Potencial antimicrobiano e antibiofilme da combinação dos óleos essenciais de Origanum vulgare e Thymus vulgaris para o tratamento da mastite bovina

dc.contributor.advisor1Resende, Juliana Alves
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000254763754
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8223821041049149
dc.contributor.authorBeloni, Mikaela Vieira
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7824358652971683
dc.contributor.referee1Silva, Vania Lucia da
dc.contributor.referee2Otenio, Marcelo Henrique
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-6157-7861
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7429610959671819
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:35Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:35Z
dc.date.issued2022-04-29
dc.description.abstractBovine mastitis is the most frequent and most expensive disease that affects dairy herds. It is the inflammation of the bovine mammary gland, commonly caused by a bacterial infection. Staphylococcus aureus is one of the main causative agents of bovine mastitis, a microorganism capable of forming biofilms and often resistant to several antimicrobial classes. Thus, the search for new products with antimicrobial activity against resistant microorganisms is necessary for the control of mastitis. This study evaluated the antimicrobial and antibiofilm effects of the combination of essential oils (EOs) from Origanum vulgare (oregano) and Thymus vulgaris L. (thyme) against important bovine mastitis pathogens, aiming at the incorporation of these OEs in a semi-solid pharmaceutical formulation for the treatment of bovine mastitis. To this end, chemical characterization of essential oils was carried out using the gas chromatography method coupled to the mass spectrometer. The compounds carvacrol and thymol were identified as major components of the OEs of O. vulgare and T. vulgaris, respectively. The antimicrobial activity of the EOs and the major components against the control strains Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228), Escherichia coli (ATCC 25922) and Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), was demonstrated by the disk diffusion technique. The broth microdilution technique was used to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of the EOs. For O. vulgare EO, the values of MIC and CBM against the four control strains ranged between 0.195 - 3.125 µL and 0.390 - 3.125 µL, respectively. Against thirty S. aureus strains isolated from bovine mastitis, the MIC ranged from 0.097 - 0.781 µL and the MBC from 0.781 - 1.562 µL. For Thymus vulgaris EO, MIC and CBM values ranged from 0.195 - 12.500 µL against the four selected control strains, while for clinical isolates the MIC ranged from 0.390 - 1.562 µL and MBC from 0.781 - 1.562 µL. From the CBM values, the fractional inhibitory concentration (FIC) of the EOs against the control lines was determined, using the checkerboard method. An additive interaction between the EOs was observed against S. aureus, for the other control strains the interaction was synergistic. The FIC value established for the S. aureus strain (ATCC 25923) was used to evaluate the effect of the combined EOs on the disarticulation of the biofilm formed by the clinical isolates. All clinical isolates formed biofilm, being classified as low adherent (70.00%) or moderate adherence (30.00%), and the average absorbance of the formed biofilm was 0.192. The concentration of 1X FIC significantly reduced the biofilm formed by 31.61% (0.132) and the concentration of 2X FIC reduced the biofilm by 43.09% (0.110). From the FIC value for the S. aureus strain (ATCC 25923) a semi-solid pharmaceutical formulation was designed containing the combination of EOs. Three active formulations were prepared, with EO concentrations equivalent to 2.5% w/w, 3.5% w/w and 5.0% w/w, named as FA1, FA2 and FA3, respectively. The concentrations of the OEs were added in the same proportion of the FIC of the OEs against the control strain S. aureus. The formulations were evaluated for physical-chemical and microbiological stability and were found to be adequate in all criteria. The antimicrobial activity of the formulations was evaluated against the control strain S. aureus, and the three formulations showed efficacy against this strain. Therefore, FA1 was chosen for further tests on S. aureus strains isolated from mastitis, considering that this formulation presented the best cost-benefit, given the lower amount of EOs used. The efficacy of FA1 was evaluated against S. aureus strains isolated from bovine mastitis, and it was effective against 76.66% of clinical isolates. FA2 was evaluated against the strains for which FA1 was not effective, and in this new scenario, FA2 was effective against 100% of the strains. From the results it can be inferred that the FA2 formulation, prepared with the combination of the additive effect of the EOs of O. vulgare and T. vulgaris, can be effective for the intended purpose, treatment of bovine mastitis caused by S. aureus.
dc.description.resumoA mastite bovina é a doença mais frequente e de maior custo que afeta rebanhos leiteiros. Trata-se da inflamação da glândula mamária bovina, comumente causada por uma infecção bacteriana. Staphylococcus aureus é um dos principais agentes causadores da mastite bovina, um microrganismo capaz de formar biofilmes e frequentemente resistente a diversas classes de antimicrobianos. Assim, a busca por novos produtos com atividade antimicrobiana contra microrganismos resistentes se faz necessária para o controle da mastite. Este estudo avaliou os efeitos antimicrobianos e antibiofilme da combinação de óleos essenciais (OEs) de Origanum vulgare (orégano) e Thymus vulgaris L. (tomilho) contra importantes patógenos da mastite bovina, visando a incorporação desses OEs em uma formulação farmacêutica semissólida para o tratamento da mastite bovina. Para tanto, foi realizada a caracterização química dos óleos essenciais utilizando o método de cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas. Os compostos carvacrol e timol foram identificados como componentes principais dos OEs de O. vulgare e T. vulgaris, respectivamente. A atividade antimicrobiana dos OEs e dos componentes principais contra as cepas de controle Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228), Escherichia coli (ATCC 25922) e Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), foi demonstrada pela técnica de difusão em disco. A técnica de microdiluição em caldo foi usada para determinar a concentração inibitória mínima (CIM) e a concentração bactericida mínima (CBM) dos OEs. Para o OE de O. vulgare, os valores de CIM e CBM contra as quatro cepas de controle variaram entre 0,195 - 3,125 µL e 0,390 - 3,125 µL, respectivamente. Contra trinta cepas de S. aureus isoladas de mastite bovina, a MIC variou de 0,097 a 0,781 µL e a MBC de 0,781 a 1,562 µL. Para o OE de Thymus vulgaris, os valores de MIC e CBM variaram de 0,195 a 12,500 µL contra as quatro cepas de controle selecionadas, enquanto para isolados clínicos a MIC variou de 0,390 a 1,562 µL e a MBC de 0,781 a 1,562 µL. A partir dos valores de CBM, a concentração inibitória fracionada (FIC) dos OEs contra as linhagens de controle foi determinada, usando o método do tabuleiro de xadrez. Uma interação aditiva entre os OEs foi observada contra S. aureus, para as outras cepas de controle a interação foi sinérgica. O valor de FIC estabelecido para a cepa de S. aureus (ATCC 25923) foi utilizado para avaliar o efeito dos OEs combinados na desarticulação do biofilme formado pelos isolados clínicos. Todos os isolados clínicos formaram biofilme, sendo classificados como de baixa aderência (70,00%) ou moderada aderência (30,00%), e a absorbância média do biofilme formado foi de 0,192. A concentração de FIC 1X reduziu significativamente o biofilme formado em 31,61% (0,132) e a concentração de FIC 2X reduziu o biofilme em 43,09% (0,110). A partir do valor de FIC para a cepa de S. aureus (ATCC 25923), foi elaborada uma formulação farmacêutica semissólida contendo a combinação de OEs. Três formulações ativas foram preparadas, com concentrações de OE equivalentes a 2,5% p/p, 3,5% p/p e 5,0% p/p, denominadas FA1, FA2 e FA3, respectivamente. As concentrações dos OEs foram adicionadas na mesma proporção da FIC dos OEs contra a cepa controle S. aureus. As formulações foram avaliadas quanto à estabilidade físico-química e microbiológica e foram consideradas adequadas em todos os critérios. A atividade antimicrobiana das formulações foi avaliada contra a cepa controle S. aureus, e as três formulações mostraram eficácia contra essa cepa. Portanto, o FA1 foi escolhido para testes adicionais em cepas de S. aureus isoladas de mastite, considerando que essa formulação apresentou o melhor custo-benefício, dada a menor quantidade de OEs utilizados. A eficácia do FA1 foi avaliada contra cepas de S. aureus isoladas de mastite bovina, e foi eficaz contra 76,66% dos isolados clínicos. O FA2 foi avaliado contra as cepas para as quais o FA1 não foi eficaz e, neste novo cenário, o FA2 foi eficaz contra 100% das cepas. A partir dos resultados, pode-se inferir que a formulação de FA2, preparada com a combinação do efeito aditivo dos OEs de O. vulgare e T. vulgaris, pode ser eficaz para o propósito pretendido, o tratamento da mastite bovina causada por S. aureus.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16051
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Ciências Veterinárias
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias
dc.rightsopen access
dc.subjectOrégano
dc.subjectTomilho
dc.subjectFormulação farmacêutica
dc.subjectMastite
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiências Agrárias
dc.titlePotencial antimicrobiano e antibiofilme da combinação dos óleos essenciais de Origanum vulgare e Thymus vulgaris para o tratamento da mastite bovina
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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