© Borgis - Postepy Fitoterapii 1, s. 46-52
*Anna Kędzia
Przeciwdrobnoustrojowe działanie czosnku ( Allium sativum L.)
Antimicrobial activity of garlic (Allium sativum L.)
Zakład Mikrobiologii Jamy Ustnej, Katedra Mikrobiologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu i Katedry: dr hab. Anna Kędzia, prof. nadzw.
Summary
Garlic (Allium sativum L.) has been used medicinally in ancient and modern times. The reviewed the literature about their used as medicinales and as an antimicrobial agents. Louis Pasteur in 1858 was the first to describe the antibacterial activity of garlic and onion juces. Garlic and its components was found to exhibit antibacterial activity against a wide range of Gram-positive and Gram-negative bacteria, including multiantibiotic resistans some strains, antifungal avtivity on various fungal pathogens but particularly against Candida strains, antiviral and antiparasitic activity, including intestinal protozoan such as Giardia lamblia and Entamoeba hisolytica. Analysis of steam distillations of crushed garlic cloves showed a variety of allyl sulfides, which are responsible for the remarkable antibacterial activity of crushed garlic. The most important components of garlic e.g. alliin (non active), allicin, ajoen, and essential oil demonstrated bacteriostatic and fungicidal activity.
Key words: bacteria, fungi, viruses, protozoa, susceptibility, garlic
Czosnek ( Allium sativum L.) był używany od najdawniejszych czasów w medycynie ludowej do leczenia chorób zakaźnych. Arabowie wykorzystywali go do leczenia ran i owrzodzeń. Był też używany jako przyprawa oraz środek przeciwdrobnoustrojowy. W średniowieczu czosnek stanowił podstawę leczenia przeciwepidemicznego. W okresie „zarazy” był spożywany lub używany do nacierania ciała i noszony jako amulet. Słowianie zawieszali go nad wejściem do chat. Na terenie Południowej Europy czosnek był uważany za panaceum przeciw wielu chorobom. Stosowano go po ukąszeniu owadów, na trudno gojące się rany, jako środek przeciwtasiemcowy. Już dawno stwierdzono, że czosnek hamuje rozwój bakterii i grzybów. Często był stosowany w chorobach płuc, górnych dróg oddechowych, zakażeniach przewodu pokarmowego i skóry. Wykazał skuteczność w leczeniu zakażeń kanałów korzeniowych zębów i w zapaleniu ozębnej. Preparaty z czosnku mogą być stosowane w leczeniu różnych zakażeń w obrębie jamy ustnej, górnych i dolnych dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, ran oparzeniowych, owrzodzeń podudzi i ran pooperacyjnych (1, 2). Przeprowadzone badania wskazują na dużą aktywność przeciwdrobnoustrojową czosnku. Wykazuje on działanie przeciwbakteryjne (2-10), przeciwgrzybiczne (11-16), przeciwwirusowe (17-19) i przeciwpierwotniakowe (20-24).
Przeciwbakteryjne działanie czosnku
Czosnek działa aktywnie zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych. Swoim działaniem obejmuje szczepy z rodzaju Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus i Clostridium (4-6, 10, 25-27). Z badań Sivama i wsp. (8) wynika wysoka aktywność czosnku wobec szeregu drobnoustrojów, w tym z rodzajów: Aeromonas, Citrobacter, Klebsiella, Escherichia, Lactobacillus, Micrococcus, Leuconostoc, Proteus , Pseudomonas, Providentia, Shigella, Salmonella , Streptococcus, Vibrio i Staphylococcus. Ross i wsp. (9) wykazali, że na wyciąg z czosnku były wrażliwe 63 szczepy różnych gatunków bakterii z rodzajów Bacillus, Campylobacter, Escherichia, Salmonella, Shigella , Vibrio, Yersinia, Listeria, Klebsiella, Lactobacillus, Enterococcus i Bacteroides. Wartości MIC kształtowały się w zakresie od 1,59 do 12,5 ?g/ml po 24 godz., a w zakresie od 3,13 do 25 ?g/ml po 48 godz. Ruddoch i wsp. (28) oceniali 19 różnych gotowych produktów zawierających czosnek oraz 5 wyciągów ze świeżego czosnku i wykazali ich wysoką aktywność wobec szczepów Neisseria gonorrhoeae, Staphylococcus aureus i Enterococcus faecalis. De i wsp. (29) stwierdzili skuteczność działania świeżego wyciągu z czosnku w stężeniu wynoszącym 100 mg/ml wobec laseczek tlenowych z gatunku Bacillus subtilis.
Doświadczenia wskazują też na dużą aktywność czosnku wobec bakterii występujących w przewodzie pokarmowym człowieka (9, 10, 12, 27). W innych doświadczeniach wykazano skuteczność działania wyciągów z czosnku wobec pałeczek Helicobacter pylori (5). Gonzales-Fandos i wsp. (25) wykazali, że wyciągi z czosnku mogą hamować wytwarzanie przez szczepy gronkowców enterotoksyny A, B i C1 oraz termonukleazy. Natomiast nie stwierdzono takiego działania wyciągów z czosnku wobec wytwarzania enterotoksyny botulinowej przez laseczki Clostridium botulinum (30). Działanie czosnku obejmuje też prątki gruźlicy (4). Delaha i wsp. (31) wykazali, że wyciąg z czosnku hamuje wzrost prątków w stężeniach wynoszących od 1,34 do 3,35 mg/ml. Najbardziej wrażliwy okazał się gatunek Mycobacterium bovis, a najbardziej oporne były szczepy z gatunku Mycobacterium fortuitum, M. flavescens, M. intracellelare i M. simiae.Prątek gruźlicy ( M. tuberculosis) wykazał dużą wrażliwość (MIC=1,67 mg/ml). Według Lawsona (32) dłuższe ogrzewanie czosnku w wysokiej temperaturze prowadzi do utraty aktywności przeciwdrobnoustrojowej, co wiąże się z inaktywacją enzymu alliinazy w tych warunkach. Jednak wyniki innych badań tego nie potwierdziły. Kyung i wsp. (33) udowodnili, że wyciąg z czosnku, który został poddany autoklawowaniu wykazywał aktywność przeciwdrobnoustrojową. Badanie przeprowadzono na szczepie gronkowca z gatunku Staphylococcus aureus B 33. Stwierdzono jednak obniżenie aktywności wyciągu po autoklawowaniu w porównaniu do działania wyciągu świeżego. W innym badaniu przeprowadzonym przez Kima i wsp. (34) wykazano, że stężenie hamujące wzrost szczepu S. aureus było 10-krotnie niższe dla wyciągu, który został ogrzany w porównaniu do aktywności wyciągu świeżego.
Wyniki kolejnych doświadczeń wskazują na skuteczne działanie wyciągów z czosnku oraz płukanek zawierających wyciągi z czosnku wobec drobnoustrojów jamy ustnej. Zaobserwowano, że po zastosowaniu wyciągu z czosnku w formie płukanki, znacznie obniżyła się ogólna liczba bakterii występujących w ślinie, a szczególnie paciorkowców z gatunku Streptococcus mutans (6, 33). Inni autorzy oceniali skuteczność działania wyciągu z czosnku wobec różnych bakterii patogennych dla przyzębia (7). Z badań wynika, że szczepy paciorkowców, w tym między innymi Streptococcus mutans Ingbritt, S. gordonii NCTC 7865 i S. sanguis NCTC 7863, były wrażliwe na wyciąg z czosnku w stężeniu wynoszącym 71,4 mg/ml oraz na 27,5 ?g/ml allicyny. Te same stężenia hamowały wzrost innych ziarniaków należących do gatunku Streptococcus anginosus NCTC 10707, Staphylococcus aureus Oxford i Enterococcus faecalis. Natomiast szczepy bakterii Gram-ujemnych, tj. Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Leptotrichia buccalis NCTC 10249, Prevotella intermedia ATCC 25611, Prevotela nigrescens ATCC 25261, Porphyromonas gingivalis W 50 i Fusobacterium nucleatum NCTC 11326, były wrażliwe na wyciąg z czosnku w zakresie stężeń od 1,1 do 35,7 mg/ml i 0,4-13,75 ?g/ml allicyny. Znacznie niższą aktywność wykazały zarówno wyciąg, jak i allicyna, wobec Gram-dodatnich pałeczek z gatunku Actinomyces naeslundii (MIC wynosiło 142,7 mg/ml dla wyciągu i 55 ?g/ml dla allicyny).
Autorzy sugerują, że głównym składnikiem aktywnym w wyciągu z czosnku, działającym przeciwdrobnoustrojowo jest allicyna, która może wnikać do wnętrza komórki poprzez ścianę komórkową i oddziaływać na składniki cytoplazmy oraz enzymy (7). Ponadto udowodnili, że proteazy, główne czynniki wirulencji szczepów Gram-ujemnych pałeczek z gatunku Porphyromonas gingivalis, w tym proteazy cysteiny, były prawie całkowicie hamowane przez wyciąg z czosnku. Zdaniem powyższych autorów zarówno wyciąg z czosnku, jak i allicyna, mogą być wykorzystane w terapii zakażeń, ponieważ wykazują wysoką aktywność wobec najważniejszych drobnoustrojów powodujących choroby przyzębia.
Z kolejnych przeprowadzonych badań in vitro wynika, że niektóre bakterie beztlenowe są wysoce wrażliwe na alkoholowy wyciąg z czosnku (3). Wśród 399 testowanych bakterii były szczepy z rodzaju Bacteroides (106 szczepów), Prevotella (20), Porphyromonas (25), Fusobacterium (54), Veillonella (10), Peptpostreptococcus (54), Gram-dodatnie pałeczki (53) i Clostridium (20). Ponad połowa z wymienionych wyżej szczepów okazała się wrażliwa na niskie stężenia w zakresie ≤0,05-0,8 mg/ml. Największą wrażliwość wykazały szczepy pałeczek z rodzaju Bacteroides, Actinomyces i Clostridium, a najniższą szczepy pałeczek z rodzaju Eubacterium (MIC w zakresie 0,8-1,6 mg/ml).
Wykazano doświadczalnie, że niektóre szczepy oporne na antybiotyki są wrażliwe na czosnek lub jego wyciągi (35, 36). Tsao i wsp. (37) wywoływali u myszy zakażenia metycylinoopornym szczepem Staphylococcus aureus. Następnie wszystkim zwierzętom podali doustnie wyciąg z czosnku w stężeniu wynoszącym 50 lub 100%. Wszystkie zwierzęta przeżyły zakażenie i zaobserwowano, że po zastosowaniu wyciągu liczba żywych bakterii MRSA w plazmie, wątrobie i nerkach znacznie się obniżyła. Zdaniem autorów wyciąg z czosnku może być stosowany w leczeniu zakażeń spowodowanych przez szczepy MRSA. W innych badaniach Arora i wsp. (26) oceniali działanie czosnku i allicyny na 14 szczepach enterokoków opornych na wankomycynę, które wyizolowali od pacjentów, włączając do badań także 1 szczep wankomycynowrażliwy oraz 3 szczepy wzorcowe. Zbadali też występowanie działania synergistycznego połączeń czosnku i allicyny z wankomycyną. Poddane badaniu szczepy Enterococcus faecium (11 szczepów) wykazały wrażliwość na wyciąg z czosnku w stężeniu wynoszącym 8000 ?g/ml, a na allicynę w stężeniu wynoszącym 64 ?g/ml. Natomiast stężenia hamujące wzrost wankomycyny w połączeniu z wyciągiem z czosnku lub allicyną znacznie się obniżyły i wynosiły od 0,26 do 0,28 ?g/ml, co wskazuje na synergistyczne działanie połączeń. W przypadku 3 szczepów z gatunku Enterococcus durans wyciąg z czosnku był aktywny w stężeniu od 4000 do 8000 ?g/ml, a allicyny od 32 do 64 ?g/ml. Po zastosowaniu wankomycyny z wyciągiem z czosnku stężenia hamujące wzrost były znacznie niższe i wynosiły od 0,26 do 0,52, a dla allicyny od 0,27 do 0,31 ?g/ml, co oznacza synergizm działania. Ponadto Ward i wsp. (38) zauważyli znaczne obniżenie wrażliwości szczepów Staphylococcus aureus na ampicylinę (8-32-krotne) i na norfloksacynę (4-krotne), gdy antybiotyki te zostały połączone z produktami zawierającymi czosnek lub wyciągi z czosnku. Doświadczalnie wykazano częściowy lub całkowity synergizm w działaniu wyciągów z czosnku w połączeniach z innymi antybiotykami (35, 39-41).
Przeciwgrzybicze działanie czosnku
Wyniki szeregu doświadczeń wskazują na aktywność przeciwgrzybiczną czosnku i jego wyciągów (11, 34, 42-46). W badaniach przeprowadzonych przez Motsei i wsp. (11) wodny wyciąg z czosnku hamował wzrost szczepu Candida albicans wyizolowanego od 5-miesięcznego niemowlęcia (MIC=0,56 mg/ml). Natomiast szczep C. albicans wyizolowany od dorosłego pacjenta i szczep wzorcowy C. albicans ATCC 10231 były wrażliwe na stężenie 6,25 mg/ml. W innym doświadczeniu udowodniono, że czosnek poddany autoklawowaniu nie tracił swoich właściwości przeciwdrobnoustrojowych i hamował wzrost grzybów znacznie silniej niż bakterii (34). Największa aktywność dotyczyła grzybów z rodzaju Candida, Saccharomyces i Pichia. Wymienieni autorzy stwierdzili, że skuteczność przeciwdrobnoustrojowa poddanych wcześniej działaniu wysokiej temperatury wyciągów z czosnku była stabilna w porównaniu z wyciągami świeżymi. W przypadku świeżego wyciągu wartość MIC dla szczepu Candida utilis ATCC 42416 wynosiła 0,075%, a po 30 dniach przechowywania aż 16%, co wskazuje na ponad 200-krotne obniżenie się aktywności. Wykazano też, że ogrzany wyciąg nie zmieniał skuteczności działania przeciwdrobnoustrojowego podczas przechowywania w tych samych warunkach i czasie (34). Z badań Shams-Ghahfarokli i wsp. (45) wynika, że liofilizowany czosnek hamował wzrost ocenianych 55 różnych gatunków grzybów drożdżopodobnych i 35 dermatofitów patogennych dla człowieka w zakresie stężeń wynoszących od 12,5 do 688 ?g/ml. Ghannoun (42) na podstawie badań in vitro uważa, że aktywność czosnku wobec grzybów z gatunku Candida albicans jest związana z oddziaływaniem na ścianę komórkową.
W kolejnych doświadczeniach Davies i wsp. (43) wykazali fungistatyczny efekt wobec szczepów z gatunku Cryptococcus neoformans.Wartości MIC wynosiły od 6 do 12 ?g/ml. Wymienieni autorzy stwierdzili też działanie synergistyczne allicyny z amfoterycną B. W doświadczeniach przeprowadzonych na myszach zastosowany czosnek okazał się nieskuteczny w leczeniu wywołanej kryptokokozy (43, 46). Jednak u pacjentów z kryptokokowym zapaleniem opon mózgowych po podaniu dożylnym wyciągu z czosnku stwierdzono aktywność wobec grzybów Cryptococcus neoformans w płynie mózgowo-rdzeniowym (42, 43). Kolejne doświadczenia przeprowadzone przez Khana i wsp. (44) potwierdziły przeciwkryptokokowe działanie czosnku. Autorzy w badaniach zarówno in vivo,jak i in vitro wykazali wysoką skuteczność działania wodnych wyciągów z czosnku u chorych na AIDS. Wyciąg ten także ochraniał tych chorych przed zakażeniami grzybami Cryptococcus neoformans, co wskazuje na możliwość stosowania go w profilaktyce zakażeń tymi grzybami.
Przeciwwirusowe działanie czosnku
Wyciągi ze świeżego czosnku wykazują aktywność przeciwwirusową (17). Została ona zaobserwowana wobec następujących wirusów: Herpes Simplex typ 1 i 2, Influenzae B virus, Parainfluenzae virus typ 3, Cytomegalovirus, Rhinovirus typ 2 i Vesicularvirus. Przypuszcza się, że głównymi składnikami oddziaływującymi przeciwwirusowo są: allicyna i ajoen. Wzory chemiczne aktywnych biologicznie składników czosnku przedstawiono na rycinie 1. Tatarintsev i wsp. (18) wykazali, że ajoen powoduje blokowanie integracji wirusa z DNA komórki gospodarza. Wyniki innych badań wskazują, że wyciągi z czosnku nie są aktywne wobec wirusów, które powodują choroby czosnku (19).
Przeciwpasożytnicze działanie czosnku
Działanie przeciwpasożytnicze świeżego czosnku było znane już w Starożytności. W Egipcie sok z czosnku był stosowany do pozbycia się robaków i tasiemca z przewodu pokarmowego. W krajach tropikalnych także wykorzystywano czosnek jako środek przeciwpasożytniczy. W podobnym celu był on używany na terenach Południowej Europy, na Bałkanach i w Rosji. Albert Schwitzer stosował świeży czosnek w leczeniu biegunek i w robaczycach przewodu pokarmowego. Badania Mirelmana i wsp. (23) przeprowadzone w 1987 roku potwierdziły działanie przeciwpasożytnicze czosnku.
Natomiast doświadczenia Reutera i wsp. (47) wykazały aktywność przeciwpierwotniakową czosnku wobec Entamoeba histolytica. W innych badaniach na zwierzętach Ankri i wsp. (24) wykazali, że allicyna w stężeniu wynoszącym 5 mg/ml hamuje zdolność trofozoitów E. histolytica do uszkadzania tkanek ssaków. Autorzy wykazali, że allicyna hamuje proteinazę cysteiny, która jest bardzo ważnym czynnikiem przyczyniającym się do wirulencji tych pierwotniaków. Stwierdzono też amebobójcze działanie allicyny. Ponadto opisano silne działanie na pierwotniaki z gatunku Giardia intestinalis pochodnych czosnku, tj. disiarczku diallilu i alkoholu allilowego (48). W kolejnych badaniach wykazano, że allicyna w stężeniu 30 ?g/ml skutecznie hamuje wzrost różnych pierwotniaków, w tym Giardia lamblia, Leishmania major, Crithidia fasciulata i Leptomonas colosoma (24).
Przeciwdrobnoustrojowe działanie niektórych składników czosnku
Przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze działanie allicyny
W 1944 r. Cavallito i Bailey (49) wyizolowali z czosnku związek allicynę. W doświadczeniach stwierdzono jej wysoką aktywność przeciwdrobnoustrojową (14, 28, 50-52). Wykazano jej zdolność do hamowania wzrostu różnych drobnoustrojów, w tym Staphylococcus aureus, paciorkowców z grupy Streptococcus viridans, Vibrio cholerae i Salmonella typhi w stężeniu 8 ?g/ml. Potwierdzono także działanie allicyny na bakterie z rodzajów: Staphylococcus, Streptococcus, Salmonella, Escherichia, Klebsiella, Proteus, Helicobacter, Mycobacterium i Clostridium. W badaniach na zwierzętach wykazano skuteczność w leczeniu czerwonki wywołanej u królików przez szczepy z rodzaju Shigella (53). Gupta i wsp. (54) uważają, że oporność drobnoustrojów na allicynę powstaje 1000-krotnie rzadziej niż na antybiotyki. Ankri i wsp. (20) zwrócili uwagę na fakt, że niektóre bakterie wytwarzające otoczki są oporne na działanie allicyny. Prawdopodobnie warstwa otoczki uniemożliwia wnikanie allicyny do wnętrza komórki. Obserwacje dotyczyły szczepów otoczkowych z gatunku Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium i paciorkowców β-hemolizujących. Kolejne badania wskazują, że powstający z allicyny disiarczek allilu charakteryzuje się wysoką aktywnością przeciwprątkową (55). Stwierdzono też, że cysteina hamuje działanie przeciwdrobnoustrojowe allicyny (56). Według Ghannouma (57) oraz Feldberga i wsp. (58) allicyna hamuje biosyntezę lipidów i syntezę RNA u bakterii. W kolejnych doświadczeniach Flocke i wsp. (59) wykazali, że allicyna hamuje syntetazę acetylo-Co A. Wyniki innych badań wskazują, że cysteina i glutation ochraniają bakterie przed działaniem allicyny (60).
Wyniki szeregu badań wykazały przeciwgrzybiczną aktywność allicyny (13, 14, 20, 61-67). Działa ona na grzyby drożdżopodobne (13, 14, 20, 61, 67), dermatofity (67) i grzyby pleśniowe (61, 67). Barone i wsp. (14) wykazali działanie allicyny wobec szczepów z gatunku Candida albicans w stężeniu 250 ?g/ml (metoda krążkowo-dyfuzyjna). Natomiast w doświadczeniach przeprowadzonych przez Yamada i wsp. (67) szczepy grzybów z gatunku Candida albicans były wrażliwe na bardzo niskie stężenie allicyny wynoszące 1 ?g/ml. W kolejnym doświadczeniu allicyna wykazała aktywność przeciwgrzybiczną wobec grzybów testowanych przez Ankri i wsp. (20). Wzrost szczepów Candida albicans był hamowany w zakresie stężeń 0,3-0,8 ?g/ml. Szczepy z gatunku Candida parapsilosis, C. tropicalis i C. krusei były wrażliwe na stężenia wynoszące od 0,15 do 0,3 ?g/ml, a C. glabrata w zakresie 0,3-1,9 ?g/ml. Allicyna była też wysoce aktywna wobec innych rodzajów testowanych grzybów drożdżopodobnych. Szczep z gatunku Cryptococcus neoformans okazał się wrażliwy na stężenie 0,3 ?g/ml.
W innych badaniach szczepy z gatunku Candida stellatoida wykazały niższą wrażliwość. Stężenie hamujące wzrost wynosiło 10 ?g/ml (13). Huges i wsp. (13) udowodnili działanie allicyny na szczepy z rodzaju Candida. Stężenie hamujące wzrost (MIC) wynosiło 7-10 ?g/ml. Silne działanie fungistatyczne allicyny wykazali też Yoshida i wsp. (61). Allicyna i ajoen hamowały wzrost szczepów z gatunku Candida albicans i Aspergillus niger w stężeniach <20 ?g/ml. W doświadczeniach Yamada i wsp. (67) allicyna w niskich stężeniach (MIC=1,57-6,25 ?g/ml) hamowała wzrost szczepów z rodzaju Candida, Cryptococcus, Microsporon, Epidermophyton i Trichophyton. Autorzy wykazali też, że allicyna hamuje nie tylko wytwarzanie zarodników grzybów pleśniowych, ale także rozwój ich grzybni. Z kolei Barone i wsp. (14) udowodnili, że przeciwdrobnoustrojowa aktywność allicyny jest inaktywowana przez cysteinę i ditioerytrytol. Według Mirona i wsp. (62) allicyna wykazuje łatwość przechodzenia przez fosfolipidową warstwę komórki grzybów i odbywa się to bez uszkodzenia błony komórkowej.
Cavallito i wsp. (4) zwrócili uwagę na fakt, że allicyna wykazuje obiecujące właściwości przeciwgrzybicze i dotyczące toksyczności. Wykazali, że gdy stężenie allicyny hamujące wzrost grzybów (MIC) wynosiło 0,3-10 ?g/ml, jej toksyczność była znacznie niższa od toksyczności oznaczonej dla amfoterycyny B. Po dożylnym podaniu myszom wynosiły one odpowiednio: dla allicyny LD50= 60 mg/kg masy ciała (4) i dla amfoterycyny B LD50=1,2 mg/kg masy ciała (63). Zdaniem Lachmana i wsp. (64) allicyna po podaniu doustnym szybko rozkłada się w żołądku do siarczku allilu, disiarczku allilu i innych lotnych pochodnych. Rosen i wsp. (65) sugerują, żeby w zakażeniach wywołanych przez grzyby z rodzaju Candida allicyny nie stosować doustnie. W świetle ich badań allicyna może być wykorzystana do leczenia uogólnionych zakażeń spowodowanych przez grzyby Candida do podawania dożylnego. W doświadczeniu z aspergilozą wywołaną u myszy, zademonstrowano dużą skuteczność takiej terapii. Myszy, u których stosowano allicynę w dawce wynoszącej 5 mg/kg masy ciała przez 5 dni przed planowanym zakażeniem i 10 dni po dokonaniu zakażenia, przeżyły i nie wystąpiły u nich żadne działania uboczne. Objawy zakażenia dotyczące nerek były co najmniej 10-krotnie słabiej nasilone, a średni czas przeżycia zwierząt przedłużył się z 7 do 21 dni (66).
Działanie przeciwpierwotniakowe allicyny
Doświadczenia Coppi i wsp. (21) wskazują, że allicyna powodując zahamowanie aktywności proteazy cysteiny przyczynia się do zwalczenia infekcji. Ponadto zauważono, że allicyna w niskich stężeniach nie wykazywała toksyczności wobec tkanek ludzkich i niektórych sporozoitów pasożytów. Jednak stężenia te były niewystarczające do zabezpieczenia tkanek ludzkich in vitro przed inwazją pasożytów. Okazało się też, że trofozoity, które zostały potraktowane allicyną przed dokonaniem wstrzyknięcia myszom, były całkowicie niezdolne do wywołania zakażenia. Ankri i wsp. (24) wykazali, że allicyna hamuje efekt cytopatologiczny wywołany przez infekcję pełzakiem z gatunku Entamoeba histolytica. Natomiast Mirelman i wsp. (2) w swoim doświadczeniu zaobserwowali zahamowanie wzrostu pełzaków czerwonki.
Inne działania allicyny
W badaniach przeprowadzonych w latach 90. ubiegłego stulecia Singh i wsp. (68) zwrócili uwagę na przeciwmięczakowe właściwości czosnku. Szczegółowa ocena składników czosnku wskazała, że najaktywniejszym związkiem czynnym działającym, przyczyniającym się do ginięcia ślimaków, jest allicyna (69). W kolejnym przeprowadzonym doświadczeniu autorzy zaobserwowali, że allicyna hamuje szereg enzymów wytwarzanych przez ślimaki z gatunku Lymnaea acuminata, które są pośrednim żywicielem pasożytów z gatunku Fasciola hepatica (motylica wątrobowa), powodujących u człowieka fascjozę (70).
Działanie ajoenu
Aktywność przeciwdrobnoustrojową ajoenu wykazały liczne badania (13, 15, 16, 22, 62, 72). Naganawa i wsp. (16) opisali wysoką aktywność ajoenu wobec Gram-dodatnich bakterii i grzybów oraz zróżnicowaną skuteczność działania wobec Gram-ujemnych bakterii, tj. Escherichia coli i Pseudomonas aeruginosa. Wśród testowanych Gram-dodatnich bakterii były szczepy z gatunków: Bacillus cereus, B. subtilis, S. aureus , Streptomyces griseus, Mycobacterium smegmatis i M. phlei, których wzrost był hamowany w zakresie stężeń od 5 do 76 ?g/ml. Wyjątkiem był szczep z gatunku Micrococcus luteus, który do zahamowania wzrostu wymagał użycia wyższych stężeń (MIC=160 ?g/ml). Niską aktywnością charakteryzował się ajoen wobec szczepów Gram-ujemnych bakterii, tj. Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Xanthomonas maltophilia i Pseudomonas aeruginosa (wartości MIC w zakresie stężeń 136 –>500 ?g/ml).
Wyniki różnych doświadczeń wskazują na przeciwgrzybiczą aktywność ajoenu. W badaniach porównawczych Yoshida i wsp. (61) wykazali wyższą aktywność przeciwgrzybiczną ajoenu niż allicyny. Według tych autorów ajoen powoduje uszkodzenie ściany komórek grzybów. W innych doświadczeniach Yoshida i wsp. (15) oceniali skuteczność działania składników czosnku, w tym Z- i E-ajoenu (ryc. 1). Z tych badań wynika, że wobec grzybów Candida valida bardziej skuteczny z obu składników był Z-ajoen (MIC=15 ?g/ml) niż E-ajoen (MIC=50 ?g/ml). Natomiast Z-ajoen charakteryzował się średnią aktywnością wobec Candida albicans. Wzrost szczepu Candida albicans był hamowany przez stężenie wynoszące 34 ?g/ml. W kolejnych badaniach szczepy Candida albicans były wrażliwe na E- i Z-ajoen w stężeniu 7,6 ?g/ml (61). Nieznacznie mniej wrażliwe na E- i Z-ajoen okazały się szczepy C. albicans w doświadczeniu przeprowadzonym przez Naganawa i wsp. (16). Wzrost grzybów był hamowany w stężeniu 13 ?g/ml. W badaniach Hughesa i wsp. (13) szczepy tego samego gatunku grzybów były jeszcze mniej wrażliwe na E- i Z-ajoen. Stężęnia MIC wynosiły 62 ?g/ml. Testowane przez Hughesa i wsp. (13) szczepy z gatunku Candida stellatoida były wrażliwe na E- i Z-ajoen w stężeniu 12,5 ?g/ml. Natomiast aktywność ajoenu i allicyny wobec szczepu Aspergillus niger ATCC 16404 i Candida albicans ATCC 10231 zbadali Yoshida i wsp. (60). Okazało się, że ajoen działał silniej na oba szczepy niż allicyna i hamował wzrost A. niger w stężeniu wynoszącym 16,6 ?g/ml (allicyna 30,9 ?g/ml), a wzrost C. albicans w stężeniu 7,6 ?g/ml (allicyna 17,3 ?g/ml). Doświadczenia potwierdziły też wyższą aktywność ajoenu niż allicyny wobec szczepów Candida glabrata, C. tropicalis, Saccharomyces cerevisiae oraz Trichophyton mentagrophytes i T. beigelii. W przeprowadzonych przez Naganawa i wsp. (16) testowane grzyby z gatunków Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Pichia anomala, Hanseniaspora valbyensis były wrażliwe w zakresie stężeń wynoszących od 10 do 20 ?g/ml. San-Blas i wsp. (22) opisali zahamowanie przez ajoen wzrostu grzybów dimorficznych z gatunku Paracoccidioides brasiliensis, które często są przyczyną grzybic układowych na terenie Ameryki Łacińskiej. Stężenie ajoenu w wysokości 50 ?mol/ml hamowało rozwój zarówno fazy mycelialnej, jak i drożdżakowej. W mikroskopie elektronowym skaningowym zaobserwowano, że ajoen w stężeniu 100 ?mol/ml powodował ścienienie błony komórkowej, a liza następowała po zastosowaniu stężenia 200 ?mol/ml.
Perez i wsp. (72) stwierdzili, że ajoen powoduje zahamowanie schizogonii krwinkowej zarodźca malarii ( Plasmodium vivax).
Działanie alkoholu allilowego
Wśród różnych składników czosnku działających przeciwdrobnoustrojowo jest też wymieniany alkohol allilowy. Powstaje on z przekształceń pochodnych zawierających siarkę, tj. trisiarczek diallilu i disiarczek diallilu (73, 74). Badania wykazały, że zarówno alkohol allilowy, jak i wyciąg z czosnku wywołują u szczepów z gatunku Candida albicans stres oksydacyjny. Całkowite zahamowanie procesu oddychania w komórkach grzybów autorzy zaobserwowali po zastosowaniu alkoholu allilowego w stężeniach wynoszących ≤3-6 mg/ml.
W podsumowaniu można stwierdzić, że czosnek i niektóre jego składniki charakteryzują się dużą aktywnością przeciwdrobnoustrojową, która obejmuje bakterie, grzyby, wirusy i pierwotniaki. Udowodniły to działanie badania prowadzone przez wiele lat na całym świecie. Zainteresowanie czosnkiem i jego składnikami jest nadal bardzo duże.
Piśmiennictwo
1. Lutomski J, Alkiewicz J. Leki roślinne w profilaktyce i terapii. PZWL, Warszawa 1993. 2. Kędzia A. Działanie olejku czosnkowego na bakterie beztlenowe wyodrębnione z jamy ustnej i górnych dróg oddechowych. Post Fitoter 2000; 1:28-31. 3. Kędzia A. Działanie na bakterie beztlenowe alkoholowego wyciągu z czosnku ( Allium sativum L.) Herba Pol 1999; 1:27-32. 4. Uchida Y, Takahashi T, Sato N. The characteristics of the antibacterial activity of garlic. Japan J Antibiotics 1975; 6:638-42. 5. Cellini L, Di Campi E, Masulli M i wsp. Inhibition of Helicobacter pylori by garlic extract ( Allium sativum)FEMS Immunol Med Microbiol 1996; 13:273-7. 6. Elnima EC, Ahmed SA, Mehkawi AG i wsp. The antimicrobial activity of garlic and onion extract. Pharmazie 1983; 38:747-8. 7. Bakri JM, Douglas CWI. Inhibitory effect of garlic extract on oral bacteria. Arch Oral Biol 2005; 50:645-51. 8. Sivam GP. Protection against Helicobacter pylori and other bacterial infections by garlic. J Nutr 2001; 131:1106S-08S. 9. Ross ZM, O'Gara EA, Hill DJ i wsp. Antimicrobial properties of garlic oil against human enteric bacteria: evaluation of methodologies and comparison with garlic sulfides and garlic powder. Appl Environ Microbiol 2001; 61:475-80. 10. Kumar A, Sharma VD. Inhibitory effect of garlic ( Allium sativum Linn.) on enterotoxigenic Escherichia coli. Ind J Med Res 1982; 76:66-70. 11. Motsei ML, Lindsey KL, van Studen J i wsp. Screening of traditionally used South African plants for antifungal against Candida albicans. J Ethno Pharmacol 2003; 86:235-41. 12. Caldwell DR, Danzer CJ. Effect of allil sulfides on growth of predominant gut anaerobes. Curr Microbiol 1988; 16:237-41. 13. Huges BG, Lawson LD. Antimicrobial effect of Allium sativum L. (garlic), Allium ampeloprasum (elephant garlic) and Allium cepa L. (onion) garlic compounds and commercial garlic supplement products. Phythother Res 1991; 5:154-8. 14. Barone FE, Tansey MR. Isolation, purification synthesis and kinetics of activity of the anticandidal compounds of Allium sativum and hypothesis for its model of action. Mycologia 1977; 69:793-825. 15. Yashida H, Iwata N, Katsusaki H i wsp. Antimicrobial activity a compound isolated from an oil-macerated extract. Biosci Biotechnol Biochem 1998; 62:1014-17. 16. Naganawa RN, Iwata K, Ishikawa K i wsp. Inhibition of microbial growth by ajoene a sulfur-containing compound derived from garlic. Appl Environ Microbiol 1996; 62:4238-42. 17. Tsai Y, Cole LL, Davis LE i wsp. Antiviral properties of garlic: in vitro effect on influenza B, herpes simplex and coxsackie viruses. Planta Med 1985; 5:460-1. 18. Tatarinstsev AV, Kornilaeva GV, Makarova TV i wsp. The ajoene blockade of integrin-dependent processes in an HIV-infected cell system. Vestn Ross Akad Med Nauk 1992; 11:6-10. 19. Song SJ, Song JT, Chang MU i wsp. Identification of one of the major viruses infecting garlic plants Virus x. Mol Cell 1997; 7:705-9. 20. Ankri S, Mirelman D. Antimicrobial properties of allicin from garlic. Microbes Infect 1999; 1:125-9. 21. Copii A, Cabinian M, Mirelman D i wsp. Antimalarial activity of allicin a biologically active compound from garlic cloves. Antimicrob Agents Chemother 2006; 50(5):1731-7. 22. San-Blas G, Marino L, San-Blas F i wsp. Effect of ajoene on dimorphism of Paracoccidioides brasiliensis. J Med Vet Mycol 1993; 31:133-41. 23. Irelman D, Monheit D, Varon S. Inhibition of growth of Entamoeba histolytica by allicin, the active principle of garlic extract ( Allium sativum). J Infect Dis 1987; 156:243-4. 24. Ankri S, Miron T, Rabinkov A i wsp. Allicin from garlic strongly inhibits cysteine proteinase and cytopathic effects of Entamoeba histolytica. Antimicrob Agents Chemother 1997; 10:2286-8. 25. Gonzalez-Fandos E, Garcia-Lopez ML, Sierra ML i wsp. Staphylococcal growth and enterotoxins (A, D) and thermonuclease synthesis in presence of dehydrated garlic. J Appl Bacteriol 1994; 77:549-52. 26. Arora DS, Kaur J. Antimicrobial activity of spices. Int J Antimicrob Agents 1999; 12:257-62. 27. Johnson MG, Vaughn RH. Death of Salmonella typhimurium and Escherichia coli in the presence of freshly reconstituted dehydrated garlic and onion. Appl Microbiol 1969; 17:903-5. 28. Ruddlock PS. Liao M, Foster BC i wsp. Garlic natural health products inhibit variable constituent leavels and antimicrobial activity against Neisseria gonorrhoeae, Staphylococcua aureus and Enterococcus faecalis. Phytother Res 2005; 19:327-34. 29. De M, De AK, Banerjee AB. Antimicrobial screening of some Indian spices. Phytother Res 1999; 13:616-8. 30. Gimenez MA, Solanes RE, Gimenez DF. Growth of Clostridium botulinum in media with garlic. Rev Argent Microbiol 1988; 20:17-24. 31. Delaha EC, Garagusi VF. Inhibition of mycobacteria by garlic extract ( Allium sativum). Antimicrob Agent Chemother 1985; 27:485-6. 32. Lawson LD. The composition and chemistry of garlic cloves and processed garlic. In: Garlic. The Science and therapeutic applications of Allium sativum L. and related species. Koch HP, Lawson LD (ed.). Williams and Wilkins, Baltimore 1996; 37-107. 33. Kyuag KH, Kim MH, Park MS i wsp. Alliinase-dependent inhibition of Staphylococcu aureus B33 by heated garlic. J Food Sci 2002; 67:780-5. 34. Kim JW, Kyung KH. Antiyeast activity of heated garlic in the absence of alliinase enzyme action. J Food Sci 2003; 68:1766-70. 35. Jonkers D, Sluimer J, Stobberingh E. Effect of garlic on vancomycin-resistant Enterococci. Antimicrob Agent Chemother 1999; 43:3045-8. 36. Ariga T, Seiki T. Antithrombotic and anticancer effects of garlic-derived sulfur compound. A review. Biofactors 2006; 26:93-103. 37. Tsao S, Hsu C, Yin M i wsp. Garlic extract and two diallyl sulphides inhibit methicillin-resistant Staphylococcus aureus infection in BALB/Ca mice. J Antimicrob Chemother 2003; 52:974-80. 38. Ward PM, Fasitsas S, Katz M. Inhibition, resistance development, and increased antibiotic and antimicrobial resistance by neutraceuticals. J Food Prot 2002; 65:528-33. 39. Bentoni JE, Mantovani RP, Barbosa LN i wsp. Synergism between plant extract and antimicrobial drugs used on Staphylococcys aureus diseases. Mem Inst Oswaldo Cruz 2006; 101:387-90. 40. Didry N, Dobreuil L, Pinkas M. Antimicrobial activity of naphthoquinones and Allium extracts combined with antibiotics. Pharm Acta Helv 1992; 67:148-51. 41. Jazani NH, Shahabi S, Ali AA i wsp. In vitro antibacterial activity of garlic against isolates of Acinetobacter sp. J Biol Sci 2007; 7:819-22. 42. Ghannoun MA. Studies of the anticandidial mode of action of Allium sativum (garlic). J Gen Microbiol 1988; 134:2917-24. 43. Davis LE, Shen J, Royer RE. In vitro synergism of concentrated Allium sativum extract and amphothericin B against Cryptococcus neoformans. Planta Med 1994; 60:546-9. 44. Khan ZH, Katiyar R. Potential anti-fungal activity of garlic ( Allium sativum) against experimental murine disseminated cryptococcosis. Pharm Biol 2000; 308:87-100. 45. Shams-Ghahfarokhi M, Mohammad-Reza S, Amirrajab N i wsp. In vitro antifungal activities of Allium cepa, Allium sativum and ketoconazole against some pathogenic yeast and dermatophytes. Fitoter 2006; 77:321-3. 46. Louria DB, Lavenhar M, Kaminski T. i wsp. Garlic in the treatment of experimental cryptococcosis. J Med Vet Mycol 1989; 27:253-6. 47. Reuter R. Allium sativum and Allium ursinum. Part 2 – Pharmacology and medical appliction. Phytomed 1994; 2:73-91. 48. Harris JC, Plummer S, Turner MP i wsp. The microphilic flagellate Gardia intestinalis: Allium sativum (garlic) is an effective antigardial. Microbiol 2000; 146:3119-27. 49. Cavallito C, Bailey JH. Allicin, the antibacterial principle of Allium sativum. Isolation, physical properties and antibacterial action. J Am Chem Soc 1944; 66,1944-51. 50. Tanasey MR, Appleton JA. Inhibition of fungal growth by garlic extract. Mycologia 1975; 67:409-13. 51. Moore GS, Atkins RD. The fungicidal and fungistatic effects of an aqueous garlic extract on medicaly important yeastlike fungi. Mycologia 1977; 69:341-8. 52. Amer M, Taha M, Tossou Z. The effect of aqueous garlic extract on the growth of dermatophytes. Inst J Dermatol 1980; 19:285-7. 53. Chowdhury AKA, Ahsan M, Islam SN i wsp. Efficacy of aqueous extract of garlic and allicin in experimental shigellosis in rabbits. Ind J Med Res 1991; 93:33-6. 54. Gupta KC, Viswanthan R. Combined action of streptomycin and chloramphenicol with plant antibiotics against tubercule bacilli. I. Streptomycin and chloramphenicol with cepharnthine. II. Streptomycin and allicin. Antibiot Chemother 1995; 5:24-7. 55. Brown HD, Matzuki AR, Becker HJ i wsp. The antituberculosis activity of some ethylmercaptol compounds. J Am Chem Soc 1954; 76:3860-65. 56. Kubelik J. Antimicrobial properties of garlic. Pharmazie 1970; 25:266-9. 57. Ghannoum MA. Studies of the antimicrobial mode of action of Allium sativum (garlic). J Gen Microbiol 1988; 134:2917-24. 58. Feldberg RS, Chang SC, Kotlic AN i wsp. In vitro mechanism of inhibition of bacterial cell growth by allicin. Antimicrob Agents Chemother 1988; 32:1763-8. 59. Focke M, Field A, Lichtenthaler HK. Allicin a naturally occurring antibiotic from garlic, specifically inhibits acetylo-Co A synthetase. FEBS Lett 1990; 261:106-8. 60. Willis ED. Enzyme inhibition by allicin, the active principle of garlic. Biochem J 1956; 63:514-20. 61. Yoshida S, Kasuga S, Hayasaki N i wsp. Antifungal activity of ajoene derived from garlic. Appl Environ Microbiol 1987; 53:615-17. 62. Miron T, Rabinkov A, Mirelman D i wsp. The mode of action of allicin: Its ready permeability through phospholipid membranes may contribute to its biological activity. Biochim Biophys Acta 2000; 1463:20-30. 63. Bartner E, Zinnes H, Moe RA i wsp. Studies on a new solubilized preparation of amphotericin B. Antibact Ann 1957; 58:5,53-8. 64. Lachmann G, Lorenz D, Radeck W. The pharmacokinetics of the S35 labeled garlic constituents allicin, alliin and vinyldithiine. Arzneimittelforsch 1994; 44:734-43. 65. Rosen RT, Hiserodt RD, Fakuda EK i wsp. The determination of allicin S-allylcysteine and volatile metabolites of garlic in breath, plasma, or stimulated gastric fluids. J Nutr 2001; 131:968S-971S. 66. Shadkchan Y, Shemesh E, Mirelman D i wsp. Efficacy of allicin the reactive molecule of garlic, in inhibition Aspergillus spp. in vitro, and in a murine model of dissiminated aspergillosis. J Antimicrob Chemother 2004; 53:832-6. 67. Yamada Y, Azuma K. Evaluation of the in vitro antifungal activity of allicin. Antimicrob Agents Chemother 1977; 11:743-9. 68. Singh A., Singh DK. Allium sativum (garlic) a potent new molluscicid. Biol Agricult Horticult 1993; 9:121-4. 69. Sing VK, Singh DK. Characterization of allicin as a molluscicid agent in Allium sativum (garlic). Biol Agricult Horticult 1995; 12:119-31. 70. Enzyme inhibition by allicin, the molluscicidal agent of Allium sativum L. (garlic). Phytother Res 1996; 10:383-86. 71. San-Blas G, San-Blas F, Gil F i wsp. Inhibition of growth of the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis by ajoene. Antimicrob Agents Chemother 1989; 33:1641-44. 72. Prez HA, de la Apitz RM. In vitro activity of ajoene against rodent malaria. Antimicrob Agents Chemother 1994; 38:337-9. 73. Block E. The chemistry of garlic and onions. Sci Am 1985; 25:114-9. 74. Block E, Putnam D, Zhao SH. Allium chemistry: GC-MS analysis of thiosulfinates and related compounds from onion, leek, scallion, shallot, chive, and Chinaese chive. J Agr Food Chem 1992; 40:2431-38.
otrzymano/received: 2010-02-01
zaakceptowano/accepted: 2010-02-20
Adres/address:
*Anna Kędzia
Zakład Mikrobiologii Jamy Ustnej
Katedra Mikrobiologii GUMed
ul. Do Studzienki 38, 80-227 Gdańsk
tel.: (58) 349-21-85
e-mail: zmju@amg.gda.pl
