Premessa su antibiotici
e resistenza agli antibiotici
Lettura di articolo su “Le Scienze”
marzo 2015 e descrizione
per immagini della ricerca
presentata dagli autori
Ricerca di nuove difese
contro i batteri
diverse dagli antibiotici
intervenendo sulla
vita sociale dei batteri
Antibiotico: sostanza di origine biologica ( prodotta in genere da funghi,
batteri) per contrastare l’azione patogena senza danneggiare l’organismo
infettato (i chemioterapici sono prodotti per sintesi chimica)
Possono avere azione batteriostatica (rallentano il metabolismo, la
crescita) o battericida( uccidono il batterio)
Uno stesso antibiotico può essere
batteriostatico per un ceppo batterico
E batteriolitico per altro ceppo
Possono essere in grado di agire su batteri con diverso potere
selettivo (spettro medio, largo)
Antibiogramma :permette di conoscere quale antibiotico è più
efficace su un ceppo batterico
Colonia batteria omogenea
a
b
c
d
Quattro diversi antibiotici a, b, c, d :posti a contatto con colonia batterica
diffondono generando una aureola di diversa ampiezza in funzione dei
batteri uccisi C > B > A : D senza efficacia
Possono interferire con vari processi metabolici, o in concorrenza
con sostanze necessarie allo sviluppo del batterio
Processo metabolico che trasforma A in B mediato da enzima X
Antibiotico inibisce enzima X e blocca sintesi metabolica
Processo metabolico che ha bisogno di A per produrre B
Antibiotico blocca sostanza A da trasformare in B
Vari processi metabolici sono comuni anche nelle cellule normali
importante perciò che l’antibiotico entri solo nei batteri e non nelle
cellule dell’ospite infettato dai batteri
I batteri hanno bisogno per la duplicazione del DNA ( e quindi per la
loro moltiplicazione) di una sostanza particolare , Acido folico che
viene prodotto in una serie di reazioni che comprendono anche
l’acido paraaminobenzoico: alcuni sulfamidici entrano in competizione
con l’acidoparaaminobenzoico impedendo così la sintesi dell’acido folico
La resistenza ai sulfamidici può comparire per ridotta permeabilità
della parete batterica , per ricorso a vie alternative, per la presenza in
plastidi di enzimi insensibili al sulfamidico
DNA
Acido folico
DNA
Acido folico
Gli antibiotici usati contro i batteri ,
dopo un certo tempo; perdono la loro efficacia
perché compare una capacità di neutralizzarne l’azione :
resistenza agli antibiotici
Batteri sensibili, muoiono
Batteri resistenti: , non muoiono, si moltiplicano
Si devono cercare ( produrre ) altri antibiotici per lottare contro
i batteri diventati resistenti: dopo un certo tempo compare la
resistenza anche ai nuovi antibiotici e quindi occorre trovarne degli altri…
Batteri sensibili, muoiono
Batteri resistenti: , non muoiono, si moltiplicano
Come si interpreta la comparsa della resistenza agli antibiotici ?
In una popolazione batterica omogenea può comparire casualmente
una mutazione che rende il possessore della mutazione insensibile alla
azione dell’antibiotico efficace sulla popolazione batterica
Trattando la popolazione batterica con l’antibiotico A , si ottiene la
morte della maggior parte dei batteri: restano vivi solo i batteri mutanti,
che moltiplicandosi danno origine a una nuova popolazione formata
da batteri insensibili all’antibiotico A
Trattando la nuova colonia batterica con l’antibiotico B , si ottiene la
morte della maggior parte dei batteri: restano vivi solo i batteri dotati
di una nuova mutazione con resistenza al nuovo antibiotico
che moltiplicandosi danno origine a una nuova popolazione formata
da batteri insensibili all’antibiotico A e B
Una resistenza può anche comparire in alcuni batteri di una colonia
sensibile, per mutazione indotta dalla presenza dell’antibiotico
Ceppo batterico B1 , genera malattia M1, sensibile ad antibiotico A1
Cambiamento ambientale induce proliferazione della popolazione
batterica e comparsa della malattia
Aggiungendo antibiotico A1 la popolazione si riduce
a pochi elementi (sensibili e resistenti) e la malattia scompare
Nuovo Cambiamento ambientale induce proliferazione della
popolazione batterica e ricomparsa della malattia
Aggiungendo ancora A1 non si ottiene effetto :la popolazione è tutta resistente
Batterio B1 produce malattia M1 , sensibile ad antibiotico A1
Batterio B2 produce malattia M2 , sensibile ad antibiotico A2
Cambiamento stimola proliferazione batterica e comparsa malattia M1
Aggiungendo A1 si riduce la popolazione B1 e la malattia scompare
Cambiamento stimola proliferazione batterio B2 e comparsa malattia M2
Aggiungendo A2 la popolazione B2 si riduce e la malattia scompare
Se nel caso di malattia M1 prodotta da B1 si fosse usato un antibiotico Ax
a largo spettro, assieme alla riduzione della popolazione B1 (voluta) si
sarebbe selezionata una popolazione B2
favorendo il mutante insensibile all’antibiotico A2
La comparsa della malattia M2 dovuta al batterio B2 non si sarebbe potuto
curare con A2 perché provocata da ceppo mutante di B2 insensibile ad A2
Ax
A2
Possono interferire con vari processi metabolici, o in concorrenza
con sostanze necessarie allo sviluppo del batterio
Processo metabolico che trasforma A in B mediato da enzima X
Antibiotico inibisce enzima X e blocca sintesi metabolica
Se un batterio per mutazione ha trovato un altro modo per
ottenere il prodotto necessario (es.cambiando la sostanza
di partenza e quindi usando altro enzima Y, risulta insensibile
all’antibiotico che blocca l’enzima precedente
Sostanza P necessaria può essere ottenuta per varie vie, utilizzando
materiali iniziali A, B, C diversi ed enzimi diversi E1 , E2 ,E3
A + E1 > P
B + E2 > P
C + E3 > P
In una popolazione batterica appartenente ad un certo tipo, possono
essere presenti individui che posseggono (per mutazione) vari tipi
di vie metaboliche per ottenere lo stesso prodotto
Esistono antibiotici che possono interferire con singoli processi
metabolici o con diversi processi :
i batteri potranno risultare resistenti a certi antibiotici
in funzione dei tipi delle vie metaboliche a disposizione
Sostanza P necessaria può essere ottenuta per varie vie, utilizzando
materiali iniziali A, B, C diversi ed enzimi diversi E1 , E2 ,E3
A + E1 > P
A1
E1
B + E2 > P
E2
C + E3 > P
E3
In una popolazione batterica appartenente ad un certo tipo, possono
essere presenti individui che posseggono (per mutazione) vari tipi
di vie metaboliche per ottenere lo stesso prodotto
A2
A3
Esistono antibiotici che possono interferire con singoli processi
metabolici o con diversi processi :
i batteri potranno risultare resistenti a certi antibiotici
in funzione dei tipi delle vie metaboliche a disposizione
Tutti gli individui sono sensibili con A1 ; due anche con A2, uno con A3
Aggiungendo A1 si selezionano ceppi mutanti che sopravvivono
Meccanismi medianti i quali un ceppo batterico può diventare resistente
Mutazione, trasduzione, trasformazione,coniugazione
Permettono la comparsa di modalità varie che rendono inefficace l’antibiotico
Sintesi di enzima capace di inattivare antibiotico
Modificazione della permeabilità della parete cellulare alla
penetrazione del farmaco
Sintesi di prodotti interni che antagonizzano azione del farmaco
Modificazione qualitativa, quantitativa, dei recettori riconosciuti da
antibiotici specifici he permettono poi di penetrare nel batterio selezionato
Resistenza acquisita con vario meccanismo
Mutazione: geni responsabili di un processo metabolico cambiano la
informazione codificando per un processo che per altra via ottiene
lo stesso risultato
Trasduzione : individuo resistente trasferisce gene della resistenza
contenuto in corpuscoli (plastidi) a individuo sensibile che diventa resistente
Trasformazione: individuo sensibile fagocita gene per resistenza presente
nell’ambiente in plastidi derivati da individui morti: diventa resistente
Coniugazione: scambio di materiale genetico
tra due individui collegati temporaneamente
Popolazione sensibile con pochi individui resistenti per mutazione
Antibiotico elimina maggior parte degli individui sensibili e permette
così la comparsa di una popolazione prevalentemente resistente
La popolazione iniziale prevalentemente resistente per mutazione
trasferisce il gene della resistenza agli individui sensibili sopravvissuti
all’antibiotico: tutta la popolazione risulta ora resistente
trasduzione
traformazione
coniugazione
Per rendere più efficace l’uso degli antibiotici e ridurre la possibilità
di comparsa di ceppi resistenti
è opportuno conoscere (mediante coltura batterica)
il tipo di batterio presente e responsabile della malattia;
usare , se possibile , l’antibiotico disponibile più specifico;
seguire indicazioni mediche
per tipo, quantità, durata, modalità di assunzione
Nota : per la descrizione relativa alla ricerca sulla difesa antibatterica
correlata all’aspetto sociale dei batteri ,vedi filmato
società batteriche su youtube
Arrivederci !