Aminonaphthoquinone induces oxidative stress in Staphylococcus aureus

Author： Medina L.F.C. Hertz P.F. Stefani V. Henriques J.A.P. Zanotto-Filho A. Brandelli A.

ISSN： 1208-6002

Source： Biochemistry and Cell Biology, Vol.84, Iss.5, 2006-10, pp. : 720-727

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Abstract

The biological activity of 5-amino-8-hydroxy-1,4-naphthoquinone (ANQ) on Staphylococcus aureus was investigated in comparison with the unsubstituted 1,4-naphthoquinone (NQ). Complete inhibition of microbial growth was observed with ANQ and NQ at 50and 10μg/mL, respectively. The antibacterial effect of naphthoquinones decreased in the presence of sodium ascorbate, but the superoxide scavenger 4,5-dihydroxy-1,3-benzene-disulfonic acid (Tiron) was able to protect S. aureus only from the harmful effect of ANQ. Naphthoquinones blocked oxygen uptake and induced cyanide-insensitive oxygen consumption. When combining rotenone or salicylhydroxamic acid with ANQ or NQ, a slight decrease in respiratory activity was observed. Assays in the presence of naphthoquinones induced an increase of lipid peroxidation in S. aureus, as determined by thiobarbituric acid reactive substances. These results showed that 1,4-naphthoquinones effectively act as electron acceptors and induce an increase in reactive oxygen species that are toxic to S. aureus cells.L’activité biologique de la 5-amino-8-hydroxy-1,4-naphtoquinone (ANQ) sur la bactérie Staphylococcus aureus a été comparée à celle de la 1,4-naphtoquinone (NQ) non substituée. Une inhibition complète de la croissance microbienne a été observée avec l’ANQ et la NQ à 50 et 10μg/mL respectivement. Les effets antibactériens des naphtoquinones diminuaient en présence d’ascorbate de sodium mais l’acide 4,5-dihydroxy-1,3 benzène sulfonique (Tiron), un neutralizant des superoxydes, était capable de protéger S. aureus des effets délétères de l’ANQ seulement. Les naphtoquinones ont bloqué la consommation d’oxygène et ont induit la respiration insensible au cyanure. En combinant la roténone ou l’acide salicylhydroxamique à l’ANQ ou à la NQ, une légère diminution de l’activité respiratoire était observée. La présence de naphtoquinones a induit une augmentation de la peroxydation des lipides de S. aureus tel que déterminé à l’aide de substances réagissant avec l’acide thiobarbiturique. Ces résultats ont révélé que ces 1,4-naphtoquinones agissent effectivement comme accepteurs d’électrons et induisent une augmentation des espèces réactives d’oxygène qui sont toxiques pour les bactéries S. aureus.