popularyzatorski opis rezultatów projektu

Nr wniosku: 188748, nr raportu: 12187. Kierownik (z rap.): mgr Małgorzata Paszkiewicz
Obecnie, mimo rozwoju mikrobiologii i medycyny, obserwuje się niepokojącą tendencję do szybkiego
nabywania przez mikroorganizmy oporności na antybiotyki. Stanowi to istotny problem, zwłaszcza w
przypadku zakażeń przewlekłych, przebiegających najczęściej z udziałem biofilmów drobnoustrojów złożonych struktur tworzonych przez agregaty komórek otoczonych ochronną warstwą śluzu (polimeru
zewnątrzkomórkowego). Przykładem tego typu infekcji są zakażenia ran, w tym miejsca operowanego, ran
odleżynowych, oparzeniowych, owrzodzeń nowotworowych czy zmian w zespole stopy cukrzycowej.
Jednym z głównych czynników bakteryjnych odpowiedzialnych za trudne do wyleczenia zakażenia ran jest
gronkowiec złocisty - Staphylococcus aureus. Niska skuteczność standardowych metod leczenia tego typu
zmian, wynikająca zarówno z właściwości samych drobnoustrojów, jak i z upośledzenia naturalnych
procesów fizjologicznych przebiegających w obrębie uszkodzonych tkanek, wpływa negatywnie na stan
pacjenta, a także generuje wysokie koszty terapii. Badania objęte niniejszym projektem miały na celu
poszukiwanie alternatywnych rozwiązań terapeutycznych tzw. „trudnych” zakażeń na modelu zakażeń
gronkowcowych, w oparciu o preparaty naturalne pochodzenia roślinnego. Choć fitozwiązki są od dawna
znane i stosowane w etnomedycynie, to wykorzystanie w pełni ich potencjału aplikacyjnego wymaga
szczegółowej wiedzy podstawowej z zakresu mechanizmów ich działania, interakcji z innymi preparatami
(m. in. antybiotykami) czy wpływu na komórki eukariotyczne gospodarza. Istotnym atutem prezentowanego
projektu było założenie wielokierunkowego działania badanych preparatów, obejmującego zarówno
drobnoustroje, jak i komórki eukariotyczne gospodarza zaangażowane w proces gojenia się ran.
Projekt obejmował dwa główne kierunki badań: ocenę wpływu wybranych naturalnych ekstraktów
roślinnych i fitozwiązków komercyjnych (w tym ich połączeń z antybiotykami) na cechy gronkowców
istotne w przebiegu zakażeń oraz oznaczenie ich aktywności w stosunku do wybranych komórek
eukariotycznych (fibroblastów i keratynocytów). Na model badawczy wybrano gatunek S. aureus, uznawany
za jeden z najważniejszych patogenów bakteryjnych biorących udział w zakażeniach przewlekłych, którego
wysoka antybiotykooporność częściowo spowodowana jest niezwykłą zdolnością do formowania struktur
biofilmu. Z tego względu jednym z aspektów badanych w projekcie był wpływ fitozwiązków na zdolność
tych bakterii do adhezji i tworzenia biofilmu, a także możliwość eradykacji już utworzonego biofilmu
gronkowców. Oceniono również wpływ preparatów roślinnych na produkcję czynników wirulencji S. aureus
związanych z tworzeniem biofilmu i nasilających procesy zapalne w tkankach w trakcie przebiegu zakażenia
(adhezyny PIA/PNAG, kwasów lipotejchojowych - LTA, peptydoglikanu - PG). Badania obejmowały
również działanie preparatów roślinnych na cechy fizjologiczne komórek gronkowców, w tym ich zdolność
do przeżywania w warunkach niekorzystnych, np. warunkach stresu oksydacyjnego, wykorzystywanego
przez komórki gospodarza w walce z patogenami. W ramach drugiego kierunku badań dokonano oceny
działania fitozwiązków na parametry wybranych komórek eukariotycznych, takie jak produkcja istotnych
czynników wzrostu, metaloproteinaz, kolagenu, a także na aktywność migracyjną - zjawiska kluczowe w
procesie gojenia się ran.
Badaniami objęto pięć bogatych w polifenole naturalnych ekstraktów roślinnych (ekstrakt z liści borówki
czernicy, ziela rozmarynu, ziela serdecznika, łusek cebuli żółtej, kory kruszyny) oraz pięć związków
komercyjnych (kwas galusowy, tymol, karwakrol, kwas ursolowy, kwas oleanolowy). Zaobserwowano, iż
preparaty te cechowała zróżnicowana aktywność w stosunku do bakterii, zależąca zarówno od samych
związków, jak i badanych szczepów S. aureus. Niemniej jednak wykazano ich zdolność do hamowania
adhezji i tworzenia biofilmu gronkowców oraz do nasilania przeciwbakteryjnego działania klasycznych
antybiotyków. Na podstawie uzyskanych rezultatów pierwszego kierunku badań oraz w oparciu o wyniki
oceny cytotoksyczności preparatów roślinnych, wyłoniono dwa ekstrakty naturalne (ekstrakt z liści borówki
oraz ekstrakt z kory kruszyny) oraz dwa związki komercyjne (kwas galusowy i kwas oleanolowy) cechujące
się najlepszymi wartościami indeksu biozgodności (wysoką aktywnością przeciwdrobnoustrojową przy
jednoczesnej niskiej cytotoksyczności dla komórek eukariotycznych). Dla tych preparatów przeprowadzono
badania w ramach drugiego etapu, w celu lepszego poznania ich potencjalnego działania na organizm
gospodarza. Wykazano immunomodulujące działanie tych preparatów w stosunku do komórek
eukariotycznych w zakresie ich aktywność sekrecyjnej oraz zdolności do migracji.
Wykazana zróżnicowana aktywność preparatów naturalnych pochodzenia roślinnego, zarówno w
stosunku do komórek bakteryjnych, jak i eukariotycznych, sugeruje konieczność indywidualnego
rozpatrywania każdego preparatu roślinnego pod kątem jego potencjalnego wykorzystania w terapii zakażeń.
Uzyskane wyniki wskazują jednak na realną możliwość zastosowania preparatów roślinnych, a w
szczególności ich połączeń z klasycznymi antybiotykami, we wspomaganiu leczenia zakażeń
gronkowcowych przebiegających z udziałem biofilmu tych drobnoustrojów. Rezultaty otrzymane w ramach
realizacji niniejszego projektu stanowią podstawę dla dalszych badań dotyczących nowych możliwości
terapeutycznych. Wydaje się, iż zastosowanie fitozwiązków może stanowić skuteczny wariant terapii w
przypadkach, w których tradycyjna medycyna nie jest w stanie pomóc pacjentom, dając tym samym nadzieję
na poprawę ich stanu i (przynajmniej w niektórych przypadkach) nawet całkowite wyleczenie.