Anti-Candida activity of geraniol involves disruption of cell membrane integrity and function

SummaryCandidiasis is a major problem in immunocompromised patients. Candida, an opportunistic fungal pathogen, is a major health concern today as conventional drugs are highly toxic with undesirable side effects. Their fungistatic nature is responsible for drug resistance in continuously evolving strains. Geraniol, an acyclic monoterpene alcohol, is a component of several plant essential oils. In the present study, an attempt has been made to understand the antifungal activity of geraniol at the cell membrane level in three Candida species. With an MIC of 30–130 μg/mL, this natural compound was fungicidal at concentrations 2 × MIC. There was complete suppression of fungal growth at MIC values (growth curves) and encouragingly geraniol is non-toxic even at the concentrations approaching 5 × MIC (hemolysis assay). Exposed cells showed altered morphology, wherein the cells appeared either broken or shrivelled up (SEM studies). Significant reduction was seen in ergosterol levels at sub-MIC and glucose-induced H+ efflux at concentrations > MIC values. Our results suggest that geraniol disrupts cell membrane integrity by interfering with ergosterol biosynthesis and inhibiting the very crucial PM-ATPase. It may hence be used in the management and treatment of both superficial and invasive candidiasis but further studies are required to elaborate its mode of action.

RésuméLa candidose est un problème majeur chez les patients immunodéprimés. Candida, un champignon pathogène opportuniste, est une préoccupation majeure de santé aujourd’hui alors que les médicaments conventionnels sont hautement toxiques avec des effets secondaires indésirables. Leur nature fongistatique est responsable de la résistance aux médicaments dans les souches en constante évolution. Géraniol, un alcool de monoterpène acyclique, est un composant de plusieurs huiles essentielles végétales. Dans la présente étude, une tentative a été faite pour comprendre l’activité antifongique du géraniol au niveau de la membrane cellulaire chez trois espèces de Candida. Avec une CMI 30–130 μg/mL, ce composé naturel a été fongicide à des concentrations 2 × MIC. Il y avait une suppression complète de la croissance fongique à des valeurs de MIC (courbes de croissance) et fait encourageant, le géraniol est non toxique, même à des concentrations approchant 5 × MIC (test d’hémolyse). Les cellules exposées ont montré une morphologie altérée, dans laquelle les cellules sont apparues soit (études MEB) brisées, soit racornies vers le haut. Une réduction significative a été observée dans les niveaux d’ergostérol au sous-MIC et de glucose H+efflux à des valeurs de CMI de concentrations induites. Nos résultats suggèrent que le géraniol perturbe l’intégrité de la membrane cellulaire en interférant avec la biosynthèse de l’ergostérol et l’inhibition de la très cruciale PM-ATPase. Il peut donc être utilisé dans la gestion et le traitement des candidoses superficielles et invasives, mais d’autres études sont nécessaires pour élaborer son mode d’action.