Synergické interakce rostlinných silic proti patogenním mikroorganismům

Bc. Karolína Minaříková

Master's thesis

Synergistic interactions of plant essential oils against patogenic microorganisms

Abstract:

Antibiotická rezistence je rostoucí globální problém, kdy mnoho bakteriálních kmenů nabývá odolnosti proti konvenčním antibiotikům. Jedním z běžných řešení je aplikace synergicky působících kombinací. Silice obsahující bioaktivní složky, jako jsou terpeny, aldehydy a fenoly s antimikrobiálními vlastnostmi, se nabízejí jako nadějná alternativa. Synergie mezi různými složkami silic nebo jejich kombinace s jinými antimikrobiálními látkami by se mohly stát novým účinným nástrojem v boji proti patogenním mikroorganismům. Silice mají potenciál například v potravinářství či zdravotnictví, kde je rezistence na antibiotika zvláště akutní problém. Diplomová práce byla zaměřena na ověření antimikrobiálních synergických interakcí vybraných rostlinných látek (eugenol, karvakrol, linalool tymol, α-terpineol) proti vybraným mikroorganismům (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa a Klebsiella pneumoniae). Pomocí bujónové mikrodiluční metody byly stanoveny minimální inhibiční koncentrace (MIC) jednotlivých silic samostatně i v kombinacích proti všem vybraným bakteriím. Synergické interakce pak byly vyhodnoceny na základě těchto MIC podle hodnot součtů tzv. frakčních inhibičních koncentrací (FICI). Synergická interakce byla zjištěna u kombinací tymol/karvakrol proti Enterococcus faecalis s FICI 0,5; α-terpineol/tymol proti Escherichia coli (FICI = 0,38); a u karvakrolu s eugenolem proti P. aeruginosa (FICI = 0,281). Dále byla pozorována slabší synergie u kombinace linaloolu s tymolem proti K. pneumoniae (FICI = 0,5) a 13 různých kombinací s aditivním účinkem. Tato práce rozšiřuje nové možnosti využití synergických kombinací rostlinných silic, které poskytují efektivnější obranu proti široké škále patogenů. Tyto unikátní kombinace přírodních složek mohou inspirovat vývoj nových přístupů v lékařství a potravinářství.

Abstract:

Antibiotic resistance is a growing global issue, with many bacterial strains developing resistance to conventional antibiotics. One common solution is the application of synergistically acting combinations. Essential oils containing bioactive components, such as terpenes, aldehydes, and phenols with antimicrobial properties, are emerging as a promising alternative. The synergy between different components of essential oils or their combinations with other antimicrobial substances could become a new effective tool in the fight against pathogenic microorganisms. Essential oils have potential in areas such as food processing and healthcare, where antibiotic resistance is particularly acute. The thesis was focused on verifying the antimicrobial synergistic interactions of selected plant substances (eugenol, carvacrol, linalool, thymol, α-terpineol) against selected microorganisms (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, and Klebsiella pneumoniae). Using the broth microdilution method, the minimum inhibitory concentrations (MICs) of individual oils alone and in combinations against all selected bacteria were determined. Synergistic interactions were then assessed based on these MICs using the fractional inhibitory concentration index (FICI) values. Synergistic interaction was found in combinations of thymol/carvacrol against Enterococcus faecalis with a FICI of 0.5; α-terpineol/thymol against Escherichia coli (FICI = 0.38); and carvacrol with eugenol against P. aeruginosa (FICI = 0.281). Weaker synergy was also observed in the combination of linalool with thymol against K. pneumoniae (FICI = 0.5) and 13 different combinations with additive effects. This work expands new possibilities for the use of synergistic combinations of plant essential oils, which provide a more effective defense against a wide range of pathogens. These unique combinations of natural ingredients may inspire the development of new approaches in medicine and the food industry.

Keywords

inhibiční účinek, silice, rezistence, fytoterapie, antimikrobiální látky

Keywords

phytotherapy, inhibitory effect, essential oils, resistance, antimicrobials

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Pavel Nový, Ph.D.
• Reader: Johana Rondevaldová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition