Plant extracts and their constituents as alternatives to antibiotic treatment of diarrhea in tropical regions

Tomáš Kudera

Bachelor's thesis

Rostlinné extrakty a jejich obsahové látky jako alternativa antibiotické léčby průjmových onemocnění v tropických oblastech

Abstract:

V rámci této práce byla zkoumána antimikrobiální aktivita dvanácti rostlinných látek a čtyřech ethanolových extraktů získaných z různých rostlinnýhch druhů. Všechny tyto rostlinné komponenty byly vybrány na základě získaných informací z předešlých studií prokazujících jejich animikrobiální aktivitu. In vitro antimikrobiální aktivita byla stanovena pomocí bujónové mikroduliční metody. Jak u rostlinných látek tak i u ethanolových extraktů byla antimikrobiální aktivita testována proti vybraným bakteriím obecně způsobujícím průjmová onemocnění. Dvě z nich byli zástupci Gram positivních druhů (Enterococcus faecalis ATCC 29212, Listeria monocytogenes ATCC 7644) a zbývající dvě zástupci Gram negativních (Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enteritca ATCC 13076). Minimální inhibiční koncentrace byly získány na základě spektrofotometrického stanovení růstu testovaných mikroorganismů. Ze všech dvanácti testovaných látek, šest látek prokázalo antimikrobiální aktivitu přinejmenším na jednom ze čtyř bakterií. Absolutně nejvyšší antimikrobiální aktivitu prokázal zinc pyrithion s MIC hodnotamy 4 mikrogram/mL u všech čtyřech bakteríí. Sanguinarine prokázal také vysokou antimikrobiální aktivitu s MIC hodnotamy v rozsahu 16 až 32 mikrogram/mL, sensitivita byla prokázana převážně u Gram positivních bakterií. Všechny ethanolové extrakty s vyjímkou extraktu ze santalového dřeva prokazující pouze mírnou antimikrobiální aktivitu (256-512 mikrogram/mL) neprokázaly výrazný inhibiční efekt ani u jedné ze čtyř bakteríí způsobujích průjem. Výsledky vyžadují další výzkum, zejména provest podrobnější toxikologické studie u dvou látek (zinc pyrithionu a sanguinarinu) prokazujícíh nejvyšší antimikrobiální aktivitu. Tyto studie by měly především prověřit zdravotní nezávanost těchto látek při jejich vnitřním použití a tím dále přispět k rozvahám zabývajícími se jejich použití při alternativní antimikrobiální léčbě.

Abstract:

In vitro antimicrobial activity of 12 plant-derived compounds and four ethanol extracts obtained from various plant species that were both selected based on the previous studies showing their potential antimicrobial effect was determined by the broth microdilution method. The antimicrobial activity of both, plant-derived compound as well as ethanol extracts against two Gram-positive (Enterococcus faecalis ATCC 29212, Listeria monocytogenes ATCC 7644) and two Gram-negative (Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enteritca ATCC 13076) diarrhoea-causing pathogens was determined. The minimum inhibitory concentrations were obtained by measurement of bacterial growth. Six of all 12 compounds showed some antimicrobial activity at least against one of four bacteria. Zinc pyrithion showed the absolutely strongest antimicrobial activity with MICs 4 mikrogram/mL for all tested bacteria. Against closely following sanguinarine with MIC values ranging from 16 to 32 mikrogram/mL, Gram-positive bacteria have been shown to be more sensitive. With exception of ethanol extract from hardwood of Santalum album, which produced moderate antibacterial effect against both Gram-negative bacteria with MICs range (256-512 mikrogram/mL), none of the plants tested exhibited significant growth-inhibitory effect against diarrhoea causing microorganisms in this study. These results call for further investigations, especially to perform more detailed toxicological studies for two compounds (zinc pyrithion and sanguinarine) showing the strongest antimicrobial activity to examine their safety for internal use, and thus to consider the potential possibility of their administration as the alternative antimicrobial drugs.

Keywords

antimikrobiální, průjem, rostlinné extrakty, rostlinné látky, tropický

Keywords

diarrhea, antimicrobial, tropical, plant-derived compounds, plant extracts

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ladislav Kokoška, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Tropical AgriSciences

Bachelor programme / field:
Agricultural Specialization / Agriculture in Tropics and Subtropics