Synergism of antimicrobial activity of antibiotics with biocides of natural origin

Abstract

Currently, antibiotic therapy remains the primary method for treating infectious diseases in humans. Nevertheless, its effectiveness is rapidly decreasing due to the widespread emergence of resistant pathogens, necessitating the exploration of new treatment options. One potential approach involves the use of antibiotics in combination with other natural compounds. The aim of the review was to summarize the literature data on the synergy of the antimicrobial action of combinations of antibiotics with various biocides against Gram-positive and Gram-negative pathogenic microorganisms. The analysis of literature data has shown that promising compounds for use in combinations with antibiotics include essential oils, other plant components, antimicrobial peptides (both natural and synthetic), and microbial surfactants. In the majority of studies, the researchers calculated the fractional inhibitory concentration index, confirming the synergistic antimicrobial activity of antibiotics and the mentioned compounds. The use of natural biocides in combination with commercial antibiotics, particularly against Gram-negative (including methicillin-resistant) Staphylococcus species and Gram-positive microorganisms (Escherichia coli, Pseudomonas aureginosa, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii), enabled to consider these mixtures not only as effective antimicrobial agents but as one of the ways to reduce the effective concentration of antibiotics as well. It should be noted that in the presented studies, the researchers only observed the synergy of antimicrobial activity between a combination of antibiotics and other biocides, without emphasizing the potential mechanisms of interaction between the components of the complex. This likely depended on various factors, including the qualitative composition of natural compounds. Therefore, it was important to continue research not only on the synergy of antimicrobial activity in compound mixtures but also on the underlying mechanisms of their interaction. This would provide insights to enhance their effectiveness in combating resistant microorganisms

В даний час антибіотикотерапія залишається основним методом лікування інфекційних захворювань людини. Тим не менш, його ефективність швидко знижується через широку появу резистентних патогенів, що вимагає дослідження нових варіантів лікування. Один із потенційних підходів передбачає використання антибіотиків у поєднанні з іншими природними сполуками. Метою огляду було узагальнити літературні дані щодо синергізму антимікробної дії комбінацій антибіотиків з різними біоцидами щодо грампозитивних і грамнегативних патогенних мікроорганізмів. Аналіз літературних даних показав, що перспективними сполуками для використання в комбінаціях з антибіотиками є ефірні олії, інші рослинні компоненти, антимікробні пептиди (як природні, так і синтетичні), мікробні ПАР. У більшості досліджень дослідники розраховували фракційний інгібуючий індекс концентрації, що підтверджує синергетичну протимікробну дію антибіотиків і згаданих сполук. Використання природних біоцидів у поєднанні з комерційними антибіотиками, зокрема проти грамнегативних (у тому числі метицилінрезистентних) видів Staphylococcus та грампозитивних мікроорганізмів (Escherichia coli, Pseudomonas aureginosa, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii), дозволило розглянути ці суміші не тільки як ефективні протимікробні засоби, а й як один із способів зниження ефективної концентрації антибіотиків. Слід зазначити, що в представлених дослідженнях дослідники лише спостерігали синергію антимікробної активності між комбінацією антибіотиків та інших біоцидів, не наголошуючи на потенційних механізмах взаємодії між компонентами комплексу. Ймовірно, це залежало від різних факторів, у тому числі від якісного складу природних сполук. Тому було важливо продовжувати дослідження не лише синергії антимікробної активності в складових сумішах, але й основних механізмів їх взаємодії. Це дало б інформацію про підвищення їх ефективності в боротьбі зі стійкими мікроорганізмами