Związek roślinny stosowany w medycynie tradycyjnej może pomóc w walce z gruźlicą

Zespół, pod kierownictwem naukowców z Penn State, odkrył, że związek chemiczny, O-metyloflawon, może zabić prątki wywołujące gruźlicę zarówno w stanie aktywnym, jak i w wolniejszym stanie niedotlenienia, do którego prątki wchodzą pod wpływem stresu.

Według współautora korespondencji Joshuy Kellogga, adiunkta nauk weterynaryjnych i biomedycznych w College of Agricultural Sciences, bakterie w tym stanie są znacznie trudniejsze do zniszczenia i sprawiają, że infekcje są trudniejsze do usunięcia.

Chociaż odkrycia mają charakter wstępny, Kellogg stwierdził, że praca ta stanowi obiecujący pierwszy krok w poszukiwaniu nowych terapii przeciw gruźlicy.

„Teraz, gdy wyizolowaliśmy ten związek, możemy kontynuować badanie i eksperymentowanie z jego strukturą, aby sprawdzić, czy możemy poprawić jego działanie i uczynić go jeszcze skuteczniejszym w walce z gruźlicą” – powiedział. „Nadal badamy samą roślinę, aby sprawdzić, czy uda nam się zidentyfikować dodatkowe cząsteczki, które mogłyby zabić tę prątkę”.

Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom gruźlica – wywoływana przez bakterię Mycobacterium tuberculosis, w skrócie Mtb – jest jednym z głównych zabójców chorób zakaźnych na świecie. Na całym świecie odnotowuje się około 10 milionów przypadków rocznie, z czego około 1,5 miliona kończy się śmiercią.

Chociaż istnieją skuteczne terapie gruźlicy, naukowcy stwierdzili, że istnieje kilka czynników, które sprawiają, że choroba ta jest trudna w leczeniu. Standardowy cykl antybiotykoterapii trwa sześć miesięcy, a jeśli u pacjenta zakaża się lekooporny szczep bakterii, trwa on do dwóch lat, przez co leczenie jest kosztowne i czasochłonne.

Ponadto bakterie mogą w organizmie przybierać dwie formy, w tym tę, która jest znacznie trudniejsza do zabicia.

„Istnieje „normalna” forma bakterii drobnoustrojowej, w której replikuje się i rośnie, ale kiedy ulega stresowi – gdy atakują ją leki lub układ odpornościowy – przechodzi w stan pseudohibernacji, podczas którego często się wyłącza. procesów komórkowych, dopóki nie zauważy, że zagrożenie minęło” – powiedział Kellogg. „To sprawia, że ​​naprawdę trudno jest zabić hibernujące komórki, dlatego bardzo chcieliśmy przyjrzeć się potencjalnym nowym substancjom chemicznym lub cząsteczkom, które są w stanie zaatakować ten stan hibernacji”.

Naukowcy twierdzą, że w medycynie tradycyjnej od stuleci wykorzystuje się wiele gatunków bylicy, w tym piołun afrykański, który stosowany jest w leczeniu kaszlu i gorączki. Niedawne badania w Afryce sugerują, że roślina ta ma również korzyści kliniczne w leczeniu gruźlicy.

„Kiedy spojrzymy na surowy ekstrakt roślinny, który zawiera setki cząsteczek, okazuje się, że całkiem dobrze zabija gruźlicę” – powiedział Kellogg. „Nasze pytanie brzmiało: wydaje się, że w tej roślinie jest coś naprawdę skutecznego – co to jest?”

Do swoich badań naukowcy pobrali surowy ekstrakt z afrykańskiego piołunu i podzielili go na „frakcje” – wersje ekstraktu, które podzielono na prostsze profile chemiczne. Następnie przetestowali każdą z frakcji przeciwko Mtb, zauważając, czy są one skuteczne, czy nieskuteczne przeciwko bakteriom. Jednocześnie stworzono profil chemiczny wszystkich badanych frakcji.

„Wykorzystaliśmy także uczenie maszynowe do modelowania korelacji zmian w chemii z obserwowanymi zmianami w aktywności” – powiedział Kellogg. „To pozwoliło nam zawęzić naszą uwagę do dwóch naprawdę aktywnych frakcji”.

Na tej podstawie naukowcy zidentyfikowali i przetestowali związek, który skutecznie zabija bakterie w stanie aktywnym i nieaktywnym patogenu, co zdaniem naukowców jest istotne i rzadkie w leczeniu gruźlicy. Dalsze badania na modelu komórek ludzkich wykazały, że ma on minimalną toksyczność.

Kellogg stwierdził, że odkrycia mogą potencjalnie otworzyć nowe możliwości opracowywania nowych, ulepszonych terapii.

„Chociaż siła tego związku jest zbyt niska, aby można go było zastosować bezpośrednio w leczeniu rowerów górskich, nadal może on służyć jako podstawa do projektowania skuteczniejszych leków” – powiedział. „Co więcej, wydaje się, że w afrykańskim piołunie znajdują się inne, podobne substancje chemiczne, które również mogą mieć tego samego rodzaju właściwości”.

Naukowcy stwierdzili, że w przyszłości potrzebne są dalsze badania, aby kontynuować badanie potencjału wykorzystania afrykańskiego piołunu w leczeniu gruźlicy.

Współautorami z Penn State są R. Teal Jordan, technolog badań i kierownik laboratorium w dziedzinie nauk weterynaryjnych i biomedycznych oraz Xiaoling Chen, absolwent patobiologii. Współautorami artykułu byli także Scarlet Shell, Maria Natalia Alonso, Junpei Xiao, Juan Hilario Cafiero, Trevor Bush, Melissa Towler i Pamela Weathers, wszyscy z Worcester Polytechnic Institute.

W pracach tych pomogły Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych Narodowego Instytutu Zdrowia oraz Narodowy Instytut Wyżywienia i Rolnictwa Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.