I ricercatori hanno la prova di un altro metodo che i batteri usano per evitare gli antibiotici. Sirirat / Shutterstock
L'uso diffuso di antibiotici è in gran parte responsabile della comparsa di batteri resistenti agli antibiotici, che è attualmente una delle più grandi minacce alla salute globale. Non solo la resistenza agli antibiotici provoca già un stima dei decessi per 700,000 all'anno, ha anche causato numerose infezioni, tra cui polmonite, tubercolosi e gonorrea, più difficile da trattare. Senza sapere come impedire ai batteri di sviluppare resistenza agli antibiotici, si prevede che le malattie prevenibili possano causare 10m morti all'anno by 2050.
Alcuni dei modi in cui i batteri diventare resistente agli antibiotici è attraverso i cambiamenti nel genoma dei batteri. Ad esempio, i batteri possono pompare gli antibiotici o possono scomporre gli antibiotici. Possono anche smettere di crescere e dividere, il che li rende difficili da individuare per il sistema immunitario.
Però, i la nostra ricerca si è concentrato su un altro metodo poco conosciuto che i batteri usano per diventare resistenti agli antibiotici. Abbiamo dimostrato direttamente che i batteri possono "cambiare forma" nel corpo umano per evitare di essere presi di mira dagli antibiotici, un processo che non richiede cambiamenti genetici affinché i batteri continuino a crescere.
Praticamente tutti i batteri sono circondati da una struttura chiamata parete cellulare. Il muro è come una spessa giacca che protegge dagli stress ambientali e impedisce alla cellula di scoppiare. Dà ai batteri una forma regolare (ad esempio, un'asta o una sfera) e li aiuta a dividersi in modo efficiente.
Le cellule umane non possiedono una parete cellulare (o "rivestimento"). Per questo motivo, è facile per il sistema immunitario umano riconoscere i batteri come nemici perché la sua parete cellulare è notevolmente diversa. E, poiché la parete cellulare esiste nei batteri ma non nell'uomo, è un bersaglio eccellente per alcuni dei nostri antibiotici migliori e più comunemente usati, come la penicillina. In altre parole, gli antibiotici che colpiscono il muro possono uccidere i batteri senza farci del male.
Tuttavia, i batteri possono occasionalmente sopravvivere senza la loro parete cellulare. Se le condizioni circostanti sono in grado di proteggere i batteri dallo scoppio, possono trasformarsi nelle cosiddette "forme ad L", che sono batteri che non hanno una parete cellulare. Questi batteri sono stati scoperti in 1935 da Emmy Klieneberger-Nobel, che li ha chiamati come il Lister Institute dove lavorava all'epoca.
In un laboratorio, usiamo spesso lo zucchero per creare un ambiente adeguatamente protettivo. Nel corpo umano, questo cambiamento di forma è in genere innescato da antibiotici che colpiscono la parete cellulare dei batteri o determinate molecole immunitarie: come il lisozima, una molecola presente nelle nostre lacrime che ci aiuta a proteggerci dalle infezioni batteriche.
I batteri senza una parete cellulare spesso diventano fragili e perdono la loro forma regolare. Tuttavia, diventano anche parzialmente invisibili al nostro sistema immunitario e completamente resistenti a tutti i tipi di antibiotici che colpiscono specificamente la parete cellulare.
Gli scienziati sospettavano da tempo che la commutazione della L-forma potesse contribuire alle infezioni ricorrenti aiutando i batteri a nascondersi dal sistema immunitario e resistere agli antibiotici. Tuttavia, era difficile trovare prove per questa teoria a causa della natura inafferrabile delle forme a L e della mancanza di metodi appropriati per rilevarle.
Guardare i batteri cambiare forma
Il nostro studio, pubblicato su Nature Communications, ha esaminato in modo specifico le specie batteriche associate a infezioni ricorrenti delle vie urinarie (IVU). Ha scoperto che molte diverse specie batteriche - tra cui E. coli ed Enterococcus - può davvero sopravvivere come L-forme nel corpo umano. Questo è qualcosa che non è mai stato provato direttamente prima. Siamo stati in grado di rilevare questi subdoli batteri usando sonde fluorescenti che riconoscono il DNA batterico.
Abbiamo testato campioni di urina di pazienti anziani con IVU ricorrenti coltivandoli in una capsula di Petri ricca di zuccheri. Questo ambiente non solo ha contribuito a proteggere i batteri dallo scoppio, ma ha anche isolato i batteri a forma di L presenti in questi campioni. In un esperimento separato, siamo stati in grado di vedere l'intero processo svolgersi in embrioni di zebrafish viventi in presenza di antibiotici.
Dopo la rimozione dell'antibiotico, i batteri si sono trasformati da forme a L nella loro forma regolare con le pareti cellulari. (Credito all'Università di Newcastle, Regno Unito)
È importante sottolineare che il nostro studio dimostra che gli antibiotici devono essere testati in condizioni più riflettenti del corpo umano. Quelli che sono attualmente utilizzati nel laboratorio medico non forniscono una protezione sufficiente per la sopravvivenza delle delicate L-form.
Prima di poter comprendere appieno l'importanza della commutazione della L-forma rispetto ad altre forme di resistenza agli antibiotici, saranno necessarie ulteriori ricerche su un numero maggiore di pazienti. Sarà anche importante indagare quale ruolo possono avere le L-Form in altre infezioni ricorrenti, come sepsi o infezioni polmonari.
Fino ad ora, la ricerca sulle forme ad L è stata un campo controverso, ma la nostra speranza è che questi risultati possano motivare ulteriori ricerche sulle forme ad L in situazioni di malattia. La nostra speranza è che questi risultati possano aiutare a trovare un modo per eliminare questi batteri subdoli dal nostro corpo. La combinazione di antibiotici attivi a parete cellulare con quelli che ucciderebbero le L-forme potrebbe essere una soluzione per combattere le infezioni resistenti agli antibiotici.
La nostra battaglia con i batteri è in corso. Mentre escogitano nuove strategie per combatterli, escogitano modi per reagire. Il nostro studio evidenzia ancora un altro modo in cui i batteri si adattano che dovremo prendere in considerazione nella nostra continua battaglia contro le malattie infettive.
L'autore
Katarzyna Mickiewicz, Borsista dell'Università di Newcastle, Newcastle University
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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