The Antibacterial and Antibiofilm Activities of Resveratrol on Gram-positive and Gram-negative Bacteria

The Antibacterial and Antibiofilm Activities of Resveratrol on Gram-positive and Gram-negative Bacteria [Kafkas J Med Sci]

Kafkas J Med Sci. 2022; 12(3): 201-206 | DOI: 10.5505/kjms.2022.76743

The Antibacterial and Antibiofilm Activities of Resveratrol on Gram-positive and Gram-negative Bacteria

Murat Karamese¹, Yalcin Dicle²
¹1Department of Medical Microbiology, Kafkas University, Faculty of Medicine, Kars, Türkiye
²Department of Nutrition and Dietetics, Mus Alparslan University, Faculty of Health Sciences, Mus, Türkiye

Aim: Resveratrol (3,5,4’-trihydroxystilbene) shows antimicrobial activity against many pathogens. It has been detected that subinhibitory concentrations can reduce bacterial motility and interference with quorum sensing, lead to reduced bacterial toxin production, and inhibit biofilm formation. In this study, we aimed to investigate resveratrol’s antibacterial and antibiofilm activities on some Gram-positive and Gram-negative bacteria.
Material and Method: The bacterial strains, including Staphylococcus aureus (ATCC-29213), Bacillus subtilis (ATCC- 6051), Escherichia coli (ATCC-25923), and Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853) were grown overnight in LB broth at 37°C in a humidified chamber. The resveratrol was dissolved in 1.5% of dimethyl sulfoxide (DMSO). Serial two-fold dilutions of the resveratrol, ranging from 16 to 0.5 mg/ml, were prepared in a 96-well plate. The microdilution method determined the minimum inhibitory concentration (MIC) for the resveratrol. Bacterial biofilm formation was assessed using the crystal violet assay. The agar gel diffusion assay was also performed to determine the antimicrobial activity.
Results: In these assays, the resveratrol inhibited the growth of both Gram-positive and Gram-negative bacteria strains tested, with inhibition zone diameters ranging from 19.8 to 22 mm and MIC values of 4 mg/ml, confirming its antimicrobial properties. Concerning the effect of resveratrol on biofilm formation, an inhibition ranging from 24% to 99% on the total biofilm mass was achieved for all bacteria strains (Fig. 2 and Fig. 3). 16 mg/ml of resveratrol is the most effective dose for antibiofilm activity.
Conclusion: Resveratrol has gained significant scientific and public attention not only for being a possible natural antimicrobial but also for its potential functional and therapeutic applications. Further studies should be planned to understand the molecular mechanism underlying resveratrol’s inhibitory effect, investigate the synergistic effects of resveratrol with antibiotics, and apply it in clinical practice.

Keywords: antibacterial activity, antibiofilm activity, minimal inhibitory concentration, resveratrol; gel diffusion

Resveratrol’ün Gram-pozitif ve Gram-negatif Bakteriler Üzerindeki Antibakteriyel ve Antibiyofilm Aktiviteleri

Murat Karamese¹, Yalcin Dicle²
¹Kafkas Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Kars
²Muş Alparslan Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Fakültesi, Beslenme ve Diyetetik Bölümü, Muş

Amaç: Resveratrol (3,5,4’-trihidroksistilben), birçok patojenlere karşı antimikrobiyal aktivite gösterir. İnhibe edici konsantrasyonlarda, bakteri hareketliliğini ve haberleşme ağını azaltabileceği, bakteri toksin üretiminin azalmasına yol açabileceği ve biyofilm oluşumunu engelleyebileceği saptanmıştır. Bu çalışmada, resveratrol’ün bazı Gram-pozitif ve Gram-negatif bakteriler üzerine antibakteriyel ve antibiyofilm aktivitelerini araştırmayı amaçladık.
Materyal ve Metot: Staphylococcus aureus (ATCC-29213), Bacillus subtilis (ATCC-6051), Escherichia coli (ATCC-25923) ve Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853) bakteri suşları, 37°C’de LB sıvı besiyerinde bir gece inkübasyon sonrası üretildi. Resveratrol, %1,5 dimetil sülfoksit (DMSO) içinde çözüldü. Doksan altı kuyucuklu bir plakada 16 ila 0,5 mg/ml arasında değişen resveratrol dozları ile seri dilüsyonlar hazırlandı. Resveratrol için minimum inhibitör konsantrasyonu (MİK), mikrodilüsyon yöntemiyle belirlendi. Bakteri suşlarının biyofilm oluşturma yetenekleri, kristal viyole testi ile değerlendirildi. Bunlara ilave olarak, antimikrobiyal aktiviteyi belirlemek için agar jel difüzyon testi yapıldı.
Bulgular: Bu testlerde resveratrol, 19,8 ila 22 mm arasında değişen inhibisyon çapları ve 4 mg/ml MİK değerleri ile hem Grampozitif hem de Gram-negatif bakteri suşlarının üremesini inhibe ederek antimikrobiyal özelliklerini ortaya koymuştur. Resveratrol’ün biyofilm oluşumu üzerindeki etkisi ile ilgili olarak, tüm bakteri suşları için toplam biyofilm kütlesi üzerinde %24 ila %99 arasında değişen bir inhibisyon elde edilmiştir. On altı mg/ml konsantreli resveratrol uygulaması, antibiyofilm aktivitesi için en etkili dozdur.
Sonuç: Resveratrol, yalnızca doğal bir antimikrobiyal olduğu için değil, aynı zamanda fonksiyonel ve terapötik uygulamalar için potansiyel bir ajan olduğu içinde bilimsel alanda dikkat çekmiştir. Resveratrolün inhibitör etkisinin altında yatan moleküler mekanizmayı anlamak, antibiyotiklerle sinerjistik etkilerini araştırmak ve klinik pratikte uygulamak için yeni çalışmalar planlanmalıdır.

Anahtar Kelimeler: antibakteriyel aktivite, antibiyofilm aktivite, jel difüzyon, minimal inhibitör konsantrasyon; resveratrol

Murat Karamese, Yalcin Dicle. The Antibacterial and Antibiofilm Activities of Resveratrol on Gram-positive and Gram-negative Bacteria. Kafkas J Med Sci. 2022; 12(3): 201-206

Corresponding Author: Murat Karamese, Türkiye

TOOLS