クランベリーの抗菌効果に関する研究

抗生物質耐性は世界的な問題となっている。中国では、問題は患者のために特に深刻です'抗生物質への盲目的な依存と抗生物質使用の非効率的な規制。細菌から新しい抗生物質を発見するという従来の方法は、新しい細菌の系統を見つけることが困難であるなど多くの問題に直面しています。したがって、動物や植物から新しい抗生物質を探索することは、重要な研究開発の方向性となっています。

クランベリー(vaccinium macrocarpon ait .)は、北米三大果実の一つ。アメリカ合衆国でクランベリーの栽培面積は約1.41×102 km2であり、全世界でクランベリーの栽培面積は1.50×102 km2に達している。生産者は約1200人で、総売上高は15億ドルを超えています。クランベリー製品の90%以上が北米で販売され、消費されています[1]。栄養価に加えて、クランベリーとその成分は細菌の増殖と細菌の接着を阻害することが知られている。最近の外国文献の報告によると、クランベリーとその製剤は、尿路感染症を予防し、虫歯や歯周炎の発生率を減少させることができます[2]。この記事では、クランベリーの成分、抗菌および抗接着効果、およびその作用機序について検討します。

1. クランベリーの構成

クランベリーは88%が水で、残りは有機酸であるビタミンc、フラボノイド、アントシアニン、プロアントシアニジンなど。表1にクランベリーの主な成分を示す。

現在では、クランベリーの主要な抗菌成分はプロアントシアニジンであると一般的に考えられている。プロアントシアニジン(proanthocyanidin)は、様々な植物(イチョウ、ルバーブ、サンザシ、ブドウなど)に広く見られるポリフェノール化合物の大きな分類である。元々は凝縮タンニンまたはフラバノールに分類されていた。技術の進歩と深い研究により、それらは現在、プロアントシアニジンと呼ばれる大きなクラスの物質の総称として分類されています[3]。その構造は、カテキン、エピカテキン、またはカテキンとエピカテキンのポリマーです。プロアントシアニジンについては多くの研究が行われていますが、特にクランベリーのプロアントシアニジンは抗菌作用があるため、その構造は特別でなければなりません。

Proanthocyanidins他植物(例:)のブドウは高分子あまりのflavan-3-ols、各単体重合次のように「top単体のC4の位置は、C6又はC8位置と結び付けによって「底」単体C-C債券(4β→C6、4β→C8)、形成使い分け接続(B1, B2)。クランベリープロアントシアニジンはフラバン-3-オールのポリマーでもある。生まれる使い分けですに加え、以下においては、中心が存在した:も繋がったC2 C4「top単体のOがあるおよびC6またはに接続されるC8を介して「底」単体C-OやC-C債をそれぞれ形成の甲種連動(図1参照)に含まれるこのproanthocyanidinガラスがproanthocyanidでAというされ、6、7件報告されて抗菌のproanthocyanidin守ろうと接着消炎効果[5]です。

2. クランベリーの抗菌作用と作用機序

クランベリーの抗菌作用については、外国の研究者が多くの研究を行っている。クランベリージュース、クランベリー濃縮液を用いた静菌実験が行われたクランベリーエキスグラム陽性菌およびグラム陰性菌(大腸菌、黄色ブドウ球菌を含む)に対して。様々な程度の静菌効果が得られ、クランベリーの静菌効果の存在が確認された。表2に研究者、実験材料、試験細菌、クランベリーの静菌実験の実験結果を示します。

クランベリーの抗菌効果が確認された後、研究者たちはクランベリーの抗菌成分と抗菌機構の可能性について研究を始めた。

lacombeら【7】はクランベリー成分をカラムクロマトグラフィーを用いて分離し、糖と有機酸、フェノール、アントシアニン(アントシアニン、プロアントシアニジンなど)の3つのグループに分けた。これら3つのグループの大腸菌o157: h7に対する最小阻害濃度を、自然phおよび中性ph条件で試験しました。その結果、中性phでは静菌効果のない糖群と有機酸群を除いて、残りの群は天然phと中性phの両方の条件で良好な静菌効果を示した。透過電子顕微鏡による観察では、糖や有機酸で処理した細胞の細胞膜がぼやけ、細胞の形が不規則で、細胞質が凝集していることが明らかになった。また、フェノールとアントシアニンで処理した2群の細胞では、細胞膜の部分分解と細胞質の漏出が観察された。

糖と有機酸群は、主に有機酸によって細胞内および細胞外のphを大幅に低下させることによって、静菌効果を発揮します。研究によると、大腸菌k-12の細胞内酢酸濃度が上昇すると、カリウムイオン濃度も上昇することが示されています[13]。この現象により、細胞膜に有機酸アニオンが蓄積し、最終的に浸透圧が急激に上昇します。上記の電子顕微鏡観察もこの理論を裏付けている。

このフェノール基は、天然および中性ph条件下で良好な静菌効果を示し、その静菌効果がph条件に依存しないことを証明しています。クレゾールの疎水性は細胞膜に結合し、膜の流動性を変化させる。電子顕微鏡の結果、フェノールで処理した細菌の細胞の形が不規則であることがわかり、細胞膜の表面に局所的な化学結合があることが証明された。細胞膜が貫通すると、フェノールの低分子が細胞内に入り、代謝に影響を与える。

細菌のアントシアニン群の細胞膜が一部分解され、細胞質が流出し、膜表面が一部凝集しました。プロアントシアニジンはedtaと同様の金属イオンキレート効果を持ち、ca2 +とmg2 +を膜に結合して細胞膜を不安定化させ、lpsを放出し、細胞膜の透過性を高める可能性がある。さらに、プロアントシアニジンはlpsをキレートすることができ、膜表面の局所重合を引き起こす[7]。

linらは、遺伝子チップ技術を用いて、大腸菌の遺伝子発現に対するクランベリーの影響を観察した[6]。その結果、通常の培養大腸菌と比較して、クランベリー果汁やクランベリー由来のプロアントシアニジンを培養した細菌の遺伝子発現は低下する一方、ph変化への適応に関連する遺伝子発現は上昇することがわかりました。細菌の成長には鉄が重要であるため、研究チームは鉄関連遺伝子に特に注目しました。その結果、鉄イオン輸送と代謝に関連するすべての遺伝子の発現が低下していることが分かりました。

以上の結果から、クランベリージュースが大腸菌に与える影響は、鉄イオン輸送に関わる遺伝子の発現を減少させることが最も明らかであると考えられます。いくつかの研究では、タンニンとその加水分解物は、微生物の成長に必要な金属イオンの供給を遮断することで抗菌効果を発揮することが示唆されている。クランベリー果汁に含まれるプロアントシアニジンは鉄イオンに強いキレート作用を持ち、鉄欠乏が深刻な環境下での大腸菌の成長を促します。これがクランベリーの抗菌作用の主なメカニズムです。

しかし、クランベリージュースで培養したバクテリアに外生の鉄を添加したところ、大腸菌の成長率は完全には回復しなかった(65%まで)。遺伝子チップとこれまでの研究結果によると、林教授はまず、クランベリーの成分がデンプン、タンパク質、消化酵素などと複合体を形成する能力があるため、細菌の生育に必要な栄養素が不足すると考えている。第二に、クランベリーによる他の金属イオンの遮断は細菌の代謝や膜の重要な機能に影響を与える。他に考えられるメカニズムとしては、タンニンのような酸化的リン酸化を阻害して代謝に影響を与える作用と、atp合成に必要な酵素を破壊する膜の不安定化がある[6]。

3クランベリーの抗接着効果と作用機序

zafririらは早くから、異なる細胞(y1マウス副腎皮質腫瘍細胞、マウス腹膜マクロファージ、およびハムスター卵巣細胞)への大腸菌の接着に対するクランベリージュースの効果を観察した[14]。その結果、クランベリージュースには2つのタイプ1毛状接着阻害剤と、非dialyzable p型繊維状接着阻害剤(後にlinらによってプロアントシアニジンとして示された[6])が含まれていることが示された。allisonら[15]は、大腸菌、黄色ブドウ球菌、チフス菌、カンピロバクター・ジェジュニ、リステリア・モノサイトゲネスのスライドへの接着に対するクランベリーの効果を観察した。その結果、クランベリーは、大腸菌、黄色ブドウ球菌、サルモネラ菌の蓋唇への接着を減少させた。

いくつかの実験で、クランベリーのプロアントシアニジンが抗接着作用を持つことが示されている。fooら[16]は、プロアントシアニジンは、最小有効濃度75 mg/ lで、in vitroで接着を効果的に阻害することを発見した。howellら[17]は、ph 6.5のクランベリープロアントシアニジン抽出物を用いて、p型毛を有する病原性大腸菌の尿上皮細胞への接着に対する阻害効果を観察した。付着防止のための濃度範囲は6 - 375 mg/ lであった。

howellら[18]は、in vitroでプロアントシアニジンa(クランベリーに含まれる)とプロアントシアニジンb(ブドウ、紅茶、リンゴなどに含まれる)が細菌の接着を阻害する能力を比較した。でをproanthocyanidinsのが見つかっはanti-adhesiveに効果を示し≥60μg / mL、使い分けが含まれるproanthocyanidins anti-adhesion効果がぶどうは(標高濃度1200μg / mL基準)、他の使い分けproanthocyanidins anti-adhesion効果はない。別の実験では、fooら[19]が、病原性大腸菌のp型毛への付着に対するモノマー、二量体および三量体の抗接着効果を比較した。その結果、三量体だけが強い抗粘着効果を持つことがわかりました。

linらは、遺伝子チップ研究において、クランベリージュースが大腸菌のアドヘシオン関連遺伝子の発現を低下させることを発見した。減少遺伝子には、べん毛基底体タンパク質flgbやべん毛モータータンパク質flig、トリプトファナーゼtnaaなどがある。flgbとfligの下方制御は大腸菌のp-フィムリアを減少させ、それによって接着を減少させる。tnaaの不活性化は、大腸菌が異なる生物学的表面に付着する能力を低下させる。

4結論

クランベリーは古くから尿路感染症に有効であることが知られている。抗菌・抗接着作用については多くの研究が行われていますが、その作用機序については未だ十分に解明されていません。実際、クランベリーはまた、バイオフィルム形成を阻害し、細菌のプロテアーゼ分泌に抵抗する[20]。したがって、クランベリーは自然の一つです&#細菌に対する39の武器、そして抗生物質耐性の問題はますます深刻になってきているとき、彼らはすべてのより貴重な今日である。抗菌機構、抗菌スペクトル、薬剤耐性などのさらなる研究は、クランベリー製品を薬として使用するための理論的基盤を築くでしょう。

参照

[1] yang jinghui, li jianke, yang enqin, etal。クランベリー栽培の歴史、現状と開発動向[j]。天津農業学院2009,16(3):44-46。

[2] bonifait l, grenier d . cranberry polyphenols: potential benefits for dental caries とperiodontal disease[j]。^ a b cアポロドーロス、2010年、76頁。

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