The effect of Farnesol on sensitivity of microorganisms from bacterial-fungal biofilm to antimicrobial agents in vitro

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Two microorganisms — Staphylococcus aureus and Candida albicans isolated from a mixed bacterial-­fungal biofilm of horse wound were studied. Resistance profile of these clinical strains to antimicrobial agents was determined using standard disc diffusion method on solid nutrient medium in the laboratory. Next, Farnesol was added to the disks at concentrations of 12.5…200 μM/ml (experiment) or physiologic saline solution (control). The experiments showed that in most cases addition of Farnesol increased sensitivity of microorganisms to antimicrobial drugs, and there were no cases of a negative effect of Farnesol on sensitivity. Moreover, the best results of synergism were observed in combination with antifungal drugs rather than with antibacterial drugs. There were also unique indicators: sensitivity of C. albicans to Nystatin and Miconazole doubled after the addition of Farnesol at a concentration of 25…200 µM/ml. Furthermore, it was proved that the clinical strain of S. aureus was completely resistant to penicillin. And sensitivity appeared after the addition of Farnesol. A similar situation was with the Candida strain: resistance to Amphotericin B was initially observed, and in combination with Farnesol, this drug began to work even in small concentrations. In vivo data indicate that Farnesol has an adjuvant effect in combination with most antibiotics and/or antifungal drugs.

About the authors

Nadezhda P. Sachivkina

RUDN University

Author for correspondence.
Email: sachivkina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1100-929X
SPIN-code: 1172-3163

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Veterinary Medicine

8 Miklukho-Maklaya st., bldg. 2, Moscow, 117198, Russian Federation

Oksana V. Nechet

RUDN University

Email: nechet-ov@rudn.ru
ORCID iD: 0009-0002-3855-5653

head of the Microbiological Laboratory Center “Biochim”, deputy director of the Research Center “Nanotechnologies” of the Institute of Biochemical Technology and Nanotechnology

10 Miklukho-Maklaya st., bldg. 2, Moscow, 117198, Russian Federation

Iman S. Gashimova

RUDN University

Email: 1032220115@rudn.ru
ORCID iD: 0009-0004-0645-3980
SPIN-code: 3661-9354

Master student, Institute of Biochemical Technology and Nanotechnology

10 Miklukho-Maklaya st., bldg. 2, Moscow, 117198, Russian Federation

Diana V. Kondrateva

Email: Diakondratieva@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-4387-8281

private equestrian veterinarian in Moscow and Moscow region, founder of the mobile equestrian hospital Moscow Equine Services

Moscow, Russian Federation

Nikolay V. Sakhno

Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin

Email: sahnoorelsau@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3281-1081
SPIN-code: 5461-3191

Doctor of Veterinary Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Epizootology and Therapy

69 Generala Rodina st., Orel, 302019, Russian Federation

References

  1. Sachivkina N, Karamyan A, Semenova V, Ignatiev A, Abdurasulov A, Muratova R, et al. The Effects of Angelica ternata Extract from Kyrgyzstan on the Formation of Candida albicans ATСС 10231 Biofilms. Appl Sci. 2023;13(21):12042. doi: 10.3390/app132112042
  2. Kumar R, Das J, Rode S, Kaur H, Shah V, Verma P, et al. Farnesol dehydrogenase from Helicoverpa armigera (Hübner) as a promising target for pest management: molecular docking, in vitro and insect bioassay studies using geranylgeraniol as potential inhibitor. 3 Biotech. 2023;13(6):175. doi: 10.1007/s13205-023-03598-9
  3. Hornby JM, Jensen EC, Lisec AD, Tasto JJ, Jahnke B, Shoemaker R, et al. Quorum sensing in the dimorphic fungus Candida albicans is mediated by farnesol. Appl Environ Microbiol. 2001;67(7):2982–2992. doi: 10.1128/AEM.67.7.2982-2992.2001
  4. Ramage G, Saville SP, Wickes BL, Lopez-¬Ribot JL. Inhibition of Candida albicans biofilm formation by farnesol, a quorum-¬sensing molecule. Appl Environ Microbiol. 2002;68(11):5459–5463. doi: 10.1128/aem.68.11.5459-5463.2002
  5. Semighini CP, Hornby JM, Dumitru R, Nickerson KW, Harris SD. Farnesol-¬induced apoptosis in Aspergillus nidulans reveals a possible mechanism for antagonistic interactions between fungi. Mol Microbiol. 2006;59(3):753–764. doi: 10.1111/j.1365-2958.2005.04976.x
  6. Shirtliff ME, Krom BP, Meijering RA, Peters BM, Zhu J, Scheper MA, et al. Farnesol-¬induced apoptosis in Candida albicans. Antimicrob Agents Chemother. 2009;53(6):2392–2401. doi: 10.1128/AAC.01551-08
  7. Brasch J, Horter F, Fritsch D, Beck-¬Jendroschek V, Tröger A, Francke W. Acyclic sesquiterpenes released by Candida albicans inhibit growth of dermatophytes. Med Mycol. 2014;52(1):46–55. doi: 10.3109/13693786.2013.814174
  8. Katragkou A, McCarthy M, Alexander EL, Antachopoulos C, Meletiadis J, Jabra-¬Rizk MA, et al. In vitro interactions between farnesol and fluconazole, amphotericin B, or microfungin against Candida albicans biofilms. J Antimicrob Chemother. 2015;70(2):470–478. doi: 10.1093/jac/dku374
  9. Nagy F, Vitalis E, Jakab A, Borman AM, Forgacs L, Toth Z, et al. In vitro and in vivo effect of exogenous farnesol exposure against Candida auris. Front Microbiol. 2020;11:957. doi: 10.3389/fmicb.2020.00957
  10. Dekkerova J, Cernakova L, Kendra S, Borghi E, Ottaviano E, Willinger B, et al. Farnesol boosts the antifungal effect of fluconazole and modulates resistance in Candida auris through regulation of the CDR1 and ERG11 genes. J Fungi. 2022;8(8):783. doi: 10.3390/jof8080783
  11. Nikoomanesh F, Falahatinejad M, Cernakova L, dos Santos ALS, Mohammadi SR, Rafiee M, et al. Combination of farnesol with common antifungal drugs: inhibitory effect against Candida species isolated from women with RVVC. Medicina. 2023;59(4):743. doi: 10.3390/medicina59040743
  12. Lenchenko E, Sachivkina N, Petrukhina O, Petukhov N, Zharov A, Zhabo N, Avdonina M. Anatomical, pathological, and histological features of experimental respiratory infection of birds by biofilm-¬forming bacteria Staphylococcus aureus. Veterinary World. 2024;17(3):612–619. doi: 10.14202/vetworld.2024.612-619
  13. Jabra-¬Rizk MA, Meiller TF, James CE, Shirtliff ME. Effect of farnesol on Staphylococcus aureus biofilm formation and antimicrobial susceptibility. Antimicrob Agents Chemother. 2006;50(4):1463–1469. doi: 10.1128/AAC.50.4.1463-1469.2006
  14. Inoue Y, Togashi N, Hamashima H. Farnesol-¬induced disruption of the Staphylococcus aureus cytoplasmic membrane. Biol Pharm Bull. 2016; 39(5):653–656. doi: 10.1248/bpb.b15-00416
  15. Wargo MJ, Hogan DA. Fungal-¬bacterial interactions: a mixed bag of mingling microbes. Curr Opin Microbiol. 2006;9(4):359–364. doi: 10.1016/j.mib.2006.06.001
  16. Kong EF, Tsui C, Kucharíková S, Van Dijck P, Jabra-¬Rizk MA. Modulation of Staphylococcus aureus response to antimicrobials by the Candida albicans quorum sensing molecule farnesol. Antimicrob Agents Chemother. 2017;61(12):e01573–17. doi: 10.1128/AAC.01573-17
  17. Boone CHT, Parker KA, Gutzmann DJ, Atkin AL, Nickerson KW. Farnesol as an antifungal agent: comparisons among MTLa and MTLα haploid and diploid Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae. Front Physiol. 2023;14:1207567. doi: 10.3389/fphys.2023.1207567
  18. Erdal B, Baylan B, Batar B, Öztürk A, Topçu B. Investigation of the Effect of Farnesol on Biofilm Formation by Candida albicans and Candida parapsilosis complex isolates. Mikrobiyol Bul. 2024;58(1):49–62. doi: 10.5578/mb.20249905r
  19. Li T, Liu ZH, Fan LY, Zhang Z, Bai HH, Wang FJ, et al. The fungal quorum-¬sensing molecule, farnesol, regulates the immune response of vaginal epithelial cells against Candida albicans. BMC Microbiol. 2023;23(1):251. doi: 10.1186/s12866-023-02987-7
  20. Olabode IR, Sachivkina N, Karamyan A, Mannapova R, Kuznetsova O, Bobunova A, et al. In vitro activity of farnesol against Malassezia pachydermatis isolates from otitis externa cases in dogs. Animals. 2023;13(7):1259. doi: 10.3390/ani13071259
  21. Sachivkina N, Senyagin A, Podoprigora I, Vasilieva E, Kuznetsova O, Karamyan A, et al. Enhancement of the antifungal activity of some antimycotics by farnesol and reduction of Candida albicans pathogenicity in a quail model experiment. Veterinary World. 2022;15(4):848–854. doi: 10.14202/vetworld.2022.848-854

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».