دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 06 19 Alteration of exo gene expression in clinical isolates of antibiotic-resistant Pseudomonas aeruginosa treated with plant metabolites (allicin and thymol) تغییر بیان ژن‌های exo در جدایه‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به آنتی‌بیوتیک تحت تیمار با متابولیت‌های گیاهی (آلیسین و تیمول) 85 96 248310 10.22034/jrpsm.2026.574356.1108 FA سمیه عطائی جلیسه گروه زیست‌شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0002-1038-2466 حورا پورغفار گروه زیست‌شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0002-1038-2466 Journal Article 2026 02 07 Background and Objective: Pseudomonas aeruginosa is a common cause of hospital-acquired infections due to its high pathogenicity potential. The spread of antibiotic resistance, especially in gram-negative bacteria, has led to the development of plant antibiotic compounds for the treatment of infections caused by these bacteria. In this study, the antimicrobial effects of the active ingredient allicin in garlic and thymol in a number of medicinal plants, including thyme, on the expression of exoA, exoS, and exoT genes of P. aeruginosa as important pathogenic factors were investigated. Materials and Methods: Fifty clinical isolates from different patients were studied along with the Standard strain of P. aeruginosa ATCC27853. Various biochemical tests were performed to purify the bacteria, including the ability to produce hemolysin, oxidase, catalase, urease, growth ability at 42 °C, growth profile in Mac Conkey, TSI, SIM, and Mueller Hinton media, and Gram staining. Antibiogram tests were performed on Mueller Hinton agar culture medium along with determination of P. aeruginosa sensitivity by disk diffusion method on antibiotics Cefepime, Gentamicin, Amikacin, Ceftazidime, Imipenem, and Ciprofloxacin (based on CLSI) and disks impregnated with the active ingredient allicin and thymol in the culture medium. After that, the zone of inhibition of bacterial growth was measured. Then MBC and MIC were performed, and DNA and RNA extraction, cDNA synthesis, and finally, Real-time PCR was performed to determine the effect of the active ingredients allicin and thymol on the expression of exoA, exoS, and exoT at subMIC concentrations. Results: Out of 50 clinical isolates studied, 40 isolates of P. aeruginosa were identified and confirmed. The mean diameter of the inhibition zone of P. aeruginosa isolates at 10 mg.ml-1 allicin and thymol were 19.2 and 17 mm, respectively. The highest resistance of bacteria to the antibiotics Ceftazidime and Imipenem, and the lowest to Amikacin and Gentamicin. The MIC was represented by a dilution of 1:8 and a concentration of 1.25 mg.ml-1 allicin and thymol, and the MBC was represented by a dilution of 1:2 and a concentration of 2.5 mg.ml-1 allicin and thymol. The presence of the studied exo genes in clinical isolates of P. aeruginosa was confirmed in the PCR product of the bacterial genome extracted with primers specific for each gene. The results obtained from real-time PCR showed that allicin at a subMIC concentration (0.6 mg.ml-1) in this study reduced the expression of exoA, exoS and exoT genes in P. aeruginosa isolates. Data analysis showed that the expression of exoT and exoS genes in P. aeruginosa isolates treated with allicin was significantly reduced (P<0.001) and the exoA gene was significantly reduced (P<0.01). Also, the expression of exoA and exoS genes in Pseudomonas isolates treated with the active ingredient thymol at a subMIC concentration (0.6 mg.ml-1) was significantly reduced (P<0.001). Conclusion: This study showed that the active ingredient allicin in garlic and thymol in thyme, with a significant bactericidal effect, reduce the expression of exo genes in P. aeruginosa. It is hoped that the results obtained in the future, after conducting standard clinical research, will lead to the production of a drug containing the active ingredients allicin and thymol with a strong antibacterial effect. سابقه و هدف: سودوموناس آئروژینوزا به‌دلیل پتانسیل بیماریزایی بالا، عامل شایع عفونت‌های بیمارستانی است. گسترش مقاومت‌های آنتی‌بیوتیکی به‌ویژه در باکتری‌های گرم منفی سبب شده است، به‌دست آوردن ترکیبات آنتی‌بیوتیکی گیاهی در درمان عفونت‌های ناشی از این باکتری‌ها مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق اثرات ضدمیکروبی ماده موثره آلیسین سیر و تیمول موجود در تعدادی از گیاهان دارویی از جمله آویشن بر روی بیان ژن‌های exoA، exoS وexoT سودوموناس آئروژینوزا به‌عنوان عوامل مهم بیماری‌زا مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: تعداد 50 جدایه‌ بالینی باکتری از بیماران مختلف به‌همراه سویه استاندارد سودوموناس آئروژینوزا ATCC27853 مورد بررسی قرار گرفتند و برای خالص‌سازی باکتری تست‌های بیوشیمیایی مختلف شامل بررسی قابلیت تولید همولیزین، اکسیداز، کاتالاز، اوره‌آز، قابلیت رشد در دمای 42 درجه سلسیوس، منظره رشد در محیط‌های مک‌کانکی، TSI و SIMو مولر هینتون انجام شد و با رنگ‌آمیزی گرم بررسی شدند و تست آنتی‌بیوگرام بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار همراه با تعیین حساسیت سودوموناس آئروژینوزا به‌روش دیسک دیفیوژن بر روی آنتی‌بیوتیک‌های سفپیم، جنتامایسین، آمیکاسین، سفتازیدیم، امی‌پنم و سیپروفلوکساسین (بر اساس جدول CLSI) و دیسک‌های آغشته به متابولیت آلیسین و تیمول در محیط کشت انجام شد و پس از آن هاله‌ عدم رشد باکتری‌ها اندازه‌گیری گردید، در ادامه حداقل غلظت مهاری و باکتری‌کشی (MIC وMBC)، ارزیابی و استخراج DNA، RNA، سنتز cDNA و در نهایت Real-time PCR جهت تعیین اثر دو ماده موثره گیاهی، آلیسین و تیمول، بر بیان ژن ‌های‌exoA ، exoS وexoT در غلظت زیر مهاری (subMIC) انجام پذیرفت. یافته ها: از مجموع 50 جدایه بالینی مورد بررسی، 40 جدایه سودوموناس آئروژینوزا مورد شناسایی و تایید قرار گرفت. میانگین قطر هاله عدم رشد جدایه های بالینی سودوموناس آئروژینوزا در غلظت 10 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، به‌ترتیب، 2/19 و 17 میلی‌متر به‌دست آمدند. بیش‌ترین مقاومت باکتری‌های سودوموناس در مقابل آنتی‌بیوتیک‌های سفتازیدیم و امیپنم و کم‌ترین مقاومت در مقابل آمیکاسین و جنتامایسین بود. رقت 1:8، غلظت 25/1 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، نماینده MIC و رقت 1:2، غلظت 5/2 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، بیان‌گر MBC بود. حضور ژن‌های exo مورد بررسی در جدایه‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزا در محصولPCR ژنوم باکتری استخراج شده با پرایمرهای اختصاصی هر ژن تایید شد. نتایج به‌دست آمده از Real-Time PCR نشان داد که آلیسین در غلظت زیرمهاری (6/0 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر) در این مطالعه باعث کاهش بیان ژن‌های exoA، exoS وexoT در جدایه‌های سودوموناس آئروژینوزا می‌شود. آنالیز داده‌ها نشان داد بیان ژن‌های exoT و exoS در جدایه‌های سودوموناس آئروژینوزا تحت تیمار با آلیسین، با 001/0P< و ژن exoA، با 01/0P<، به‌طور معنی‌دار کاهش پیدا کرده است. هم‌چنین بیان ژن‌های exoA و exoS در جدایه‌های سودوموناس تحت تیمار با ماده موثره تیمول در غلظت subMIC (6/0 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر) به‌طور معنی‌دار (001/0P<) کاهش پیدا کرد. نتیجه‌گیری: این تحقیق نشان داد متابولیت‌های گیاهی آلیسین در سیر و تیمول در آویشن، با اثر باکتری‌کشی قابل توجه، باعث کاهش بیان ژن‌های exo در سودوموناس آئروژینوزا می‌شوند. امید است نتایج به‌دست آمده از این تحقیق در آینده، بعد از انجام تحقیقات بالینی استاندارد، منجر به تولید دارویی حاوی ماده موثره آلیسین و تیمول با اثر ضدباکتریایی قوی شوند.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_248310_6c578ea0f982eb51b69611102f28e414.pdf