Murat Karameşe, Kafkas Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Kars, Türkiye e-mail: murat_karamese@hotmail.com                

In vitro Investigation of Antibacterial, Antifungal, Antibiofilm, Antiadherent and Antiinvasive Activities of Gossypin, A Flavonoid, on Standard Bacteria and Yeast Strains.

Abstract

Aim: In our study, it was aimed to investigate the effects of gossypin, one of the major components of the plant called Hibiscus vitofolius, on microorganisms and their virulence properties (such as biofilm formation, adhesion and invasion ability).

Methods: The antibacterial and antifungal activities of gossypin on 5 different types of microorganisms (2 gram positive bacteria, 2 gram negative bacteria and 1 yeast) were determined by Broth Microdilution Method (BMD), a microdilution method. Then, biofilm formation; crystal violet and MTT Cell Proliferation Assay were applied. Antibiofilm activity of gossypin was determined by microplate method and confirmed by MTT Cell Proliferation Assay. In order to measure the antiinvasive activity of gossypin, the invasion of the AEIC strain was induced by infecting Caco-2 human colon cells with Adherent-Invasive Escherichia coli bacteria and the inhibitory effect of the active substance on the invasion was investigated.

Results: According to the obtained results, it was determined that gossypin had a potential antibacterial, antifungal and antibiofilm activity in a dose-dependent manner (between 40-80 μg/ml). In addition, it was determined that gossypin was effective on the adhesion and invasion processes of Adherent-Invasive Escherichia coli (AIEC) to Caco-2 cells. Application of 160 μg/ml gossypin reduced bacterial adhesion up to 67% and bacterial invasion up to 38%. As a result of in-vitro studies, the IC50 dose of gossypin was found as 28.20 μg/ml.

Discussion: The obtained data showed that gossypin has more than one antimicrobial activity and future detailed molecular studies should be performed to detect the mechanisms of those effects.

Keywords: Flavonoids, Gossypin, Antifungal, Antibacterial, Antibiofilm.

Bir Flavonoid Olan Gossypin'in, Standard Bakteri ve Maya Suşları Üzerindeki Antibakteriyel, Antifungal, Antibiyofilm, Antiadherent ve Antiinvazif Aktivitelerinin İn vitro Olarak Araştırılması    

Öz

Amaç: Planlanan çalışmamızda Hibiscus vitofolius isimli bitkinin majör komponentlerinden biri olan gossypin isimli etken maddenin mikroorganizmalar ve onların virülans özellikleri (biyofilm oluşturma, adezyon ve invazyon yeteneği gibi) üzerine olan etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.

Yöntemler: Çalışmamızda, gossypin isimli maddenin 5 farklı türdeki mikroorganizmalar (2 gram pozitif bakteri, 2 gram negatif bakteri ve 1 maya) üzerine olan antibakteriyel ve antifungal etkinlikleri bir mikrodilüsyon yöntemi olan Sıvı Mikrodilüsyon Yöntemi (SMD) ile tespit edilmiştir. Ardından, biyofilm oluşumu; kristal viyole ve MTT testleri uygulanmıştır. Gossypin’in antibiyofilm aktivitesi mikroplaka yöntemi ile tespit edilip, MTT deneyleri ile doğrulanmıştır. Son olarak ise, gossypin’in antiinvazif etkinliğini ölçmek amacıyla Adherent-Invasive Escherichia coli bakterisi ile Caco-2 insan kolon hücreleri enfekte edilerek, AEIC suşunun invazyonu indüklenmiş ve etken maddenin invazyon üzerine olan inhibe edici etkisi araştırılmıştır.

Sonuç: Elde edilen sonuçlara göre, gossypin’in doza bağlı olarak antibakteriyel, antifungal ve antibiyofilm etkinliği olduğu saptanmıştır (MİK değerleri 40-80 μg/ml arasındadır). Buna ilave olarak, gossypin dozuna bağlı olarak bakterilerin Caco-2 hücrelerine olan adezyon ve invazyon süreçleri üzerine etkili olduğu saptanmıştır. 160 μg/ml gossypin uygulaması bakteri adezyonunu %67 oranına kadar ve bakteri invazyonunu %38 oranına kadar düşürmektedir. Yapılan in-vitro çalışmalar sonucunda gossypin’in IC50 dozunun 28,20 μg/ml olduğu tespit edilmiştir.

Tartışma: Elde edilen veriler, gossypin'in birden fazla antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğunu ve bu etkilerin mekanizmalarının saptanması için gelecekte detaylı moleküler çalışmaların yapılması gerektiğini gösterdi.

Anahtar kelimeler: Flavonoidler, Gossypin, Antifungal, Antibakteriyel, Antibiyofilm

Dicle Med J  2023; 50 (3): 418-428

Doi: 10.5798/dicletip.1360714