DALLA SERENDIPITÀ DI FLEMING ALLA CRISI DEL 2050: L’ANTIBIOTICO RESISTENZA E I “SUPER BATTERI” DEL FUTURO – DOTT.SSA DONATELLA FARINA
Anche se già prima della famosa scoperta della penicillina, alcuni scienziati avevano intuito l’esistenza di molecole in grado di contrastare la crescita batterica, la storia degli antibiotici inizia quando Alexander Fleming, medico scozzese e premio Nobel per la Medicina, intuì che un fungo che aveva contaminato le sue colture batteriche, producesse una sostanza in grado di inibirne la crescita. Siamo nella prima metà del 1900 e grazie ad un’intuizione ragionata (la famosa “serendipity” di cui si parla tanto) è iniziata l’era degli antibiotici.
Ma cos’è un antibiotico? Un antibiotico è una molecola in grado di impedire la crescita dei batteri o addirittura ucciderli, agendo attraverso differenti meccanismi quali inibizione della sintesi o alterazione della permeabilità della parete cellulare, inibizione della sintesi proteica, del metabolismo degli acidi nucleici e di altri processi metabolici. Ad oggi esistono diverse classi di antibiotici (es. penicilline, aminoglicosidi, cefalosporine, ecc) che agiscono su una o più tipologie di microrganismi.
Gli antibiotici sono farmaci molto importanti perché non solo hanno un effetto benefico diretto sul paziente, ma aiutano a contrastare la diffusione della malattia tra individui, fornendo un beneficio più ampio per la salute pubblica nella prevenzione delle malattie. Tuttavia, ad oggi, a causa dell’abuso di tali farmaci, un fenomeno che si sta riscontrando sempre più è quello dell’antibiotico resistenza.
L’AMR (Anti-Microbial Resistance) è attualmente uno dei problemi più rilevanti in sanità pubblica tanto che si stima che entro il 2050 si verificheranno circa 10 milioni di decessi in più all’anno, dovuti proprio alla resistenza agli antibiotici. Ma perché i batteri diventano resistenti agli antibiotici?
Molti batteri diventano resistenti alle molecole attualmente in uso per varie ragioni. Essi infatti possono, ad esempio, acquisire geni di resistenza (ARGs – Antimicrobial Resistance Genes) mediante fenomeni di trasferimento genico orizzontale e attraverso la comparsa di mutazioni nei geni cromosomici. Da un punto di vista molecolare si distinguono poi tre principali meccanismi di resistenza: riduzione delle concentrazioni di antibiotici intracellulari, modifica del bersaglio dell’antibiotico e inattivazione dell’antibiotico stesso. In quest’ultimo caso rientra per esempio la resistenza alle penicilline e alle cefalosporine, dovuta alla produzione di β-lattamasi che distruggono l’anello β-lattamico dell’antibiotico.
Indipendentemente dal meccanismo utilizzato, con il passare del tempo e l’utilizzo sconsiderato degli antibiotici in vari settori (dal campo medico a quello veterinario) si stanno selezionando sempre più batteri che resistono alle molecole ad oggi utilizzate, rendendo dunque problematica la risoluzione di molte malattie infettive. Sempre più, infatti, c’è un aumento di segnalazioni di antibiotico resistenza (Figura 1) e si sente spesso parlare dei “super batteri”, cioè microrganismi resistenti agli antibiotici che possono causare gravi infezioni estremamente difficili da trattare e molto spesso a resistenza multipla.
Si sta, dunque, affrontando una vera e propria “crisi” che risente anche del fatto che l’insorgenza dell’antibiotico resistenza non va di pari passo con la ricerca scientifica (Figura 2): il tempo impiegato da microrganismi già di per sé altamente pericolosi ad acquisire resistenza è molto più breve se paragonato al tempo impiegato dai ricercatori e dalle case farmaceutiche ad individuare nuove molecole biologicamente attive.
Alla luce di ciò, esiste una soluzione? Forse, una soluzione definitiva non esiste ma è possibile limitare e frenare la velocità dell’insorgere di questo fenomeno, in primis, utilizzando gli antibiotici in modo corretto e senza abuso, sia in campo medico che veterinario, in un’ottica “One Health” che considera in modo integrato la salute dell’uomo, degli animali e dell’ambiente.
Figura 1. Le specie più segnalate secondo l’ISS nel 2022, per quanto riguarda l’antibiotico resistenza. Da notare la percentuale di casi segnalati relativa ad Escherichia coli, un batterio commensale che normalmente non provoca danni ma che può essere patogeno (alcuni ceppi in particolare) per l’uomo provocando enteriti, colite emorragica, infezioni urinarie, meningite e setticemia.
Figura 2. Esempio di E-test, una metodica utilizzata nella ricerca scientifica per testare la sensibilità dei ceppi batterici agli antibiotici. Si utilizzano strisce reattive pronte all’uso con un gradiente predefinito di concentrazione di antibiotico. Con questo metodo è possibile determinare la MIC (minima concentrazione inibente), cioè la concentrazione più bassa di un antibiotico in grado di inibire la crescita di un determinato ceppo batterico.
Referenze:
Cook MA, Wright GD. (2022) The past, present, and future of antibiotics. Sci. Transl. Med.14,eabo7793. DOI:10.1126/scitranslmed.abo7793
Huemer M, Mairpady Shambat S, Brugger SD, Zinkernagel AS. (2020) Antibiotic resistance and persistence-Implications for human health and treatment perspectives. EMBO Rep. 21(12):e51034. doi: 10.15252/embr.202051034. Epub 2020 Dec 8. PMID: 33400359; PMCID: PMC7726816.
Mohr KI. (2016) History of Antibiotics Research. Curr Top Microbiol Immunol. 398:237-272. doi: 10.1007/82_2016_499. PMID: 27738915.
https://www.aifa.gov.it/farmaci-antibiotici
https://www.epicentro.iss.it/antibiotico-resistenza/epidemiologia-europa
Articolo validato dal Comitato Tecnico Scientifico – ABIFB.
Articolo redatto da:
Ricercatore Sanitario dell’IZSPB (Istituto Zooprofilattico Sperimentale di Puglia e Basilicata),
PhD, Dott.ssa Donatella Farina