Оптимальное фунгицидное и фунгистатическое действие фитобиопрепарата «Phytogenix®» обусловлено, прежде всего, синергизмом действия составляющих его компонентов.
Важно заметить, что синергизм активных компонентов в составе биопрепарата «Phytogenix®» в разы снижает минимальные ингибирующие концентрации составляющих биопрепарата, наделяя его максимальной эффективностью в малых дозах. Терпены, терпеноиды, фенилпропены и их соединения, органические кислоты в составе биопрепарата «Phytogenix®» подавляют и замедляют рост бактерий, грибков и плесени, а также подавляют выработку токсичных метаболитов и препятствуют образованию биоплёнок.
Грибковые инфекции вызваны эукариотическими организмами, что затрудняет установить их наличие и применить соответствующее терапевтическое лечение по сравнению с бактериальными инфекциями. Нарушение хитиновой структуры клеточной стенки грибов является основной мишенью для противогрибковых агентов селективного действия. Степень эффективности синтетических противогрибковых препаратов стремительно падает в связи с появлением устойчивых штаммов различных видов патогенов. Эфирные масла и их соединения оказывают сильное противогрибковое действие, не вызывая при этом резистентности.
Благодаря своему природному происхождению эфирные масла, входящие в состав фитопрепарата «Phytogenix®», признаны безопасными и более широко приняты потребителями, чем «синтетические» агенты. Эфирные соединения и другие компоненты фитoбиопрепарата «Phytogenix®» препятствуют росту микробов и развитию биопленки с помощью специальных механизмов. Этот аспект имеет особую ценность: хорошо известно, что микроорганизмы запускают определенный механизм, приводящий к синтезу и продуцированию молекул, микробным коммуникационным сигналам и развитию биопленок.
Противомикробная (противогрибковая) активность эфирных компонентов связана с высокой липофильной природой и низким молекулярным весом терпенов и терпеноидов, которые способны разрушать клеточную мембрану, вызывая гибель клеток и подавляя споруляцию грибов. Многочисленные исследования доказывают первоклассную антибактериальную активность определённых эфирных соединений и их компонентов.
Согласно Freiesleben и Jager, противогрибковые агенты могут деактивировать гриб, нарушая структуру и функцию мембран и органелл грибковой клетки и ингибируя синтез белка. (Рис.1)
Разрушение, изменение и ингибирование клеточной стенки (мембраны).
Грибковая клеточная стенка играет важную роль в росте и жизнеспособности грибов. Разрушающее действие противогрибковых препаратов обычно направлено на три основных структурных элемента клеточной мембраны – глюкан, хитин и маннан. Хитин, длинный линейный гомополимер β-1,4-связанного N-ацетилглюкозамина (GlcNAc), синтезируется в реакции, катализируемой хитинсинтазой. Хитин необходим для строительства клеточной стенки и, следовательно, для выживания грибков. Ингибирование полимеризации хитина может влиять на созревание клеточной стенки, образование перегородки и образование зародышевого кольца, препятствуя делению и росту клеток. Различные эфирные соединения в составе фитогенного биопрепарата «Phytogenix®» разрушают клеточную стенку грибов. Так, Bang et al. (2000) обнаружили, что циннамальдегид ингибирует рост клеток S. cerevisiae путём ингибирования синтезирующие клеточную стенку ферменты – β- (1,3) -глюкансинтазу и хитинсинтазу. Карвакрол и тимол проявляют сильный фунгицидный эффект против всех изолятов Candida, и их механизм дейтсвия, по-видимому, связан с ингибированием биосинтеза эргостерола и нарушения целостности мембраны. (Ahmad et al. 2011). Масло гвоздики и эвгенол также вызывали значительное снижение количества эргостерола в клеточной мембране грибов и показали высокую фунгицидную активность против устойчивых к Флуконазолу штаммов грибов. (J Med Microbiol. 2009 Nov;58(Pt 11):1454-62). Отсутствие или пониженное присутствие эргостерола в мембранах грибковых клеток приводит к их осмотической и метаболической нестабильности, нарушая репродукцию и инфекционную активность. Циннамальдегид значительно ингибировал рост Aspergillus flavus и Fusarium verticillioides, вызвав необратимые морфологические и структурные изменения: потерю цитоплазматического содержимого, нарушение целостности и ригидности клеточной стенки, разрушение плазматической мембраны и разрушение митохондрий. Исследования Shreaz et al. (2011) продемонстрировали, что циннамальдегид оказывает свою противогрибковую активность, нарушая биосинтез стеролов грибов рода Candida. Циннамальдегид также ингибирует синтез 1,3-β-D-глюканов клеточной стенки Aspergillus fumigatus. (Jiehua Deng et al. 2018)
Дисфункция митохондрий клеток грибов.
Эфирные масла в составе фитобиопрепарата «Phytogenix®» оказываю влияние на эффективность работы митохондрий, ингибируя действие митохондриальных дегидрогеназ, участвующих в биосинтезе АТФ, таких как лактатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа и сукцинатдегидрогеназа. Chen et al. показали, что карвон, лимонен, дигидрокарвон, карвакрол, p-цимен, α-фелландрен обладают сильнодействующим противогрибковым эффектом благодаря нарушению цикла Кребса и ингибированию синтеза АТФ в митохондриях C. albicans. Исследование Haque et al. показало, что терпеноиды (тимол, карвакрол, линалилацетат, линалоол, пиперитон, цитронеллаль, гераниол и ментол) могут играть ключевую роль в уменьшении количества митохондрий, что приводит к измененному уровню активных форм кислорода (АФК) и препятствует образованию АТФ.
Эфирные масла в составе фитобиопрепарата «Phytogenix®» оказываю влияние на эффективность работы митохондрий, ингибируя действие митохондриальных дегидрогеназ, участвующих в биосинтезе АТФ, таких как лактатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа и сукцинатдегидрогеназа. Chen et al. показали, что карвон, лимонен, дигидрокарвон, карвакрол, p-цимен, α-фелландрен обладают сильнодействующим противогрибковым эффектом благодаря нарушению цикла Кребса и ингибированию синтеза АТФ в митохондриях C. albicans. Исследование Haque et al. показало, что терпеноиды (тимол, карвакрол, линалилацетат, линалоол, пиперитон, цитронеллаль, гераниол и ментол) могут играть ключевую роль в уменьшении количества митохондрий, что приводит к измененному уровню активных форм кислорода (АФК) и препятствует образованию АТФ.
Ингибирование эффлюксных насосов.
H + -АТФаза плазматической мембраны грибов играет важную роль в физиологии грибковой клетки, поддерживая большой трансмембранный электрохимический градиент протонов через клеточную мембрану, необходимый для поглощения питательных веществ. H + -АТФаза также регулирует внутриклеточный рН и рост грибковых клеток; кроме того, она участвует в определении патогенности грибов, воздействуя на диморфизм, усвоение питательных веществ и кислотность среды. Ингибирование H + -АТФазы приводит к внутриклеточному окислению и гибели клеток. Ahmad et al. показали, что эвгенол и тимол обладают мощным фунгицидным эффектом, в том числе к устойчивым к азолам патогенам, и их действие, скорее всего, направлено на нарушение мембранной проницаемости клеток. Оба соединения ингибируют активность H + -АТФазы. Тимол и карвакрол показали синергетический противогрибковый эффект с азольным антимикотическим препаратом Флуконазол, подавляя избыточную экспрессию генов эффлюксного насоса CDR1 и MDR1 у C. albicans. Оба монотерпена ингибировали отток на 70–90%, демонстрируя их высокую эффективность.
Производство активных форм кислорода.
Бактериальные синтазы оксида азота (bNOS) синтезируют оксид азота (NO) из аргинина. Оксид азота, генерируемый bNOS, повышает устойчивость бактерий к широкому спектру антибиотиков, позволяя бактериям выживать и сосуществовать с микроорганизмами, продуцирующими антибиотики. NO-опосредованная устойчивость патогенов достигается как за счет химической модификации токсичных соединений, так и за счет уменьшения окислительного стресса, вызываемого многими антибиотиками. Таким образом, ингибирование активности NOS может повысить эффективность антимикробной терапии. Недавние исследования показывают, что летальное действие антибиотиков на клетки бактерий и грибов напрямую связано с образованием активных форм кислорода (АФК). Компоненты некоторых эфирных масел могут снизить уровень оксида азота и ограничить выработку H2O2 и синтазу NO, демонстрируя возможность окислительного повреждения. Тимол проявил эффективную фунгицидную активность против Aspergillus flavus будучи акцептором активных форм кислорода, что свидетельствует о его потенциале в качестве эффективного средства для лечения аспергиллеза.
Синергизм компонентов формулы фитогенного биопрепарата «Phytogenix®».
Многочисленные исследования подтвердили, что компоненты эфирных масел могут действовать синергически либо антагонистично. Комбинация определённых эфирных масел может увеличить фунгистатическую активность конечной формулы. Карвакрол и тимол, полученные из p-цимена, проявляют сильный противогрибковый эффект; они вызывают повреждение клеточной мембраны при взаимодействии со стеролами, в частности, с эргостеролом. При самостоятельном тестировании карвакрол проявляет сильную противогрибковую активность. Возможно, что карвакрол способен связываться со стеролами грибковой мембраны, что приводит к повреждению и гибели грибка. Тимол структурно аналогичен карвакролу, но расположение гидроксильных групп различается между двумя молекулами. Данные различия не влияют на их деятельность; подобно эвгенолу, их действие направлено на повреждение клеточной мембраны и взаимодействие с эргостеролом. Тимол влияет на морфологию мицелия грибов, изменяя расположение хитина в гифах. Подобный механизм наблюдался у других монотерпенов, таких как линалоол, который также влияет на стабильность грибков и образование биопленок. Структура и функция плазматической мембраны грибковых клеток является важным ключом для выживания этих микроорганизмов; любое изменение или модификация, действующая на синтез и поддержание клеточной мембраны, может привести к повреждениям клетки и к гибели грибка. Циннамальдегид является активным ингибитором роста бактерий, дрожжей и нитевидных плесеней. Он оказывает свое действие посредством ингибирования активности АТФаз, биосинтеза клеточной стенки и изменения структуры и целостности мембраны. Синергетическое действие молекул эфирных масел особенно присуще маслам листа и коры корицы, лимона, эвкалипта, гвоздики, кедрового дерева, грейпфрута, мяты, тимьяна и розмарина.
Разрушающее действие фитогенного биопрепарата «Phytogenix®» на биоплёнку.
Особенностью бактериальных биопленок является генетический обмен, частично обусловленный внеклеточной ДНК. Основной механизм генетического обмена, связанного с биопленкой, включает спаривание и слияние клеток. Большинство исследований биопленки были проведены с неспаривающимися a/α-клетками, однако формирование биопленок из клеток, способных к спариванию, a/a и α/α, выявило уникальный регуляторный путь, тесно связанный с передачей сигналов феромоном. Человеческий грибковый патоген C. albicans, являющийся причиной многих внутрибольничных инфекций, является довольно необычным примером этого. В зависимости от типа спаривания (a/α по сравнению с a/a или α/α), C. albicans образует альтернативные биопленки, которые кажутся морфологически сходными, но демонстрируют существенно разные характеристики. Биопленки, образованные a/α-клетками, непроницаемы для молекул размером от 300 Да до 140 кДа, нечувствительны к полиморфноядерным лейкоцитам человека (PMN) и проявляют устойчивость к противогрибковым препаратам. Грибы рода Candida являются объектом интенсивного изучения, благодаря их фенотипической адаптации в биопленке.
Определённые эфирные масла и компоненты формулы фитогенного биопрепарата «Phytogenix®» способны ингибировать рост биоплёнки. Например, коричное масло, линалоол и эвгенол проявляют высокую активность в отношении клеток C. albicans в биопленках, при минимальной ингибирующей концентрации (MIC80) 0,3 г/л. Эфирные масла эффективны также при лечении полимикробных биопленок, состоящих из бактерий и грибков, обычно встречающихся у пациентов, страдающих хроническими инфекциями. Argawal et al. продемонстрировали, что масла гвоздики и мяты перечной действуют не только как мощные средства против C. albicans и его биопленки, но и обладают более выраженным противогрибковым эффектом по сравнению с Флуконазолом. Уменьшение грибковой биопленки с помощью эфирных масел объясняется присутствием таких компонентов, как 1,8-цинеол, лимонен, линалоол, эвгенол, гермакрен-D и ментол, которые ограничивают развитие биопленки. Исследования также показали, что эфирное масло розмарина значительно ингибирует адгезионную способность и развитие биопленки C. albicans и C. tropicalis.
«Чувство кворума» (Quorum Sensing) и микотоксины.
Так называемое «чувство кворума» (QS) является механизмом бактериальной коммуникации, используемым для выражения различных признаков выживания или вирулентности, ведущих к усилению устойчивости патогенов. Поведением сообщества патогенов управляют сигнальные молекулы, накопление которых можно рассматривать как степень плотности клеток. QS играет решающую роль в формировании биоплёнок всех видов микроорганизмов, в том числе грибов. Manmohit Kalia et al. протестировали анти-QS активность коричного масла против P. aeruginosa, измеряя ингибирование образования биопленки и другие связанные с QS процессы, включая факторы вирулентности. Данное исследование выявило способность масла корицы ингибировать рост биопленки P. aeruginosa PAO1 и сопровождающие её внеклеточные полимерные вещества. Эфирные масла и их компоненты в составе фитобиопрепарата «Phytogenix®» ингибируют экспрессию ферментов, играющих ключевую роль в катаболизме углеводов и синтезе микотоксинов.
Информация взята с официального сайта Phytogenix
Оригинал статьи: Противогрибковая активность фитогенного биопрепарата «Phytogenix®»
Автор: Волкович Павел Викторович, эксперт в вопросах охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, директор по науке и технологиям, ООО «ЭкоГард», компания-производитель бренда Фитогеникс®