Synergistic antibacterial action of the iron complex and ampicillin against Staphylococcus aureus
Loading...
Date
2023-10-06
Authors
Košarišťanová, Ludmila
Říháček, Martin
Suchá, Františka
Milosavljević, Vedran
Švec, Pavel
Matulová, Jana
Vojtová, Lucy
Antal, Peter
Kopel, Pavel
Patočka, Zdeněk
0000-0003-4122-0694Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
BMC
Altmetrics
Abstract
Resistance to antibiotics among bacteria of clinical importance, including Staphylococcus aureus, is a serious problem worldwide and the search for alternatives is needed. Some metal complexes have antibacterial properties and when combined with antibiotics, they may increase bacterial sensitivity to antimicrobials. In this study, we synthesized the iron complex and tested it in combination with ampicillin against S. aureus. An iron complex was synthesized and characterized using spectroscopy methods. Confirmation of the synergistic effect between the iron complex (Fe16) and ampicilin (AMP) was performed using zeta-potential, infrared spectra and FICI index calculated from the minimum inhibitory concentration (MIC) from the checkerboard assay. Cytotoxic properties of combination Fe16 + AMP was evaluated on eukaryotic cell line. Impact of combination Fe16 + AMP on chosen genes of S. aureus were performed by Quantitative Real-Time PCR. The MIC of Fe16 + AMP was significantly lower than that of AMP and Fe16 alone. Furthermore, the infrared spectroscopy revealed the change in the zeta-potential of Fe16 + AMP. We demonstrated the ability of Fe16 + AMP to disrupt the bacterial membrane of S. aureus and that likely allowed for better absorption of AMP. In addition, the change in gene expression of bacterial efflux pumps at the sub-inhibitory concentration of AMP suggests an insufficient import of iron into the bacterial cell. At the same time, Fe16 + AMP did not have any cytotoxic effects on keratinocytes. Combined Fe16 + AMP therapy demonstrated significant synergistic and antimicrobial effects against S. aureus. This study supports the potential of combination therapy and further research.
Rezistence vůči antibiotikům u bakterií klinického významu, včetně Staphylococcus aureus, je vážným celosvětovým problémem a je třeba hledat alternativy. Některé kovové komplexy mají antibakteriální vlastnosti a v kombinaci s antibiotiky mohou zvýšit citlivost bakterií na antimikrobiální látky. V této studii jsme syntetizovali komplex železa a testovali jej v kombinaci s ampicilinem proti S. aureus. Komplex železa byl syntetizován a charakterizován pomocí spektroskopických metod. Potvrzení synergického účinku mezi komplexem železa (Fe16) a ampicilinem (AMP) bylo provedeno pomocí zeta-potenciálu, infračerveného spektra a indexu FICI vypočítaného z minimální inhibiční koncentrace (MIC) ze šachovnicového testu. Cytotoxické vlastnosti kombinace Fe16 + AMP byly hodnoceny na eukaryotické buněčné linii. Vliv kombinace Fe16 + AMP na vybrané geny S. aureus byl proveden pomocí kvantitativní PCR v reálném čase. MIC Fe16 + AMP byla významně nižší než u AMP a Fe16 samotného. Dále infračervená spektroskopie odhalila změnu v zeta-potenciálu Fe16 + AMP. Prokázali jsme schopnost Fe16 + AMP narušit bakteriální membránu S. aureus a to pravděpodobně umožnilo lepší absorpci AMP. Navíc změna genové exprese bakteriálních efluxních pump při subinhibiční koncentraci AMP naznačuje nedostatečný import železa do bakteriální buňky. Fe16 + AMP přitom neměly žádné cytotoxické účinky na keratinocyty. Kombinovaná terapie Fe16 + AMP prokázala významné synergické a antimikrobiální účinky proti S. aureus. Tato studie podporuje potenciál kombinované terapie a dalšího výzkumu.
Rezistence vůči antibiotikům u bakterií klinického významu, včetně Staphylococcus aureus, je vážným celosvětovým problémem a je třeba hledat alternativy. Některé kovové komplexy mají antibakteriální vlastnosti a v kombinaci s antibiotiky mohou zvýšit citlivost bakterií na antimikrobiální látky. V této studii jsme syntetizovali komplex železa a testovali jej v kombinaci s ampicilinem proti S. aureus. Komplex železa byl syntetizován a charakterizován pomocí spektroskopických metod. Potvrzení synergického účinku mezi komplexem železa (Fe16) a ampicilinem (AMP) bylo provedeno pomocí zeta-potenciálu, infračerveného spektra a indexu FICI vypočítaného z minimální inhibiční koncentrace (MIC) ze šachovnicového testu. Cytotoxické vlastnosti kombinace Fe16 + AMP byly hodnoceny na eukaryotické buněčné linii. Vliv kombinace Fe16 + AMP na vybrané geny S. aureus byl proveden pomocí kvantitativní PCR v reálném čase. MIC Fe16 + AMP byla významně nižší než u AMP a Fe16 samotného. Dále infračervená spektroskopie odhalila změnu v zeta-potenciálu Fe16 + AMP. Prokázali jsme schopnost Fe16 + AMP narušit bakteriální membránu S. aureus a to pravděpodobně umožnilo lepší absorpci AMP. Navíc změna genové exprese bakteriálních efluxních pump při subinhibiční koncentraci AMP naznačuje nedostatečný import železa do bakteriální buňky. Fe16 + AMP přitom neměly žádné cytotoxické účinky na keratinocyty. Kombinovaná terapie Fe16 + AMP prokázala významné synergické a antimikrobiální účinky proti S. aureus. Tato studie podporuje potenciál kombinované terapie a dalšího výzkumu.
Description
Citation
BMC MICROBIOLOGY. 2023, vol. 23, issue 1, p. 1-8.
https://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12866-023-03034-1
https://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12866-023-03034-1
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en