Canine antimicrobial peptides are effective against resistant bacteria and yeasts

Authors

  • Domenico Santoro,

    Corresponding author
    1. Department of Veterinary Clinical Medicine, College of Veterinary Medicine, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA
    • Correspondence: Domenico Santoro, Department of Small Animal Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, University of Florida, 2015 SW 16th Avenue, Gainesville, FL 32608, USA. E-mail: dsantoro@ufl.edu

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  • Carol W. Maddox

    1. Department of Pathobiology, College of Veterinary Medicine, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA
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  • Sources of Funding: This study was funded by the American College of Veterinary Dermatology.
  • Conflict of Interest: No conflicts of interest have been declared.

Abstract

Background

Antimicrobial peptides (AMPs) are small proteins present in most living species and they are involved in the defence against pathogenic organisms. β-Defensins and cathelicidin are the most frequently studied AMPs in both people and dogs.

Hypothesis/Objectives

Our objectives were to determine the minimal inhibitory concentration and minimal bactericidal concentration of two canine β-defensins and a cathelicidin against antibiotic-sensitive and antibiotic-resistant bacteria and yeasts using a broth microdilution method.

Methods

The micro-organisms tested were ATCC strains of meticillin-sensitive and meticillin-resistant Staphylococcus aureus (MSSA and MRSA, respectively), meticillin-sensitive Staphylococcus pseudintermedius (MSSP), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans and Malassezia pachydermatis. Field strains of meticillin-resistant S, pseudintermedius (MRSP, n = 1) and MSSP (n = 11) were also tested. Mann–Whitney U-test and Friedman test were used for statistical analysis.

Results

The MSSP and MRSP were more susceptible to canine AMPs than MSSA and MRSA. Malassezia pachydermatis was more sensitive than C. albicans to canine AMPs. The β-defensin cBD103 was most effective against Staphylococci and P. aeruginosa, while the cathelicidin cCath was the most effective AMP against E. coli. Additionally, cBD103 was the most effective AMP for both yeasts studied, with M. pachydermatis being more susceptible than C. albicans. All AMPs tested exhibited killing within 2 h of exposure.

Conclusions and clinical importance

We demonstrated that natural canine AMPs are effective against canine-specific pathogens, are equally effective against meticillin-resistant or -susceptible strains, and are more effective against M. pachydermatis than against C. albicans organisms.

Résumé

Contexte

Les peptides antimicrobiens (AMPs) sont de petites protéines présentes chez la plupart des espèces vivantes et ils sont impliqués dans la défense contre les organismes pathogènes. Les β-défensines et la cathélicidine sont les AMPs les plus fréquemment étudiés à la fois chez l'homme et chez le chien.

Hypothèses/Objectifs

Nos objectifs étaient de déterminer la concentration minimale inhibitrice et la concentration minimale bactéricide pour deux β-défensines et une cathélicidine de chien contre des bactéries et des levures sensibles et résistantes aux antibiotiques à l'aide d'une méthode de microdilution en milieu liquide.

Méthodes

Les micro-organismes testés étaient des souches ATCC de Staphylococcus aureus sensibles à la méticilline et résistantes à la méticilline (respectivement MSSA et MRSA), Staphylococcus pseudintermedius sensibles à la méticilline (MSSP), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans et Malassezia pachydermatis. Les souches de S. pseudintermedius résistantes à la méticilline (MRSP,= 1) et MSSP (= 11) ont également été testées. Des statistiques ont été réalisées par les tests Mann–Whitney U-test et Friedman.

Résultats

Les MSSP er MRSP étaient plus sensibles aux AMPs canins que MSSA et MRSA. Malassezia pachydermatis était plus sensible que C. albicans aux AMP canins. La β-défensine cBD103 était plus efficace contre Staphylococci et P. aeruginosa, alors que la cathélicidine cCath était l'AMP la plus efficace contre E. coli. En outre, cBD103 était l'AMP le plus efficace pour les deux levures, avec M. pachydermatis plus sensible que C. albicans. Tous les AMPs testés ont été efficaces dans les 2 h d'exposition.

Conclusions et importance clinique

Nous démontrons que les AMPs naturels canins sont efficaces contre les pathogènes spécifiques du chien, sont tout autant efficaces contre les souches résistantes ou sensibles à la méticilline et sont plus efficaces contre M. pachydermatis que contre C. albicans.

Resumen

Introducción

los péptidos antimicrobianos (AMPs) son pequeñas proteínas presentes en la mayoría de los seres vivos y están implicadas en la defensa frente a organismos patógenos. Las ß-defensinas y la catelicidina son las AMPs mas frecuentemente estudiadas tanto en humanos como en perros.

Hipótesis/Objetivos

nuestros objetivos fueron determinar la concentración inhibitoria mínima y la concentración bactericida mínima de dos ß-defensinas caninas y de la catecilidina frente a bacterias sensibles y resistentes a antibióticos y levaduras utilizando un método de microdilución en caldo de cultivo.

Métodos

los microorganismos probados fueron cepas ATCC de Staphylococcus aureus sensibles y resistentes a meticilina (MSSA y MRSA, respectivamente), Staphylococcus pseudintermedius sensible a meticilina (MSSP), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans y Malassezia pachydermatis. Cepas de campo resistentes a meticilina de S. pseudintermedius (MRSP, n = 1) y MSSP (n = 11) también fueron probadas. En el análisis estadístico se utilizaron la prueba U de Mann-Whitney y la prueba de Friedman.

Resultados

las cepas MSSP y MRSP fueron mas susceptibles a las AMPs caninas que MSSA y MRSA. Malassezia pachydermatis fue mas sensible que C. albicans a las AMPs caninas. La defensina ß cBD103 fue la AMP mas eficaz frente a E. coli. Además, cBD103 fue la AMP mas eficaz frente a ambas especies de levadura, siendo M. pachydermatis mas susceptible que C. albicans. Todas las AMPs probadas destruyeron los microorganismos en menos de 2 h tras la exposición inicial.

Conclusiones e importancia clínica

hemos demostrado que las AMPs caninas son efectivas frente a patógenos caninos, son igual de eficaces frente a cepas sensibles y resistentes a antibióticos, y son mas efectivas frente a M. pachydermatis que C. albicans.

Zusammenfassung

Hintergrund

Antimikrobielle Peptide (AMPs) sind kleine Proteine, die in den meisten lebenden Spezies vorkommen und bei der Abwehr pathogener Organismen involviert sind. β-Defensine und Cathelicidin sind beim Menschen wie auch beim Hund die am häufigsten untersuchten AMPs.

Hypothese/Ziele

Unsere Ziele waren es, die minimale inhibitorische Konzentration und die minimale bakterizide Konzentration zweier β-Defensine des Hundes festzustellen, sowie ein Cathelicidin für Antibiotika-sensitive und Antibiotika-resistente Bakterien und Hefepilze mittels Bouillon-Mikrodilutionsmethode zu ermitteln.

Methoden

Die untersuchten Mikroorganismen waren ATCC Stämme Methicillin-sensitiver und Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MSSA bzw. MRSA), Methicillin-sensitiver Staphylococcus pseudintermedius (MSSP), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Canida albicans und Malassezia pachydermatis. Es wurden ebenfalls Feldstämme Methicillin-resistenter S. pseudintermedius (MRSP,= 1) und MSSP (= 11) getestet. Zur statistischen Analyse wurden Mann-Whitney U-Test und Friedman Test durchgeführt.

Ergebnisse

Die MSSP und MRSP waren empfänglicher für die AMPs des Hundes als MSSA und MRSA. Malassezia pachydermatis war sensibler für die AMPs des Hundes als Canida albicans. Die β-Defensine cBD103 waren effektiver gegenüber Staphylokokken und P. aeruginosa, während die Cathelicidine cCATH die effektivsten AMP gegen E. coli darstellten. Zusätzlich waren die cBD103 die effektivsten AMP für beide untersuchten Hefepilze, wobei M. Pachydermatis sensibler war als C. albicans. Alle getesteten AMPs töteten Keime innerhalb von 2 h nach Verabreichung ab.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung

Wir zeigten, dass die natürlichen AMPs des Hundes gegenüber Hunde-spezifischen Pathogenen wirksam sind, dass sie gleichermaßen wirksam sind gegenüber Methicillin-resistenten oder –empfänglichen Stämmen, und dass sie wirksamer sind gegenüber M. pachydermatis als gegenüber C. albicans Organismen.

Abstract

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