La resistenza agli antibiotici è una minaccia crescente: il cambiamento climatico sta peggiorando la situazione?

Resistenza agli antibiotici-Immagine: le inondazioni in Bangladesh nel 2020 hanno compromesso la sicurezza delle forniture idriche. Credito: Zabed Hasnain Chowdhury/SOPA Images/LightRocket tramite Getty.

I ricercatori stanno studiando come le condizioni meteorologiche estreme e l’aumento delle temperature, possano favorire la resistenza agli antibiotici e la diffusione di infezioni.

Nel 2021, la microbiologa Adwoa Padiki Nartey ha contratto un’infezione batterica e le sue tonsille hanno iniziato a gonfiarsi. Aveva avuto gli stessi sintomi l’anno prima; entrambe le malattie si sono verificate durante una delle due stagioni annuali delle piogge nella capitale del Ghana, Accra, dove vive. Sapeva che in queste stagioni l’elevata umidità stimola la crescita microbica. I medici le prescrissero antibiotici ma, a differenza dela prima malattia, i farmaci non funzionarono. I batteri erano diventati resistenti.

Nel corso di due settimane, le sue tonsille si infiammarono sempre di più. “Era doloroso bere. Doloroso mangiare. Riuscivo a malapena a parlare”, afferma Padiki Nartey, ricercatrice sulla resistenza agli antibiotici presso l’Università del Ghana ad Accra. “Ero preoccupata”.

Con suo sollievo, una combinazione finale di due tipi di antibiotici ha funzionato. “Altrimenti l’infezione avrebbe potuto uccidermi“, dice. “È stato piuttosto spaventoso”, aggiunge.

L’episodio dimostra come due importanti minacce alla salute umana – il cambiamento climatico e la diffusione della resistenza agli antibiotici – possano intersecarsi. “Il cambiamento climatico ha portato a piogge più frequenti e intense in Ghana“, afferma Padiki Nartey. “Tali condizioni, a loro volta, incoraggiano la crescita batterica, compresa quella dei microbi resistenti agli antibiotici. Le inondazioni diffondono anche batteri resistenti agli antibiotici dai sistemi fognari nelle case e nell’acqua potabile“, aggiunge.

“Anche se i ricercatori hanno una certa comprensione di come il cambiamento climatico aggraverà l’aumento della resistenza agli antibiotici, gli scienziati stanno ora scavando nei meccanismi ed esplorando quanto grande potrebbe essere l’effetto“, dice Pamela Yeh, biologa evoluzionista dell’Università della California, a Los Angeles. “Il cambiamento climatico e la resistenza agli antibiotici sono due dei maggiori problemi sanitari del nostro tempo”, afferma. “I ricercatori stanno iniziando a esaminare come si collegano“.

A proposito della resistenza 

Sono in aumento i batteri che schivano i farmaci. Secondo un rapporto pubblicato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) nel 2022, nel 2020, le infezioni del sangue umano causate da batteri Neisseria gonorrea, Escherichia coli e Salmonella resistenti agli antibiotici sono diventate almeno il 15% più comuni rispetto al 2017. “Stiamo precipitando verso un mondo in cui grattarsi un ginocchio, partorire o sottoporsi a un semplice intervento chirurgico potrebbe ucciderti”, afferma Yeh. “È incredibilmente spaventoso”, dice.

Il problema principale è che gli antibiotici sono spesso utilizzati in modo eccessivo o improprio per combattere le infezioni nelle persone, negli animali e nelle piante. I batteri possono sviluppare resistenza ai farmaci attraverso mutazioni del DNA che alterano la parete cellulare batterica in modo tale che gli antibiotici non possono funzionare, o che conferiscono la capacità di scomporre gli antibiotici o di pomparli fuori dalle cellule. I ceppi che diventano resistenti possono anche condividere i geni di resistenza agli antibiotici con altri batteri. Se vengono somministrati gli antibiotici sbagliati per curare le infezioni, o se i farmaci giusti vengono assunti a dosi insufficienti per uccidere i microrganismi, allora i microbi hanno più tempo per moltiplicarsi e per evolvere o diffondere la resistenza.

Ma come in Ghana, anche i cambiamenti delle condizioni meteorologiche che aiutano i batteri a prosperare hanno un ruolo. E i disastri derivanti da eventi meteorologici estremi come inondazioni, siccità, uragani e incendi possono aggravare il problema perché spesso riducono l’accesso all’acqua pulita, portando a condizioni antigeniche. Quando gli infortuni e le infezioni iniziano ad aumentare, sempre più persone utilizzano gli antibiotici, aumentando così la probabilità che si sviluppi resistenza.

In uno studio pubblicato lo scorso ottobre, la microbiologa Rita Colwell dell’Università del Maryland a College Park e i suoi colleghi hanno dimostrato che un uragano mortale aveva portato a un picco di specie dannose di batteri Vibrio resistenti agli antibiotici – inclusa una specie carnivora – in acque al largo della costa della Florida. “I forti venti hanno sollevato sostanze nutritive dai sedimenti marini su cui prosperano i batteri”, afferma Colwell.

Cambiamenti di temperatura

Oltre ai danni fisici causati da condizioni meteorologiche estreme, i ricercatori stanno esplorando come l’aumento delle temperature derivante dai cambiamenti climatici potrebbe influenzare la resistenza agli antibiotici. Nel novembre 2022, il microbiologo Lianping Yang dell’Università Sun Yat-sen di Guangzhou, in Cina, e i suoi colleghi hanno riferito sulla prevalenza di tre batteri responsabili di infezioni ospedaliere resistenti agli antibiotici che sono spesso gravi e possono essere mortali: Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae e Pseudomonas aeruginosa.

I ricercatori hanno cercato collegamenti tra temperatura e resistenza agli antibiotici confrontando i dati sui batteri – raccolti da persone curate negli ospedali di 28 province e regioni in tutta la Cina – con le informazioni sulla temperatura media dell’aria nelle città delle stesse regioni. Il team ha corretto i fattori che potrebbero influenzare i tassi di resistenza ai farmaci, tra cui il livello di consumo di antibiotici, l’umidità media, le precipitazioni annuali e la densità di popolazione.

I ricercatori hanno scoperto che, per ogni aumento di 1 °C della temperatura media dell’aria, c’era un aumento del 14% nella percentuale di campioni contenenti K. pneumoniae resistenti a un tipo di antibiotico chiamato Carbapenemi. Questi farmaci sono solitamente riservati al trattamento dei batteri resistenti a tutti gli altri antibiotici.

Yang e i suoi colleghi hanno anche collegato un aumento di 1°C della temperatura media dell’aria a un aumento del 6% nella proporzione di campioni contenenti P. aeruginosa resistente ai Carbapenemi. Ma la temperatura non ha influenzato in modo significativo la prevalenza di A. baumannii resistente ai farmaci.

Questi risultati supportano studi del 2018 e del 2020 condotti dal microbiologo Derek MacFadden dell’Università di Ottawa e dai suoi colleghi. Il team ha scoperto che l’aumento delle temperature minime medie era collegato a tassi più elevati di resistenza agli antibiotici in 41 stati degli Stati Uniti e 28 paesi in Europa. “Tuttavia, gli studi non mostrano un nesso causale tra temperatura e resistenza agli antibiotici“, afferma Yang.

“Un modo in cui l’aumento graduale della temperatura media dell’aria potrebbe aumentare la resistenza agli antibiotici è aumentando il tasso di crescita dei batteri, accelerandone l’evoluzione“, afferma MacFadden. “Esistono inoltre prove del fatto che i batteri possono condividere i geni (compresi gli elementi che conferiscono resistenza agli antibiotici) più facilmente in condizioni calde che in condizioni fredde“.

Condizioni estreme

“Un’altra idea è che temperature molto elevate – che si verificano più spesso con il riscaldamento del globo, anche se le temperature medie aumentano solo leggermente – potrebbero indurre cambiamenti genetici nei batteri che li aiutano a resistere agli antibiotici”, dice Yang.

In uno studio del 2018, Yeh e i suoi colleghi hanno esposto l’E. coli, che cresceva meglio a 41 °C, a una temperatura di 44 °C o a una serie di 12 antibiotici (deliberatamente somministrati a basse dosi per inibire, ma non uccidere tutti gli antibiotici). I ricercatori hanno monitorato il modo in cui i batteri hanno risposto a questi fattori di stress e hanno scoperto che i modelli di espressione genetica cambiavano in modo simile sia per la temperatura che per il tipo di antibiotico. In entrambi i casi, i batteri hanno risposto allo stress producendo più proteine ​​da “shock termico”. “Queste proteine aiutano altre proteine ​​a ripiegarsi correttamente e apparentemente aiutano anche i batteri a sopravvivere all’attacco degli antibiotici”, dice Yeh.

Quando l’E. coli è stato esposto a temperature fino a 22 °C, i microbi hanno aumentato le proteine ​​da “shock da freddo“, aiutandoli nuovamente a produrre le proteine ​​necessarie per la sopravvivenza. Alcuni antibiotici “freddi”, come la Tetraciclina, hanno alterato l’attività dei geni batterici in modo simile.

Condizioni estreme

“Un’altra idea è che temperature molto elevate – che si verificano più spesso con il riscaldamento del globo, anche se le temperature medie aumentano solo leggermente – potrebbero indurre cambiamenti genetici nei batteri che li aiutano a resistere agli antibiotici”, dice Yang.

“I risultati suggeriscono che i batteri che si sono evoluti in condizioni estremamente calde o fredde potrebbero essere più resistenti a determinati antibiotici“, afferma Yeh.

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Nel 2015, l’OMS ha lanciato un sistema globale di sorveglianza della resistenza e dell’uso degli antibiotici (GLASS) , che aiuta a monitorare il consumo globale di antibiotici e la prevalenza delle comuni infezioni resistenti agli antibiotici. Questi dati vengono utilizzati come indicatore negli Obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite per monitorare i progressi nella lotta alla resistenza antimicrobica.

Fonte: Nature