Broaden properties of ambroxol hydrochloride as an antibiofilm compound

Abstract

Biofilm-associated microorganisms can cause many infections and are an important cause of resistance to several antimicrobials. The antibiotic crisis has led to a pressing need for new therapeutic tools. Ambroxol is frequently used as a mucolytic agent in respiratory diseases with increased mucus production. In addition, a wide range of properties has been described, including the effect on biofilms. In this work, we evaluate the anti-biofilm effect of ambroxol on four strains with clinical relevance: Proteus mirabilis, Escherichia coli, Staphy lococcus aureus, and Acinetobacter baumannii. In vitro, biofilm formation was assessed using the crystal violet quantification technique in microplate and glass coverslip. The inhibition of biofilm formation was evaluated by adding ambroxol at the initial time. Ambroxol hydrochlo ride was evaluated over the preformed biofilm and live/dead bacteria were quantified. The effect of ambroxol in the ethidium bromide efflux assay and the relative expression of the five major P. mirabilis efflux pump family genes were analyzed. Ambroxol inhibited biofilm forma tion in all the bacteria tested. Moreover, ambroxol significantly reduces both biofilm biomass and viable bacteria. Ambroxol was able to affect P. mirabilis efflux pumps depending on the concentration used and induced the overexpression of several efflux pump genes. In summary, ambroxol kills planktonic cells, reduce biofilm biomass as it increases cell death, and affect the expression of efflux pumps. Furthermore, it presents a viable alternative for the treatment of biofilm infection alone or in combination with antibiotic therapy.

Los microorganismos en biopelículas pueden causar infecciones y contribuir a la resistencia antimicrobiana, lo que resalta la necesidad de nuevas terapias. Aunque el ambroxol se usa principalmente como mucolítico, se le atribuyen propiedades antibiofilm. En este trabajo evaluamos el efecto antibiofilm del ambroxol en 4 cepas de especies de relevancia clínica, como Proteus mirabilis, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii y Staphylococcus aureus. La formación de biopelículas in vitro se evaluó mediante la técnica de cuantificación con cristal violeta en microplacas y cubreobjetos de vidrio. La inhibición de la formación de biopelículas se evaluó añadiendo ambroxol al inicio del ensayo. El clorhidrato de ambroxol se evaluó sobre la biopelícula preformada y se cuantificaron las bacterias vivas/muertas. Además, se analizó el efecto del ambroxol sobre las bombas de eflujo y la expresión relativa de los 5 genes principales de la familia de bombas de eflujo de P. mirabilis. El ambroxol inhibió la formación de biopelículas en todas las cepas bacterianas ensayadas. Además, redujo significativamente la biomasa de la biopelícula y las bacterias viables. El efecto de este fármaco sobre las bombas de eflujo de P. mirabilis dependió de su concentración. El ambroxol indujo la sobreexpresión de algunos de los genes de las bombas de eflujo. En conclusión, el ambroxol no solo mata células planctónicas y reduce la biomasa de biopelículas, sino que también afecta la expresión de bombas de eflujo. Esto sugiere que podría ser una adición valiosa al arsenal terapéutico contra infecciones causadas por bacterias formadoras de biopelícula.