Miele medicale e Wound Care: la produzione mediata da phytochemicals di perossido di idrogeno è fondamentale per l’elevata attività antibatterica del miele di melata

Il miele di melata è sempre più apprezzato per il suo spiccato potenziale antibatterico; tuttavia, il meccanismo sottostante e i composti responsabili della forte attività antibatterica del miele di melata sono ancora sconosciuti. Lo scopo di questo studio era di indagare l’inibizione della crescita batterica di 23 campioni di miele di melata. Attività dell’enzima glucosio-ossidasi (GOX) derivato dalle api, il contenuto di defensin-1 (Def-1) e perossido di idrogeno (H 2 O 2 ) e il contenuto totale di polifenoli sono stati determinati nei 23 campioni di miele. I nostri risultati hanno dimostrato che l’attività antibatterica del miele di melata era equivalente alla manuka medicale e al miele kanuka ed è stata abolita dal catalasi. Sebbene H 2 O 2è un fattore importante nell’inibizione della crescita batterica, i composti polifenolici e la loro interazione con H 2 O 2 sono i fattori chiave responsabili dell’elevata attività antibatterica del miele di melata. Inoltre, i nostri risultati hanno indicato che l’attività antibatterica del miele di melata non dipende dalla produzione mediata da GOX di H 2 O 2 o dalla presenza di Def-1.

Il miele di melata è prodotto da api provenienti da secrezioni ricche di zucchero di alberi e piante o essudati di insetti succhiatori di piante (Hemiptera). Oltre alle sue interessanti caratteristiche sensoriali, che differiscono dal miele di fiori, il miele di melata è apprezzato per il suo marcato potenziale antibatterico 1 . L’origine botanica del miele di melata proviene da conifere o latifoglie. Un miele di melata di abete è uno dei tipi più conosciuti di miele di melata di conifere in Europa 2 .

Il miele di melata possiede forti proprietà biologiche tra cui antibatterico 1 , 3 , 4 , antibiofilm 5 , anti-infiammatorio 6 , antiossidante 7, nonché attività di guarigione delle ferite 8 . L’attività antibatterica e antibiofilm del miele di melata è paragonabile al miele di manuka, che è attualmente utilizzato come miele per uso medico nelle applicazioni cliniche. Inoltre, un miele di melata di abete slovacco è stato clinicamente testato con successo per il trattamento delle fistole gluteo-femorali infette 9 , ulcere della gamba inferiore 10 , ulcere corneali indotte da lenti a contatto 11 e come agente profilattico per endoftalmite12 .

Il meccanismo alla base dell’attività antibatterica e antibiofilm del miele di melata non è stato completamente chiarito. È stato proposto che il perossido di idrogeno (H 2 O 2 ), prodotto dalla conversione enzimatica del glucosio nel miele diluito, e il peptide antibatterico antibatterico defensin-1 (Def-1) siano considerati i principali componenti responsabili dell’attività antibatterica di miele naturale, ad eccezione del miele di manuka 13 . Sebbene i livelli di H 2 O 2 nel miele possano differire tra i diversi tipi di miele, indipendentemente dalla loro origine botanica e geografica 14 , è stato suggerito che il miele di melata produca quantità più elevate di H 2 O 2rispetto al miele di nettare 15 . Il miele di melata è noto per un alto contenuto di acidi fenolici e flavonoidi che possiedono proprietà antiossidanti e proossidanti 16 . Pertanto, i polifenoli, alla concentrazione riscontrata nel miele di melata, potrebbero essere coinvolti nella generazione di notevoli quantità di H 2 O 17 , 18 .

Nel presente studio, abbiamo mirato a (i) determinare l’attività antibatterica dei campioni di miele di melata slovacco contro i due patogeni della ferita più frequentemente isolati, (ii) indagare il meccanismo di come il miele di melata inibisce la crescita batterica e (iii) chiarire il contributo di Def-1 e glucosio ossidasi (GOX) -mediata attività antibatterica H 2 O 2 all’attività antibatterica complessiva del miele di melata.

Attività antibatterica del miele di melata

I valori minimi di concentrazione inibitoria (MIC) di 23 campioni di miele di melata rispetto ai ceppi batterici testati sono mostrati in Fig.  1 . I campioni di miele erano più efficaci contro lo S. aureo Gram-positivo rispetto al P. aeruginosa Gram-negativo . Per S. aureus , i valori MIC dei campioni di miele variavano dal 2,0 al 12,5%. Le MIC di miele contro P. aeruginosa variavano dal 7,5 al 15%. I campioni di miele n. 4-8 possedevano la più forte attività antibatterica contro i batteri testati.

Figura 1
Figura 1

Attività antibatterica di campioni di miele di melata (n = 23) e manuka di grado medico e miele di kanuka contro isolati di Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa . L’attività è stata determinata con un dosaggio di concentrazione minima inibente (MIC). La MIC è stata definita come la più bassa concentrazione di soluzione di miele (%) che inibisce la crescita batterica. K, miele kanuka; M, tesoro manuka.

Oltre alla determinazione della MIC, è stata valutata una concentrazione minima battericida (MBC) di campioni di miele. I valori di MIC e MBC erano comparabili e i profili complessivi inibitori e battericidi dei campioni di miele erano identici (figura  S1 ).

Il miele Kanuka e Manuka, entrambi utilizzati come mieli di grado medico, hanno mostrato un’attività antibatterica comparabile o meno efficace rispetto ai campioni di miele di melata. Simile al miele di melata, entrambi i tipi di miele della Nuova Zelanda erano più efficaci contro S. aureus di P. aeruginosa .

Confronto tra attività GOX e produzione di H 2 O 2 in campioni di miele

L’attività GOX determinata in soluzioni di miele al 20% variava da 21 a 50 mU / ml in tutti i campioni di miele di melata, con un valore medio di 35,7 mU / ml (figura  2A ). L’attività enzimatica più bassa è stata monitorata in entrambi i tipi di miele medico (<20 mU / ml), suggerendo che il metilgliossale, presente in entrambi i campioni, può aver modificato strutturalmente l’enzima GOX. La concentrazione di H 22 in campioni di miele di melata è stata determinata in soluzioni di miele al 40% e variava da 0,3 a 3,4 mM dopo un’incubazione di 24 ore a 37 ° C (Figura  2B ). Il valore medio della concentrazione di H 2 O 2 era di 1,8 mM. Due campioni di miele di melata (n. 16 e n. 21) hanno mostrato una produzione debole di H 2 O 2, con valori inferiori a 1 mM. Come previsto, il miele di kanuka e manuka ha accumulato i livelli più bassi di H 2 O 2 . Nessuna correlazione significativa è stata trovata tra i valori dell’attività GOX e la concentrazione di H 2 O 2 tra i campioni di miele di melata (r = 0,26, P  = 0,22). Pertanto, abbiamo ipotizzato che altri composti di origine botanica presenti nel miele di melata partecipino alla produzione di H 2 O 2 . I potenziali candidati responsabili degli elevati livelli di H 2 O 2 includono composti fenolici.

figura 2
figura 2

Produzione di glucosio ossidasi (GOX) e produzione di perossido di idrogeno (H 2 O 2 ) in campioni di miele di melata (n = 23) e manuka medicale e miele kanuka. ( A ) L’attività GOX è stata determinata in soluzioni di miele al 20% (peso / volume) con un kit di dosaggio GOX. ( B ) La produzione di H 2 O 2 è stata misurata in campioni di miele al 40% (peso / volume) con un kit di dosaggio GOX modificato. I dati sono espressi come valori medi con errore standard della media (SEM).

Contenuto totale di polifenoli e Def-1 in campioni di miele

Def-1 è una chiave, ma quantitativamente variabile, fattore antibatterico nel miele. Il contenuto di Def-1 è stato esaminato nei campioni di miele 2,5, 5 e 10% in PBS, utilizzando l’ELISA competitivo di recente sviluppo ei risultati sono stati espressi come percentuale delle proteine ​​totali (Figura  3A ). La quantità di Def-1 in ciascun campione di miele, incluso il miele kanuka e manuka, è mostrata in Fig.  3A . I due campioni di miele di melata # 9 e # 10 contenevano la quantità massima di Def-1. Analogamente alla capacità di produzione di H 2 O 2 , il miele di Manuka e Kanuka aveva il contenuto più basso di Def-1 tra tutti i campioni testati. Il contenuto complessivo di Def-1 nei campioni di miele di melata non era correlato alla loro attività antibatterica nei confronti di S. aureus (r = 0,17,P  = 0,45). Def-1, alla concentrazione osservata nei campioni di miele di melata, non ha esercitato la sua attività antibatterica alle MIC dei campioni di miele di melata. I dati ottenuti suggeriscono anche che l’azione antibatterica del miele kanuka e manuka dipende dal metilgliossale o da altri composti botanici sconosciuti piuttosto che da fattori antibatterici derivati ​​da api.

Figura 3
Figura 3

Contenuto di defensin-1 (Def-1) e polifenolo totale in campioni di miele di melata (n = 23) e manuka medicale e miele kanuka. ( A ) Il contenuto di Def-1 è stato quantificato in campioni di miele usando un test immunoassorbente indiretto competitivo legato agli enzimi ed i risultati sono stati espressi come percentuale delle proteine ​​totali. ( B ) Il contenuto totale di polifenoli (TP) è stato determinato con un kit di dosaggio di quantificazione dei contenuti fenolici di Folin Ciocalteu in soluzioni di miele di melata al 20% (peso / volume). L’acido gallico (GAE) è stato utilizzato come composto standard di riferimento ei risultati sono stati espressi come equivalenti GAE (mg / ml). I dati sono espressi come i valori medi con errore standard della media (SEM).

Un’attività antibatterica diretta dei composti fenolici non è stata dimostrata poiché le loro concentrazioni nel miele sono troppo basse per determinare l’attività complessiva. Tuttavia, i composti fenolici possono agire in sinergia tramite l’azione pro-ossidativa generando livelli elevati di H 2 O 2 nel miele, che media l’inibizione della crescita batterica come risultato dello stress ossidativo. Il contenuto fenolico totale determinato nelle soluzioni di miele di melata al 20% (p / v) è mostrato in Fig.  3B .

Contributo dei composti antibatterici derivati ​​dalle api all’attività antibatterica del miele di melata

Per studiare il contributo dei composti antibatterici derivati ​​dalle api all’attività antibatterica complessiva del miele di melata, i campioni sono stati trattati con un enzima proteolitico, la proteinasi K. Durante il trattamento con proteinasi K, tutto il contenuto proteico nelle soluzioni di miele al 50% (p / v) era completamente digerito (dati non mostrati). Campioni di melata non trattata e proteinasi trattati con K sono stati sottoposti ad analisi immunoblot di GOX e Def-1. Come previsto, GOX e Def-1 erano presenti in tutti i campioni non trattati (Fig.  4 ). D’altra parte, non sono state osservate bande immunoreattive per GOX e Def-1 in campioni trattati, confermando l’efficacia proteolitica della proteinasi K.

Figura 4
Figura4

Rilevazione di glucosio ossidasi (GOX) e defensin-1 (Def-1) in campioni di miele di melata (n = 23) e manuka di grado medico e miele di kanuka dopo trattamento con proteinasi K mediante immunoblotting. Aliquote (15 μl) di soluzione di miele al 50% (p / v) con o senza proteinasi K sono state risolte mediante elettroforesi su gel dodecil solfato-poliacrilammide (SDS-PAGE) e 16,5% Tricine-SDS-PAGE. Dopo la procedura di blotting semi-secco, la membrana bloccata è stata incubata durante la notte con un anticorpo policlonale di coniglio contro honey-API GOX o Def-1 (1: 2000). Vengono mostrate le macchie ritagliate. (Le macchie con le linee di taglio indicate sono mostrate nella figura supplementare  S2). Bande immunoreattive sono state rilevate in soluzione contenente compresse di SigmaFast 3,3-diamminobenzidina disciolte (GOX) o rilevate utilizzando un kit Immobilon Western (chemiluminescenza) potenziata (Def-1) potenziato.

I valori MIC sono stati determinati in campioni di miele trattati non trattati con proteinasi K. Non sono stati identificati cambiamenti significativi nei valori di MIC tra miele non trattato e trattato con proteinasi contro entrambi i batteri testati (Fig.  5 ), suggerendo che i componenti derivati ​​da api, incluso H 2 O 2 GOX-mediato , non sono responsabili per la marcata attività antibatterica delle miele di miele. Sebbene H 2 O 2 sia un importante composto antibatterico del miele di melata, la sua fonte potrebbe essere esclusivamente di origine botanica.

Figura 5
Figure5

Attività antibatterica di campioni di miele di melata (n = 23) e manuka di grado medico e miele di kanuka in seguito al trattamento con catalasi e proteinasi K contro isolati di a ( A ) Staphylococcus aureus e ( B ) Pseudomonas aeruginosa . Le soluzioni di miele al 50% (peso / volume) sono state trattate con catalasi (2000-5000 U / mg di proteina) ad una concentrazione finale compresa tra 1000 e 2500 U / ml a temperatura ambiente per 2 ore o proteinasi K (30 U / mg) a una concentrazione finale di 50 μg / ml a 37 ° C per 30 minuti. L’attività antibatterica è stata determinata con un dosaggio di concentrazione minima inibente (MIC). La MIC è stata definita come la più bassa concentrazione di soluzione di miele (%) che inibisce la crescita batterica. K, miele kanuka; M, tesoro manuka.

Ruolo di H 2 O 2 nell’attività antibatterica del miele di melata

Per determinare il ruolo di H 2 O 2 nell’attività antibatterica del miele di melata, le soluzioni di miele al 50% (p / v) sono state trattate con catalasi per 2 ore e sono state determinate MIC. I valori MIC dei campioni di miele con o senza trattamento catalasi contro entrambi i batteri testati sono mostrati in Fig.  5 . I campioni trattati con catalasi avevano una bassa attività antibatterica con valori medi di MIC del 30%. Inoltre, in sette campioni, i valori di MIC erano superiori al 30% dopo il trattamento con catalasi. L’effetto della catalasi sui valori MIC in tutti i campioni di miele di melata era molto significativo (NumDF = 2, DenDF = 268,43, F = 2136,38, P  <0,001) ei valori previsti erano tre volte più grandi (Fig.  6) rispetto ai campioni trattati con K non trattati e non trattati. È interessante notare che variazioni statisticamente significative (NumDF = 1, DenDF = 268,27, F = 8,52, P  = 0,004)) sono state osservate dopo il trattamento con catalasi tra S. aureus e P. aeruginosa (Figura  6 ). S. aureus era più resistente alla soluzione di miele dopo la rimozione di H 2 O 2 rispetto a P. aeruginosa .

Figura 6
figure6

Rappresentazione grafica dei risultati del modello misto lineare generale con tipo di trattamento variabile di risposta, specie batteriche e la loro interazione a due vie. ( Pseudomonas aeruginosa – rosso e Staphylococcus aureus – blu) .

È interessante notare che anche la MIC del miele di kanuka dopo il trattamento con catalasi è stata modificata, suggerendo che l’attività antibatterica del miele kanuka è, almeno in parte, dovuta alla generazione di H 2 O 2 . Come previsto, nel miele di manuka non sono stati osservati cambiamenti notevoli nell’attività antibatterica. Sorprendentemente, l’attività antibatterica del miele di manuka contro P. aeruginosa dopo il trattamento con catalasi è stata persino più elevata rispetto al trattamento senza enzimi.

Nonostante il fatto che le attività antibatteriche dei campioni di miele di melata fossero comparabili, la produzione di H 2 O 2 non era uniforme. L’analisi statistica non ha mostrato alcuna correlazione tra l’attività antibatterica e il livello di H 2 O 2 nei diversi campioni di miele (r = -0,38, P  = 0,08 e r = -0,03, P  = 0,89). I campioni di miele con il livello più alto di H 2 O 2 non erano i più attivi.

Discussione

Il miele è sempre più apprezzato per la sua attività antibatterica e di guarigione delle ferite e l’efficacia come trattamento di ferite e ustioni croniche. Tuttavia, ogni miele naturale esibisce una certa attività antibatterica e solo quelli con un’attività antibatterica forte e relativamente stabile sono stati selezionati per uso medico e clinico. In questo studio, ci siamo concentrati sul miele di melata come fonte di potenziale miele di grado medico per chiarire la sua attività antibatterica e per studiare il ruolo dei componenti antibatterici derivati ​​dalle api sulla sua attività antibatterica complessiva.

Una pletora di studi ha dimostrato l’importante ruolo di Def-1 e H 2 O 2nell’attività antibatterica del miele.

Def-1 è un peptide antibatterico appartenente al gruppo degli insetti defensin che è composto da 51 aminoacidi con un peso molecolare di 5,52 kDa. Bee Def-1 è efficace contro i batteri Gram-positivi 19 , 20 , 21 ; tuttavia, alcuni studi che hanno utilizzato il recombinante Def-1 hanno anche riportato la sua attività contro i batteri Gram-negativi tra cui P. aeruginosa e Salmonella choleraesuis 22 , 23 . Secondo il nostro recente studio 24 , Def-1 è un componente comune ma quantitativamente variabile nel miele e i suoi livelli in diversi campioni di miele sono correlati con l’attività antibatterica contro S. aureus. Recentemente, Def-1 ha anche dimostrato di essere un immunomodulatore nella guarigione delle ferite, dove contribuisce positivamente alla chiusura della ferita cutanea 25 . Nel presente studio, la quantità di Def-1 nel miele di melata non era correlata con l’attività antibatterica complessiva dei campioni contro S. aureus , suggerendo che il suo contributo a basse diluizioni (5-10%) è trascurabile.

Il fattore antibatterico più importante nel miele è H 2 O 2 , che è prodotto dalla conversione mediata da GOX del glucosio in acido gluconico in condizioni aerobiche in miele diluito 26 . Pertanto, GOX svolge un ruolo importante nella generazione di H 2 O 15 . Sebbene H 22 a concentrazioni presenti nel miele non uccida i batteri, è in grado di interagire con i segnali proliferativi delle cellule batteriche, e quindi influisce sulla crescita batterica anche ad alte diluizioni di miele 27 . Alcuni ricercatori hanno suggerito che i livelli di H 2 O 2nel miele possono differire tra i tipi di miele indipendentemente dall’origine botanica e geografica 14 . Alcuni studi hanno tentato di determinare la concentrazione di H 2 O 2 in diversi campioni di miele e di valutare il suo effetto sull’attività antibatterica complessiva 15 , 27 , 28 , 29 , 30 . Molti studi hanno dimostrato una maggiore correlazione tra l’attività antibatterica contro S. aureus e la quantità di H 2 O 2 nei campioni di miele. Nel presente studio, non vi era alcuna relazione ovvia tra il livello di H 2 O 2e l’attività antibatterica dei campioni di miele di melata; i campioni di miele con il livello più alto di H 2 O 2 non erano i più attivi. L’attività antibatterica era paragonabile a tutti i campioni di miele di melata, nonostante le variazioni della concentrazione di H 2 O 2 . Inoltre, la rimozione di H 2 O 2 mediante catalasi ha alterato l’attività antibatterica, poiché l’attività dopo il trattamento con catalasi era comparabile tra tutti i campioni di miele di melata. Allo stesso modo, Roshan e collaboratori (2017) non hanno trovato alcuna relazione tra la concentrazione di H 2 O 2e l’attività antibatterica complessiva di otto diversi campioni di miele australiano. I ricercatori hanno suggerito che bassi livelli di H 2 O 2 in diversi tipi di miele possono essere il risultato della presenza di sostanze fitochimiche diverse dal metilgliossale che potrebbero contribuire all’attività generale 30 .

Assumiamo che i composti polifenolici derivati ​​dalle piante, spesso riportati in campioni di miele, possano contribuire o modulare l’attività antibatterica. In presenza di ioni metallici di transizione (Cu e Fe) e di perossidi, i polifenoli, noti antiossidanti alimentari, possono agire come proossidanti accelerando la formazione di radicali idrossilici e la rottura del filamento ossidativo nel DNA 31 . Infatti, i polifenoli funzionano in due modi per promuovere l’attività antibatterica: producendo direttamente H 2 O 2 e riducendo Fe (III) a Fe (II), che innesca la reazione di Fenton per creare specie di ossigeno reattivo più potenti come i radicali idrossili . Un fattore chiave nel determinare se i composti polifenolici mostrano proprietà antiossidanti o antibatteriche è il valore di pH 32. In condizioni debolmente alcaline (pH 7,0-8,0), i polifenoli possono esibire attività pro-ossidativa e inibire la crescita batterica. Nel presente studio, la determinazione dei valori MIC del miele e della concentrazione di H 2 O 2 è stata effettuata a pH 7,3 e 7,0, rispettivamente. In queste condizioni sperimentali, è ovvio che i polifenoli del miele di melata possono agire in sinergia e inibire la crescita batterica. Come accennato, abbiamo misurato l’accumulo di H 22 in campioni di miele diluito, ma non abbiamo trovato alcuna correlazione tra la concentrazione di H 2 O 2 e l’attività antibatterica. È probabile che oltre all’accumulo di H 2 O 2La produzione mediata dai polifenoli di radicali idrossilici nel miele di melata influisce significativamente sull’attività antibatterica complessiva. Inoltre, è stato dimostrato che l’interazione chimica dei polifenoli del miele con H 2 O 2 si traduce nella generazione di prodotti responsabili della degradazione del DNA batterico 33 . È interessante notare che H 2 O 2 da solo non è in grado di indurre rotture del DNA ma è in qualche modo coinvolto in questo processo. Sebbene H 2 O 2 sia necessario per accelerare l’auto-ossidazione dei polifenoli attraverso l’idrolisi e funge da fonte di radicali idrossilici, la concentrazione di polifenoli è un fattore critico per l’attività antibatterica.

Il contenuto totale di polifenoli è risultato essere elevato in altri studi sui campioni di miele di melata 7 , 34 , 35 . Nel presente studio, il contenuto totale di polifenoli non differiva sostanzialmente tra i campioni di miele di melata testati (ad eccezione del campione n. 15), con un valore medio di 50 mg di GAE / 100 g di miele. Sarà importante determinare il limite di concentrazione critica dei polifenoli totali per il loro comportamento come agenti pro-ossidanti.

Diversi studi hanno tentato di identificare polifenoli e flavonoidi biologicamente attivi dal miele di melata di diversa origine botanica e geografica 6 , 36 , 37 . L’acido ferulico, la quercetina, il kaempherol e il particolare acido p-cumarico erano i polifenoli più abbondanti nei mieli di melata. In studi molto recenti 38 , la combinazione di acido p-cumarico con batteriocina ha mostrato effetti sinergici contro le cellule planctoniche dei batteri di origine alimentare. Allo stesso modo, la combinazione di polifenoli vegetali e H 2 O 2 si è dimostrata più efficace contro i batteri rispetto all’H 2 O 2 da sola e può indurre reazioni correlate allo stress ossidativo nei batteri 32. È stato ipotizzato che l’effetto antibatterico dei polifenoli vegetali sia legato all’H 2 O 2 indotta dai polifenoli e ad un aumento della generazione di specie di ossigeno reattivo endogeno 39 .

Fino ad ora, nessuno studio era stato condotto per determinare il ruolo dei composti antibatterici derivati ​​dalle api nel miele di melata. Qui, abbiamo dimostrato che l’attività antibatterica del miele di melata non dipende dalla produzione mediata da GOX di H 2 O 2 o dalla presenza di Def-1. Questa è un’osservazione interessante alla luce delle attuali conoscenze riguardanti le proprietà antibatteriche del miele. Il potenziale antibatterico del miele di melata non è quindi associato alla capacità di produzione di GOX e Def-1, in particolare delle colonie di api, che ha un grande impatto sulle proprietà biologiche del miele.

In conclusione, i campioni di miele di melata testati hanno mostrato un’attività antibatterica equivalente o, in alcuni casi, più elevata rispetto a quella del kanuka e del miele di manuka di qualità medica. Questa forte attività antibatterica fu abolita dal trattamento con catalasi. Sebbene l’H 2 O 2 sia un fattore importante nell’inibizione della crescita batterica, i fitofarmaci come i composti polifenolici e la loro interazione con H 2 O 2 sono i fattori chiave responsabili dell’attività antibatterica del miele di melata. Inoltre, i nostri risultati indicano che l’attività antibatterica del miele di melata non dipende dalla produzione mediata da GOX di H 2 O 2 o dalla presenza di Def-1.

Materiali e metodi

Campioni di miele

I campioni di miele (n = 28) raccolti nel 2016 sono stati ricevuti da apicoltori di diverse regioni della Slovacchia. I campioni sono stati selezionati in base al loro valore di conduttività elettrica (Codex Alimentarius, Bogdanov 2002). Cinque campioni sono stati esclusi dallo studio, in quanto non rispondevano ai criteri per il miele di melata. Complessivamente, sono stati utilizzati 23 campioni di miele di melata per ulteriori analisi. I campioni di miele sono stati anche confrontati con miele di qualità medica, Manuka Honey MGO 550 acquistato da Manuka Health (Nuova Zelanda) e crudo kanuka honey (HLKN1, n. 5054), gentilmente fornito dal Dr. Shaun Holt (honeylab, Nuova Zelanda).


Microrganismi

L’attività antibatterica dei campioni di miele è stata valutata contro gli isolati Pseudomonas aeruginosa CCM1960 e Staphylococcus aureusCCM4223, ottenuti dal Dipartimento di Microbiologia medica, Università medica slovacca (Bratislava, Slovacchia). Questi isolati batterici sono i due patogeni più frequentemente isolati dalle ferite.


Determinazione dell’attività antibatterica del miele

L’efficacia antibatterica dei campioni di miele è stata valutata con un dosaggio di concentrazione minima inibente (MIC) come descritto da Bucekova et al . (2014). In breve, la coltura batterica durante la notte è stata sospesa in soluzione salina tamponata con fosfato (PBS), pH 7,2, e la torbidità della sospensione è stata regolata a 10 8 unità formanti colonia (CFU) / ml e diluita con terreno di brodo Mueller-Hinton (MHB) (pH 7,3 ± 0,1) a una concentrazione finale di 10 6 CFU / ml. Quindi, 10 μl di aliquote di sospensione sono state inoculate in ciascun pozzetto di piastre sterili di polistirene a 96 pozzetti (Sarstedt, Germania). Il volume finale di ciascun pozzetto era di 100 μl, composto da 90 μl di terreno sterile o miele diluito e 10 μl di sospensione batterica. Dopo 18 ore di incubazione a 37 ° C, l’inibizione della crescita batterica è stata determinata monitorando la densità ottica a 490 nm. La MIC è stata definita come la più bassa concentrazione di miele che inibisce la crescita batterica. Tutti i test sono stati eseguiti in triplicato e ripetuti tre volte.

Le diluizioni seriali di ciascun campione di miele sono state preparate da una soluzione di miele al 50% (peso / volume), ottenendo concentrazioni finali di 45, 35, 30, 25, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6 e 4%.

Oltre alla determinazione MIC, l’MBC è stato valutato in campioni di miele 40 . La vitalità dei batteri nei pozzetti senza torbidità è stata determinata distribuendo 100 μl su una piastra di agar MHB e incubando a 37 ° C per 24 ore. Il miele più basso che non ha portato alla sopravvivenza di batteri vitali è stato registrato come MBC.


Trattamento enzimatico di campioni di miele con catalasi e proteinasi K

Le soluzioni di miele al 50% (peso / volume) sono state trattate con catalasi (2000-5000 U / mg di proteina, Sigma-Aldrich, Regno Unito) ad una concentrazione finale compresa tra 1000-2500 U / ml a temperatura ambiente per 2 ore o proteinasi K (30 U / mg; Promega, WI, USA) a una concentrazione finale di 50 μg / ml a 37 ° C per 30 minuti. Campioni di miele trattati con catalasi e proteinasi K sono stati quindi utilizzati nel dosaggio antibatterico per determinare i valori di MIC contro S. aureus e P. aeruginosa .

Per determinare l’efficacia di entrambi gli enzimi, l’accumulo di H 2 O 2 èstato misurato in campioni trattati con catalasi dopo 24 ore di incubazione a 37 ° C e la presenza di GOX e Def-1 in campioni trattati con proteinasi K sono stati determinati mediante analisi immunoblot (vedi 2.9.).


Determinazione dell’attività GOX

L’attività GOX derivata dalle api è stata determinata con un kit di dosaggio Megazyme GOX (Megazyme International Ireland Ltd., Bray, Irlanda), che si basa sulla catalisi ossidativa del β-D-glucosio a D-glucono-δ-lattone, con la versione concomitante di H 2 O 2 . L’H 2 O 2risultante reagisce con acido p-idrossibenzoico e 4-amminoantipirina in presenza di perossidasi per formare un complesso colorante chinoneimmino, che ha un forte potere assorbente a 510 nm. L’attività enzimatica è stata determinata in soluzioni di miele al 20% (peso / volume) in una micropiastra a 96 pozzetti secondo le istruzioni del produttore.


Determinazione della concentrazione di H 2 O 2

La concentrazione di H 2 O 2 nei campioni di miele è stata determinata con un kit di dosaggio Megazyme GOX (Megazyme International Ireland Ltd), che si basa sulla versione H 2 O 2 . Per uno standard, è stato utilizzato H 2 O 2 diluito a 9,8-312,5 μM. In breve, le soluzioni di miele al 40% (p / v) sono state incubate a 37 ° C per 24 ore. Ogni campione di miele e standard è stato testato in duplicato in una micropiastra da 96 pozzetti e l’assorbanza è stata misurata a 510 nm utilizzando il lettore di micropiastre Synergy HT (BioTek Instruments, VT, USA).


Quantificazione di Def-1

Il peptide derivato dall’ape Def-1 è stato quantificato come descritto da Valachova et al . (2016). In breve, le diluizioni seriali di ciascun campione di miele sono state preparate da una soluzione al 50% (p / v) di miele, con una conseguente concentrazione finale di 2,5, 5 e 10%. Un saggio di immunoassorbimento legato all’enzima (ELISA) è stato eseguito utilizzando un anticorpo di Dif-1 policlonale anti-honeybee di coniglio sollevato contro un peptide sintetico corrispondente al C-terminale dell’ape Def-1 (CRKTSFKDLWDKRFG) 24 . La quantità di Def-1 misurata è stata espressa come percentuale delle proteine ​​totali, che sono state misurate usando il test Quick Start Bradford Protein (Bio-Rad, CA, USA) in base alle istruzioni del produttore. Tutte le misurazioni sono state eseguite in triplice copia e ripetute tre volte.


Contenuto fenolico totale

Il contenuto fenolico totale è stato determinato con un kit di dosaggio della quantificazione dei contenuti fenolici di Folin Ciocalteu (BioQuoChem, Spagna) in una soluzione di miele al 20% (peso / volume) in una micropiastra a 96 pozzetti secondo le istruzioni del produttore. L’acido gallico (GAE) è stato utilizzato come standard di riferimento ei risultati sono stati espressi come equivalenti GAE (mg / ml). L’assorbanza è stata misurata a 700 nm a 37 ° C.


Rilevamento di GOX e Def-1 mediante immunoblotting

Aliquote (15 μl) di soluzione di miele al 50% (p / v) con o senza proteinasi K sono state risolte mediante elettroforesi su gel dodecil solfato-poliacrilammide (SDS-PAGE) e tricina-SDS-PAGE 16,5% utilizzando una elettroforesi Mini-Protean II cellula (Bio-Rad). Le proteine ​​sono state trasferite su una membrana Advantec nitrocellulosa 0,22-μm (Sigma-Aldrich) in Tris 48 mM, glicina 39 mM e metanolo al 20% usando la procedura di asciugatura semi-secca. La membrana è stata bloccata per 1 ora in un tampone di tampone salino-Tween (TBST) tris-tamponato (Tris-HCl 50 mM, pH 7,5, NaCl 200 mM e Tween 20 0,05%) contenente 5% di latte essiccato senza grassi e incubato durante la notte con un anticorpo policlonale di coniglio contro honeybee GOX o Def-1 (1: 2000 in TBST). Dopo il lavaggio con TBST, le membrane sono state incubate per 2 ore in tampone bloccante contenente anticorpi contro la perossidasi di rafano di capra anti-coniglio (1: 2500 in TBST; Promega). Bande immunoreattive sono state rilevate in una soluzione contenente compresse di SigmaFast 3,3-diamminobenzidina disciolte (Sigma-Aldrich) o rilevate mediante kit Immobilon Western (chemio-luminescenza avanzata) Millipore (MA, USA).


Analisi statistica

Un modello misto lineare generale è stato utilizzato per analizzare le differenze nei valori MIC dopo il trattamento con catalasi e proteinasi K, nonché campioni non trattati. Poiché ogni campione è stato testato per ciascun trattamento e sia P. aeruginosa che S. aureus , l’identità dei campioni è stata controllata includendo una parte casuale del modello con l’ID del campione. Questo approccio ha permesso l’esclusione della variabilità inter-campione. Un ambiente di programmazione e statistica R è stato utilizzato per analisi statistiche ( www.R-project.org ). Il modello misto lineare generale è stato analizzato con il pacchetto lme4 41. Le correlazioni tra tutti i parametri sono state testate con il pacchetto Hmisc (pacchetto R versione 4.1-1) usando correlazioni di rango Spearmans non parametriche. Le correlazioni con coefficiente di correlazione r> 0.7 o <-0.7 sono state considerate importanti.

[Tratto da: www.nature.com ]

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