สารประกอบต้านจุลชีพจากธรรมชาติ

สารประกอบต้านจุลชีพจากธรรมชาติเป็นสารที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งผลิตโดยพืช เชื้อรา แบคทีเรีย และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ยับยั้งหรือฆ่าแบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส หรือปรสิต ในอดีต สารเหล่านี้เป็นแหล่งที่มาของยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่ และยังคงเป็นแหล่งสำคัญของสารต้านการติดเชื้อใหม่ๆ ท่ามกลางปัญหาการดื้อยาที่เพิ่มขึ้น

Definition

สารประกอบต้านจุลชีพจากธรรมชาติเป็นสารทุติยภูมิเมแทบอไลต์ (secondary metabolites) หรือสารธรรมชาติอื่นๆ ที่ยับยั้งการเจริญเติบโตหรือฆ่าจุลินทรีย์โดยการรบกวนโครงสร้างหรือกระบวนการที่จำเป็นของจุลินทรีย์ และทำหน้าที่เป็นสารต้านการติดเชื้อหรือเป็นสารตั้งต้นสำหรับการพัฒนาสารต้านการติดเชื้อ

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงกลุ่มหลักของสารต้านจุลชีพที่ได้จากธรรมชาติ (ยาปฏิชีวนะจากจุลินทรีย์ สารประกอบฟีนอลิกและเทอร์พีนอยด์จากพืช น้ำมันหอมระเหย และอื่นๆ) กลไกการออกฤทธิ์หลักต่อเป้าหมายของจุลินทรีย์ การวัดฤทธิ์ต้านจุลชีพ และความเกี่ยวข้องกับการค้นหาสารออกฤทธิ์ต่อสิ่งมีชีวิตที่ดื้อยา บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและแนวทางการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกหรือการสั่งยา

Core questions

• ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติกลุ่มใดที่แสดงฤทธิ์ต้านจุลชีพ และต่อสิ่งมีชีวิตชนิดใดบ้าง?
• สารต้านจุลชีพจากธรรมชาติออกฤทธิ์ต่อเป้าหมายจุลินทรีย์ใดบ้าง?
• ฤทธิ์ต้านจุลชีพถูกวัดและกำหนดมาตรฐานอย่างไร?
• ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติจะช่วยแก้ไขปัญหาการดื้อยาต้านจุลชีพได้อย่างไร?

Key concepts

• ค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่ยับยั้งการเจริญเติบโต (MIC)
• ฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (Bactericidal) เทียบกับฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย (bacteriostatic)
• เป้าหมายผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์
• การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน (ไรโบโซม)
• น้ำมันหอมระเหยและเทอร์พีนอยด์
• สารประกอบฟีนอลิกและแทนนินจากพืช
• การดื้อยาต้านจุลชีพและสารตั้งต้นจากธรรมชาติ

Mechanisms

สารต้านจุลชีพจากธรรมชาติออกฤทธิ์ต่อโครงสร้างและกระบวนการที่จุลินทรีย์ต้องพึ่งพา: การทำลายผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ (เช่นเดียวกับเทอร์พีนอยด์และส่วนประกอบของน้ำมันหอมระเหยหลายชนิด) การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนที่ไรโบโซมของแบคทีเรีย (เป้าหมายของยาปฏิชีวนะจากจุลินทรีย์หลายชนิด) การรบกวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกหรือเมแทบอลิซึมของพลังงาน และการจับหรือตกตะกอนโปรตีน (เช่นเดียวกับแทนนินและสารประกอบฟีนอลิกอื่นๆ) ฤทธิ์จะถูกวัดปริมาณโดยการทดสอบความไว (susceptibility testing) เช่น ค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่ยับยั้งการเจริญเติบโต (minimum inhibitory concentration) และสารประกอบอาจมีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย (bacteriostatic) หรือฆ่าแบคทีเรีย (bactericidal)

Clinical relevance

ยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่ที่ใช้ในทางคลินิกมีต้นกำเนิดจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ และสาขาวิชานี้ยังคงมีการค้นหาสารออกฤทธิ์ต่อเชื้อโรคที่ดื้อยา ดังนั้นจึงเป็นหัวใจสำคัญของการศึกษาเภสัชวิทยาและเภสัชเวทเกี่ยวกับการต้านการติดเชื้อ บทความนี้อธิบายว่าสารต้านจุลชีพจากธรรมชาติออกฤทธิ์และมีลักษณะอย่างไร; เป็นแนวทางอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการเลือก การให้ยา หรือการสั่งยาต้านจุลชีพ

Evidence & guidelines

หลักฐานส่วนใหญ่เป็นข้อมูลพรีคลินิก: การทดสอบความไว (MIC/MBC) การศึกษาเกี่ยวกับกลไก และการคัดกรองสารสกัดและสารบริสุทธิ์ การใช้สารต้านจุลชีพจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติในทางคลินิกใดๆ จะต้องเป็นไปตามหลักการจัดการยาต้านจุลชีพมาตรฐานและการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล ซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความอ้างอิงนี้

History

ต้นกำเนิดตามธรรมชาติของสารต้านจุลชีพเป็นตัวอย่างจากการค้นพบเพนิซิลลินจากเชื้อรา และยาปฏิชีวนะจากแอคติโนมัยซีทในดินในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ซึ่งได้เปลี่ยนแปลงการรักษาการติดเชื้อ สารต้านจุลชีพที่ได้จากพืชมีประวัติศาสตร์ทางชาติพันธุ์วิทยาที่ยาวนานกว่า ซึ่งได้รับการทบทวนอย่างเป็นระบบในวรรณกรรมสมัยใหม่ และด้วยการแพร่กระจายของการดื้อยา ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติได้กลับมาเป็นแหล่งสำคัญอันดับต้นๆ สำหรับโครงสร้างสารต้านการติดเชื้อใหม่ๆ

Debates

สารต้านจุลชีพจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติสามารถช่วยเอาชนะการดื้อยาได้หรือไม่?

ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติมีโครงสร้างทางเคมีที่หลากหลายและบางครั้งก็มีเป้าหมายใหม่ๆ ที่อาจหลีกเลี่ยงกลไกการดื้อยาที่มีอยู่ได้ แต่การเปลี่ยนฤทธิ์ในหลอดทดลองให้เป็นสารที่มีประโยชน์และเลือกจำเพาะในทางคลินิกยังคงเป็นเรื่องยาก ทำให้การมีส่วนร่วมในทางปฏิบัติยังคงอยู่ภายใต้การถกเถียง

Key figures

• Marjorie M. Cowan
• Stephen Douthwaite
• David J. Newman
• Gordon M. Cragg

Seminal works

• cowan-1999
• poehlsgaard-douthwaite-2005

Frequently asked questions

สารประกอบต้านจุลชีพจากธรรมชาติมาจากไหน?

พวกมันถูกผลิตโดยสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น แบคทีเรียในดินและเชื้อรา (ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่) รวมถึงพืช ซึ่งสร้างสารประกอบฟีนอลิก เทอร์พีนอยด์ และส่วนประกอบของน้ำมันหอมระเหยที่มีฤทธิ์ต้านจุลชีพ

ทำไมนักวิจัยจึงกลับมาศึกษาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเพื่อหาสารต้านจุลชีพอีกครั้ง?

การดื้อยาต้านจุลชีพที่แพร่หลายได้ลดประสิทธิภาพของยาที่มีอยู่ และผลิตภัณฑ์ธรรมชาติให้โมเลกุลที่มีโครงสร้างหลากหลายและบางครั้งก็มีกลไกใหม่ๆ ที่อาจให้สารออกฤทธิ์ต่อสิ่งมีชีวิตที่ดื้อยาได้