In vitro antimicrobial activity of cold atmospheric microwave plasma against bacteria causing canine skin and ear infections. Issue 5 (9th August 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Jin, Hee‐Jung; Hwang, Cheol‐Yong; Kang, Jung‐Hun; Baek, Seung‐Joon; Hyun, Jae‐Eun
• Is Part Of: Veterinary dermatology. Volume 32:Issue 5(2021)
• Page Start: 462
• Page End: e126
• Publication Date: 2021-08-09
• Subjects: Veterinary dermatology -- Periodicals; Pet medicine -- Periodicals; 636.08965
• DOI: 10.1111/vde.13012
• Languages: English
• ISSNs: 0959-4493

Abstract

Abstract : Background: Cold atmospheric plasma (CAP) is a new generation medical therapeutic option for bacterial infections. CAP causes physical cell wall rupture and DNA damage, therefore making it highly useful in the treatment of various conditions such as skin infections. Hypothesis/objectives: The antimicrobial activity of cold atmospheric microwave plasma (CAMP) against major strains in canine skin infections was tested and the difference in antimicrobial activity between the antibiotic‐resistant and antibiotic‐susceptible strains of Staphylococcus pseudintermedius was evaluated. Methods and materials: American Type Culture Collection (ATCC) strains ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli ) and clinical isolates identified as methicillin‐resistant S. pseudintermedius (n = 27) and methicillin‐susceptible S. pseudintermedius (n = 13) were exposed to CAMP for 10 s, 30 s and 60 s. Afterwards, the bacterial survival rate was confirmed. Results: Gram‐negative bacteria ( P. aeruginosa and E. coli ) were more susceptible than Gram‐positive bacteria (S. aureus and S. pseudintermedius ) for the same duration of CAMP exposure. Only the Gram‐negative bacteria were completely killed after 60 s exposure. In S. pseudintermedius isolates, CAMP exposure had similar antibacterial effects regardless of antibiotic resistance. Conclusions and clinical importance: CAMP has sufficient antimicrobial activity against major bacterial strains that cause pyoderma and otitis externa in dogs, and may be an alternative therapeutic option for S. pseudintermedius skin infections, for which antibiotics often are ineffective because of antimicrobial resistance in clinical veterinary medicine. Abstract : Background – Cold atmospheric plasma (CAP) is a new generation medical therapeutic option for bacterial infections. CAP causes physical cell wall rupture and DNA damage, therefore making it highly useful in the treatment of various conditions such as skin infections. Hypothesis/objectives – The antimicrobial activity of cold atmospheric microwave plasma (CAMP) against major strains in canine skin infections was tested and the difference in antimicrobial activity between the antibiotic‐resistant and antibiotic‐susceptible strains of Staphylococcus pseudintermedius was evaluated. Conclusions and clinical importance – CAMP has sufficient antimicrobial activity against major bacterial strains that cause pyoderma and otitis externa in dogs, and may be an alternative therapeutic option for S. pseudintermedius skin infections, for which antibiotics often are ineffective because of antimicrobial resistance in clinical veterinary medicine. Résumé: Contexte: Le CAP (Cold atmospheric plasma) est une nouvelle génération de traitement pour les infections bactériennes. CAP cause une rupture physique de la paroi et endommage l'ADN, le rendant ainsi hautement utile pour le traitement d'atteintes variées telles que les infections bactériennes. Hypothèses/Objectifs: L'activité antimicrobienne de CAMP (cold atmospheric microwave plasma) contre des souches majeures des infections cutanées canines a été testée et la différence d'activité antimicrobienne entre les souches résistances ou sensibles aux antibiotiques de Staphylococcus pseudintermedius a été évaluée. Matériels et méthodes: Les souches ATCC (American Type Culture Collection) ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa et Escherichia coli ) et les souches cliniques isolées de S . pseudintermedius identifiées comme résistantes à la méticiline (n = 27) S . pseudintermedius sensibles à la méticiline (n = 13) ont été exposées à CAMP pendant 10 s, 30 s et 60 s. Ensuite, le taux de survie bactérien a été confirmé. Résultats: Les bactéries Gram‐négatives ( P . aeruginosa et E. coli ) étaient plus sensibles que les bactéries Gram‐positives (S. aureus et S . pseudintermedius ) pour la même durée d'exposition au CAMP. Seules les bactéries Gram‐négatives étaient complètement tuées après 60s d'exposition. Dans les souches de S . pseudintermedius, l'exposition à CAMP avait des effets antibactériens similaires au regard de la résistance antibiotique. Conclusions et importance clinique: Le CAMP a une activité antimicrobienne suffisante contre les souches bactériennes majeures causant pyodermite et otite externe chez le chien et peut être une option thérapeutique alternative pour les infections cutanées à S . pseudintermedius pour laquelle les antibiotiques sont souvent inefficaces en raison de résistances antimicrobiennes en médecine vétérinaire clinique. Resumen: Introducción: el plasma atmosférico frío (CAP) es una opción terapéutica médica de nueva generación para las infecciones bacterianas. El CAP provoca la ruptura física de la pared celular y el daño al DNA, por lo que es muy útil en el tratamiento de diversas afecciones, como las infecciones de la piel. Hipótesis/objetivos: se probó la actividad antimicrobiana del plasma de microondas atmosférico frío (CAMP) contra las principales cepas en las infecciones cutáneas caninas y se evaluó la diferencia en la actividad antimicrobiana entre las cepas resistentes y sensibles a los antibióticos de Staphylococcus pseudintermedius . Métodos y materiales: cepas de la American Type Culture Collection (ATCC) ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli) y aislados clínicos identificados como S . pseudintermedius resistente a meticilina (n = 27) y S . pseudintermedius sensible a meticilina (n = 13) fueron expuestos a CAMP durante 10 s, 30 s y 60 s. Posteriormente, se valoró la tasa de supervivencia bacteriana. Resultados: las bacterias Gram negativas ( P . aeruginosa y E. coli ) fueron más susceptibles que las bacterias Gram positivas ( S . aureus y S. pseudintermedius ) durante la misma duración de exposición a CAMP. Solo las bacterias Gram negativas murieron por completo después de 60 s de exposición. En los aislados de S . pseudintermedius, la exposición a CAMP tuvo efectos antibacterianos similares independientemente de la resistencia a los antibióticos. Conclusiones e importancia clínica: CAMP tiene suficiente actividad antimicrobiana contra las principales cepas bacterianas que causan pioderma y otitis externa en perros, y puede ser una opción terapéutica alternativa para las infecciones cutáneas por S . pseudintermedius, para las cuales los antibióticos a menudo son ineficaces debido a la resistencia a los antimicrobianos en medicina veterinaria. Zusammenfassung: Hintergrund: Kaltes atmosphärisches Plasma (CAP) zählt zu einer neuen Generation an medizinischen Behandlungsoptionen für bakterielle Infektionen. CAP verursacht eine physische Zellwandruptur und eine DNA Schädigung, was es in der Folge bei der Behandlung verschiedener Erkrankungen wie Hautinfektionen sehr wirkungsvoll macht. Hypothese/Ziele: Die antimikrobielle Wirksamkeit von kaltem atmosphärischem Mikrowellenplasma (CAMP) wurde gegenüber wichtigen Stämmen bei Hautinfektionen des Hundes getestet und der Unterschied der antimikrobiellen Aktivität zwischen den Antibiotika‐resistenten und den Antibiotika‐empfindlichen Stämmen von Staphylococcus pseudintermedius evaluiert. Methoden und Materialien: Stämme ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Escherichia coli ) aus der American Type Culture Collection (ATCC) und klinische Isolate, die als Methicillin‐resistente S . pseudintermedius (n = 27) und Methicillin‐empfindliche S . pseudintermedius (n = 13) isoliert worden waren, wurden CAMP für 10 s, 30 s und 60 s ausgesetzt. Danach wurde die bakterielle Überlebensrate bestätigt. Ergebnisse: Gram‐negative Bakterien ( P . aeruginosa und E. coli ) waren empfindlicher als Gram‐positive Bakterien ( S. aureus und S. pseudintermedius ) bei gleich langer Dauer der Exposition zu CAMP. Nur die Gram‐negativen Bakterien waren nach einer 60 s dauernden Exponierung völlig abgetötet. In S. pseudintermedius Isolaten zeigte die Exponierung unabhängig von der antibiotischen Resistenz zu CAMP eine ähnliche antibakterielle Wirkung. Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung: CAMP zeigt eine ausreichende antimikrobielle Aktivität gegenüber bakteriellen Stämmen, die eine Pyodermie und eine Otitis externa bei Hunden verursachen und könnte eine alternative therapeutische Option für Hautinfektionen durch S. pseudintermedius darstellen, für die Antibiotika aufgrund der antimikrobiellen Resistenz in der klinischen Veterinärmedizin oft unwirksam sind. 要約: 背景: 低温大気圧プラズマ (CAP) は、細菌感染症に対する新世代の治療法として注目されている。CAPは、物理的な細胞壁破壊とDNAの損傷を引き起こすため、皮膚感染症などの様々な症状の治療に非常に有用である。 仮説・目的: 本研究の目的は、犬の皮膚感染症における主要な菌株に対する低温マイクロ波プラズマ (CAMP) の抗菌活性を試験し、 Staphylococcus pseudintermedius の抗生物質耐性菌株および抗生物質感受性菌株間の抗菌活性の違いを評価することであった。 材料・方法: American Type Culture Collection(ATCC) 株 ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli )と、メチシリン耐性 S . pseudintermedius (n = 27)およびメチシリン感受性 S . pseudintermedius (n = 13)と同定された臨床分離株をCAMPに10秒、30秒、60秒曝露し、その後、細菌の生存率を確認した。 結果: グラム陰性菌 ( P. aeruginosa および E. coli ) は、同じCAMP曝露時間でもグラム陽性菌 ( S. aureus および S . pseudintermedius ) よりも感受性が高かった。60秒の曝露で完全に死滅したのはグラム陰性菌のみであった。 S . pseudintermedius 分離菌では、CAMP曝露は抗生物質耐性にかかわらず同様の抗菌効果を示した。 結論および臨床上の重要性: CAMPは犬膿皮症および外耳炎の原因となる主要な細菌株に対して十分な抗菌活性を有しており、臨床獣医学では抗菌剤耐性のために抗生物質が効かないことが多い S . pseudintermedius 皮膚感染症の代替治療法となる可能性がある。 摘要: 背景: 大气低温等离子体(CAP)是新一代细菌感染的药物治疗选择。CAP引起物理性细胞壁破裂和DNA损伤, 因此使其在皮肤感染等多种疾病的治疗中非常有用。 假设/目的: 检测了大气低温微波等离子体(CAMP)对犬皮肤感染中主要菌株的抗菌活性, 并评价了假中间型葡萄球菌的抗生素耐药性和抗生素敏感性菌株之间的抗菌活性差异。 方法和材料: 将美国典型培养物保藏中心(ATCC)菌株 (金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌) 和鉴定为耐甲氧西林假中间型链球菌(n = 27)和甲氧西林敏感假中间型链球菌(n = 13)的临床分离株暴露于CAMP 10s、30s和60s后, 证实了细菌存活率。 结果: 在相同的CAMP暴露时间内, 革兰氏阴性菌 (铜绿假单胞菌和大肠埃希菌) 比革兰氏阳性菌 (金黄色葡萄球菌和假中间型链球菌) 更敏感。暴露60s后仅完全杀灭革兰氏阴性菌。在假中间型链球菌分离株中, 无论抗生素耐药性如何, CAMP暴露均具有相似的抗菌作用。 结论和临床重要性: CAMP对引起犬脓皮病和外耳炎的主要细菌菌株具有足够的抗菌活性, 可能是假中间型葡萄球菌皮肤感染的替代治疗选择, 在临床兽药中, 由于抗菌药物耐药性, 抗生素通常无效。 Resumo: Contexto: O plasma atmosférico frio (PAF) é uma opção terapêutica de nova geração para infecções bacterianas. O PAF causa ruptura física da parede celular e danos ao DNA, sendo, portanto, altamente útil no tratamento de várias condições, como infecções de pele. Hipótese/objetivos: A atividade antimicrobiana do plasma atmosférico frio de microondas (PAFM) contra as principais cepas em infecções cutâneas caninas foi testada e a diferença na atividade antimicrobiana entre as cepas de Staphylococcus pseudintermedius resistentes a antibióticos e suscetíveis a antibióticos foi avaliada. Métodos e materiais: Cepas da American Type Culture Collection (ATCC) ( Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli ) e isolados clínicos identificados como S. pseudintermedius resistente à meticilina (n = 27) e S. pseudintermedius sensível à meticilina (n = 13) foram expostos ao PAFM por 10 s, 30 s e 60 s. Posteriormente, a taxa de sobrevivência bacteriana foi confirmada. Resultados: As bactérias Gram‐negativas ( P. aeruginosa e E. coli ) foram mais suscetíveis do que as bactérias Gram‐positivas ( S. aureus e S. pseudintermedius ) para a mesma duração da exposição PAFM. Apenas as bactérias Gram‐negativas foram completamente mortas após 60 s de exposição. Nos isolados de S. pseudintermedius, a exposição ao PAFM teve efeitos antibacterianos semelhantes, independentemente da resistência aos antibióticos. Conclusões e importância clínica: PAFM tem atividade antimicrobiana suficiente contra as principais cepas bacterianas que causam piodermite e otite externa em cães, e pode ser uma opção terapêutica alternativa para infecções cutâneas por S. pseudintermedius, para as quais os antibióticos muitas vezes são ineficazes devido à resistência antimicrobiana na medicina veterinária.