de mejorar la actividad antibacteriana del plasma de rata contra MRSA in vivo después de la administración oral de GTE y amoxicilina.

Conclusiones: Los resultados presentados aquí sirven como prueba de concepto para mejorar la actividad antimicrobiana de los antibióticos sintéticos cuando se combinan con un producto natural.

Palabras Clave: amoxicilina; antibacteriano; Camelia sinensis; té verde; Staphylococcus aureus meticilina resistente.

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Citation Format: Sartini S, Djide MN, Amir MN, Permana AD (2020) Phenolic-rich green tea extract increases the antibacterial activity of amoxicillin against Staphylococcus aureus by in vitro and ex vivo studies. J Pharm Pharmacogn Res 8(6): 491–500.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Antimicrobials produced by C. amboinicus endophytic fungus

J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 280-289, 2020.

Original Article

Antimicrobial activities of isoprene compounds produced by an endophytic fungus isolated from the leaves of Coleus amboinicus Lour.

[Actividades antimicrobianas de compuestos de isopreno producidos por un hongo endofítico aislado de las hojas de Coleus amboinicus Lour.]

Puji Astuti1*, Rollando Rollando2, Subagus Wahyuono1, Arief Nurrochmad3

1Pharmaceutical Biology Department, Faculty of Pharmacy, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 55281, Indonesia.
2Program of Pharmacy, Faculty of Science and Technology, Ma Chung University, Malang, Indonesia.
3Pharmacology and Clinical Pharmacy Department, Faculty of Pharmacy, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia.
Abstract

Context: Medicinal plants have been reported to produce various bioactive molecules. In this study an endophytic fungus was isolated from the leaves of Coleus amboinicus Lour., a medicinal plant used in Jamu and the fungus was identified as Athelia rolfsii.

Aims: To isolate, identify and characterize bioactive compound present in ethyl acetate extract of fermentation broth and determine its antimicrobial activities.

Methods: The compound was isolated and purified by Preparative Thin Layer Chromatography. Antimicrobial activities were conducted by determining its IC50 and MBC (Minimum Bactericidal Concentration) values against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Salmonella typhi and Staphylococcus mutans. The structure of the bioactive compound was deduced by spectroscopic data.

Results: The bioactive compound displayed antimicrobial activities with IC50 of 0.86, 1.35, 1.33, 2.69, 1.9, 0.24 µg/mL and MBC values of 40, 40, 40, 40, 20, 20 µg/mL against S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, B. subtilis, S. typhi, S. mutans, respectively. Based on IR, LC-MS, 13C-NMR, 1H-NMR data, the bioactive compound was suggested to consist of two compounds, methyl hemiterpenoate as a major compound and methyl, 2,3 diene-butanoate as the minor one.

Conclusions: The endophytic fungus isolated from the leaves of C. amboinicus produced antimicrobial agents which could be potential for further development.

Keywords: antimicrobial; Athelia rolfsii; Coleus amboinicus; endophyte; fungus.

Resumen

Contexto: Se ha informado que las plantas medicinales producen diversas moléculas bioactivas. En este estudio, se aisló un hongo endofítico de las hojas de Coleus amboinicus Lour., una planta medicinal utilizada en Jamu y el hongo se identificó como Athelia rolfsii.

Objetivos: Aislar, identificar y caracterizar el compuesto bioactivo presente en el extracto de acetato de etilo del caldo de fermentación y determinar sus actividades antimicrobianas.

Métodos: El compuesto se aisló y purificó por cromatografía preparativa de capa fina. Las actividades antimicrobianas se llevaron a cabo determinando sus valores de IC50 y MBC (concentración bactericida mínima) contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Salmonella typhi y Staphylococcus mutans. La estructura del compuesto bioactivo se dedujo por datos espectroscópicos.

Resultados: El compuesto bioactivo mostró actividades antimicrobianas con IC50 de 0.86, 1.35, 1.33, 2.69, 1.9, 0.24 µg/mL y valores de MBC de 40, 40, 40, 40, 20, 20 µg/mL contra S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, B. subtilis, S. typhi, S. mutans, respectivamente. Basado en datos de IR, LC-MS, 13C-NMR, 1H-NMR, se sugirió que el compuesto bioactivo consistiera en dos compuestos, metil hemiterpenoate como compuesto principal y metil, 2,3 diene-butanoate como el menor.

Conclusiones: El hongo endofítico aislado de las hojas de C. amboinicus produjo agentes antimicrobianos que pudieran ser potenciales para un mayor desarrollo.

Palabras Clave: antimicrobiano; Athelia rolfsii; Coleus amboinicus; endófito; hongo.

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Citation Format: Astuti P, Rollando R, Wahyuono S, Nurrochmad A (2020) Antimicrobial activities of isoprene compounds produced by an endophytic fungus isolated from the leaves of Coleus amboinicus Lour. J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 280–289.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Achillea biebersteinii essential oil activity

J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 155-166, 2020.

Original Article

Antibacterial and antibiofilm activity of essential oil of Achillea biebersteinii and its mode of action

[Actividad antibacteriana y anti-biopelícula del aceite esencial de Achillea biebersteinii y su modo de acción]

Jehad M. Al-Shuneigat1*, Sameeh A. Al- Sarayreh1, Mahmoud A. Al-Qudah2, Yousef M. Al–Saraireh3

1Faculty of Medicine, Department of Biochemistry and Molecular Biology Mutah University, Mutah, Jordan.
2Faculty of Science, Department of Chemistry Yarmouk University, Irbid, Jordan.
3Faculty of Medicine, Department of Pharmacology Mutah University, Mutah, Jordan.
Abstract

Context: Microbial biofilms and antibiotic-resistant bacterial strains pose a challenge in clinical world as they fail to respond to conventional treatments. This failure of antibiotic treatment led researchers to look for alternatives. A possible alternative is plants derived essential oils. Many studies have reported that certain essential oils succeed where antibiotics fail.

Aims: To test antibacterial and antibiofilm activities of essential oil of Achillea biebersteinii and its mode of action.

Methods: Minimum biofilm inhibitory concentration (MBIC) susceptibility assays were performed using a biofilm inoculator with a 96-well plate with peg led. Minimum inhibitory concentration (MIC) was determined in normal microtitre plates using a twofold dilution series.

Results: Achillea biebersteinii essential oil showed good activity against all tested bacteria. The MIC values were in the range of 0.125 – 1 mg/mL while MBIC values were in the range of 0.125 – 4 mg/mL. The mechanism of action of Achillea biebersteinii essential oil is related to a strong increase in membrane permeability of 260 nm absorbing materials and potassium ions from the cell membrane. Achillea biebersteinii essential oil was able to inhibit initial adherence of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (ATCC 43300) at sub-inhibitory concentrations.

Conclusions: Achillea biebersteinii essential oil has the potential for use as an effective antibacterial and antibiofilm agent that functions by impairing cell membrane permeability resulting in cellular death.

Keywords: Achillea biebersteinii; antibacterial; antibiofilm; mode of action.

Resumen

Contexto: Las biopelículas microbianas y las cepas bacterianas resistentes a los antibióticos representan un desafío en el mundo clínico, ya que no responden a los tratamientos convencionales. Este fracaso del tratamiento con antibióticos llevó a los investigadores a buscar alternativas. Una posible alternativa son los aceites esenciales derivados de plantas. Muchos estudios han informado que ciertos aceites esenciales tienen éxito donde los antibióticos fallan.

Objetivos: Evaluar las actividades antibacteriana y antibiopelícula del aceite esencial de Achillea biebersteinii y su modo de acción.

Métodos: Los ensayos de susceptibilidad de concentración mínima inhibitoria de biopelícula (MBIC) se realizaron utilizando un inoculador de biopelícula con una placa de 96 pocillos con clavija led. La concentración inhibitoria mínima (MIC) se determinó en placas de microtitulación normales usando una serie de dilución doble.

Resultados: El aceite esencial de Achillea biebersteinii mostró buena actividad contra todas las bacterias probadas. Los valores de MIC estuvieron en el rango de 0.125 – 1 mg/mL mientras que los valores de MBIC estuvieron en el rango de 0.125 – 4 mg/mL. El mecanismo de acción del aceite esencial Achillea biebersteinii está relacionado con un fuerte aumento en la permeabilidad de la membrana de los materiales absorbentes de 260 nm y los iones de potasio de la membrana celular. El aceite esencial de Achillea biebersteinii fue capaz de inhibir la adherencia inicial de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (ATCC 43300) en concentraciones subinhibitorias.

Conclusiones El aceite esencial de Achillea biebersteinii tiene el potencial de usarse como un agente antibacteriano y antibiopelícula eficaz que funciona al afectar la permeabilidad de la membrana celular y provocar la muerte celular.

Palabras Clave: Achillea biebersteinii; antibacteriano; antibiopelícula; modo de acción.

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Citation Format: Al-Shuneigat JM, Al- Sarayreh SA, Al-Qudah MA, Al–Saraireh YM (2020) Antibacterial and antibiofilm activity of essential oil of Achillea biebersteinii and its mode of action. J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 155–166.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Eremomastax speciosa eradicates H. pylori infection in mice

J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 135-145, 2020.

Original Article

Eremomastax speciosa (Hochst.) Cufod. (Acanthaceae) leaves aqueous extract eradicates Helicobacter pylori infection in mice

[El extracto acuoso de Eremomastax speciosa (Hochst.) Cufod. (Acanthaceae) erradica la infección por Helicobacter pylori en ratones]

Gaël Tchokomeni Siwe1, Rukesh Maharjan2, André Perfusion Amang3, Christophe Mezui4, Ernestine Nkwengoua Zondegoumba5, Syed Shakeel Akhtar6, Muhammad Iqbal Choudhary2,7, Paul Vernyuy Tan1*

1Department of Animal Biology & Physiology, University of Yaoundé I, Yaoundé, Cameroon.
2H.E.J. Research Institute of Chemistry, International Center for Chemical and Biological Sciences, University of Karachi, Karachi, Pakistan.
3Department of Biological Sciences, University of Maroua, Maroua, Cameroon.
4Department of Animal Biology, Higher Teacher Training College, University of Yaoundé I, Yaoundé, Cameroon.
5Department of Organic Chemistry, University of Yaoundé I, Yaoundé, Cameroon.
6Department of Surgery, Civil Hospital, Karachi, Pakistan.
7Department of Biochemistry, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia.
Abstract

Context: Conventional treatments against Helicobacter pylori (the main cause of gastric ulcers) display some limitations because of resistance to antibiotics. Thus, elaboration of alternative treatments that are effective and with lower toxicity, remains a major challenge. Therefore, Eremomastax speciosa a plant with well-established antiulcer properties has been evaluated for its potential anti-H. pylori action.

Aims: To investigate the possible anti-Helicobacter pylori properties of the aqueous extract of Eremomastax speciosa leaves.

Methods: The air-dried leaves were powdered and infused using boiled distilled water. H. pylori isolates were obtained from gastric biopsies collected in the Civil hospital, Karachi. In vitro susceptibility tests against H. pylori were performed using microplate AlamarBlue® assay. MIC and MBC were then determined. A rapid in vivo H. pylori eradication test was performed on mice.

Results: E. speciosa was found to be active against all H. pylori isolates with MIC at 8 mg/mL, and MBC above 32 mg/mL, indicating this extract as bacteriostatic. Atomic force microscopy and scanning electron microscopy revealed major alterations in H. pylori morphology after exposure to E. speciosa at active doses. H. pylori colonization in mice was eradicated in a dose-dependent manner by E. speciosa with significant differences at the doses of 200, and 400 mg/kg.

Conclusions: These results suggest that aqueous extract of E. speciosa may contain some potent compounds, which could be used alone or in combination with other antibiotics against H. pylori infection, and further reinforce the therapeutic use of this medicinal plant for the management of gastric ulcers.

Keywords: AlamarBlue® assay; Eremomastax speciosa; Helicobacter pylori; NMRI mice.

Resumen

Contexto: Los tratamientos convencionales contra Helicobacter pylori (la principal causa de úlceras gástricas) presentan algunas limitaciones debido a la resistencia a los antibióticos. Por lo tanto, la elaboración de tratamientos alternativos, que sean efectivos y con menor toxicidad, sigue siendo un desafío importante. Por lo tanto, Eremomastax speciosa, una planta con propiedades antiulcerosas bien establecidas, ha sido evaluada por su potencial anti-H. pylori.

Objetivos: Investigar las posibles propiedades anti-Helicobacter pylori del extracto acuoso de hojas de Eremomastax speciosa.

Métodos: Las cepas de H. pylori se aislaron de biopsias gástricas recogidas en el hospital Civil, Karachi. Las pruebas de susceptibilidad in vitro contra H. pylori se realizaron utilizando el ensayo AlamarBlue® en microplaca. Entonces se determinaron MIC y MBC. Se realizó una prueba rápida de erradicación de H. pylori in vivo en ratones.

Resultados: E. speciosa fue activa en todas las cepas de H. pylori con MIC a 8 mg/mL y MBC por encima de 32 mg/mL, lo que indica que este extracto es bacteriostático. La microscopía de fuerza atómica y la microscopía electrónica de barrido revelaron perturbaciones en la morfología de H. pylori después de la exposición a E. speciosa. La colonización por H. pylori en ratones fue erradicado por E. speciosa con diferencias significativas en las dosis de 200 y 400 mg/kg.

Conclusiones: El extracto acuoso de E. speciosa es potente contra la infección por H. pylori y refuerza aún más el uso terapéutico de esta planta medicinal para el tratamiento de las úlceras gástricas.

Palabras Clave: ensayo AlamarBlue®; Eremomastax speciosa; Helicobacter pylori; ratones NMRI.

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Citation Format: Siwe GT, Maharjan R, Amang AP, Mezui C, Zondegoumba EN, Akhtar SS, Choudhary MI, Tan PV (2020) Eremomastax speciosa (Hochst.) Cufod. (Acanthaceae) leaves aqueous extract eradicates Helicobacter pylori infection in mice. J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 135–145.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Apoptosis induced by a pigment from Exiguobacterium sp.

J Pharm Pharmacogn Res 8(1): 78-91, 2020.

Original Article

Caspase mediated cytotoxicity of a yellow pigment produced by Exiguobacterium alkaliphilum on human cancer cell lines

[Citotoxicidad mediada por caspasa de un pigmento amarillo producido por Exiguobacterium alkaliphilum en líneas celulares de cáncer humano]

Bharath Gajaraj*, Varalakshmi Nadumane

Department of Biotechnology, School of Sciences, Jain University, 18/3, 9th Main, 3rd Block, Jayanagar, Bangalore- 560011, India.
Abstract

Context: Investigation of microbial diversity for the identification of novel bioactive compounds or therapeutics is a more potential and incessant ongoing process for drug development research. Many tumors are generally metastasized at the time of diagnosis and restorative surgery is rarely achieved. As response rates to chemotherapy are low, surgery remains the only effective treatment. Consequently, a substantial need for new therapeutic options is essential. The promotion of apoptosis in cancer cells could potentially lead to the regression and improved prognosis of cancer.

Aims: To assess the in vitro anticancer activity of the pigment extracted from E. alkaliphilum on cancer cell lines.

Methods: The effect of a pigmented compound produced by Exiguobacterium alkaliphilum, isolated from a soil sample was investigated on various human cancer cell lines. Proliferation and viability were analyzed using cell counting and MTT cell proliferation assay. Quantification of lactate dehydrogenase (LDH), a cytosolic enzyme, which is an indicator of cellular toxicity was carried out. Apoptosis was determined by DNA fragmentation, and by colorimetric assays for caspases 3, 7 and 10. The cell cycle analysis was also performed using a flow cytometer, by fixing the cells with propidium iodide. The structural elucidation of the active compound was analyzed by GC-MS.

Results: Pigment extracted from E. alkaliphilum showed a time and dose-dependent reduction of proliferation in HepG2, HeLa, MCF7, Jurkat and K562 cell lines with lower IC50 concentrations and induction of apoptosis was significantly evident from the caspase assay and DNA fragmentation.

Conclusions: The pigment showed a significant anticancer property on cancer cell lines and this study thereby provides a rationale for pre-clinical and clinical evaluation for the effective treatment of cancer.

Keywords: anticancer; caspase; cell cycle; DNA fragmentation; microbial pigments.

Resumen

Contexto: La investigación de la diversidad microbiana para la identificación de nuevos compuestos bioactivos o terapéuticos es un proceso continuo más potencial e incesante para la investigación del desarrollo de fármacos. En general, muchos tumores tienen metástasis al momento del diagnóstico y rara vez se logra una cirugía restauradora. Como las tasas de respuesta a la quimioterapia son bajas, la cirugía sigue siendo el único tratamiento efectivo. En consecuencia, una necesidad sustancial de nuevas opciones terapéuticas es esencial. La promoción de la apoptosis en las células cancerosas podría conducir a la regresión y al mejor pronóstico del cáncer.

Objetivos: Evaluar la actividad anticancerígena in vitro del pigmento extraído de E. alkaliphilum en líneas celulares de cáncer.

Métodos: Se investigó el efecto de un compuesto pigmentado producido por Exiguobacterium alkaliphilum, aislado de una muestra de suelo en varias líneas celulares de cáncer humano. La proliferación y la viabilidad se analizaron usando el conteo celular y el ensayo de proliferación celular MTT. Se realizó la cuantificación de lactato deshidrogenasa (LDH), una enzima citosólica que es un indicador de toxicidad celular. La apoptosis se determinó mediante fragmentación de ADN y mediante ensayos colorimétricos para las caspasas 3, 7 y 10. El análisis del ciclo celular también se realizó usando un citómetro de flujo, fijando las células con yoduro de propidio. La elucidación estructural del compuesto activo se analizó por GC-MS.

Resultados: El pigmento extraído de E. alkaliphilum mostró una reducción de la proliferación dependiente del tiempo y la dosis en las líneas celulares HepG2, HeLa, MCF7, Jurkat y K562 con concentraciones más bajas de IC50 y la inducción de apoptosis fue significativamente evidente a partir del ensayo de caspasa y la fragmentación del ADN.

Conclusiones: El pigmento mostró una propiedad anticancerígena significativa en las líneas celulares de cáncer y, por lo tanto, este estudio proporciona una justificación para la evaluación preclínica y clínica para el tratamiento efectivo del cáncer.

Palabras Clave: anticancerígeno; caspasa; ciclo celular; fragmentación de ADN; pigmentos microbianos.

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Citation Format: Bharath PG, Varalakshmi KN (2020) Caspase mediated cytotoxicity of a yellow pigment produced by Exiguobacterium alkaliphilum on human cancer cell lines. J Pharm Pharmacogn Res 8(1): 78–91.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing

J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413-420, 2019.

Original Article | Artículo Original

Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads

[Optimización de la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa productora de biosurfactantes en perlas de alginato]

Gholamreza Dehghannoudeh1,2, Kioomars Kiani1, Mohammad Hassan Moshafi1, Negar Dehghannoudeh3, Majid Rajaee1, Soodeh Salarpour1, Mandana Ohadi2*

1Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
2Pharmaceutics Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
3Faculty of Arts and Science, University of Toronto, 100 St George St, M5S3G3, Toronto, Ontario, Canada.
Abstract

Context: Biosurfactants are amphipathic molecules that reduce surface tension. The major reasons to economically production of the biosurfactant are their health, safety, environmental management, and promising applications.

Aims: To optimize the immobilization of Pseudomonas aeruginosa as a biosurfactant producer in alginate beads.

Methods: Biosurfactant production by P. aeruginosa was confirmed through the hemolysis test, emulsification index, and surface activity measurement. Calcium alginate encapsulation technique was used in order to entrap the P. aeruginosa cells. Full factorial design was employed to optimize bead preparation. Furthermore, the morphology and the stability of beads were evaluated.

Results: It was proved that immobilized cells can be preserved the viability and biosurfactant production. Application of full factorial design indicated that the values of three parameters sodium alginate 3%, CaCl2 1% (w/v), and hardening time of 35 min, was found to be too stable for minimum surface tension and stable alginate gel beads.

Conclusions: The alginate gel beads showed stability during the growing process and the immobilized cells efficiently were viable. Alginate source, hardening time, and the interaction between CaCl2 concentration and hardening time influenced on the bead preparation.

Keywords: alginate beads; biosurfactants; immobilization; optimizing; Pseudomonas aeruginosa.

Resumen

Contexto: Los biosurfactantes son moléculas anfipáticas que reducen la tensión superficial. Las principales razones para la producción económica del biosurfactante son la salud, seguridad, gestión ambiental y aplicaciones prometedoras.

Objetivos: Optimizar la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa como productora de biosurfactantes en perlas de alginato.

Métodos: La producción de biosurfactantes por P. aeruginosa se confirmó mediante la prueba de hemólisis, el índice de emulsión y la medición de la actividad de la superficie. Se utilizó la técnica de encapsulación de alginato de calcio para atrapar las células de P. aeruginosa. Se empleó un diseño factorial completo para optimizar la preparación de las perlas de alginato. Además, se evaluó la morfología y la estabilidad de las perlas.

Resultados: Se demostró que las células inmovilizadas pueden preservar la viabilidad y la producción de biosurfactantes. La aplicación del diseño factorial completo indicó que los valores de tres parámetros de alginato de sodio al 3%, CaCl2 al 1% (p/v), y un tiempo de endurecimiento de 35 min, resultaron ser estables para una tensión superficial mínima y perlas de gel de alginato estables.

Conclusiones: Las perlas de gel de alginato mostraron estabilidad durante el proceso de crecimiento y las células inmovilizadas fueron viables de manera eficiente. La fuente de alginato, el tiempo de endurecimiento y la interacción entre la concentración de CaCl2 y el tiempo de endurecimiento influyeron en la preparación de las perlas.

Palabras Clave: biosurfactantes; inmovilización; optimización; perlas de alginato; Pseudomonas aeruginosa.

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Citation Format: Dehghannoudeh G, Kiani K, Moshafi MH, Dehghannoudeh N, Rajaee M, Salarpour S, Ohadi M (2019) Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads. J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413–420.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Synergistic antipseudomonal activity of A. quettensis and imipenem

J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 163-172, 2019.

Original Article | Artículo Original

Antipseudomonal activity of Artemisia quettensis Podlech essential oil and its synergy with imipenem

[Actividad antipseudomonal del aceite esencial de Artemisia quettensis Podlech y su sinergia con imipenem]

Elham Saffari1, Mohammad Ali Nasiri Khalili2*, Jalil Fallah Mehrabadi3

1Department of Chemistry and Essential Oil Technology, School of Chemistry, Islamic Azad University of Pharmaceutical Science, Tehran, Iran.
2Department of Biochemistry and Biophysics, Education and Research Center of Science and Biotechnology, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
3The Lister Laboratory of Microbiology, Tehran, Iran.

*E-mail: manasiri@alumni.ut.ac.ir

Abstract

Context: The problems associated with hospital infections caused by Pseudomonas aeruginosa, and the emergence of new and the re-emergence of old infectious diseases have become increasingly evident. Therefore, medicinal plants take precedence over the development of new antibacterial agents. The combination effects of antibiotics and plant compounds might be an appropriate solution for microbial resistance and useful method for assessment of synergistic interactions for inhibition of bacterial growth. This study is an experimental design for the discovery and finding of natural and harmless compounds for the treatment of infectious diseases.

Aim: To determine the antibacterial potency of Artemisia quettensis essential oil, and in combination with imipenem, to inhibit the growth of Pseudomonas aeruginosa.

Methods: The essential oil was obtained through hydrodistillation from aerial parts of the plant and analysis using GC and GC-MS. To demonstrate the in vitro antibacterial activity of the essential oil against Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853) disc diffusion assay was used, either alone or in combination with a standard antibiotic.

Results: The most dominant components were homoadamantane (9.38%), Camphor (7.91%) and Eugenol (10.46%). The oil and antibiotic showed high antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa with minimal inhibitory concentration (MIC) 0.5 µL/mL and 16 µg/mL and minimal bactericidal concentration (MBC) 4 µL/mL and 32 µL/mL, respectively. The synergistic effect of the oil and antibiotic showed MIC 0.2 µL/mL and 4 µg/mL and MBC 2 µL/mL and 8 µL/mL, respectively. This study showed that Artemisia quettensis oil has significant antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa infections.

Conclusions: The essential oil exhibited synergism with imipenem displaying the ability to enhance the activity of this compound and it may be useful in the fight against emerging microbial drug resistance.

Keywords: Artemisia quettensis; essential oil; imipenem; Pseudomonas aeruginosa; synergistic effect.

Resumen

Contexto: Los problemas asociados con las infecciones hospitalarias causadas por Pseudomonas aeruginosa, y la aparición de nuevas enfermedades y la reaparición de enfermedades infecciosas antiguas, se han hecho cada vez más evidentes. Por lo tanto, las plantas medicinales tienen prioridad para el desarrollo de nuevos agentes antibacterianos. Los efectos combinados de los antibióticos y los compuestos de plantas podrían ser una solución adecuada para la resistencia microbiana y un método útil para evaluar las interacciones sinérgicas para la inhibición del crecimiento bacteriano. Este estudio es un diseño experimental para la búsqueda y el descubrimiento de compuestos naturales e inofensivos para el tratamiento de enfermedades infecciosas.

Objetivo: Determinar la potencia antibacteriana del aceite esencial de Artemisia quettensis, y en combinación con imipenem, para inhibir el crecimiento de Pseudomonas aeruginosa.

Métodos: El aceite esencial se obtuvo mediante hidrodestilación de partes aéreas de la planta y análisis utilizando GC y GC-MS. Para demostrar la actividad antibacteriana in vitro del aceite esencial contra Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853) se utilizó el ensayo de difusión en disco, ya sea solo o en combinación con un antibiótico estándar.

Resultados: Los componentes más dominantes fueron homoadamantano (9,38%), alcanfor (7,91%) y eugenol (10,46%). El aceite y el antibiótico mostraron una alta actividad antibacteriana contra Pseudomonas aeruginosa con una concentración inhibitoria mínima (MIC) de 0,5 µL/mL y 16 µg/mL y una concentración bactericida mínima (MBC) de 4 µL/mL y 32 µL/mL, respectivamente. El efecto sinérgico del aceite y el antibiótico mostraron MIC 0,2 µL/mL y 4 µg/mL y MBC 2 µL/mL y 8 µL/mL, respectivamente. Este estudio demostró que el aceite de Artemisia quettensis tiene una actividad antibacteriana significativa contra las infecciones por Pseudomonas aeruginosa.

Conclusiones: El aceite esencial exhibió sinergismo con el imipenem, mostrando la capacidad de mejorar la actividad de este, y puede ser útil en la lucha contra la resistencia a los medicamentos microbianos emergentes.

Palabras Clave: aceite esencial; Artemisia quettensis; efecto sinérgico; imipenem; Pseudomonas aeruginosa.

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Citation Format: Saffari E, Khalili MNA, Mehrabadi JF (2019) Antipseudomonal activity of Artemisia quettensis Podlech essential oil and its synergy with imipenem. J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 163–172.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Antimalarial activity of two Ethiopian medicinal plants

J Pharm Pharmacogn Res 6(1): 57-64, 2018.

Original Article | Artículo Original

Antimalarial activity of selected Ethiopian medicinal plants in mice

[Actividad antipalúdica de plantas medicinales etíopes seleccionadas en ratones]

Eshetu M. Bobasa1*, Biniyam G. Alemu1, Shibiru T. Berkessa1, Moti Y. Gemechu2, Fanta G. Fufa1, Gemechu Z. Cari1, Wote A. Rike1

1School of Pharmacy, Institute of Health, Jimma University, P.O. Box 378, Ethiopia.
2School of Veterinary Medicine, College of Agriculture and Veterinary Medicine, Jimma University, P.O. Box 378, Ethiopia.

*E-mail: mulisa2e@yahoo.com

Abstract

Context: Parasites are the leading killers in subtropical areas of which malaria took the lion share from protozoan diseases. Measuring the impact of antimalarial drug resistance is difficult, and the impact may not be recognized until it is severe, especially in high transmission areas.

Aims: To evaluate the in vivo antimalarial activities of hydroalcoholic extracts of the roots of Piper capense and Adhatoda schimperiana, against Plasmodium berghei in mice.

Methods: Four-day suppressive and curative test animal models were used to explore the antimalarial activities of the plants. 200, 400, and 600 mg/kg of each plant extract was administered to check the activities versus vehicle administered mice. Mean survival time and level of parasitemia were the major variables employed to compare the efficacy vs. negative control.

Results: In both models the 400 and 600 mg/kg doses of Adhatoda schimperiana and the 600 mg/kg dose Piper capense. showed significant parasitemia suppression and increased in mean survival time at p≤0.05. The middle dose of Piper capense had a border line inhibition where the extracts were considered active when parasitemia was reduced by ≥ 30%.

Conclusions: The hydroalcoholic extracts of the roots of Adhatoda schimperiana and Piper capense possess moderate antimalarial activities, which prove its traditional claims. Thus, further studies should be done to isolate the active constituents for future use in the modern drug discovery.

Keywords: Adhatoda schimperiana; curative test; four days suppressive test; malaria; Piper capense; resistance.

Resumen

Contexto: Los parásitos son los principales asesinos en áreas subtropicales, de los cuales la malaria forma la mayor parte de las enfermedades protozoarias. Medir el impacto de la resistencia a los medicamentos antipalúdicos es difícil y el impacto puede no ser reconocido hasta que sea severo, especialmente en áreas de alta transmisión.

Objetivos: Evaluar la actividad antimalárica in vivo de extractos hidroalcohólicos de las raíces de Piper capense y Adhatoda schimperiana contra Plasmodium berghei en ratones.

Métodos: Se utilizaron modelos animales de prueba supresora de cuatro días y curativa para explorar la actividad antimalárica de las plantas. Se administraron 200, 400 y 600 mg/kg de cada extracto para comparar las actividades frente a los ratones administrados con el vehículo. El tiempo medio de supervivencia y el nivel de parasitemia fueron las principales variables empleadas para comparar la eficacia frente al control negativo.

Resultados: En ambos modelos, las dosis de 400 y 600 mg/kg de Adhatoda schimperiana y la dosis de 600 mg/kg de Piper capense mostraron una significativa supresión de la parasitemia (p≤0.05) y un aumento en el tiempo medio de supervivencia. La dosis media de Piper capense tuvo una inhibición en la línea límite donde los extractos se consideraron activos cuando la parasitemia se redujo en ≥30%.

Conclusiones: Los extractos hidroalcohólicos de las raíces de Adhatoda schimperiana y Piper capense poseen actividad antipalúdica moderada, que corroboran sus usos tradicionales. Por lo tanto, se deben realizar más estudios para aislar los constituyentes activos para el posible descubrimiento de nuevos fármacos.

Palabras Clave: Adhatoda schimperiana; malaria; Piper capense; prueba curativa; prueba supresora cuatro días; resistencia.

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Citation Format: Bobasa EM, Alemu BG, Berkessa ST, Gemechu MY, Fufa FG, Cari GZ, Rike WA (2018) Antimalarial activity of selected Ethiopian medicinal plants in mice. J Pharm Pharmacogn Res 6(1): 57–64.

© 2018 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

IgM antibody and fungal load impacts of P. scutellarioides

J Pharm Pharmacogn Res 6(1): 27-34, 2018.

Original Article | Artículo Original

IgM antibody and colony fungal load impacts of orally administered ethanol extract of Plectranthus scutellarioides on mice with systemic candidiasis

[Impacto de la administración oral del extracto etanólico de Plectranthus scutellarioides sobre anticuerpos IgM y la carga fúngica en ratones con candidiasis sistémica]

Marni Br. Karo1,2*, Mochammad Hatta3, Ilhamjaya Patellongi4, Rosdiana Natzir5, Titus Tambaip6

1Midwifery Program of Medistra Health Higher School, Bekasi City, West Java, 17113, Indonesia.
2School of Post Graduate Faculty of Medicine, Hasanuddin University, Makassar City, South Sulawesi, 90245, Indonesia.
3Molecular Biology and Immunology Laboratory for Infection Diseases, Faculty of Medicine, Hasanuddin Makassar, Makassar City, South Sulawesi, 90245, Indonesia.
4Department of Physiology, Faculty of Medicine, Hasanuddin Makassar, Makassar City, South Sulawesi, 90245, Indonesia.
5Department of Biochemistry, Faculty of Medicine, Hasanuddin Makassar, Makassar City, South Sulawesi, 90245, Indonesia.
6Midwifery Program of Yaleka Maro School, Merauke City, Papua, 99613, Indonesia.

*E-mail: marnikaro.stikesmi@gmail.com

Abstract

Context: Candida albicans is a pathogenic fungus that causes vulvovaginal candidiasis (VVC), which presents significant clinical problems in immunocompromised patients. There are no studies that correlate IgM antibody responses and fungal loads following the use of ethanol leaf extract of Plectranthus scutellarioides (L.) R.Br. (ELEP) on VVC.

Aims: To examine colony fungi loads, IgM antibody responses, and their correlation in Balb/c mice infected with C. albicans treated with orally administered ELEP.

Methods: Twenty-five female Balb/c mice were randomly divided into five groups (five mice in each group): normal group (oral ELEP + not infected), VVC control (VCC) group (infected + oral 0.2 mL saline), ketoconazole-treated in VCC group (infected + oral antifungal agents), and two treatment groups (infected + oral ELEP with 500 and 750 mg/kg b.w.). Treatments were administered for 14 days after infection with C. albicans. Colony fungal loads and IgM antibodies were measured by counting colony forming units and flow cytometry using anti-C. albicans antibody kits, respectively.

Results: Ingestion of the ELEP significantly affected fungal load clearance and decreased IgM antibody levels compared to that in the VCC group (p<0.001). Furthermore, ingestion of the ELEP was associated with significantly lower concentrations of IgM antibodies and colony forming units (p<0.001).

Conclusions: These data strongly suggest that IgM antibody response is involved in of the mechanism by which ELEP decreases C. albicans infection. Furthermore, these results provide important information for the potential application of ELEP in the treatment of Balb/C mice with systemic candidiasis.

Keywords: anti-candida; immune response; miana leaves; vulvovaginal candidiasis.

Resumen

Contexto: Candida albicans es un hongo patógeno que causa candidiasis vulvovaginal (VVC), que presenta problemas clínicos significativos en pacientes inmunocomprometidos. No existen estudios que correlacionen las respuestas de anticuerpos IgM y cargas fúngicas después del uso del extracto etanólico de hoja de Plectranthus scutellarioides (L.) R.Br. (ELEP) en VVC.

Objetivos: Examinar la carga fúngica de colonias, la respuesta de anticuerpos IgM y su correlación en ratones Balb/c infectados con C. albicans tratados con ELEP administrado por vía oral.

Métodos: Veinticinco ratones Balb/c hembras se dividieron en cinco grupos (cinco ratones/grupo): grupo normal (ELEP oral no infectado), grupo control VVC (infectado + 0,2 mL salino oral), tratado con ketoconazol en el grupo VCC (VVC + agentes antifúngicos orales) y dos grupos de tratamiento (VVC + ELEP oral con 500 y 750 mg/kg p.c.). Los tratamientos se administraron durante 14 días después de la infección con C. albicans. Las cargas fúngicas y los anticuerpos IgM se midieron contando unidades formadoras de colonias y citometría de flujo usando kits de anticuerpos anti-C. albicans, respectivamente.

Resultados: La ingestión de ELEP afectó el aclaramiento de la carga fúngica y la disminución de los niveles de anticuerpos IgM en comparación con el grupo VCC (p<0,001). Además, la ingestión de ELEP se asoció con concentraciones más bajas de anticuerpos IgM y unidades formadoras de colonias (p<0,001).

Conclusiones: Estos datos sugieren que la respuesta de anticuerpos IgM está implicada en el mecanismo por el cual ELEP disminuye la infección por C. albicans. Además, estos resultados proporcionan información importante para la aplicación potencial de ELEP en el tratamiento de ratones Balb/c con candidiasis sistémica.

Palabras Clave: anti-candida; candidiasis vulvovaginal; hojas de miana; respuesta inmune.

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Citation Format: Karo M, Hatta M, Patellongi I, Natzir T, Tambaip T (2018) IgM antibody and colony fungal load impacts of orally administered ethanol extract of Plectranthus scutellarioides on mice with systemic candidiasis. J Pharm Pharmacogn Res 6(1): 27–34.

© 2018 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Antibacterial compounds from Kniphofia isoetifolia

J Pharm Pharmacogn Res 5(6): 345-353, 2017.

Original Article | Artículo Original

Chemical constituents of the roots of Kniphofia isoetifolia Hochst. and evaluation for antibacterial activities

[Constituyentes químicos de las raíces de Kniphofia isoetifolia Hocst. y evaluación de la actividad antibacteriana]

Melaku Meshesha1, Tsegaye Deyou1, Abebe Tedla2, Negera Abdissa1,*

1Jimma University, College of Natural Sciences, Department of Chemistry, P. O. BOX 378, Ethiopia.
2Debre Berhan University, College of Natural and Computational Science, Department of Chemistry, P. O. BOX 445, Ethiopia.

*E-mail: negeraabdisa@gmail.com

Abstract

Context: The genus Kniphofia Moench, with species close to 70, is traditionally used to treat wide ranges of ailments including menstrual pains, infertility, abdominal cramps, wounds, malaria, chest complaint and hepatitis B. Kniphofia isoetifolia, an endemic species in Ethiopia, is known for wounds healing applications in Southern Ethiopia.

Aims: To investigate the roots of Kniphofia isoetifolia and evaluate the extracts and its constituents for antibacterial activity.

Methods: The roots of Kniphofia isoetifolia was extracted with chloroform/methanol (1:1 v/v), and the resulting crude extract was partitioned between EtOAc/H2O. The ethyl acetate extract afforded four compounds after chromatographic purification, and their identification was based on spectroscopic analyses. The extracts and pure compounds were evaluated for in vitro antibacterial activity on four bacterial strains namely Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis.

Results: The purification of the extract of roots of Kniphofia isoetifolia resulted in identification of four compounds (14). This is the first report on the phytochemical investigation of Kniphofia isoetifolia and occurrence of compound 1 in the genus Kniphofia. The extracts and isolates demonstrated antibacterial activity. The Compound 3 in some cases demonstrated comparable zone of inhibition with gentamycin.

Conclusions: This is the first report of the occurrence of naphthoquinone derivative, 3,5,8-trihydroxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione (1) in the genus Kniphofia which appears to have a chemotaxonomic significance to narrow down the gap between Alooideae and Asphodeloideae subfamily. The two dimeric anthraquinones (3, 4) showed strong activity with highest zone of inhibition recorded for asphodeline (3) against E. faecalis.

Keywords: antibacterial; inhibition zone; Kniphofia isoetifolia; quinones; roots.

Resumen

Contexto: El género Kniphofia Moench, con cerca de 70 especies, se utiliza tradicionalmente para tratar dolores menstruales, infertilidad, calambres abdominales, heridas, malaria, dolor torácico y hepatitis B. Kniphofia isoetifolia, una especie endémica en Etiopía se usa en la curación de heridas en el sur de Etiopía.

Objetivos: Investigar las raíces de Kniphofia isoetifolia y evaluar la actividad antibacteriana sus extractos y sus componentes.

Métodos: Las raíces de Kniphofia isoetifolia se extrajeron con cloroformo/metanol (1: 1 v / v) y el extracto bruto resultante se repartió entre EtOAc/H2O. Después de la purificación cromatográfica, el extracto de acetato de etilo proporcionó cuatro compuestos que se identificaron mediante análisis espectroscópicos. Se evaluó la actividad antibacteriana in vitro de los extractos y compuestos puros contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Enterococcus faecalis.

Resultados: La purificación del extracto de las raíces de Kniphofia isoetifolia dio lugar a la identificación de cuatro compuestos (14). Este es el primer informe sobre la investigación fitoquímica de Kniphofia isoetifolia y la aparición del compuesto 1 en el género Kniphofia. Los extractos y compuestos aislados demostraron actividad antibacteriana. El compuesto 3, en algunos casos, demostró una zona comparable de inhibición con gentamicina.

Conclusiones: Este es el primer reporte de la ocurrencia del derivado de naftoquinona, 3,5,8-trihidroxi-2-metilnaftaleno-1,4-diona (1) en el género Kniphofia que parece tener una significación quimiotaxonómica para reducir el espacio entre Alooideae y la subfamilia de Asphodeloideae. Las dos antraquinonas diméricas (3, 4) mostraron la mayor zona de inhibición registrada para asphodeline (3) contra E. faecalis.

Palabras Clave: antibacteria; Kniphofia isoetifolia; quinonas; raíces; zona de inhibición.

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Citation Format: Meshesha M, Deyou T, Tedla A, Abdissa N (2017) Chemical constituents of the roots of Kniphofia isoetifolia Hochst. and evaluation for antibacterial activities. J Pharm Pharmacogn Res 5(6): 345–353.
This article has been cited by:
Quintana Tuesta MK, Ramírez Reyes ER (2018) Acción del extracto hidroetanólico de hojas de Tessaria integrifolia R et. P. sobre el crecimiento de Staphyloccocus aureus, in vitro. Tesis para optar al grado de Bachiller en Farmacia y Bioquímica. Universidad Nacional de Trujillo, Perú. Website
Hailemariam A, Feyera M, Deyou T, Abdissa N (2018) Antimicrobial chalcones from the seeds of Persicaria lapathifolia. Biochem Pharmacol (Los Angel) 7:237. DOI: 10.4172/2167-0501.1000237

© 2017 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)