1. A Quantitative in vitro Evaluation of the Combined Action of Benzylpenicillin and Dihydrostreptomycin on Staphylococci Isolated from the Bovine Udder with Special Regard to Synergistic Activities
- Author
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A. Rosselet, F. Knüsel, and J. Schluep
- Subjects
Staphylococcus aureus ,Dihydrostreptomycin Sulfate ,biology ,Chemistry ,Drug Synergism ,Penicillin G ,Microbial Sensitivity Tests ,Staphylococcal mastitis ,Staphylococcal Infections ,Benzylpénicilline ,biology.organism_classification ,Benzylpenicillin ,Molecular biology ,chemistry.chemical_compound ,Mammary Glands, Animal ,Mammites ,High dosage ,medicine ,Animals ,Chronic mastitis ,Cattle ,Mastitis, Bovine ,medicine.drug ,Dihydrostreptomycin - Abstract
Summary 206 strains of Staph, aureus isolated from bovine mastitic milks were analysed for their susceptibility to benzylpenicillin (PEN) and dihydrostreptomycin (DHSM). On the base of MIC-determinations 43% of the strains turned out to be PEN-resistant and 33% DHSM-resistant. 97% of the PEN-resistant strains were penicillinase producers. The influence of the inoculum size on the PEN-susceptibility of the PEN-resistant group was very pronounced. On the other hand, the response of the strains to DHSM was hardly influenced by the inoculum size. The comparison of cumulative percentages of inhibition of the antibiotics used singly and combined and the analysis of the fractional inhibitory concentrations led to the conclusion of a significant synergistic effect of the combination. A synergistic effect of the combination was established also with the group of staphylococci resistant to both PEN and DHSM. The induction of penicillinase by PEN was examined on two PEN-resistant strains. The beta-lactamase production was reduced to one tenth by the concomitant influence of DHSM (PEN 100 I. U./ml, DHSM 100 mcg/ml). In an agar-diffusion assay, one tenth MIC of DHSM increased the activity of PEN 9–14 fold while PEN potentiated the efficacy of DHSM by a factor 3–7. These data are discussed with respect to the number of staphylococci that are likely to occur in the bovine udder in cases of chronic mastitis, and with regard to the concentrations of the drugs present in the mammary glands of cows treated at drying-off. The results give substantial evidence to explain the excellent therapeutic effect obtained against staphylococcal mastitis by combinations of PEN and DHSM at high dosage rates. Zusammenfassung Quantitative Erfassung der kombinierten in-vitro Aktivitaten von Benzylpenicillin und Dihydrostreptomycin auf bovine Euter-Staphylokokken unter besonderer Berucksichtigung von synergistischen Wirkungen 206 aus Milchproben isolierte Staph. aureus-Stamme wurden auf ihre Empfindlichkeit gegen Benzylpenicillin (PEN) und Dihydrostreptomycin (DHSM) untersucht. Bei einer angenommenen Grenzkonzentration von 4.1 I. E./ml resp. 37 mcg/ml wurden 43% der Stamme als PEN-resistent und 33% als DHSM-resistent klassiert. 97% der PEN-resistenten Stamme produzierten Penicillinase. Die PEN-Empfindlichkeit der PEN-resistenten Staphylokokken war stark inokulumabhangig. In viel geringerem Ausmas wurde die DHSM-Empfindlichkeit der DHSM-resistenten Stamme durch die Grose des Inokulums beeinflust. Aus dem Vergleich der kumulativen Prozentsatze der Wachstumshemmung durch die Antibiotika allein und in Kombination sowie aus einer Analyse der fraktionierten Hemmkonzentrationen (FIC) ergaben sich eindeutige Anhaltspunkte fur eine signifikante synergistische Wirkung der Kombination PEN/DHSM. Diese synergistische Wirkung kam auch bei PEN- und DHSM-resistenten Stammen zum Ausdruck. An zwei Stammen wurde die Penicillinase-Induktion durch PEN uberpruft. Es zeigte sich, das die Beta-Laktamase-Produktion durch den Einflus von DHSM auf einen Zehntel der durch PEN allein induzierten vermindert wurde. In einem Agar-Diffusionstest potenzierte eine subinhibitorische Konzentration von DHSM (ein Zehntel der minimalen Hemmkonzentration) die Wirkung von PEN um das 9 bis 14fache. Im selben Sinne (Faktor 3–7) verbesserte PEN die DHSM-Wirkung. Bei der Besprechung der genannten Versuchsresultate wird insbesondere Bezug genommen auf die Zahl der bei chronischer Mastitis im Euter zu erwartenden Staphylokokken und auf die Wirkstoffkonzentrationen nach Trockenstellbehandlung. Die Versuchsergebnisse bieten eine Erklarung fur die gute Wirkung, die eine hochdosierte PEN/DHSM-Behandlung selbst gegen durch resistente Stpahylokokken verursachte Mastitiden entfaltet. Resume Estimation quantitative de l'action combinee de benzylpenicilline et dihydrostreptomycine contre des staphylocoques isoles de mamelles de vaches avec consideration particuliere d'activites synergistiques 206 souches de Staph, aureus isolees de laits provenant de mammites bovines furent analysees quant a leur susceptibilite a la benzylpenicilline (PEN) et la dihydrostreptomycine (DHSM). Le 43% des souches fut classe resistant a PEN et 33% a DHSM sur la base de limites de concentration de 4,1 U. I./ml et 37 mcg/ml. 97% des souches resistantes a PEN produisirent de la penicillinase. La susceptibilite a PEN des staphylocoques resistants a PEN fut fortement influencee par la quantite des germes inocules. En revanche, l'activite de la DHSM fut a peine influencee par l'ampleur de l'inoculum. La comparaison des pourcentages cumulatifs de l'inhibition exercee par les antibiotiques seuls et combines et l'analyse des fractions de concentrations inhibitrices montrerent l'existence d'une synergie significative resultant de l'emploi combine des deux antibiotiques. Cette activite synergistique fut meme confirmee sur le groupe de staphylocoques a double resistance. L'induction de la penicillinase par PEN a ete examinee sur deux souches resistantes a PEN. La production de beta-lactamase resta reduite a un dixieme sous l'influence simul-tanee de DHSM (PEN 100 U. I./ml, DHSM 100 mcg/ml). Dans un essai de diffusion en gelose, un dixieme de concentration minimale inhibitrice de DHSM augmenta l'activite de PEN 9 a 14 fois, alors que l'efficacite de DHSM fut multipliee d'un facteur de 3 a 7 par PEN. Ces resultats ont ete discutes en tenant compte du nombre probable de staphylocoques se trouvant dans la mamelle bovine lors de mastite chronique et en prenant en consideration les concentrations d'antibiotiques presentes dans les glandes mammaires de vaches traitees au tarissement. Les resultats obtenus expliquent l'excellent effet therapeutique de combinaisons de PEN et DHSM a hauts dosages contre les mastites a staphylocoques. Resumen Evaluacion cuantitativa in vitro de la actividad de la combinacion Benzilpenicilina y Dihidroestreptomicina sobre estafilococos aislados en cuarterones de vacas y sobre las actividades sinergisticas en particular 206 cepas Staph, aureus aisladas en muestras de leche fueron analizadas en cuanto a su sensibilidad frente a Benzilpenicilina (PEN) y Dihidroestreptomicina (DHSM). Ante una supuesta concentracion minima de inhibicion de 4.1 resp. 37 ppm, el 43% de las cepas bacterianas eran PEN-resistentes y el 33% DHSM-resistentes. El 97% de las cepas que eran PEN-resistentes producian penicilinasa. El tamano del inoculum tuvo un influjo importante sobre la sensibilidad frente al PEN de los estafilococos que eran PEN-resistentes. El influjo del tamano del inoculum sobre la sensibilidad frente al DHSM de las cepas que eran DHSM-resistentes era insignificante. La comparacion entre los porcentajes cumulativos de inhibicion de los antibioticos utilizados solos o en combinacion, y los analisis de las concentraciones de inhibicion fraccionadas (Fractional Inhibitory Concentrations) mostro indicios univocos de un efecto sinergistico significante por la combinacion PEN/DHSM. Este efecto sinergistico se expreso tambien en las cepas PEN- y DHSM-resistentes. Se contrasto la induccion de penicilinasa por PEN con ayuda de dos cepas PEN-resistentes. Resulto que la produccion de beta-lactamasa era disminuida a un deimo (1/10) por el simultaneo influjo del DHSM (PEN 100 unidades/ml, DHSM 100 ppm). En un ensayo de agardifusion un decimo de la concentracion minima de inhibicion de DHSM aumento la actividad de PEN de 9–14 veces, mientras que PEN elevo la eficacia de DHSM a la potencia 3–7. Los datos de estos estudios se refieren al numero esperado de estafilococos en los cuarterones de vacas en casos de mamitis cronicas y a las concentraciones de agentes quimicos despues del tratamiento. Los resultados ofrecen una explicacion por el buen efecto obtenido con tratamientos con alta dosis de PEN/DHSM; y tambien por los casos de mamitis provocadas por estafilococos resistentes.
- Published
- 2010