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In-vitro-Untersuchungen zum kombinierten Einsatz von Cefalexin mit Cetirizin oder N-Acetylcystein als neuer Therapieansatz zur Behandlung sensibler und multiresistenter caniner Staphylococcus pseudintermedius-Isolate

Frühere Studien konnten eine antibakterielle Aktivität verschiedener Antihistaminika und N-Acetylcysteins (NAC) auf sensible und multiresistente Bakterien nachweisen. Einige Antihistaminika sind potenziell in der Lage, bakterielle Effluxpumpensysteme zu inhibieren, die ein wichtiger Teil der Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika sind. Dies kann zu einer Potenzierung der Wirkung von Antibiotika gegen multiresistente Bakterien führen. NAC zeigte in verschiedensten Studien allein eine antibakterielle Aktivität, unter anderem durch die Auflösung von Biofilmen, die verschiedene Bakterienspezies zum Schutz gegen äußere Faktoren bilden.
In der vorliegenden Arbeit wurde die antibakterielle Aktivität des H1-Antihistaminikums Cetirizin und des Mukolytikums NAC auf klinische sensible und Methicillin-resistente Isolate des Bakteriums Staphylococcus (S.) pseudintermedius mittels Mikrodilution untersucht. Dadurch konnten die minimalen Hemmkonzentrationen (MHK) der Wirkstoffe für die vorliegenden Isolate bestimmt werden. Außerdem wurde mittels Checkerboard-Assay ein möglicher Synergismus der beiden Wirkstoffe jeweils mit dem Antibiotikum Cefalexin untersucht. Durch die im Checkerboard ermittelten MHK-Werte konnte der dose reduction index (DRI) errechnet werden. Dieser stellt die Reduktion der benötigten antibiotischen Wirkstoffmenge dar. Anschließend wurde die minimale bakterizide Konzentration (MBK) von NAC bestimmt. Die MBK eines Wirkstoffs entspricht der Konzentration, bei der eine Hemmung des Bakterienwachstums um > 99,9 % erreicht wird. Zuletzt konnte mittels Time-Kill-Assays eine Zeit-Wirkung-Kurve für NAC auf ausgewählte Isolate (jeweils ein sensibler und ein Methicillin-resistenter S. pseudintermedius) erstellt werden.
In den Mikrodilutions-Versuchen konnte mit Cetirizin keine antibakterielle Wirkung erzielt werden. Im Vergleich dazu zeigte NAC bei einer Wirkstoffkonzentration von 2 mg/ml sowohl gegen die sensiblen als auch multiresistenten Isolate eine antibakterielle Aktivität. 

Cetirizin zeigte in den Checkerboard-Versuchen keinen Einfluss auf den DRI. In den Versuchen mit NAC zeigte der DRI eine signifikante Steigerung auf einen Wert von bis zu 6, was einer 6-fachen Dosisreduktion entspricht. Die Signifikanz war bei den Checkerboard-Versuchen mit den Methicillin-resistenten S. pseudintermedius-Isolaten höher (p < 0,001) im Vergleich zu den Testungen mit den sensiblen S. pseudintermedius-Isolaten (p < 0,01).
Die Bestimmung der MBK ergab bei den sensiblen Isolaten eine Wirkstoffkonzentration des NACs von 12,8 mg/ml und bei den Methicillin-resistenten Isolaten von 25,6 mg/ml. Durch die anschließend durchgeführten Time-Kill-Assays konnte eine Zeit-Wirkungs-Kurve erstellt werden, die eine Reduktion des Bakterienwachstums um > 99,9 % bei allen getesteten Isolaten nach 120 Sekunden mit einer Wirkstoffkonzentration von 25,6 mg/ml aufzeigten. Bei einer Konzentration von 12,8 mg/ml konnte bei 120 Sekunden zwar eine deutliche Hemmung des Bakterienwachstums um 94,5 % (sensibles Isolat) und 92,86 % (Referenzkeim) nachgewiesen werden, aber der bakterizide Bereich der Hemmung von > 99,9 % konnte in dem Zeitraum nicht erreicht werden.
Schlussendlich konnte in der vorliegenden Studie weder eine antibakterielle Aktivität von Cetirizin allein noch eine Potenzierung der antibakteriellen Wirksamkeit von Cefalexin durch Cetirizin beobachtet werden. In Anbetracht der Ergebnisse der durchgeführten Studie könnte NAC eine mögliche alternative Therapie für Haut- und Ohreninfektionen werden. Dennoch sind zum Nachweis einer tatsächlichen klinischen Wirksamkeit weitere nachfolgende In-vivo-Untersuchungen erforderlich.

Previous studies have demonstrated an antibacterial activity of various antihistamines and N-acetylcysteine (NAC) on sensitive and multidrug-resistant bacteria. Some antihistamines are potentially able to inhibit bacterial efflux pump systems, which are an important part of bacterial resistance to antibiotics. This inhibition by antihistamines used in conjunction with antibiotic therapy can enhance treatment against multi-resistant bacteria. In various studies, NAC alone showed antibacterial activity, among other things by dissolving biofilm formed by various bacterial species to protect themselves against external factors.
In the present study, the antibacterial activity of the antihistamine cetirizine and the mucolytic NAC on clinically sensitive and methicillin-resistant isolates of the bacterium Staphylococcus (S.) pseudintermedius was investigated using microdilution. Via microdilution the minimum inhibitory concentrations (MIC) of the active substances for the isolates in question were determined. In addition, a possible synergism of the two active substances with the antibiotic cefalexin was to be determined using a checkerboard assay. The MIC values identified in the checkerboard were used to calculate the dose reduction index (DRI). The DRI represents the reduction in the amount of antibiotic required. The minimum bactericidal concentration (MBC) of NAC was analyzed in the next step. The MBC of an active substance corresponds to the concentration at which bacterial growth is inhibited by > 99.9 %. Finally, a time-response curve for NAC on selected isolates (one sensitive, one methicillin-resistant S. pseudintermedius and the reference isolate) was generated using time kill assays.
In the microdilution tests, no antibacterial effect could be seen for cetirizine. In contrast to that, the antibacterial activity of NAC could be shown at a concentration of 2 mg/ml for all isolates tested.

Cetirizine showed no effect on the DRI in the checkerboard tests. In the assays with NAC the DRI showed a significant increase in to a value of up to 6, which corresponds to a 6-fold dose reduction. The significance was higher in the checkerboard tests with the methicillin-resistant S. pseudintermedius isolates (p < 0.001) compared to the tests with the sensitive S. pseudintermedius isolates (p < 0.01).
The determination of the MBC for NAC revealed an active substance concentration of 12.8 mg/ml for the sensitive and 25.6 mg/ml for the methicillin-resistant isolates respectively. The time-kill-assays resulted in a time-response curve that showed a reduction in bacterial growth of > 99.9 % in all tested isolates after 120 seconds with an active substance concentration of 25.6 mg/ml. At a concentration of 12.8 mg/ml, an inhibition of bacterial growth by 94.5 % (sensitive isolate) and 92.86 % (reference isolate) was detected after 120 seconds, but the bactericidal inhibition range of > 99.9 % was not achieved within this timeframe.
The present study was not able to confirm an antibacterial activity of cetirizine alone nor a synergism between cetirizine and cephalexin. Considering the results of our in-vitro studies, NAC might become a possible alternative therapy for skin and ear infections. Nevertheless, additional follow-up in-vivo investigations are required.

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