Antibacterial activity of plant-derived product against avian pathogenic Escherichia coli isolated from laying hens with colibacillosis: Influence of resistance profiles, synergy assessment, and validation in complex biological matrices

पशुपालन की दुनिया में, बैक्टीरिया एक निरंतर खतरा हैं। जब ये सूक्ष्म हमलावर बीमारी का कारण बनते हैं, तो किसान अक्सर अपने झुंडों को बचाने के लिए एंटीबायोटिक्स की ओर मुड़ते हैं। हालांकि, इन दवाओं के अत्यधिक उपयोग ने एक बढ़ती समस्या को जन्म दिया है: बैक्टीरिया मुकाबला करना सीख रहे हैं, और उन दवाओं के प्रति प्रतिरोधी (रेसिस्टेंट) बन रहे हैं जो उन्हें मारने के लिए बनाई गई थीं। यह प्रतिरोध न केवल पशु स्वास्थ्य के लिए, बल्कि मानव स्वास्थ्य के लिए भी एक गंभीर चिंता का विषय है, क्योंकि प्रतिरोधी बैक्टीरिया खाद्य श्रृंखला के माध्यम से फैल सकते हैं। इसी कारण से, वैज्ञानिक संक्रमण को प्रबंधित करने के नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं जो पारंपरिक एंटीबायोटिक्स पर निर्भर नहीं हैं। एक आशाजनक मार्ग में प्रकृति में पाए जाने वाले यौगिकों का उपयोग शामिल है, जैसे कि दालचीनी, ऑरेगैनो और अनार जैसे पौधों से प्राप्त तेल और अर्क। इन प्राकृतिक पदार्थों के बारे में लंबे समय से ज्ञात है कि उनमें रोगाणुरोधी गुण होते हैं, लेकिन वास्तविक खेती की स्थितियों में विशिष्ट, कठिन से उपचार योग्य बैक्टीरिया के खिलाफ उनकी प्रभावशीलता को पूरी तरह से समझा नहीं गया है।

मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक वाणिज्यिक पादप-आधारित उत्पाद का परीक्षण करने के लिए हाथ बढ़ाया, जिसे एवियन पैथोजेनिक एस्चेरिचिया कोलाई (Escherichia coli), या APEC नामक एक विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया से लड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह बैक्टीरिया लेइंग हेन्स (अंडे देने वाली मुर्गियों) में कोलीबैसिलोसिस नामक बीमारी का कारण बनता है, जिससे अंडे के उत्पादन में भारी कमी और पक्षियों की मृत्यु दर बढ़ जाती है। वैज्ञानिक यह जानना चाहते थे कि क्या यह पादप-व्युत्पन्न मिश्रण उन बैक्टीरिया को मार सकता है जो बीमार मुर्गियों में पाए जाते हैं, भले ही उन बैक्टीरिया ने सामान्य एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लिया हो। वे यह भी देखना चाहते थे कि उत्पाद एक साफ प्रयोगशाला डिश के बजाय एक अव्यवस्थित, जटिल वातावरण में कैसा प्रदर्शन करता है, जो मुर्गी के गट (आंत) के समान हो। अंत में, उन्होंने यह भी जांचा कि क्या उत्पाद के विभिन्न घटक अकेले काम करने की तुलना में एक साथ मिलकर बेहतर काम करते हैं, यह देखने के लिए कि क्या कोई सहकारी प्रभाव मौजूद है जो उपचार को अधिक शक्तिशाली बना सके।

प्रयोग शुरू करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कोलीबैसिलोसिस से पीड़ित लेइंग हेन्स से रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया के सोलह अलग-अलग स्ट्रेन एकत्र किए। उन्होंने इन बैक्टीरिया का सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया ताकि उनके प्रतिरोध प्रोफाइल को समझा जा सके, और यह जांचा कि वे किन मानक एंटीबायोटिक्स के प्रति जीवित रह सकते हैं। उन्होंने पाया कि कई बैक्टीरिया वास्तव में कई सामान्य दवाओं के प्रति प्रतिरोधी थे, विशेष रूप से एमिनोग्लाइकोसाइड और टेट्रासाइक्लिन परिवारों के प्रति, जिनमें से कुछ स्ट्रेन तीन अलग-अलग वर्गों की एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोधी थे। इस विविधता के बावजूद, टीम ने एक सरल, नियंत्रित तरल कल्चर में इस वाणिज्यिक पादप उत्पाद का सभी सोलह स्ट्रेन के विरुद्ध परीक्षण किया। परिणाम सुसंगत थे: उत्पाद ने परीक्षण किए गए प्रत्येक बैक्टीरिया स्ट्रेन की वृद्धि को रोक दिया। बैक्टीरिया को रोकने के लिए आवश्यक उत्पाद की मात्रा प्रतिरोधी स्ट्रेन के लिए उतनी ही थी जितनी कि एक मानक, गैर-प्रतिरोधी प्रयोगशाला स्ट्रेन के लिए थी। इससे यह संकेत मिला कि एंटीबायोटिक के प्रति बैक्टीरिया की प्रतिरोध क्षमता ने इस पादप-आधारित उपचार के प्रति उनके प्रतिरोध में मदद नहीं की।

शोधकर्ताओं ने एक अधिक वास्तविक सेटिंग में उत्पाद की प्रभावशीलता देखने के लिए अपने प्रयोग को एक कदम आगे बढ़ाया। उन्होंने लेइंग हेन के सीकम (cecum) के वास्तविक अंशों का उपयोग करके एक जटिल जैविक मैट्रिक्स बनाया, जो विविध सूक्ष्मजीवों से भरा होता है। उन्होंने बैक्टीरिया और पादप उत्पाद को इसमें मिला दिया ताकि एक जीवित पक्षी के भीतर होने वाली स्थिति का अनुकरण किया जा सके। इस भीड़भाड़ वाले, जटिल वातावरण में, उत्पाद थोड़ा कम प्रभावी था, जिसे बैक्टीरिया को रोकने के लिए स्वच्छ तरल कल्चर की तुलना में उच्च सांद्रता की आवश्यकता थी। हालांकि, यह सभी परीक्षण किए गए स्ट्रेन के खिलाफ प्रभावी बना रहा। प्रदर्शन में यह मामूली गिरावट संभवतः इसलिए हुई क्योंकि सीकल सामग्री के वसा और प्रोटीन ने पादप यौगिकों के साथ परस्पर क्रिया की, जिससे वे बैक्टीरिया पर हमला करने के लिए थोड़े कम उपलब्ध हो गए, लेकिन उत्पाद फिर भी काम कर गया।

यह समझने के लिए कि मिश्रण के कौन से हिस्से मुख्य भूमिका निभा रहे हैं, टीम ने व्यक्तिगत घटकों का अलग-अलग परीक्षण किया। मुख्य घटकों में दालचीनी, ऑरेगैनो और लौंग के आवश्यक तेलों के साथ अनार का अर्क शामिल था। जब इनका अकेले परीक्षण किया गया, तो दालचीनी और ऑरेगैनो के तेल सबसे शक्तिशाली थे, जिन्होंने लौंग के तेल या अनार के अर्क की तुलना में कम सांद्रता पर बैक्टीरिया की वृद्धि को रोका। शोधकर्ताओं ने इन सामग्रियों को जोड़ों में मिलाकर यह देखा कि क्या वे एक-दूसरे की शक्ति को बढ़ाते हैं। उन्होंने पाया कि हालांकि संयोजनों ने कोई नाटकीय "सुपर-पावर" प्रभाव पैदा नहीं किया जहाँ संपूर्ण भाग अपने हिस्सों के योग से बहुत अधिक हो जाए, लेकिन उन्होंने एक-दूसरे के प्रभाव को कम भी नहीं किया। कुछ मिश्रणों ने, विशेष रूप से दालचीनी और अनार के संयोजन ने, एक मामूली सहकारी प्रभाव दिखाया, लेकिन कुल मिलाकर, सामग्रियां सहक्रियात्मक (synergistic) होने के बजाय स्वतंत्र रूप से काम करती हैं।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि यह पादप-व्युत्पन्न उत्पाद लेइंग हेन्स में एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के प्रबंधन के लिए एक व्यवहार्य विकल्प है। यह पारंपरिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध के बावजूद बैक्टीरिया के एक विस्तृत प्रकार के खिलाफ लगातार प्रभावी रहा, और पक्षी के गट के जटिल वातावरण में भी अपनी सक्रियता बनाए रखी। हालांकि पक्षियों के गट सामग्री की उपस्थिति में उत्पाद की क्षमता थोड़ी कम हो गई, लेकिन यह प्रभावी बना रहा। शोध सुझाव देता है कि इसका मजबूत प्रदर्शन मुख्य रूप से दालचीनी और ऑरेगैनो के तेलों से आता है, जो जीवाणुरोधी गतिविधि के प्राथमिक चालक प्रतीत होते हैं। हालांकि अध्ययन में सामग्रियों के बीच कोई जादुई तालमेल नहीं मिला, लेकिन इसने पुष्टि की कि यह फॉर्मूलेशन मजबूत है और बैक्टीरिया के प्रतिरोध तंत्र द्वारा आसानी से पराजित नहीं होता है। लेखक नोट करते हैं कि हालांकि ये प्रयोगशाला परिणाम उत्साहजनक हैं, अगला कदम यह पुष्टि करने के लिए उत्पाद का जीवित मुर्गियों पर परीक्षण करना है कि क्या यह पक्षियों या अंडों की गुणवत्ता को नुकसान पहुँचाए बिना बीमारी को रोक सकता है और अंडा उत्पादन में सुधार कर सकता है।