Titelaufnahme

Titel
Evaluation der Fähigkeit eines Potentiats die antibakterielle Aktivität von Antibiotika gegen resistente Keime zu verstärken oder wiederherzustellen
Weitere Titel
Evaluation of the ability of a potentiate to boost antimicrobial activity of antibiotics against pathogens
VerfasserPrimmer, Vanessa
GutachterSeper, Helena
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuni 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Resistenz / Potentiate / Phenylessigsäure / Dihydroxybenzaldehyde / Antibakteriell
Schlagwörter (EN)Resistance / Potentiates / Phenylacetic acid / Dihydroxybenzaldehydes / Antimicrobial
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Hintergrund: Die zunehmende Inzidenz resistenter und multiresistenter Keime gegen herkömmlicher Therapien und Antibiotika stellt eine große Herausforderung für unser Gesundheitswesen dar. Deswegen ist die Entwicklung neuer Antibiotika essentiell. Diese Arbeit beschäftigt sich mit synergistischen Effekten sogenannter "Potentiates" und deren Evaluierung durch ein Panel von 51 Bakterien. Potentiates sind Stoffe, die die Wirkung von Antibiotika gegen resistente Keime wieder herstellen oder sie generell steigern können. Das Ziel ist herauszufinden, ob sie ein weites Spektrum von Bakterien beeinflussen können und des Weiteren ob sie als Therapeutikum eingesetzt werden könnten.

Methode: Eine Liste von 56 Keimen wurde aus human und veterinär relevanten Keimen aus der Stammsammlung des Instituts für Milchhygiene (Veterinärmedizinische Universität Wien) ausgewählt und unter dem Gesichtspunkt ein breites Spektrum abzudecken zusammengestellt. Mittels Sanger Sequenzierung wurde die Spezies der einzelnen Bakterien überprüft. Ein automatisierter Pipettier-Roboter wurde eingesetzt, um ein Potentiate, Phenylessigsäure, auf seine Wirkung in Verbindung mit antimikrobiellen phenolischen Verbindungen, fünf ausgewählten Konformeren des Dihydroxybenzaldehyds, zu testen. Auf der automatisierten Plattform wurde eine Methode etabliert, die einen Durchsatz von 53 Einzelexperimenten pro Minute erlaubt. Das Wachstumsverhalten der 51 Bakterien wurde bei 30°C und in tryptisch verdautem Soja Pepton broth evaluiert. Das Startinokulum der Bakterien wurde angepasst und individuell für den Versuch verdünnt. Die Inkubation und Wachstumsmessung wurde in einem automatisierten Messsystem für mindestens 22 Stunden durchgeführt, das bis zu 4032 Einzelexperimente pro Durchlauf messen kann. Das Wachstum wurde über die Trübung, Absorption bei 600 nm, ermittelt. Die resultierenden Wachstumskurven wurden erstellt und kurvenspezifische Parameter wie die Lag Phase (λ) und die Steigung am Wendepunkt der Wachstumsfunktion (µ) wurden für die Interpretation der Ergebnisse herangezogen.

Ergebnisse: 16S rRNA Sequenzierung der 51 Stämme ergab, dass 72,9% der getesteten Stämme korrekt abgelegt waren, 12,5% der untersuchten Stämme konnten nicht sequenziert werden, 4,2% ergaben eine falsche Spezies zum richtigen Genus und 4,2% konnte keine Spezies zugeordnet werden.

Kombinatorische Effekte können synergistisch oder additiv sein. Sie können aber auch gar keinen Effekt aufweisen. Phenylessigsäure in Kombination mit 2,3 Dihydroxybenzaldehyd ergab zu 16% einen synergistischen, zu 28% einen additiven und zu 46% keinen Effekt. Die Kombination mit 2,4 Dihydroxybenzaldehyd ergab zu 4% einen synergistischen, zu 20% einen additiven und zu 66% keinen Effekt. Die Kombination mit 2,5 Dihydroxybenzaldehyd ergab zu 2% einen synergistischen, zu 4% einen additiven und zu 84% keinen Effekt. Die Kombination mit 3,4 Dihydroxybenzaldehyd ergab zu 10% einen additiven und zu 80% keinen Effekt. Die Kombination mit 3,5 Dihydroxybenzaldehyd ergab zu 4% einen additiven und zu 86% keinen Effekt. 10% der Bakterien zeigten kein Wachstum.

Konklusion: Wir konnten herausfinden, dass drei der fünf Komponenten einen synergistischen Effekt in der Kombination mit Phenylessigsäure aufweisen. In Zukunft könnte dies eine Chance sein, dass dieses Potentiate zusammen mit einem Antibiotikum genutzt werden können.

Zusammenfassung (Englisch)

Background: The incidence of resistant and multi-resistant bacteria against commercially available antimicrobial drugs is annually increasing, which poses a big challenge for our public healthcare system. Thus, the development of novel antibiotics or alternatives is very important. This thesis deals with synergistic effects of novel potentiates and their evaluation with a panel of 51 bacteria to find out whether they are able to influence a wide range of microbial species and thus are suited as therapeutics. Potentiates are compounds which can rebuild the antimicrobial activity of antibiotics against resistant pathogens or generally boost their activity.

Methods: A set of 56 pathogenic microorganisms derived from veterinary or human source was established from the strain collection of the institute of milkhygiene and milktechnology. Strains were chosen in respect of high diversity. The chosen microorganisms were controlled by sequencing (Sanger). Using an automated pipetting platform the potentiate phenylacetic acid was used tested for its ability to increase the antimicrobial activity of five chosen conformers of dihydroxybenzaldehyde. A method was designed and programmed which is able to prepare up to 53 experiments per minute. Growth characteristics of the bacteria were evaluated in the assay media (tryptic soy broth) and the start inoculum was set accordingly. The incubation of the bacteria challenged for at least 22 hours with the antimicrobial compounds and the potentiate was performed in an automated system able to measure up to 4032 experiments per run. Growth was calculated from the grade of turbidity measured at 600 nm in a multiplate reader. The resulting growth curves were used to evaluate the lag phase (λ) and the inflection point (µ) of the function.

Results: The 16S rRNA sequencing of the 56 strains showed that 72.9% of the strains were filed correctly, 12,5% could not be sequenced, 4,2% showed incorrect strains in the correct genus and 4,2% showed no sequence correlation. In the course of the work 1836 growth curves were measured.

Effects of combining Phenylacetic acid with the small phenolic compounds can be synergistic, additive or no effect. PAA in combination with 2,3 dihydroxybenzaldehyde: 16% showed a synergistic effect, 28% an additive effect and 46% no effect. PAA in combination with 2,4 dihydroxybenzaldehyde: 4% showed a synergistic effect, 20% an additive effect and 66% no effect. PAA in combination with 2,5 dihydroxybenzaldehyde: 2% showed a synergistic effect, 4% an additive effect and 84% no effect. PAA in combination with 3,4 dihydroxybenzaldehyde: 10% showed an additive effect and 80% no effect. PAA in combination with 3,5 dihydroxybenzaldehyde: 4% showed an additive effect and 86% no effect. 10% of each combination did not show growth.

Conclusion: We could show that three out of five compounds show synergistic activity when combined with phenylacetic acid. In future, this could be a chance to use this potentiate together with a commercially available antibiotic.