Hai mai avuto una brutta infezione che sembra non voler andare via? O un naso che cola che continua a tornare? Potresti aver avuto a che fare con un batterio tollerante, anche se non ancora resistente, agli antibiotici.
La resistenza agli antibiotici è un problema enorme, contribuendo a quasi 1,27 milioni di morti in tutto il mondo nel 2019. Ma la tolleranza agli antibiotici è una minaccia segreta che i ricercatori hanno iniziato a esplorare solo di recente.
Tolleranza agli antibiotici accade quando un batterio riesce a sopravvivere a lungo dopo essere stato esposto ad un antibiotico. Mentre resistente agli antibiotici i batteri prosperano anche in presenza di un antibiotico, i batteri tolleranti spesso esistono in uno stato dormiente, non crescono né muoiono ma sopportano l’antibiotico fino a quando non possono “risvegliarsi” una volta passato lo stress. La tolleranza è stata legata alla diffusione della resistenza agli antibiotici.
sono un microbiologo che studia la tolleranza agli antibiotici, e cerco di scoprire cosa fa scattare i batteri tolleranti a entrare in un sonno dormiente protettivo. Comprendendo perché i batteri hanno la capacità di diventare tolleranti, i ricercatori sperano di sviluppare modi per evitare la diffusione di questa capacità. L’esatto meccanismo che distingue la tolleranza dalla resistenza non è chiaro. Ma una possibile risposta potrebbe risiedere in un processo che è stato trascurato per decenni: come i batteri creare la loro energia.
I batteri tolleranti possono rimuovere completamente il loro muro ed evitare del tutto i danni.
Molti antibiotici sono progettati per sfondare le difese esterne dei batteri come una palla di cannone attraverso una fortezza di pietra. I batteri resistenti sono immuni alla palla di cannone perché possono distruggerla prima che danneggi la loro parete esterna o modificare le proprie pareti per essere in grado di resistere all’impatto.
I batteri tolleranti possono rimuovere completamente il loro muro ed evitare del tutto i danni. Nessun muro, nessun bersaglio da distruggere per la palla di cannone. Se la minaccia scompare in breve tempo, il batterio può ricostruire il suo muro per proteggersi da altri pericoli ambientali e riprendere le normali funzioni. Tuttavia, non si sa ancora come i batteri sappiano che la minaccia degli antibiotici è sparita e cosa scateni esattamente il loro risveglio.
I miei colleghi ed io al Dörr Lab alla Cornell University stanno cercando di comprendere i processi di attivazione e risveglio nei batteri tolleranti responsabili del colera, Vibrio cholerae. Vibrione è resistenza in rapida evoluzione contro vari tipi di antibiotici e i medici sono preoccupati. A partire dal 2010, Vibrio lo è già resistente a 36 diversi antibiotici, e questo numero dovrebbe continuare a salire.
Per studiare come Vibrio sviluppa resistenza, abbiamo scelto un ceppo tollerante a una classe di antibiotici detti beta-lattamici. I beta-lattamici sono la palla di cannone inviata per distruggere la fortezza del batterio e Vibrio si adatta attivando due geni che ne rimuovono temporaneamente la parete cellulare. Ho assistito a questo fenomeno usando un microscopio. Dopo aver rimosso la sua parete cellulare, i batteri attivano ancora più geni che lo trasformano in fragili globi che possono sopravvivere agli effetti dell’antibiotico. Una volta che l’antibiotico viene rimosso o degradato, Vibrio ritorna alla sua normale forma a bastoncino e continua a crescere.
Normalmente i Vibrio cholerae a forma di bastoncino rimuovono le loro pareti cellulari e si trasformano in globi in presenza di penicillina, consentendo loro di sopravvivere più a lungo.
I Vibrio cholerae tornano alla loro struttura a forma di bastoncello una volta rimossa la minaccia antibiotica.
Nelle persone, questo processo di tolleranza si osserva quando un medico prescrive un antibiotico, tipicamente doxiciclina, a un paziente infetto da colera. L’antibiotico sembra fermare temporaneamente l’infezione. Ma poi i sintomi ricominciano perché gli antibiotici non hanno mai eliminato completamente i batteri in primo luogo.
La capacità di tornare alla normalità e crescere dopo che l’antibiotico è sparito è la chiave per una sopravvivenza tollerante. L’esposizione di Vibrio a un antibiotico per un tempo sufficientemente lungo alla fine lo ucciderebbe. Ma un ciclo standard di antibiotici spesso non è abbastanza lungo per eliminare tutti i batteri anche nel loro stato fragile.
Tuttavia, l’assunzione di un medicinale per un periodo prolungato può danneggiare i batteri e le cellule sane, causando ulteriore disagio e malattia. Inoltre, uso improprio ed esposizione prolungata agli antibiotici può aumentare le probabilità che altri batteri residenti nel corpo diventino resistenti.
Un’altra scoperta chiave recente è stata che più a lungo i batteri rimangono tolleranti, più è probabile che sviluppino mutazioni che portano alla resistenza.
Vibrio non è l’unica specie a mostrare tolleranza. Infatti, i ricercatori hanno recentemente identificato molti batteri infettivi che hanno sviluppato tolleranza. Una famiglia di batteri chiamata Enterobatteriacee, che includono i principali patogeni di malattie di origine alimentare Salmonella, Shigella E Escherichia coli, sono solo alcuni dei molti tipi di batteri che sono in grado di tollerare gli antibiotici.
Poiché ogni batterio è unico, sembra esserlo anche il modo in cui si sviluppa la tolleranza. Alcuni batteri, come Vibrio, cancellare le loro pareti cellulari. Altri possono alterare le loro fonti di energia, aumentare la loro capacità di movimento o semplicemente pompare fuori l’antibiotico.
Recentemente ho scoperto che a metabolismo del batterio, o il modo in cui scompone il “cibo” per produrre energia, può svolgere un ruolo significativo nella sua capacità di diventare tollerante. Diverse strutture all’interno di un batterio, compresa la sua parete esterna, sono costituite da elementi costitutivi specifici come le proteine. Fermare la capacità del batterio di fabbricare questi pezzi indebolisce il suo muro, rendendo più probabile che subisca danni dall’ambiente esterno prima che possa abbattere il muro.
Sebbene siano state condotte ricerche approfondite su come i batteri sviluppino la tolleranza, un pezzo chiave del puzzle che è stato trascurato è il modo in cui la tolleranza porta alla resistenza.
Nel 2016, i ricercatori hanno scoperto come rendere i batteri tolleranti in laboratorio. Dopo ripetute esposizioni a diversi antibiotici, le cellule di E. coli sono state in grado di adattarsi e sopravvivere. Il DNA, il materiale genetico che contiene le istruzioni per il funzionamento delle cellule, è una molecola fragile. Quando il DNA viene danneggiato rapidamente dallo stress, come l’esposizione agli antibiotici, i meccanismi di riparazione della cellula tendono a confondersi e causare mutazioni che possono creare resistenza e tolleranza. Poiché E. coli è simile a molti diversi tipi di batteri, le scoperte di questi ricercatori hanno rivelato che, ironia della sorte, praticamente qualsiasi batterio può sviluppare tolleranza se spinto al limite dagli antibiotici destinati a ucciderli. https://www.youtube.com/embed/pHLP5CZMnL4?wmode=transparent&start=0 I batteri formano grandi comunità nei biofilm.
Un’altra scoperta chiave recente è stata che più a lungo i batteri rimangono tolleranti, più è probabile che lo siano sviluppare mutazioni che portano alla resistenza. La tolleranza consente ai batteri di sviluppare una mutazione di resistenza che riduce le loro possibilità di essere uccisi durante il trattamento antibiotico. Ciò è particolarmente rilevante per le comunità batteriche spesso osservate in biofilm che tendono a rivestire le superfici ad alto contatto negli ospedali. I biofilm sono strati viscidi di batteri che trasudano una gelatina protettiva che rende difficile il trattamento antibiotico e facile la condivisione del DNA tra i microbi. Possono indurre i batteri a sviluppare resistenza. Si pensa che queste condizioni imitino ciò che potrebbe accadere durante le infezioni trattate con antibiotici, in cui molti batteri vivono uno accanto all’altro e condividono il DNA.
I ricercatori chiedono ulteriori ricerche sulla tolleranza agli antibiotici con la speranza che ciò porti a trattamenti più robusti sia nelle malattie infettive che nei tumori. E c’è motivo di essere fiduciosi. In uno sviluppo promettente, uno studio sui topi lo ha scoperto la diminuzione della tolleranza riduceva anche la resistenza.
Nel frattempo, ci sono passi che tutti possono intraprendere per aiutare nella battaglia contro la tolleranza e la resistenza agli antibiotici. Puoi farlo tramite prendendo un antibiotico esattamente come prescritto da un dottore e finendo l’intera bottiglia. L’esposizione breve e incoerente a un medicinale fa sì che i batteri diventino tolleranti e alla fine resistenti. Un uso più intelligente degli antibiotici da parte di tutti può fermare l’evoluzione dei batteri tolleranti.
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La posta La minaccia incombente della tolleranza agli antibiotici apparso per primo su Verità.
Fonte: www.veritydig.com