Antimicrobial and anti-quorum sensing activities of giant fennel (Ferula elaeochytris Korovin) from the Hatay region

Hatay bölgesinden çakşır otunun (Ferula elaeochytris Korovin) antimikrobiyal ve anti-quorum sensing aktiviteleri

Sarah AKAR, Nilay ÇÖPLÜ, Mehmet Cengiz BALOĞLU, Yasemin Celik ALTUNOĞLU, Orhan CORUM, Anfal Izaldeen ALKATEEB, Muammer KİRAZ, Enis Fuat TÜFEKCI

Abstract

Aim: Today, increasing antibiotic resistance has focused the science world onthe discovery of new antimicrobial molecules or the development of alternative methods of struggle. One of the alternative methods is thought to be inhibition of bacterial quorum sensing (QS). Because the QS system performs acrucial part in the synthesis of virulence factors in bacteria. Numerous medicinal plants are known to have promising antimicrobial and anti-QS activities.One of these plants may be giant fennel (Ferula elaeochytris Korovin), whichhas been extensively used in Anatolia for years. Therefore, it was aimed to investigate the antimicrobial and anti-QS activities of the root extract of F. elaeochytris Korovin in this study. .Materials and Methods: The antimicrobial activity of the extract was screened by disc diffusion assay against various microorganisms. Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) ofthe extract against sensitive strain(s) were determined using broth microdilution assay. Anti-QS activity investigated on inhibition of violacein and pyocyanin production in Chromobacterium violaceum and Pseudomonas aeruginosabioreporter strains, respectively.Results: The extract exhibited the antimicrobial activity against only Staphylococcus aureus (zone of inhibition (ZOI) = 9.3±0.6 mm). The MIC and theMBC values were determined as 4.4±1.9 mg/mL and >105 mg/mL, respectively. No inhibition of violacein production was detected. Pyocyanin productionwas reduced by 60% and 82% at sub-MIC concentrations (at 1.64 mg/mL and3.28 mg/mL, respectively) as against the control (p

Özet

Amaç: Günümüzde giderek artan antibiyotik direnci, bilim dünyasını yeni antimikrobiyal moleküllerin keşfine veya alternatif mücadele yöntemlerinin geliştirilmesi üzerine odaklamıştır. Bu alternatif mücadele yöntemlerinden bir tanesinin bakterilerde quorum sensing (QS; çoğunluğu algılama) inhibisyonu olacağı öngörülmektedir. Çünkü QS sistemi bakterilerde virülans faktörlerinin sentezinde önemli bir rol oynar. Medikal öneme sahip birçok bitkinin umut verici antimikrobiyal ve anti-QS aktivitelere sahip olduğu bilinmektedir. Bu bitkilerden birisinin de Anadolu'da yıllardır yaygın olarak kullanılan çakşır otu (Ferula elaeochytris Korovin) olabileceğini düşünmekteyiz. Bu nedenle, bu çalışmada F. elaeochytris Korovin’in kök özütünün antimikrobiyal ve anti-QS aktivitelerinin araştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Özütün antimikrobiyal aktivitesi, çeşitli mikroorganizma lara karşı disk difüzyon yöntemi ile taranmıştır. Özütün etkili suş veya suşla ra karşı minimum inhibitör konsantrasyonu (MİK) ve minimum bakterisidal konsantrasyonu (MBK) değerleri sıvı mikrodilüsyon yöntemi ile belirlenmiştir. Anti-QS aktivite, Pseudomonas aeruginosa ve Chromobacterium violaceum bi yoraportör suşlarında sırasıyla piyosiyanin ve viyolasin pigmentleri üretimi nin inhibisyonu üzerine araştırılmıştır. Bulgular: Özütün sadece Staphylococcus aureus suşuna karşı antimikrobiyal aktivitesi (zon çapı = 9.3±0.6 mm) tespit edilmiştir. MİK ve MBK değerleri sı rasıyla 4.4±1.9 mg/mL ve >105 mg/mL olarak saptanmıştır. Viyolasin üretimi inhibisyonu belirlenmemiştir. Özütün MİK altı konsantrasyon değerleri (1.64 µg/mL ve 3.28 µg/mL) bakteri üremesini baskılamadan piyosiyanin üretimini sırasıyla %60 ve %82 oranında inhibe etmiştir. Öneri: Bu çalışmanın sonuçları F. elaeochytris Korovin'in kök özütünün an tistafilokokal ve anti-QS ajanların geliştirilmesi için iyi bir aday olabileceğini göstermektedir