Yum, Su Jin;Kim, Seung Min;Kwon, Jun Hyeok;Jeong, Hee Gon
Korean Journal of Food Science and Technology
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v.54
no.2
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pp.241-246
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2022
Antibiotic resistance is a serious problem to food safety as well as human healthcare. To avoid this, there are several approaches for a new class of antibiotic agents that target only production of virulence factors such as biofilm without bacterial growth defect. The objective of this study was to investigate the antibiofilm activity of tuberostemonine in Staphylococcus aureus. Tuberostemonine significantly reduced the biofilm formation (26.07-47.02%) in the crystal violet assay whereas there were no effect on S. aureus growth. The dispersion in preformed biofilm was also observed by confocal laser scanning microscopy (CLSM). Quantification real-time PCR revealed that the icaA and agrA expression having an important role in biofilm production of S. aureus were strongly affected with tuberostemonine. These results suggest that tuberostemonine has potential for controlling biofilm formation and dispersion by effect on virulence regulation of S. aureus.
An, Sun-Jin;Namkung, Jong-Uk;Ha, Kyung-Won;Jun, Hye-Kyoung;Kim, Hyun Young;Choi, Bong-Kyu
International Journal of Oral Biology
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v.46
no.3
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pp.111-118
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2021
Periodontitis and periimplantitis are caused as a result of dental biofilm formation. This biofilm is composed of multiple species of pathogens. Therefore, controlling biofilm formation is critical for disease prevention. To inhibit biofilm formation, sugars can be used to interrupt lectin-involving interactions between bacteria or between bacteria and a host. In this study, we evaluated the effect of D-Arabinose on biofilm formation of putative periodontal pathogens as well as the quorum sensing activity and whole protein profiles of the pathogens. Crystal violet staining, confocal laser scanning microscopy, and scanning electron microscopy revealed that D-Arabinose inhibited biofilm formation of Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum, and Tannerella forsythia. D-Arabinose also significantly inhibited the activity of autoinducer 2 of F. nucleatum and the expression of representative bacterial virulence genes. Furthermore, D-Arabinose treatment altered the expression of some bacterial proteins. These results demonstrate that D-Arabinose can be used as an antibiofilm agent for the prevention of periodontal infections.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.21
no.5
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pp.135-139
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2016
Scrophularia ningpoensis hemsl has been traditionally used in China and Vietnam for treatment of bacteria, atopy, pimple, tonsillitis, angina and encephalitis for a long time. The main objectives of this study were to evaluate the antibacterial activity of the Scrophularia ningpoensis hemsl extract on biofilm formation of Klebsiella pneumoniae. Antibacterial activity was conducted using disc diffusion assay and minimum inhibitory concentration (MIC), and minimum bactericidal concentration (MBC) were determined using the broth micro dilution method in accordance to Clinical and Laboratory Standards Institute guidelines(CLSI). Furthermore, cytotoxicity on L929 were assessed using animal cell culture for the proliferation test(MTT cell assay) and the biofilm forming capacity of the K. pneumoniae were determined using the colony forming unit (CFU) assay. The extract exhibited considerable antibacterial activity. K. pneumoniae was susceptible to the extract with the MIC and MBC of 0.1875 and $1.5mg/m{\ell}$ respectively. Cytoxicity test in L929 showed no sign of toxicity at the concentration of $0.75mg/m{\ell}$ and at the same concentration the extract caused inhibition of bacterial biofilm formation. The extract of Scrophularia ningpoensis hemsl possesses an in vitro antibacterial antibiofilm activities against K. pneumoniae, with no sign of cytoxicity on L929.
Victoria Kichler ;Lucas Soares Teixeira ;Maick Meneguzzo Prado ;Guilherme Colla ;Daniela Peressoni Vieira Schuldt ;Beatriz Serrato Coelho ;Luismar Marques Porto ;Josiane de Almeida
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.46
no.2
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pp.20.1-20.11
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2021
Objectives: The aim of this study was to evaluate bacterial nanocellulose (BNC) membranes incorporated with antimicrobial agents regarding cytotoxicity in fibroblasts of the periodontal ligament (PDLF), antimicrobial activity, and inhibition of multispecies biofilm formation. Materials and Methods: The tested BNC membranes were BNC + 1% clindamycin (BNC/CLI); BNC + 0.12% chlorhexidine (BNC/CHX); BNC + nitric oxide (BNC/NO); and conventional BNC (BNC; control). After PDLF culture, the BNC membranes were positioned in the wells and maintained for 24 hours. Cell viability was then evaluated using the MTS calorimetric test. Antimicrobial activity against Enterococcus faecalis, Actinomyces naeslundii, and Streptococcus sanguinis (S. sanguinis) was evaluated using the agar diffusion test. To assess the antibiofilm activity, BNC membranes were exposed for 24 hours to the mixed culture. After sonicating the BNC membranes to remove the remaining biofilm and plating the suspension on agar, the number of colony-forming units (CFU)/mL was determined. Data were analyzed by 1-way analysis of variance and the Tukey, Kruskal-Wallis, and Dunn tests (α = 5%). Results: PDLF metabolic activity after contact with BNC/CHX, BNC/CLI, and BNC/NO was 35%, 61% and 97%, respectively, compared to BNC. BNC/NO showed biocompatibility similar to that of BNC (p = 0.78). BNC/CLI showed the largest inhibition halos, and was superior to the other BNC membranes against S. sanguinis (p < 0.05). The experimental BNC membranes inhibited biofilm formation, with about a 3-fold log CFU reduction compared to BNC (p < 0.05). Conclusions: BNC/NO showed excellent biocompatibility and inhibited multispecies biofilm formation, similarly to BNC/CLI and BNC/CHX.
Objectives: Bacterial biofilm is regarded as a significant threat to the production of safe food and the arise of antibiotic-resistant bacteria. The objective of this investigation is to evaluate the quorum sensing inhibitory effect of Nepeta curviflora methanolic extract. Methods: The effectiveness of the leaves at sub-inhibitory concentrations of 2.5, 1.25, and 0.6 mg/mL on the virulence factors and biofilm formation of P. aeruginosa was evaluated. The effect of N. curviflora methanolic extract on the virulence factors of P. aeruginosa, including pyocyanin, rhamnolipid, protease, and chitinase, was evaluated. Other tests including the crystal violet assay, scanning electron microscopy (SEM), swarming motility, aggregation ability, hydrophobicity and exopolysaccharide production were conducted to assess the effect of the extract on the formation of biofilm. Insight into the mode of antiquorum sensing action was evaluated by examining the effect of the extract on the activity of N-Acyl homoserine lactone (AHL) and the expression of pslA and pelA genes. Results: The results showed a significant attenuation in the production of pyocyanin and rhamnolipid and in the activities of protease and chitinase enzymes at 2.5 and 1.25 mg/mL. In addition, N. curviflora methanolic extract significantly inhibited the formation of P. aeruginosa biofilm by decreasing aggregation, hydrophobicity, and swarming motility as well as the production of exopolysaccharide (EPS). A significant reduction in AHL secretion and pslA gene expression was observed, indicating that the extract inhibited quorum sensing by disrupting the quorum-sensing systems. The quorum-sensing inhibitory effect of N. curviflora extract appears to be attributed to the presence of kaempferol, quercetin, salicylic acid, rutin, and rosmarinic acid, as indicated by LCMS analysis. Conclusion: The results of the present study provide insight into the potential of developing anti-quorum sensing agents using the extract and the identified compounds to treat infections resulting from quorum sensing-mediated bacterial pathogenesis.
Kim, Hye Soo;Park, Min Jeong;Kim, Soo Jeong;Kim, Bu Kyung;Park, JunHo;Kim, DaeHyun;Cho, Soo Jeong
Journal of Life Science
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v.31
no.3
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pp.330-337
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2021
This study was conducted to investigate the potential of Stewartia koreana as oral healthcare materials. The antibacterial activity of ethanol extracts from leaves and branches of S. koreana against oral bacteria was confirmed. The leaf and branch extracts (1 mg/disc) showed antibacterial activity against P. gingivalis only among several tested oral bacteria. The leaf extracts showed higher antibacterial activity, with values similar to those of chlorhexidine, which was used as a positive control. The MIC of the leaf extract against P. gingivalis was 0.4 mg/ml and showed bacteriostatic action. The inhibitory effects of the extract on biofilm formation and on gene expression related to biofilm formation by P. gingivalis were determined by biofilm biomass staining, scanning electron microscopy (SEM), and qRT-PCR analysis. The biofilm production rate and cell growth of P. gingivalis in the cultures treated with 0.2-2.0 mg/ml of S. koreana leaf extracts were significantly decreased in a concentration-dependent manner. The inhibitory effect on the formation of P. gingivalis biofilms at concentrations of 1 mg/ml was confirmed by SEM. The qRT-PCR analysis showed concentration-dependent suppression of the fimA and fimB gene expression associated with fimbriae formation in the cultures treated with 0.2-2.0 mg/ml S. koreana leaf extract. These results support the conclusion that S. koreana leaf extracts can be used as oral healthcare materials derived from natural materials, as demonstrated by the antibacterial action and inhibition of biofilm formation of P. gingivalis.
Enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) is the main pathogen causing severe inflammatory diseases and colorectal cancer. Its biofilm plays a key role in the development of colorectal cancer. The objective of this study was to determine the antagonistic effects of cell-free supernatants (CFS) derived from Clostridium butyricum against the growth and biofilm of ETBF. Our data showed that C. butyricum CFS inhibited the growth of B. fragilis in planktonic culture. In addition, C. butyricum CFS exhibited an antibiofilm effect by inhibiting biofilm development, disassembling preformed biofilms and reducing the metabolic activity of cells in biofilms. Using confocal laser scanning microscopy, we found that C. butyricum CFS significantly suppressed the proteins and extracellular nucleic acids among the basic biofilm components. Furthermore, C. butyricum CFS significantly downregulated the expression of virulence- and efflux pump-related genes including ompA and bmeB3 in B. fragilis. Our findings suggest that C. butyricum can be used as biotherapeutic agent by inhibiting the growth and biofilm of ETBF.
This study aimed to characterize a lytic Salmonella Typhimurium-specific (ST) phage and its biofilm control capability against S. Typhimurium biofilm on polypropylene surface. ST phage was isolated, propagated, and purified from water used in a slaughterhouse. The morphology of ST phage was observed via transmission electron microscopy. Its bactericidal effect was evaluated by determining bacterial concentrations after the phage treatment at various multiplicities of infection (MOIs) of 0.01, 1.0, and 100. Once the biofilm was formed on the polypropylene tube after incubation at 37℃ for 48 h, the phage was treated and its antibiofilm capability was determined using crystal violet staining and plate count method. The phage was isolated and purified at a final concentration of ~11 log PFU/mL. It was identified as a myophage with an icosahedral head (~104 nm) and contractile tail (~90-115 nm). ST phage could significantly decrease S. Typhimurium population by ~2.8 log CFU/mL at an MOI of 100. After incubation for 48 h, biofilm formation on polypropylene surface was confirmed with a bacterial population of ~6.9 log CFU/cm2. After 1 h treatment with ST phage, the bacterial population in the biofilm was reduced by 2.8 log CFU/cm2. Therefore, these results suggest that lytic ST phage as a promising biofilm control agent for eradicating S. Typhimurium biofilm formed on food contact surfaces.
Kim, Hye Soo;Lee, Sang Woo;Sydara, Kongmany;Cho, Soo Jeong
Journal of Life Science
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v.29
no.1
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pp.90-96
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2019
The objective of this study was to evaluate the potential of Diospyros malabarica stem extract, a natural materials, in oral health material. With this aim in mind, thin layer chromatography (TLC), TLC-bioautography, high-performance liquid chromatography (HPLC), electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS), scanning electron microscopy (SEM), and real-time qPCR were performed. The antibacterial activity of D. malabarica stem extract against Streptococcus mutans KCTC3065 was confirmed in an n-hexane fraction with low polarity. The molecular weight of the antibacterial compound was estimated to be 188 by ESI-MS analysis. The inhibitory effects of the extract on biofilm formation and gene expression related to biofilm formation of S. mutans were determined by SEM and real-time PCR analysis. The extract inhibited the formation of S. mutans biofilms at D. malabarica stem extract concentrations of 1 mg/ml, as shown by SEM. The real-time PCR analysis showed that the expression of the gtfC gene, which is associated with biofilm formation, was significantly decreased in a dose-dependent manner. Based on the above results, it can be concluded that D. malabarica stem extracts, a natural materials, can be used in oral health products to suppress the formation of biofilms by inhibiting tooth adhesion of S. mutans, a causative agent of dental caries.
This study investigated the potential of dye plants as natural oral health products. The antibacterial activity of ethanol stem extracts of A. japonica, R. verniciflua Stokes, G. jasminoides, D. morbifera, P. amurense Rupr., and S. japonica against P. gingivalis KCTC 5352, S. mutans KCTC3065, S. downei KCTC3634, S. sanguinis KCTC3284, and S. gordonii KCTC 3286 was confirmed. Among the stem extracts from 6 dye plants grown in Korea, ethanol extract from A. japonica stem (1 mg/disc) showed the highest antibacterial activity against P. gingivalis KCTC5352. The A. japonica stem extracts showed antibacterial activity similar to chlorhexidine, which was used as a positive control. The MIC and MBC of P. gingivalis KCTC5352 were 0.4 mg/ml and 0.6 mg/ml, respectively. The biofilm production rate and cell growth of P. gingivalis KCTC5352 in the cultures treated with 0.2-2.0 mg/ml of A. japonica extract were significantly decreased in a concentration-dependent manner. In addition, the mRNA expression of the superoxide dismutase and fimA associated with fimbriae formation in these cultures was suppressed, also in a concentration-dependent manner. Based on these results, it is concluded that A. japonica stem extracts can be used as an oral health product derived from natural materials, as demonstrated by its antibacterial action against and inhibition of biofilm formation of P. gingivalis KCTC5352.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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