Une fois considéré uniquement comme un substitut de sucre, la saccharine montre désormais un potentiel antimicrobien puissant – suscitant des biofilms, déclenchant une lyse bactérienne et même réarmer les antibiotiques contre les superbacient résistant.
Étude: La saccharine perturbe la stabilité de l'enveloppe des cellules bactériennes et interfère avec la dynamique de la réplication de l'ADN. Crédit d'image: Tatjana Baibakova / Shutterstock
Une étude récente publiée dans la revue EMBO Médecine moléculaire ont montré que la saccharine perturbe la stabilité de l'enveloppe cellulaire et interfère avec la réplication de l'ADN chez les bactéries.
L'augmentation mondiale de l'obésité a progressivement augmenté l'apport d'édulcorants artificiels non caloriques. La saccharine est le leader du marché parmi les édulcorants artificiels en raison de son pouvoir d'édulcorant. Il est environ 300 à 700 fois plus sucré que le saccharose et a une contribution calorique nette à zéro au régime. L'impact des édulcorants artificiels sur le microbiome hôte est un domaine de recherche émergent.
Les édulcorants artificiels déclencheraient des réponses inflammatoires dans certaines études, bien que des preuves contradictoires existent, d'autres suggérant des effets anti-inflammatoires dans certaines conditions. De plus, il existe de plus en plus de preuves que la saccharine inhibe les membres du microbiome oral (par exemple, Porphyromonas gingivalis), les bactéries de modèle de laboratoire, et même les bactéries multirésistantes (MDR) (par exemple, Pseudomonas aeruginosa). Malgré les preuves, les mécanismes sous-jacents restent inconnus.
L'étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont démontré que la saccharine pourrait provoquer une lyse cellulaire et modifier la dynamique de la réplication de l'ADN chez les bactéries. Premièrement, ils ont observé Escherichia coli Traité avec 1,4% de saccharine à l'aide de microscopie en accéléré et a noté une morphologie aberrante des cellules, y compris le filatement et l'enflure dans la région centrale. Au fil du traitement, les renflements de la membrane ont augmenté, ce qui a finalement conduit à la lyse cellulaire.
Ensuite, l'équipe a visualisé la distribution de cardiolipine à l'aide d'un colorant fluorescent spécifique de la cardiolipine. Cela a révélé des réarrangements structurels clairs dans la membrane cellulaire, conformément aux rapports selon lesquels la saccharine modifie la perméabilité et l'intégrité de la membrane. En outre, ils ont utilisé le séquençage différentiel d'ARN pour comparer les cellules exposées à la saccharine avec des témoins simulés. Cette analyse a révélé 724 gènes régulés différentiellement, avec 305 gènes régulés à la hausse et 419 régulés à la baisse.
Le Porine F de la membrane externe (OMPF) était le gène le plus régulé à la baisse, tandis que les voies biosynthétiques des peptidoglycanes et des lipopolysaccharides à l'antigène O étaient régulées à la hausse. Fait intéressant, les voies de résistance à la β-lactame ont été régulées à la hausse. De plus, les voies les plus régulées à la hausse comprenaient la réplication de l'ADN et la réparation des mésappariements. Ensuite, l'équipe a exploré l'impact de l'exposition à la saccharine sur la synthèse de l'ADN.
Les témoins simulés ont montré l'origine attendue de la réplication (ori) foyers, avec la terminaison (terne) Les foyers en retard d'un pas en retard. En revanche, le traitement à la saccharine a amplifié le nombre de ori (8-16) et terne (4–8) foyers. Cela suggère que la saccharine n'a pas d'impact significatif ori-Péplication chromosomique initietée mais conduit à l'accumulation de multiples chromosomes de réplication.
Parce que la synthèse de l'ADN ne se produit pas seulement au oriles chercheurs ont étudié si la saccharine affecte l'initiation de la synthèse de l'ADN dans d'autres sites. À cette fin, les effets de la saccharine ont été étudiés dans un E. coli Strain hébergeant un reporter fluorescent, DNAN, qui permet la visualisation des régions de réplication actives. Cela a révélé que les foyers DNAN ont été significativement augmentés dans les cellules traitées à la saccharine par rapport aux témoins simulés. D'autres expériences utilisant des mutants dépourvus de protéines de redémarrage de la réplication PRIB / Pric ont suggéré que la saccharine induit la synthèse de l'ADN par des voies associées à la réparation plutôt que la réplication canonique.
De plus, les chercheurs ont utilisé ce journaliste dans une tension avec un ori-La protéine d'initiation de la réplication thermosensible dépendante, dans laquelle le tir d'origine cesse à une température restrictive de 42 ° C. Les foyers DNAN étaient faibles ou nuls dans les contrôles simulés à la température restrictive. Cependant, dans les cellules traitées à la saccharine, les foyers de DNAN ont augmenté à la température restrictive, conformément à la notion que la saccharine peut induire directement ou indirectement la synthèse de l'ADN loin de la ori. Cet effet s'est avéré être dose-dépendante et spécifique à la saccharine, car d'autres édulcorants comme l'acésulfame-k n'ont pas provoqué les mêmes phénotypes de réplication.
Ensuite, l'équipe a testé les effets antimicrobiens de la saccharine à diverses concentrations sur les isolats cliniques des agents pathogènes multirésistants (MDR), y compris E. coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanniiet P. aeruginosa. Ils ont constaté que la saccharine pouvait inhiber toutes les souches testées, mais avec des niveaux d'inhibition relative variables entre les agents pathogènes.
A. Baumannii, K. pneumoniae, E. coliet S. aureus avait plus de 70% d'inhibition de la croissance à 2% de la saccharine, tandis que P. aeruginosa nécessitait 6% de saccharine pour des niveaux d'inhibition similaires. Ensuite, la capacité de la saccharine à inhiber la formation de biofilms a été étudiée en P. aeruginosa et A. Baumannii. L'équipe a constaté que 2% de la saccharine pouvait inhiber la formation de biofilm de plus de 91% pour les deux agents pathogènes. De plus, la saccharine peut perturber les biofilms matures préformés.
De plus, la saccharine a pu inhiber et perturber les biofilms des communautés polymicrobiennes composées de P. aeruginosa, A. Baumanniiet S. aureus Dans un rapport 1: 1: 1. Enfin, les chercheurs ont exploré le potentiel thérapeutique de la saccharine. À cette fin, ils ont formulé la saccharine comme hydrogel et l'ont appliquée à une brûlure ex vivo en plaie sur la peau porcine. Une application d'une heure d'un hydrogel à 6% de la saccharine a considérablement réduit les bactéries dans la plaie par rapport à un hydrogel témoin et a même surperformé un pansement commercial en argent-alginate pour réduire la charge bactérienne.
Conclusions
Le traitement à la saccharine a entraîné une perte de morphologie cellulaire et de filamentation E. coli. Les cellules bactériennes filament et finalement lyser après le traitement à la saccharine due au renflement de la membrane. La saccharine a également présenté de puissants effets antimicrobiens, inhibant la croissance de plusieurs agents pathogènes multirésistants (MDR) et formation de biofilm. En perturbant l'enveloppe cellulaire, la saccharine s'est avérée re-sensibiliser le carbapenem résistant A. Baumannii aux antibiotiques comme le méropénème (Fig. 6c). De plus, il peut perturber les biofilms préformés des espèces uniques ou des communautés polymicrobiennes.
En somme, l'étude a révélé le potentiel thérapeutique de la saccharine. L'édulcorant artificiel peut surmonter les limites classiques de divers antibiotiques de première ligne, tels que l'incapacité d'intégrer dans les hydrogels, de traiter les biofilms préformés ou de pénétrer l'enveloppe cellulaire des agents pathogènes MDR par la déstabilisation de la membrane. Dans l'ensemble, le développement d'antimicrobiens non classiques sera essentiel pour contrôler et traiter les agents pathogènes MDR à l'avenir.
