Determination of antibacterial activity and minimum inhibitory concentration of larval extract of fly via resazurin-based turbidometric assay

• DOI: 10.1186/s12866-017-0936-3
• Publication Date: 2017-02-16T12:21:13Z
• Authors: Chien Huey Teh; Wasi Ahmad Nazni; Ab Hamid Nurulhusna; Ahmad Norazah; Han Lim Lee
• Keywords: Microbiology (medical); Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus; 0301 basic medicine; Mosquito Repellents; Staphylococcus aureus; Resazurin; Sarcophagidae; Drug Evaluation, Preclinical; Microbial Sensitivity Tests; Plant Science; Antimicrobial Activity; Microbiology; Gas Chromatography-Mass Spectrometry; Agricultural and Biological Sciences; 03 medical and health sciences; Potential of Edible Insects as Food and Feed; Houseflies; Drug Discovery; Oxazines; Escherichia coli; Genetics; Animals; Glycosides; Biology; Phenol; Minimum inhibitory concentration; Bacteria; Diptera; Fatty Acids; Life Sciences; Esters; Anti-Bacterial Agents; 3. Good health; Antimicrobial Properties of Essential Oils in Foods; Larva; Insect Science; FOS: Biological sciences; Pseudomonas aeruginosa; Minimum bactericidal concentration; Antimicrobial; Botanical Insecticides in Agriculture and Pest Management; Research Article; Food Science

تعد مقاومة مضادات الميكروبات حاليًا مشكلة عالمية رئيسية. نظرًا لأن معدل ظهور مقاومة مضادات الميكروبات قد حل محل معدل اكتشاف وإدخال أدوية فعالة جديدة، فإن الترسانة الطبية تعاني الآن من نقص في الأدوية الفعالة لمكافحة الأمراض، لا سيما ضد الأمراض التي تسببها السلالات المروعة المقاومة للأدوية المتعددة، مثل المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA). دفعتنا قدرة يرقات الذباب على الازدهار في الموائل الإنتانية إلى تحديد النشاط المضاد للبكتيريا والحد الأدنى من التركيزات المثبطة (MICs) لمستخلص اليرقات من الذباب، وهي Lucilia cuprina و Sarcophaga peregrina و Musca domestica ضد 4 بكتيريا مسببة للأمراض [Staphylococcus aureus و Methicillin - resistant S. aureus (MRSA) و Pseudomonas aeruginosa و Escherichia coli] عبر مقايسة بسيطة وحساسة مضادة للبكتيريا، ومقايسة التوربيدية القائمة على الريزورين (TB) وكذلك لإثبات الملف الكيميائي الأولي لمستخلصات اليرقات باستخدام قياس الطيف الضوئي للكتلة الغازية (GC - MS). أظهر اختبار TB القائم على الريزورين أن مستخلص L. cuprina larval كان مثبطًا ضد جميع البكتيريا التي تم اختبارها، في حين أن المستخلص اليريات من S. peregina و M.M. domestica كان فقط ضد MSR، مع ميكرو-1 مللي. كشفت الثقافة الفرعية اللاحقة للأقواس أن مستخلص اليرقات من L. cuprina كان مبيدًا للجراثيم ضد MRSA بينما كانت مستخلصات اليرقات من S. peregrina و M. domestica مقاومة للجراثيم ضد MRSA. حدد تحليل GC - MS كميًا 20 مركبًا عضويًا (الأحماض الدهنية أو مشتقاتها، وإسترات الأحماض العطرية، والجليكوسيدات والفينول) من مستخلص اليرقات من L. cuprina ؛ و 5 مشتقات الأحماض الدهنية مع أنشطة مضادة للميكروبات معروفة من S. peregrina و M. domestica. إن المقايسة التوربينية القائمة على الريسازورين هي مقايسة فحص بسيطة وموثوقة ومجدية أظهرت بوضوح النشاط المضاد للبكتيريا لجميع مستخلصات يرقات الذباب، في المقام الأول ضد MRSA. مارس مستخلص اليرقات من L. cuprina نشاطًا مضادًا للبكتيريا واسع الطيف ضد جميع البكتيريا التي تم اختبارها. كشفت الدراسة الحالية عن احتمال تطوير واستخدام مطهر(مطهرات) طبيعي جديد وفعال وعامل(عوامل) مضاد للبكتيريا من الذباب والجهود المبذولة لفحص المزيد من أنواع الذباب للنشاط المضاد للبكتيريا باستخدام اختبار السل القائم على الريزورين للفحص الأولي للاكتشاف اللاحق وعزل المواد المضادة للميكروبات الجديدة المحتملة، لا سيما ضد السلالات المقاومة للأدوية المتعددة.<br/>La resistencia a los antimicrobianos es actualmente un problema mundial importante. A medida que la tasa de aparición de resistencia a los antimicrobianos ha superado la tasa de descubrimiento e introducción de nuevos fármacos efectivos, el arsenal médico ahora está experimentando una escasez de fármacos efectivos para combatir enfermedades, particularmente contra enfermedades causadas por las terribles cepas resistentes a múltiples fármacos, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). La capacidad de las larvas de mosca para prosperar en hábitats sépticos nos ha llevado a determinar la actividad antibacteriana y las concentraciones mínimas inhibitorias (MIC) del extracto larvario de moscas, a saber, Lucilia cuprina, Sarcophaga peregrina y Musca domestica contra 4 bacterias patógenas [Staphylococcus aureus, S. aureus resistente a la meticilina (MRSA), Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli] a través de un ensayo antibacteriano simple y sensible, ensayo turbidométrico (TB) basado en resazurina, así como para demostrar el perfil químico preliminar de extractos larvarios utilizando cromatografía de gases-espectrofotometría de masas (GC-MS). El ensayo de TB basado en resazurina demostró que el extracto larvario de L. cuprina era inhibidor contra todas las bacterias probadas, mientras que el extracto larvario de S. peregrina y M. domestica solo eran inhibidores contra el MRSA, con una MIC de 100 mg ml-1. El subcultivo posterior de alícuotas reveló que el extracto larval de L. cuprina era bactericida contra MRSA, mientras que los extractos larvales de S. peregrina y M. domestica eran bacteriostáticos contra MRSA. El análisis GC-MS había identificado cuantitativamente 20 compuestos orgánicos (ácidos grasos o sus derivados, ésteres de ácidos aromáticos, glucósidos y fenol) del extracto larval de L. cuprina; y 5 derivados de ácidos grasos con actividades antimicrobianas conocidas de S. peregrina y M. domestica. El ensayo turbidométrico basado en resazurina es un ensayo de detección simple, confiable y factible que evidentemente demostró la actividad antibacteriana de todos los extractos larvales de mosca, principalmente contra el SARM. El extracto larval de L. cuprina ejerció una actividad antibacteriana de amplio espectro contra todas las bacterias analizadas. El presente estudio reveló el probable desarrollo y uso de desinfectantes naturales y agentes antibacterianos novedosos y efectivos de las moscas y se deben realizar esfuerzos para detectar más especies de moscas en busca de actividad antibacteriana utilizando el ensayo de TB basado en resazurina para la detección inicial para el posterior descubrimiento y aislamiento de posibles sustancias antimicrobianas novedosas, particularmente contra las cepas resistentes a múltiples fármacos.<br/>Antimicrobial resistance is currently a major global issue. As the rate of emergence of antimicrobial resistance has superseded the rate of discovery and introduction of new effective drugs, the medical arsenal now is experiencing shortage of effective drugs to combat diseases, particularly against diseases caused by the dreadful multidrug-resistant strains, such as the methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). The ability of fly larvae to thrive in septic habitats has prompted us to determine the antibacterial activity and minimum inhibitory concentrations (MICs) of larval extract of flies, namely Lucilia cuprina, Sarcophaga peregrina and Musca domestica against 4 pathogenic bacteria [Staphylococcus aureus, methicillin-resistant S. aureus (MRSA), Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli] via a simple and sensitive antibacterial assay, resazurin-based turbidometric (TB) assay as well as to demonstrate the preliminary chemical profile of larval extracts using gas chromatography-mass spectrophotometry (GC-MS).The resazurin-based TB assay demonstrated that the L. cuprina larval extract was inhibitory against all tested bacteria, whilst the larval extract of S. peregrina and M. domestica were only inhibitory against the MRSA, with a MIC of 100 mg ml-1. Subsequent sub-culture of aliquots revealed that the larval extract of L. cuprina was bactericidal against MRSA whilst the larval extracts of S. peregrina and M. domestica were bacteriostatic against MRSA. The GC-MS analysis had quantitatively identified 20 organic compounds (fatty acids or their derivatives, aromatic acid esters, glycosides and phenol) from the larval extract of L. cuprina; and 5 fatty acid derivatives with known antimicrobial activities from S. peregrina and M. domestica.The resazurin-based turbidometric assay is a simple, reliable and feasible screening assay which evidently demonstrated the antibacterial activity of all fly larval extracts, primarily against the MRSA. The larval extract of L. cuprina exerted a broad spectrum antibacterial activity against all tested bacteria. The present study revealed probable development and use of novel and effective natural disinfectant(s) and antibacterial agent(s) from flies and efforts to screen more fly species for antibacterial activity using resazurin-based TB assay should be undertaken for initial screening for subsequent discovery and isolation of potential novel antimicrobial substances, particularly against the multi-drug resistant strains.<br/>La résistance aux antimicrobiens est actuellement un problème mondial majeur. Comme le taux d'émergence de la résistance aux antimicrobiens a supplanté le taux de découverte et d'introduction de nouveaux médicaments efficaces, l'arsenal médical connaît actuellement une pénurie de médicaments efficaces pour lutter contre les maladies, en particulier contre les maladies causées par les terribles souches multirésistantes, telles que le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM). La capacité des larves de mouches à prospérer dans les habitats septiques nous a incités à déterminer l'activité antibactérienne et les concentrations minimales inhibitrices (CMI) de l'extrait larvaire de mouches, à savoir Lucilia cuprina, Sarcophaga peregrina et Musca domestica contre 4 bactéries pathogènes [Staphylococcus aureus, S. aureus résistant à la méthicilline (SARM), Pseudomonas aeruginosa et Escherichia coli] via un test antibactérien simple et sensible, un test turbidométrique (TB) à base de résazurine ainsi qu'à démontrer le profil chimique préliminaire des extraits larvaires en utilisant la chromatographie en phase gazeuse - spectrophotométrie de masse (GC-MS). Le test TB à base de résazurine a démontré que l'extrait larvaire de L. cuprina était inhibiteur contre toutes les bactéries testées, tandis que l'extrait larvaire de S. peregrina et M. domestica n'était inhibiteur que contre le SARM, avec une CMI de 100 mg ml-1. Une sous-culture ultérieure d'aliquotes a révélé que l'extrait larvaire de L. cuprina était bactéricide contre le SARM tandis que les extraits larvaires de S. peregrina et M. domestica étaient bactériostatiques contre le SARM. L'analyse GC-MS avait identifié quantitativement 20 composés organiques (acides gras ou leurs dérivés, esters d'acides aromatiques, glycosides et phénol) à partir de l'extrait larvaire de L. cuprina ; et 5 dérivés d'acides gras ayant des activités antimicrobiennes connues de S. peregrina et M. domestica.Le test turbidométrique à base de résazurine est un test de dépistage simple, fiable et réalisable qui a manifestement démontré l'activité antibactérienne de tous les extraits larvaires de mouches, principalement contre le SARM. L'extrait larvaire de L. cuprina exerçait une activité antibactérienne à large spectre contre toutes les bactéries testées. La présente étude a révélé le développement et l'utilisation probables de nouveaux désinfectants naturels et agents antibactériens efficaces contre les mouches et des efforts pour dépister plus d'espèces de mouches pour une activité antibactérienne à l'aide d'un test de tuberculose à base de résazurine devraient être entrepris pour le dépistage initial en vue de la découverte et de l'isolement ultérieurs de nouvelles substances antimicrobiennes potentielles, en particulier contre les souches multirésistantes.<br/>