Sachverhalt:
A. Mit Verfügung vom 28. Januar 2011 wies die Einzelrichterin am Bezirksgericht Zürich das Begehren von K._ (Beklagter, Beschwerdeführer) um Kündigungsschutz ab, befahl dem Beklagten, die möblierten Appartements Nr. 11-15, 21-25 und 31-35, den Gewerberaum Parterre links (ca. 90 m2), den Gewerberaum Parterre rechts (ca. 50 m2) und den Gartensitzplatz an der Y._gasse in Z._ unverzüglich zu räumen und der klagenden Partei ordnungsgemäss zu übergeben, unter Androhung der Zwangsvollstreckung im Unterlassungsfall.
Das Bezirksgericht hielt den Beweis nicht für erbracht, dass der Mietvertrag vom 18. Dezember 2003 gemäss der Behauptung des Beklagten durch eine mündliche Vereinbarung so abgeändert worden sei, dass er auf drei Mieter aufgeteilt worden sei. Das Gericht kam sodann zum Schluss, der Vertrag sei wegen Zahlungsverzugs am 22. Dezember 2009 auf den 31. Januar 2010 gestützt auf Art. 257d OR gültig gekündigt worden.
B. Der Beklagte reichte gegen diese Verfügung am 3. März 2011 Berufung beim Obergericht des Kantons Zürich ein.
B.a Das Obergericht setzte dem Beklagten am 18. März 2011 eine Frist von 10 Tagen an, um für die Gerichtskosten einen Vorschuss von Fr. 5'600.-- zu leisten. Diese Frist wurde am 1. April 2011 auf Ersuchen des Beklagten letztmals bis zum 11. April 2011 erstreckt. Am 11. April 2011 stellte er das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege, eventuell ersuchte er um Ratenzahlung.
B.b Mit Eingabe vom 7. April 2011 stellten die Klägerinnen das Gesuch, der Beklagte sei zu verpflichten, Sicherheit für eine allfällig geschuldete Parteientschädigung in Höhe von Fr. 14'260.-- zu leisten. Zur Begründung beriefen sie sich auf Art. 99 Abs. 1 lit. b (Zahlungsunfähigkeit) und lit. d (andere Gründe für eine erhebliche Gefährdung der Parteientschädigung) ZPO und reichten zum Beleg ihrer Behauptung, es beständen 20 offene Verlustscheine gegen den Beklagten im Betrag von Fr. 70'313.85, einen Betreibungsregister- Auszug ein.
C. Das Obergericht wies mit Beschluss vom 25. Mai 2011 das Gesuch des Beklagten um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege ab (Dispositiv-Ziffer 1) und setzte ihm eine einmalige Nachfrist von 5 Tagen zur Leistung des Kostenvorschusses von Fr. 5'600.-- unter Androhung des Nichteintretens im Unterlassungsfall (Dispositiv-Ziffer 2).
D. Mit Beschluss vom 1. Juli 2011 setzte das Obergericht dem Beklagten eine durch die Gerichtsferien nicht gehemmte Frist von 10 Tagen, um bei der Obergerichtskasse für die Entschädigung der Gegenpartei eine Sicherheit von Fr. 14'260.-- zu leisten. Die spätere Erhöhung der Sicherheit wurde vorbehalten.
E. Gegen den Beschluss des Obergerichts vom 25. Mai 2011 reichte der Beklagte am 27. Juni 2011 Beschwerde in Zivilsachen/subsidiäre Verfassungsbeschwerde beim Bundesgericht ein mit dem Antrag, es sei der angefochtene Beschluss (Dispositiv Ziffer 1 und 2) aufzuheben, unter Kosten und Entschädigungsfolge zulasten der Beschwerdegegnerinnen (Verfahren 4A_414/2011). Gleichzeitig ersuchte der Beschwerdeführer um Gewährung der aufschiebenden Wirkung.
Nachdem dem Beschwerdeführer mit Verfügung vom 30. Juni 2011 Frist für die Leistung des Kostenvorschusses gesetzt worden war, ersuchte er mit Eingabe vom 11. August 2011 um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege für das Verfahren vor Bundesgericht.
Die Beschwerdegegnerinnen beantragten die Abweisung des Gesuchs um Gewährung der aufschiebenden Wirkung. Der Beschwerdeführer reichte am 24. August 2011 eine Replik zum Gesuch um aufschiebende Wirkung ein. Dem Einwand der Beschwerdegegnerinnen, es fehle ihm am Rechtsschutzinteresse an der Beschwerde, nachdem der Vorschuss bezahlt worden sei, widersprach er mit der Behauptung, er habe am Gesuch um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege festgehalten in der Erwartung, der geleistete Vorschuss werde ihm bei Gutheissung des Gesuchs zurückerstattet.
Am 30. August 2011 reichten die Beschwerdegegnerinnen unaufgefordert eine Beschwerdeantwort ein. Mit Rechtsschrift vom 15. September 2011 nahm der Beschwerdeführer Stellung.
F. Gegen den Beschluss des Obergerichts vom 1. Juli 2011 hat der Beklagte am 25. Juli 2011 Beschwerde in Zivilsachen/subsidiäre Verfassungsbeschwerde eingereicht mit dem Antrag, es sei DispositivZiff. 1 des angefochtenen Beschlusses aufzuheben unter Kosten- und Entschädigungsfolgen zu Lasten der Beschwerdegegnerinnen (Verfahren 4A_452/2011). Ausserdem stellt er den Verfahrensantrag, es sei der Beschwerde aufschiebende Wirkung zu gewähren.
Nachdem der Beschwerdeführer mit Verfügung vom 29. Juli 2011 zur Leistung eines Kostenvorschusses aufgefordert worden war, stellte er mit Eingabe vom 15. August 2011 das Gesuch um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege für das Verfahren vor Bundesgericht, eventuell um neue Fristansetzung zur Leistung des Vorschusses.
In ihren Stellungnahmen vom 16. und 30. August 2011 beantragten die Beschwerdegegnerinnen die Abweisung des Gesuchs um aufschiebende Wirkung und der Beschwerde. Mit Rechtsschrift vom 15. September 2011 nahm der Beschwerdeführer seinerseits Stellung.
Erwägungen:
1. Die angefochtenen Entscheide des Obergerichts des Kantons Zürich betreffen dieselben Parteien; sie haben grundsätzlich die Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege zum Gegenstand. Wird dem Beschwerdeführer die unentgeltliche Rechtspflege gewährt, so hat dies nicht nur die Befreiung von der Leistung des Gerichtskostenvorschusses sondern auch der Sicherheitsleistungen zur Folge (Art. 118 Abs. 1 lit. a ZPO). Mit der Befreiung von Sicherheitsleistungen - die keine endgültige ist (Art. 118 Abs. 3 ZPO) - wird der bedürftigen Partei ermöglicht, das Verfahren überhaupt einzuleiten und durchzuführen (vgl. Botschaft vom 28. Juni 2006, BBl 2006, 7302 zu Art. 116 VE). Da die beiden Entscheide teilweise denselben Gegenstand haben, rechtfertigt es sich, die Verfahren 4A_414/2011 und 4A_452/2011 zu vereinigen.
2. Die angefochtenen Entscheide schliessen das Verfahren über die Gültigkeit der Kündigung wegen Zahlungsverzugs (Art. 257d OR) und Mietausweisung nicht ab. Es handelt sich vielmehr um Zwischenentscheide in diesem zivilrechtlichen Verfahren. Gegen Zwischenentscheide ist die Beschwerde namentlich zulässig, wenn sie einen nicht wieder gutzumachenden Nachteil bewirken können (Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG), was bei drohender Verhinderung des Zugangs zum Gericht anzunehmen ist. Da der Streitwert nach den angefochtenen Entscheiden über Fr. 400'000.-- beträgt, ist die Beschwerde in Zivilsachen in dieser vermögensrechtlichen Streitsache zulässig (Art. 74 in Verbindung mit Art. 51 BGG). Die Beschwerdefrist ist eingehalten. Auf die Beschwerden in Zivilsachen ist unter Vorbehalt des Rechtsschutzinteresses (Art. 76 BGG) und hinreichender Begründung (Art. 42 und Art. 106 Abs. 2 BGG) einzutreten.
Die subsidiäre Verfassungsbeschwerde ist damit ausgeschlossen, weshalb darauf nicht einzutreten ist.
3. Zur Beschwerde legitimiert ist nach Art. 76 BGG, wer ein schutzwürdiges Interesse an der Aufhebung oder Änderung des angefochtenen Entscheides hat. Nachdem der Beschwerdeführer inzwischen den verfügten Kostenvorschuss bezahlt hat, fehlt ihm ein aktuelles praktisches Interesse an der Aufhebung von Dispositiv-Ziffer 2 des angefochtenen Beschlusses vom 25. Mai 2011. Das Verfahren ist insoweit gegenstandslos geworden und abzuschreiben.
4. Nach Art. 117 ZPO hat eine Person Anspruch auf unentgeltliche Rechtspflege, wenn (a) sie nicht über die erforderlichen Mittel verfügt; und (b) ihr Rechtsbegehren nicht aussichtslos erscheint.
4.1 Die Vorinstanz hat die Berufung des Beschwerdeführers gegen die Verfügung vom 28. Januar 2011 als aussichtslos im Sinne dieser Bestimmung qualifiziert. Im Beschluss vom 25. Mai 2011 hat sie in dieser Hinsicht nach vorläufiger summarischer Prüfung dargelegt, dass das erstinstanzliche Gericht die Voraussetzungen der ausserordentlichen Kündigung zutreffend prüfte. Die Vorbringen des Beschwerdeführers in der Berufung verwarf das Obergericht nach summarischer Prüfung als aussichtslos. Der vom Beschwerdeführer beanstandete angebliche Widerspruch im Betrag der ausstehenden Mietzinse lasse sich mit einem Blick in die Akten auflösen: Aus der Aufstellung in act. 28/1 ergab sich bis 27. September 2009 ein Ausstand von Fr. 3'600.-- für August und von Fr. 13'800.-- für September, somit insgesamt Fr. 17'400.--. Die Fr. 31'200.-- ergaben sich durch die Addition des Oktober-Mietzinses von Fr. 13'800.--. Der Ausstand von Fr. 5'400.-- ergab sich, wenn die Zahlungen von Fr. 3'600.--, Fr. 2'400.-- sowie Fr. 6'000.-- bis Ende September 2009 vom Betrag von Fr. 17'400.-- abgezogen wurden (E. 5c des Beschlusses vom 25. Mai 2011).
Die Vorinstanz verwarf sodann unter Verweis auf die von ihr als zutreffend erklärten Erwägungen des erstinstanzlichen Gerichts den Einwand, dass der Einbezug noch nicht fälliger Mietzinsen die Ungültigkeit der Kündigung zur Folge habe (E. 5d). Die Behauptung des Beschwerdeführers, im Anschluss an die Mahnung bis Anfang November seien weitere Zahlungen geleistet worden, verwarf das Gericht mit der Begründung, er habe diesen Nachweis nicht leisten können und im Berufungsverfahren seien keine Noven zulässig (E. 5e). Das Obergericht verwies zudem zustimmend auf die Erwägungen der ersten Instanz darüber, dass der Mieter neue fällig werdende Akontobeträge bzw. Mietzinsen nicht mit der Begründung zurückbehalten dürfe, dass Nebenkosten nicht oder zu spät abgerechnet worden seien (E. 5f). Das Obergericht folgte in summarischer Prüfung schliesslich den Erwägungen des Bezirksgerichts, dass die angebliche Aufteilung des Mietvertrags auf drei Mietparteien weder genügend substanziiert noch bewiesen worden sei (E. 5g).
4.2 Der Beschwerdeführer rügt in seiner Beschwerde vom 27. Juni 2011, die Vorinstanz habe willkürlich, ja aktenwidrig für den massgebenden Zeitpunkt einen Mietzins-Ausstand von Fr. 5'400.-- angenommen und dabei offenkundig übersehen, dass gemäss dem in der Berufungsschrift erwähnten act. 4/2 Ziff. 5 der Mietzins Fr. 11'300.-- und nicht Fr. 13'800.-- betragen habe.
Die Rüge ist nicht nachvollziehbar. Nach dem Mietvertrag beträgt der Gesamtmietzins pro Monat Fr. 11'300.-- (lit. A Ziffer 5), die Akonto-Beträge für Betriebs- und Nebenkosten, zu deren Bezahlung sich der Mieter monatlich im voraus verpflichtet, dazu Fr. 2'500.-- (lit. F Ziffer 3), was insgesamt Fr. 13'800.-- ergibt. Inwiefern die Vorinstanz in dieser Hinsicht bundesrechtswidrig davon ausgegangen sein soll, es sei nicht massgebend, ob die Nebenkostenabrechnung vorlag, ist der Beschwerde nicht zu entnehmen.
4.3 Der Beschwerdeführer rügt sodann zu Unrecht, die Vorinstanz habe Art. 8 ZGB verletzt, weil sie den Beschwerdegegnerinnen nicht den Beweis dafür auferlegt habe, dass Mietzinsrückstände bestanden hätten. Mit dem Bezirksgericht Zürich, auf dessen Urteil die Vorinstanz verweist, ist zwar davon auszugehen, dass der Vermieter, der die Kündigung wegen Zahlungsverzugs erklärt die Beweislast für die Voraussetzungen von Art. 257d OR trägt, wozu auch der Zahlungsausstand im Zeitpunkt der Abmahnung sowie nach Ablauf der gesetzten Zahlungspflicht gehört. Da es sich dabei um eine negative Tatsache handelt, ist der Mieter jedoch zur Mitwirkung angehalten und es kann aus dem mangelnden Zahlungsbeleg in Würdigung der Beweise geschlossen werden, dass die abgemahnten Ausstände tatsächlich bestanden haben.
4.4 Der Beschwerdeführer rügt unter Verweis auf das erstinstanzliche Protokoll, die Vorinstanz habe ihm das rechtliche Gehör verweigert, wenn sie lediglich anführe, es liege keine genügende Substanziierung und kein Beweis vor, dass der Mietvertrag mündlich auf drei Mieter aufgeteilt worden sei. Erst im Berufungsverfahren und einem allfälligen Beweisverfahren werde sich klären, ob diese Aufteilung vereinbart worden sei.
Die Beschwerde genügt insofern den gesetzlichen Begründungsanforderungen nicht. Soweit eine Verletzung des rechtlichen Gehörs gerügt wird, fehlt jede den Anforderungen von Art. 106 Abs. 2 OG genügende Begründung. Soweit sich der Beschwerdeführer sinngemäss gegen die Beurteilung der Vorinstanz wendet, er sei im Berufungsverfahren mit Noven ausgeschlossen (Art. 317 ZPO), ist keine Rechtsverletzung ersichtlich.
4.5 Die Vorinstanz hat somit Art. 117 ZPO nicht verletzt, indem sie die Berufung des Beschwerdeführers als aussichtslos qualifizierte. Die Beschwerde im Verfahren 4A_414/2011 erweist sich als klar unbegründet.
5. Die klagende Partei hat auf Antrag der beklagten Partei für deren Parteientschädigung Sicherheit zu leisten, wenn sie zahlungsunfähig erscheint, namentlich wenn gegen sie der Konkurs eröffnet oder ein Nachlassverfahren im Gang ist oder Verlustscheine bestehen, oder wenn andere Gründe für eine erhebliche Gefährdung der Parteientschädigung bestehen (Art. 99 Abs. 1 lit. b und d ZPO).
5.1 Die Vorinstanz hat dem Beschwerdeführer als Berufungskläger mit Beschluss vom 1. Juli 2011 auf Gesuch der Beschwerdegegner eine Sicherheitsleistung von Fr. 14'260.-- unter Vorbehalt späterer Erhöhung auferlegt. Sie hat festgestellt, dass nach der unbestrittenen Darstellung der Beschwerdegegner gegen den Beschwerdeführer 20 offene Verlustscheine im Betrag von Fr. 70'313.85 vorliegen, weshalb der Sicherstellungsgrund von Art. 99 Abs. 1 lit. b ZPO gegeben sei.
5.2 Der Beschwerdeführer bestreitet nicht, dass gegen ihn Verlustscheine in der Höhe von mehr als Fr. 70'000.-- bestehen. Die Vorinstanz hat daher zutreffend die Voraussetzungen der Sicherstellung der Parteientschädigung der Berufungsbeklagten im Sinne von Art. 99 Abs. 1 lit. b ZPO als erfüllt angesehen. Der Beschwerdeführer wendet sich zu Unrecht dagegen, dass ihm die Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege wegen Aussichtslosigkeit der Berufung verweigert worden ist. Er legt im Übrigen nicht dar, inwiefern ihm ein Nachteil daraus erwachsen sein sollte, dass das Obergericht über das Gesuch der Beschwerdegegnerinnen um Leistung von Sicherheit entschieden hat, obschon im Verfahren 4A_414/2011 die aufschiebende Wirkung gewährt worden war.
6. Aus diesen Gründen sind die Beschwerden abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist und sie nicht gegenstandslos geworden sind. Da sie von vorneherein aussichtslos waren, ist dem Beschwerdeführer die unentgeltliche Rechtspflege nicht zu gewähren (Art. 64 Abs. 1 BGG).
Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Er hat die Beschwerdegegnerinnen zu entschädigen (Art. 68 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Verfahren 4A_414/2011 und 4A_452/2011 werden vereinigt.
2. Das Gesuch des Beschwerdeführers um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Auf die subsidiären Verfassungsbeschwerden wird nicht eingetreten.
4. Die Beschwerden in Zivilsachen werden abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist und soweit sie nicht gegenstandslos geworden sind.
5. Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- für beide Verfahren werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
6. Der Beschwerdeführer hat die Beschwerdegegnerinnen mit insgesamt Fr. 2'000.-- zu entschädigen.
7. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 5. Oktober 2011
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Klett
Der Gerichtsschreiber: Huguenin