Di solito associamo l’inizio della cosiddetta “era antibiotica” ai nomi di Paul Ehrlich e Alexander Fleming e alle loro scoperte del Salvarsan e della penicillina.
Ma contrariamente alla credenza comune, l’esposizione dell’uomo agli antibiotici non è iniziata nel secolo scorso. La ricerca scientifica ha rivelato che in realtà è iniziata molto prima.
Tracce di tetraciclina in resti scheletrici
Nel 1980, un gruppo di antropologi pubblicò sulla rivista Science i risultati di una scoperta di grande interesse per il mondo scientifico. I ricercatori riscontrarono che nei resti scheletrici provenienti da un sito archeologico in Sudan erano presenti tracce di antibiotici. In particolare si trattava di tetracicline.
Evidenze di esposizione agli antibiotici nelle popolazioni antiche sono molto difficili da rilevare. Le tetracicline però possiedono una caratteristica unica tra gli antibiotici. Sono potenti chelanti del calcio e quindi sono capaci di legarsi alla porzione minerale di idrossiapatite delle ossa e dello smalto dei denti. Questa proprietà quindi rende queste molecole marcatori permanenti di aree ossee metabolicamente attive.
Cereali e batteri produttori di tetracicline
Come dicevamo, resti ossei con tracce di fluorescenza correlate all’uso di tetracicline furono ritrovati in un cimitero localizzato lungo la riva occidentale del Nilo, nell’antica Nubia sudanese, risalenti ad un periodo compreso tra il 350 e il 550 d.C.
In questa regione dell’Africa abitava una popolazione di agricoltori che coltivava miglio, grano e orzo nelle pianure rese fertili dalle inondazioni del grande fiume che si verificavano ogni anno. Dalla elaborazione di queste materie prime erano in grado di ottenere zuppe e farina per la preparazione del pane, alimenti necessari al loro sostentamento. Inoltre, grazie alla conoscenza dei processi di fermentazione, erano anche capaci di produrre birra.
Il processo di immagazzinamento dei cereali prevedeva che questi venissero conservati in grandi contenitori di fango essiccato. I contenitori però al tempo stesso garantivano l’ambiente adatto e i nutrienti necessari per la contaminazione e la crescita di specie di batteri del genere Streptomyces. Questi batteri infatti richiedono un ambiente alcalino, molto asciutto e caldo per il loro sviluppo. Inoltre, rappresentano una percentuale variabile tra il 60% e il 70% dei batteri presenti nel suolo del deserto sudanese.
I ricercatori riuscirono a isolare specie di batteri del genere Streptomyces da campioni di grano, orzo e di suolo raccolti in Sudan. Alcuni ceppi batterici isolati avevano la capacità di produrre tetracicline.
Esposizione agli antibiotici attraverso la dieta
Il pattern di fissazione della tetraciclina nei resti ossei suggeriva inoltre un’esposizione cronica a questo antibiotico. Come? Attraverso l’assunzione di cibi e bevande che, facendo parte della loro dieta, erano in grado di fornire loro un piccolo ma significativo apporto quotidiano di tetracicline.
Ovviamente pane e birra non venivano consumati a scopo terapeutico, ma l’assunzione di queste sostanze ebbe grandi implicazioni per la loro salute e conseguenze demografiche. Infatti, in questo popolo venne riscontrato un tasso molto basso di malattie infettive. Inoltre, vi sono evidenze della loro lunga presenza in quella regione, addirittura fino al Quattordicesimo secolo dopo Cristo.
Un altro esempio di esposizione alle tetracicline attraverso la dieta proviene dall’Egitto, più precisamente dall’oasi di Dakhleh. Sul finire degli anni Ottanta, alcuni ricercatori condussero uno studio istologico sulle diafisi femorali di scheletri risalenti al periodo tardo romano, dimostrando ancora una volta la presenza di tetraciclina.
Anche in questo caso, l’assunzione inconsapevole di questo antibiotico attraverso gli alimenti ha svolto un effetto protettivo. Infatti, i ricercatori non rilevarono alcuna traccia di infezione ossea nei resti scheletrici rinvenuti ed esaminati.
Le proprietà curative delle terre rosse di Giordania
Alcuni aneddoti risalenti all’antichità raccontano le proprietà antibiotiche delle terre rosse di Giordania, storicamente utilizzate nel trattamento delle infezioni della pelle. Rimedi antichi, che sono ancora oggi utilizzati in alcune comunità locali come alternativa economica ai prodotti farmaceutici nella dermatite da pannolino, per esempio.
Alcuni anni fa, incuriositi da questi aneddoti, un gruppo di biologi, farmacologi e chimici si è messo alla ricerca delle basi scientifiche di questi rimedi, giungendo alla scoperta di una serie di batteri produttori di antibiotici nel suolo di queste aree geografiche.
Dopo un periodo di incubazione di 3 settimane, i microrganismi isolati includevano Lysobacter spp., Bacillus spp. e actinomiceti, questi ultimi in grado di produrre actinomicina C2 e actinomicina C3, antibiotici polipeptidici. Inoltre gli estratti dei terreni rossi mostravano un’elevata attività antimicrobica contro Micrococcus luteus e Staphylococcus aureus.
Non dimentichiamo che storicamente, le fonti naturali, e in particolare il suolo, hanno svolto un ruolo chiave nella scoperta e nello sviluppo di molti antibiotici.
A iniziare dal 1944 con la scoperta della streptomicina prodotta da Streptomyces griseus, che ha ispirato l’industria farmaceutica e ha portato ad altre importanti scoperte tra gli Anni Quaranta e Settanta del secolo scorso. La stessa aureomicina (clorotetraciclina), scoperta nel 1947, veniva prodotta dallo Streptomyces aureofaciens, un microrganismo presente nel suolo. Senza dimenticare la vancomicina, isolata nel 1953 dallo Streptomyces orientalis, un batterio presente in un campione di suolo raccolto nelle giungle del Borneo da un missionario.
Prospettive future, con uno sguardo al passato
Nell’arco temporale di circa un secolo, gli antibiotici hanno cambiato drasticamente la medicina moderna. Hanno contribuito – insieme con il miglioramento delle condizioni igieniche e la disponibilità di vaccini efficaci – a cambiare la storia di malattie infettive potenzialmente mortali, principali cause di morbilità e mortalità per la maggior parte dell’esistenza umana.
Tuttavia, dopo gli anni Settanta del secolo scorso, la cosiddetta “epoca d’oro” degli antibiotici, la riduzione della scoperta di nuove classi di antibiotici e la rapida evoluzione del fenomeno dell’antibiotico-resistenza, hanno posto la ricerca scientifica di fronte ad una grande sfida economica e sociale.
Gli aneddoti, le tradizioni tramandate oralmente, i reperti archeologici, i documenti storici rappresentano fonti di straordinaria importanza e di grande valore, non solo dal punto di vista storico, ma anche scientifico. Infatti, ad un osservatore attento, ad un ricercatore curioso, possono fornire elementi utili per indirizzare la futura ricerca di molecole antibiotiche a partire da fonti naturali.
La ricerca e lo sviluppo di nuovi antibiotici, unito a tecnologie più recenti e approcci innovativi, deve continuare: attraverso l’esplorazione di nuove nicchie ecologiche del suolo e dell’ambiente marino, studiando le molecole antimicrobiche del regno dei vegetali e dei funghi, indagando le potenzialità nascoste del microbiota umano.
Nel corso di quasi 4 miliardi di anni di evoluzione, i microrganismi hanno accumulato un’enorme quantità di meccanismi protettivi per difendersi dagli attacchi degli antibiotici.
Sta a noi cercare di scoprire i segreti del loro successo. Magari, con uno sguardo al passato.
Fonti
- Levy SB. The antibiotic paradox. How the Misuse of Antibiotics destroys Their Curative Powers. 2nd edition. Perseus Publishing, Cambridge, MA, 2002.
- Bassett EJ, Keith MS, Armelagos GJ, Martin DL, Villanueva AR. Tetracycline-labeled human bone from ancient Sudanese Nubia (A.D.350). Science. 1980;209:1532-1534.
- Nelson ML, Dinardo A, Hochberg J, Armelagos GJ. Brief communication: Mass spectroscopic characterization of tetracycline in the skeletal remains of an ancient population from Sudanese Nubia 350-550 CE. Am J Phys Anthropol. 2010;143:151-154.
- Cook M, Molto E, Anderson C. Fluorochrome labelling in roman period skeletons from Dakhleh oasis, Egypt. Am J Phys Anthropol. 1989;80:137-143.
- Falkinham JO 3rd, Wall TE, Tanner JR, et al. Proliferation of antibiotic-producing bacteria and concomitant antibiotic production as the basis for the antibiotic activity of Jordan’s red soils. Appl Environ Microbiol. 2009;75:2735-2741.
- Aminov RI. A brief history of the antibiotic era: lessons learned and challenges for the future. Front Microbiol. 2010;1:134.
Crediti immagini
- Figura in evidenza e Figura 1 – Rappresentazione di orzo maturo su calcare. Ermopoli, Antico Egitto, 1353-1336 a.C. circa. Fonte: Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ripe_barley_MET_1985.328.24_EGDP010144.jpg
- Figura 2 – Coltura di Streptomyces spp. in Tap Water Agar. Fonte: Public Health Image Library. CDC/Dr. David Berd. 1972. https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=2983
