Antiadhäsive In-vitro- und In-vivo-Wirkungen von hydroalkoholischem Extrakt aus Selleriefrüchten (Apium graveolens) gegen uropathogene E. coli

ZUSAMMENFASSUNG

Die Früchte von Apium graveolens L. (Sellerie) werden in der traditionellen persischen und europäischen Medizin zur Behandlung unkomplizierter Harnwegsinfektionen (UTI) genutzt. Bislang sind keine Daten verfügbar, die den Einfluss entsprechender Drogenextrakte im Hinblick auf die Adhäsion uropathogener E. coli an eukaryote Wirtszellen aus Blase und Niere sowie auf das bakterielle quorum sensing untersuchen. Die vorliegenden Untersuchungen beschreiben einen deutlich ausgeprägten antiadhäsiven und anti quorum sensing Effekt eines Extraktes von A. graveolens mittels In-vitro-Untersuchungen und In-vivo-Studien im Infektionsmodel der Maus. Ein hydroalkoholischer Extrakt (Cellery Seed Extract, CSE; EtOH-Wasser, 1:1) aus A.-graveolens-Früchten wurde mittels UHPLC/+ESI-QTOF-MS phytochemisch charakterisiert und hinsichtlich antiproliferativer Eigenschaften gegen UPEC (Stamm NU14) und humane T24 Blasenzellen untersucht. Antiadhäsive Effekte von CSE wurden mittels zweier In-vitro-Adhäsionsassays geprüft. Für In-vivo-Untersuchungen wurden BALB/c Mäuse in einem UPEC-Infektionsmodel verwendet und der Effekt von CSE auf die Bakterienlast in Blasen- und Nierengewebe im Rahmen einer 4- bzw. 7-tägigen Vorbehandlung (200, 500 mg/kg) untersucht.

CSE ist phytochemisch durch das Vorliegen von Luteolinglycosiden, ähnlichen Flavonen und Furocumarinen charakterisiert. CSE zeigt keine zytotoxischen Effekte gegen UPEC und Blasenzellen, weist aber konzentrationsabhängige antiadhäsive Wirkungen gegen UPEC-Stamm NU14 and UTI89 auf. CSE hemmt konzentrationsabhängig das bakterielle quorum sensing. In vivo 4 und 7 Tage Vorbehandlung von Mäusen mit CSE mit anschließender transurethaler UPEC NU14-Infektion hemmt signifikant die Bakterienlast im Blasengewebe. Basierend auf diesen Daten erscheint die traditionelle Anwendung der Droge bei UTI als gerechtfertigt.

ABSTRACT

Fruits from Apium graveolens (celery) are used traditionally in Persian and European medicine for the treatment of uncomplicated urinary tract infections. No data are available on A. graveolens extract on the interplay between uropathogenic E. coli and the eukaryotic host cells and on quorum sensing of the bacteria. The present study aimed to characterize an antiadhesive and anti quorum sensing effect of a characterized A. graveolens extract by specific in vitro assays and to correlate these effects with in vivo data obtained by an animal infection model. Hydroalcoholic extract CSE (EtOH-water, 1:1) from A. graveolens fruits was characterized by UHPLC/+ESI-QTOF-MS and investigated on antiproliferative activity against UPEC (strain NU14) and human T24 bladder cells. Antiadhesive properties of CSE were investigated within two different in vitro adhesion assays. For in vivo studies BALB/c mice were used in an UPEC infection model. The effect of CSE on bacterial load in bladder tissue was monitored within a 4- and 7 days pretreatment (200, 500 mg/kg) of the animals.

CSE was dominated by the presence of luteolin-glycosides and related flavones besides furocoumarins. CSE had no cytotoxic effects against UPEC and bladder cells. CSE exerts a dose dependent antiadhesive activity against UPEC strains NU14 and UTI89. CSE inhibited in a concentration-dependent manner bacterial quorum sensing. 4- and 7-day pretreatment of animals with CSE transurethrally infected with UPEC NU14, significantly reduced the bacterial load in bladder tissue.

CSE is assessed as an antiadhesive extract for which the traditional use in phytotherapy for UTI is justified.

Schlüsselwörter

Apium graveolens L. - Adhäsion - Blasenzellen - Selleriefrüchte - uropathogene E. coli

Keywords

Apium graveolens L. - adhesion - bladder cells - celery fruits - uropathogenic E. coli

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