Modification of some biochemical parameters of bacterial cultures under the influence of chemical compounds and spirulina extracts

Abstract

Summary Establishing the particularities of action of antimicrobial compounds is an imperative both from the point of view of the appreciation of curative effects, and from the point of view of promoting the pharmaceutical product from the idea to the drug implemented in therapeutic practice. A comprehensive study was conducted, which included three newly synthesized chemical compounds and two spirulina extracts as the study object. To study the change in biochemical parameters under the influence of these compounds, three microbial strains were used. All experimental results obtained were subjected to the usual statistical analysis with the application of descriptive statistics and inferential statistics tools. Spirulina extracts do not have a direct toxic effect on the strains of P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, a fact confirmed by keeping the level of malondialdehyde and lactate dehydrogenase released at the level of the control. Chemical compounds applied in minimum inhibitory concentrations produce pronounced toxic effects in the bacterial cultures studied: increasing the amount of the malonic dialdehyde; increasing activity of the released lactate dehydrogenase; decreasing activity of primary antioxidant enzymes. The combined action of the compounds on the investigated parameters is more effective, because in this case the minimum inhibitory concentration of the compounds is 2-4 times lower in comparison with that of the separately used compounds. Spirulina extracts did not exert a toxic effect on the bacterial strains, in contrast to the chemical compounds which, in minimal inhibitory concentrations, produced pronounced toxic effects. When combining chemical compounds with biological ones, we found their synergistic effect.

Rezumat Stabilirea particularităților de acțiune ale compușilor antimicrobieni reprezintă o prioritate atât din punctul de vedere al aprecierii efectelor curative, cât și din perspectiva promovării produsului farmaceutic de la idee până la medicamentul implementat în practica terapeutică. A fost realizat un studiu amplu, care a avut ca obiect de studiu trei compuși chimici nou-sintetizați și două extracte de spirulină. Pentru a studia modificarea parametrilor biochimici sub influența acestor compuși, au fost utilizate trei tulpini microbiene. Toate rezultatele experimentale obținute au fost supuse analizei statistice uzuale, cu aplicarea instrumentelor de statistică descriptivă și statistică inferențială. Extractele de spirulină nu au un efect toxic direct asupra tulpinilor de P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, fapt confirmat prin menținerea nivelului de malondialdehidă și lactat-dehidrogenază eliberate la nivelul controlului. Compușii chimici aplicați în concentrații minime inhibitorii produc efecte toxice pronunțate în culturile bacteriene studiate: creșterea cantității de malondialdehidă; creșterea activității lactat-dehidrogenazei eliberate; scăderea activității enzimelor antioxidante primare. Acțiunea combinată a compușilor asupra parametrilor investigați este mai eficientă, deoarece în acest caz concentrația minimă inhibitorie a compușilor este de 2-4 ori mai mică în comparație cu cea a compușilor utilizați separat. Extractele de spirulină nu au exercitat un efect toxic asupra tulpinilor bacteriene, spre deosebire de compușii chimici care, în concentrații minime inhibitorii, au produs efecte toxice pronunțate. Atunci când am combinat compușii chimici cu cei biologici, am observat un efect sinergic al acestora.

Резюме Установление особенностей действия антимикробных соединений является приоритетом как с точки зрения оценки лечебных эффектов, так и с точки зрения продвижения фармацевтического продукта от идеи до лекарственного препарата, внедренного в терапевтическую практику. Было проведено комплексное исследование, в котором объектом изучения выступили три синтезированных химических соединения и два экстракта спирулины. Для изучения изменений биохимических параметров под влиянием этих соединений использовались три микробных штамма. Все полученные экспериментальные результаты были подвергнуты стандартному статистическому анализу с применением методов описательной и аналитической статистики. Экстракты спирулины не оказывают прямого токсического воздействия на штаммы P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, что подтверждается сохранением уровня малонового диальдегида и лактатдегидрогеназы на уровне контроля. Химические соединения, применяемые в минимальных ингибирующих концентрациях, вызывают выраженные токсические эффекты в исследуемых бактериальных культурах: увеличение количества малонового диальдегида; повышение активности высвобождаемой лактатдегидрогеназы; снижение активности первичных антиоксидантных ферментов. Совместное действие соединений на исследуемые параметры является более эффективным, поскольку в этом случае минимальная ингибирующая концентрация соединений в 2–4 раза ниже по сравнению с отдельно применяемыми веществами. Экстракты спирулины не оказывали токсического воздействия на бактериальные штаммы, в отличие от химических соединений, которые в минимальных ингибирующих концентрациях вызывали выраженные токсические эффекты. При комбинировании химических соединений с биологическими был выявлен их синергетический эффект.