Una breve storia degli antibiotici

Alcune muffe hanno delle proprietà antibatteriche. Immagine di Veronidae.

Sei mai andato a prendere un pezzo di pane da uno scaffale, per poi scoprire una macchia blu-verde crescere da qualche parte sulla crosta? Il tuo primo istinto sarà stato quello di prenderlo con due dita e buttarlo direttamente nel cestino. È una cosa ragionevole da fare.

Ma se tu fossi un antico egizio, potresti non essere così veloce a farlo, specialmente se tu, o qualcuno che conoscevi, avesse avuto una brutta ferita o un’infezione. Infatti, molti scienziati hanno imparato che le civiltà antiche in Egitto, Grecia, Cina e Roma usavano alcune cose molto strane, come la muffa del pane ed alcune sporcizie, per trattare le ferite. Perché mai avrebbero dovuto farlo?

Ebbene, la risposta più ovvia è che debba aver funzionato! Non è stato fino alla fine dell’800 che gli scienziati più moderni cominciarono a capire esattamente perché cose come muffa e sporcizia erano così efficaci nella cura delle infezioni. Uno degli indizi più importanti fu la scoperta di uno scienziato chiamato Paul Ehrlich. Egli scoprì che quando un certo colorante veniva messo in una piastra di batteri, solo alcuni di questi batteri si coloravano, cioè assorbivano il colorante. Questo gli fece pensare che se potesse costruire una sostanza chimica che agisse da colorante, ma che uccidesse anche i batteri, sarebbe stato molto utile per trattare le malattie. Cominciò la sua ricerca alterando un farmaco che veniva già usato per curare altre malattie.

Questa è la struttura chimica del farmaco Atoxyl che Paul Ehrlich modificò per creare il primo antibiotico. Clicca per maggiori dettagli.

Nel suo laboratorio Ehrlich cambiò la molecola in diversi modi e poi testò la sua efficacie nello sterminare i batteri nei topi. Provò 605 combinazioni chimiche diverse prima di trovare quella che avrebbe potuto uccidere i germi che causavano la sifilide, una malattia molto comune all’epoca. Questo farmaco è considerato un antibiotico perché è efficace nell’uccidere, o arrestare, la crescita dei batteri. Potrebbe essere che la muffa del pane e la sporcizia usate dalle civiltà antiche contenessero anch’esse degli antibiotici?

Di primo acchito questo potrebbe suonare folle, ma un’accidentale contaminazione nel laboratorio di un altro scienziato, Alexander Fleming, mostrò non solo che questi dottori antichi erano sulle tracce di qualcosa, ma cambiò anche il modo in cui gli scienziati e i dottori si sono approcciati al trattamento delle malattie.

Succo di muffa divertente

Alexander Fleming fu un biologo scozzese molto interessato ai batteri che causano infezioni. Ha prestato servizio nell’esercito durante la Prima Guerra Mondiale, durante la quale ha visto molti soldati morire di ferite infette, piuttosto che delle ferite stesse. Dopo diversi anni di ricerca, provando ancora ed ancora a trovare una sostanza che uccidesse i batteri dannosi, decise di prendersi una vacanza. Prima di partire, tuttavia, scordò un piastra di Petri contenente batteri aperta sul suo banco da laboratorio.

In questa piastra di Petri riempita di batteri i punti bianchi sono imbevuti di un antibiotico. Clicca per maggiori dettagli.

Quando tornò dalle sue vacanze, Fleming notò che erano cresciute delle muffe blu-verdi (come le muffe del pane) su una delle sue piastre di Petri. Notò inoltre che i batteri che stavano crescendo nelle capsule di Petri non stavano più crescendo vicino alla muffa. Dopo aver notato ciò, si dice abbia esclamato "Questo è divertente", prima di prelevare dei campioni della muffa per scoprire perché i batteri non le crescevano attorno. Fleming trovò che la muffa apparteneva alla specie Penicillium notatum e produceva una sostanza che distruggeva diversi tipi di batteri cattivi. Questa sostanza, che chiamò penicillina, fu il primo antibiotico prodotto in un organismo vivente ad essere estratto e descritto da uno scienziato.

Alexander Fleming scoprì un antibiotico che avrebbe continuato a cambiare la medicina per sempre. Tuttavia, ci vollero ancora altri dieci anni prima che una coppia di chimici fu in grado di estrarre abbastanza penicillina da  essere utile nel trattamento delle infezioni. Fortunatamente la penicillina poteva essere prodotta su larga scala all’incirca nello stesso periodo in cui gli Stati Uniti entrarono nella seconda guerra mondiale, salvando così milioni di vite.

Un inseguimento costante

Anche se la penicillina è ancora usata per alcuni trattamenti, oggi non è così efficace contro i batteri quanto lo era alla metà del ‘900. Questo perché molte specie batteriche hanno sviluppato una resistenza alla penicillina. Infatti, diverse specie batteriche hanno sviluppato una resistenza contro diversi antibiotici, il che è un grande problema, sia per i pazienti, sia per i dottori che cercano di curarli.

Un ginocchio graffiato è un mezzo attraverso il quale i batteri resistenti agli antibiotici possono invadere il tuo corpo. Immagine di saulhm.

Per facilitare la comprensione del concetto di “resistenza batterica” immaginiamo lo scenario seguente: diciamo che ti sei graffiato un ginocchio ed un paio di giorni più tardi questo è molto gonfio, rosso, ti gratta ed è doloroso. Il tuo migliore amico dà un’occhiata al tuo ginocchio e ti dà una piccola bottiglia arancione di antibiotici per fermare l’infezione.

Bene, ora immaginiamo tu sia un batterio. Un giorno stai passando del tempo con i tuoi amici su una panchina in un parco, quando qualcuno mette la sua mano proprio sopra di voi. Senza saperlo vi raccoglie e poi si gratta il ginocchio, proprio da parte al taglio fresco. Cibo!! Cercate tutti di farvi largo nel taglio e cominciate a moltiplicarvi. Poco dopo un potente antibiotico comincia ad uccidervi uno ad uno. Fortunatamente, a te capita di avere un gene che distrugge l’antibiotico. Quindi ora il taglio è infettato con un ceppo batterico resistente.

L’evoluzione batterica è molto più veloce del nostro processo di sviluppo di un farmaco. Ciò significa che i batteri resistenti ad un particolare antibiotico si evolvono poco dopo lo sviluppo dell’antibiotico stesso. Il che significa anche che lo stesso tipo di antibiotici non funzionerà la prossima volta che verrà utilizzato. Immagine di Mpelletier1.

Di conseguenza quella piccola bottiglia arancione di antibiotici non funzionerà questa volta. Quel dottore dovrà pensare ad un piano migliore per sconfiggere la nuova infezione.

In sintesi, la resistenza agli antibiotici accade quando dei batteri acquisiscono un gene che permette loro di sopravvivere ad un certo antibiotico che avrebbe dovuto ucciderli. I nuovi geni possono svilupparsi nei batteri a seguito di una mutazione, oppure un gene può essere trasmesso da un batterio ad un altro in un processo chiamato “trasferimento genico orizzontale”. Quando questi batteri si moltiplicano e si diffondono causano un grande problema, perché molte persone si ammalano. Nel trattare un’infezione antibiotico-resistente i dottori devono usare diversi antibiotici. A volte, altre opzioni possono non funzionare, oppure, possono causare dei gravi effetti collaterali.

Antibiotici vs Batteri: Una Battaglia Evoluzionaria è sponsorizzato da “ASU's Center for Evolution and Medicine”.