Diffusione della resistenza agli antibiotici durante il trattamento

La resistenza batterica:

L’antibiotico resistenza è da sempre un grande problema sia clinico che ambientale che affligge la popolazione mondiale, nonché un rompicapo per i ricercatori di tutto il mondo, fin da quando sono stati scoperti gli antibiotici. Per resistenza agli antibiotici si intende la capacità propria dei microrganismi, spesso ereditata o acquisita, di crescere in colonie nonostante il paziente o l’animale qualora sia un contesto agrotecnico, sia stato trattato con diverse dosi di antibiotico. In altre parole si verifica una riduzione dell’effetto biologico del farmaco rapportato alla concentrazione somministrata al paziente.

Dal punto di vista clinico, quando tale situazione si verifica in un paziente trattato, il medico molto spesso si ritrova in una situazione di criticità, optando così a proseguire il trattamento con lo stesso antibiotico aumentando la dose, scelta azzardata per un corpo già indebolito da un’infezione in corso. Oppure il medico sceglie un cambiamento terapeutico con un altro antibiotico sperando che sia efficace, evitando effetti collaterali, ma in questo caso si rischia l’instaurarsi di fenomeni chiamati di multiresistenza.

Una sfida per la ricerca

La resistenza agli antibiotici da parte dei batteri, e la sua preoccupante ascesa negli ultimi decenni, ha spinto molti ricercatori ad intensificare gli studi su come si verifichi e sui meccanismi biologici che la riguardano, ma in particolare sulla ricerca di nuove generazioni di antibiotici ovvero nuove molecole di interesse farmacologico (Drug Discovery), magari prodotte dai microrganismi stessi quindi sfruttando la via di produzione biotecnologica oppure tentando la produzione per via sintetica.

Come funziona un antibiotico

Per capire come avviene la resistenza agli antibiotici bisogna prima di tutto comprendere brevemente come funziona un antibiotico; esso è stato “progettato” per penetrare dentro il microrganismo e poi legarsi ad un bersaglio preciso; il quale bloccato a sua volta non può adempiere alla sua funzione fisiologica vitale al batterio, e quindi compromettere la proliferazione di tutta la colonia.

I bersagli possono essere diversi: esistono farmaci che hanno come target i ribosomi, grandi complessi proteici atti alla sintesi delle proteine; oppure altri compromettono la stabilità della parete batterica se non direttamente la sintesi di DNA e RNA.

Il meccanismo della resistenza batterica agli antibiotici

Il batterio per contro può sviluppare dei meccanismi di difesa: l’aumento dell’attività delle pompe di membrana deputate all’efflusso di molecole dall’interno della cellula verso l’esterno; l’overespressione di enzimi in grado di metabolizzare il farmaco; oppure il verificarsi di mutazioni casuali puntiformi a livello del DNA che portano all’espressione di un bersaglio leggermente diverso da quello su cui il farmaco dovrebbe agire e quindi si verifica una perdita di affinità tra il bersaglio e la molecola.

Per complicare le cose i batteri sono in grado di condividere tra di loro o ricevere dall’esterno materiale di diversa origine, come DNA, proteine e tossine. Questo meccanismo è possibile grazie a recettori o canali estesi su tutta la membrana che sono in grado di captare molecole e trasportarle a sua volta dentro al batterio, facendogli acquisire delle informazioni e funzioni in più. Tale fenomeno, chiamato trasformazione, che riguarda il materiale recepito dall’ambiente esterno, si verifica in vari modi: con l’ausilio di trasportatori proteici, recettori di membrana o canali di membrana.

Un altro metodo sfruttato da molte specie di microrganismi consiste nella coniugazione; ovvero il contatto tra due batteri della stessa specie (interspecifica) o tra specie diverse (intraspecifica), attraverso protuberanze o pili posti sulla membrana, permettendo a materiale genetico vario di passare da una specie all’altra.

Il vettore con il quale si ha lo scambio di materiale genetico viene chiamato plasmide: un filamento generalmente circolare di acido nucleico (DNA) distinto dal genoma batterico principale che è in grado di replicarsi autonomamente; esso contiene vari geni che quando espressi in proteine, conferiscono nuove capacità ai batteri riceventi, come ad esempio la resistenza agli antibiotici.

Tutto ciò comporta il fatto che i batteri trattati con antibiotici a seguito di trasformazione o coniugazione, possano sopravvivere. Tuttavia, non è del tutto chiarito come avvenga esattamente questo processo di trasferimento orizzontale di geni tra microorganismi, anche in presenza di antibiotici.

Una nuova scoperta

In un recente studio pubblicato su Science, una delle riviste più autorevoli in ambito scientifico, alcuni autori hanno dimostrato un altro meccanismo che conferisce ai batteri la resistenza agli antibiotici.

Infatti, Novolis e colleghi dell’Università di Lione in Francia, hanno dimostrato che somministrando in un terreno di crescita batterica la tetraciclina, antibiotico capace di bloccare la sintesi proteica in ceppi di E.coli, questi siano comunque in grado di sviluppare una resistenza all’antibiotico, non solo grazie ai geni ricevuti dai plasmidi, ma anche all’ausilio di una pompa di membrana formata da tre proteine: A (AcrA), AcrB, e la colicina Tollerante (TolC).

La pompa in questione è già espressa in E.coli la cui funzione è quella di gestire il flusso di sali biliari e di altre molecole tra cui anche le tetracicline, quindi pare che favorirebbe la diminuzione della concentrazione di antibiotico all’interno della cellula batterica aumentando il flusso in uscita della molecola stessa.

Tale fuoriuscita di materiale favorisce così l’espressione della resistenza recepita dal trasferimento genico tramite il plasmide conferendo al batterio una multiresistenza anche in presenza dell’azione di antibiotici.

Una ridotta concentrazione di antibiotico sul bersaglio, e quindi all’interno della cellula, comporta una riduzione del suo effetto farmacologico e quindi una perdita di efficacia terapeutica.

Questa nuova scoperta oltre ad andare sempre più nel dettaglio del meccanismo della resistenza batterica agli antibiotici, apre un altro ventaglio di nuovi possibili farmaci capaci di inibire la funzione della pompa stessa limitando a sua volta la capacità di sopravvivenza del batterio.

Simone Giorgini