Assessment of carvacrol as a bacterial efflux pump inhibitor
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik (İngilizce) Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Başak Ataş
Danışman: AHMET ALP SAYAR
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:KARVAKROLÜN DIŞA ATIM POMPASI İNHİBİTÖRÜ OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ Son yıllarda antibiyotiklerin yanlış kullanımı sonucu çoklu ilaca dirençli bakterilerin sayısında bir artış olmuştur. Çoklu ilaç dirençli bakteriler antibiyotiklere karşı çeşitli direnç mekanizmaları geliştirmişlerdir. Dışa atım pompaları bu direnç mekanizmalarından birisidir, bakteride verilen antibiyotiği hücre dışına atarak hücre içindeki konsantrasyonu düşürür ve hücrenin hayatta kalmasını sağlar. Bu pompalarının inhibisyonu ile söz konusu direnç mekanizması engellenebilir. Son zamanlarda çoklu ilaç dirençli bakteri enfeksiyonlarının tedavisinde mevcut antibiyotiklerle dışa atım pompası inhibitörlerinin birlikte verilmesi söz konusudur. Kekik gibi aromatik bitkilerde bulunan ve uçucu yağların bir bileşeni olan karvakrol son zamanlarda potansiyel bir dışa atım pompası inhibitörü olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, karvakrolün kendisinin ve antimikrobiyel etki gösteren substratlarla kombinasyonunun Bacillus subtilis hücrelerindeki etkisi değerlendirilmiş ve hedef aldığı dışa atım pompası/pompaları araştırılmıştır. Öncelikle bitki tabanlı alkaloit olan berberinle sinerjisi araştırılmış ve her iki bileşenin de birbirlerinin aktivitesine katkısı olduğu gözlemlenmiştir. Bileşenler için bakteriyel büyüme eğrileri elde edilmiş, 75 μg/mL berberin ve 50 μg/mL karvakrol kombinasyonunun hücre ölümüne; 75 μg/mL berberin ve 25 μg/mL karvakrol kombinasyonunun ise büyümede gecikmeye sebep olduğu belirlenmiştir. In-vitro etki değerlendirmesi ve gen ekspresyonu seviyesindeki değişimlerin belirlenmesi için 75 μg/mL berberin ve 25 μg/mL karvakrol kombinasyonunun kullanılmasına karar verilmiştir. Her bir bileşenin tek başına ya da birlikte kullanımının hücre zarında bozulmalara yol açtığı belirlenmiştir. Yedi adet dışa atım pompası belirlenip qPCR yöntemi ile değerlendirilmiştir. Analiz sonucunda, seçilen tüm genlerde ekspresyon artışı belirlenmiştir. Tüm bu sonuçlar değerlendirildiğinde, karvakrolün etkili bir antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlenmiş, dışa atım pompası inhibitörü olabileceği düşünülmüştür. -------------------- ASSESSMENT OF CARVACROL AS AN EFFLUX PUMP INHIBITOR Lately, there has been an increase in the number of antimicrobial resistant bacteria, which is commonly associated with the overuse and misuse of drugs, especially antibiotics. Emergence of this resistance constitutes an important issue in health care, resulting in the failure of treatment of bacterial infections. One resistance mechanism acquired by microorganisms is the active efflux of drugs by efflux pumps. These proteins prevent the intracellular accumulation of the relevant drug, keeping it from reaching its target and thus the drug loses its effectiveness. Recently, the treatment of multidrug-resistant bacterial infections involves the administration of current antibiotics with efflux pump inhibitors. Carvacrol, a component of essential oils found in aromatic plants such as thyme and oregano, has recently been considered as a potential efflux pump inhibitor. In this study, the effectiveness of carvacrol alone and its combination with berberine in Bacillus subtilis cells was evaluated and their efflux pump targets were investigated. Firstly, the synergism between carvacrol and berberine was investigated by the microdilution checkerboard technique and the synergism between the compounds was found to be additive. Bacterial growth profiles were obtained for both carvacrol and berberine. The combination of 75 μg/mL berberine and 50 μg/mL carvacrol resulted in cell death and the combination of 75 μg/mL berberine and 25 μg/mL carvacrol was found to cause retardation in cell growth. Subsequently, the combination of 75 μg/mL berberine and 25 μg / mL carvacrol was selected to be used for further evaluation of the in-vitro effect and determination of changes in gene expression levels. Each compound, alone or in combination, has been found to cause deterioration of the cell membrane. Seven efflux pumps were selected and their expressional changes have been evaluated by qPCR. As a result, overexpression was identified in all selected genes and it was determined that carvacrol manifested an efflux pump inhibitory potential.