In Vitro Antibacterial Activity of Propyl-Propane-Thiosulfinate and Propyl-Propane-Thiosulfonate Derived from Allium spp. against Gram-Negative and Gram-Positive Multidrug-Resistant Bacteria Isolated from Human Samples

Background: The aim of this study was to compare the in vitro antibacterial activity of two compounds derived from Alliaceae, PTS (propyl-propane-thiosulfinate), and PTSO (propyl-propane-thiosulfonate), with that of other antibiotics commonly used against bacteria isolated from humans. Materials and methods: A total of 212 gram-negative bacilli and 267 gram-positive cocci isolated from human clinical samples and resistant to at least one group of antibiotics were selected. In order to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) to various antibiotics as well as PTS and PTSO, all isolates underwent broth microdilution assay. Results: PTS showed moderate activity against Enterobacteriaceae with MIC50 (and MBC50) and MIC90 (and MBC90) values of 256-512 mg/L, while PTSO showed greater activity with MIC50 and MIC90 values of 64-128 mg/L and MBC50 and MBC90 values of 128-512 mg/L. These data show the bactericidal activity of both compounds and indicate that PTSO was more active than PTS against this group of bacteria. Both compounds showed lower activity against P. aeruginosa (MIC50 = 1024 mg/L, MIC90 = 2048 mg/L, MBC50 = 2048 mg/L, and MBC90 = 2048 mg/L, for PTS; MIC50 = 512 mg/L, MIC90 = 1024 mg/L, MBC50 = 512 mg/L, and MBC90 = 2048 mg/L, for PTSO) compared to those obtained in others nonfermenting gram-negative bacilli (MIC50 = 128 mg/L, MIC90 = 512 mg/L, MBC50 = 128 mg/L, and MBC90 = 512 mg/L, for PTS; MIC50 = 64 mg/L, MIC90 = 256 mg/L, MBC50 = 64 mg/L, and MBC90 = 256 mg/L, for PTSO) and also indicate the bactericidal activity of both compounds against these groups of bacteria. Finally, the activity against S. aureus, E. faecalis, and S. agalactiae was higher than that observed against enterobacteria, especially in the case of PTSO (MIC50 = 8 mg/L, MIC90 = 8 mg/L, MBC50 = 32 mg/L, and MBC90 = 64 mg/L, in S. aureus; MIC50 = 4 mg/L, MIC90 = 8 mg/L, MBC50 = 8 mg/L, and MBC90 = 16 mg/L, in E. faecalis and S. agalactiae). Conclusion: PTS and PTSO have a significant broad spectrum antibacterial activity against multiresistant bacteria isolated from human clinical samples. Preliminary results in present work provide basic and useful information for development and potential use of these compounds in the treatment of human infections

Evaluación in vitro de la actividad antimicrobiana de dos compuestos derivados de Allium cepa (propil propano tiosulfinato y propil propano tiosulfonato) frente a microorganismos patógenos humanos

Propil propano tiosulfinato (PTS) y propil propano tiosulfonato (PTSO) son dos compuestos organosulfurados volátiles, derivados de Allium cepa, cuya actividad antimicrobiana ha sido ampliamente documentada. El objetivo del estudio fue la evaluación in vitro de la actividad antibacteriana y anticandidiásica de ambas sustancias en comparación con diversos antibióticos y antifúngicos comúnmente utilizados en clínica humana, así como determinar la capacidad de sus fases gaseosas para inhibir el crecimiento de una colección de bacterias y levaduras. Para ello se seleccionaron, a partir de muestras clínicas humanas, 212 bacilos gramnegativos y 267 cocos grampositivos resistentes a, al menos, un grupo de antibióticos, y 203 levaduras del género Candida. Se determinó la concentración mínima inhibitoria (CMI) y la concentración mínima bactericida o fungicida (CMB/CMF) de estos microorganismos frente a diferentes antimicrobianos, PTS y PTSO, mediante un ensayo de microdilución en caldo Mueller-Hinton, en el caso de las bacterias, y en medio RPMI-1640, en el caso de las levaduras. Para el estudio de la sensibilidad microbiana por exposición a la fase gaseosa de PTS y PTSO se seleccionaron 5 bacterias y 2 levaduras de la colección ATCC y se realizó un procedimiento caracterizado por la ausencia de contacto directo entre el microorganismo y la sustancia evaluada. PTS mostró actividad moderada frente a Enterobacteriaceae, con valores de CMI50 (y CMB50) y CMI90 (y CMB90) entre 128-512 mg/L, mientras que la actividad de PTSO fue superior, con valores de CMI50 y CMI90 entre 64-128 mg/L, y CMB50 y CMB90 entre 128-512 mg/L. Ambos compuestos mostraron menor actividad frente a P. aeruginosa (CMI50 = 1024 mg/L, CMI90 = 2048 mg/L, CMB50 = 2048 mg/L y CMB90 = 2048 mg/L, para PTS; CMI50 = 512 mg/L, CMI90 = 1024 mg/L, CMB50 = 512 mg/L y CMB90 = 2048 mg/L, para PTSO) que frente a otros bacilos gramnegativos no fermentadores (CMI50 = 128 mg/L, CMI90 = 512 mg/L, CMB50 = 128 mg/L y CMB90 = 512 mg/L, para PTS; CMI50 = 64 mg/L, CMI90 = 256 mg/L, CMB50 = 64 mg/L y CMB90 = 256 mg/L, para PTSO). La actividad frente al conjunto de cocos grampositivos (S. aureus, E. faecalis y S. agalactiae) fue superior a la observada frente a enterobacterias, especialmente en el caso de PTSO (CMI50 = 8 mg/L, CMI90 = 8 mg/L, CMB50 = 32 mg/L, y CMB90 = 64 mg/L, en S. aureus; CMI50 = 4 mg/L, CMI90 = 8 mg/L, CMB50 = 8 mg/L y CMB90 = 16 mg/L, en E. faecalis y S. agalactiae). Todas las levaduras fueron sensibles a los antifúngicos ensayados, a excepción de C. glabrata y C. krusei, que fueron resistentes a los azoles. También frente a estos microorganismos, PTSO (con valores de CMI50 y CMI90 entre 4-16 mg/L y 8-32 mg/L, respectivamente) fue significativamente más activo que PTS (con valores de CMI50 y CMI90 entre 16-64 mg/L y 32-64 mg/L, respectivamente). La exposición de los microorganismos a la fase gaseosa de PTS y PTSO generó zonas de inhibición del crecimiento cuyos diámetros se relacionaron directamente con la concentración del compuesto organosulfurado e inversamente con el inóculo microbiano. La cuantificación de las concentraciones de ambas sustancias alcanzadas en el medio de cultivo a través de su difusión aérea mostró la existencia de un gradiente de concentración desde la zona central hacia la periferia, con una relación lineal inversa entre la distancia al centro del medio de cultivo y la concentración alcanzada por la fase gaseosa en un punto determinado. Sólo P. aeruginosa ATCC 27853 se mostró resistente a ambos compuestos, mientras que los mayores halos de inhibición del crecimiento se observaron en las levaduras (C. albicans ATCC 200955 y C. krusei ATCC 6258). En todos los procedimientos descritos y frente a todos los microorganismos evaluados (a excepción de P. aeruginosa), PTSO se mostró más activo que PTS y el efecto antifúngico fue superior al efecto antibacteriano. En conclusión, PTS y PTSO poseen actividad antibacteriana y anticandidiásica in vitro, incluida su fase gaseosa. Estos resultados proporcionan una información básica y preliminar sobre el potencial de estas sustancias en la prevención o el tratamiento de infecciones humanas, especialmente aquellas en las que las opciones terapéuticas actuales son escasas, siempre que se desarrollen formulaciones adecuadas a la vía de administración y se garantice un uso clínico seguro.Tesis Univ. Granada