|
1
|
de Castro IM, Antunes C, Valentim CC, Spoladori LFDA, Suzukawa HT, Correia GF, Silva-Rodrigues G, Borges PHG, Bartolomeu-Gonçalves G, Silva ML, Bispo MDLF, Machado RRB, Nakamura CV, Nakazato G, Pinge-Filho P, Tavares ER, Yamauchi LM, Yamada-Ogatta SF. Synergistic Antibacterial Interaction of Geraniol and Biogenic Silver Nanoparticles on Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus. PLANTS (BASEL, SWITZERLAND) 2025; 14:1059. [PMID: 40219128 PMCID: PMC11991589 DOI: 10.3390/plants14071059] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/11/2025] [Revised: 03/25/2025] [Accepted: 03/27/2025] [Indexed: 04/14/2025]
Abstract
Since ancient times, plants have been used in folk medicine to treat different diseases. Plants offer exceptional chemical diversity with a wide range of biological activities, and have therefore been the most promising sources for the discovery and development of drugs, including antimicrobial agents. This study reports the antibacterial effect of geraniol (GER), alone and in combination with biogenic silver nanoparticles (bioAgNPs), produced using the aqueous extract of Trichilia catigua bark, against planktonic and sessile cells of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), one of the main opportunistic and potentially fatal human pathogens. GER had a time-dependent bactericidal effect on planktonic cells, impairing the cell membrane integrity. In addition, GER inhibited the staphyloxanthin production, and molecular docking analyses supported the in silico affinity of GER to dehydrosqualene synthase (CrtM) and 4,4'-diaponeurosporen-aldehyde dehydrogenase (AldH), which are key enzymes within the pigment biosynthesis pathway in S. aureus. GER treatment increased the sensitivity of MRSA to hydrogen peroxide killing. GER displayed synergism with bioAgNPs against planktonic and sessile cells, inhibiting bacterial adhesion and the viability of biofilms formed on abiotic surfaces. MRSA planktonic and sessile cells treated with GER or GER/bioAgNPs displayed severe morphological and ultrastructural alterations. Notably, neither GER nor its combination caused in vitro and in vivo toxicity in mammalian cells and Galleria mellonella larvae, respectively. These findings suggest that the combination of GER/bioAgNPs may be a promising strategy to control MRSA infections.
Collapse
Affiliation(s)
- Isabela Madeira de Castro
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Camila Antunes
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Camila Cristina Valentim
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Laís Fernanda de Almeida Spoladori
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Helena Tiemi Suzukawa
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Guilherme Ferreira Correia
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Gislaine Silva-Rodrigues
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Paulo Henrique Guilherme Borges
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Guilherme Bartolomeu-Gonçalves
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86038-350, Paraná, Brazil
| | - Mariana Luiza Silva
- Laboratório de Síntese de Moléculas Medicinais, Departamento de Química, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (M.L.S.); (M.d.L.F.B.)
| | - Marcelle de Lima Ferreira Bispo
- Laboratório de Síntese de Moléculas Medicinais, Departamento de Química, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (M.L.S.); (M.d.L.F.B.)
| | - Rayanne Regina Beltrame Machado
- Laboratório de Inovação Tecnológica no Desenvolvimento de Fármacos e Cosméticos, Universidade Estadual de Maringá, Maringá 87020-900, Paraná, Brazil;
| | - Celso Vataru Nakamura
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Inovação Tecnológica no Desenvolvimento de Fármacos e Cosméticos, Universidade Estadual de Maringá, Maringá 87020-900, Paraná, Brazil;
| | - Gerson Nakazato
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
| | - Phileno Pinge-Filho
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Imunopatologia Experimental, Departmento of Imunologia, Parasitologia e Patologia Geral, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil
| | - Eliandro Reis Tavares
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
- Departamento de Medicina, Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Londrina 86067-000, Paraná, Brazil
| | - Lucy Megumi Yamauchi
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
| | - Sueli Fumie Yamada-Ogatta
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (I.M.d.C.); (L.F.d.A.S.); (H.T.S.); (G.F.C.); (G.S.-R.); (P.H.G.B.); (C.V.N.); (G.N.); (P.P.-F.); (E.R.T.); (L.M.Y.)
- Laboratório de Biologia Molecular de Microrganismos, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86055-900, Paraná, Brazil; (C.A.); (C.C.V.); (G.B.-G.)
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina, Londrina 86038-350, Paraná, Brazil
| |
Collapse
|
|
3
|
Danelli T, Duarte FC, de Oliveira TA, da Silva RS, Frizon Alfieri D, Gonçalves GB, de Oliveira CF, Tavares ER, Yamauchi LM, Perugini MRE, Yamada-Ogatta SF. Nasal Carriage by Staphylococcus aureus among Healthcare Workers and Students Attending a University Hospital in Southern Brazil: Prevalence, Phenotypic, and Molecular Characteristics. Interdiscip Perspect Infect Dis 2020; 2020:3808036. [PMID: 33343658 PMCID: PMC7732402 DOI: 10.1155/2020/3808036] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/07/2020] [Accepted: 11/17/2020] [Indexed: 11/18/2022] Open
Abstract
BACKGROUND Staphylococcus aureus can asymptomatically colonize the human anterior nares and skin, and nasal colonization by this bacterium represents a potential risk for development of invasive infections. The aim of this study was to determine the prevalence of S. aureus nasal carriage among healthcare workers and students attending a university hospital and to characterize the isolates phenotypically and molecularly. METHODS A cross-sectional study was performed with 324 volunteers. Cultures from nasal samples were obtained and S. aureus isolates were characterized according to their antimicrobial susceptibility profile and four virulence factors-encoding genes. MRSA isolates were characterized regarding their oxacillin/cefoxitin susceptibility, SCCmec, and REP-PCR types. Potential risks for S. aureus and MRSA carriage were analyzed. RESULTS Of 324 nasal samples, 42.9% were identified as S. aureus, of which 28.8% were MRSA. S. aureus carriers were significantly higher in males and students (OR = 2.898, 95%CI 1.553-5.410); however, no variables were associated with MRSA carriage. All isolates were susceptible to vancomycin and the highest rate of resistance was observed for penicillin (90.6%). All isolates harbored the coa gene, and 97.8%, the icaA gene; 15.8% and 6.5% were positive for tst and lukS-PV/lukF-PV genes, respectively. Among MRSA isolates, 45% carried the mecA gene but were phenotypically susceptible to oxacillin/cefoxitin; two harbored the tst and none had lukS-PV/lukF-PV genes. All MRSAs were distributed into six SCCmec types and type I (62.5%) was the most frequent. REP-PCR typing identified four main clusters among MRSA isolates. CONCLUSION High prevalence of healthcare workers and students were identified as nasal carriers of S. aureus exhibiting different antimicrobial resistance profiles, including mecA-positive oxacillin-susceptible S. aureus (OS-MRSA) and the presence of virulence-encoding genes. Both cohorts may represent potential sources for the emergence of a successful S. aureus strain highly adapted to the hospital environment.
Collapse
Affiliation(s)
- Tiago Danelli
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
| | - Felipe Crepaldi Duarte
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
| | - Thilara Alessandra de Oliveira
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
| | - Raquel Soares da Silva
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
| | - Daniela Frizon Alfieri
- Departamento de Patologia, Análises Clínicas e Toxicológicas, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | | | | | - Eliandro Reis Tavares
- Departamento de Microbiologia, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
- Programa Nacional de Pós-Doutorado-CAPES, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Lucy Megumi Yamauchi
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
- Departamento de Microbiologia, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Marcia Regina Eches Perugini
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
- Departamento de Patologia, Análises Clínicas e Toxicológicas, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| | - Sueli Fumie Yamada-Ogatta
- Programa de Pós-graduação em Fisiopatologia Clínica e Laboratorial, Universidade Estadual de Londrina-Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 380, Campus Universitário, Londrina, Paraná, Brazil
- Programa de Pós-graduação em Microbiologia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
- Departamento de Microbiologia, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brazil
| |
Collapse
|