Tác dụng phối hợp của thực khuẩn thể HQ03 với cao chiết củ hành tím Vĩnh Châu (Allium cepa L.) ức chế vi khuẩn Escherichia coli O10:K5:H4

Phạm Khánh Nguyên Huân1, Lương Quốc Diện1, Hà Thị Kim Quy2,
1 Trường Khoa học Tự nhiên, Đại học Cần Thơ, Việt Nam
2 Đại học Cần Thơ

Nội dung chính của bài viết

Tóm tắt

Thực khuẩn thể (phage) kết hợp với cao chiết thực vật đang nổi lên như giải pháp thay thế kháng sinh đầy tiềm năng. Nghiên cứu này nhằm đánh giá tác dụng hiệp đồng giữa thực khuẩn thể và cao chiết củ Hành tím Vĩnh Châu (Allium cepa L.) trong ức chế vi khuẩn Escherichia coli O10:K5:H4. Thực khuẩn thể Escherichia phage HQ03 được phân lập từ mẫu phân gà tại Cần Thơ, có mật số 4,23 × 1011 PFU/mL và đặc hiệu với E. coli O10:K5:H4. Phân tích genome cho thấy HQ03 có kích thước 77.367 nt, thuộc Chi Kuravirus và có quan hệ tiến hóa gần gũi với Phage vB_EcoP_SU10 và Escherichia phage 172-1. Cao chiết ethanol từ củ Hành tím Vĩnh Châu đạt hiệu suất 2,46%, chứa các hợp chất organosulfur, phenolic và flavonoid. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi kết hợp HQ03 với cao chiết Hành tím ở nồng độ 100 µg/mL, tác dụng hiệp đồng xuất hiện rõ rệt với mật số vi khuẩn giảm xuống rõ rệt so với đối chứng. Đặc biệt, hiệu quả ức chế không có sự khác biệt đáng kể giữa các MOI (1; 0,1 và 0,01), điều này cho phép sử dụng lượng phage thấp hơn 100 lần mà vẫn đạt hiệu quả tương tự. Nghiên cứu cho thấy tiềm năng của liệu pháp kết hợp phage-cao chiết thực vật bản địa trong kiểm soát nhiễm khuẩn E. coli, mở ra hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và chăn nuôi như giải pháp thay thế kháng sinh bền vững.

Chi tiết bài viết

Tài liệu tham khảo

Al-Anany, A. M., Hooey, P. B., Cook, J. D., Burrows, L. L., Martyniuk, J., Hynes, A. P. & German, G. J. (2023). Phage therapy in the management of urinary tract infections: a comprehensive systematic review. Phage, 4(3), 112–127. https://doi.org/10.1089/phage.2023.0024.
Atta, S., Waseem, D., Fatima, H., Naz, I., Rasheed, F. & Kanwal, N. (2023). Antibacterial potential and synergistic interaction between natural polyphenolic extracts and synthetic antibiotic on clinical isolates. Saudi Journal of Biological Sciences, 30(3), 103576. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2023.103576.
Batiha, G. E.-S., Hussein, D. E., Algammal, A. M., George, T. T., Jeandet, P., Al-Snafi, A. E., Tiwari, A., Pagnossa, J. P., Lima, C. M. & Thorat, N. D. (2021). Application of natural antimicrobials in food preservation: Recent views. Food Control, 126, 108066. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2021.108066.
Bhatwalkar, S. B., Mondal, R., Krishna, S. B. N., Adam, J. K., Govender, P. & Anupam, R. (2021). Antibacterial properties of organosulfur compounds of garlic (Allium sativum). Frontiers in Microbiology, 12, 613077. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.613077.
Bonaccorsi, P., Caristi, C., Gargiulli, C. & Leuzzi, U. (2008). Flavonol glucosides in Allium species: A comparative study by means of HPLC–DAD–ESI-MS–MS. Food Chemistry, 107(4), 1668–1673. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.09.053.
Bouras, G., Nepal, R., Houtak, G., Psaltis, A. J., Wormald, P.-J. & Vreugde, S. (2023). Pharokka: a fast scalable bacteriophage annotation tool. Bioinformatics, 39(1), btac776. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac776.
Chen, S., Zhou, Y., Chen, Y. & Gu, J. (2018). fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor. Bioinformatics, 34(17), i884–i890. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty560.
Danquah, C. A., Tetteh, M., Amponsah, I. K., Mensah, A. Y., Buabeng, K. O., Gibbons, S. & Bhakta, S. (2021). Investigating ghanaian Allium species for anti-infective and resistance-reversal natural product leads to mitigate multidrug-resistance in tuberculosis. Antibiotics, 10(8), 902. https://doi.org/10.3390/antibiotics10080902.
Donkor, M. N., Donkor, A.-M. & Mosobil, R. (2023). Combination therapy: synergism among three plant extracts against selected pathogens. BMC Research Notes, 16(1), 83. https://doi.org/10.1186/s13104-023-06354-7.
El-Saber Batiha, G., Magdy Beshbishy, A., G. Wasef, L., Elewa, Y. H. A., A. Al-Sagan, A., Abd El-Hack, M. E., Taha, A. E., M. Abd-Elhakim, Y. & Prasad Devkota, H. (2020). Chemical constituents and pharmacological activities of garlic (Allium sativum L.): A review. Nutrients, 12(3), 872. https://doi.org/10.3390/nu12030872.
Garin-Fernandez, A., Pereira-Flores, E., Glöckner, F. O. & Wichels, A. (2018). The North Sea goes viral: Occurrence and distribution of North Sea bacteriophages. Marine Genomics, 41, 31–41. https://doi.org/10.1016/j.margen.2018.05.004.
Górski, A., Międzybrodzki, R., Węgrzyn, G., Jończyk‐Matysiak, E., Borysowski, J. & Weber‐Dąbrowska, B. (2020). Phage therapy: Current status and perspectives. Medicinal Research Reviews, 40(1), 459–463. https://doi.org/10.1002/med.21593.
Grant, J. R., Enns, E., Marinier, E., Mandal, A., Herman, E. K., Chen, C., Graham, M., Van Domselaar, G. & Stothard, P. (2023). Proksee: in-depth characterization and visualization of bacterial genomes. Nucleic Acids Research, 51(W1), W484–W492. https://doi.org/10.1093/nar/gkad326.
Grozdanov, L., Raasch, C., Schulze, J., Sonnenborn, U., Gottschalk, G., Hacker, J. & Dobrindt, U. (2004). Analysis of the genome structure of the nonpathogenic probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917. Journal of Bacteriology, 186(16), 5432–5441. https://doi.org/10.1128/jb.186.16.5432-5441.2004.
Guillamon, E., Andreo-Martinez, P., Mut-Salud, N., Fonolla, J. & Banos, A. (2021). Beneficial effects of organosulfur compounds from Allium cepa on gut health: A systematic review. Foods, 10(8), 1680. https://doi.org/10.3390/foods10081680.
Labrie, S. J., Samson, J. E. & Moineau, S. (2010). Bacteriophage resistance mechanisms. Nature Reviews Microbiology, 8(5), 317–327. https://doi.org/10.1038/nrmicro2315.
Loc-Carrillo, C. & Abedon, S. T. (2011). Pros and cons of phage therapy. Bacteriophage, 1(2), 111–114. https://doi.org/10.4161/bact.1.2.14590.
Mirzaei, M. K., Eriksson, H., Kasuga, K., Haggård-Ljungquist, E. & Nilsson, A. S. (2014). Genomic, proteomic, morphological, and phylogenetic analyses of vB_EcoP_SU10, a podoviridae phage with C3 morphology. PLoS One, 9(12), e116294. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0116294.
Moreno-Ortega, A., Pereira-Caro, G., Ludwig, I. A., Motilva, M.-J. & Moreno-Rojas, J. M. (2023). Bioavailability of organosulfur compounds after the ingestion of black garlic by healthy humans. Antioxidants, 12(4), 925. https://doi.org/10.3390/antiox12040925.
Nayfach, S., Camargo, A. P., Schulz, F., Eloe-Fadrosh, E., Roux, S. & Kyrpides, N. C. (2021). CheckV assesses the quality and completeness of metagenome-assembled viral genomes. Nature Biotechnology, 39(5), 578–585. https://doi.org/10.1038/s41587-020-00774-7.
Nishimura, Y., Yoshida, T., Kuronishi, M., Uehara, H., Ogata, H. & Goto, S. (2017). ViPTree: the viral proteomic tree server. Bioinformatics, 33(15), 2379–2380. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx157.
Nurk, S., Meleshko, D., Korobeynikov, A. & Pevzner, P. A. (2017). metaSPAdes: a new versatile metagenomic assembler. Genome Research, 27(5), 824–834. https://doi.org/10.1101/gr.213959.116.
O’Flaherty, S., Ross, R. P. & Coffey, A. (2009). Bacteriophage and their lysins for elimination of infectious bacteria. FEMS Microbiology Reviews, 33(4), 801–819. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2009.00176.x.
Orăşan, O., Oprean, R., Saplonţai-Pop, A., Filip, M., Carpa, R., Saroşi, C., Moldovan, M. & Man, S. C. (2017). Antimicrobial activity and thiosulfinates profile of a formulation based on Allium cepa L. extract. Open Chemistry, 15(1), 175–181. https://doi.org/10.1515/chem-2017-0021.
Pham-Khanh, N. H., Sunahara, H., Yamadeya, H., Sakai, M., Nakayama, T., Yamamoto, H., Truong Thi Bich, V., Miyanaga, K. & Kamei, K. (2019). Isolation, characterisation and complete genome sequence of a Tequatrovirus phage, Escherichia phage KIT03, which simultaneously infects Escherichia coli O157: H7 and Salmonella enterica. Current Microbiology, 76, 1130–1137. https://doi.org/10.1007/s00284-019-01738-0.
Pimchan, T., Cooper, C. J., Eumkeb, G. & Nilsson, A. S. (2018). In vitro activity of a combination of bacteriophages and antimicrobial plant extracts. Letters in Applied Microbiology, 66(3), 182–187. https://doi.org/10.1111/lam.12838.
Soundararajan, M., von Bünau, R. & Oelschlaeger, T. A. (2019). K5 capsule and lipopolysaccharide are important in resistance to T4 phage attack in probiotic E. coli strain Nissle 1917. Frontiers in Microbiology, 10, 2783. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02783.
Stachurska, X., Mizielińska, M., Ordon, M. & Nawrotek, P. (2023). The use of plant extracts and bacteriophages as an alternative therapy approach in combatting bacterial infections: the study of lytic phages and Stevia rebaudiana. Journal of Veterinary Research, 67(4), 545. https://doi.org/10.2478/jvetres-2023-0059.
Strathdee, S. A., Hatfull, G. F., Mutalik, V. K. & Schooley, R. T. (2023). Phage therapy: From biological mechanisms to future directions. Cell, 186(1), 17–31. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.017.