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Se i tuoi denti ti sono mai sembrati opachi dopo aver saltato uno spazzolamento, hai incontrato il biofilm, uno strato batterico viscido che si attacca alle superfici. In ambito medico, i biofilm rendono le infezioni più difficili da curare quando formano scudi protettivi per i batteri su dispositivi come cateteri e impianti.
Gli scienziati della UC Riverside hanno ora scoperto una sostanza chimica che le piante producono quando sono stressate e che impedisce la formazione di biofilm. La svolta offre potenziali progressi nell’assistenza sanitaria e nella prevenzione della corrosione delle apparecchiature in contesti industriali.
“In parole povere, i biofilm sono comunità di microrganismi, come batteri o funghi, che si uniscono e formano uno strato protettivo sulle superfici”, ha affermato Katayoon Dehesh, illustre Professore di biochimica molecolare presso l’UCR e autore corrispondente di uno studio sulla scoperta.
“Probabilmente li hai visti come lo strato viscido sulle pietre del fiume o la placca sui denti. Sebbene siano una parte naturale di molti ecosistemi, i biofilm possono causare grandi problemi“, aggiunge Dehesh.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, sottolinea l’importanza di uno specifico metabolita, una molecola prodotta durante le reazioni chimiche vitali all’interno delle piante, dei batteri e persino di alcuni parassiti, come quello che causa la malaria.
Nelle piante, questo metabolita, MEcPP, svolge un ruolo critico non solo nella produzione di composti essenziali, ma anche nella segnalazione dello stress. Ad esempio, quando una pianta è danneggiata in qualche modo e troppo ossigeno entra nelle sue cellule, accumula MEcPP. Questa molecola innesca quindi risposte protettive all’interno della pianta. I ricercatori hanno scoperto che questa stessa molecola ha un effetto sorprendente su batteri come l’Escherichia coli: interrompe lo sviluppo del biofilm interferendo con la sua capacità di attaccarsi alle superfici.
In ambito medico, i biofilm crescono su dispositivi come cateteri, stent o impianti, rendendo le infezioni più difficili da curare perché i microbi nei biofilm sono altamente resistenti agli antibiotici. In contesti industriali, intasano i tubi, contaminano le attrezzature per la lavorazione degli alimenti e causano corrosione.
“Prevenendo le prime fasi dello sviluppo del biofilm, questa molecola offre un potenziale reale per migliorare i risultati in tutti i settori che dipendono da superfici pulite“, ha affermato Dehesh.
I batteri si affidano a strutture simili a peli chiamate fimbrie per ancorarsi alle superfici, un passaggio fondamentale nell’inizio del biofilm. Le fimbrie aiutano i batteri ad agganciarsi a impianti medici, tubi o persino denti, dove secernono una matrice protettiva che li protegge da antibiotici e detergenti. Senza fimbrie, la formazione del biofilm non può iniziare. “I biofilm sono come fortezze per i batteri. Interrompendo la fase iniziale di attaccamento, MEcPP sostanzialmente disarma la capacità dei batteri di stabilire queste fortezze“, dice Jingzhe Guo, scienziato del progetto UCR e primo autore del documento.
Attraverso screening genetici di oltre 9.000 mutanti batterici, il team di ricerca ha identificato un gene chiave chiamato fimE, che agisce come un “interruttore di spegnimento” per la produzione di fimbrie. MEcPP potenzia l’attività di questo gene e aumenta l’espressione di fimE. Questo, a sua volta, impedisce ai batteri di produrre fimbrie e formare biofilm.
“La nostra scoperta potrebbe ispirare strategie di prevenzione del biofilm in un’ampia gamma di settori”, ha affermato Guo. “Da sistemi idrici più puliti a prodotti per la cura dentale migliori, le possibilità sono immense”.
I biofilm non sono solo un problema medico, ma anche un problema costoso in contesti industriali. Contribuiscono a intasare le condutture, a corrodere i macchinari e a contaminare gli impianti di lavorazione alimentare. I metodi tradizionali per gestire i biofilm spesso si basano su sostanze chimiche aggressive o trattamenti costosi, che possono essere dannosi per l’ambiente o inefficaci nel tempo man mano che i batteri si adattano.
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“Questo studio è una testimonianza delle inaspettate connessioni tra biologia vegetale e microbiologia“, ha detto Guo. “È emozionante pensare che una molecola che le piante usano per segnalare lo stress potrebbe un giorno aiutare gli esseri umani a combattere le minacce batteriche”.
Fonte: Nature Communications