Antimicrobial effects of mastic extract against oral and periodontal pathogens

Abstract

Background Numerous antimicrobial agents are used in the therapy of oral inflammatory diseases. However, various side effects and the appearance of drug resistance justify research on natural antimicrobial agents. In the present study, antimicrobial properties of mastic extract on commensal and pathogenic oral bacteria, as well as its possible cytotoxic effect toward cells of epithelial and mesenchymal origin, were evaluated in comparison to the common antimicrobial agents hydrogen peroxide (H2O2) and chlorhexidine digluconate (CHX). Methods Several different oral and periodontal pathogens (P. gingivalis, S. mutans, S. oralis, A. actinomycetemcomitans, F. nucleatum, P. intermedia, and P. nigrescens) were treated with diverse concentrations of mastic extract, 3 % H2O2 and 0.2 % CHX. Their antibacterial potential was assessed with an agar diffusion test. The possible cytotoxic effect of mastic extract was tested on 4 cell lines of epithelial, as well as mesenchymal origin (HaCaT, SaOS-2, MC3T3-E1, PDL-cells), by neutral red and 2,3-Bis-(2- Methoxy-4-Nitro-5-Sulfophenyl)-2H-Tetrazolium-5-Carboxanilide assay (XTT assay). Result Mastic extract exerted significantly increased growth inhibition (p ≤ 0.016) upon the tested periodontal pathogens compared with H2O2. Mastic extract did not show any inhibitory effects on the growth of S. mutans. On the other hand, it had little impact on cell viability in the concentrations used, as viability values of tested cells were significantly lower for the cells treated with CHX and H2O2 compared with mastic extract- treated cells after stimulation for 2, 4, and 6 hours (p ≤ 0.016). Conclusion The current data demonstrates that clinically relevant concentrations of mastic extract may inhibit the growth of periodontal pathogens, without relevant deteriorating effects on cell viability, compared to H2О2. The results of this study suggest that mastic extract may be considered as an alternative antibacterial agent in the prevention and prophylaxis of periodontal disease.

Ziel Zahlreiche antimikrobielle Substanzen werden in der Prävention und Therapie der Parodontitis eingesetzt. Allerdings deren potenzielle Nebenwirkungen und die Entstehung von Drugresistenz haben die Suche nach natürlichen Substanzen gerechtfertigt. In der vorliegenden Studie wurden antimikrobielle Eigenschaften auf kommensale und pathogene orale Bakterien sowie potentielle zytotoxische Wirkungen des Mastix-Extrakts auf epitheliale und mesenchymale Zellen im Vergleich zu den antimikrobiellen Substanzen Wasserstoffperoxid (H2O2) und Chlorhexidindiglukonat (CHX) untersucht. Material und Methoden Orale Pathogene (P. gingivalis, S. mutans, S. oralis, A. actinomycetemcomitans, F. nucleatum, P. intermedia und P. nigrescens) wurden mit steigenden Konzentrationen von Mastix-Extrakt (1 %, 2 % und 3 %), sowie mit 3 % H2O2 und 0,2 % CHX behandelt und mittels Agar-Diffusionstest ausgewertet. Die zytotoxischen Effekte von Mastix- Extrakt wurden mittels Neutralrot- und 2,3-Bis-(2-Methoxy-4-Nitro-5-Sulfophenyl) -2H- Tetrazolium-5-Carboxanilide Test (XTT) auf epitheliale und mesenchymale (HaCaT, SaOS-2, MC3T3-E1 und PDL) Zellen getestet. Ergebnisse Mastix-Extrakt hemmte statistisch signifikant (p ≤ 0.016) alle getestete Bakterien im Vergleich zu H2O2, außer S. mutans. Mastix-Extrakt zeigte im Vergleich zu CHX und H2O2 bessere Effekte auf die Lebensfähigkeitswerte der getesteten Zellen (p ≤ 0.016). Schlussfolgerung Die dargestellten Daten zeigen, dass Mastix- Extrakt eine mit H2O2 vergleichbare antibakterielle Wirkung und darüber hinaus eine geringe Zytotoxizität aufweist. Somit kann Mastix-Extrakt als eine Alternative in der Prophylaxe und Therapie parodontal- entzündlicher Erkrankungen in Betracht gezogen werden.