Prevalența lui Staphyloccocus aureus rezistent la meticilină (MRSA) ca agent patogen în spitale și în alte medii comunitare subliniază importanța eradicării infecției.1 Deoarece MRSA nu este sensibil la antibioticele utilizate în mod obișnuit, se caută agenți antimicrobieni alternativi pentru eradicarea sa. Un domeniu de interes implică utilizarea uleiului de arbore de ceai, despre care studiile au arătat că tratează în mod eficient infecțiile cu bacterii rezistente la medicamente, inclusiv MRSA.2
Introducere
Staphyloccocus aureus, cunoscută mai frecvent sub numele de bacterie stafilococică sau MRSA, este o bacterie anaerobă Gram-pozitivă în formă de cocos, ilustrată în figura 1.1 MRSA este un tip de bacterie stafilococică rezistentă la antibioticele beta-lactamice, cum ar fi penicilina, amoxicilina, oxacilina și meticilina. De asemenea, MRSA devine din ce în ce mai rezistent la mupirocină, actualul antibiotic standard utilizat în tratamentul infecției cu MRSA.3. MRSA se colonizează adesea pe pielea sau pe nările persoanelor sănătoase și este relativ inofensiv în aceste locuri.1 Dacă S. aureus pătrunde în organism (de exemplu, răni, tăieturi), poate provoca infecții. În astfel de cazuri, infecția cu MRSA poate varia de la ușoară (de exemplu, coșuri) până la cea care pune în pericol viața (de exemplu, infectarea fluxului sanguin, a articulațiilor sau a oaselor).1 MRSA se răspândește prin contact și se contractează cel mai frecvent în medii publice, și anume în spitale.
Uleiul din arborele de ceai (TTO) este uleiul esențial obținut prin distilare cu aburi din planta nativă australiană Melaleuca alternifolia. Uleiul de arbore de ceai a fost utilizat de secole ca antiseptic topic. Se crede că TTO are proprietăți antibacteriene, antifungice, antivirale și antiinflamatorii atunci când este utilizat la nivel topic.4 TTO poate fi găsit ca aditivi în produse de înfrumusețare și de sănătate, inclusiv șampon, săpun și spray nazal. Deși anecdotele istorice susțin proprietățile medicinale ale TTO, au fost efectuate puține studii clinice care să susțină aceste afirmații. Studiile clinice, oricât de puține ar fi, indică faptul că uleiul de arbore de ceai poate trata infecția cutanată cauzată de MRSA.4 Proprietățile antimicrobiene ale uleiului de arbore de ceai sunt atribuite apartenenței la o clasă de substanțe chimice cunoscute sub numele de terpene, în special terpinen-4-ol.4 Efectele bactericide ale uleiului de arbore de ceai fac din acest extract de plantă un adaos sau un supliment plauzibil la un plan de tratament pentru MRSA.
Compoziția și chimia uleiului de arbore de ceai
TTO disponibil în comerț este o compoziție de aproape 100 de compuși chimici determinați prin cromatografie în fază gazoasă-spectrometrie de masă.5 TTO este compus în principal dintr-o clasă de substanțe chimice numite monoterpene. În mod obișnuit, monoterpenele sunt hidrocarburi aromatice volatile, care sunt lipofile, ceea ce înseamnă că se pot dizolva în grăsimi sau lipide.4
Terpinen-4-ol, ilustrat în figura 2, este compusul monoterpenic specific considerat principalul responsabil pentru activitatea antimicrobiană a TTO. Acest compus hidrocarbonat are o grupare alcoolică atașată celui de-al patrulea carbon. La fel ca toate monoterpenele, structura preponderent hidrocarbonată a terpinen-4-olului conferă moleculei proprietăți lipofile.4 Cercetătorii susțin că natura lipofilă a monoterpenelor contribuie la activitatea sa antimicrobiană, deși detaliile exacte ale mecanismului antimicrobian nu sunt cunoscute în prezent.4 Alți compuși monoterpenici din TTO includ 1,8-cineol, terpinolen și α-terpineol, ale căror proprietăți medicinale sunt, de asemenea, în curs de investigare.4
Compoziția TTO este disponibilă în comerț în diverse chimiotipuri. Cel mai comun chimiotip este chimiotipul terpinen-4-ol, în care terpinen-4-olul cuprinde între 30 și 40 % din TTO disponibil în comerț.4 O compoziție relativ ridicată de terpinen-4-ol este mai frecventă în producția comercială datorită spectrului larg demonstrat de activități biologice. 4,5
Activitate antimicrobiană: Deteriorarea membranei citoplasmatice
Se pare că ținta activității antimicrobiene a TTO și motivul principal al eficacității sale de laborator și clinice este membrana citoplasmatică a MRSA. Membrana celulară bacteriană separă fizic mediul intern al celulei de mediul extern. Aceasta este permeabilă în mod selectiv la moleculele organice și la ioni. Ca atare, aceasta reglează mișcarea apei și a altor substanțe în interiorul și în afara celulei.6 Dacă permeabilitatea membranei ar fi compromisă, atunci bariera dintre mediul intern și cel extern ar fi slăbită. În consecință, materialul străin ar putea intra mai ușor în celulă, în timp ce materialul citoplasmatic ar putea ieși mai ușor din celulă (așa cum se arată în figura 3).7,2
Pe baza lipofilicității moleculei de terpinen-4-ol și a altor componente ale TTO, cercetătorii au propus că TTO se poate insera în membranele biologice bogate în lipide și le poate deteriora.4 Studiile care examinează integritatea membranei după tratamentul cu TTO indică faptul că uleiul esențial perturbă funcția vitală a membranei biologice 7,2
Un studiu in vitro (adică de laborator) realizat de Cox et al. a constatat că tratamentul cu TTO a perturbat permeabilitatea membranei MRSA, ceea ce a permis iodurii de propidiu, o substanță străină, să pătrundă în celulă și ionilor de potasiu, parte a materialului citoplasmatic, să părăsească celula.7 Un alt studiu in vitro a demonstrat că MRSA tratată cu TTO a avut o sensibilitate crescută la clorura de sodiu (NaCl), o toxină celulară.2 Din aceste dovezi, cercetătorii au crezut că TTO a modificat membrana celulară.
Pierderea de material intracelular și incapacitatea de a menține reglarea osmotică este în concordanță cu un mecanism de acțiune care implică pierderea integrității membranei. În ciuda dovezilor de afectare a membranei citoplasmatice, mecanismul molecular al acestei afectări este încă necunoscut și justifică cercetări suplimentare.4
Tratament și eficacitate
Eforturile de validare a proprietăților terapeutice ale uleiului din arbore de ceai (TTO) au dat naștere la studii in vitro și clinice care au arătat că tratamentul cu TTO eradică și, respectiv, reduce infecția cu MRSA. Deși TTO prezintă eficiență in vitro și clinică, nu s-a demonstrat că TTO previne colonizarea inițială cu MRSA. Mai multe studii descrise mai jos și ilustrate de figura 4, susțin afirmațiile susținute de vindecătorii tradiționali conform cărora TTO este un agent antimicrobian eficient.
Eficacitate in vitro
Eficacitatea uleiului din arbore de ceai (TTO) împotriva MRSA a fost demonstrată în studii de laborator folosind probe de S. aureus cultivate. Un studiu in vitro realizat de May et al. a arătat că 99,9% din izolatul MRSA a fost ucis de TTO în decurs de 4 ore și că totul a fost eradicat după 6 ore de expunere continuă la 5% TTO.8 Aceste rezultate sugerează că proprietățile antimicrobiene ale TTO fac din acesta un bun agent de control al MRSA și de reducere a transmiterii acestuia în rândul oamenilor.
Eficiență clinică
Eficiența TTO în eradicarea culturilor de MRSA in vitro a condus la testarea clinică pe pacienți umani folosind produse îmbunătățite cu TTO. TTO poate fi adăugat în produsele comerciale, cum ar fi spălătoria de corp, crema de piele și unguentul nazal, datorită proprietăților sale antimicrobiene. Eficacitatea clinică a spălăturilor și cremelor de corp cu TTO ca agent de decolonizare pentru MRSA a fost susținută de Caelli et al. și Dryden et al. 9, 3. Ambii cercetători au constatat că tratamentul cu TTO este la fel de eficient ca și regimul de tratament standard, ceea ce indică faptul că tratamentul cu TTO poate îmbunătăți un regim de eradicare a MRSA.
Caelli et al. au determinat clinic că tratamentul cu TTO a fost la fel de eficient ca și tratamentul medical standard împotriva MRSA.9 Caelli a comparat eficacitatea tratamentului cu TTO cu cea a tratamentelor standard împotriva MRSA, măsurată prin concentrațiile de MRSA după tratament pe piele și în interiorul nasului pacienților umani.9 În comparație cu tratamentul standard, regimul topic cu ulei de arbore de ceai a redus sau a eradicat infecția cu MRSA la mai mulți subiecți. În ciuda acestei constatări optimiste, dimensiunea redusă a eșantionului a împiedicat ca acest rezultat să fie semnificativ din punct de vedere statistic. În consecință, Caelli a concluzionat că tratamentul cu TTO a avut un efect similar cu cel al tratamentului medical standard în eradicarea MRSA 5
Într-un studiu similar, Dryden et al. au constatat că TTO a eliminat infecțiile cutanate legate de MRSA mai bine decât tratamentul medical standard.3 Studiul clinic al lui Dryden a constatat că aplicarea zilnică a unei soluții de spălare corporală cu 5% TTO și a unei creme cu 10% TTO a fost mai eficientă decât tratamentul standard în ceea ce privește curățarea leziunilor cutanate asociate cu infecția cu MRSA.3 Deși cercetările sugerează eficacitatea TTO împotriva MRSA, ar trebui efectuate mai multe studii clinice pentru a evalua în mod cuprinzător efectele TTO asupra pacienților cu MRSA. În urma acestor experimente, s-a considerat că TTO este suficient de eficient, sigur și bine tolerat pentru a fi considerat ca făcând parte dintr-un regim de eradicare a MRSA.3
Toxicitate cutanată
În ciuda caracterizării proprietăților antimicrobiene ale TTO, cercetătorii nu au realizat prea multe lucrări privind siguranța și toxicitatea utilizării TTO pe cale topică. Raționamentul pentru utilizarea continuă a TTO pe cale topică se bazează în principal pe dovezi anecdotice privind utilizarea sigură a acestuia la concentrații mici.4 Nu au fost raportate decese umane datorate expunerii la TTO.4 Deși există puține studii științifice substanțiale privind siguranța TTO, TTO poate provoca reacții iritante sau alergice atunci când este aplicat pe piele.4 Ar fi necesare dovezi mai concrete privind toxicitatea TTO pentru a determina concentrația optimă a acestuia pentru o utilizare sigură.
Susceptibilitatea la rezistență la antibiotice după expunerea la TTO
Formele disponibile de TTO variază de la uleiul pur la produse cu amănuntul pentru îngrijirea sănătății personale, îngrijirea casei și îngrijirea animalelor de companie.10 Preparatele comerciale de TTO, care pot varia în concentrațiile componentelor sale, oferă utilizatorilor mai multe posibilități de a aplica TTO la concentrații ineficiente. Utilizarea din ce în ce mai frecventă a TTO implică, de asemenea, faptul că o diversitate de microbi intră în contact cu concentrații subletale de TTO.10 Există îngrijorarea că expunerea MRSA la concentrații subletale de TTO ar putea duce la scăderea sensibilității la antibiotice (adică la creșterea rezistenței la antibiotice). 11
Rezistența la antibiotice indusă de TTO este puțin probabilă
Dacă expunerea la TTO scade sensibilitatea la antibiotice a MRSA rămâne un subiect de investigație. Dovezile au fost prezentate pentru ambele părți ale acestei dezbateri de către McMahon et al și Thomsen et al.12,13 Ambii cercetători au folosit un design experimental similar: au examinat modificările concentrațiilor minime inhibitorii (CMI) ale diferitelor antibiotice înainte și după ce MRSA a fost inoculat cu ulei de arbore de ceai timp de 72 de ore. 12,13 Studiul cheie al lui McMahon a raportat că obișnuirea izolatelor MRSA cu o concentrație sub-letală de TTO a crescut rezistența MRSA la antibiotice.12 În timpul unei încercări de a replica constatările lui McMahon, Thomsen a constatat, în schimb, că obișnuirea izolatelor MRSA cu o concentrație sub-letală de TTO nu a crescut rezistența MRSA la antibiotice.13 Deși constatările lui McMahon nu au putut fi confirmate, studiul lor cheie a determinat o serie de alte studii privind posibilitatea rezistenței la antibiotice induse de MRSA.
Investigațiile ulterioare raportează că este puțin probabil ca TTO să inducă rezistența la antibiotice. Un studiu realizat de Hammer et al. a susținut ideea lui Thomsen conform căreia expunerea la niveluri sub-letale de ulei de arbore de ceai nu a fost legată de dezvoltarea rezistenței la antibiotice.14 Hammer a mai susținut că, deoarece monoterpenele vizează „structura, funcția și integritatea membranelor microbiene, pare puțin probabil să apară o adevărată rezistență” în urma utilizării TTO.14
Implicații ale rezistenței la antibiotice induse de TTO
Datorită semnificației clinice neexplorate privind rezistența la antibiotice indusă de TTO, discuția privind rezistența la antibiotice indusă de TTO rămâne relevantă.12 Dacă se constată că are un impact asupra susceptibilității la antibiotice, concentrațiile de TTO în produsele de vânzare cu amănuntul pot fi crescute astfel încât să existe o expunere mai mică la concentrații subletale de TTO.12 Acest lucru poate fi realizat prin legislație sau prin reglementarea formulării TTO.
Concluzie
Descoperirea unei terapii alternative pentru tratamentul MRSA este foarte importantă pe măsură ce rezistența la antibiotice devine tot mai răspândită. Rezistența din ce în ce mai mare a MRSA la mupirocină, principalul antibiotic din tratamentele standard de eradicare a MRSA, a fost observată de Dryden.3 Deoarece TTO prezintă puține semne de inducere a sensibilității la antibiotice la MRSA în urma tratamentului, un tratament alternativ este utilizarea uleiului de arbore de ceai ca agent antimicrobian.13
Aplicarea unui regim TTO este comparabilă cu tratamentul standard pentru MRSA în eradicarea MRSA.9,3 Mecanismul raportat pentru efectele bactericide ale TTO este deteriorarea membranei citoplasmatice, ceea ce face ca membrana să devină mai permeabilă la substanțe, cum ar fi apa.2 Impedimentul osmoregulării poate duce la liza celulară.2
Cercetarea actuală se concentrează asupra mecanismului de acțiune al TTO, a siguranței și a efectului asupra sensibilității la antibiotice. Deși se crede că deteriorarea membranei citoplasmatice este principalul efect bactericid, mecanismul este încă în mare parte neexplorat. Alte cercetări examinează efectele citotoxice ale uleiului de arbore de ceai comercial dacă este aplicat local pe pielea umană.15 Astfel de cercetări ar determina siguranța aplicării TTO în mod regulat și, sperăm, concentrația optimă de TTO pentru formularea farmaceutică.
1. Infecția cu MRSA. Site-ul web al Serviciului Național de Sănătate (NHS). Ultima revizuire a fost efectuată la 23/09/2011. Accesat la 21/03/2013.
2. Carson, C. F., Mee, B. J., Riley, T. V. Mechanism of action of Melaleuca alternifolia (tea tree) oil on Staphylococcus aureus determined by time-kill, lysis, leakage, and salt tolerance assays and electron microscopy. Antimicrob. Agents Chemother. 46, 1914-1920. (2002)
3. Dryden, M. S., Dailly, S., Crouch, M. A randomized, controlled trial of tea tree topical preparations versus a standard topical regime for the clearance of MRSA colonization. J. Hosp. Infect. 56, 283-286 (2004)
4. Carson, C. F., Hammer, K. A., Riley, T. V. Malalueca alternifolia (arbore de ceai) oil: a review of antimicrobial and other medicinal properties. Clin. Microbiol. Rev. 19, 50-62 (2006)
5. Brophy, J. J. J., N. W. Davies, I. A. Southwell, I. A. Stiff, și L. R. Williams. Controlul calității prin cromatografie în fază gazoasă pentru uleiul de tip Melaleuca terpinen-4-ol (arborele de ceai australian). J. Agric. Food Chem. 37, 1330-1335 (1989)
6. Todar, K. „Structure and function of bacterial cells” Online Textbook of Bacteriology. 2012 Published. 15/04/2013 Accesat.
7. Cox, S. D., Mann, C. M., Markham, J. L., Bell, H. C., Gustafson, J. E., Warmington, J. R., Wyllie, S. G. The mode of antimicrobial action of the essential oil of Melaleuca alternifolia (tea tree oil). J. Applied Microbiol. 88, 170-175 (2000).
8. May, J., Chan, C. H., King, A., Williams, L., French, G. L. Time kill studies of tea tree oils on clinical isolates. J. Antimicrob. Chemo. 45, 639-643 (2000)
9. Caelli, M., Porteous, J., Carson, C. F., Heller, R., Riley, T. V. Tea tree oil as an alternative topical decolonization agent for methicillin-resistant Staphylococcus aureus. J. Hosp. Infect. 46, 236-237 (2000)
10. „Tea tree oil” American Cancer Society Web site. 28/11/2008 Revizuit. 16/04/2013 Accesat.
11. Gilbert, P., McBain A. J. Impactul potențial al utilizării sporite a biocidelor în produsele de consum asupra prevalenței rezistenței la antibiotice. Clin. Microbiol. Rev. 16, 189-208 (2003)
12. McMahon, M. A. S., Blair, I. S., Moore, J. E., McDowell, D. A. Habituarea la concentrații subletale de ulei de arbore de ceai (Melaleuca alternifolia) este asociată cu o sensibilitate redusă la antibiotice la agenții patogeni umani. J. Antimicrob. Chemother. 59, 125-127. (2007)
13. Thomsen, N. A., Hammer, K. A., Riley, T. V. Belkum, A. V., Carson, C. F. Efectul obișnuinței la uleiul de arbore de ceai (Melaleuca alternifolia) asupra susceptibilității ulterioare a Staphylococcus spp. la antimicrobiene, triclosan, ulei de arbore de ceai, terpinen-4-ol și carvacrol. Int. J. Antimicrob. Agents. 41, 343-351. (2013)
14. Hammer, K. A., Carson, C. F., Riley, T. V. Efectele uleiului esențial de Malaleuca alternifolia (Tea Tree) și ale componentei monoterpenice majore terpinen-4-ol asupra dezvoltării rezistenței la antibiotice într-o singură etapă și în mai multe etape și a sensibilității antimicrobiene. Antimicrob. Agents Chemother. 56, 909-915 (2012)
15. Loughlin, R., Gilman, B. F., McCarron, P. A., Tunney, M. M. Compararea activității cidale a uleiului de arbore de ceai și a terpinen-4-olului împotriva izolatelor bacteriene clinice ale pielii și a celulelor fibroblaste umane. Letters Applied Microb. 48, 428-433 (2008)
[Editat de Karen Leung, studentă a Norei Sullivan la BIOL187S (Microbial Life) în cadrul Departamentului de Științe Keck din cadrul Claremont Colleges Spring 2013.
.