Cosa sono gli antibiotici? Una storia costellata di successi - Estratto di 'Gli antibiotici della natura'
Molto probabilmente sarà capitato anche a voi che il medico vi abbia prescritto un antibiotico. In questo capitolo vi raccontiamo tutta la storia di queste sostanze.
Tutto iniziò con una muffa
Ciò che può salvarci la vita, altre volte serve a poco o risulta addirittura dannoso. Vale per tutti i farmaci ed è così anche per gli antibiotici. Ma cominciamo dall'inizio: la parola “antibiotico” deriva dal greco “anti”, che significa “contro”, e “bios”, ossia “vita”.
Si tratta di sostanze, infatti, in grado di combattere esseri viventi che possono nuocere all'organismo. La storia degli antibiotici inizia molto prima dell'epoca del batteriologo Alexander Fleming (1881–1955), generalmente riconosciuto come loro scopritore. Già nel 1893 il medico e microbiologo italiano Bartolomeo Gosio (1863–1944) aveva isolato una sostanza da una muffa, capace di impedire la crescita dell'agente patogeno responsabile del carbonchio, una malattia infettiva molto temuta.
Alcuni anni dopo, l'ufficiale medico francese Ernest Duchesne (1874–1912) notava con stupore che le selle dei cavalli dei soldati venivano intenzionalmente conservate in ambienti umidi e bui, dove si ricoprivano di muffa. La spiegazione dello stalliere per questo modo particolare di custodirle destò il suo interesse: le piaghe che venivano ai soldati cavalcando guarivano meglio grazie alla muffa che si trovava sulle selle!
Le prime indagini scientifiche
Duchesne iniziò allora a integrare queste informazioni nelle sua ricerche e preparò una soluzione a base di muffa che iniettò in cavie malate. Gli animali guarirono. Nel 1897 Duchesne scrisse la tesi di dottorato sugli effetti antimicrobici delle muffe. Forse il medico appena ventitreenne era troppo giovane, o forse era troppo avanti per la sua epoca; sta di fatto che la sua tesi venne respinta. Ci volle ancora molto tempo prima che la scoperta dell'effetto antibatterico della muffa venisse riconosciuta.
La penicillina: una scoperta casuale
Nel 1921 il batteriologo scozzese Alexander Fleming (1881–1955) isolò nel suo laboratorio un lisozima: fu infatti questo il nome che diede all'enzima in grado di distruggere le pareti cellulari di batteri patogeni, uccidendoli. L'enzima è naturalmente presente nel nostro organismo, in particolare nelle mucose, nelle lacrime, nella saliva e così via. Sostiene il sistema immunitario dell'organismo nel fronteggiare i germi patogeni, se questi ultimi non lo attaccano troppo frequentemente. Nel 1928 Fleming scoprì, sempre casualmente, che la spora di un fungo era in grado di dissolvere colonie di stafilococchi – batteri pericolosi, ancor oggi responsabili di numerose gravi malattie. In una piastra dimenticata contenente agenti patogeni, probabilmente a causa di una qualche disattenzione igienica, si era sviluppata una muffa. Fleming capì che questa muffa era evidentemente in grado di distruggere gli stafilococchi. Il nome della muffa è Penicillium chrysogenum (in precedenza P. notatum ). Alexander Fleming riuscì a isolare da essa la sostanza germicida: e così nacque la penicillina!
Senza saper spiegare i meccanismi di guarigione, lo stalliere di Duchesne aveva già combattuto con successo i batteri patogeni grazie all'aiuto di una sostanza antibiotica!
E poi si andò avanti
Non sempre si riusciva a uccidere i germi con il nuova principio attivo. All'epoca non era ancora possibile produrre chimicamente una sostanza con le caratteristiche della penicillina. Si usavano le muffe, dalle quali occorreva sempre prima isolare la sostanza antibatterica. Per questo motivo, non si poteva ricorrere in dosi massicce alla somministrazione della sostanza antibiotica nell'uomo. In seguito alla scoperta di Fleming, furono necessarie ancora molte ricerche e l'impegno di batteriologi come Gerhard Johannes Paul Domagk (1895–1964), di biochimici come Sir Ernst Boris Chain (1906–1979) e di patologi come Howard Walter Florey (1898–1968), finché nel 1942, nel bel mezzo della Seconda Guerra Mondiale, fu possibile utilizzare su larga scala sull'uomo la penicillina a scopo curativo. Grazie all'utilizzo diffuso degli antibiotici si riuscì a contrastare il pericolo di gravi infezioni nei soldati feriti, salvando così molte vite.
Più tardi, questo “farmaco miracoloso” fu utilizzato anche per la popolazione civile. Si riuscì così a combattere malattie infettive fino ad allora spesso mortali, come setticemia, polmonite, meningite, tubercolosi e simili.
CARICHE E RICONOSCIMENTI
Una vittoria esemplare della scienza sui batteri ebbe dunque inizio in modo assolutamente casuale. Alexander Fleming ricevette numerosi riconoscimenti per la sua scoperta e gli fu conferita la laurea honoris causa presso varie università europee e americane. Nel 1945 gli fu assegnato, insieme a Howard Walter Florey ed Ernst Boris Chain, il premio Nobel per la medicina.
Il principio attivo degli antibiotici
L'uso degli antibiotici durante la Seconda Guerra Mondiale ha dimostrato per la prima volta che queste sostanze possono salvare la vita in caso di gravi malattie batteriche. La scoperta della penicillina e la sintesi di altre sostanze antibiotiche hanno rappresentato una importante vittoria della medicina contro numerose patologie ed epidemie mortali.
Oggi, infatti, grazie alla somministrazione di antibiotici, è possibile guarire – in genere senza complicazioni – da malattie un tempo fatali nella maggior parte dei casi.
Uccidere gli agenti patogeni, preservare le cellule corporee
Ancor oggi gli antibiotici vengono ricavati da sostanze naturali, in parte chimicamente modificate. Ma esistono anche molti antibiotici prodotti in modo completamente sintetico.
Le sostanze di partenza per la produzione di antibiotici sono prodotti metabolici dell'organismo (come colonie fungine) che, a bassi dosaggi, sono in grado di inibire la proliferazione di agenti patogeni (azione batteriostatica) o di distruggerli (azione battericida), provocando la rottura delle loro pareti cellulari (attività batteriolitica). Gli antibiotici (dal greco, “anti” = contro, e “bios” = vita) hanno un effetto mortale su determinate cellule, mentre le cellule sane dell'organismo ne vengono influenzate ma non distrutte. Questo dipende dal fatto che le pareti cellulari dei batteri sono di natura diversa rispetto a quelle delle cellule umane: lo strato esterno di queste ultime è composto da una membrana plasmatica, che delimita una cellula rispetto a un'altra, mentre la parete cellulare di un batterio è composta da uno strato di aminoacidi e polisaccaridi, detto anche mureina (dal latino murus = muro). All'interno della cellula batterica ci sono più particelle che all'esterno. Se la parete cellulare viene danneggiata, la differenza di pressione fa in modo che l'acqua penetri all'interno della cellula, distruggendola.
SOSTENERE LE DIFESE
Gli antibiotici agiscono in base allo stesso principio del lisozima endogeno. Il nostro sistema immunitario è in grado di fronteggiare gli attacchi dei batteri. Tuttavia, se questi sono troppi, l'organismo ha bisogno di un aiuto esterno da parte di sostanze che – come la penicillina – inibiscono la crescita e la proliferazione dei batteri.
Gli antibiotici oggi in uso
Quali antibiotici esistono oggigiorno e come agiscono? Per rispondere correttamente, dobbiamo addentrarci un po' di più nella materia. Gli antibiotici si suddividono in vari gruppi in base alle modalità di azione e al tipo di batterio contro cui sono efficaci. Il medico dovrà verificare esattamente, caso per caso, quale rimedio può portare i maggiori vantaggi.
Antibiotici amminoglicosidici
Questi farmaci vengono somministrati in prima battuta mediante iniezione per trattare malattie infettive batteriche come meningite, endocardite o osteomielite. Li si somministra sotto forma di compresse solo quando si desidera avere condizioni particolarmente asettiche nell'intestino, per esempio nell'imminenza di un intervento chirurgico. Gli amminoglicosidi distruggono un gran numero di agenti patogeni diversi. Nella cellula si legano ai ribosomi – organuli responsabili della sintesi del DNA. In questo modo si disattivano le proteine e il batterio muore. Funziona così soprattutto per i batteri aerobici, che per vivere hanno bisogno di ossigeno. Nel caso degli streptococchi e di alcuni batteri anaerobici, questi antibiotici non funzionano. La loro assunzione comporta effetti collaterali come disturbi ai reni, problemi all'orecchio interno, problemi emopoietici e disturbi della vista. Durante la gravidanza o in caso di gravi patologie renali è opportuno evitare l'assunzione di amminoglicosidi. Di questo gruppo fanno parte, tra gli altri, la gentamicina, la tobramicina, la streptomicina e l'amikacina.
Antibiotici beta-lattamici
Il rappresentante più famoso di questo gruppo è il Penicillinum notatum, la sostanza ricavata dalla muffa scoperta da Alexander Fleming. Gli antibiotici hanno un effetto battericida, ossia distruggono i batteri. Se il batterio si scinde per riprodursi, ha bisogno di un determinato enzima per costruire una parete stabile. Gli antibiotici beta-lattamici bloccano questo enzima.
Si creano così dei fori nella parete cellulare, attraverso i quali l'acqua fluisce all'interno della cellula, distruggendola. Questo processo, però, ha luogo soltanto in un batterio che si sta riproducendo. Se il batterio non è impegnato nella scissione e nella riproduzione non viene attaccato dall'azione dell'antibiotico.
I batteri inattivi, che sopravvivono alla terapia antibiotica, possono scatenare ricadute della malattia. Esistono molti agenti patogeni che nel corso del tempo sono diventati resistenti agli antibiotici beta-lattamici.
Gli antibiotici di questo gruppo sono tollerati abbastanza bene dal nostro organismo, perché il processo di strutturazione cellulare dei batteri differisce da quello delle nostre cellule e non lo ostacola. Tuttavia, molte persone presentano una reazione allergica alla penicillina che, nei casi peggiori, può portare a uno shock anafilattico, vale a dire a una reazione sproporzionata del sistema immunitario che potrebbe avere esiti anche mortali.
Più frequente è invece la comparsa di disturbi come irritazioni cutanee o pustole rosse e pruriginose. Nel caso in cui compaia una simile allergia durante la somministrazione di antibiotici, è necessario un immediato ricovero ospedaliero per osservazione.
Di questo gruppo fanno parte penicilline come l'amoxicillina, la benzilpenicillina e l'oxacillina; cefalosporine come il cefamandolo e il cefotaxime, e molte altre sostanze.
Chinoloni
I chinoloni, in passato chiamati anche inibitori della girasi, intaccano il patrimonio genetico dell'agente patogeno, impedendo così la produzione di importanti proteine e lasciando morire il batterio. Sono sostanze prodotte sinteticamente e impiegate spesso per trattare infezioni ai reni e alle vie urinarie, ma anche altre malattie. Possono comportare molti effetti indesiderati, per esempio problemi gastrointestinali come vomito e diarrea. Sono stati osservati anche casi di cefalea, vertigini, depressione, psicosi, crampi, aritmie cardiache e un abbassamento del livello glicemico. A causa dei possibili danni alle cartilagini, le donne in gravidanza e i bambini possono assumere questi farmaci solo in rari casi eccezionali. Di questo gruppo fanno parte, tra gli altri, la levofloxacina, la ciprofloxacina, l'ofloxacina e la norfloxacina.
Antibiotici glicopeptidici
Gli antibiotici glicopeptidici distruggono i batteri in modo analogo ai beta-lattamici: inibiscono la costruzione della parete cellulare nel batterio che si sta riproducendo per scissione, la parete diventa permeabile e, a causa della differenza di pressione tra interno ed esterno, l'acqua fluisce nella cellula distruggendola. I glicopeptidi fanno parte dei cosiddetti antibiotici di riserva: li si impiega solo nel caso di batteri che abbiano già sviluppato resistenze contro altri tipi di antibiotici. Onde evitare che si sviluppino batteri resistenti anche a questi importanti antibiotici, è opportuno utilizzarli solo con la massima accortezza.
Di questo gruppo fanno parte sostanze come la vancomicina e la teicoplanina. Vengono somministrati, per esempio, contro ceppi multiresistenti di enterococchi o stafilococchi.
Antibiotici macrolidi
Vengono spesso impiegati per trattare le infezioni otorinolaringoiatriche e le patologie a carico delle vie respiratorie.
La loro azione viene attivata durante il processo di sintesi proteica del batterio, bloccandolo. Inibiscono principalmente i batteri metabolicamente attivi.
L'azione dei macrolidi dura a lungo, perché vengono rilasciati molto lentamente dai loro vettori e, quindi, sono assorbiti lentamente dall'organismo. Lo svantaggio di queste sostanze è che i batteri vi diventano resistenti molto rapidamente. Inoltre, rallentano l'azione di un enzima del fegato responsabile della degradazione di altre sostanze, contenute per esempio nei farmaci cardiaci e negli anticoagulanti. Il risultato è che questi farmaci hanno un'azione più prolungata e potente di quanto desiderato.
Di questo gruppo fanno parte sostanze come l'eritromicina, la roxitromicina, la claritromicina e l'azitromicina. Agiscono efficacemente contro batteri Gram-positivi e anche contro qualche Gram-negativo, ma anche contro
clamidie e spirocheti.
Antibiotici polipeptidici
Queste sostanze si utilizzano solo localmente per trattare infezioni esterne e, pertanto, vengono chiamate antibiotici locali. La loro ingestione provocherebbe gravi effetti collaterali a carico del sistema nervoso e dei reni. Questi antibiotici contrastano solo pochi ceppi batterici e sono quindi spesso impiegati in combinazione con altri antibiotici locali e farmaci come il cortisone. Il campo d'applicazione degli antibiotici locali sono la cute e le mucose. Occorre prestare la massima attenzione nel verificare che gli strati cutanei siano intatti, perché altrimenti c'è il rischio che, attraverso la circolazione del sangue, penetri nell'organismo una quantità eccessiva di principio attivo.
Di questo gruppo fanno parte la bacitracina, la gramicidina e la tirotricina.
Sulfamidici
Queste sostanze, dette anche antagonisti dell'acido folico (in quanto inibiscono la sintesi di questa vitamina), esistono dagli anni '30 del secolo scorso. A causa di ciò, molti ceppi batterici hanno già sviluppato delle resistenze e questi antibiotici sono utilizzati solo molto raramente. Il campo d'applicazione principale sono le infezioni delle vie urinarie, ma anche le infezioni respiratorie o le patologie otorinolaringoiatriche. L'azione di questi antibiotici si esplica impedendo che il batterio sintetizzi acido folico. La cellula ha bisogno di acido folico per produrre il DNA, e in mancanza di un DNA intatto non sono possibili né la crescita né la riproduzione.
Anche le nostre cellule hanno bisogno di acido folico, ma il nostro organismo non lo deve produrre, in quanto riesce a coprirne il fabbisogno con l'alimentazione. Tra gli effetti collaterali si annoverano una possibile alterazione del quadro ematico, reazioni cutanee allergiche, disturbi gastrointestinali, fotosensibilità e disturbi articolari.
I sulfamidici servono a contrastare, per esempio, streptococchi e pneumococchi, ma anche clamidie. Di questo gruppo fanno parte, tra gli altri, il trimetoprim e il sulfametoxazolo.
Tetracicline
In passato, lo spettro d'azione di questo gruppo di antibiotici era molto ampio, ma poi si è progressivamente ristretto a causa dell'aumentare delle resistenze sviluppate dai batteri. Le tetracicline inibiscono la crescita di batteri Gram-positivi e Gram-negativi, così come di batteri privi di pareti cellulari, quali micoplasmi, clamidie, spirocheti e borrelie.
Purtroppo, gli antibiotici di questo gruppo non si fermano nemmeno davanti ai batteri utili: danneggiano la flora intestinale, provocando eventuali dolori addominali, diarrea e febbre. Anche la flora vaginale può esserne danneggiata, portando spesso a micosi vaginali. Tra gli altri effetti collaterali si annoverano cefalee, pruriti e nausee. A dosaggi elevati, in rari casi si possono verificare danni a carico del fegato e infiammazioni del pancreas. Anche l'effetto della pillola anticoncezionale risulta indebolito. Le donne non dovrebbero assumere tetracicline durante la gravidanza e l'allattamento, perché queste sostanze possono depositarsi nei denti e nelle ossa del bambino insieme al calcio. Per lo stesso motivo, non si dovrebbero somministrare nemmeno ai bambini di età inferiore a 12 anni. Di questo gruppo fanno parte la doxiciclina e la minociclina.
Scritto da Vincenzo il 12/07/2020
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