The antibacterial activity of natural extracts

Abstract

Bacterial infections are associated with high morbidity/mortality in humans and the combat to these infections relies on the use of antibiotics. However, the recurrent administration of antibiotics throughout time led to an adaptation from bacterial species and consequently the need of new medical alternatives. Natural extracts such as the tea of Cammelia sinensis or coffee and decaffeinated grounds have already proved to have antibacterial properties therefore the main goal of this work is to understand the antibacterial activity of these extracts against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis. The antimicrobial assays were created according to the M07-A10 from the Clinical Laboratory Standards Institute using the microdilution plate method in which each extract was tested in concentrations of 50%, 25%,12,5% and 6,25% (v/v) in order to determine its Minimum Inhibitory Concentration (MIC). The bacterial inocula which suffered inhibition of growth were cultured in Columbia agar to determine the reduction of the population achieved by the treatment with the extracts. The results shown in this work suggest all extracts have antibacterial properties against the species under analysis, especially the tea and spent coffee extracts. The tea proves bactericidal properties when used in high concentration (50%) in all species except E.coli (Percentage Reduction of 82%). When used at lower concentrations, the tea maintains bactericidal properties against S. aureus and proves to have bacteriostatic properties against the remaining species. The spent coffee extract has bactericidal properties S. aureus and bacteriostatic properties against E. faecalis, P. aeruginosa, and E. coli, causing Percentage Reductions of 65,6%, 74,5% and 59,2%, respectively. The spent decaffeinated extract showed to have the least extent antibacterial activity among all three, yet causing a PR of 100% of the S. aureus population when used in concentrations of 50% and 25%. When it comes to the remaining species, this extract can cause a PR of 52% of E. faecalis and 60% of E.coli, being less effective only against P. aeruginosa (32%). This said, among all three extracts used, the most relevant antibacterial properties are found in both extracts of C. sinensis and spent coffee grounds, being the most effective against S. aureus.

Infeções bacterianas estão associadas a elevada morbilidade/mortalidade em seres humanos e a sua principal forma de combate recai no uso de antibióticos. No entanto, a administração destes fármacos de forma recorrente, a longo prazo, levou à aquisição de resistências e, consequentemente, à necessidade de alternativas terapêuticas. Extratos naturais de chá de Cammelia sinensis, de café e de descafeinado já mostraram ter propriedades antibacterianas, por isso, o objetivo deste trabalho é estudar as suas propriedades antibacterianas contra Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e Enterococcus faecalis. Os ensaios antimicrobianos foram feitos de acordo com a norma M07-A10 do Clinical Laboratory Standards Institute, usando o método de microdiluição em placa e cada extrato foi testado nas concentrações de 50%, 25%,12,5% e 6,25% (v/v), para determinar a sua Concentração Mínima Inibitória (CMI). Os inóculos bacterianos com inibição do crescimento foram cultivados em meio de gelose columbia para determinação da redução da população conseguida pelo tratamento com os extratos. Os resultados apresentados sugerem que todos os extratos possuem atividade antibacteriana contra as espécies testadas, especialmente os extratos de chá e borra de café. O chá mostra atividade bactericida quando usado na concentração de 50%, em todas as espécies exceto E.coli (redução na população de 82%). Quando usado em concentrações mais baixas, o chá mantém atividade bactericida contra S. aureus e apresenta atividade bacteriostática contra as restantes espécies. Paralelamente, o café possui efeito bactericida contra S. aureus, e atividade bacteriostática contra E. faecalis, P. aeruginosa e E. coli, causando reduções nas populações iniciais de 65,6%, 74,5% e 59,2%, respectivamente. O extrato de borra de descafeinado mostrou ter o menor potencial antibacteriano de entre os três, mesmo assim com efeito bactericida em S. aureus quando usado em concentrações de 50% e 25%. Para as restantes espécies, este extrato causa RP de 52% de E. faecalis e 60% de E.coli, sendo menos eficaz apenas para P. aeruginosa (32%). Em suma, dos três extratos utilizados, as propriedades antibacterianas mais intensas estão presentes nos extratos de C. sinensis e de borra de café. A espécie que se revelou mais suscetível à ação dos 3 extratos foi S. aureus.