Effect of antibiotics on cellular stress generated in Shiga toxin-producing Escherichia coli O157:H7 and non-O157 biofilms

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) are important food-borne pathogens, with the main virulence factor of this bacterium being its capacity to secrete Shiga toxins (Stxs). Therefore, the use of certain antibiotics for the treatment of this infection, which induces the liberation of Stxs, is controversial. Reactive oxygen and nitrogen species are also involved in the pathogenesis of different diseases. The purpose of this study was to analyze the effects of antibiotics on biofilms of STEC and the relationships between cellular stress and the release of Stx. To this end, biofilms of reference and clinical strains were treated with antibiotics (ciprofloxacin, fosfomycin and rifaximin) and the production of oxidants, the antioxidant defense system and toxin release were evaluated. Ciprofloxacin altered the prooxidant-antioxidant balance, with a decrease of oxidant metabolites and an increase of superoxide dismutase and catalase activity, being associated with high-levels of Stx production. Furthermore, inhibition of oxidative stress by exogenous antioxidants was correlated with a reduction in the liberation of Stx, indicating the participation of this phenomenon in the release of this toxin. In contrast, fosfomycin and rifaximin produced less alteration with a minimal production of Stx. Our data show that treatment of biofilm-STEC with these antibiotics induces oxidative stress-mediated release of Stx. Fil: Angel Villegas, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina Fil: Baronetti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina Fil: Albesa, Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina Fil: Etcheverría, Analía Inés. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. Departamento de Sanidad Animal y Medicina Preventiva. Laboratorio de Inmunoquimica y Biotecnologia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Becerra, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina Fil: Padola, Nora Lía. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. Departamento de Sanidad Animal y Medicina Preventiva. Laboratorio de Inmunoquimica y Biotecnologia; Argentina Fil: Paraje, María Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina