Efeito antibacteriano sinérgico e aditivo de óleo essencial de orégano combinado a nanopartículas de prata biológicas

• Main Author: Sara Scandorieiro
• Other Authors: Renata Katsuko Takayama Kobayashi .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Microbiologia. 2016
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000205213

Resistência bacteriana aos antimicrobianos convencionais é um sério problema clínico e de saúde pública, que desafia as decisões terapêuticas. Portanto, são extremamente necessários a pesquisa e o desenvolvimento de novos antimicrobianos com potencial para combater bactérias multirresistentes. Compostos derivados de plantas, animais ou microrganismos, substâncias em nanoescala e combinação de antimicrobianos têm sido propostos como alternativas antimicrobianas. Estudos têm mostrado que o óleo essencial de orégano (OEO) e nanopartículas (NPs) de prata apresentam potente ação antimicrobiana; no entanto, as características organolépticas marcantes deste óleo e a evolução de resistência a NPs de prata limitam suas aplicações. Com o objetivo de minimizar os fatores de limitação já descritos, esta pesquisa avaliou o efeito antibacteriano do OEO combinado a NPs de prata produzidas por Fusarium oxysporum (bio-AgNP) contra bactérias Gram positivas e negativas, incluindo cepas multirresistentes. OEO e bio-AgNP foram bactericidas para todas as cepas testadas, e as faixas de concentração inibitória mínima (CIM) foram de 0,298 − 1,193 mg/mL (0,03 − 0,12%, v/v) (OEO) e 62,5 − 250 µM (bio-AgNP). As curvas de crescimento e morte bacterianas monstraram que o OEO elimina a população em 0,17 h (10 min) e bio-AgNP em 4 h para Gram negativa e 24 h para Gram positiva. A combinação dos dois compostos resultou em efeito antibacteriano sinérgico e aditivo, reduzindo significativamente os valores de CIM de ambos compostos em comparação aos tratamentos com os antimicrobianos sozinhos. A interação entre OEO e bio-AgNP também apresentou tempo de ação reduzido quando comparado ao uso de bio-AgNP individualmente; sendo pelo menos 0,33 h (20 min) ou 7 h, para Gram negativa e positiva respectivamente. A análise da morfologia por microscopia eletrônica de varredura revelou que as células de Staphylococcus aureus que receberam os três tratamentos (OEO, bio-AgNP e combinação de ambos) apresentaram alterações morfológicas similares caracterizadas como protusões na superfície celular, e que não estavam presentes no controle bacteriano não tratado. Os tratamentos levaram à redução da densidade celular bacteriana e reduziram a quantidade de matriz exopolissacarídica comparada ao controle. Tanto o OEO como bio-AgNP apresentaram baixa atividade hemolítica, especialmente nas CIMs. O ensaio de MTT indicou que os dois agentes antimicrobianos afetaram células HEp-2. Este estudo descreve, pela primeira vez, interação sinérgica e aditiva entre OEO e bio-AgNP contra bactérias multirresistentes, como S. aureus resistente à meticilina (MRSA) e cepas produtoras de betalactamase de espectro extendido (ESBL) e carbapenemase como Escherichia coli e Acinetobacter baumannii, respectivamente. Esses resultados indicam que esta combinação pode ser uma estratégia alternativa para o controle de infecções com pouca ou nenhuma opção de tratamento, além de minimizar a seleção de cepas resistentes e ter potencial para ser aplicado em indústrias e ambientes clínicos e/ou hospitalares. === Bacterial resistance to conventional antibiotics is a clinical and public health problem and have defied therapeutic decisions. Therefore, it is crucial the research and development of new drugs for controlling emergence of antibiotic-resistant strains and for killing such microorganisms. Compounds derived from plants, animals or microorganisms, nanodrugs and antimicrobial combination have been proposed as alternative antimicrobials. Studies have shown that oregano essential oil and silver nanoparticles have potent antimicrobial action; however, the stronger organoleptic characteristics of the oil and the development of resistance to these metal nanoparticles limit their applications. This research evaluated the antibacterial effect of oregano essential oil (OEO) combined with silver nanoparticles produced by Fusarium oxysporum (bio-AgNP), against Gram positive and negative bacteria, including multidrug-resistant strains. OEO and bio-AgNP showed bactericidal effect against all tested strain, with minimum inhibitory concentration (MIC) ranged from 0.298 to 1.193 mg/mL (0.03 − 0.12%, v/v) (OEO) and from 62.5 to 250 µM (bio-AgNP). Time-kill curves showed that oregano oil eliminated bacterial population at 0.17 h (10 min) of treatment and bio-AgNP at 4 h and 24 h for Gram negative and Gram positive respectively. The combination of both compounds resulted in synergistic or additive, significantly reducing the MIC values of them when compared to antimicrobials used alone; besides reduced time of action compared to bio-AgNP individually, 7 h for Gram positive and 0.33 h (20 min) for Gram negative. Analysis by scanning electron microscopy revealed that Staphylococcus aureus cells exposed to three different treatments (OEO, bio-AgNP and combination of both) had similar morphological changes which appear as protrusions on the cell surfaces and were not present on untreated bacterial control. Individual and combination treatments led to reduction of bacterial cell density and decreased exopolysaccharides matrix compared to the control. OEO and bio-AgNP showed low hemolytic activity, especially at MIC values. MTT assay indicated that the two antimicrobial agents affect HEp-2 cells. This study describes for the first time the synergistic and additive interactions between OEO and bio-AgNP against multidrug-resistant bacteria, as methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains and extended spectrum betalactamases (ESBL) and carbapenemases-producing Escherichia coli and Acinetobacter baumannii, respectively. These results indicate that this combination can be an alternative strategy in infection control with few or no treatment option, minimizing selection of resistant strains, and has potential for application in industrial and clinical or hospital environments.