Come i batteri superano gli antibiotici

I batteri che causano malattie possono sopravvivere nell'organismo nonostante il trattamento antibiotico. Ciò può avvenire in due modi: Da un lato, gli agenti patogeni geneticamente resistenti al principio attivo sopravvivono. Dall'altro, i batteri possono cambiare il loro comportamento e quindi superare gli antibiotici in modo non genetico. In questo caso, gli scienziati parlano di persistenza. Mentre la resistenza genetica agli antibiotici è stata ampiamente studiata, poco si sa sulla persistenza.

Batteri a crescita lenta

Gli scienziati dell'ETH di Zurigo hanno ora analizzato questa strategia di sopravvivenza dei batteri. In esperimenti condotti su topi infettati da salmonella e utilizzando modelli di calcolo, hanno scoperto come nasce la persistenza: Nel corso di un'infezione batterica, le cellule di guardia del sistema immunitario (cellule dendritiche) assorbono una piccola parte degli agenti patogeni. Queste cellule di guardia avviano poi una reazione di difesa. Ciò che serve fondamentalmente alla lotta dell'organismo contro l'agente patogeno, tuttavia, presenta anche uno svantaggio dal punto di vista medico: nell'ambiente speciale all'interno delle cellule sentinella, alcuni dei batteri intrappolati smettono di moltiplicarsi rapidamente. "Invece, si fermano un po'", dice sorridendo Wolf-Dietrich Hardt, professore di microbiologia e responsabile del progetto di ricerca. Gli antibiotici sono praticamente inefficaci contro questi batteri che si moltiplicano lentamente.

I ricercatori hanno infettato i topi con la Salmonella e li hanno trattati con la ciprofloxacina, un antibiotico ad ampio spettro comunemente usato. Hanno isolato le cellule sentinella dai linfonodi intestinali e vi hanno trovato le Salmonelle sopravvissute. Nei test, hanno determinato la loro capacità di moltiplicarsi e la loro suscettibilità all'antibiotico e le hanno confrontate con le Salmonelle dell'intestino dei topi.

Lo studio ha dimostrato che tra le salmonelle delle cellule sentinella e quelle dell'intestino vi erano sia salmonelle a crescita rapida che venivano uccise dall'antibiotico, sia salmonelle a crescita lenta che non venivano influenzate dalla ciprofloxacina. Nelle cellule sentinella del linfonodo, invece, la percentuale di batteri a crescita lenta e resistenti agli antibiotici era molto più alta.

Reazione a condizioni di scarsa nutrizione

Il motivo non è che le cellule di guardia abbiano una preferenza per ospitare batteri a crescita lenta, come dimostrato dagli esperimenti. Piuttosto, le Salmonelle all'interno delle cellule di guardia potrebbero aver cambiato il loro comportamento riproduttivo, presumibilmente in risposta alle condizioni di scarsità di sostanze nutritive.

Analizzando i dati sperimentali, Roland Regoes, scienziato dell'Istituto di biologia teorica, è riuscito a dimostrare che il tasso di moltiplicazione dei batteri nei linfonodi si riduce drasticamente durante il trattamento con antibiotici. Ciò è dovuto al fatto che i batteri che si dividono velocemente vengono uccisi dall'antibiotico, il che porta a un accumulo di batteri a crescita lenta nel linfonodo.

L'infezione può ripresentarsi

I batteri persistenti possono trasformarsi nuovamente in agenti patogeni a crescita rapida nel corso di un'infezione. Ciò significa che un'infezione può ripresentarsi dopo la sospensione dell'antibiotico. Questo è anche il motivo per cui la ciprofloxacina, come altri antibiotici, deve essere assunta per diversi giorni, anche se in realtà agisce nel giro di pochi minuti o ore, spiega Hardt.

Gli scienziati dell'ETH possono immaginare diversi approcci per affrontare la persistenza e quindi aumentare l'efficacia degli antibiotici esistenti. Nel loro studio, i ricercatori hanno dimostrato che le cellule guardiane possono essere indotte a eliminare i batteri persistenti utilizzando alcune sostanze attive. Tuttavia, Hardt parla anche di altri approcci: "Se si disponesse di un principio attivo che risvegliasse i batteri persistenti dal loro sonno e li inducesse a crescere rapidamente - durante il quale rispondono agli antibiotici - si potrebbe combinare questo con un antibiotico" oppure si potrebbe cercare un principio attivo che uccida specificamente i batteri persistenti. Attualmente non sono disponibili sostanze per questi ultimi due approcci. Se un giorno i farmacisti dovessero scoprirne qualcuna, i loro esperimenti potrebbero essere utilizzati per testarne l'efficacia, come sottolineano gli scienziati dell'ETH.