Türkçe       English

<< Geri Yazdır
Doi No: 10.5578/mb.8964

Antibiyotik Direncinde Dışa Atım Sistemlerinin ve Dirençle Mücadelede
Dışa Atım Pompa İnhibitörlerinin Önemi

The Importance of Efflux Systems in Antibiotic Resistance and Efflux Pump Inhibitors
in the Management of Resistance

Abdurrahman AYGÜL


Ege Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Farmasötik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, İzmir.

Ege University Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Microbiology, Izmir, Turkey.

ÖZ

En son tanımlanan direnç mekanizması olan aktif dışa atım (efflux) olayı, bakterilerde kazanılmış antibiyotik direncinin önemli nedenlerinden birisidir. Ökaryotik ve prokaryotik tüm hücre tiplerinde bulunan, hücre membranına yerleşmiş pompa proteinleri olan dışa atım sistemleri, ekzojen ve endojen kaynaklı çeşitli maddelerin hücre dışına atımından sorumludur. Bakteriyel pompa proteinleri; ATP Binding Cassette (ABC), Major Facilitator (MFS), Multidrug and Toxic Compound Extrusion (MATE), Resistance - Nodulation - Division (RND) ve Small Multidrug Resistance (SMR) olmak üzere beş süper aile içerisinde gruplandırılmıştır. Dışa atım pompaları bazı patojenlerde antibiyotiklere karşı doğal dirençte rol oynarlar. Bu pompalar ayrıca, aşırı eksprese olarak ve diğer direnç mekanizmalarına katkı sağlayarak kazanılmış dirence neden olurlar. Dahası, dışa atım pompaları doğrudan veya dolaylı yollarla bakterilerin virülans özelliklerini kuvvetlendirebilirler. Dolayısıyla, dışa atım kaynaklı direncin önüne geçilebilmesi veya dirençli bakterilerin yeniden duyarlı hale getirilebilmesi için, geleneksel antibiyotiklerle kombine edilerek kullanıma sunulabilecek potansiyel pompa inhibitörleri, dirençle mücadelede ilgi çekici araştırma alanlarından birisidir. Bakteriyel pompa sistemlerini inhibe ettiği bilinen bazı bileşiklere örnek olarak; fenil-arjinin beta-naftilamid (PAN), INF271, INF55, karbonil siyanid m-klorofenil hidrazon (CCCP), rezerpin, 1-(1-naftilmetil) piperazin (NMP), birikodar, timkodar, verapamil, milbemisin, klorpromazin, paroksetin ve omeprazol verilebilir. Ancak özellikle toksisite problemlerinden dolayı, henüz klinik kullanımı olan bir pompa inhibitörü yoktur. Buna rağmen, dışa atım pompa inhibitörlerinin toksisitesi kabul edilebilir düzeyde olan etkili türevleri, önümüzdeki dönemlerde antibakteriyel formülasyonlara girebilir. Ayrıca endüstriyel ve akademik alanda faaliyet yürüten pek çok araştırmacı tarafından, pompa inhibisyonu özelliği keşfedilen doğal ve sentetik kaynaklı pek çok bileşik rapor edilmektedir. Bu çerçevede, patent başvuru örnekleri de olan çeşitli antibiyotik türevi (tetrasiklin, aminoglikozit ve florokinolon analogları) ve antibiyotik dışı bileşikler (indol, üre, aromatik asit, piperidin-karboksilik asit, kinolin türevleri ve peptidomimetikler) sıklıkla çalışılmaktadır. Yapılan çalışmalarla, pompa inhibitörlerinin bazı antibiyotiklerin minimum inhibisyon konsantrasyonu (MİK) değerlerini düşürdüğü gösterilmiştir. Bu derleme yazıda, bakterilerdeki dışa atım pompalarının yapıları ve işlevleri özetlenmiş, doğal ve sentetik kaynaklı dışa atım pompa inhibitörleri genel anlamda değerlendirilmiştir.

Anahtar sözcükler: Aktif dışa atım; dışa atım pompa inhibitörleri; antibiyotik direnci; fenil-arjinin beta- naftilamid; rezerpin.

ABSTRACT

The process of active efflux, the last described resistance mechanism in bacteria, is one of the important factors of acquired antibiotic resistance. Efflux systems which consist of membrane-located pump proteins that exist in all eukaryotic and prokaryotic cells, are responsible for extrusion of the various exogenous and endogenous substances. Bacterial pump proteins, namely ATP Binding Cassette (ABC), Major Facilitator (MFS), Small Multidrug Resistance (SMR), Multidrug and Toxic Compound Extrusion (MATE) and Resistance - Nodulation - Division (RND) are grouped in five super families. Efflux pumps play a role in intrinsic resistance against antibiotics among some pathogens. Besides, pumps give rise to acquired resistance by over-expression and contribute to other resistance mechanisms. Furthermore, pumps can directly or indirectly intensify the virulence properties of bacteria. Thus, for inhibition of efflux-mediated resistance or conversion of resistant bacteria to the susceptible phenotype, potential pump inhibitors combined with traditional antibiotics is one of the research areas of interest in the fight against resistance. There are some compounds known to inhibit bacterial pump systems, such as phenyl-arginine beta naphthylamide (PAN), INF271, INF55, carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone (CCCP), reserpine, 1-(1-naphthylmethyl)-piperazine (NMP), biricodar, timcodar, verapamil, milbemycin, chlorpromazine, paroxetine and omeprazole. However, particularly due to the toxicity problems, there has been no clinical use of a pump inhibitor yet. Nevertheless, in the upcoming period, derivatives of efflux pump inhibitor compounds with acceptable level of toxicity and efficacy may be included in antibacterial formulations. Additionally, a number of natural and synthetic compounds with pump inhibition activity are reported by many researchers in industrial and academic areas. In this context, various antibiotic derivatives (tetracycline, fluoroquinolone and aminoglycoside analogs) or non-antibiotic compounds (indole, urea, aromatic acid, piperidine-carboxylic acid, quinoline derivatives and peptidomimetics), some of which already have patent applications, are often studied. Pump inhibitors are shown to reduce the minimum inhibitory concentration (MIC) values of various antibiotics in some studies. In this review article, the structure and functions of bacterial efflux pumps have been summarized and the efflux pump inhibitors with natural and synthetic origins have been evaluated.

Keywords: Active efflux; efflux pump inhibitors; antibiotic resistance; phenyl-arginine beta-naphthylamide; reserpine.

Geliş Tarihi (Received): 22.10.2014 - Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 23.01.2015

İletişim (Correspondence):

Ecz. Abdurrahman Aygül,

Ege Üniversitesi Eczacılık Fakültesi,

Farmasötik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı,

35100, Bornova, İzmir, Türkiye.

Tel (Phone): +90 232 311 3283,

E-posta (E-mail): abdurrahmanaygul@gmail.com

[ Tam metin ][ PDF ]
<< Geri Yazdır