عنوان المقالة:النشاط المضاد للبكتيريا والمضاد للأغشية الحيوية لجسيمات نانوية من الكيتوزان/PMLA المعدلة بالمانوز ضد بكتيريا هيليكوباكتر بيلوري المقاومة للأدوية المتعددة Antibacterial and antibiofilm activity of mannose-modified chitosan/PMLA nanoparticles against multidrug-resistant Helicobacter pylori
محمد عارف، رفيق أحمد، محمد شرف، جاويد محمد، مهند عبد الله، وفاء علي الطيب، تشين غوانغ ليو
English Authors
Muhammad Arif, Rafiq Ahmad, Mohamed Sharaf, Javed Muhammad, Mohnad Abdalla, Wafa Ali Eltayb, Chen-Guang Liu
Abstract
بسبب الركود الواضح في اكتشافات المضادات الحيوية ونمو مقاومة الأدوية المتعددة، يصعب القضاء على التهابات المعدة المرتبطة بجرثومة هيليكوباكتر بيلوري. في البحث عن علاج بديل، أنتجت الأمينة الاختزالية للكيتوزان مع المانوز، تليها التجلط الأيوني، جسيمات نانوية وظيفية من الكيتوزان المانوز. بعد ذلك، أجريت محاكاة الالتحام الجزيئي والديناميكيات الجزيئية (MD) مع ليكتين هيليكوباكتر بيلوري (HPLectin) كبروتين مستهدف يشارك في التصاق البكتيريا بالخلايا المضيفة وتكوين الأغشية الحيوية والسمية الخلوية. كشفت التغييرات في جهد زيتا وطيف الأشعة تحت الحمراء فورييه أن الكيتوزان تم إضفاء وظيفة عليه مع المانوز. تم استخدام دراسات قتل الوقت، والالتصاق بالبوليسترين، والأغشية المضادة الحيوية لتقييم الجسيمات النانوية كعلاج مضاد للبكتيريا بديل ضد مسببات الأمراض المعدية المقاومة. وقد اكتُشِف أن بروتينات Man-CS-Nps تتمتع بخصائص فعّالة في منع الالتصاق وتعطيل الأغشية الحيوية في قمع تطور البكتيريا الحلزونية البوابية المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت دراسات التصوير الحيوي باستخدام المجهر الإلكتروني المجهري المجهري المقطعي والنافذة الإلكترونية والمجهر الإلكتروني الماسح أن بروتينات Man-CS-Nps تتفاعل مع الخلايا البكتيرية وتحفز تمزق الغشاء عن طريق إنشاء ثقوب في الأغشية الخارجية للخلايا البكتيرية، مما يؤدي إلى تسرب الأحماض الأمينية. ومن المهم أن الالتحام الجزيئي ومحاكاة 20 نانوثانية من التباين الجزيئي كشفت أن بروتينات Man-CS-Nps تثبط البروتين المستهدف من خلال تثبيط الارتباط البطيء وتفاعلات الرابطة الهيدروجينية مع بقايا الموقع النشط. ونتيجة لنتائج هذه الدراسة، فإن بروتينات Man-CS-Nps هي مرشحة ممتازة لتطوير علاجات بديلة للحالات المتزايدة من التهابات المعدة المقاومة.
Abstract
Because of the apparent stasis in antibiotic discoveries and the growth of multidrug resistance, Helicobacter pylori-associated gastric infections are difficult to eradicate. In the search for alternative therapy, the reductive amination of chitosan with mannose, followed by ionic gelation, produced mannose functionalized chitosan nanoparticles. Then, molecular docking and molecular dynamics (MD) simulations were conducted with H. pylori lectin (HPLectin) as a target protein involved in bacterium adherence to host cells, biofilm formation, and cytotoxicity. Changes in zeta potential and FTIR spectroscopy revealed that chitosan was functionalized with mannose. Time-kill, polystyrene adherence, and antibiofilm studies were utilized to assess nanoparticles as an alternative antibacterial treatment against a resistant gastric pathogen. Man-CS-Nps were discovered to have effective anti-adherence and biofilm disruption characteristics in suppressing the development of resistant H. pylori. In addition, bioimaging studies with CLSM, TEM, and SEM illustrated that Man-CS-Nps interacted with bacterial cells and induced membrane disruption by creating holes in the outer membranes of the bacterial cells, resulting in the leakage of amino acids. Importantly, molecular docking and 20 ns MD simulations revealed that Man-CS-Nps inhibited the target protein through slow-binding inhibition and hydrogen bond interactions with active site residues. As a consequence of the findings of this study, the Man-CS-Nps is an excellent candidate for developing alternative therapies for the increasing incidences of resistant gastric infections.
د.محمد كامل عبده علوان شرف | Dr. Mohamed Kamel Abdo Elwan Sharaf | 1441