Martina Liuzzi
Relatore Prof. Andrea Giacometti, primo Correlatore Dott. Gianluca Morroni
Dipartimento di Scienze biomediche e Sanità pubblica, Sezione Clinica di Malattie infettive
Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università Politecnica delle Marche
Il fenomeno dell’antibiotico-resistenza non è un fenomeno recente, ma è comparso di pari passo con la diffusione degli antibiotici. La mancanza della scoperta di nuove molecole ad azione antibiotica, unitamente ad un aumentato consumo di antibiotici sia a livello animale che a livello umano, ha determinato un incremento del tasso di resistenze e la comparsa dei ceppi Multi-drug Resistant (MDR), cioè resistenti almeno a tre o più classi di antibiotici [1]. Le infezioni da microrganismi MDR causano già circa 700.000 morti all’anno ma si prevede che con questa rapidità di diffusione e acquisizione di meccanismi di resistenza, senza lo sviluppo di nuovi agenti terapeutici efficaci, nel 2050 le infezioni da organismi MDR causeranno 10 milioni di morti l’anno e costeranno globalmente più di 100 trilioni di dollari [2]. Una fonte di grave preoccupazione sono i batteri Gram-negativi, i quali presentano diffusamente resistenza agli antibiotici. Tra questi, negli ultimi anni, Acinetobacter baumannii ha acquisito notevole rilevanza clinica per la sua capacità di determinare infezioni opportunistiche anche gravi in pazienti immunocompromessi, che si verificano soprattutto in ambito nosocomiale, e per la sua capacità di sviluppare e acquisire velocemente meccanismi di resistenza verso numerosi antibiotici [3]. Al giorno d’oggi A. baumannii si presenta abitualmente con un fenotipo MDR. Spesso l’ultima risorsa terapeutica disponibile per il trattamento delle infezioni da ceppi di A. baumannii MDR è la colistina, ma sono già emersi ceppi resistenti a questa. Nel 2017, A. baumannii è stato inserito nella lista della WHO di patogeni per cui lo sviluppo di nuovi antibiotici è una necessità di livello critico [4].
Appare quindi chiara la necessità di identificare nuovi agenti terapeutici. Una soluzione potrebbe essere rappresentata dai peptidi antimicrobici o AMPs, dei piccoli peptidi, composti da 10 a 50 amminoacidi, anfipatici, carichi positivamente e presenti in tutte le forme di vita, dai microrganismi agli esseri umani [5]. In base alla struttura secondaria possiamo suddividere gli AMPs in 4 gruppi: peptidi a α elica, peptidi a foglietto β, peptidi con struttura estesa e peptidi loop con un ponte disolfuro. L’attività antimicrobica diretta degli AMPs si manifesta attraverso un’interazione mediata da forze elettrostatiche tra le membrane batteriche, cariche negativamente, e i peptidi antimicrobici, carichi positivamente. Questo legame determina l’interruzione dell’integrità di membrana e la lisi delle cellule microbiche. Inoltre, gli AMPs sono in grado di traslocare all’interno della cellula tramite “self-promoted uptake” e agire su target intra-citoplasmatici [6].
Figura 1. Illustrazione schematica dei meccanismi di uccisione batterica degli AMPs. [5]
Le protegrine, appartenenti alla famiglia delle catelicidine, sono peptidi antimicrobici a foglietto β che possiedono attività antimicrobica nei confronti di un ampio spettro di microorganismi (Gram-positivi, Gram-negativi, funghi). Protegrina-1 (PG-1) è un peptide composto da 18 amminoacidi, isolato dai leucociti suini, ricco in cisteina e con struttura a β foglietto stabilizzata da due ponti disolfuro. L’obiettivo di questo studio è stato quello di valutare l’attività antimicrobica di PG-1 verso ceppi di A. baumannii MDR isolati da campioni clinici, e la possibile sinergia tra questo peptide antimicrobico e gli altri antibiotici, comunemente utilizzati nella pratica clinica.
Dai risultati è emerso che PG-1 è attiva nei confronti di A. baumannii MDR. Il test di time-kill ha mostrato che PG-1 è rapidamente battericida, si ha infatti una riduzione a 0 CFU/ml dopo 1 ora di esposizione a concentrazione 16mg/L.
Figura2. Curve di time-kill di PG-1 verso i ceppi di A. baumannii. Le linee blu rappresentano la concentrazione di PG-1 pari a 1X MIC, quelle arancioni rappresentano una concentrazione 2X MIC di PG-1
PG-1 è sinergico in combinazione con colistina e fosfomicina, farmaci che agiscono anch’essi sulla membrana cellulare, e non mostra antagonismo con nessuno degli antibiotici testati, caratteristica potrebbe essere utile nel caso di applicazione clinica, perché permetterebbe di combinarlo con qualsiasi antibiotico, aumentando l’efficacia delle terapie e diminuendo il rischio di comparsa di resistenze. PG-1 mostra una ridotta tossicità sulle cellule eucariotiche e non seleziona ceppi resistenti, risultato probabilmente da ascriversi al meccanismo d’azione aspecifico dei peptidi antimicrobici, che rende meno probabile lo sviluppo di resistenze. PG-1 non ha effetto sulla formazione e sulla riduzione del biofilm. Alla luce dei dati raccolti e considerata la rapida insorgenza di resistenze nei confronti degli antibiotici convenzionali, PG-1 potrebbe rappresentare una nuova opportunità terapeutica, ma sono necessari ulteriori studi per capire se potrà essere utilizzata in futuro come agente antimicrobico.
Bibliografia
- Magiorakos et al. (2011). Multidrug-resistant, extensively drug-resistant and pandrug-resistant bacteria: an international expert proposal for interim standard definitions for acquired resistance. Clin. Microbiol. Infect. 18(3),268-81.
- O’Neill (2016). Tuckling drug-resistant infections globally: final report and raccomandations. Rev. Antimicrobiol. Res.
- Peleg AY, Seifert H and Paterson DL (2008). Acnetobacter baumannii: emergence of a successful pathogen. Clin Microbiol. Rev. 21, 538-582.
- http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2017/bacteria-antibiotics-needed/en/
- Mahlapuu M, Hakansson J, Ringstad L and Bjorn C (2016). Antimicrobial peptides: an emerging category of therapeutic Agents. Cell. Infect. Microbiol. 6:194.
- Hancock RE and Sahl HG (2006). Antimicrobial and host defense peptides as new anti-infective therapeutic strategies. Nat. Biotechnol.