Antimicrobial activity of thyme oil, oregano oil, thymol and carvacrol against sensitive and resistant microbial isolates from dogs with otitis externa

Vet Dermatol. 2019 Dec;30(6):524-e159. doi: 10.1111/vde.12794. Epub 2019 Sep 30.

Abstract

Background: Multidrug-resistant pathogens present a major global challenge in antimicrobial therapy and frequently complicate otitis externa in dogs.

Hypothesis/objectives: In vitro efficacy of oregano oil, thyme oil and their main phenolic constituents against bacterial and fungal isolates associated with canine otitis externa were investigated. It was hypothesized that the main phenolic components would have greater antimicrobial activity compared to the relative essential oil.

Methods and materials: Antimicrobial susceptibility testing was performed using broth microdilution with spot-plating technique to determine minimum inhibitory and bactericidal/fungicidal concentrations (MICs, MBCs and MFCs). A time-kill kinetics assay was performed to confirm the bactericidal and fungicidal activity of the oils and their phenolic constituents. One hundred bacterial and fungal isolates, including meticillin-susceptible Staphylococcus pseudintermedius (n = 10), meticillin-resistant S. pseudintermedius (n = 10), β-haemolytic Streptococcus spp. (n = 20), Pseudomonas aeruginosa (n = 20; including 10 isolates resistant to one or two antimicrobials), Proteus mirabilis (n = 20) and Malassezia pachydermatis (n = 20) from dogs with otitis externa were used.

Results: Oregano oil, thyme oil, carvacrol and thymol exhibited antibacterial activity against all bacterial and fungal isolates tested. MIC90 values ranged from 0.015 to 0.03% (146-292 μg/mL) for the Gram-positive bacteria and P. mirabilis. For P. aeruginosa and M. pachydermatis, MIC90 values ranged from 0.09 to 0.25% (800-2,292 μg/mL).

Conclusions and clinical significance: Oregano oil, thyme oil, carvacrol and thymol showed good in vitro bactericidal and fungicidal activity against 100 isolates from dogs with otitis externa, including some highly drug-resistant isolates. These essential oils and their main phenolic constituents have the potential to be further investigated in vivo for the treatment of canine otitis externa.

Contexte: Les pathogènes multirésistants représentent un défi majeur pour la thérapeutique antimicrobienne et compliquent fréquemment les otites externes canines. HYPOTHÈSES/OBJECTIFS: Nous avons étudiés l'efficacité in vitro de l'huile d'origan, de l'huile de thym et de leurs principaux composés phénoliques, contre les souches bactériennes et fongiques associées aux otites externes canines. Il est supposé que les composés phénoliques principaux auraient une meilleure activité antimicrobienne en comparaison avec les huiles essentielles. MATÉRIELS ET MÉTHODES: La sensibilité antimicrobienne a été testée par microdilution sur plaque pour déterminer la concentration minimale inhibitrice et les concentrations bactéricides/fongicides (MICs, MBCs et MFCs). Un test cinétique temps dépendant a été réalisé pour confirmer l'activité antifongique et bactéricide des huiles et de leurs constituants phénoliques. Cent souches bactériennes et fongiques ont été utilisées, comprenant Staphylococcus pseudintermedius sensible à la méticiline (n = 10), S. pseudintermedius résistante à la méticiline (n = 10), Streptococcus spp. β-hémolytique (n = 20), Pseudomonas aeruginosa (n = 20; comprenant 10 souches résistantes à un ou deux antimicrobiens), Proteus mirabilis (n = 20) et Malassezia pachydermatis (n = 20) de chiens avec otite externe. RÉSULTATS: L'huile d'origan, l'huile de thym, le carvacrol et le thymol ont montré une activité antibactérienne contre toutes les souches bactériennes et fongiques testées. Les valeurs de MIC90 allant de 0.015 à 0.03% (146-292 μg/mL) pour la bactérie Gram-positive et P. mirabilis. Pour P. aeruginosa et M. pachydermatis, les valeurs de MIC90 allaient de 0.09 à 0.25% (800-2,292 μg/mL).

Conclusions et importance clinique: L'huile d'origan, de thym, le carvacrol et le thymol ont montré une bonne activité bactéricide et fongicide contre 100 souches de chiens avec otite externe, comprenant des souches hautement résistantes. Ces huiles essentielles et leurs constituants phénoliques principaux ont le potentiel d’être étudiés in vivo pour le traitement des otites externes canines.

INTRODUCCIÓN: los patógenos resistentes a múltiples fármacos presentan un reto global importante en la terapia antimicrobiana y con frecuencia complican la otitis externa en perros. HIPÓTESIS/OBJETIVOS: Se investigó la eficacia in vitro del aceite de orégano, el aceite de tomillo y sus principales componentes fenólicos contra los aislados bacterianos y fúngicos asociados con la otitis externa canina. Se planteó la hipótesis de que los principales componentes fenólicos tendrían una mayor actividad antimicrobiana en comparación con el aceite esencial relativo. MÉTODOS Y MATERIALES: las pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos se realizaron mediante microdilución en caldo con técnica de cultivo puntual para determinar las concentraciones mínimas inhibitorias y bactericidas/fungicidas (MIC, MBC y MFC). Se realizó un ensayo de cinética de tiempo de destrucción para confirmar la actividad bactericida y fungicida de los aceites y sus componentes fenólicos. Cien aislados bacterianos y fúngicos, incluyendo Staphylococcus pseudintermedius susceptible a meticilina (n = 10), S. pseudintermedius resistente a meticilina (n = 10), Streptococcus sp. β-hemolítico (n = 20), Pseudomonas aeruginosa (n = 20; incluidos 10 aislamientos resistentes a uno o dos antimicrobianos), Proteus mirabilis (n = 20) y Malassezia pachydermatis (n = 20) de perros con otitis externa. RESULTADOS: el aceite de orégano, el aceite de tomillo, el carvacrol y el timol exhibieron actividad antibacteriana contra todos los aislamientos bacterianos y fúngicos probados. Los valores de MIC90 variaron de 0,015 a 0,03% (146-292 μg/mL) para las bacterias Gram-positivas y P. mirabilis. Para P. aeruginosa y M. pachydermatis, los valores de MIC90 variaron de 0,09 a 0,25% (800-2,292 μg/mL). CONCLUSIONES E IMPORTANCIA CLÍNICA: el aceite de orégano, el aceite de tomillo, el carvacrol y el timol mostraron una buena actividad bactericida y fungicida in vitro frente a 100 aislados de perros con otitis externa, incluidos algunos aislados altamente resistentes a los fármacos. Estos aceites esenciales y sus principales componentes fenólicos tienen el potencial de ser investigados in vivo para el tratamiento de la otitis externa canina.

Hintergrund: Multiresistente Pathogene stellen eine große globale Herausforderung bei der antimikrobiellen Therapie dar und verkomplizieren häufig eine Otitis externa von Hunden.

Hypothese/ziele: Die in vitro Wirksamkeit von Oreganoöl, Thymianöl und ihrer hauptsächlichen phenolischen Bestandteile gegen bakterielle und mykologische Isolate, die mit einer Otitis externa im Zusammenhang stehen, wurden untersucht. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die hauptsächlichen Phenol-Komponenten eine größere antimikrobielle Aktivität im Vergleich zu den relativen essentiellen Ölen haben.

Methoden und materialien: Es wurden Hemmstoffnachweise mittels Mikrodilutionsbouillon mit einer Spot- Plating Technik durchgeführt, um eine minimale Hemmstoffkonzentration und bakterielle/fungizide Konzentrationen (MICs, MBCs und MFCs) zu bestimmen. Ein Time-Kill Kinetik Assay wurde durchgeführt, um bakterizide und fungizide Aktivitäten der Öle und ihrer phenolischen Bestandteile zu bestätigen. Es wurden einhundert bakterielle und mykologische Isolate, inklusive Methicillin-empfindlichem Staphylococcus pseudintermedius (n = 10), Methicillin-resistentem S. pseudintermedius (n = 10), β-hämolytischem Streptococcus spp. (n = 20), Pseudomonas aeruginosa (n = 20; inklusive 10 Isolaten, die resistent zu einem oder zwei antimikrobiellen Wirkstoffen waren), Proteus mirabilis (n = 20) und Malassezia pachydermatis (n = 20) von Hunden mit einer Otitis externa verwendet.

Ergebnisse: Oreganoöl, Thymianöl, Carvacrol und Thymol zeigten eine antibakterielle Aktivität gegenüber allen getesteten bakteriellen und mykologischen Isolaten. MIC90 Werte reichten von 0,015 bis 0,03% (146-292 μg/mL) für Gram-positive Bakterien und P. mirabilis. Für P. aeruginosa und M. pachydermatis lagen die MIC90 Werte zwischen 0,09 und 0,25% (800-2,292 μg/mL).

Schlussfolgerungen und klinische bedeutung: Oreganoöl, Thymianöl, Carvacrol und Thymol zeigten eine gute in vitro bakterizide und fungizide Aktivität gegenüber 100 Isolaten von Hunden mit Otitis externa, wobei einige hochresistente Isolate dabei waren. Diese essentiellen Öle und ihre hauptsächlichen phenolischen Bestandteile haben das Potential in vivo für die Therapie einer Otitis externa des Hundes weiter untersucht zu werden.

背景: 多剤耐性病原体は、抗菌薬治療における世界的な主要課題であり、犬外耳炎をしばしば複雑化する。 仮説/目的: 本研究の目的は、犬の外耳炎に関連する細菌および真菌分離株に対するオレガノ油、タイム油、およびそれらの主要フェノール成分のin vitroにおける有効性を調査することであった。主要なフェノール成分は、関連精油と比較してより高い抗菌活性を持つと仮定した。 材料と方法: 最小発育阻止濃度および殺菌/殺真菌濃度(MIC、MBC、MFC)決定に対し、spot-plating技術による微量液体希釈法を用いて薬剤感受性試験を実施した。オイルおよびそのフェノール成分の殺菌および殺真菌活性の証明に、time-kill kinetics assayを実施した。外耳炎を有する犬から採材したメチシリン感受性Staphylococcus pseudintermedius(n = 10)、メチシリン耐性S. pseudintermedius(n = 10)、β溶血性連鎖球菌(n = 20)、緑膿菌(n = 20; 1つまたは2つの抗菌薬に耐性を持つ10の分離株を含む)、Proteus mirabilis(n = 20)、およびMalassezia pachydermatis(n = 20)を含む100の細菌および真菌分離株を本研究に供した。 結果: オレガノ油、タイム油、カルバクロールおよびチモールは、試験したすべての細菌および真菌分離株に対し抗菌活性を示した。 MIC90 値は、グラム陽性菌およびP. mirabilisの0.015〜0.03%(146〜292μg/ mL)の範囲にわたった。 緑膿菌およびM. pachydermatisの場合、MIC90 値は0.09〜0.25%(800〜2,292μg/ mL)の範囲に及んだ。 結論と臨床的重要性: オレガノ油、タイム油、カルバクロールおよびチモールは、外耳炎を有する犬から採材された100の分離株(いくつかの高度な薬剤耐性分離株を含む)に対し、in vitroにおいて良好な殺菌および殺菌活性を示した。これらの精油とその主要なフェノール成分は、犬外耳炎治療のに対し、in vivoでさらに調査される可能性を持っている。.

背景: 多重耐药菌的抗菌治疗是一项全球均需面临的重要挑战,并且其经常使犬外耳炎复杂化。 假设/目的: 研究牛至油、百里香油及其主要酚类成分,对细菌和真菌引起的犬外耳炎的体外疗效。与精油相比,推测主要酚类成分具有更高的抗菌活性。 方法和材料: 使用肉汤微量稀释和点镀技术进行药敏试验,以确定最小抑菌、杀菌和杀真菌浓度(MIC、MBC和MFCs)。采用时间-杀菌动力试验以确定精油及其酚类成分的杀菌和杀真菌活性。共选取从犬外耳炎中分离的100株细菌和真菌菌株,包括甲氧西林敏感(n = 10)和甲氧西林耐药(n = 10)的假中间型葡萄球菌、β-溶血性链球菌(n = 20)、铜绿假单胞菌(n = 20;包括对一种或两种抗生素耐药的10个菌株)、奇异变形杆菌(n = 20)和厚皮马拉色菌(p = 20)。 结果: 牛至油、百里香油、香芹酚和百里香酚对所有检测的细菌和真菌菌株均有抗菌活性。对于革兰氏阳性菌和奇异变形杆菌,MIC90 值范围为0.015-0.03%(146-292μg/ mL);对于铜绿假单胞菌和厚皮马拉色菌,MIC90 的数值范围为0.09-0.25%(800-2292μg/ mL)。 结论和临床意义: 牛至油、百里香油、香芹酚和百里香酚对100株犬外耳炎菌株(其中还包括一些高度耐药的菌株),均有良好的体外杀菌和杀真菌活性。精油及其主要酚类成分治疗犬外耳炎的效果,需要进行更多的体内试验来获得。.

Contexto: Patógenos multirresistentes representam um grande desafio global na terapia antimicrobiana e frequentemente complicam otites externas em cães. HIPÓTESE/OBJETIVOS: Investigou-se a eficácia in vitro do óleo de orégano, óleo de tomilho e seus principais componentes fenólicos contra isolados bacterianos e fúngicos associados com otite externa canina. A hipótese foi de que os principais componentes fenólicos teriam maior atividade antimicrobiana quando comparados com o óleo essencial relativo. MÉTODOS E MATERIAIS: Realizou-se teste de suscetibilidade a antimicrobianos utilizando a microdiluição em caldo com técnica de plaqueamento pontual para determinar a concentração inibitória mínima e as concentrações bactericidas/fungicidas (MICs, MBCs e MFCs). Um ensaio de cinética de tempo de morte foi realizado para confirmar a atividade bactericida e fungicida dos óleos e seus componentes fenólicos. Foram utilizados cem isolados bacterianos e fúngicos de cães com otite externa, incluindo Staphylococcus pseudintermedius suscetível à meticilina (n = 10), S. pseudintermedius resistente à meticilina (n = 10), Streptococcus spp β-hemolítico (n = 20), Pseudomonas aeruginosa (n = 20, incluindo 10 isolados resistentes a um ou dois antimicrobianos), Proteus mirabilis (n = 20) e Malassezia pachudermatis (n = 20).

Resultados: O óleo de orégano, óleo de tomilho, carvacrol e timol exibiram atividade antimicrobiana contra todos os isolados bacterianos e fúngicos testados. Os valores de MIC90 variaram entre 0,015 e 0,03% (146-292 μg/mL) para as bactérias Gram-positivas e P. mirabilis. Para P. aeruginosa e M. pachydermatis, os valores de MIC90 variaram de 0,09 a 0,25% (800-2,292 μg/mL). CONCLUSÕES E SIGNIFICÂNCIA CLÍNICA: O óleo de orégano, óleo de tomilho, carvacrol e timol demonstraram boa atividade bactericida e fungicida in vitro contra os 100 isolados de cães com otite externa, incluindo isolados altamente multirresistentes. Estes óleos essenciais e seus constituintes fenólicos possuem potencial no tratamento da otite externa canina e devem ser investigados in vivo.

MeSH terms

  • Animals
  • Anti-Bacterial Agents / pharmacology*
  • Antifungal Agents / pharmacology*
  • Bacteria / drug effects*
  • Cymenes / pharmacology
  • Dog Diseases / microbiology
  • Dogs
  • Fungi / drug effects*
  • Microbial Sensitivity Tests
  • Oils, Volatile / pharmacology*
  • Origanum / chemistry
  • Otitis Externa / microbiology
  • Otitis Externa / veterinary*
  • Plant Oils / pharmacology*
  • Thymol / pharmacology
  • Thymus Plant / chemistry

Substances

  • Anti-Bacterial Agents
  • Antifungal Agents
  • Cymenes
  • Oils, Volatile
  • Plant Oils
  • Thymol
  • carvacrol