テルペノイドインバソームの調製と低温透過電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションに対する選択的活性を持つ

Preparation of Terpenoid-Invasomes with Selective Activity against and Characterization by Cryo Transmission Electron Microscopy.

• Bernhard P Kaltschmidt
• Inga Ennen
• Johannes F W Greiner
• Robin Dietsch
• Anant Patel
• Barbara Kaltschmidt
• Christian Kaltschmidt
• Andreas Hütten

抄録

テルペノイドは、天然植物由来の製品であり、気道感染症や炎症などの幅広い人間の病気の治療に応用されています。しかし、テルペノイドの水溶性が低いため、細菌感染症に対する医薬品としての応用は難しいとされています。ここでは、チモール、メントール、カンファー、1,8-シネオールをカプセル化したインバソームを作製し、低温透過型電子顕微鏡で特徴付けし、それらの殺菌特性を評価した。コントロールインバソームとシネオールインバソームはユニラメラ小胞とバイラメラ小胞の間に同様に分布しているが、チモール、メントール、カンファーをカプセル化した後はユニラメラインバソームにシフトしていることが観察された。チモールインバソームとカンファーインバソームではサイズが小さくなるのに対し、メントールインバソームではサイズが大きくなり、シネオールインバソームではコントロールと比較して変化がない。チモール-インワゾームは、チモール-インワゾームが細胞死を媒介するのに対し、カンファー-インワゾームやシネオール-インワゾームは細胞死を媒介し、メンソール-インワゾームは成長に影響を及ぼさないことがわかった。また、チモールからなるインバソームは、グラム陰性菌に対して高い殺菌力を示すことがフローサイトメトリー解析により確認されている。 特に、チモールインバソームで処理しても、グラム陰性菌の生存には影響を与えないことが明らかになった。この結果は、テルペノイド系薬剤のバイオアベイラビリティを高めるための有望なアプローチを提供し、メチシリン耐性菌などの重篤な細菌感染症の治療に直接適用できる可能性があります。

Terpenoids are natural plant-derived products that are applied to treat a broad range of human diseases, such as airway infections and inflammation. However, pharmaceutical applications of terpenoids against bacterial infection remain challenging due to their poor water solubility. Here, we produce invasomes encapsulating thymol, menthol, camphor and 1,8-cineol, characterize them via cryo transmission electron microscopy and assess their bactericidal properties. While control- and cineol-invasomes are similarly distributed between unilamellar and bilamellar vesicles, a shift towards unilamellar invasomes is observable after encapsulation of thymol, menthol or camphor. Thymol- and camphor-invasomes show a size reduction, whereas menthol-invasomes are enlarged and cineol-invasomes remain unchanged compared to control. While thymol-invasomes lead to the strongest growth inhibition of , camphor- or cineol-invasomes mediate cell death and growth is not affected by menthol-invasomes. Flow cytometric analysis validate that invasomes comprising thymol are highly bactericidal to . Notably, treatment with thymol-invasomes does not affect survival of Gram-negative In summary, we successfully produce terpenoid-invasomes and demonstrate that particularly thymol-invasomes show a strong selective activity against Gram-positive bacteria. Our findings provide a promising approach to increase the bioavailability of terpenoid-based drugs and may be directly applicable for treating severe bacterial infections such as methicillin-resistant .