(Antibiotici-Immagine:ricercatori e colleghi dell’EMBL hanno analizzato gli effetti di 144 antibiotici sui nostri microbi intestinali più comuni. Credito: Isabel Romero Calvo/EMBL).
Gli antibiotici curano le infezioni batteriche e salvano milioni di vite ogni anno. Ma possono anche danneggiare i microbi utili che risiedono nell’intestino, indebolendo una delle prime linee di difesa del corpo contro i patogeni e compromettendo i molteplici effetti benefici che il nostro microbiota ha per la nostra salute. Gli effetti collaterali comuni di questo danno collaterale degli antibiotici sono problemi gastrointestinali e infezioni ricorrenti da Clostridioides difficile. Includono anche problemi di salute a lungo termine, come lo sviluppo di malattie allergiche, metaboliche, immunologiche o infiammatorie.
I ricercatori del gruppo Typas dell’EMBL Heidelberg, il laboratorio Maier del Cluster of Excellence “Controlling Microbes to Fight Infections” dell’Università di Tubinga e i collaboratori hanno analizzato gli effetti di 144 antibiotici sui nostri microbi intestinali più comuni. Lo studio pubblicato su la rivista Nature migliora sostanzialmente la nostra comprensione degli effetti degli antibiotici sui microbi intestinali e suggerisce anche un nuovo approccio per mitigare gli effetti negativi della terapia antibiotica sul microbioma intestinale.
L’intestino umano ospita un’intricata comunità di diverse specie microbiche e molti virus, indicati collettivamente come microbioma intestinale. Insieme, ci consentono di utilizzare i nutrienti in modo più efficiente e impediscono ai batteri patogeni di stabilirsi nel nostro intestino. Tuttavia, quando trattiamo un’infezione batterica con antibiotici, c’è il rischio di danneggiare il microbioma intestinale.
“Molti antibiotici inibiscono la crescita di vari batteri patogeni. Questo ampio spettro di attività è utile nel trattamento delle infezioni, ma aumenta il rischio che anche i microbi utili nel nostro intestino, vengano presi di mira”, ha spiegato Lisa Maier, leader del gruppo DFG Emmy Noether presso l’Università di Tubinga. Maier è un’alunna del laboratorio Typas e uno dei due autori principali dello studio.
Se alcuni batteri intestinali vengono danneggiati più di altri, la terapia antibiotica può portare a uno squilibrio nella composizione del nostro microbiota, comunemente indicato come disbiosi. La diarrea è un effetto comune a breve termine, mentre condizioni allergiche come l’asma o le allergie alimentari e l’obesità sono possibili conseguenze a lungo termine. Il fatto che gli antibiotici siano attivi anche contro i microbi intestinali è noto da molto tempo, ma i loro effetti sulla grande diversità di microbi che portiamo nel nostro intestino non erano ancora stati studiati sistematicamente, principalmente a causa di problemi tecnici.
“Finora, la nostra conoscenza degli effetti di diversi antibiotici sui singoli membri delle nostre comunità microbiche intestinali è stata frammentaria. Il nostro studio colma le principali lacune nella nostra comprensione di quale tipo di antibiotico colpisce quali tipi di batteri e in che modo“, ha affermato Nassos Typas, Senior Scientist e Group Leader presso EMBL Heidelberg.
Basandosi su uno studio precedente dei gruppi Typas, Bork, Patil e Zeller di EMBL, gli scienziati hanno osservato come ciascuno dei 144 antibiotici ha influenzato la crescita e la sopravvivenza di un massimo di 27 ceppi batterici che popolano comunemente il nostro intestino. I ricercatori hanno determinato le concentrazioni alle quali un dato antibiotico influenzerebbe questi ceppi batterici per più di 800 combinazioni antibiotico-ceppo, espandendo del 75% i set di dati esistenti sugli spettri degli antibiotici nelle specie batteriche intestinali.
È importante sottolineare che gli esperimenti hanno rivelato che le tetracicline e i macrolidi, due famiglie di antibiotici comunemente usati, non solo impediscono ai batteri di crescere, ma portano anche alla loro morte. Circa la metà dei ceppi intestinali testati non è sopravvissuta al trattamento con questi tipi di antibiotici.
“Non ci aspettavamo di vedere questo effetto con tetracicline e macrolidi, poiché si pensava che queste classi di antibiotici avessero solo effetti batteriostatici, il che significa che bloccano la crescita batterica, ma non uccidono i batteri“, ha affermato Camille Goemans, borsista post-dottorato nel gruppo Typas che condivide la prima paternità dello studio con Maier. “I nostri esperimenti mostrano che questa ipotesi non è vera per circa la metà dei microbi intestinali che abbiamo studiato. Doxiciclina, Eritromicina e Azitromicina, tre antibiotici comunemente usati, hanno ucciso diverse specie microbiche intestinali abbondanti, mentre altre le hanno semplicemente inibite”.
L’uccisione selettiva di microbi specifici da parte di Tetracicline e Macrolidi potrebbe portare alla perdita involontaria di questi microbi dal microbiota intestinale molto più velocemente dei microbi la cui crescita è solo inibita, come hanno dimostrato gli autori con le comunità microbiche sintetiche. Questo potrebbe spiegare i forti cambiamenti del microbiota che testimoniano alcuni pazienti trattati con questi antibiotici.
C’è un modo per ridurre il danno, però. “Abbiamo dimostrato in precedenza che i farmaci interagiscono in modo diverso tra diverse specie batteriche. Abbiamo quindi esplorato se un secondo farmaco potrebbe mascherare gli effetti dannosi degli antibiotici su abbondanti microbi intestinali, ma consentire agli antibiotici di mantenere la loro attività contro i patogeni. Ciò fornirebbe qualcosa come un antidoto che ridurrebbe il danno collaterale degli antibiotici sui batteri intestinali“, ha spiegato Typas.
Vedi anche:I batteri cambiano forma per evitare gli antibiotici
Gli scienziati hanno combinato gli antibiotici Eritromicina o Doxiciclina con una serie di quasi 1.200 prodotti farmaceutici, per identificare i farmaci che avrebbero salvato dall’antibiotico due abbondanti specie batteriche intestinali. In effetti, i ricercatori hanno identificato diversi farmaci non antibiotici che potrebbero salvare questi microbi intestinali e altre specie correlate. È importante sottolineare che la combinazione di un antibiotico con un secondo farmaco protettivo non ha compromesso l’efficacia degli antibiotici contro i batteri patogeni.
Gli esperimenti di follow-up hanno indicato che questo approccio potrebbe funzionare anche nel contesto di un microbioma naturale. Con l’aiuto dei collaboratori, gli scienziati hanno dimostrato che la combinazione di Eritromicina con un antidoto ha mitigato la perdita di alcune abbondanti specie batteriche intestinali dall’intestino del topo. Allo stesso modo, i farmaci antidoto hanno protetto i microbi intestinali umani dall’eritromicina in complesse comunità batteriche derivate da campioni di feci.
“Il nostro approccio che combina gli antibiotici con un antidoto protettivo potrebbe aprire nuove opportunità per ridurre gli effetti collaterali dannosi degli antibiotici sui nostri microbiomi intestinali”, ha concluso Maier. “Nessun singolo antidoto sarà in grado di proteggere tutti i batteri nel nostro intestino, soprattutto perché differiscono così tanto tra gli individui. Ma questo concetto apre la porta allo sviluppo di nuove strategie personalizzate per mantenere sani i nostri microbi intestinali “.
Saranno necessarie ulteriori ricerche per identificare le combinazioni, il dosaggio e le formulazioni ottimali per gli antidoti e per escludere potenziali effetti a lungo termine sul microbioma intestinale. In futuro, il nuovo approccio potrebbe aiutare a mantenere sano il nostro microbioma intestinale e ridurre gli effetti collaterali degli antibiotici nei pazienti, senza compromettere l’efficienza dei nostri antibiotici come salvavita.
Lo studio è stato uno sforzo collaborativo che ha coinvolto ricercatori dei gruppi Typas, Bork, Zeller, Zimmermann e Patil dell’EMBL, nonché i colleghi dell’Università di Tubinga, della Ludwig-Maximilians-Universität München e del Max Delbrück Center for Molecular Medicine di Berlino.
Fonte:Medicalxpress
