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Mentre il nostro sistema immunitario e gli antibiotici fanno entrambi un ottimo lavoro nell'aiutarci a combattere le infezioni potenzialmente letali, l'emergere di resistenza agli antibiotici sta rapidamente rendendo più difficile la cura delle infezioni comuni che una volta erano facilmente curate. La resistenza agli antibiotici si verifica quando i batteri si evolvono e sopravvivono ai trattamenti progettati per eliminarli e quindi riprodurre o trasmettere questa resistenza ad altri batteri.

Attualmente sono in corso molte ricerche per trovare modi per prevenire la diffusione della resistenza agli antibiotici. Ma ci sono ancora molte domande a cui i ricercatori non hanno risposta. Una di queste domande è sapere come si evolve la resistenza all'interno di una persona in tempo reale. Sapere cosa succede nel corpo durante un'infezione potrebbe aiutarci a sviluppare trattamenti migliori per la resistenza agli antibiotici.

Nei nostri studio pubblicato di recente, abbiamo studiato la popolazione batterica nei polmoni di un paziente in terapia intensiva che aveva un'infezione polmonare causata da un tipo comune di batteri, Pseudomonas aeruginosa. Abbiamo potuto osservare in tempo reale come sia la rapida evoluzione dei batteri resistenti agli antibiotici, sia l'azione del sistema immunitario, fossero importanti nel determinare l'esito dell'infezione del paziente.

Abbiamo utilizzato una serie di tecniche ed esperimenti che hanno misurato la crescita batterica e qualsiasi cambiamento nella resistenza agli antibiotici verificatosi durante l'infezione. Abbiamo accoppiato questi esperimenti con tecniche di sequenziamento del genoma per identificare le modifiche al codice genetico batterico. Questo ci ha detto come si evolve il batterio e se ha sviluppato resistenza agli antibiotici.

Abbiamo anche misurato il numero di molecole del sistema immunitario presenti nei polmoni che erano note per combattere Pseudomonas aeruginosa. I campioni dei polmoni sono stati analizzati ogni pochi giorni, permettendoci di catturare in alta risoluzione i cambiamenti in atto. Ciò ha rivelato con dettagli senza precedenti come il sistema immunitario abbia svolto un ruolo nella soppressione dei batteri resistenti agli antibiotici che si sono evoluti.

Abbiamo scoperto che i batteri nei polmoni sono diventati altamente resistenti a uno degli antibiotici usati per eliminarli. Questi batteri hanno sviluppato resistenza mutando e modificando i componenti della loro parete cellulare (lo strato esterno che circonda la cellula). È stato anche scoperto che alcuni batteri hanno modificato un punto di ingresso nella parete cellulare utilizzato dagli antibiotici per distruggerli. Si è scoperto che altri avevano modificato un elemento strutturale di questo strato.

Pur modificando il punto di ingresso, aumentava notevolmente la resistenza agli antibiotici, ma rendeva anche i batteri meno adatti. Di conseguenza, questo li ha fatti crescere più lentamente. Questi batteri altamente resistenti sono rapidamente scomparsi dalla popolazione dopo la fine del trattamento antibiotico, sostituiti da parenti più in forma e in rapida crescita.

Ma i batteri che hanno modificato solo un elemento strutturale della loro parete cellulare hanno aumentato la resistenza agli antibiotici, senza alcun costo per la loro sopravvivenza. In effetti, sono stati in grado di crescere più velocemente. Se questi batteri venissero trasmessi a un'altra persona, potrebbero causare infezioni più difficili da trattare con gli antibiotici. Questi batteri sono rimasti nei polmoni, anche dopo che i loro parenti meno in forma sono stati sostituiti.

Il sistema immunitario

Qui è dove il sistema immunitario era davvero importante.

Prima che la persona fosse trattata con antibiotici, abbiamo scoperto che la popolazione di batteri che causavano l'infezione aveva già iniziato a diminuire. Questo ci ha mostrato che il sistema immunitario stava facendo il suo lavoro. Ciò ha anche reso gli antibiotici più efficaci, poiché funzionano meglio quando si prendono di mira piccole popolazioni batteriche.

Tuttavia, l'infezione batterica è ricomparsa circa 11 giorni dopo l'ultima rilevazione e con mutanti resistenti agli antibiotici. La prima volta, il sistema immunitario ha collaborato con gli antibiotici. Questa volta non sono stati somministrati nuovi antibiotici e la nostra ricerca ha rivelato che il sistema immunitario è stato in grado di combattere l'infezione da solo.

Fondamentalmente, questo ha rivelato che l'immunità naturale era in grado di spazzare via la popolazione di batteri resistenti agli antibiotici emersi dopo il primo ciclo di trattamento antibiotico.

Non possiamo essere sicuri al 100% se i batteri mutanti siano stati o meno trasmessi ad altre persone, ma meno tempo i batteri sono ad alti livelli nei polmoni, meno è probabile che vengano trasmessi. Tali infezioni possono essere trasmesse tramite un paziente che tossisce ed espelle i batteri dai polmoni e così via.

I nostri risultati suggeriscono che l'immunità naturale può sopprimere la resistenza durante l'infezione e limitare la trasmissione di ceppi resistenti tra i pazienti. In futuro, lo sfruttamento di questo collegamento potrebbe aiutarci a sviluppare nuove terapie da utilizzare contro i batteri nocivi e potrebbe aiutarci a prevenire meglio la diffusione di batteri resistenti agli antibiotici.

Riguardo agli Autori

Rachel Wheatley, Ricercatore post-dottorato in evoluzione batterica, Università di Oxford ed Giulio Diaz Caballero, Ricercatore post-dottorato in genomica microbica, Università di Oxford

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Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.