Meccanismi alla base della resistenza agli antibiotici catturati per la prima volta in video

In una prima mondiale, gli scienziati hanno stabilito la causa della resistenza agli antibiotici nei batteri, catturando filmati che mostrano che i batteri hanno la capacità di cambiare forma per evitare il rilevamento da parte degli antibiotici.

Ciò contraddice le convinzioni esistenti su come i batteri possano sopravvivere senza una parete cellulare. Nota come commutazione a forma di L, questa capacità di eludere gli antibiotici rappresenta una minaccia significativa per la salute globale.

Pubblicato in Nature Communications, il team di ricerca dell’Errington Lab dell’Università di Newcastle ha studiato campioni di urina di pazienti anziani che presentavano infezioni ricorrenti del tratto urinario. I ricercatori sono stati in grado di vedere che i batteri possono perdere la parete cellulare che è un bersaglio comunemente usato per una vasta gamma di diversi antibiotici.

La Dott.ssa Katarzyna Mickiewicz, principale autrice dello studio e ricercatrice dell’Università di Newcastle, ha spiegato come gli antibiotici di solito rilevano i batteri usando la loro parete cellulare.“Immagina che i batteri che indossano una giacca ad alta visibilità. Questo dà loro una forma regolare (ad esempio una bacchetta o una sfera), rendendoli forti e proteggendoli ma anche rendendoli altamente visibili, in particolare al sistema immunitario umano e agli antibiotici come la penicillina” ha spiegato la ricercatrice.

Mickiewicz ha continuato: “Quello che abbiamo visto è che in presenza di antibiotici, i batteri sono in grado di passare da una forma a parete altamente regolare a uno stato di forma a L completamente casuale e carente di parete cellulare – in effetti, eliminando la giacca gialla e nascondendola dentro di sé. In questa forma, il corpo non è in grado di riconoscere facilmente i batteri, quindi non li attacca e nemmeno gli antibiotici”.

Scoprire un “meccanismo sottovalutato di tolleranza agli antibiotici”

Lo studio è stato condotto in collaborazione con clinici presso il Newcastle Freeman Hospital parte del Newcastle Upon Tyne Hospitals Foundation Trust, organizzato dal Dr. Phillip Aldridge e dal Dr. Judith Hall, che hanno fornito i campioni di urina necessari per studiare i batteri.

I ricercatori hanno studiato campioni di 30 pazienti di età pari o superiore a 65 anni con una storia di infezioni ricorrenti del tratto urinario. I risultati hanno mostrato che in 29 dei 30 campioni di pazienti erano presenti L-forme di una varietà di specie batteriche collegate a infezioni del tratto urinario (E. coli, Enterococcus, Enterobacter e Staphylococcus).

Vedi anche, Nuova classe di antibiotici potrebbe combattere la resistenza agli antibiotici.

Attraverso la microscopia diretta, il team è stato in grado di mostrare la commutazione della L-form in vivo, in questo caso in un modello di pesce zebra trasparente e non solo in condizioni di laboratorio artificiale.

Questo studio mostra il primo filmato nel suo genere di batteri a forma di L che riformano la loro parete cellulare dopo che gli antibiotici sono stati rimossi, un processo che ha richiesto solo cinque ore.

I Centers for Disease Control and Prevention (CDC) affermano che la resistenza agli antibiotici è “una delle maggiori sfide per la salute pubblica del nostro tempo”, citando una precedente analisi delle minacce resistenti agli antibiotici negli Stati Uniti che affermava che “almeno 2 milioni di persone ottengono un infezione resistente agli antibiotici e almeno 23.000 persone muoiono ”ogni anno.

Una scoperta particolarmente preoccupante fatta dalle indagini del team di ricerca è che i batteri a forma di L sono in grado di proliferare durante lunghi periodi di trattamento antibiotico, che può durare da cinque a 14 giorni, il che significa che l’infezione può continuare a crescere mentre gli antibiotici lavorano nel corpo.

I ricercatori sono stati anche in grado di dimostrare che i batteri a forma di L possono tornare allo stato murato dopo che gli antibiotici sono stati rimossi.

Gli autori lo descrivono come un possibile “meccanismo non apprezzato della tolleranza agli antibiotici da parte di batteri in altre infezioni ricorrenti o croniche”.

Applicando i risultati alla clinica

“In un paziente sano, ciò significa probabilmente che i batteri L-forma sarebbero distrutti dal sistema immunitario dei loro ospiti. Ma in un paziente indebolito o anziano, come nei nostri campioni, i batteri a forma di L possono sopravvivere“, ha affermato il Dott. Mickiewicz.

“Possono quindi riformare la loro parete cellulare e il paziente si trova nuovamente ad affrontare un’altra infezione. E questo potrebbe essere uno dei motivi principali per cui vediamo persone con UTI ricorrenti. Per i medici, questo può significare prendere in considerazione un trattamento combinato – quindi un antibiotico che attacca la parete cellulare, un tipo diverso per eventuali batteri a forma di L nascosti e uno che colpisce l’RNA o il DNA all’interno o persino la membrana circostante”, ha aggiunto il ricercatore.

Insieme alle lotte per il trattamento delle infezioni da batteri a forma di L, lo studio ha identificato un gel che “espelle” i batteri quando entrano in contatto con esso.

Gli autori concludono lo studio suggerendo che una “combinazione di antibiotici che colpiscono la parete cellulare con altre classi di antibiotici, come quelli che colpiscono la membrana batterica, ​​può essere un modo efficace per battere le infezioni ricorrenti in cui sono presenti batteri a forma di L”.