Využití přírodních látek v boji s bakteriální rezistencí

Eva Hanzalová

Bachelor's thesis

Natural antimicrobial substances and their potential applications to fight against bacterial resistance

Abstract:

Předložená bakalářská práce byla věnována bakteriálním infekcím se specializací na infekce kůže a rezistenci patogenů způsobujících povrchové záněty vůči běžně aplikovaným antibiotikům jak v oblasti humánní, tak veterinární medicíny. S ohledem na rezistenci bakterií k antibiotickým látkám se práce dále soustřeďovala na přírodní látky živočišného, bakteriálního a rostlinného původu a látkám odvozeným od hub a řas, jakožto alternativy k antibiotikům. Literární rešerše byla pomyslně rozdělena na dvě části, kde první část charakterizovala pojmy jako kůže, mikrobiota kůže, povrchové záněty a vybrané druhy bakterií běžně se vyskytující právě v povrchových zánětech kůže lidí a zvířat. Druhá pomyslná část pojednávala o možné antibiotické léčbě těchto zánětů, definovala pojem bakteriální rezistence, a především jmenovala a definovala některé přírodní látky s potvrzenou antimikrobiální aktivitou. Kůže je největším orgánem lidí a zvířat s hustým mikrobiálním osídlením, kde řadu bakterií představují komensální bakterie a oportunitní patogeny. K významným patogenním bakteriím, které způsobují záněty kůže a sliznic a různě závažná systémová onemocnění, včetně život ohrožujících, patří Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis a Corynebacterium spp., u nichž byla vyvinuta klinicky významná bakteriální rezistence. Bakteriální rezistence je přirozeným obranným mechanismem bakterií ve snaze k jejich přežití a rozmnožování. Současně se jedná o geneticky a biochemicky složitý a obtížně vysvětlitelný proces, kdy může docházet ke vzniku mutací již existujících bakteriálních genů, či horizontálnímu přenosu genů v rámci různých bakteriálních druhů. V klinické medicíně je bakteriální rezistence vysoce závažným problémem, který komplikuje, až znemožňuje léčbu bakteriálních onemocnění a ohrožuje tak životy nakažených jedinců. Z tohoto důvodu je důležité pátrat po látkách nových, využitelných v humánní i veterinární medicíně. Práce byla proto dále věnována přírodním látkám rostlinného, živočišného a bakteriálního původu a látkám odvozeným od hub a řas. Všechna zmíněná prostředí obsahují přirozeně antimikrobiální látky, z nichž některé jsou za určitých podmínek vhodné pro klinické využití. V rostlinné říši je nutno zmínit fytochemikálie, s významným obsahem biologicky aktivních látek s antioxidačními, protinádorovými i protizánětlivými účinky. Z živočišné říše byly zmíněny různé živočišné produkty a některé tělesné komponenty, především pak živočišné enzymy. Dalším diskutovaným zdrojem antimikrobiálních látek byly některé bakteriální produkty, například bakteriální peptidy, či organické kyseliny. Z hub a řas lze izolovat přirozeně antimikrobiální látky různého charakteru, které lze identifikovat například jako steroidy, či lipidy. Antibakteriální látky přírodního chrakteru jsou tedy velice perspektivní oblastí, kde lze v následujících letech v důsledku narůstající antimikrobiální rezistence předpokládat hlubší prozkoumání a následně rozšíření přírodních antimikrobiálních látek v klinické medicíně.

Abstract:

The presented bachelor thesis was devoted to bacterial skin infections and resistence of pathogens causing superficial inflammation to commonly applied antibiotics in both human and veterinary medicine. Due to the resistance of bacteria to antibiotics, the work further focused on natural substances of animal, bacterial and plant origin and substances derived from fungi and algae, as an alternative to antibiotics. The literature search was imaginarily divided into two parts, where the first part characterized terms such as skin, skin microbiota, superficial inflammation and selected species of bacteria commonly found in superficial inflammation of human and animal skin. The second imaginary part dealt with the possible antibiotic treatment of these inflammations, defined the concept of bacterial resistance, and mainly named and defined other natural substances with confirmed antimicrobial activity. The skin is the largest human and animal organ with a dense microbial population, where many bacteria are commensal bacteria or opportunistic pathogens. Significant pathogenic bacteria that cause inflammation of the skin and mucous membranes and various serious systemic diseases, including life-threatening ones, include Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis and Corynebacterium spp., which have developed clinically significant bacterial resistance. Bacterial resistance is the natural defense mechanism of bacteria in their efforts to survive and multiply. At the same time, it is a genetically and biochemically complex and difficult to explain process, which can lead to mutations in existing bacterial genes or to horizontal gene transfer within different bacterial species. In clinical medicine, bacterial resistance is a highly serious problem that complicates to the point of preventing the treatment of bacterial diseases and thus endangers the lives of infected individuals. For this reason, it is important to look for new substances that can be used in human and veterinary medicine. The work was therefore further devoted to natural substances of plant, animal and bacterial origin and substances derived from fungi and algae. All of these environments naturally contain antimicrobials, some of which are under certain conditions suitable for clinical use. In the plant kingdom, it is necessary to mention phytochemicals, with a significant content of biologically active substances with antioxidant, antitumor and anti-inflammatory effects. From the animal kingdom, various animal products and some body components were mentioned, especially animal enzymes. Another source of antimicrobials discussed is some bacterial products, such as bacterial peptides or organic acids. Naturally, antimicrobial substances of various kinds can be isolated from fungi and algae, which can be identified, for example, as steroids or lipids. Natural antibacterial agents are therefore a very promising area where, in the coming years, due to growing antimicrobial resistance, a deeper investigation and subsequent expansion of natural antimicrobial agents in clinical medicine can be expected.

Keywords

antibiotika, antimikrobiální látky, bakterie, kůže, povrchové záněty, rezistence

Keywords

antibiotics, antimicrobial substances, bacteria, skin, superficial inflammation, resistance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lucie Malá
• Reader: Tereza Střelková, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs